专题9 磁场相关-【好题汇编】1年（2022-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（上海专用）

专题9 磁场相关 （上海市闵行区2024届高三物理一模试卷）六、洛伦兹力演示仪 如图所示，洛伦兹力演示仪可通过改变出射电子速度或磁感应强度来观察电子做圆周运动的半径r的变化。 18．图（b）中通同方向稳恒电流I后，励磁线圈能够在两线圈之间产生与两线圈中心的连线平行的匀强磁场。电子沿如上图（c）中所示方向进入磁场，在磁场内沿顺时针做圆周运动。 （1）图（c）中磁场方向为 （选填：A．垂直纸面向外    B．垂直纸面向里）。 （2）图（c）励磁线圈中电流I方向是 （选填：A．顺时针    B．逆时针）。 19．若增大电子枪的加速电压U，其它条件不变，（1）则电子在磁场中做圆周运动的半径 ，（2）周期 （均选涂：A．增大  B．减小  C．不变）。 20．用国际基本单位表示磁感应强度单位：1 T = 1 。 21．已知玻璃泡内磁场的磁感应强度B大小与励磁线圈中的电流I成正比，试分析说明，可如何调节洛伦兹力演示仪，以减小电子做圆周运动的半径r。 【磁场】 【答案】18．B A 19．A C 20． 21．见解析 【解析】18．（1）[1]电子在磁场内沿顺时针做圆周运动，根据左手定则可知图（c）中磁场方向为垂直纸面向里。 故选B。 （2）[2]根据右手螺旋定则，图（c）励磁线圈中电流I方向是顺时针。 故选A。 19．A，C 20． 21． 在电子枪中加速，由动能定理可知：eU =   ___________1分 在粒子在磁场做匀速圆周运动所需向心力由洛伦兹力提供  ___________1分 设（k为比例系数）___________1分 则___________1分 所以，减小电子枪的加速电压U，或者增大励磁线圈中的电流I可以减小电子做圆周运动的半径r。 （上海市徐汇区2024届高三物理二模试卷）α 粒子 α 粒子由2个质子和2个中子构成，其质量和电荷量分别为m、2e。 1．硼中子俘获治疗是目前先进的癌症治疗手段之一，治疗时先给病人注射一种含硼（B）的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的 α 粒子和锂（Li）离子。请写出描述该过程的核反应方程： 。 2．若放射出的α粒子（不计重力）进入一分布有场强大小为E的匀强电场的空间中。如图所示，α粒子恰沿与y 轴成 30˚方向做直线运动。 （1）（多选）空间中电场的场强方向可能 A．与x 轴正方向夹角30˚         B．与y 轴正方向夹角30˚        C．与z 轴正方向夹角30˚ D．与x 轴负方向夹角30˚         E．与y 轴负方向夹角30˚        F．与z 轴负方向夹角30˚ （2）沿x、y 、z 轴三个方向，电势变化最快的是 A．x轴 B．y轴                C．z 轴 （3）（多选）α粒子运动距离 s 后，电势能的变化情况可能是 A．保持不变        B．增加Ees        C．减小Ees D．增加2Ees        E．减小2Ees 3．若放射出的α粒子恰能在磁感强度为 B 的匀强磁场中，做半径为 R 的匀速圆周运动，则α粒子的运动周期 T = 。 【原子核、电场、磁场】 【答案】1．n + B → He + Li 2．BE B DE 3． 【解析】1．由题意，硼俘获中子后，产生高杀伤力的粒子和锂离子，该核反应方程为 2．[1]粒子带正电，进入匀强电场中，只受电场力，且电场力方向与场强方向相同。沿与轴成方向做直线运动，则电场力方向与速度方向共线，方向可能与速度方向相同，也可能相反，即场强的方向可能是沿与轴正方向夹角，或是与轴负方向夹角。 故选BE。 [2]在电场中，沿电场线方向下降最快。假设分别沿x、y、z轴一定距离为，则电势差变化分别为 由此可知，单位距离 则沿轴方向电势变化最快。 故选B。 [3]若电场力与速度方向相反，则 电势能增加。若电场力与速度方向相同，则 电势能减小。 故选DE。 3．由洛伦兹力提供向心力 运动周期 （上海市长宁区2024届高三物理二模试卷）电子偏转 电子在电场和磁场中都能发生偏转，通过对这两种偏转情况的研究，有助于我们更好地了解电子在电场和磁场中的运动规律。 19．质量为m电量为e的电子，以水平速度v从左侧垂直进入宽度为d的局部匀强电场，如图所示，电场强度大小为E、方向竖直向上。 （1）电子在电场中所做的运动是 A．匀加速直线运动 B．匀加速曲线运动 C．变加速曲线运动 （2）电子在电场中运动时间为 （3）电子在电场中向 偏移，离开电场时偏移的距离是 。 20．如果将上题中宽度为d的局部匀强电场换成匀强磁场，如图所示，磁感应强度大小为B、方向水平向里。 （1）电子在磁场中所做的运动是 A．匀加速直线运动 B．匀加速曲线运动 C．变加速曲线运动 （2）要使电子能从右侧离开磁场，B与m、e、v、d应满足关系 。 （3）（计算）电子从右侧离开磁场时，在竖直方向偏移了多少距离 。 【电场和磁场】 【答案】19．B 下 20．C 【解析】19．（1）[1]电子在电场中受到电场力的作用，由于电场强度的方向竖直向上，所以其受到的电场力为竖直向下，而电子具有水平方向速度，即电子受到的合外力方向与电子的速度方向垂直所以电子做匀加速曲线运动。 故选B。 （2）[2]电子在水平方向做匀速直线运动，其有 解得 （3）[3]由之前的分析可知，电子受到竖直向下的电场力，根据力和运动的关系可知，所以电子在电场中向下偏移。 [4]电子在竖直方向上做匀变速直线运动，由 由牛顿运动定律有 由之前的分析可知，电子在电场中的运动时间为 整理有 20．（1）[1]电子在磁场中受到洛伦兹力，其做匀速圆周运动，而洛伦兹力的方向都在变化，所以其是变力，根据牛顿第二定律可知，加速度也是在变化，即电子在磁场中所做的运动时变加速曲线运动。 故选C。 （2）[2]电子能从右侧离开的临界是电子做的匀速圆周运动的轨迹与右侧边界相切，有几何关系有，其临界轨迹半径为 又有 其粒子从右侧离开磁场，所以 整理有 （3）[3]电子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示 设轨迹半径为R，洛伦兹力提供向心力，有 有几何关系有 解得 （上海市延安中学2024届高三下学期适应考物理试卷）平行金属板 平行金属板中包含着丰富的物理知识 21．两个靠得很近的平行金属板，组成一个最简单的电容器。当一个电容为C的电容器的两极板加上电压U时，电容器所带的电荷量为 ；当带电的电容器，两极板用导线相连，这时两极板间的场强将 （选填“变大”或“变小”）。 22．（计算）如图，两个平行金属板，上下水平放置，间距为d=2cm，金属板长为l=0.5m。一质量为m=2×10-14kg、电荷量为q=+2×10-8C的带电粒子（重力不计）从两板正中央以速度v=2×104m/s平行于极板方向射入。 （1）若仅在金属板间加上电压U，使带电粒子恰好从金属板的边缘飞出，求板间电压U； （2）若仅在金属板中间，分布有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B=1T，求该带电粒子在极板间的运动时间。 23．目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电机的原理如图所示。设想在相距为d，且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，两板通过电键和灯泡相连，将气体加热到使之高度电离。由于正负电荷一样多，故称为等离子体。将其以速度v喷入甲、乙两板之间，这时甲、乙两板就会聚集电荷，产生电压，它可以直接把内能转化为电能。 （1）图中发电机的正极是 （选填“甲”或“乙”）板，发电机的电动势大小为 ； （2）设喷入两极间的离子流每立方米有n对一价正负离子，元电荷为e，离子流的截面积为S，则发电机的最大功率为 。 【静电场、电路、磁场】 【答案】21．CU 变小 22．（1）0.64V；（2）1.05×10-6s 23．甲 Bdv ndeSBv2 【解析】21．[1]由，可得电容器所带的电荷量为 [2]当带电的电容器，两极板用导线相连，电容器正、负极板通过导线放电，两极板带电量减小，电压降低，这时两极板间的场强将变小。 22．（1）带电粒子做类平抛运动，粒子在极板间运动时间为 粒子偏转位移大小 又 ， 解得 （2）由 解得 该带电粒子在极板间的运动时间 23．[1]由左手定则知正离子向上偏转，所以甲带正电，所以图中发电机的正极是甲板。 [2]两板间电压稳定时满足 所以 则发电机的电动势 [3]等离子体流的速度为v，则单位时间内喷入等离子体的长度为v，体积为vS，则电荷量为 电流 则最大功率 （上海市黄浦区2024届高三物理一模试卷）月球探测工程2004年起中国正式开展月球探测工程，嫦娥工程分为无人月球探测、载人登月和建立月球基地三个阶段。我国已先后成功实施四次月球探测任务，计划在2030年前实现首次登陆月球。月球表面重力加速度为。 9．嫦娥号登陆月球时，沿图中虚线方向做匀减速直线运动靠近月球表面，则发动机的喷气方向可能为（　　） A． B． C． D． 10．嫦娥号在竖直下降登月过程中，在距月球表面高度为h处以相对月球的速度v开始做匀减速直线运动，加速度大小为a，下降至距月球表面高度为 处相对月球速度为零。质量为M的嫦娥号在保持悬停的过程中，发动机不断竖直向下喷出相对其速度为u的气体。在一次短促的喷射过程中（嫦娥号质量不变），单位时间内需消耗燃料的质量为 。 11．登月后，航天员通过电子在月球磁场中的运动轨迹来推算磁场的强弱分布。如图分别是探测器处于月球a、b、c、d四个不同位置时电子运动轨迹的组合图，若每次电子的出射速率相同，且与磁场方向垂直。 （1）a、b、c、d中磁场最弱的位置为 。 （2）图中a位置的轨迹是一个直径为D的半圆，电子的电荷量与质量之比为，出射速率为v，则a处的磁感应强度为 。 12．未来载人登月成功后，可利用单摆测量月球表面的重力加速度。航天员从月球上捡一块大小约为2cm的不规则石块作为摆球。航天员还有以下设备：刻度尺（量程30cm）、细线（1m左右）、计时器和足够高的固定支架。 （1）实验步骤： ①如图，用细线将石块系好，将细线的上端固定于支架上的O点； ②将石块拉离平衡位置后放手，使其在竖直平面内做小幅摆动； ③在摆球经过 位置开始计时，测出n次全振动的时间； ④将细线的长度缩短（30cm），重复步骤②和③，测出时间； ⑤ （用n、、表示）。 （2）实验中未考虑石块的重心到悬挂点M间的距离，的测量值 真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 13．建立月球基地所需的太空飞船，可利用太空中由大量电荷量大小相等的正、负离子（忽略重力）所组成的高能粒子流作为能量的来源。推进原理如图所示，装置左侧部分由两块间距为d的平行金属板M、N组成，两板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。高能粒子流源源不断从左侧以速度v0水平入射，最终在M和N间形成稳定的电势差，并给右侧平行板电容器PQ供电。 （1）稳定后，在金属板M和N中 板的电势更高，M和N间电势差的绝对值为 。 （2）（计算）靠近Q板处有一放射源S，可释放初速度为0、质量为m、电荷量为+q的粒子，求该粒子从S正上方的喷射孔喷出P板时速度的大小。 14．（计算） “玉兔号”月球车成功抵达月背表面后，研究者对月球车模型的性能进行研究。月球车运动全过程的v-t图如图所示。月球车在t1~18s内以1.41×10-1W的额定功率行驶，在18s末关闭月球车的动力系统，运动过程中月球车受到的阻力大小不变，求月球车 （1）受到的阻力大小（保留2位有效数字） （2）质量（精确到1kg） （3）前15秒内的位移（保留2位有效数字） 【牛顿定律、动量守恒、磁场、机械振动、电场、电路、机械能】 【答案】9．D 10． 11．d 12．最低点（或平衡） 等于 13．N （2） 14．（1）；（2）134；（3）0.71m 【解析】9．嫦娥五号落月接近段将沿图中虚线做匀减速直线运动，故受到的合力方向与运动方向相反，因受到的重力竖直向下，通过受力分析可知 故选D。 10． [1] 以相对月球的速度v减速到零，设下降的高度为，则 得 距月球表面高度为 [2] 在一次短促的喷射过程中，喷出的气体的质量为，时间为，喷出的气体受到的力为，对这部分气体由动量定理得 气体对嫦娥号的反作用力大小 得单位时间内需消耗燃料的质量 11． [1] 由洛伦兹力提供向心力 得 因为每次电子的出射速率相同，且与磁场方向垂直，a、b、c、d四个不同位置做匀速圆周运动的半径d位置最大，故d位置磁场最弱。 [2] a处，由洛伦兹力提供向心力，得 a处的磁感应强度为 12．（1） [1] 在摆球经过最低点（或平衡）位置开始计时，测出n次全振动的时间； [2] 设原来细线长度为l，测出n次个振动的总时间 t1，则对应周期为 根据单摆周期公式可得 若细线缩短的长度为，测出n次个振动的总时间 t2，则对应周期为 根据单摆周期公式可得 解得重力加速度表达式为 （2）[3] 由[2]可知 实验中未考虑石块的重心到悬挂点M间的距离，实际摆长计算偏小，但两次摆长的变化量与细线的长度缩短相同。故的测量值等于真实值。 13． （1）[1] 带正电粒子受向下的洛伦兹力偏转，稳定后，在金属板M和N中, N板带正电，电势更高； [2]设高能粒子电荷量为，当高能粒子所受电场力与洛伦兹力等大反向后，粒子不再偏转，则根据平衡条件有 解得M和N间电势差的绝对值为 （2）由动能定理 又 得 14．（1），月球车匀速运动，牵引力等于阻力，月球车受到的阻力大小 （2）由，速度图像可得减速阶段的加速度大小 由牛顿第二定律 得月球车质量 （3）设前15秒内的位移为，由动能定理得 其中 解得 （上海市虹口区2024届高三物理一模试卷）六、霍尔推进器 我国“天和号”核心舱配备了四台全国产化的LHT-100霍尔推进器，虽然单台推力只有80毫牛，但在关键性能上已经反超国际空间站。霍尔推进器工作时，将气体推进剂电离成电子和离子，这些离子在电场的作用下被加速后以极高的速度喷出，在相反的方向上对航天器产生了推力。 18．单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，也叫“比推力”，是衡量推进器效率的重要参数。在国际单位制中，其单位可表示为 。 19．霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内，产生霍尔效应。“霍尔效应”可用图示模型进行理解：将长方形金属导体置于匀强磁场中，磁场B与电流I的方向如图所示且垂直，导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移，在导体的一侧聚集积累，从而在相对的两个表面之间出现电势差，即“霍尔电压”。图中的 两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是 表面（均选填“上、下、左、右、前、后”）。若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，电子电量为e，电子沿电流方向的平均定向移动速率为v，导体长、宽、高分别为a、b、c，则最大“霍尔电压”为 。 20．霍尔推进器工作原理简化如图，放电通道两端的电极A、B间存在一加速电场E。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。若某次试验中有96.0%的氙气被电离，氙离子从右端喷出电场的速度v=2.00×104m/s，其比荷k==7.30×105C/kg。氙离子进入通道的初速度可以忽略，电子质量远小于氙离子的质量。当推进器产生的推力达到80.0毫牛时（1毫牛=10-3牛顿），求： （1）加速电压UAB； （2）每秒进入放电通道的氙气质量M0； （3）氙离子向外喷射形成的电流I。（结果均取3位有效数字） 21．某同学从网上查到：虽然推力小，但相比传统的火箭，霍尔推进器的优势主要有两点：一是效率更高，持续时间更长；二是无需随身携带更多的燃料。所以，要执行更远的探索任务，霍尔推进器一定是首选。请你就所学知识，对该资料做出科学的评价。 【磁场】 【答案】18．米/秒 19．上、下 下 Bvc 20．（1）274V；（2）4.17×10-6kg；（3）2.92A 21．见解析 【解析】18．单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，所以 单位为 所以“比冲量”的单位可表示为米/秒。 19．[1] [2]电流方向向右，即电子向左定向移动，根据左手定则，电子受向上的洛伦兹力，上表面聚集负电荷，带负电，下表面聚集正电荷，带正电，所以在上下两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是下表面。 [3]当稳定后，电子所受的电场力和洛伦兹力平衡，有 可得 20． （1）对其中一个氙离子，根据动能定理，有 解出加速电压 UAB===V=274V （2）设在∆t时间内，有质量为∆M的氙离子以速度v喷射而出，根据动量定理，有 解出 ==kg=4.00×10-6kg M0==4.17×10-6kg （3）在∆t时间内，设有n个氙离子通过右侧截面，则电量为 ∆Q=nq=nkm=k·∆M 则电流为 I==k·=7.30×105×4.00×10-6A=2.92A 21． 该资料是科学的，其建议具有可行性： ① 只要磁场、电场足够强，氙气被电离的效率一定比较高；                  ② 每秒消耗的氙气质量仅为4.17×10-6kg，所以若携带100kg的氙气，可以持续使用277天，持续更长的时间（或1年时间内仅需要消耗131.5kg的氙气）； ③ 借助太阳能电池板发电，或其它宇宙辐射的能量发电，产生电场、磁场。 所以只要携带足够的氙气，利用宇宙辐射能量发电，就可支撑起人类的远距离宇宙航行。 （上海市崇明区2024届高三物理二模试卷）阴极射线管 如图（1）是一个经过改装的阴极射线管，其简化模型如图（2）所示。将阴极K和阳极A与直流高压电源相连，阴极射线中带电粒子自K射出，并在AK间加速。从A处狭缝射出的粒子沿直线向右运动。CD为一对平行金属板，接在另一个直流电源上，CD间电场对粒子束产生偏转作用，使粒子做类平抛运动。粒子束从CD板右侧射出后沿直线射到右端荧光屏上P点。管外CD极板前后两侧加装a和b两个载流线圈，通电线圈产生一个与CD间电场和粒子束运动方向都垂直的匀强磁场B。调节线圈中电流，可使得粒子束无偏转地沿直线射到荧光屏上的O点。已知KA间加速电压为U1，CD间偏转电压为U2，CD板的长度为L，间距离为d，忽略粒子从阴极K发出时的初速度和重力的大小。 9．自K射出的带电粒子是 。它是由物理学家 （选填：①卢瑟福，②汤姆孙，③玻尔，④法拉第）最早发现并通过实验确定这种带电粒子属性的。 10．该粒子从阴极K发出后，向阳极A运动过程中，其电势能和动能变化情况是（　　） A．电势能增加，动能减小 B．电势能增加，动能增加 C．电势能减小，动能增加 D．电势能减小，动能减小 11．若已知粒子离开阳极A时的速度，为使粒子束不发生偏转， （1）在载流线圈中通入的电流方向( ) A．a线圈中顺时针，b线圈中逆时针    B．a线圈中顺时针，b线圈中顺时针 C．a线圈中逆时针，b线圈中逆时针    D．a线圈中逆时针，b线圈中顺时针 （2）此时的磁感强度 。 12．（计算）若已知该粒子的比荷大小为N，在载流线圈未通电时，粒子通过CD板后发生偏转（设磁场和电场仅局限于CD板之间）。求 （1）粒子离开阳极A时的速度大小； （2）粒子打到荧光屏P点时速度大小； （3）与方向的偏转角的正切值。 【近代物理、静电场、直线运动、磁场和电磁感应】 【答案】9．电子 汤姆孙 10．C 11．B 12．（1）；（2）；（3） 【解析】9．[1]自K射出的带电粒子是电子。它是由物理学家汤姆孙最早发现并通过实验确定这种带电粒子属性的。 10．该粒子从阴极K发出后，向阳极A运动过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加。 故选C。 11．（1）[1]在a线圈和b线圈中通入顺时针方向电流时，CD板间的磁场方向垂直纸面向里，电子所受电场力与洛伦兹力方向相反，二者平衡时，不发生偏转。 （2）[2]设此时的磁感强度为B，则有 又 联立，解得 12．（1）带电粒子在KA间加速，由动能定理可得 又 联立，解得 （2）带电粒子在偏转电场中偏移为 根据动能定理，有 联立，解得 （3）与方向的偏转角的正切值 其中 联立，解得 （上海市金山区2024届高三物理二模试卷）太空粒子探测器是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图a所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差为U。足够长的收集板MN平行于边界ACDB，O到MN的距离为L，ACDB和MN之间存在垂直纸面向里的匀强磁场。假设太空中漂浮着质量为m，电荷量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到外圆弧面AB上，并从静止开始加速，不计粒子重力、粒子间的相互作用及碰撞。 18．若某粒子沿着垂直ACDB的电场线向右加速运动。 （1）该粒子经过电场过程中，其电势能的变化量为 ，到达O点时的速度大小为 ； （2）该粒子在刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 A．向上            B．向下            C．垂直纸面向里            D．垂直纸面向外 （3）若ACDB和MN之间磁场的磁感应强度为，该粒子在磁场中做圆周运动的半径 及运动时间 。 19．若ACDB和MN之间仅存在方向向右、电场强度为E的匀强电场，如图b所示。不同粒子经过加速电场从O点出发运动到MN板，则到达MN板的这些粒子间距最大为多少？ 【静电场、机械能、磁场、直线运动】 【答案】18． A 2L 19． 【解析】18．（1）[1]由电场力做功与电势能关系有 [2]由动能定理有 解得 （2）[3]进入磁场时带电粒子水平向右，由左手定则可知，洛伦兹力的方向为向上。 故选A。 （3）[4]粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，有 解得 [5]设带电粒子的周期为T，有 有几何关系可知，粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为，有 解得 19．粒子从O点出发，进入匀强电场速度方向向上时，向右匀加速度直线运动，由 对粒子有 粒子向上做匀速直线运动，到达MN时，向上运动有 同理由运动的对称性可知，粒子从O点出发，进入匀强电场速度方向向下时的向下运动的距离也为，所以到达MN板的这些粒子间距最大为。 （上海市金山区2024届高三物理一模试卷）二、通电螺线管 用如图所示的电路研究通电螺线管的磁场（虚线框内是螺线管）。用磁传感器测量螺线管内外的磁感应强度分布。 4．虚线框内螺线管（空心线圈）符号是（　　） A．B． C． D． 5．合上开关，固定滑片位置，记录磁传感器探测管前端插入螺线管内部的距离d与相应的磁感应强度B，正确操作后得到的实验图像应是（　　） A．B． C． D． 6．用数字式多用表测量电池两端的电压，如图所示。在闭合电键前，应将黑色表笔插入 ，功能旋钮旋转至 。 7．若通电后，在螺线管正上方小磁针N极向右，如图所示，则此时螺线管左侧区域通电直导线受到的安培力方向为 。 8．（计算）移动滑片，多次测量通过螺线管的电流强度I、通电螺线管内部正中间磁感应强度B和电池两端电压U，以此绘出B-I和B-U图线。求电源电动势。 【电路、磁场】 【答案】4．A 5．A 6．标有“-”号的插孔 直流电压档 7．垂直纸面向内 8．4.5V 【解析】4．A．图为螺线管（空心线圈），故A正确； B．图为电动机，故B错误； C．图为电容器，故C错误； D．图为可变电容器，故D错误。 故选A。 5．通电螺线管的内部可认为是匀强磁场，所以在中间位置一定范围内磁场强度几乎不变，内部磁场比螺线管端口磁场强度大，螺线管的磁场关于中点对称，结合图像可知A正确。 故选A。 6．[1]使用多用电表测电压，应让电流从红表笔流入，从黑表笔流出，故黑表笔应插入标有“-”号的插孔； [2]使用多用电表测电池的电压，应该选择直流电压档 7．[1]根据“同名次及相互排斥，异名磁极相互吸引”可得，螺线管的左侧为N极，即螺线管左侧区域磁场方向为向左，根据左手定则可得，通电直导线受到的安培力的方向为垂直纸面向内。 8．由图像可知，通电螺线管内部正中间磁感应强度B与过螺线管的电流强度I成正比，即当电路处于断路时，电流为零，磁感应强度也为零；由图像可知，当磁感应强度为零时，电路处于断路，此时电池两端电压U为电源电动势，即图像的横截距为电源电动势 （上海市建平中学2024届高三下学期物理等级考适应卷）速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出波长连续的电磁辐射，称为“同步辐射”。同步辐射光光谱范围宽（从远红外到X射线）。已知普朗克常量为h，光速为c，电子的质量为m、电荷量为（电子的重力忽略不计）。 19．在真空中，X射线与红外线相比，X射线的（    ） A．频率更大 B．波长更大 C．传播速度更大 D．光子能量更高 通过加速器中获得接近光速运动的电子，若单个电子的动能为Ek，在磁场中偏转时辐射出波长为λ的X射线。 20．此X射线照射逸出功为W的锌板，打出光电子的最大初动能为（    ） A． B． C． D． 21．此X射线照射在石墨表面，经石墨散射后会出现波长更长的X射线，这种现象是（    ） A．光的色散 B．光的干涉 C．光的衍射 D．光电效应 E．康普顿效应 F．多普勒效应 22．扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使带电粒子的运动轨迹发生扭摆，其简化模型如图所示。I、II是相距为L、宽度均为L的两匀强磁场区域（区域边界竖直），两磁场方向相反且垂直于纸面。电子从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U，经电场加速后平行于纸面射入I区，射入时速度与水平方向的夹角θ=30°，粒子从I区右边界射出时速度与水平方向的夹角也为30°。 （1）粒子进入I区时的速度大小v= ； （2）粒子从射入I区左边界到从I区右边界射出的过程中，洛伦兹力的冲量为 ； （3）为使粒子能返回I区，求II区域中匀强磁场磁感应强度大小B2应满足的条件 。 【静电场、磁场、近代物理、光学】 【答案】19．AD 20．C 21．E 22． 【解析】19．AD．X射线的频率更大，根据 故X射线的光子能量更高，故AD正确； B．根据 X射线的频率更大，则X射线的波长更小，故B错误； C．X射线、红外线在真空中的传播速度相等，等于光速，故C错误。 故选AD。 20．此X射线的频率为 根据光电效应方程 解得打出光电子的最大初动能为 故选C。 21．康普顿效应是指用X射线照射石墨等物质，由于石墨对X射线的散射作用，导致X射线的光子因失去能量而导致波长变长的现象。 故选E。 22．（1）电子在电场中加速，根据动能定理 解得 （2）根据题意作出电子的运动轨迹 粒子从射入I区左边界到从I区右边界射出的过程中，根据动量定理 解得洛伦兹力的冲量为 （3）在磁场II区中，根据洛伦兹力提供向心力 在磁场II区中为使粒子能返回I区，应满足 解得 （上海市嘉定区2024届高三物理二模试卷）着舰是舰载机降落在航母上的过程，其中包括拦阻阶段，即借助甲板的阻拦索系统，在短时间内急剧减速，安全停在航母甲板上。 19．设航母静止，甲板上的水平跑道简化后如右图所示，A为降落点，C处装有阻拦索，为避免阻拦索所承受的拉力过大，阻拦索中点被拉至D处开始工作，舰载机做加速度大小为a的匀减速运动到达B处停下。，舰载机质量为m，在D处速度为vD，舰载机降落过程受到恒定阻力为f（不包括阻拦索的作用）。为保证在着舰失败的情况下能再次起飞，着舰过程中舰载机始终保持F0的恒定水平推力。 （1）（作图）画出舰载机在AD间运动时的受力示意图； （2）（计算）求舰载机的着舰距离SAB； （3）（计算）求舰载机在A点的着舰速度vA； （4）（论证）阻拦索如果设计成刚勾住时就开始工作，是不合理的。说明其中的原因。 20．（计算）我国新一代航母福建舰采用了电磁阻拦技术，其工作原理如右图，电阻不计的平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，间距为L，轨道左端连接阻值为R的电阻。长度为L、阻值为r、质量不计的导体棒ab垂直轨道置于其上。质量为m的舰载机挂钩勾住ab上质量不计的绝缘绳时关闭发动机，舰载机与导体棒具有共同速度v0. （1）若轨道间不加磁场，舰载机需滑行距离s后才能静止，求阻力的大小； （2）若轨道间存在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场，ab棒与轨道始终接触良好且垂直于轨道，舰载机滑行时间t后减速到静止，则滑行距离为多少？ 【牛顿定律、机械能、电路、磁场】 【答案】19．（1）；（2）；（3）；（4）见解析 20．（1）；（2） 【解析】19．AD区间阻拦索尚未工作，舰载机受到重力G（竖直向下）、甲板支持力FN（竖直向上）、恒定推力F0（水平向前）、和阻力f（水平向后）四个力，受力示意图如图所示 （2）DB过程为匀减速直线运动，由 可得 着舰距离 （3）AD过程，由动能定理 解得在A点的速度 （4）夹角θ接近180°时，根据平衡条件可得 可知夹角θ越大，分力越大，当θ接近180°时，分力容易超过阻拦索所能承受的最大值。所以需要CD距离达到一定的值才开始工作。 20．（1）设阻力为f，则未加磁场时，由动能定理 可得 （2）加磁场后，由动量定理 由 可得 将减速过程的时间分为n个极小时间段，舰载机在每个内的运动可视为匀速直线运动，可得在此段时间安培力的冲量 对每个时间段的结果求和即得安培力的冲量 联立解得 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题9 磁场相关 （上海市闵行区2024届高三物理一模试卷）六、洛伦兹力演示仪 如图所示，洛伦兹力演示仪可通过改变出射电子速度或磁感应强度来观察电子做圆周运动的半径r的变化。 18．图（b）中通同方向稳恒电流I后，励磁线圈能够在两线圈之间产生与两线圈中心的连线平行的匀强磁场。电子沿如上图（c）中所示方向进入磁场，在磁场内沿顺时针做圆周运动。 （1）图（c）中磁场方向为 （选填：A．垂直纸面向外    B．垂直纸面向里）。 （2）图（c）励磁线圈中电流I方向是 （选填：A．顺时针    B．逆时针）。 19．若增大电子枪的加速电压U，其它条件不变，（1）则电子在磁场中做圆周运动的半径 ，（2）周期 （均选涂：A．增大  B．减小  C．不变）。 20．用国际基本单位表示磁感应强度单位：1 T = 1 。 21．已知玻璃泡内磁场的磁感应强度B大小与励磁线圈中的电流I成正比，试分析说明，可如何调节洛伦兹力演示仪，以减小电子做圆周运动的半径r。 （上海市徐汇区2024届高三物理二模试卷）α 粒子 α 粒子由2个质子和2个中子构成，其质量和电荷量分别为m、2e。 1．硼中子俘获治疗是目前先进的癌症治疗手段之一，治疗时先给病人注射一种含硼（B）的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的 α 粒子和锂（Li）离子。请写出描述该过程的核反应方程： 。 2．若放射出的α粒子（不计重力）进入一分布有场强大小为E的匀强电场的空间中。如图所示，α粒子恰沿与y 轴成 30˚方向做直线运动。 （1）（多选）空间中电场的场强方向可能 A．与x 轴正方向夹角30˚         B．与y 轴正方向夹角30˚        C．与z 轴正方向夹角30˚ D．与x 轴负方向夹角30˚         E．与y 轴负方向夹角30˚        F．与z 轴负方向夹角30˚ （2）沿x、y 、z 轴三个方向，电势变化最快的是 A．x轴 B．y轴                C．z 轴 （3）（多选）α粒子运动距离 s 后，电势能的变化情况可能是 A．保持不变        B．增加Ees        C．减小Ees D．增加2Ees        E．减小2Ees 3．若放射出的α粒子恰能在磁感强度为 B 的匀强磁场中，做半径为 R 的匀速圆周运动，则α粒子的运动周期 T = 。 （上海市长宁区2024届高三物理二模试卷）电子偏转 电子在电场和磁场中都能发生偏转，通过对这两种偏转情况的研究，有助于我们更好地了解电子在电场和磁场中的运动规律。 19．质量为m电量为e的电子，以水平速度v从左侧垂直进入宽度为d的局部匀强电场，如图所示，电场强度大小为E、方向竖直向上。 （1）电子在电场中所做的运动是 A．匀加速直线运动 B．匀加速曲线运动 C．变加速曲线运动 （2）电子在电场中运动时间为 （3）电子在电场中向 偏移，离开电场时偏移的距离是 。 20．如果将上题中宽度为d的局部匀强电场换成匀强磁场，如图所示，磁感应强度大小为B、方向水平向里。 （1）电子在磁场中所做的运动是 A．匀加速直线运动 B．匀加速曲线运动 C．变加速曲线运动 （2）要使电子能从右侧离开磁场，B与m、e、v、d应满足关系 。 （3）（计算）电子从右侧离开磁场时，在竖直方向偏移了多少距离 。 （上海市延安中学2024届高三下学期适应考物理试卷）平行金属板 平行金属板中包含着丰富的物理知识 21．两个靠得很近的平行金属板，组成一个最简单的电容器。当一个电容为C的电容器的两极板加上电压U时，电容器所带的电荷量为 ；当带电的电容器，两极板用导线相连，这时两极板间的场强将 （选填“变大”或“变小”）。 22．（计算）如图，两个平行金属板，上下水平放置，间距为d=2cm，金属板长为l=0.5m。一质量为m=2×10-14kg、电荷量为q=+2×10-8C的带电粒子（重力不计）从两板正中央以速度v=2×104m/s平行于极板方向射入。 （1）若仅在金属板间加上电压U，使带电粒子恰好从金属板的边缘飞出，求板间电压U； （2）若仅在金属板中间，分布有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B=1T，求该带电粒子在极板间的运动时间。 23．目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电机的原理如图所示。设想在相距为d，且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，两板通过电键和灯泡相连，将气体加热到使之高度电离。由于正负电荷一样多，故称为等离子体。将其以速度v喷入甲、乙两板之间，这时甲、乙两板就会聚集电荷，产生电压，它可以直接把内能转化为电能。 （1）图中发电机的正极是 （选填“甲”或“乙”）板，发电机的电动势大小为 ； （2）设喷入两极间的离子流每立方米有n对一价正负离子，元电荷为e，离子流的截面积为S，则发电机的最大功率为 。 （上海市黄浦区2024届高三物理一模试卷）月球探测工程2004年起中国正式开展月球探测工程，嫦娥工程分为无人月球探测、载人登月和建立月球基地三个阶段。我国已先后成功实施四次月球探测任务，计划在2030年前实现首次登陆月球。月球表面重力加速度为。 9．嫦娥号登陆月球时，沿图中虚线方向做匀减速直线运动靠近月球表面，则发动机的喷气方向可能为（　　） A． B． C． D． 10．嫦娥号在竖直下降登月过程中，在距月球表面高度为h处以相对月球的速度v开始做匀减速直线运动，加速度大小为a，下降至距月球表面高度为 处相对月球速度为零。质量为M的嫦娥号在保持悬停的过程中，发动机不断竖直向下喷出相对其速度为u的气体。在一次短促的喷射过程中（嫦娥号质量不变），单位时间内需消耗燃料的质量为 。 11．登月后，航天员通过电子在月球磁场中的运动轨迹来推算磁场的强弱分布。如图分别是探测器处于月球a、b、c、d四个不同位置时电子运动轨迹的组合图，若每次电子的出射速率相同，且与磁场方向垂直。 （1）a、b、c、d中磁场最弱的位置为 。 （2）图中a位置的轨迹是一个直径为D的半圆，电子的电荷量与质量之比为，出射速率为v，则a处的磁感应强度为 。 12．未来载人登月成功后，可利用单摆测量月球表面的重力加速度。航天员从月球上捡一块大小约为2cm的不规则石块作为摆球。航天员还有以下设备：刻度尺（量程30cm）、细线（1m左右）、计时器和足够高的固定支架。 （1）实验步骤： ①如图，用细线将石块系好，将细线的上端固定于支架上的O点； ②将石块拉离平衡位置后放手，使其在竖直平面内做小幅摆动； ③在摆球经过 位置开始计时，测出n次全振动的时间； ④将细线的长度缩短（30cm），重复步骤②和③，测出时间； ⑤ （用n、、表示）。 （2）实验中未考虑石块的重心到悬挂点M间的距离，的测量值 真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 13．建立月球基地所需的太空飞船，可利用太空中由大量电荷量大小相等的正、负离子（忽略重力）所组成的高能粒子流作为能量的来源。推进原理如图所示，装置左侧部分由两块间距为d的平行金属板M、N组成，两板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。高能粒子流源源不断从左侧以速度v0水平入射，最终在M和N间形成稳定的电势差，并给右侧平行板电容器PQ供电。 （1）稳定后，在金属板M和N中 板的电势更高，M和N间电势差的绝对值为 。 （2）（计算）靠近Q板处有一放射源S，可释放初速度为0、质量为m、电荷量为+q的粒子，求该粒子从S正上方的喷射孔喷出P板时速度的大小。 14．（计算） “玉兔号”月球车成功抵达月背表面后，研究者对月球车模型的性能进行研究。月球车运动全过程的v-t图如图所示。月球车在t1~18s内以1.41×10-1W的额定功率行驶，在18s末关闭月球车的动力系统，运动过程中月球车受到的阻力大小不变，求月球车 （1）受到的阻力大小（保留2位有效数字） （2）质量（精确到1kg） （3）前15秒内的位移（保留2位有效数字） （上海市虹口区2024届高三物理一模试卷）六、霍尔推进器 我国“天和号”核心舱配备了四台全国产化的LHT-100霍尔推进器，虽然单台推力只有80毫牛，但在关键性能上已经反超国际空间站。霍尔推进器工作时，将气体推进剂电离成电子和离子，这些离子在电场的作用下被加速后以极高的速度喷出，在相反的方向上对航天器产生了推力。 18．单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，也叫“比推力”，是衡量推进器效率的重要参数。在国际单位制中，其单位可表示为 。 19．霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内，产生霍尔效应。“霍尔效应”可用图示模型进行理解：将长方形金属导体置于匀强磁场中，磁场B与电流I的方向如图所示且垂直，导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移，在导体的一侧聚集积累，从而在相对的两个表面之间出现电势差，即“霍尔电压”。图中的 两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是 表面（均选填“上、下、左、右、前、后”）。若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，电子电量为e，电子沿电流方向的平均定向移动速率为v，导体长、宽、高分别为a、b、c，则最大“霍尔电压”为 。 20．霍尔推进器工作原理简化如图，放电通道两端的电极A、B间存在一加速电场E。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。若某次试验中有96.0%的氙气被电离，氙离子从右端喷出电场的速度v=2.00×104m/s，其比荷k==7.30×105C/kg。氙离子进入通道的初速度可以忽略，电子质量远小于氙离子的质量。当推进器产生的推力达到80.0毫牛时（1毫牛=10-3牛顿），求： （1）加速电压UAB； （2）每秒进入放电通道的氙气质量M0； （3）氙离子向外喷射形成的电流I。（结果均取3位有效数字） 21．某同学从网上查到：虽然推力小，但相比传统的火箭，霍尔推进器的优势主要有两点：一是效率更高，持续时间更长；二是无需随身携带更多的燃料。所以，要执行更远的探索任务，霍尔推进器一定是首选。请你就所学知识，对该资料做出科学的评价。 （上海市崇明区2024届高三物理二模试卷）阴极射线管 如图（1）是一个经过改装的阴极射线管，其简化模型如图（2）所示。将阴极K和阳极A与直流高压电源相连，阴极射线中带电粒子自K射出，并在AK间加速。从A处狭缝射出的粒子沿直线向右运动。CD为一对平行金属板，接在另一个直流电源上，CD间电场对粒子束产生偏转作用，使粒子做类平抛运动。粒子束从CD板右侧射出后沿直线射到右端荧光屏上P点。管外CD极板前后两侧加装a和b两个载流线圈，通电线圈产生一个与CD间电场和粒子束运动方向都垂直的匀强磁场B。调节线圈中电流，可使得粒子束无偏转地沿直线射到荧光屏上的O点。已知KA间加速电压为U1，CD间偏转电压为U2，CD板的长度为L，间距离为d，忽略粒子从阴极K发出时的初速度和重力的大小。 9．自K射出的带电粒子是 。它是由物理学家 （选填：①卢瑟福，②汤姆孙，③玻尔，④法拉第）最早发现并通过实验确定这种带电粒子属性的。 10．该粒子从阴极K发出后，向阳极A运动过程中，其电势能和动能变化情况是（　　） A．电势能增加，动能减小 B．电势能增加，动能增加 C．电势能减小，动能增加 D．电势能减小，动能减小 11．若已知粒子离开阳极A时的速度，为使粒子束不发生偏转， （1）在载流线圈中通入的电流方向( ) A．a线圈中顺时针，b线圈中逆时针    B．a线圈中顺时针，b线圈中顺时针 C．a线圈中逆时针，b线圈中逆时针    D．a线圈中逆时针，b线圈中顺时针 （2）此时的磁感强度 。 12．（计算）若已知该粒子的比荷大小为N，在载流线圈未通电时，粒子通过CD板后发生偏转（设磁场和电场仅局限于CD板之间）。求 （1）粒子离开阳极A时的速度大小； （2）粒子打到荧光屏P点时速度大小； （3）与方向的偏转角的正切值。 （上海市金山区2024届高三物理二模试卷）太空粒子探测器是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图a所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差为U。足够长的收集板MN平行于边界ACDB，O到MN的距离为L，ACDB和MN之间存在垂直纸面向里的匀强磁场。假设太空中漂浮着质量为m，电荷量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到外圆弧面AB上，并从静止开始加速，不计粒子重力、粒子间的相互作用及碰撞。 18．若某粒子沿着垂直ACDB的电场线向右加速运动。 （1）该粒子经过电场过程中，其电势能的变化量为 ，到达O点时的速度大小为 ； （2）该粒子在刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 A．向上            B．向下            C．垂直纸面向里            D．垂直纸面向外 （3）若ACDB和MN之间磁场的磁感应强度为，该粒子在磁场中做圆周运动的半径 及运动时间 。 19．若ACDB和MN之间仅存在方向向右、电场强度为E的匀强电场，如图b所示。不同粒子经过加速电场从O点出发运动到MN板，则到达MN板的这些粒子间距最大为多少？ （上海市金山区2024届高三物理一模试卷）二、通电螺线管 用如图所示的电路研究通电螺线管的磁场（虚线框内是螺线管）。用磁传感器测量螺线管内外的磁感应强度分布。 4．虚线框内螺线管（空心线圈）符号是（　　） A．B． C． D． 5．合上开关，固定滑片位置，记录磁传感器探测管前端插入螺线管内部的距离d与相应的磁感应强度B，正确操作后得到的实验图像应是（　　） A．B． C． D． 6．用数字式多用表测量电池两端的电压，如图所示。在闭合电键前，应将黑色表笔插入 ，功能旋钮旋转至 。 7．若通电后，在螺线管正上方小磁针N极向右，如图所示，则此时螺线管左侧区域通电直导线受到的安培力方向为 。 8．（计算）移动滑片，多次测量通过螺线管的电流强度I、通电螺线管内部正中间磁感应强度B和电池两端电压U，以此绘出B-I和B-U图线。求电源电动势。 （上海市建平中学2024届高三下学期物理等级考适应卷）速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出波长连续的电磁辐射，称为“同步辐射”。同步辐射光光谱范围宽（从远红外到X射线）。已知普朗克常量为h，光速为c，电子的质量为m、电荷量为（电子的重力忽略不计）。 19．在真空中，X射线与红外线相比，X射线的（    ） A．频率更大 B．波长更大 C．传播速度更大 D．光子能量更高 通过加速器中获得接近光速运动的电子，若单个电子的动能为Ek，在磁场中偏转时辐射出波长为λ的X射线。 20．此X射线照射逸出功为W的锌板，打出光电子的最大初动能为（    ） A． B． C． D． 21．此X射线照射在石墨表面，经石墨散射后会出现波长更长的X射线，这种现象是（    ） A．光的色散 B．光的干涉 C．光的衍射 D．光电效应 E．康普顿效应 F．多普勒效应 22．扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使带电粒子的运动轨迹发生扭摆，其简化模型如图所示。I、II是相距为L、宽度均为L的两匀强磁场区域（区域边界竖直），两磁场方向相反且垂直于纸面。电子从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U，经电场加速后平行于纸面射入I区，射入时速度与水平方向的夹角θ=30°，粒子从I区右边界射出时速度与水平方向的夹角也为30°。 （1）粒子进入I区时的速度大小v= ； （2）粒子从射入I区左边界到从I区右边界射出的过程中，洛伦兹力的冲量为 ； （3）为使粒子能返回I区，求II区域中匀强磁场磁感应强度大小B2应满足的条件 。 （上海市嘉定区2024届高三物理二模试卷）着舰是舰载机降落在航母上的过程，其中包括拦阻阶段，即借助甲板的阻拦索系统，在短时间内急剧减速，安全停在航母甲板上。 19．设航母静止，甲板上的水平跑道简化后如右图所示，A为降落点，C处装有阻拦索，为避免阻拦索所承受的拉力过大，阻拦索中点被拉至D处开始工作，舰载机做加速度大小为a的匀减速运动到达B处停下。，舰载机质量为m，在D处速度为vD，舰载机降落过程受到恒定阻力为f（不包括阻拦索的作用）。为保证在着舰失败的情况下能再次起飞，着舰过程中舰载机始终保持F0的恒定水平推力。 （1）（作图）画出舰载机在AD间运动时的受力示意图； （2）（计算）求舰载机的着舰距离SAB； （3）（计算）求舰载机在A点的着舰速度vA； （4）（论证）阻拦索如果设计成刚勾住时就开始工作，是不合理的。说明其中的原因。 20．（计算）我国新一代航母福建舰采用了电磁阻拦技术，其工作原理如右图，电阻不计的平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，间距为L，轨道左端连接阻值为R的电阻。长度为L、阻值为r、质量不计的导体棒ab垂直轨道置于其上。质量为m的舰载机挂钩勾住ab上质量不计的绝缘绳时关闭发动机，舰载机与导体棒具有共同速度v0. （1）若轨道间不加磁场，舰载机需滑行距离s后才能静止，求阻力的大小； （2）若轨道间存在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场，ab棒与轨道始终接触良好且垂直于轨道，舰载机滑行时间t后减速到静止，则滑行距离为多少？ ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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