人教版高中物理选修三 第4章 第3节 原子的核式结构模型 课时1(word版含答案)

人教版高中物理选修三 第4章 第3节 原子的核式结构模型 课时1
一、单项选择题（共5小题；）
1. 电子是原子的组成部分，一个电子带有
A. 的正电荷 B. 的负电荷
C. 的正电荷 D. 的负电荷
2. 如图为速度选择器示意图， 、 为其两个极板。某带电粒子以 速度从 射入，恰能沿虚线从 射出。不计粒子重力，下列说法正确的是
A. 极板 的电势一定高于极板 的电势
B. 该粒子一定带正电
C. 该粒子以速度 从 射入，仍能沿虚线从 射出
D. 该粒子以速度 从 射入，也能沿虚线从 射出
3. 如图所示，一带正电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时，它受的洛伦兹力方向
A. 向上 B. 向下 C. 向 极 D. 向 极
4. 如下图所示，一束正离子从 点沿水平方向射出，在没有电场、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点 。若同时加上电场和磁场后，正离子束最后打在荧光屏上坐标系的Ⅲ象限中，则所加电场 和磁场 的方向可以是（不计重力和其他力）
A. 向上， 向上 B. 向下， 向下
C. 向上， 向下 D. 向下， 向上
5. 地球表面的大气对宇宙射线有较强的吸收作用，所以要观测宇宙射线，常需要在高空或在高原地区。我国科学家在西藏羊八井建了一个接收宇宙射线的观测站，当来自宇宙的带正电的粒子流沿与地球表面垂直的方向射向这个观测站的过程中，将
A. 竖直向下沿直线射向地面 B. 与竖直方向稍偏东一些射向地面
C. 与竖直方向稍偏西一些射向地面 D. 与竖直方向稍偏北一些射向地面
二、双项选择题（共1小题；）
6. 下列图中画出了带电粒子在磁场中运动方向和所受洛伦兹力的分向，其中正确的是
A. B.
C. D.
三、解答题（共1小题；）
7. 目前，我国正在集中力量开发芯片技术。在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要程序。如图所示是离子注入工作局部原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器。选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入到处于水平面内的晶圆（硅片）速度选择器、磁分析器和偏转系统中的匀强磁场的磁感应强度大小均为 ，方向均垂直纸面向外；速度选择器和偏转系统中的匀强电场场强大小均为 ，方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为 和 的四分之一圆环，其两端中心位置 和 处各有一个小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为 的正方体，其底面与晶圆所在水平面平行，间距也为 。当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好由上表面中心竖直进入系统，并竖直注入到晶圆上的 点（即图中坐标原点， 轴垂直纸面向外）。整个系统置于真空中，不计离子重力，打在晶圆上的离子，经过电场和磁场偏转的角度都很小，粒子能从底面穿出偏转系统，并打在晶圆上。当很小时，有 ，。求：
（1）离子通过速度选择器后的速度大小。
（2）判断离子的电性并求出磁分析器选择出来离子的比荷。
（3）偏转系统可以通过调节电场和磁场的大小和方向来控制离子注入晶圆的位置。
① 规定偏转系统中的匀强电场和磁场均与 轴或 轴平行（方向可以与坐标轴同向或反向）若让注入的离子打在如图所示第Ⅰ象限内，请分析电场和磁场的方向有几种组合情况。
② 若偏转系统中匀强磁场和匀强电场的强度大小也为 和 ，如图所示方向均与 轴正方向平行轴正向平行，假设注入离子电量为 、质量为 ，且速度大小为 、求离子注入晶圆的位置，用坐标 形式表示。
答案
1. B
2. A
【解析】AB、粒子从左侧射入，当粒子带正电时， 向上，则 必须向下，可知上极板电势高，当粒子带负电时， 向下，则 必须向上，可知上极板电势高，故A正确，B错误；
C、根据 ，则 ，速度为定值，故C错误；
D、粒子从右侧射入，只有 方向改变，而 方向不变，受力不平衡，因而不沿虚线运动，故D错误。
3. A
【解析】由图可知，磁场方向从 极指向 极，根据左手定则可知，让四指指向与正电荷运动方向相同，让磁感线穿过手心，根据大拇指的指向即可判断出洛伦兹力的方向，由此可知洛伦兹力的方向向上，故A正确，BCD错误．
4. D
5. B
6. B， D
【解析】根据左手定则，可判断出洛伦兹力方向。
A图正电荷的洛伦兹力的方向向左，故错误；
B图负电荷的洛伦兹力的方向向左上，故正确；
C图负电荷的洛伦兹力的方向向左下，故错误；
D图正电荷的洛伦兹力的方向向左，故正确。
7. （1）
【解析】在速度选择器中沿直线运动的粒子 ，
可得离子通过速度选择器后的速度大小 。
（2） 正电荷；
【解析】根据左手定则可知，粒子到正电荷，在磁分析器中的轨道半径 ，
由于 ，
联立可得 。
（3） ① ①若电场和磁场都沿 轴正方向，可知在电场力作用下，沿 轴正偏转，在洛伦兹力作用下沿 轴正方向偏转，落到第Ⅰ象限；
②若电场沿 轴正方向，磁场沿 轴负方向，可知在电场力作用下，沿 轴正偏转，在洛伦兹力作用下沿 轴正方向偏转，同样落到第一象限。
共两种可能。
②
【解析】根据左手定则，在磁场中沿 轴正方向偏转，在磁场内，根据 ，
代入数据可得轨道半径 ，
设偏转的圆心角为 ，则 ，
可得 ，
离开磁场后在 平面内做匀速运动，总共沿着 轴偏转的距离 ，
在磁场运动的时间 ，
离开磁场后运动的时间 ，
在电场内受力使粒子沿着 轴方向运动，在电场内沿 轴偏转的距离 ，
离开电场后沿 轴偏转的距离 ，
沿 轴偏转的距离 ，
因此坐标为 。
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