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1、人教版(2019)物理选择性必修第二册1.4质谱仪与回旋加速器同步训练一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）1如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子流由左端平行于P1、P2射入，粒子沿直线通过速度选择器，已知速度选择器的电场强度为E，磁感应强度为B1.粒子由狭缝S0进入匀强磁场B2后分为三束，它们的轨道半径关系为，不计重力及粒子间的相互作用力，则下列说法中正确的是（）AP1极板带负电B能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于C三束粒子在磁场B2中运动的时间相等D粒子1的比荷大于粒子2的比荷2在图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况
2、不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。下列说法正确的是（）A带正电的粒子在板间所受电场力方向与电场强度方向相反B带负电的粒子在板间所受洛伦兹力方向与磁场方向相反C只能将带正电的粒子选择出来D带电粒子的速度时才能沿虚线射出3如图所示，长方形金属导体左、右、上、下、前、后六个表面分别用表示，匀强磁场垂直面向外，当电流I从面流向面时，导体会产生霍尔电压UH。若实验中导体尺寸、电流I和磁感应强度B保持不变，下列说法正确的是（）AUH存在于导体的X1、X2之间，且X1面的电势高于X2面的电势BUH存在于导体的Y1、Y2之间，且Y1面的电势高于Y2面的电势C若更换金属种类，
3、使单位体积内自由电子数增大，则UH也会增大D导体X1、X2两面间的电阻等于4如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B束，下列说法中正确的是A组成A、B束的粒子都带负电B组成A、B束的离子质量一定不同C速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外DA束离子的比荷（qm）大于B束离子的比荷52019年我国研制出了世界上最大的紧凑型强流质子回旋加速器，该回旋加速器是我国目前自主研制的能量最高的质子回旋加速器。如图所示为回旋加速器原理示意图，现将两个相同的回旋加速器置于相同的匀强磁场中，接入高频电源。分别加速氘核和氦核，下
4、列说法正确的是（）A它们在磁场中运动的周期相同B它们的最大速度不相等C两次所接高频电源的频率不相同D仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能6如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的金属小球从点水平射入场区，经一段时间运动到点的右下方点，关于小球由到的运动，下列说法正确的是（）A小球可能做匀变速运动B小球一定做变加速运动C小球动量可能不变D小球机械能守恒7如图，一带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动。已知电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外。粒子圆周运动的半径为R，若小球运动到最高点A时沿水平方向分裂成两个粒子1和2
5、，假设粒子质量和电量都恰好均分，粒子1在原运行方向上做匀速圆周运动，半径变为3R，下列说法正确的是（ ）A粒子带正电荷B粒子分裂前运动速度大小为C粒子2也做匀速圆周运动，且沿逆时针方向D粒子2做匀速圆周运动的半径也为3R8如图所示，足够长的竖直绝缘管内壁的粗糙程度处处相同，处于方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场中一带正电的小球从静止开始沿管下滑，下列小球运动速度v和时间t、小球所受弹力FN和速度v的关系图像中正确的是ABCD9如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长的固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，电量为+q，电场强度为E、磁感应强度为B，P与杆间的动
6、摩擦因数为，重力加速度为g小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（ ）A小球的加速度先增大后不变B小球的机械能和电势能的总和保持不变C下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是D下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是10如图所示，a、b为竖直正对放置的两平行金属板，其中a板带正电、两板间的电压为U。在金属板下方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面PQ，PQ下方的磁场范围足够大，磁场的磁感应强度大小为B。一比荷为的带正电粒子以速度v0从两板中间位置沿与a、b平行方向射入两板间的偏转电场，不计粒子重力。粒子通过偏转电场后从PQ边界上的M点进入磁场，运动一段时间后又从PQ边界上
7、的N点射出磁场，设M、N两点距离为x（M、N点在图中未画出）。则以下说法中正确的是（）A只减小磁感应强度B的大小，则x减小B只增大初速度v0的大小，则x不变C只增大带电粒子的比荷，则x增大D只减小偏转电场的电压U的大小，则x不变二、多项选择题11如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘固定圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bOd沿水平方向。已知小球重力为电场力的2倍。现将小球从a点由静止释放，则小球（）A不能越过d点继续沿环向上运动B在c点受到的洛伦兹力比在
8、b点受到的洛伦兹力大C从a点到b点过程中，重力势能减小，电势能增大D从c点到d点过程中，电势能变化量小于重力势能变化量12如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。加速电场的加速压为U，静电分析器通道中心线半径为R，通道内有均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进
9、入收集器。下列说法正确的是（）A磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外B磁分析器中圆心O2到Q点的距离C不同粒子经相同的加速压U加速后都可以沿通道中心线安全通过静电分析器D静电分析器通道中心线半径为三、综合计算题13回旋加速器D形盒的半径为R，高频加速电压的频率为f，空间存在方向垂直D形盒、磁感应强度大小为B的匀强磁场。用该回旋加速器加速带负电的粒子束，粒子达到最大速度后被引出，测得粒子被引出时的平均电流为I。不计粒子的加速时间，求：(1)粒子被引出时的最大速度vm；(2)粒子束的输出功率P。14如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在第二
10、象限内有垂直于y轴的两平行极板M、N，N板与x轴重合且最右端位于坐标原点O，两板间距和板长均为d，两板间加有电压U。一粒子源沿两极板中线连续向右发射初速度为v0的带正电的同种粒子，粒子间的相互作用与重力均忽略不计。当UMN=0时，粒子垂直于x轴离开磁场：(1)求粒子的比荷；(2)UMN取不同的值，粒子在磁场中运动的时间也不同，求粒子在磁场中运动的最长时间；(3)若粒子在磁场中运动的时间最长，UMN多大？15如图所示，平面直角坐标系xOy中，第一象限内半径为R、圆心为O的圆形区域刚好与x轴、y轴相切，S是其与x轴的切点，Q是其与y轴的切点，P是其边界上的一点，且POQ=，圆形区域内有垂直坐标平面
11、向里的匀强磁场；第二象限有沿一y方向的匀强电场。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子，以速度v0从P点垂直磁场方向沿PO射入圆形区域，经Q点进入第二象限，到达x轴上M点时速度方向与x方向的夹角为。不计粒子重力。(1)求圆形区域内磁感应强度大小B1和电场强度大小E；(2)求粒子从PQM运动的总时间t；(3)若要让粒子从M点离开后能够沿再次进入圆形磁场，可以在x轴下方整个区域加垂直坐标平面的匀强磁场。求所加磁场磁感应强度B2的大小和方向。16一个质量m=0.1g的小滑块，带有q=的电荷，放置在倾角的光滑斜面上(斜面绝缘)，斜面置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示小滑块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面问：（1）小滑块带何种电荷？（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？（3）该斜面的长度至少多长？