2025高考物理 人教版选择性必修第2册专项复习第1章　4含答案.doc

2025高考物理人教版选择性必修第2册专项复习第1章4含答案第一章4.

基础达标练

1．(多选)关于回旋加速器，下列说法正确的是()

A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋

B．电场和磁场同时用来加速带电粒子

C．所加交变电源的频率与带电粒子做圆周运动的频率相同

D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关

答案：AC

解析：由于洛伦兹力不做功，所以起加速作用的是电场，要想粒子被加速，交流电的频率必须与粒子在磁场中做匀速圆周运动的频率相同；由于Ekm＝eq\f(B2q2R2,2m)，所以与交流电压和交流电压的频率都无关，故选AC。

2．如图所示为质谱仪的原理示意图，现让某束离子(可能含有多种离子)从容器A下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，经电场加速后垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，在照相底片上形成a、b两条“质谱线”，则下列判断正确的是()

A．a、b谱线对应的离子均带负电

B．a谱线对应的离子的质量较大

C．b谱线对应的离子的质量较大

D．a谱线对应的离子的比荷较大

答案：D

解析：根据离子在磁场中的偏转方向，结合左手定则可知a、b谱线对应的离子均带正电，A错误；离子在电场中被加速过程中，由动能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2，在磁场中离子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,r)，解得r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，即落点位置只与离子的比荷有关，比荷eq\f(q,m)越大，r越小，则a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，B、C错误，D正确。

3．(多选)用如图所示的回旋加速器分别加速eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(4,2)He，匀强磁场的磁感应强度大小恒定，加速eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(4,2)He两个粒子时两D形盒间所加交变电压的大小分别为U1、U2，频率分别为f1、f2。eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(4,2)He两个粒子从出口射出时的动能分别为Ek1、Ek2，动量大小分别为p1、p2。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用，若两个粒子在D形盒中加速的次数相同，则()

A．U1∶U2＝2∶1 B．f1∶f2＝2∶1

C．Ek1∶Ek2＝2∶1 D．p1∶p2＝2∶1

答案：AB

解析：粒子从出口射出时的动能Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝eq\f(?qBR?2,2m)，则Ek1∶Ek2＝1∶1，根据动能定理nqU＝eq\f(?qBR?2,2m)，则U1∶U2＝2∶1，由f＝eq\f(qB,2πm)，得f1∶f2＝2∶1，由p＝eq\r(2mEk)，得到p1∶p2＝1∶2，故A、B正确，C、D错误。

4．如图所示，为一种改进后的回旋加速器示意图，在D形盒边上的缝隙间放置一对中心开有小孔a、b的平行金属板M、N。每当带正电的粒子从a孔进入时，就立即在两板间加上恒定电压，经加速后从b孔射出，再立即撤去电压。而后进入D形盒中的匀强磁场，做匀速圆周运动。缝隙间无磁场，不考虑相对论效应，则下列说法正确的是()

A．D形盒中的磁场方向垂直纸面向外

B．粒子运动的周期不断变大

C．粒子每运动一周直径的增加量越来越小

D．增大板间电压，粒子最终获得的最大动能变大

答案：C

解析：根据左手定则，D形盒中的磁场方向垂直纸面向里，A错误；粒子运动的周期T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,qB)，粒子运动的周期不变，B错误；根据洛伦兹力提供向心力qvB＝meq\f(v2,r)

运动半径r＝eq\f(mv,qB)

粒子每运动一周直径的增加量ΔL＝2(rn＋1－rn)＝eq\f(2mΔv,qB)，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)＝nqU

eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n＋1)＝(n＋1)qU

Δv＝eq\r(\f(?2n＋2?qU,m))－eq\r(\f(2nqU,m))＝(eq\r(n＋1)－eq\r(n))eq\r(\f(2qU,m))

可得粒子每运动一周直径的增加量越来越小，C正确；粒子获得的动能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2r2,2m)

当r达到D形盒的半径时，粒子动能最大，与板间电压无关，D错误。

5.(2024·江苏省江阴高级中学高二期中)回旋加速器利用磁场和电场使带电粒子作回旋运动，经过多次加速，粒子最终从D形盒边缘引出，成为高能粒子。若D形盒中磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U。D形盒的半径为R，则下列判断正确的是()

①被