第1章 第3节 第2课时 课后 达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册教用Word(鲁科版)

1．(2024·江苏扬州统考开学考试)一显像管原理示意图如图所示，若观察到电子束(　　) A．打在荧光屏正中的O点，则偏转磁场方向向上 B．打在屏上A点，则偏转磁场垂直于纸面向里 C．打在荧光屏上的位置由O点逐渐移向B点，则偏转线圈中电流增大 D．向上偏转，则洛伦兹力对电子束做正功 解析：选C。当偏转线圈中没有电流时，不产生磁场，电子束将沿直线打在荧光屏正中的O点，故A错误；根据左手定则知，电子束打在屏上的A点，偏转磁场的方向应垂直于纸面向外，故B错误；要使电子束打在荧光屏上的位置由O点逐渐移向B点，偏转磁场应垂直于纸面向里，电子做圆周运动的轨道半径r逐渐变小，则磁感应强度B应逐渐变强，偏转线圈中电流增大，故C正确；洛伦兹力对电子束始终不做功，故D错误。 2.(2024·山西统考期中)一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量和质量均相同的粒子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零，这些粒子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，粒子刚好能打在底片上的M点。已知放置底片的区域MN＝L，且OM＝L。若想要粒子始终能打在底片MN上，则加速电场的电压最大为(　　) A．U0 B．2U0 C．4U0 D．8U0 解析：选C。粒子打到M点时，有U0q＝mv，qv1B＝m，L＝2r1，粒子打到N点时，加速电场的电压最大，有Uq＝mv，qv2B＝m，2L＝2r2，解得U＝4U0。 3.如图所示，平行金属板M、N之间有竖直向下的匀强电场，虚线下方有垂直于纸面的匀强磁场，质子(H)和α粒子(He)分别从上板中心S点由静止开始经电场加速，从O点垂直于磁场边界进入磁场，最后从a、b两点射出磁场。下列判断正确的是(　　) A．磁场方向垂直于纸面向里 B．从a点离开的是质子 C．从b点离开的粒子在磁场中运动的速率较大 D．从S出发到离开磁场，由b点射出的粒子用时短 解析：选B。质子和α粒子都带正电荷，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外，A错误；粒子在匀强电场中加速，由动能定理qU＝mv2，解得v＝，进入匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力qvB＝m，联立解得R＝ ，由此可知，α粒子的轨道半径较大，从a点离开的是质子，从b点离开的是α粒子，α粒子在磁场中运动的速率较小，B正确，C错误；质子和α粒子在电场中加速，α粒子末速度是质子末速度的，在电场中运动时间是质子的倍，而质子和α粒子在磁场中运动时间都是半个周期，由周期公式T＝可知，α粒子在磁场中运动时间是质子在磁场中运动时间的2倍，综上可知，从S出发到离开磁场，由b点离开的α粒子所用时间较长，D错误。 4.(2024·湖北周测)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法正确的是(　　) A．增大匀强电场间的加速电压 B．减小磁场的磁感应强度 C．减小周期性变化的电场的频率 D．增大D形金属盒的半径 解析：选D。由牛顿第二定律有qvB＝m，解得v＝，则动能Ek＝mv2＝，因此动能与加速电场的电压、频率无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度或D形盒的半径，可以增加粒子的动能，故D正确。 5.(2024·江苏连云港校考)如图所示，回旋加速器由两个D形金属盒组成，盒面与匀强磁场垂直，并接有高频交变电压。中心S处的粒子源产生初速度为零的质子，每次经过窄缝都被加速。已知质子的电荷量为q、质量为m，加速时电极间电压为U，磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为R。质子每次加速的时间可忽略，加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是(　　) A．高频交变电压的周期为 B．质子做圆周运动的半径越大周期越大 C．质子能获得的最大动能与R2成正比 D．质子能获得的最大动能与U成正比 解析：选C。加速电压的周期等于质子在磁场中运动的周期，即T＝，故A错误；根据A选项分析可知，周期与半径无关，故B错误；根据qvB＝m，Ek＝mv2，得质子射出时的动能Ek＝，质子能获得的最大动能与R2成正比，与U无关，故C正确，D错误。 6．(2024·江苏镇江统考期中)粒子从A点飘入回旋加速器，在电场中开始加速，下列选项图中虚线描绘粒子连续经过D1盒中的轨迹，可能正确的是(　　) 解析：选D。粒子在电场中被加速，在第n次进入D1中rn＝，在第n＋1次进入D1中rn＋1＝，由mv－mv＝2qU，解得rn＋1－rn＝(vn＋1－vn)＝，则随着粒子不断加速，相邻半径之差逐渐减小，则轨迹为D。 7.(2024·黑龙江绥化期末)回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，加在狭缝间的交变电压的电压值大小为U0，周期T＝。一质量为m、电荷量为＋q的粒子从A处飘入狭缝，其初速度视为零，不考虑粒子在狭缝中的运动时间。求： (1)粒子离开加速器时的动能Ek； (2)粒子从飘入狭缝至动能达到Ek所需的时间t。 解析：(1)粒子离开加速器时运动半径为R，由洛伦兹力提供向心力qvB＝m 粒子加速后的动能Ek＝mv2 联立解得Ek＝。 (2)粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝ 设粒子被加速n次后动能为Ek，则有Ek＝nqU0 解得n＝ 因粒子每加速一次后都要经磁场运动半个圆周，则粒子从飘入狭缝至动能达到Ek共经历了n次半个圆周的运动，故在磁场中运动的总时间t＝n＝。 答案：(1)　(2) 8．(2024·上海延安中学期末)图示是一种质谱仪的原理图，离子源(在狭缝S1上方，图中未画出)产生的带电粒子(不计重力)经狭缝S1与S2之间的电场加速后，进入P1和P2两板间相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域。沿直线通过狭缝S3后垂直进入另一匀强磁场区域，在洛伦兹力的作用下带电粒子打到底片上形成一细条纹。已知离子源产生的粒子初速度为零、比荷为，S1与S2之间的加速电压为U1，P1和P2两金属板间距离d，两板间匀强磁场的磁感应强度B1，照相底片上的条纹到狭缝S3的距离为L。 (1)判断粒子的电荷属性。 (2)求粒子经加速电场加速后的速度v1。 (3)求P1和P2两金属板间匀强电场的电压U2。 (4)求经S3垂直进入的匀强磁场的磁感应强度B2。 解析：(1)根据粒子在磁场中的偏转方向结合左手定则可知粒子带正电。 (2)粒子在S1与S2之间加速，由动能定理得 qU1＝mv－0 解得v1＝ 。 (3)带电粒子在P1和P2两金属板间运动时，电场力与洛伦兹力平衡有q＝qv1B1 解得U2＝B1d。 (4)由题意可知，根据几何关系，粒子轨道半径R＝ 洛伦兹力提供向心力qv1B2＝m 解得B2＝ 。 答案：(1)正电　(2) 　(3)B1d (4) 学科网（北京）股份有限公司 $