2026年高二物理人教版第2周周末小测卷

第二周•周末小测卷

考查范围：带电粒子在匀强磁场中的运动

质谱仪与回旋加速器

一、选择题：本题共10小题，每小题6分,D/和。速度大小之比为2:1

共60分。在每小题给出的四个选项中，只有3.如图所示,虚线框MNPQ内存在匀强磁场，

一项是符合题目要求的。磁场方向垂直纸面向里。b、c是三个质量

1.两个粒子，带电荷量相等，在同一匀强磁场和电荷量都相等的带电粒子，它们从尸。边上

中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动（）的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中

A.若速率相等，则半径必相等画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒

B.若质量相等，则周期必相等子所受重力，则（）

C.若动能相等，则周期必相等

D.若质量相等，则半径必相等

2.如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向

里的匀强磁场，两电荷最相同的粒子P、。从

A.粒子，带负电，粒子Rc带正电

磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运

B.粒子c在磁场中的速度最大

动。射入磁场时.，P的速度匕垂直于磁场边

C.粒子c在磁场中的加速度最大

界,Q的速度”与磁场边界的夹角为45。。已

D.粒子c在磁场中运动的时间最长

知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运4.如图，圆形区域内布•垂直纸面向里的匀强磁

动的时间相同，则（）场，质量为〃八电荷量为夕（夕〉0）的带电粒子

从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场o

x

X若粒子射入磁场时的速度大小为匕，离开磁

X

场时速度方向偏转90。；若射入磁场时的速度

X

大小为匕，离开磁场时速度方向偏转60。.不计

A.P和0的质量之比为1:3

重力。则立为（）

B.P和Q的质量之比为近：1v2

c.p和。速度大小之比为VLi

A.—7i/?B.nR

2

45

C.-7iRD.-nR

33

6.在匀强磁场中有一带正电的粒子甲做匀速

圆周运动，当它运动到M点时，突然向与原

运动相反的方向放出一个不带电的粒子乙，

形成一个新的粒子丙。如图所示，用实线表

B

3示粒子甲运动的轨迹，虚线表示粒子闪运动

的轨迹。若不计粒子所受重力及空气阻力的

c.B

2影响，则粒子甲和粒子丙运动的轨迹可能是

（）

D.V3

丙/:二、、丙

5.如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度大小A"4划B.人；

为8,方向垂直纸面向里，MN为其左边界，

磁场中沿磁场方向放置一表面涂有荧光材料、

丙尸…飞丙厂…\

底面半径为R的圆柱体，电子打到圆柱体表

面时荧光材料会发出荧光，且被圆柱体吸收。

圆柱体的底面圆心。到磁场边界MN的距离

7.近来，暨南大学相关团队成功开发智能质谱

为2R。一平行电子束以垂直边界MN向右的

机器人，该机器人集成了多种技术，用于在

初速度%=生丝射入磁场，已知电子质量为放射性环境中远程控制复杂样品的化学分析。

m

在实验中发现了领22和领20两种同位素粒

"2,电荷量为C,则图示截面圆上发光部分的

子（两种粒子电荷量相同、质量不同），从A

长度等于（）

S容器下方小孔3；飘入甩势差为U的加速电场,

gM

XXXX初速度为（），从小孔S2出加速电场，再从小孔

A

1邑进入磁感应强度大小为3的匀强磁场。分

A别打在底片上相距为AL的两点。为便于观测,

1AL的数值大一些为宜。以下措施正确的是

N

是两个中空的半圆形金属盒，它们之间有一

定的电势差U。磁感应强度为B的匀强磁场

与盒面垂直。A处的粒子源产生的带电粒子在

两盒之间被加速，然后进入磁场中做匀速圆

周运动，再次到达两盒间的缝隙时，改变电

场方向，使粒子再次被加速，如此反复。两

A.减小磁感应强度B的大小

盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间忽略

B.减小加速电场的电势差U

不计。粒子所受重力忽略不计。下列说法正

C.增大&-S2的距离

D.增大S2-5的距离

8.其小型医用回旋加速器，最大回旋半径为

0.5m,磁感应强度大小为1.12T,质子加速

后获得的最大动能为1.5xl（feV。根据给出的

数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的

最大速率约为（忽略相对论效应，

A.粒子每在电场中加速一次，动能的增加量

leV=1.6xlO-,9J）（）

都相同

67

A.3.6xl0m/sB.1.2xl0m/sB.粒子在磁场中运行的圆周越来越大，其周

C.5.4xl07m/sD.2.4xl08m/s期会越来越长

C.若只增大电压U,会使粒子射出D形金属

9.回旋加速器的两个D形金属盒分别和一高

盒的动能增大

频交流电源的两极相接，两盒放在磁感应强

D.若只增大两盒之间的距离,会使粒子射出D

度大小为8的匀强磁场中，若粒子源射出粒

形盒的动能增大

子的电荷量为外质量为〃?，则要使粒子能持

二、非选择题：共40分。

续加速，所加交流电源的频率为（）

11.（10分）如图所示，足够大的匀强磁场的

271/77-兀"2

A.-----B.-----

Bq2Bq左边界如虚线所示，磁感应强度为及质量为

机、电荷量为的带正电粒子，以初速度沿

cQD理qu

2nmTini垂直磁场左边界的方向射入，在磁场中做匀

回旋加速器的工作原理如图所示。

10.DPD,速圆周运动，不计带电粒子所受重力。

；xXXX

y

XXX

：xXXX

XXXX

.二；~x

：xXXX

XXXX

AV

：xXXX

（1）求粒子做匀速圆周运动的半径R。

（1）求两金属板间的电压5

（2）求粒子在磁场中运动的时间上

（2）若粒子在两金属板间与圆形区域内运动

（3）为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时

的时间相等，求两金属板的距离小

存在一个匀强电场，求电场强度£的大小并

说明电场的方向。

13.（10分）质谱仪是一种高精度的分析仪器，

广泛应用于科研和工业生产中。其原理如图

12.（10分）如图所示，在直角坐标系xOv中，

所示。甲为加速电场，电压为U;乙为速度

两平行x轴的金属板M、N有两个小孔5、K,

选择器，匀强电场的电场强度大小为E,方向

S、K均在y轴上。在以原点。为圆心，R为

水平向左，匀强磁场的磁感应强度大小为同，

半经的圆形区域内，存在磁感应强度大小为以

方向垂直纸面向里；丙为偏转分离器，匀强

方向垂直坐标平面向外的匀强磁场。圆。与

磁场的磁感应强度大小为约，方向垂直纸面

M板相切于S,与x轴相交于C点。现将一

质量为m,电荷量为q的带负电粒子从小孔K向里。从S点杼.放初速度为零的带电粒子（不

由静止释放，粒子恰好通过C点。不计粒子计重力），加速后进入速度选择器做直线运动、

所受重力。再由。点进入分离器做圆周运动，最后打到

照相底片的P点处，运动轨迹如图中虚线所

o

加速后，该粒子通过速度选择器并从狭缝S

进入偏转分离器，运动半个圆周后打在照相

底片上的。处被吸收形成谱线，测得力到S

的距离为北

XXX'»—X--"X

⑴粒子带正电还是负电？求粒子的比荷。

⑵求。点到尸点的距离。

(1)判断〃区中匀强电场的方向、粒子的电性;

(2)求粒子做匀速圆周运动的速度大小I，；

⑶求粒子的质量阳

14.(1()分)某种质谱仪的工作原理如图所示，

/区为粒子加速器；〃区为速度选择器，在两

平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场

和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁

感应强度大小为耳，电场强度大小为E；〃/

区为偏转分离器，磁场的方向垂直纸面向外,

磁感应强度大小为例。电荷量为g的粒子从

电离室A中飘出(初速度不计)，经/区电场

参考答案

1.答案：B

解析：A.由外，8=,〃匕可得半径公式—二胃可知，若速率v相等，但质量m未知，半径不一定

rqb

相等，故A错误；

B.周期公式7=言中，若质量m相等且q、B相同，则周期T必相等，故B正确；

C.动能纥=5〃"2,若动能相等,但质量m可能不同,周期7=需与m相关,因此周期不一

定相等，故C错误;

D.半径，中，若质量m相等但速度v未知，半径不一定相等，故D错误。

故选B。

2.答案：C

解析：作出两粒子在磁场中的运动图像如图所示，可知其半径小：Q=l：血，因为两粒子在磁

场中运动的时间相同，所以，：心=1:2,根据08二"，得==吧=£=叵互,又

rqBqBqB

丁=迎=幺"。可得以=?=?，故AB错误；由上面分析，可得"=区=&：1,故C

vqBmQTQ2”研

正确，D错误。故选C。

3.答案：D

解析：A.根据左手定则可知，粒子。带正电，粒子从。带负电，故A错误；

BC带电粒子在磁场中做匀速组周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有

B二〃?匕二〃心得R="、。=幽粒子c的轨迹半径最小，速度最小，所以粒子。的加速度

RqBm

最小，故BC错误;

D.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有/8=相,

且丁=2史解得丁=2"三个带电粒子的质量和电荷量都相等，故三个粒子在同一磁场中运动

vqB

的周期相等，粒子的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c•在磁场中运动的时间最长，故D正

确。故选D。

4.答案：B

解析：粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，设圆形磁场区域的半径为R,由几何知识知，

弓二尺弓=Rtan60o=G/?,根据洛伦兹力提供向心力得＞3=加工，解得^二迪，则

rm

上=工=正，B正确，A、C、D错误。

岭43

°2»卜

''XXXX，’

5.答案：C

解析：由洛伦兹力提供向心力=丝"

r

得脑子半径，・=3R

由图可知，截面圆上发光部分的长度等于二4兀R。

故选Co

6.答案：D

解析：由洛伦兹力提供向心力，则有“£=可得粒子轨迹半径—=竺，由于粒子甲在M

rqB

点突然向与原运动相反的方向放出一个不带电的粒子乙，由动量守恒定律可知，放出粒子乙后,

新粒子丙的动量大于粒子甲的动量，且电荷量不变，故轨迹半径变大，D正确。

7.答案：A

解析:粒子打在底片上相距为AL的两点为粒子做匀速圆周运动的直径的差值，在加速电场中，

根据动能定理在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力>8=〃?(

联立解得/?=，，陛

故41=2

B

从表达式可以看出，为使AL的数值大一些，可以通过减小B和增大U进行，故选A。

8.答案：C

解析：由题意可知质子在回旋加速器中的最大圆周运动半径为R=0.5m,质子的昔电荷量为

元电荷的电荷量，即4=6=1.6x10-®C,则有夕喙8=〃2，又纥=<%,,联立并代入数据

R2

解得匕产5.4x107m/s,C对，ABD错。

9.答案：C

解析：带电粒子来磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB=，〃匕

r

其周期为7=现

所加交流电的电源频率与粒子的频率相同，即r=4，=-=—

T2兀〃?

故选C。

10.答案：A

解析：A.根据题意，由动能定理可知，粒子每在电场中加速一次，动能的增加量

△E、=qU

可知，每次动能的增加量都相同，故A正确;

2

B.根据题意，由qvB=m~^

可—r得mRc=一mv

qB

由于u增大，则粒子在磁场中运行的圆周越来越大，由r=2由=迎

vqB

可知，其周期不变，故B错误；

C.结合B分析可知，设D形盒的半径为凡，则粒子的最大速度为%=殁4

m

则粒子射出D形金属盒的动能石卜=《野

22m

可知，增大电压U和增大两盒之间的距离，不会使粒子射出D形盒的动能增大，故CD错误。

故选Ao

H.答案：（1）R二丝

qB

⑵，噎

（3）E=田，方向竖直向下

解圻：（1）根据洛伦兹力提供向心力“心，二把

R

—T4曰八mV

口」得A二—

qB

（2）根据单边界进出磁场的对称性可知，圆心角夕=180。

粒子在磁场中运动周期丁=网=细

vqB

粒子在磁场中运动的时间/=27

2兀

联立解得/=烈

qB

（3）根据平衡可知/3=4七

解得后=出

由于粒子带正电，根据左手定则可知，粒子受到的洛伦兹力方向向上，为使该粒子做匀速直线

运动，则匀强电场方向竖直向下\

12.答案：（1）史戈（2）—

2m4

解析：（1）根据几何关系可知，粒子在磁场中做圆周运动的半径为R

设粒子在磁场中做圆周运动的速度大