人教版（2019）高中物理选择性必修二第二次周考测试卷（老师+学生）

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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。）
1．（22-23高二下·北京顺义·阶段练习）如图所示，虚线框MNPQ内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（ ）
A．粒子a带负电，粒子b、c带正电
B．粒子c在磁场中的速度最大
C．粒子c在磁场中的加速度最大
D．粒子c在磁场中运动的时间最长
【答案】D
【详解】A．根据左手定则可知，粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A错误；
BC．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
得
粒子c的轨迹半径最小，速度最小，所以粒子c的加速度最小，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
且
解得
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的周期相等，粒子c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。
2．（23-24高二下·江苏扬州·阶段练习）如图是磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束（分别带有等量正、负电荷的离子束）从左向右进入极板时，下列说法中正确的是（ ）
A．N板的电势高于M板的电势B．M板的电势高于N板的电势
C．R中有由b向a方向的电流D．R中无电流通过
【答案】B
【详解】AB．等离子束从左向右进入极板时，根据左手定则可知，正离子受到向上洛伦兹力，向上偏转，使得金属板带正电，负离子受到向下洛伦兹力，向下偏转，使得金属板带负电，故板的电势高于板的电势，故B正确，A错误；
CD．由于板的电势高于板的电势，R中有由a向b方向的电流，故CD错误。
故选B。
3．（22-23高三·全国·课时练习）如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。一带电粒子从a点沿ad方向射入磁场，当速度大小为v1时，粒子从b点离开磁场；当速度大小为v2时，粒子从c点离开磁场，不计粒子重力，则v1与v2的大小之比为（ ）
A．1:3B．1:2C．2:1D．1:4
【答案】A
【详解】设正六边形abcdef的边长为L，带电粒子从a点沿ad方向射入磁场，当速度大小为v1时，粒子从b点离开磁场，当速度大小为v2时，粒子从c点离开磁场，作出带电粒子运动轨迹如图所示
由图中几何关系有
，r2＝
粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
，
解得
故选A。
4．（22-23高二上·四川内江·期末）如图所示，两平行金属板、水平放置，上极板带正电下极板带负电，两极板间存在匀强电场和匀强磁场（图中未画出）.现有一个带电粒子在两平行板间，沿水平方向做匀速直线运动后，从点垂直进入另一个垂直纸面向外的匀强磁场中，最后打在挡板上的A点，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A．金属板、间的磁场垂直纸面向外
B．只要具有相同动能的粒子都一定能在两平行板间做匀速直线运动
C．另一个与该粒子具有相同比荷的带电粒子，在两平行板间也一定能做匀速直线运动
D．若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动，则它一定与该粒子具有相同的比荷
【答案】D
【详解】A．粒子在金属板、间受电场力和洛伦兹力平衡，最后打在挡板上的A点，在右侧磁场中，根据左手定则可以判断粒子带正电，在金属板间受到的电场力竖直向下，则磁场力向上，根据左手定则可以判断，金属板、间的磁场垂直纸面向里，故A错误；
B．根据

具有相同动能的粒子质量不一定相同，速度不一定相同，而穿过平行板的粒子速度为定值，则具有相同动能的粒子不一定都能在两平行板间做匀速直线运动，故B错误；
C．相同比荷的带电粒子，速度不一定相同，不一定都能满足
故在两平行板间不一定都能做匀速直线运动，故C错误；
D．若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动，则速度一定相同，为
同时，在右侧磁场中轨迹半径一定相同

则比荷一定相同，故D正确。
故选D。
二、多选题（本题共2小题，每小题6分，部分选对得3分，有选错的得0分，共12分。）
5．（22-23高二上·青海西宁·期末）一电子以的速度沿着与磁场垂直的方向射入T的匀强磁场中，（q=1.6×10-19C，m=9.1×10-31Kg）下列说法正确的是（ ）
A．该电子做匀速圆周运动的轨道半径
B．该电子做匀速圆周运动的轨道半径
C．该电子做匀速圆周运动的周期约为
D．该电子做匀速圆周运动的周期约为
【答案】BD
【详解】根据牛顿第二定律有
解得该电子做匀速圆周运动的轨道半径为
该电子做匀速圆周运动的周期为
故选BD。
6．（2024·山西临汾·三模）如图所示，空间中存在着正交的匀强磁场和匀强电场，已知电场强度大小为E，方向竖直向下，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面。一电子从O点以一定初速度水平向右飞入其中，运动轨迹如图所示，其中O、Q和P分别为轨迹在一个周期内的最高点和最低点，不计电子的重力。下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度方向垂直纸面向外B．磁感应强度方向垂直纸面向里
C．电子的初速度大于D．由O点至P点的运动过程中，电子的速率在增大
【答案】BC
【详解】AB．电子进入正交场时，受向上的电场力，电子向下偏转，则洛伦兹力向下，根据左手定则可知，磁感应强度方向垂直纸面向里，选项A错误，B正确；
C．进入正交场时电子受向下的洛伦兹力大于向上的电场力，可知
即电子的初速度
选项C正确；
D．由O点至P点的运动过程中，电场力做负功，洛伦兹力不做功，则电子的速率在减小，选项D错误。
故选BC。
三、填空题（本题共4空，每空2分，共8分。）
7．（23-24高二下·海南省直辖县级单位·阶段练习）如图所示，回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒面的匀强磁场中，、分别与高频交流电源两极相连接，在两个D形盒之间的狭缝区域形成电场。粒子由加速器的 （填“中心附近”或“边缘处”）进入加速器，粒子从 （填“磁场”或“电场”）中获得能量，粒子每次经过D形盒区域，轨迹半径越来越大，在磁场回转所用的时间 （填“保持不变”或“越来越长”）。交变电场的频率 （选填“大于”“小于”“等于”）粒子在磁场中转动的频率。
【答案】 中心附近 电场 保持不变 等于
【详解】[1] 离子源置于圆盒中心附近，离子由加速器的中心附近进入加速器；
[2] 离子在窄缝中的电场中得到反复加速获得能量；
[3] [4] 带电粒子在回旋加速器中运动的周期是不变的，就等于带电粒子做匀速圆周运动的周期，即
为保证粒子持续加速，则交变电场的频率等于粒子在磁场中转动的频率。
四、解答题（本题共2小题，共20分。）
8．（8分）（23-24高二下·全国·课时练习）如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场左、右边缘平行，磁场的宽度为d，正粒子射入磁场的速度方向与左边缘夹角为θ，已知粒子质量为m、带电荷量为q，运动到磁场右侧边界时恰好相切。
（1）如何确定带电粒子做匀速圆周运动的圆心？
（2）粒子做匀速圆周的半径是多大？
（3）粒子射入磁场的速度是多大？
【答案】（1）把初速度延长与右边界夹角的角平分线与初始位置速度垂线的交点即为圆心；（2）r＝；（3）v＝
【详解】（1）把初速度延长与右边界夹角的角平分线与初始位置速度垂线的交点即为圆心；
（2）根据几何关系
解得
r＝
（3）根据洛伦兹力提供向心力
解得
v＝
9．（12分）（22-23高二下·浙江杭州·期中）如图所示，在xOy坐标系的0≤y≤d的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在d≤y≤2d的区域内分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，MN为电场和磁场的交界面， ab为磁场的上边界。现从原点O处沿x轴正方向发射出速率为v0、比荷（电荷量与质量之比）为k的带正电粒子，粒子运动轨迹恰与ab相切并返回电场。已知电场强度 不计粒子重力和粒子间的相互作用。试求：
（1）粒子第一次穿过MN时的速度：
（2）磁场的磁感应强度B的大小；
（3）粒子再次回到x轴时在电场和磁场中运动的总时间。

【答案】（1），方向与MN夹角为斜向右上方；（2）；（3）
【详解】（1）粒子的运动轨迹如图，设粒子第一次穿过MN时的速度为，粒子在电场中做类平抛运动，由动能定理
解得
同时有
故可知，即方向与MN夹角为斜向右上方；
（2）设粒子在磁场中的运动轨迹半径为，根据几何关系有
解得
粒子在磁场中做圆周运动
解得
（3）根据对称性可知粒子从磁场中进入电场时与MN的夹角为，根据几何知识可知粒子在磁场中运动的圆心角为，粒子在磁场中运动的周期为T，可知在磁场中运动的时间为
，
解得
粒子开始在电场中做类平抛运动时竖直方向有
粒子再次进入电场中做减速运动，根据对称性可知粒子第二次在电场中的时间也为，到达x轴时速度沿x轴方向，故粒子再次回到x轴时在电场和磁场中运动的总时间为