精品解析:2025届天津市河西区高三下学期质量调查(三)物理试题
2025-05-29
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2份
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21页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-三模 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 天津市 |
| 地区(市) | 天津市 |
| 地区(区县) | 河西区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.88 MB |
| 发布时间 | 2025-05-29 |
| 更新时间 | 2026-02-01 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-05-29 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52351366.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
河西区2024-2025学年度第二学期高三年级总复习质量调查(三)
物理试卷
本试卷分为第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分,共100分,考试用时60分钟。第I卷1至4页,第II卷5至8页。
答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上,并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时,考生务必将答案涂写在答题卡上,答在试卷上的无效。
第I卷
注意事项:
1、每题选出答案后,用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
2、本卷共8题,每题5分,共40分。
一、单项选择题(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. 生产芯片的工具是紫外光刻机,目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线,其在真空中的波长为。EUV光刻机使用的是极紫外线,其在真空中的波长是。下列说法正确的是( )
A. 在同一种介质中,极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率
B. 深紫外线光子能量大于极紫外线光子的能量
C. 极紫外线比深紫外线更容易发生衍射
D. 深紫外线和极紫外线都不是可见光,无法发生偏振现象
2. 离子烟雾报警器是一种常见且广泛使用的火灾报警设备。某离子烟雾报警器中装有放射性元素镅,其半衰期为432年,衰变方程为。下列说法正确的是( )
A. 该衰变过程要放出能量,故而质量数不守恒
B. 是粒子,具有很强的电离本领
C. 是波长很短的光子,在磁场中不会发生偏转
D. 经过864年,该报警器中的铜核全部消失
3. “空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置,可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中,一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器的原、副线圈匝数分别为、,在的原线圈两端接入一电压的交流电源。若的副线圈两端电压的有效值为,输电线的总电阻为,输电线中电流的有效值为,不考虑其它因素的影响,则以下说法正确的是( )
A. 的原线圈两端电压的有效值为
B.
C. 输电线上损失的电功率为
D. 输电线上损失的电功率为
5. “鹊桥二号”中继星环绕月球运行,其24小时椭圆轨道的半长轴为a。已知地球静止卫星的轨道半径为r,则月球与地球质量之比可表示为( )
A. B. C. D.
二、不定项选择题(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。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,选错或不答的得0分)
6. 为除去陶瓷工业所用粘土中的氧化铁,把粘土和水一起搅拌成悬浮液,将涂有绝缘层的金属圆盘吸附在盆底,金属棒插入悬浮液中,接入电源,形成如图所示电场,其中虚线为等势面。某粒子仅在电场力的作用下从点到点的轨迹如图所示,已知粘土粒子带负电荷,氧化铁粒子带正电荷,下列说法正确的是( )
A. 端为电源正极
B. 该粒子可能为粘土粒子
C. 该粒子在点受到的电场力大于在点受到的电场力
D. 该粒子在点的动能小于在点的动能
7. 如图甲所示,一列简谐横波沿直线传播,、为波传播路径上相距的两个质点,、两个质点的振动图像分别如图乙、丙所示,则下列说法正确的是( )
A 该波一定从点向点传播
B. 时刻,连线中点处的质点有可能处于平衡位置
C. 时,、两质点的位移不相同
D. 该波的波速可能为
8. 甲、乙两辆完全相同的小车均由静止沿同一方向出发做直线运动。以出发时刻为计时零点,甲车的速度—时间图像如图(a)所示,乙车所受合外力—时间图像如图(b)所示。则( )
A. 0 ~ 2s内,甲车的加速度大小逐渐增大
B. 乙车在t = 2s和t = 6s时的速度相同
C. 2 ~ 6s内,甲、乙两车的位移不同
D. t = 8s时,甲、乙两车的动能不同
第II卷
注意事项:
1、用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。
2、本卷共4题,共60分。
9. 小王同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。
(1)图甲中的、分别是___________。(填写正确答案标号)
A. 单缝和双缝 B. 双缝和单缝
C. 单缝和单缝 D. 双缝和双缝
(2)测量某亮条纹位置时,手轮上读数如图乙所示,该读数为___________mm。
(3)某次测量时,选用的双缝间距为,屏与双缝间的距离为,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则所测单色光的波长为___________。(用字母、和表示,各量均采用国际单位)。
10. 某兴趣小组要测量一个未知电阻阻值,实验室提供的器材如下:
A、多用电表
B、恒压电源(输出电压为)
C、电压表(量程,内阻约为)
D、电流表(量程,内阻约)
E、滑动变阻器
F、开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测的阻值。选用“”挡试测时,发现指针的偏转角度很小,于是决定换用另一倍率。换用另一倍率后,需要重新进行___后方可再次进行测量。
(2)粗测后得知的阻值大约为,接下来该小组采用伏安法继续测量。为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量?___________(填写正确答案标号)
A. B.
C. D.
(3)本实验所用测量仪器均已校准。下列关于本实验误差的说法中哪些是正确的?___________(填写正确答案标号)
A. 由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B. 若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
C. 用图像处理数据求电阻可以减小偶然误差
D. 该小组选用合理电路进行测量后,系统误差将导致的测量值小于真实值
11. 如图所示,用等臂天平测量匀强磁场的磁感应强度。天平左臂挂盘,右臂挂匝矩形金属线圈。当挂盘和线圈质量相等时,天平保持平衡。线圈上部处于垂直纸面向外,宽为的匀强磁场中,磁感应强度随时间均匀增大,其变化率。线圈下部处在另一垂直纸面的匀强磁场中。当挂盘中放入质量的砝码时,天平再次平衡。已知线圈的水平边长,匝数,总电阻,重力加速度取。求:
(1)线圈中感应电流的大小和方向;
(2)未知磁场的磁感应强度的大小和方向。
12. 如图所示,倾角的斜面体C静置在水平台上,其底端与水平台平滑连接。物块沿斜面自由下滑,离开斜面后与静止在水平台上的物块B发生完全非弹性碰撞。随后A、B从点离开水平台,共同在空中飞行并落到水平地面上的点,、连线与水平方向的夹角。已知物块的质量、物块B的质量、斜面体C的质量,A与B碰撞前的速度,A、B表面均光滑,整个过程中C保持静止且A、B始终在同一竖直平面内运动。将A、B视为质点,不计空气阻力,,取。求:
(1)沿斜面下滑的过程中,水平台对的支持力大小;
(2)A、B碰撞过程中损失的机械能;
(3)A、B共同在空中飞行的过程中,它们的重力的平均功率。
13. 利用电磁场使质量为、电荷量为的电子发生回旋共振可获取高浓度等离子体,其简化原理如下。如图甲所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为:电场强度大小为、平行于纸面的匀强电场绕着过点且垂直纸面的轴顺时针旋转;旋转电场带动电子加速运动,使其获得较高能量,高能电子使空间中的中性气体电离,生成等离子体。
(1)电子在运动的过程中,洛伦兹力对电子___________(选填“做功”或“不做功”)。
(2)若空间中只存在匀强磁场,电子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,求电子做圆周运动的角速度。
(3)将电子回旋共振简化为二维运动进行研究。施加旋转电场后,电子在如图乙所示的平面内运动,电子在运动过程中受到与其速度方向相反的气体阻力,式中为已知常量。最终电子会以与旋转电场相同的角速度做匀速圆周运动,且电子的线速度与旋转电场力的夹角(小于)保持不变。只考虑电子受到的匀强磁场洛伦兹力、旋转电场电场力及气体阻力作用,不考虑电磁波引起的能量变化。
(i)若电场旋转的角速度为,求电子最终做匀速圆周运动的线速度大小;
(ii)旋转电场对电子做功的功率存在最大值,为使电场力的功率不小于最大功率的一半,电场旋转的角速度应控制在范围内,求的数值。
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河西区2024-2025学年度第二学期高三年级总复习质量调查(三)
物理试卷
本试卷分为第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分,共100分,考试用时60分钟。第I卷1至4页,第II卷5至8页。
答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上,并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时,考生务必将答案涂写在答题卡上,答在试卷上的无效。
第I卷
注意事项:
1、每题选出答案后,用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
2、本卷共8题,每题5分,共40分。
一、单项选择题(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. 生产芯片的工具是紫外光刻机,目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线,其在真空中的波长为。EUV光刻机使用的是极紫外线,其在真空中的波长是。下列说法正确的是( )
A. 在同一种介质中,极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率
B. 深紫外线光子的能量大于极紫外线光子的能量
C. 极紫外线比深紫外线更容易发生衍射
D. 深紫外线和极紫外线都不是可见光,无法发生偏振现象
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据光的波长与频率的关系
可知波长越短,频率越高;极紫外线波长(13.5nm)比深紫外线波长(193nm)短,所以极紫外线频率高。在同一种介质中,频率越高的光折射率越大,所以极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率,故A正确;
B.光子能量公式为
因为极紫外线频率更高,所以极紫外线光子能量大于深紫外线光子的能量,故B错误;
C.发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多。极紫外线波长比深紫外线波长短,所以深紫外线比极紫外线更容易发生衍射,故C错误;
D.深紫外线和极紫外线都属于电磁波,而电磁波是横波,横波能发生偏振现象,与是否是可见光无关,故D错误。
故选A。
2. 离子烟雾报警器是一种常见且广泛使用的火灾报警设备。某离子烟雾报警器中装有放射性元素镅,其半衰期为432年,衰变方程为。下列说法正确的是( )
A. 该衰变过程要放出能量,故而质量数不守恒
B. 是粒子,具有很强的电离本领
C. 是波长很短的光子,在磁场中不会发生偏转
D. 经过864年,该报警器中的铜核全部消失
【答案】C
【解析】
【详解】A.在衰变过程中,质量数和电荷数都是守恒的,虽然衰变会放出能量,但质量数不会改变,故A错误;
B.设X的质量数A,电荷数为Z,则根据电荷数和质量数守恒,则有241=237+A,95=93=Z
解得A=4,Z=2,故X为粒子(),具有很强的电离本领,故B错误;
C.是波长很短的光子,光子不带电,根据左手定则,在磁场中不会受到洛伦兹力,所以不会发生偏转,故C 正确;
D.设原有铜核的质量为,经过864年后质量为,根据半衰期公式得
可知经过864年,该报警器中的铜核还有没有衰变,故D错误。
故选C。
3. “空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置,可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中,一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据
可得
从a到b,气体压强不变,温度升高,则体积变大;从b到c,气体压强减小,温度降低,因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率,c态的体积大于b态体积。
故选B。
4. 如图所示为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器的原、副线圈匝数分别为、,在的原线圈两端接入一电压的交流电源。若的副线圈两端电压的有效值为,输电线的总电阻为,输电线中电流的有效值为,不考虑其它因素的影响,则以下说法正确的是( )
A. 的原线圈两端电压的有效值为
B.
C. 输电线上损失的电功率为
D. 输电线上损失的电功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A.的原线圈两端电压的有效值为
故A错误;
B.根据变压器原副线圈电压与匝数关系可知
解得
故B错误;
CD.输电线上损失的电功率为
故C正确,D错误。
故选C。
5. “鹊桥二号”中继星环绕月球运行,其24小时椭圆轨道的半长轴为a。已知地球静止卫星的轨道半径为r,则月球与地球质量之比可表示为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】“鹊桥二号”中继星在24小时椭圆轨道运行时,根据开普勒第三定律
同理,对地球的静止卫星根据开普勒第三定律
又开普勒常量与中心天体的质量成正比,所以
联立可得
故选D。
二、不定项选择题(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。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,选错或不答的得0分)
6. 为除去陶瓷工业所用粘土中的氧化铁,把粘土和水一起搅拌成悬浮液,将涂有绝缘层的金属圆盘吸附在盆底,金属棒插入悬浮液中,接入电源,形成如图所示电场,其中虚线为等势面。某粒子仅在电场力的作用下从点到点的轨迹如图所示,已知粘土粒子带负电荷,氧化铁粒子带正电荷,下列说法正确的是( )
A. 端为电源正极
B. 该粒子可能为粘土粒子
C. 该粒子在点受到的电场力大于在点受到的电场力
D. 该粒子在点的动能小于在点的动能
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由沿电场线的方向电势越来越低,可判断金属棒接电源的负极,故端为电源负极,A错误;
B.根据曲线运动的特点,粒子所受合力指向轨迹凹的一侧;则由轨迹弯曲的方向可知粒子受力沿电场线的反方向,故粒子带负电,即该粒子为粘土粒子,B正确;
C.由电场线的疏密表示电场的强弱,故Q点的电场强度大,故电荷在Q点受到的电场力大于P点受到的电场力,C错误;
D.由图中的等势面可得,则
所以该粒子从P运动到Q的过程中电场力做的功
即电场力做正功,粒子动能增加,故P点动能小于Q点动能,D正确。
故选BD。
7. 如图甲所示,一列简谐横波沿直线传播,、为波传播路径上相距的两个质点,、两个质点的振动图像分别如图乙、丙所示,则下列说法正确的是( )
A. 该波一定从点向点传播
B. 时刻,连线中点处的质点有可能处于平衡位置
C. 时,、两质点的位移不相同
D. 该波的波速可能为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.因波长未知,所以无法确定波的传播方向,故A错误;
B.由图乙可知,时刻,质点P处于平衡位置,若连线中点处的质点处于平衡位置,则间的距离必等于波长的整数倍,而由图丙可知,质点Q处于波峰,间的距离一定不等于波长的整数倍,所以连线中点处的质点不可能处于平衡位置,故B错误;
C.由图乙、丙可知,时,质点P的位移为负,质点Q的位移为正,位移不相同,故C正确;
D.该波的周期为
若波由P点向Q点传播,则波长满足()
可得该波的波速为()
波速的可能值为,,,……
若波由Q点向P点传播,则波长满足()
可得该波的波速为()
波速的可能值为,,,……
故D正确。
故选CD。
8. 甲、乙两辆完全相同小车均由静止沿同一方向出发做直线运动。以出发时刻为计时零点,甲车的速度—时间图像如图(a)所示,乙车所受合外力—时间图像如图(b)所示。则( )
A. 0 ~ 2s内,甲车的加速度大小逐渐增大
B. 乙车在t = 2s和t = 6s时的速度相同
C. 2 ~ 6s内,甲、乙两车的位移不同
D. t = 8s时,甲、乙两车的动能不同
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由题知甲车的速度一时间图像如图(a)所示,则根据图(a)可知0 ~ 2s内,甲车做匀加速直线运动,加速度大小不变,故A错误;
B.由题知乙车所受合外力一时间图像如图(b)所示,则乙车在0 ~ 2s内根据动量定理有
I2 = mv2,I2 = S0 ~ 2 = 2N·s
乙车在0 ~ 6s内根据动量定理有
I6 = mv6,I6 = S0 ~ 6 = 2N·s
则可知乙车在t = 2s和t = 6s时的速度相同,故B正确;
C.根据图(a)可知,2 ~ 6s内甲车的位移为0;根据图(b)可知,2 ~ 6s内乙车一直向正方向运动,则2 ~ 6s内,甲、乙两车的位移不同,故C正确;
D.根据图(a)可知,t = 8s时甲车的速度为0,则t = 8s时,甲车的动能为0;乙车在0 ~ 8s内根据动量定理有
I8 = mv8,I8 = S0 ~ 8 = 0
可知t = 8s时乙车的速度为0,则t = 8s时,乙车的动能为0,故D错误。
故选BC。
第II卷
注意事项:
1、用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。
2、本卷共4题,共60分。
9. 小王同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。
(1)图甲中的、分别是___________。(填写正确答案标号)
A. 单缝和双缝 B. 双缝和单缝
C. 单缝和单缝 D. 双缝和双缝
(2)测量某亮条纹位置时,手轮上的读数如图乙所示,该读数为___________mm。
(3)某次测量时,选用的双缝间距为,屏与双缝间的距离为,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则所测单色光的波长为___________。(用字母、和表示,各量均采用国际单位)。
【答案】(1)A (2)1.970
(3)
【解析】
【小问1详解】
双缝干涉实验让单色线状光通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光,再依次通过单缝、双缝,则a、b两处分别是:单缝、双缝。
故选A。
【小问2详解】
根据图乙,可知读数为
【小问3详解】
由题知,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为,则有
根据
解得
10. 某兴趣小组要测量一个未知电阻的阻值,实验室提供的器材如下:
A、多用电表
B、恒压电源(输出电压为)
C、电压表(量程,内阻约为)
D、电流表(量程,内阻约)
E、滑动变阻器
F、开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测的阻值。选用“”挡试测时,发现指针的偏转角度很小,于是决定换用另一倍率。换用另一倍率后,需要重新进行___后方可再次进行测量。
(2)粗测后得知的阻值大约为,接下来该小组采用伏安法继续测量。为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量?___________(填写正确答案标号)
A. B.
C. D.
(3)本实验所用测量仪器均已校准。下列关于本实验误差的说法中哪些是正确的?___________(填写正确答案标号)
A. 由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B. 若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
C. 用图像处理数据求电阻可以减小偶然误差
D. 该小组选用合理电路进行测量后,系统误差将导致的测量值小于真实值
【答案】(1)欧姆调零 (2)B (3)BC
【解析】
【小问1详解】
换用另一倍率后,需要重新进行欧姆调零后方可再次进行测量。
【小问2详解】
为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,则滑动变阻器采用分压式连接,根据
可知电流表内接,故B符合题意。
故选B
【小问3详解】
A.由于电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差,故A错误;
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差,故B正确;
C.用图象处理数据能起到“平均”的作用,可以减小偶然误差但不能消除偶然误差,故C正确;
D.电流表内接法测量的电阻为,大于真实值,故D错误。
故选BC。
11. 如图所示,用等臂天平测量匀强磁场的磁感应强度。天平左臂挂盘,右臂挂匝矩形金属线圈。当挂盘和线圈质量相等时,天平保持平衡。线圈上部处于垂直纸面向外,宽为的匀强磁场中,磁感应强度随时间均匀增大,其变化率。线圈下部处在另一垂直纸面的匀强磁场中。当挂盘中放入质量的砝码时,天平再次平衡。已知线圈的水平边长,匝数,总电阻,重力加速度取。求:
(1)线圈中感应电流的大小和方向;
(2)未知磁场的磁感应强度的大小和方向。
【答案】(1)(1),顺时针
(2)(2),垂直直面向里
【解析】
【分析】
【小问1详解】
(1)线圈中产生的感应电动势大小为
根据闭合电路的欧姆定律有
根据楞次定律可知电流的方向为顺时针;
【小问2详解】
(2)线圈受到的安培力为
根据平衡条件有
代入数据解得
根据左手定则可知磁场的方向为垂直纸面向里。
【点睛】(1)根据法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势,再由闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小,根据楞次定律判断感应电流方向;
(2)根据安培力公式求出安培力的大小,根据平衡条件求出未知磁场的磁感应强度大小,根据左手定则判断磁场的方向。
12. 如图所示,倾角的斜面体C静置在水平台上,其底端与水平台平滑连接。物块沿斜面自由下滑,离开斜面后与静止在水平台上的物块B发生完全非弹性碰撞。随后A、B从点离开水平台,共同在空中飞行并落到水平地面上的点,、连线与水平方向的夹角。已知物块的质量、物块B的质量、斜面体C的质量,A与B碰撞前的速度,A、B表面均光滑,整个过程中C保持静止且A、B始终在同一竖直平面内运动。将A、B视为质点,不计空气阻力,,取。求:
(1)沿斜面下滑的过程中,水平台对的支持力大小;
(2)A、B碰撞过程中损失的机械能;
(3)A、B共同在空中飞行的过程中,它们的重力的平均功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
沿斜面下滑的过程中, A、C之间相互作用力的大小为
水平台对C的支持力大小为
解得
【小问2详解】
A、B发生完全非弹性碰撞,有
碰撞过程中损失的机械能为
解得
【小问3详解】
、连线与水平方向的夹角,于是有
、B共同做平抛运动,下落的高度为
、B平抛的过程中,它们的重力做的功为
重力的平均功率为
解得
13. 利用电磁场使质量为、电荷量为电子发生回旋共振可获取高浓度等离子体,其简化原理如下。如图甲所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为:电场强度大小为、平行于纸面的匀强电场绕着过点且垂直纸面的轴顺时针旋转;旋转电场带动电子加速运动,使其获得较高能量,高能电子使空间中的中性气体电离,生成等离子体。
(1)电子在运动的过程中,洛伦兹力对电子___________(选填“做功”或“不做功”)。
(2)若空间中只存在匀强磁场,电子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,求电子做圆周运动的角速度。
(3)将电子回旋共振简化为二维运动进行研究。施加旋转电场后,电子在如图乙所示的平面内运动,电子在运动过程中受到与其速度方向相反的气体阻力,式中为已知常量。最终电子会以与旋转电场相同的角速度做匀速圆周运动,且电子的线速度与旋转电场力的夹角(小于)保持不变。只考虑电子受到的匀强磁场洛伦兹力、旋转电场电场力及气体阻力作用,不考虑电磁波引起的能量变化。
(i)若电场旋转的角速度为,求电子最终做匀速圆周运动的线速度大小;
(ii)旋转电场对电子做功的功率存在最大值,为使电场力的功率不小于最大功率的一半,电场旋转的角速度应控制在范围内,求的数值。
【答案】(1)不做功 (2)
(3)(i);(ii)
【解析】
【小问1详解】
洛伦兹力的方向时刻与速度方向垂直,故电子在运动的过程中,洛伦兹力对电子不做功;
【小问2详解】
电子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动
解得
【小问3详解】
(i)设电场力方向与速度方向的夹角为,沿圆轨迹的半径方向有
沿圆轨迹的切线方向有
解得
(ii)设电场力方向与速度方向的夹角为,旋转电场对电子做功的功率为
当时,电场对电子做功的功率最大
当时,有
解得,
则
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