第一章 第二单元 带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪与回旋加速器 B卷 素养提升-【金试卷】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册&选择性必修第三册同步单元双测卷（人教版）

甲 7.D设加速电压为U,对电子的加速过程，极据动能定理有U=号m,解得o ①；设电子在磁场中做匀速国周运动的半径为R,根据牛顿第二定律有oB=m m 解得R-肥-②，电子的运动月期为T-2-疆只增大电子格的加 02 Be 速电压，R变大，T不变，故A、B错误；只增大励磁线圈中的电流，即B变大，则R变 小，T变小，故C错误，D正确. 8.D根据离子在磁场中的偏转方向，结合左手定则可知Q、b谱线对应的离子均带正 电，选项A错误；离子在电场中被加速过程，由动能定理得qU=合m,在磁场中离 12mU,即落点 子效勾速国周运动，洛伦该力提候向心力，有B=m号解得7=√可 距离只与离子的比荷有关，r越小，比荷g越大，则。谱线对应的离子的比荷较大，但 因离子所带电荷量可能不同，因此无法比较离子的质量大小，选项D正确，B、C 错误. 9.D根据公式B=m,可得根子在匀张磁场中的运动半径r一阳所以70心当 粒子从b点飞出磁场时，其运动轨迹如图甲所示，入射速度和出射速度与ab的夹角 相等，所以速度的偏转角为60°，轨迹对应的圆心角为60°.设磁场的半径为R,根据 几何知识得知轨连辛径1=2R根指公式T=2,R-器可得T=霜，与速度无 gB 关.当粒子从a点沿ab方向射入磁场时，其运动轨迹如图乙所示，经过磁场的时间也 是t,说明轨迹对应的圆心角与第一种情况相等，也是60°，根据几何知识得粒子的轨 选半径2=R.所以=2=，解得= 3 2 20,D正确. .R0 "-0 R 60° 、60°T 60,T2 02 月 乙 10.C粒子在电场中做类平抛运动，如图所示，设到达P点时y方向的分速度为1， 在y方向有gE=ma,o2=2ah,由于q、E及h不变化，则v大小不变，粒子进入磁 场的速度u=√，2+，速度方向与MN的夹角满足tan0=,可见，若减小0，则 am0增大，0变大，粒子进入感场后微匀建圆月运动，半径R=器，经过MN上的Q 点时，由几何关系可得d=2Rsin0,sin0= 01 √2+明 代入可得d-2昭，可见，当 减小心时d不定，运功的时同：=裂，昭-贺9增大增大，选心 E M-t 1 .答案a)低于(2gmB(3)Bhw(④)是 解析(1)金属板电流是由电子的定向流动形成的，根据左手定则可知，金属板中 的电子受到的洛伦兹力方向向上，电子向金属板上侧面偏转，则金属板上侧面将有 电子聚集，所以金属板上侧面的电势低于下侧面的电势， (2)电子所受的洛伦兹力的大小为F=q0B. (3)最终电子在电场力和洛伦孩力的作用下处于平衡状态，有9只-9B,金属板上 下两面之间的电势差U(霍尔电压)的大小为U=Bh①， (4)根据电流微观表达式有I=meS0=nhu②，联立⑩②解得U=,®，实验表」 明，当磁场不太强时，霍尔电压U,电流I和磁感应强度B的关系为U=K④，根 d 据③④式可知，霍尔系数K=1 ne 12.答案(1)3.2×106m/s(2)3.3×10-8s(3)2.7×10-2m 解析(1)由于洛伦兹力不做功，所以带电粒子离开磁场时速度仍为3.2×10m/s. (2)由g0B=m得轨道半径r=m0=1.7X10-2”X3.2X10 gB1.6×10-19×0.17 m=0.2m 由题图可知偏转角0满足sin0= -82m-0.5,所以0=君 r0.2m 带电粒子在磁场中运动的周期T=2πm gB 所以带电粒子在磁场中运动的时间一T- =3.14×1.7×10-27 所以=器6爱16X10义0.75=3.3X10-s (3)带电粒子在离开磁场时偏离入射方向的距离 d=r1-c0s0=0.2X(1-9）m=2.7X102m 13.答案(1)6(2)1 216gto2 解析（1)恰好垂直于ac边射出磁场的粒子在磁场中运动的轨迹的圆心在a点，所 以圆心角为30° 30° 如图1所示，根据几何关系得，粒子在磁场中运动的时间0一360T 由洛伦兹力提供向心力有g0B=m0 ,同时0=2Tr,解得B二6t 元1 M p a M P a × ------------ × ××603C 608c L 2- L 图1 图2 (2)为使所有粒子都不能返回电场，需要粒子全部从αc边射出磁场，从b点入射的 粒子的运动轨迹与a心边相切是临界轨迹，如图2所示，对应不能返回电场时粒子的 最小半径、最小速度、最小加速电压 根据几何知识有rmin=Ltan30° 由洛伦兹力提供向心力有g四B=m 1 粒子在电场中加速的过程中有g。三2m,解得U。=2166 B卷素养提升 1.A由安培定则可知，通电直导线在其下方产生的磁场垂直纸面向里，根据左手定则 可知，电子所受洛伦兹力的方向向上，所以沿轨迹I运动，故C、D错误；因离导线越 近，磁感应强度越大，根据Bg=m可知轨连半径越来越小，所以A正确，B错误。 2B带电粒子在不同磁场中做圆周运动，共建度大小不变，由，一哥器知，第一象限内 的圆半径是第二象限内圆半径的2倍，如图所示， ·B· ·B D1 0 T1=2πm 粒子在第二象限内运动的时间41=4=4gB2gB 粒子在第一象限内运动的时间妇=6 2_2πmX2_2πm 6gB 3qB 则粒子在磁场中运动的时间t=1十红一6B,选项B正确， 3.B带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，氚核(H)的质量与电荷 量的比值大于α粒子(H)的质量与电荷量的比值，根据T=2π知，氚核在磁场中 gB 运动的周期大，则加建气校的文流电柔的周期较大.根据g如B=m二得，最大建度 -9BR(R为D形盒半径)，则最大动能Ex三2mw。2二9R氟核的质量是。 粒子的子倍，氣核的电荷量是®粒子的2倍，则氚核的最大动能是。粒子的号倍，即 氚核的最大动能较小，故B正确. 4.C作出质子和氨核在磁场中的运动轨迹，如图所示，根据题意可知质子和氦核在磁 场中运动的圆心角相等，运动周期为T-管，运动时阿为12工，可知质子和金 植在痘场中运动的时闲之比为号-宁故ΛB维灵：对质子和氨核，根据几行关系 可得an53”=京，由gB=m号可得氢核的達度大小为2=g,质子的这度 3m 大小为=8gBR,故C正确，D错误， 3m 开0 01 A 5.C甲粒子从M,点离开磁场，说明其进入磁场后向下偏转，由 左手定则可判定，甲粒子带正电荷，故A错误；设圆形区域的02 半径为R,作出两粒子在磁场中的运动轨迹图，如图所示，由 几何关系可知，甲粒子的运动轨迹半径r甲=√3R,乙粒子的运 A 动轨远半径r2R,即甲粒子在磁场中做图周运动的半径 3 比乙大，故B错误：由公或gB=m得品-品南于B是 n- r 0 相同的，r越小，带电粒子的比荷越大，故乙粒子的比荷比甲大，故C正确；由几何关 系可知，甲、乙两粒子运动的圆孤轨迹所对应的圆心角分别为60°和120°，可知甲粒 参考答案71 子运动的圆弧轨迹更长，由于二者速度相等，故甲粒子在磁场中的运动时间比乙长， 故D错误. 6.D两粒子运动情境如图所示，由左手定则可知b粒子带负电，a粒子带正电，选项A 错误；根据几何关系有d=R。=√2R,则R。：R=√2：1，选项B错误；从A到B,由几 何关系可知口粗子轨连所对國心角为9%=晋，6粒子轨莲所对圆心角为%=登，由于 两粒子同时出发同时到达，则有B=,R-R,则0：%=22：3，选项D正确； Va Ub 02 粒子所受洛伦兹力提供向心力，有B=加尺，则=R=子，选项C错误， 2d/90° d 、2 60°g 2 B 499 60 7.D由正离子在电场中加速，可以判断高压电源A端应接负极，同时根据左手定则 知，磁场室内的磁场方向应垂直纸面向外，选项A、B错误；设离子通过高压电源区后 的生度为，由动指定理有gU-专，高子在意场中份修，有mB=m号联立得 1/2mU 出r=BNg ,由此可见，质量大的离子运动轨迹半径大，则轨迹Ⅱ对应的同位素 质量较大，选项C错误；离子在磁场中偏转的轨迹如图所示，由几何关系可知r= R。解得 2Wtar2号 选项D正确. tan 2 mB2R2 R --0 、R 0 8.AD由左手定则分析粒子在M,点受的洛伦兹力，可知粒子带负电荷，故A正确；粒 子的运动轨迹如图所示，O为粒子做匀速圆周运动的圆心，其轨道半径R=√2a,故C 错误：由nB=m爱可求出=，故B错误；由图可知，ON=a十区a (√2+1)a,故D正确. M 00'N 9.BD作出粒子运动的部分轨迹图（以磁场方向垂直纸面向里为例），如图，由几何关 系得(R-r)2= R12 r,解得=尽选项B正确：由qB=m号，解得B-职 gR 选项D正确 72参考答案 0 10,ABC由短子低圆周运动的丰径r一8可知，进入下方磁场的粒子满足是一B品 知道粒子电荷量后，便可求出粒子的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A 正确；粒子带正电，在速度选择器中受电场力方向向右，则受洛伦兹力方向向左，由 左手定则可判断速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故B正确；由qE=qB, 得。=晋此时粒子交力平衡，可沿直线穿过选度选择器，故C正确：由丹=B品知 r越小，粒子比荷越大，故D错误」 02 1,ABC根据qB=mR,可得R=0.2m,选项A 正确：根搭T=昭，可得T=1.25m×1015,选 项B正确；由于x=20cm=R,则由几何关系知， 2R 射向第一象限的粒子速度方向与x轴正向的夹角 为30°，此时粒子在磁场中运动的轨迹所对圆心角 0 —2R 为60，则打到该点所月的时间1=召，同理，射向 第二象限的粒子打到该点所用的时间红-，则时间差(=么一4-吾×1015，选项 6 C正确；如国所示，西积S=号R2+子x(2R)2-2(}R2-号R2）=(+1)R2- 0.04(π+1)m2,选项D错误. 12答案√网√ B e 解析带电粒子在加速电场中运动，由动能定理有U=弓m心，解得粒子进入磁场 时的速率为0一√m U 粒子在磁场中做匀速国周运动，由洛伦蓝力提供向心力，有B=m二，解得， 1 /2Um B e 13.答案(1)M板(2)图见解析UH=B10.016 nec (3)见解析 解析(1)电子的运动方向与电流方向相反，依据左手定则可知，电子受到的洛伦 兹力方向指向N板，那么M板的电势偏高. (2)根据表格数据作出UH一I图像，如图所示。 ↑Ju/mV 40 30 20 5I/mA eU-eB有UH=Bb,而I=bc,可得UH=是I;而依据UH-I图像，可 根据eb nec 知其斜率为=7.82，因此磁场的磁感应强度为B=7.8×6.25×1019×1.6X 10-19×0.2×10-3T≈0.016T. (3)不正确；固为电流I不是由UH产生的，故9代表不了室尔元件的电阻。 14,答案（负电荷品（②8 解析(1)由粒子的运动轨迹（如图），利用左手定则可知，该粒子带负电荷.粒子由 A点射入，由C点飞出，其速度方向改变了90°，则粒子轨迹半径为r,又guB=m ,则粒子的比荷9=品 2 m Br' (2)设粒子从D点飞出磁场，运动轨迹如图，速度方向改变了60°角，故AD孤 所对圃心角为60，由几何知识可知，粒子做圆周运动的半径一an30=5 又/一器所以日-得8，光次粒子在磁场中运动所月时间=言T=日× 2r=8w 3v' 01 y D 上C. 30° XX XX ×xr0xxA 15.答案0)月，2mE工(2)，2mL+dm √gE1千3√2gE1L 解析()小球在水平电场中加速，则有gEL=号m听 小球在三角形区域中运动，有qE2=mg 则小球在三角形区域做匀速圆周运动，运动轨迹如图，由几何关系得轨迹半径R -d m02 qvoB-m R 解得B=子，/②mEL 公 01 D 、R E E B 0 (2)小球在水平电场中运动，有gE1=ma L=7atf 小球在三角形区城中微圆周运动，有T=2πR 0 且t=t1+t2 2mL xd m 联立解得=√E+3√2qE工 16.答案(1)25V(2)5.0×10-2T负电(3)8m1×105rad/sm=0,1,2,3) 导体中都会产生涡流，易拉罐在磁场中受到的安培力使其跟着木框转动起来，D 12 错误」 解析1)建度达择器两报教间的电场经度E-号-5.0X10NC 5.B刚闭合S时，线圈产生自感电动势，由于自感系数很大，可认为一开始线圈断路， 电源与A、B灯构成回路，A、B灯同时亮，随着线圈L分流作用增大，且线圈L的直 根据力的平衡条件有qB1v=qE 流电阻可忽略不计，则B灯逐渐变暗直至被短路熄灭，外电路总电阻减小，总电流增 好得一 =5.0×103m/s 大，A灯变得更亮，选项B正确. 6.B为产生涡流，线圈所连接的电源必须是交流电源，选项A错误，B正确；能被探测 在加速器中，根据动能定理有gU1=号 的物件必须是导电材料，否则不会产生涡流，选项C错误；工业涡流探伤技术的原理 解得U1=25V 是用通有电流的线圈使物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改 (2)粒子的运动轨迹如图所示 变，不是自感原理，选项D错误 0 C是匀速转动的，根据能量守恒定律可得P外三】 06 ×R 又周为E=Br·受 联立解得P一欲，成C正骑 B202r4 01-.- 0 8.B由楞次定律可知，矩形闭合回路中的感应电流方向为逆时针方向，A错误；矩形 T 02 0. 03 合a中竹6他8诗大小防E-业加之5-经阳正老烟路中 △t△t 根据左手定则可知，粒子带负电 E kS 的感应电流大小为I=R1千R2R1干R2)C错误a、6两点的电势差为V=一 根据几何关系可得r=R R2 kSR2 根据洛伦滋力提供向心力有gB20= R1十RE=一2CR干R2D错误. r 9.C金属棒受到安培力作用而做减速运动，速度不断减小，安 解得B--5.0X10-T 培力不断减小，加速度不断减小，故金属棒做加速度减小的变减 (3)不管从哪个孔进入，粒子在圆筒中运动的时间与轨迹一样 建运动，作出的口一图像如因所示，可见共平均建度小于受，故 运动时间为t=h=3r×105s 0 A错误；金属棒克服安培力做的功等于其动能的减少量，由能量 在这段时间圆筒转过的可能角度a=2mr十T(n=0,1,2,3…) 守恒定律可知金属棒动能的减少量等于电阻R和金属棒ab上产生的焦耳热，即Q总 1 则圆筒转动的角速度u=g-8m1X105rad/s(m=0,1,2,3) mw2,且有Q服=Q4=Q6=子mw2,故B,D错误；通过电但R的电荷量g= t 12 i·△t= 2R ·=0R·△=故C正确 E 2R 第二章 电磁感应 10.B金属棒产生的电动势为E=Br·方0r=合B,选项A错误；金属捧电阻 A卷基础达标 不计，故电容器两极板间的电压等于金属棒产生的电动势，微粒的重力与其受 1.A由楞次定律可知，线圈中产生的自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，故A 到的电场力大小湘等，有g号=mg,可得是=品，选项B正确：电阻消耗的 正确；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的 m Br2w 变化率成正比，故B错误；由楞次定律可知，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电 电功率P-爱-B,选项C维头：息容器所带的忠符量Q-CB=方 R 流的磁通量的变化，而不是阻止磁通量的变化，故C错误；穿过闭合回路的磁通量不 CBr2w,选项D错误. 发生变化时，回路中一定没有感应电流产生，故D错误. 11.答案(1)开关(2)A和B(3)C(4)B(5)D 2.A磁体从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁体 解析(1)在线圈A所在回路中存在电源，必须有开关；线圈B所在回路中不需要 的靠近，铝环的A侧为N极，铝环向右摆动，选项A正确，C错误；当磁体在右侧远 开关. 离铝环时，感应电流的磁场阻碍铝环的远离，铝环的B侧为N极，铝环向右摆动，选 (2)在实验过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之 项B、D错误. 外，还应查清线圈A和线圈B中导线的绕制方向. 3.B当同时增大B1减小B2时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向 (3)依据楞次定律的内容，为了探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、 里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定 磁通量的变化情况、感应电流的磁场方向三者的关系，故选C. 则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A项错误；同理当同时减小B 增大B2时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变 (4)滑动变阻器触头向左移动时，A线圈中电流变小，B线圈中磁通量减小，向右移 动时，B线圈中磁通量增大，发现电流表指针偏转方向不同，即感应电流方向不同， 化率增大或减小B1和B2时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环 说明感应电流的方向与B线圈中磁通量的变化情况有关，故选B. 中无感应电流产生，C、D项均错误 4.A根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向相同，木框的转速总比易拉罐的 (⑤)滑动变阻器触头向左与向右移动快慢不同时，B线图中磁通量变化快慢不同， 发现电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与B线圈中磁通量的变化快 大，A正确，B、C错误；两个磁铁异名磁极或同名磁极相对时，在磁极附近的易拉罐 慢有关，故选D. 12.答案(1)2.0×10-3J(2)1.02 解析(1)由题意及图像可知，在t=0时刻ab边受到的磁场力最大，则 F1=ILB=0.02 N F1=0.02 可得I=B配=1.0X0.1=0.2A 线框匀速运动，其受到的安培力为阻力，大小为F1,由能量守恒定律可得 Q=W安=F1L=0.02×0.1J=2.0×10-3J. (2)金属线框被拉出磁场的过程中产生的热量Q=2Rt 线框的电阻R=9=2.0X103 1220.22×0.050=1.00. 13.答案(1)2Aa指向b (2)1.2m/s(3)0.376J 解析(1)由楞次定律可知，流过导体棒的电流由α指向b 感应电动势为E=n△t0 △ΦBoLd 感应电流为I=R十， E 解得I=2A (2)导体棒穿出磁场时受力平衡，有ng sin30°=BoImL _BLvm,解得m=1.2m/s 且Im=R+r (3)0~to时间内，ab棒产生的焦耳热为Q1=I2rto 6时刻之后，电路中的总焦耳热Q总=mgd sin30-2m2 其中，ab棒产生的焦耳热为Q:=R千，Qs 则全过程中ab棒产生的焦耳热为Q=Q1十Q2=0.376J B卷素养提升 1.B导体ad向右切割磁感线时，磁场的方向向下，由右手定则可知，导线中将产生沿 adcba方向的感应电流，A错误；磁铁通过题图所示位置向下插时，线圈内磁场的方 向向下且磁场增强，根据楞次定律可知，螺线管中产生向上的磁场，根据安培定则可 知导线中将产生沿ba方向的感应电流，B正确；闭合电路稳定后穿过线圈的磁通量 的变化量为0，根据感应电流产生的条件可知，电路中没有感应电流，所以G表示数 为零，C错误；通有恒定电流的长直导线和闭合线圈在同一竖直面内，线圈向上平移 时，穿过线圈的磁通量保持不变，磁通量变化量为0，所以线圈中不产生感应电流，D 错误. 2.D若将金属环置于线圈的右侧，当固定线圈上突然通过直流电流时，穿过金属环的 磁通量瞬间增大，根据楞次定律可知金属环有远离线圈的趋势，也会弹出，故A错 误；当固定线圈上突然通过直流电流时，穿过金属环的磁通量瞬间增大，根据楞次定 律，金属环向左运动过程中将有缩小趋势，故B错误；若将电池正、负极调换后，穿过 金属环的磁通量仍然会瞬间增大，根据楞次定律可知金属环仍能向左弹射，故C错 误；合上开关S的瞬间，根据安培定则，向右穿过金属环的磁通量增大，根据楞次定 律可知金属环产生向左的感应磁场，根据安培定则知，从左侧看环中产生沿逆时针 方向的感应电流，故D正确. 3.C若仅增大，对穿过线圈的磁通量变化量没有影响，所以穿过线圈的磁通量变化 量相同，根指g一1·一品×△-曾可知道过线国导线发西的电符量扫同，放A 错误，C正确.若仅增大h,磁铁经过线圈的时间减小，线圈中产生的感应电动势将增 大，所以感应电流增大，线圈对磁铁的平均阻力将变大，故B错误.由于线圈的电磁 阻尼作用，磁铁在螺线管中不可能做自由落体运动，故D错误. 4.D由于A、B为两个完全相同的灯泡，当开关闭合瞬间，B灯泡立刻发光，由于线圈 的自感现象，导致A灯泡渐渐变亮，因线圈L的直流电阻阻值为R,当电流稳定时， 两个灯一样亮，故A、B错误；因线圈L的直流电阻阻值为R,说明稳定时，两个支路 参考答案73第二单元 带电粒子在匀强磁场中的运动 质谱仪与回旋加速器 B卷素养提升 测试建议用时：75分钟满分：100分 溜 一、选择题（本题共11小题，共44分.在每小题给出的四个选项中， 第1一7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8一11题有多项 符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的 得0分) 密 1.如图所示，在通电直导线下方，有一电子沿平行导线方向以速度 开始运动，则电子 ( ) h A.将沿轨迹I运动，半径越来越小 封 B.将沿轨迹I运动，半径越来越大 I C.将沿轨迹Ⅱ运动，半径越来越小 D.将沿轨迹Ⅱ运动，半径越来越大 线 2.如图所示，在坐标系的第一和第二象限内存在 B 磁感应强度大小分别为B和B、方向均垂直 0 % 内 于纸面向外的匀强磁场.一质量为、电荷量 为q(q>0)的粒子垂直于x轴射人第二象限，随后垂直于y轴进 入第一象限，最后经过x轴离开第一象限.粒子在磁场中运动的 不 时间为 ( ) A.5元m C.11rm D.13πm 6gB B.Txm 6gB 6gB 6gB 准 3.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所 B 示，如果用同一回旋加速器分别加速氚核(H)和 答 α粒子(2He),比较它们所加的高频交流电源的周 期和获得的最大动能的大小，有 ( ) A.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得 茶 题 的最大动能也较大 B.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小 C.加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小 D.加速氘核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 4.如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内存在垂 直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.氦核 0 (He)和质子(H)先后从A点沿AO方向射入磁 北 场，均从C点射出磁场，OA与OC的夹角为106°.氦 核的质量为m、电荷量为q,不计粒子的重力，sin53°=0.8，下列 说法正确的是 A.质子与氦核在磁场中运动的时间相等 B.质子在磁场中运动的时间是氦核的2倍 C.氨核的速度大小为4gBR 3m D.质子的速度大小为2gBR 3m 5.如图所示，圆形区域圆心为O,区域内有垂直于 N 纸面向外的匀强磁场，MN为圆的直径.从圆上 的A点沿AO方向，以相同的速度先后射入A 甲、乙两个粒子，甲粒子从M点离开磁场，乙粒 子从N离开磁场，已知∠AON=60°，粒子重力 不计，下列说法正确的是 A.甲粒子带负电荷 B.甲粒子在磁场中做圆周运动的半径比乙小 C.乙粒子的比荷比甲大 D.乙粒子在磁场中的运动时间比甲长 6.两个等质量粒子a、b分别以速度v。和v6垂 直射入有界匀强磁场，两粒子的入射方向与 磁场边界的夹角分别为60°和45°，磁场垂直 60°xw 纸面向外，磁场宽度为d,两粒子同时由A点 45 出发，同时到达B点，A、B连线垂直于磁场 边界，如图所示.则（不计粒子重力） A.a粒子带负电，b粒子带正电 B.两粒子的轨道半径之比R。:R,=1:√2 C.两粒子的电荷量之比q。：q6=3:2 D.两粒子的速率之比v。:v。=2√2：3 7.质谱仪可以测定有机化合物的分子结构，其过程可简化为如图所示 样品室现有的某有机物气体分子在离子化室碎裂成带正电、初速度 为零的离子，再经过高压电源区、圆形磁场室（内为匀强磁场、真空 管)，最后垂直打在记录仪上，可测出离子比荷，从而推测有机物的分 子结构.已知高压电源的电压为U,圆形磁场区的半径为R,内部的磁 感应强度大小为B.真空管与水平面的夹角为0，离子进入磁场室时 速度方向指向圆心则（忽略重力的影响） () 高压电源区 产生高能 电子装置 轨迹Ⅱ磁场室 真空管 样品室离子化室 轨迹I 记录仪 A.高压电源A端应接正极 B.磁场室内磁场方向垂直纸面向里 C.磁场室内两同位素（电荷量相同）的运动轨迹分别为轨迹I和 Ⅱ，则轨迹I对应的同位素质量较大 2U tan2 D.记录仪接收到的信号对应的离子比荷9= m B2R2 8.如图所示，在xOy平面的第一象限内存在方向1××× 垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁 场.一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速 MYx 度方向与y轴正方向的夹角0=45°.粒子经过 磁场偏转后在N点（图中未画出）垂直穿过x轴.已知OM=a, 粒子电荷量为q,质量为m,重力不计.则 ( A.粒子带负电荷 B.粒子速度大小为Ba m C.粒子在磁场中运动的轨道半径为a D.N与O点相距(W2+1)a 9.如图所示，纸面内有由半径分别为R、的同 3 R 心圆I和Ⅲ构成的虚线圆环，虚线圆环内（含边 --P 界)有垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），一 质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重 力)，在纸面内从圆心O点以大小为的速 度向圆Ⅱ上的P点运动，粒子恰好不能穿出圆L.则 A.粒子在磁场中运动的半径为) B粒子在磁场中运动的半径为 C.磁场的磁感应强度大小为2m gR D.磁场的磁感应强度大小为3 gR 10.如图所示是质谱仪的工作原理示意图. 加速电场一 带电粒子被加速电场加速后，进入速度 速度选择器 B 选择器.速度选择器内相互正交的匀强 E 磁场和匀强电场，磁感应强度和电场强 A A 度分别为B和E.平板S上有可让粒子 通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片 AA2.平板S下方有磁感应强度为B。 的匀强磁场.下列表述正确的是 A.质谱仪是分析同位素的重要工具 B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C,能通过秋缝P的带电粒子的速率等于号 D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小 选择性必修第二册7 11.如图所示，在直角坐标系xOy中，x 轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大 小为B=0.33T,磁场方向垂直于纸 面向外.在坐标原点O处有一个放射 源，可沿纸面向各方向射出速率均为·一 v=3.2×10°m/s的a粒子（不计重力），已知a粒子的质量m= 6.6×10-27kg,电荷量q=3.2×10-19C.则 A.a粒子在磁场中运动的半径为0.2m B.a粒子在磁场中运动的周期为1.25π×10-7s C.若有两个a粒子能够打到x轴上坐标为(20cm,0)的点，两 个粒子到达的时间差为严×10？s 6 D.若α粒子只射向第二象限（包括坐标轴），粒子能到达区域的 面积为0.04πm2 二、实验或填空题（本题共2小题，共16分） 12.(6分)如图所示，一个质量为m、电荷 量为e的粒子（不计重力）从容器A S 下方的小孔S,无初速度地飘入电势 差为U的加速电场，然后垂直进人磁 感应强度为B的匀强磁场中，最后打·· 在照相底片M上.则粒子进入磁场时的速率为 ,粒子 在磁场中运动的轨道半径为 13.（10分)霍尔元件是一种重要的磁传感器，“用霍尔元件测量磁 场”的实验中，把载流子为带负电的电子的霍尔元件接人电路， 如图甲所示，电流为I,方向向左，长方体霍尔元件长宽高分别 为a=6.00mm、b=5.00mm、c=0.20mm,处于竖直向上的磁 感应强度为B的匀强磁场中， Ua/m V 40 30中 201 10H o钳 1234 57/mA (1)前后极板M、N,电势较高的是 (填“M板”或“N板”)； (2)某同学在实验时，改变电流的大小，记录了不同电流下对应 的U1值，如表： I/mA 1.3 2.2 3.0 3.7 4.4 UH/mV 10.2 17.3 23.6 29.1 34.6 请根据表格中的数据，在图乙中画出U1一I图像.已知该霍尔 元件单位体积中自由载流子个数为n=6.25×1019,电荷量e= 8选择性必修第二册 1.6×l0-19C,由公式I=nebcv,可得UH与I的函数关系式为 (用题中的字母表示)，根据画出的图像可得B= T(保留2位有效数字)； (3)有同学认为平代表了霍尔元件的电阻，请间这种想法正确 吗？请说明理由： 三、计算题（本题共3小题，共40分） 14.(10分)在以坐标原点O为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、 方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所 ×××× ×××A 示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界 与x轴的交点A处以速度v沿一x方向射 入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点 C处沿+y方向飞出. (1)请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷9； m (2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变 为B',该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时 的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B的 大小；此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？ 15.(14分)如图所示，在绝缘水平面上方，相距L的竖直边界MO、 NA之间存在水平向左的匀强电场，场强大小为E.边界NA 右侧有一直角三角形区域ACD,区域内存在垂直纸面向外的匀 强磁场和场强大小为E,=g、方向竖直向下的匀强电场.在边 q 界MO上的O点静止释放一个质量为m、电荷量大小为q的带 负电小球（大小忽略不计），小球从A点进人三角形区域，最终 从AD边界上的P点离开.已知A、P间的距离为d,∠DAC= 30°，不计一切摩擦.重力加速度为g. M N E 0 (1)求三角形区域内的磁感应强度大小； (2)求小球从O运动到P所用的时间. 16.(16分)如图，左侧加速器两极板M、N间的电压为U1,中间速 度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场的 场强B1=1.0T,两极板间的电压U2=1.0×102V,两极板间的 距离D=2cm,速度选择器右侧有一个半径R=20cm的圆筒， 可以围绕竖直中心轴顺时针转动，筒壁的一个水平圆周上均匀 分布着8个小孔(O,至O。).圆筒内部有竖直向下的磁感应强 度为B2的匀强磁场.一电荷量为q=1.60×1019C、质量为m =3.2×10-5kg的带电粒子（不计重力），从静止开始经过加速 电场后匀速穿过速度选择器，圆筒不转时，粒子恰好从小孔O。 射人，从小孔O3射出，若粒子碰到圆筒就被圆筒吸收，求： 速度选择器 加速器 U +9U2 XBX XX -关-关-关-×- 0g0.06 01k-- -0 02 -0 B2} (1)加速器两极板间的电压U1的大小； (2)圆简内匀强磁场的磁感应强度B,的大小，并判断粒子带正 电还是负电； (3)要使粒子从一个小孔射人圆简后能从正对面的小孔射出（如 从O,进人，从O,出)，则圆筒匀速转动的角速度多大？