精品解析：2024届天津市第四十七中学高三下学期模拟预测物理试题

天津市第四十七中学2023—2024第二学期高三年级 高考模拟物理试卷 第Ⅰ卷（共两部分；满分40分） 一、单选题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 大量的科学发展促进了人们对原子、原子核的认识，下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（ ） A. 能量为的基态氢原子可以吸收能量为的光子跃迁至能量为的激发态 B. 比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C. 衰变中产生β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D. 在核反应中，是质子，这个反应过程叫原子核的人工转变 2. “珍爱生命、预防溺水”。如图所示的浮漂气囊，俗称“跟屁虫”是游泳爱好者自我保护的装备，采用高弹、环保的PVC材质，导热且气密性好。使用时给其充气使之膨胀，充满气后气囊体积可视为不变，气囊内气体可视为理想气体。充气后放入水中，当水温升高时，气囊内的气体（　　） A. 内能不变 B. 每个气体分子的动能都增加 C. 从外界吸热 D. 每个气体分子对气囊的撞击力均增大 3. “地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中简谐波时刻的波形图，是此波上的一个质点，平衡位置处于处，图乙为质点的振动图像，则（ ） A. 该列波的传播速度为 B. 该列波的传播方向沿轴负向传播 C. 质点在内通过路程为 D. 质点在内沿轴运动了 4. 2024年1月17日22时37分，天舟七号货运飞船发射升空，顺利进入近地点200km、远地点363km的近地轨道（LEO），经转移轨道与位于离地高度400km的正圆轨道上的中国空间站完成对接，整个对接过程历时约3小时，轨道简化如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 天舟七号的发射速度大于7.9km／s B. 天舟七号在LEO轨道的运行周期大于空间站的运行周期 C. 天舟七号在转移轨道经过N点时的加速度小于空间站经过N点时的加速度 D. 空间站的运行速度大于近地卫星的运行速度 5. 如图所示，浙江运动员李玲在参加杭州亚运会女子撑杆跳高比赛时，以4.63m的成绩夺得金牌，并再度刷新亚运会赛事纪录。其完整的撑杆跳高过程可简化为三个阶段——持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落着地。下落时，人杆分离，最后落在软垫上速度减为零。不计空气阻力，则（ ） A. 研究其越杆过程的技术动作可将李玲视作质点 B. 李玲在最高点时加速度一定为零 C. 李玲在整个跳高过程中机械能守恒 D. 李玲落在软垫上的运动过程中，软垫对她的冲量大小等于她对软垫的冲量大小 二、多项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对得5分，选对但不全得3分，选错或不答得0分） 6. 如图所示，甲图是2023年5月15日上午在恩施地区观看到的“日晕”图片。“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示，为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ） A. 冰晶对光的折射率大于对光的折射率 B. 在冰晶中，光的传播速度较大 C. 用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄 D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光临界角较大 7. 国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1400座。变电站起变换电压作用的设备是变压器。如图所示，理想变压器原线圈输入的交流电，电压表、电流表都为理想电表。则下列判断正确的是（ ） A. 输入电压有效值为，电流频率为 B. S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都增大 C. S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，原线圈的输入功率减小 D. 若滑动变阻器的滑片不动，由a处改接到b处，电压表和电流表的示数都减小 8. 如图，在竖直平面内有一匀强电场，一带电荷量为、质量为的小球在力（大小可以变化）的作用下沿图中虚线由A至B做竖直向上的匀速运动。已知力和AB间夹角为，A、B间距离为，重力加速度为。则（ ） A. 电场强度最小值为 B. 力的最大值为 C. 小球从A运动到B电场力一定做正功 D. 若电场强度时，小球从A运动到B电势能变化量大小可能为 第Ⅱ卷（共两部分：满分60分） 三、实验题（前5空，每空2分，最后两空，每空1分，共12分） 9. 在探究“加速度与力的关系”实验中，某同学设计了甲、乙、丙三种实验方案，试回答下列问题： （1）关于本实验的要求，下列说法正确的是_________； A. 甲、乙、丙方案都需要补偿阻力 B. 只有甲方案需要补偿阻力 C. 只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量 D. 乙方案中弹簧测力计的示数和丙方案中力传感器的示数等于小车所受合力的大小 （2）若该同学根据乙方案，作出加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图线如图丁，直线部分斜率为k，则小车质量_________； （3）根据甲方案实验中得到的一条纸带，如图： A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。相邻的计数点之间的距离分别为：、、、、、。已知打点计时器的工作频率为，则小车的加速度_________（结果保留两位有效数字）。 10. 某同学从电子市场买了一个手机电池，该同学通过实验测量该电池的电动势和内阻，除了开关和若干导线以外，还有如下器材可供选择： A.电流表A（0.6A，） B.电压表V（5V，） C.滑动变阻器（，1A） D.滑动变阻器（，） （1）为了使测量结果尽可能准确，请根据现有器材在方框中设计电路图（画在答题卡上）___________，其中滑动变阻器应选___________（填写前面的字母序号）。 （2）根据实验中记录的电压表的示数U与电流表的示数I的值，经描点、连线得到图像，如图所示，根据图中所给数据，该电池的电动势与内电阻分别为___________V，___________Ω。 四、解答题（请写出必要的解题过程） 11. 2024年初哈尔滨旅游“火出圈”，“南方小土豆勇闯哈尔滨”等话题接连上热搜，丰富的冰雪运动吸引了大量的游客。在冰雪大世界有一个冰滑梯，如图所示，与水平面成37°角的倾斜冰滑道与水平冰滑道在B点平滑连接，滑梯顶端高度，。小孩乘坐冰车由静止开始从滑道顶端A出发，经过B点后瞬间与处于静止状态的家长所乘坐的冰车发生碰撞，碰撞后两冰车（包含小孩和家长）一起共同运动，已知小孩和冰车的总质量m=30kg，家长和冰车的总质量M=60kg，人与冰车均可视为质点，冰车与冰面的动摩擦因数均为0.25，忽略空气阻力，取重力加速度，，cos37°=0.8，求： （1）小孩与家长碰前小孩速度大小； （2）要保证冰车不滑出水平滑道，水平滑道至少需要多长？ 12. 如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角的绝缘斜面上，导轨间距m，导轨上端连接一个阻值Ω的定值电阻在虚线ab、cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，ab与cd之间距离为m。两根导体棒PQ、MN质量均为kg、阻值均为Ω，PQ、MN均静止在与虚线ab距离为的位置。先由静止释放导体棒PQ，在PQ进入磁场的瞬间，再由静止释放导体棒MN，已知PQ进入磁场开始做匀速运动，两导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻忽略不计。重力加速度g取10。求： （1）磁场的磁感应强度大小； （2）整个过程中导体棒MN上产生的焦耳热。 13. 粒子偏转装置是研究高能物理的重要仪器，主要由加速电场，偏转电场和偏转磁场三部分构成。如图甲所示为某科研团队设计的粒子偏转装置示意图，粒子源可以均匀连续的产生质量为、电荷量为、初速度忽略不计的带电粒子，经电压为的加速电场加速后，带电粒子贴近上板边缘，水平飞入两平行金属板中的偏转电场。两水平金属板长为，间距为，板间加有图乙所示的周期性变化的电压，其最大电压也为、周期为，下极板右端正下方紧挨金属板竖直放置长度为的探测板。带电粒子由偏转电场飞出后，立即进入平行板右侧的垂直纸面向外的水平匀强磁场，最后经匀强磁场偏转后打在探测板上。不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力，求： （1）从偏转电场出射的粒子通过偏转电场的时间； （2）从偏转电场出射的粒子数占粒子源全部发射粒子数的百分比； （3）从偏转电场出射的粒子全部能够到达探测板时，磁感应强度需要满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 天津市第四十七中学2023—2024第二学期高三年级 高考模拟物理试卷 第Ⅰ卷（共两部分；满分40分） 一、单选题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 大量的科学发展促进了人们对原子、原子核的认识，下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（ ） A. 能量为的基态氢原子可以吸收能量为的光子跃迁至能量为的激发态 B 比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C. 衰变中产生β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D. 在核反应中，是质子，这个反应过程叫原子核的人工转变 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据能级跃迁条件可得 可知能量为的基态氢原子只有吸收能量为的光子才能跃迁至能量为的激发态，故A错误； B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误； C．β衰变中产生的β射线实际上是原子中的中子转变成质子和电子而放出的，不是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的，故C错误； D．根据电荷数守恒，X的质量数为 根据电荷数守恒，X的电荷数为 可知X是质子，这个反应过程叫原子核的人工转变，故D正确。 故选D。 2. “珍爱生命、预防溺水”。如图所示的浮漂气囊，俗称“跟屁虫”是游泳爱好者自我保护的装备，采用高弹、环保的PVC材质，导热且气密性好。使用时给其充气使之膨胀，充满气后气囊体积可视为不变，气囊内气体可视为理想气体。充气后放入水中，当水温升高时，气囊内的气体（　　） A. 内能不变 B. 每个气体分子的动能都增加 C. 从外界吸热 D. 每个气体分子对气囊的撞击力均增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．气囊充气后放入水中，当水温升高时，理想气体温度升高，气体分子的平均动能增大，内能增大，故A错误； B．温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都增加，故B错误； C．温度升高，气囊内的气体体积不变，由热力学第一定律 可知 内能增大，气体从外界吸热，故C正确； D．温度升高，压强增大，气体分子对气囊的平均撞击力增大，但不是每个气体分子对气囊的撞击力均增大，故D错误。 故选C。 3. “地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中简谐波时刻的波形图，是此波上的一个质点，平衡位置处于处，图乙为质点的振动图像，则（ ） A. 该列波的传播速度为 B. 该列波的传播方向沿轴负向传播 C. 质点在内通过的路程为 D. 质点在内沿轴运动了 【答案】B 【解析】 【详解】A．由甲、乙图可知 ， 则该列波的传播速度为 故A错误； B．时刻，由图乙可知质点沿y轴正方向振动，根据波形平移法可知，该列波的传播方向沿轴负向传播，故B正确； C．根据 可知质点在内通过的路程为 故C错误； D．质点只在其平衡位置上下振动，并不会随波的传播方向迁移，故D错误。 故选B。 4. 2024年1月17日22时37分，天舟七号货运飞船发射升空，顺利进入近地点200km、远地点363km的近地轨道（LEO），经转移轨道与位于离地高度400km的正圆轨道上的中国空间站完成对接，整个对接过程历时约3小时，轨道简化如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 天舟七号的发射速度大于7.9km／s B. 天舟七号在LEO轨道的运行周期大于空间站的运行周期 C. 天舟七号在转移轨道经过N点时的加速度小于空间站经过N点时的加速度 D. 空间站的运行速度大于近地卫星的运行速度 【答案】A 【解析】 【详解】A．天舟七号绕地球运动，发射速度需大于7.9km／s，故A正确； B．根据开普勒第三定律可知，天舟七号在LEO轨道的运行周期小于空间站的运行周期，故B错误； C．根据万有引力提供向心力有 解得 则天舟七号在转移轨道经过N点时的加速度等于空间站经过N点时的加速度，故C错误； D．根据万有引力提供向心力有 解得 则空间站的运行速度小于近地卫星的运行速度，故D错误； 故选A。 5. 如图所示，浙江运动员李玲在参加杭州亚运会女子撑杆跳高比赛时，以4.63m的成绩夺得金牌，并再度刷新亚运会赛事纪录。其完整的撑杆跳高过程可简化为三个阶段——持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落着地。下落时，人杆分离，最后落在软垫上速度减为零。不计空气阻力，则（ ） A. 研究其越杆过程的技术动作可将李玲视作质点 B. 李玲在最高点时加速度一定为零 C. 李玲在整个跳高过程中机械能守恒 D. 李玲落在软垫上的运动过程中，软垫对她的冲量大小等于她对软垫的冲量大小 【答案】D 【解析】 【详解】A．研究其越杆过程的技术动作时，运动员的大小和形状不可忽略，不可将李玲视作质点，故A错误； B．李玲在最高点时受重力作用，加速度为重力加速度，故B错误； C．撑杆从开始形变到撑杆恢复形变时，先是运动员部分动能转化为杆的弹性势能，后弹性势能转化为运动员的动能与重力势能，使用过程中，运动员与杆的机械能守恒，所以李玲在整个跳高过程中机械能不守恒，故C错误； D．李玲落在软垫上的运动过程中，由牛顿第三定律可知软垫对她的作用力大小等于她对软垫的作用力大小，所以软垫对她的冲量大小等于她对软垫的冲量大小，故D正确。 故选D。 二、多项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对得5分，选对但不全得3分，选错或不答得0分） 6. 如图所示，甲图是2023年5月15日上午在恩施地区观看到的“日晕”图片。“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示，为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ） A. 冰晶对光的折射率大于对光的折射率 B. 在冰晶中，光的传播速度较大 C. 用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄 D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由题图可知光的偏折程度比光的偏折程度小，根据折射定律可知，六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率，故A错误； B．根据 由于冰晶对光的折射率小于对光的折射率，所以在冰晶中，光的传播速度较大，故B正确； C．根据干涉条纹间距公式 用同一装置做双缝干涉实验，由于光的折射率小于光的折射率，则光的频率小于光的频率，光的波长大于光的波长，所以光的条纹间距比光的窄，故C正确； D．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，根据全反射临界角公式 由于光的折射率小于光的折射率，可知光的临界角较大，故D错误。 故选BC。 7. 国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1400座。变电站起变换电压作用的设备是变压器。如图所示，理想变压器原线圈输入的交流电，电压表、电流表都为理想电表。则下列判断正确的是（ ） A. 输入电压有效值为，电流频率为 B. S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都增大 C. S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，原线圈的输入功率减小 D. 若滑动变阻器的滑片不动，由a处改接到b处，电压表和电流表的示数都减小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．理想变压器原线圈输入电压，则输入电压有效值为 输入电压的角频率为 则电流的频率为 故A错误； BC．S打到a处，滑动变阻器滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，副线圈总电阻减小，由于原线圈输入电压不变，原副线圈匝数不变，所以副线圈输出电压不变，根据欧姆定律 可知副线圈电流增大，则电流表A2示数增大，根据 可知原线圈电流增大，则电流表A1示数增大；根据 可知原线圈的输入功率增大，故B正确，C错误； D．若滑动变阻器的滑片不动，S由a处打到b处，副线圈匝数减小，根据 可知副线圈输出电压减小，即电压表V2的示数减小；根据 可知副线圈输出功率减小，又 可知原线圈电流减小，则电流表A1示数减小，故D正确。 故选BD。 8. 如图，在竖直平面内有一匀强电场，一带电荷量为、质量为的小球在力（大小可以变化）的作用下沿图中虚线由A至B做竖直向上的匀速运动。已知力和AB间夹角为，A、B间距离为，重力加速度为。则（ ） A. 电场强度的最小值为 B. 力的最大值为 C. 小球从A运动到B电场力一定做正功 D. 若电场强度时，小球从A运动到B电势能变化量大小可能为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．分析小球受力情况：小球受到重力mg、拉力F与电场力qE，因为小球做匀速直线运动，合力为零，则F与qE的合力与mg大小相等、方向相反，作出F与qE的合力，如图所示 当电场力qE与F垂直时，电场力最小，此时场强也最小；则有 解得电场强度的最小值为 拉力F的取值随着电场强度方向的变化而变化，如果电场强度方向斜向右下方，则F的值将大于，故A正确，B错误； C．当电场力qE与AB方向垂直时，小球从A运动到B电场力不做功，故C错误； D．若电场强度时，即 电场力qE可能与AB方向垂直，如图1位置，电场力不做功，电势能变化量为0；电场力的方向也可能电场力位于位置2方向，则电场力做功为 故D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷（共两部分：满分60分） 三、实验题（前5空，每空2分，最后两空，每空1分，共12分） 9. 在探究“加速度与力关系”实验中，某同学设计了甲、乙、丙三种实验方案，试回答下列问题： （1）关于本实验的要求，下列说法正确的是_________； A. 甲、乙、丙方案都需要补偿阻力 B. 只有甲方案需要补偿阻力 C. 只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量 D. 乙方案中弹簧测力计的示数和丙方案中力传感器的示数等于小车所受合力的大小 （2）若该同学根据乙方案，作出加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图线如图丁，直线部分斜率为k，则小车质量_________； （3）根据甲方案实验中得到的一条纸带，如图： A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。相邻的计数点之间的距离分别为：、、、、、。已知打点计时器的工作频率为，则小车的加速度_________（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）AC （2） （3）0.80 【解析】 小问1详解】 AB．甲、乙、丙方案都需要补偿阻力，选项A正确，B错误； C．乙和丙分别有弹簧测力计和力传感器测量拉力，不需要必须满足小车的质量远大于重物的质量，只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量，选项C正确； D．乙方案中弹簧测力计的示数的2倍等于小车受到的合力大小；丙方案中力传感器的示数等于小车所受合力的大小，选项D错误。 故选AC。 【小问2详解】 若该同学根据乙方案，则根据 根据关系图线可得 则小车质量 【小问3详解】 小车的加速度 10. 某同学从电子市场买了一个手机电池，该同学通过实验测量该电池的电动势和内阻，除了开关和若干导线以外，还有如下器材可供选择： A.电流表A（0.6A，） B.电压表V（5V，） C.滑动变阻器（，1A） D.滑动变阻器（，） （1）为了使测量结果尽可能准确，请根据现有器材在方框中设计电路图（画在答题卡上）___________，其中滑动变阻器应选___________（填写前面的字母序号）。 （2）根据实验中记录的电压表的示数U与电流表的示数I的值，经描点、连线得到图像，如图所示，根据图中所给数据，该电池的电动势与内电阻分别为___________V，___________Ω。 【答案】 ①. ②. C ③. 3.6 ④. 1 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1][2]电流表内阻已知，电流表应接在干路中，所画电路图如图所示 由（2）题中图像可知，电源电动势为3.6V，实验中电流最大为0.6A，选择滑动变阻器即可满足实验要求，且滑动变阻器允许通过的最大电流太小，且电阻太大不易调控，故选C。 （2）[3][4]由题中图像可得电池的电动势为3.6V，图像斜率为3Ω，减去电流表内阻，易得电池内阻为1Ω。 四、解答题（请写出必要的解题过程） 11. 2024年初哈尔滨旅游“火出圈”，“南方小土豆勇闯哈尔滨”等话题接连上热搜，丰富的冰雪运动吸引了大量的游客。在冰雪大世界有一个冰滑梯，如图所示，与水平面成37°角的倾斜冰滑道与水平冰滑道在B点平滑连接，滑梯顶端高度，。小孩乘坐冰车由静止开始从滑道顶端A出发，经过B点后瞬间与处于静止状态的家长所乘坐的冰车发生碰撞，碰撞后两冰车（包含小孩和家长）一起共同运动，已知小孩和冰车的总质量m=30kg，家长和冰车的总质量M=60kg，人与冰车均可视为质点，冰车与冰面的动摩擦因数均为0.25，忽略空气阻力，取重力加速度，，cos37°=0.8，求： （1）小孩与家长碰前小孩的速度大小； （2）要保证冰车不滑出水平滑道，水平滑道至少需要多长？ 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）对小孩和冰车从出发到B点用动能定理有 解得 （2）设碰撞后两冰车（包含小孩和家长）的速度为v，根据动量守恒可得 能量守恒 解得 12. 如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角的绝缘斜面上，导轨间距m，导轨上端连接一个阻值Ω的定值电阻在虚线ab、cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，ab与cd之间距离为m。两根导体棒PQ、MN质量均为kg、阻值均为Ω，PQ、MN均静止在与虚线ab距离为的位置。先由静止释放导体棒PQ，在PQ进入磁场的瞬间，再由静止释放导体棒MN，已知PQ进入磁场开始做匀速运动，两导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻忽略不计。重力加速度g取10。求： （1）磁场的磁感应强度大小； （2）整个过程中导体棒MN上产生的焦耳热。 【答案】（1）0.5T；（2）0.75J 【解析】 【详解】解： （1）PQ进入磁场恰好匀速运动，设其速度为,由机械能守恒 PQ切割磁感线产生的电动势 回路中总电阻 电流强度 PQ所受安培力 PQ匀速运动，合外力为零 联立解得 T （2）PQ、MN由静止释放到恰好进入磁场所用时间为t，则有 当MN进入磁场瞬间，PQ在磁场中匀速运动的位移 m 当MN进入磁场，PQ恰离开磁场，MN恰在磁场中做匀速运动，通过MN的电流仍为I，整个过程中在导体棒MN上产生的焦耳热为 J 13. 粒子偏转装置是研究高能物理的重要仪器，主要由加速电场，偏转电场和偏转磁场三部分构成。如图甲所示为某科研团队设计的粒子偏转装置示意图，粒子源可以均匀连续的产生质量为、电荷量为、初速度忽略不计的带电粒子，经电压为的加速电场加速后，带电粒子贴近上板边缘，水平飞入两平行金属板中的偏转电场。两水平金属板长为，间距为，板间加有图乙所示的周期性变化的电压，其最大电压也为、周期为，下极板右端正下方紧挨金属板竖直放置长度为的探测板。带电粒子由偏转电场飞出后，立即进入平行板右侧的垂直纸面向外的水平匀强磁场，最后经匀强磁场偏转后打在探测板上。不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力，求： （1）从偏转电场出射的粒子通过偏转电场的时间； （2）从偏转电场出射的粒子数占粒子源全部发射粒子数的百分比； （3）从偏转电场出射的粒子全部能够到达探测板时，磁感应强度需要满足的条件。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设粒子进入偏转电场的初速度为，根据动能定理有 带电粒子穿过偏转电场时，水平方向做匀速直线运动，则有 联立解得 （2）带电粒子通过板间的时间等于周期，且竖直方向上匀加速的时间必为。设前半个周期中，时刻飞入偏转电场的粒子恰好能到达下极板，则有 联立解得 设后半个周期中，时刻飞入偏转电场粒子恰好能到达下极板，则有 解得 时间内飞入偏转电场的粒子可以飞出偏转电场，故偏转电场出射的粒子数占比为 （3）设粒子飞入磁场时的速度为v，根据洛伦兹力提供向心力有 设粒子飞入磁场时，其速度与水平方向的夹角为，则有 设粒子进入磁场后，竖直方向偏移的位移为，由几何关系可知 解得 与速度无关；设粒子在偏转电场中的最小偏移量为，则有 若偏转电场出射的粒子全部能够到达探测板，需满足 解得 即 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$