湖北省十堰市十堰市郧阳区第一中学2024-2025学年高二上学期期中（培优卷）物理试卷

湖北省十堰市郧阳区郧阳区一中2025年新高二上册物理期中培优卷 时间: 75分钟, 满分: 100分 考试范围：带电粒子在匀强电场中的直线运动，带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算带电粒子在周期性变化电场中的直线运动 一、单选题 1.卫星在一定高度绕地心做圆周运动时，由于极其微弱的阻力等因素的影响，在若干年的运行时间中，卫星高度会发生变化(可达15km之多)，利用离子推进器可以对卫星进行轨道高度、姿态的调整。离子推进器是利用电场将处在等离子状态的“工质”加速后向后喷出而获得前进的动力，原理如图所示：进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场(离子初速度忽略不计)，A、B间电压为U，使正离子加速形成离子束，在加速过程中推进器获得恒定的推力。设单位时间内飘入的正离子数目为n，离子质量为m，电荷量为q，加速正离子束所消耗的功率为 P，引擎获得的推力为 F，下列说法正确的是 ( ) A.正离子经加速后由 B 处喷出形成的等效电流大小 B.离子推进器获得的平均推力大小 C. 加速正离子束所消耗的功率P=nqU D.为提高能量的转换效率，要使 Fp尽量大，可以使用比荷更大的正离子作为推进器 2.电荷量为Q的正点电荷固定在以O为圆心、R为半径的圆上的A点，AC为圆的水平直径，B、D为圆上的两个位置，其中∠BOA=∠DOA=60°，空间存在平行于圆面的匀强电场。将两个质子从B点以相同的初动能Eₖ₀射出，两个质子分别以Eₖ₀和 的动能通过C点和D点，已知点电荷电场的电势 其中k为静电力常量，r为与点电荷的距离， 不计质子的重力和质子之间的库仑力，取无穷远处电势为零。则匀强电场的场强为( ) 方向沿直线BC，由C指向B 方向沿直线AC，由C指向A 方向沿直线BC， 由 C指向B 方向沿直线AC，由C指向A 学科网（北京）股份有限公司 3.如图所示，xOy坐标系内存在平行于坐标平面的匀强电场。一个质量为m，电荷量为+q的带电粒子，以v₀的速度沿AB方向入射，粒子恰好以最小的速度垂直于y轴击中C点。已知A、B、C三个点的坐标分别为(- L,0)、 (0,2L)、 (0,L)。若不计重力与空气阻力,则下列说法中正确的是 ( ) A.带电粒子由A到C过程中最小速度一定为 B.带电粒子由A到 C过程中电势能先减小后增大 C.匀强电场的场强大小为 D.若改变匀强电场，使粒子恰好能沿AB 直线方向到达B 点，则此状态下电场强度大小为 4.如图装置是由粒子加速器和平移器组成，平移器由两对水平放置、间距为Δd的相同平行金属板构成，极板间距离和板长均为L。加速电压为( 两对极板间偏转电压大小相等均为( 电场方向相反。质量为m，电荷量为+q的粒子无初速地进入加速电场，被加速器加速后，从平移器下板边缘水平进入平移器，最终从平移器上板边缘水平离开，不计重力。下列说法正确的是 ( ) A.粒子离开加速器时速度 B.粒子通过左侧平移器时，竖直方向位移 C. △d与2L 相等 D.只增加加速电压，粒子将不能从平移器离开 学科网（北京）股份有限公司 5.如图所示，A、B是一对平行的金属板，在两板间加上一周期为T的交变电压u，A板的电势 B 板的电势 UB随时间变化规律为：在0到 的时间内， (正的常数)：在 到T的时间内， ：在T到 的时间内， 在 到2T的时间内， 现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则( ) A.若电子是在 t=0时刻进入的，它将一直向 B 板运动 B.若电子是在 时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A 板运动，最后可能打在A板上 C.若电子是在 时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A 板运动，最后打在B板上 D.若电子在 时刻进入的，它可能时而向B板，时而向A 板运动 6.如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象.当t=0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是() A.带电粒子将始终向同一个方向运动 B.0~2s内，电场力做的总功为零 C.4s末带电粒子回到原出发点 D.2.5~4s内，电场力做的总功为零 二、多选题 7.反射式速调管：是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴，其电势φ随x的分布如图所示。一质量 电荷量 的带负电的粒子从(-1cm，0)点由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动。则( ) 学科网（北京）股份有限公司 A.坐标原点左侧和右侧场强大小之比为1：2 B.该粒子在一个周期内运动距离为4cm C.该粒子运动过程中的最大动能为 D.该粒子运动的周期： 8.接在平行板电容器的A、B两极板电压随时间变化关系图像如图所示，两板间距足够大，一质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)，开始静止在两极板中央，从某时刻由静止释放，关于带电粒子的运动，下列描述正确的是 ( ) A.若从0时刻由静止释放，粒子向右运动的最大速度 B.若从0时刻由静止释放，粒子先向右后向左做往复性的运动 C. 若从 时刻由静止释放，粒子时而右，时而左，每个周期都会向左移动一定距离 D. 若从 时刻由静止释放，粒子时而左，时而右，每个周期都会向右移动一定距离 9.在匀强电场中有一个正六边形区域 abcdhf，电场线与六边形所在平面平行，如图所示。已知a、 b、h三点的电势分别为7V、11V、-5V，带电荷量为e的粒子(重力不计)以16eV 的初动能从b点沿不同方向射入 abcdhf区域，当粒子沿bd方向射入时恰能经过c点，下列判断正确的是( ) A.粒子带负电 B.粒子可以经过正六边形各顶点射出该区域 C.粒子经过f点时动能为4eV D.粒子沿 bd方向发射后的最小动能为4eV 学科网（北京）股份有限公司 10.虚线间存在如图所示的电场，虚线左侧的匀强电场 与水平虚线间的夹角为( 一比荷为k的带正电的粒子由水平虚线上的A 点静止释放，经过一段时间由竖直虚线的B(图中未画出)点进入虚线右侧竖直向下的匀强电场 未知)，最终粒子由水平虚线的C(图中未画出)点离开电场，离开电场瞬间的速度与水平虚线的夹角为( 已知( 电场强度 不计粒子的重力， 则下列说法正确的是( ) B. OC=10L C.粒子由A到C的时间为 D. A、C两点的电势差为 11.如图所示，A，B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关s分别与电源两极相连，两极中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是( ) A.保持S闭合，将A 板适当上移 B.保持S闭合，将B板适当下移 C. 先断开s，再将A 板适当下移 D.先断开S，再将B板适当下移 12.如图所示，将氘核( 和氦核 混合体从加速电压为( 的加速电场中的P 点由静止释放，被加速后从B板的小孔射出沿 C、D间的中线进入偏转电压为( 的偏转电场，两种粒子都能够从偏转电场的另一端射出。如果不计重力的影响，以下判断中正确的是( ) 学科网（北京）股份有限公司 A.氘核 和氦核 偏转位移y相等 B.氘核 偏向角θ更小 C.氦核 射出偏转电场时的动能更大 D.氦核 射出偏转电场时的速度更大 三、解答题 13.如图甲所示，真空室中电极K连续发出的电子(初速不计)经过电势差为( 的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入两板间的偏转电场，最后打在荧光屏上。C、D两板间的电势差 随时间变化如图乙所示，设C、D间的电场可看作是匀强电场，且两板外无电场。已知电子的质量为m、电荷量为e(重力不计)，C、D两板间距离为d，偏转电压为( 所有电子都能通过偏转电场且通过偏转电场的时间为t₀，电子从离开偏转电场到达荧光屏所需时间为 求： (1)偏转电场金属板的长度L； (2)若 的周期 荧光屏上电子能够到达的区域的长度； (3)若 的周期 哪些时刻进入偏转电场的电子刚好能到达荧光屏上的O点? 学科网（北京）股份有限公司 14.如图甲为直线加速器的一部分及偏转电场的立体图。a、b接在电压大小为( 周期为T的交变电源上，交变电压如图乙。在 时，位于序号为0的金属圆板中央的一个质子，通过圆板0和圆筒1之间的电场由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为 在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时间忽略不计，离开第5个圆筒后从M、N两个极板的正中央水平射入偏转电场。已知M、N两个极板的长度为L、距离为h，质子质量为m、电量为e，不考虑质子的重力。 (1)求质子从第5个圆筒射出时的速度大小； (2)要使质子打不到极板上，求M、N两板间所加电压U的取值范围； (3)现考虑质子在电场中的加速时间，其他条件不变，假设质子在加速电场中均做匀加速运动，加速电场的宽度均为d，求d的最大值。 学科网（北京）股份有限公司 15.如图甲是某XCT机的实物图。其产生X射线主要部分的示意图如图乙所示， 图中 P、Q之间的加速电压为U₀，M、N两板之间的偏转电压为U，电子从电子枪逸出后沿图中虚线( 射入，经加速电场、偏转电场区域后，打到水平靶台的中心点C，产生X射线(图中虚线箭头所示)。已知电子质量m，电荷量为e，偏转极板M、N长L，间距也为L，虚线( '距离靶台竖直高度为 ，靶台水平位置可以调节，不考虑电子的重力、电子间相互作用力及电子从电子枪逸出时的初速度大小，不计空气阻力。求： (1)电子进入偏转电场区域时速度的大小； (2)若M、N两板之间电压大小( 时，为使X射线击中靶台中心点 C， 靶台中心点C离N板右侧的水平距离s； (3)在(2)中，电子刚出偏转电场区域时的速度。 学科网（北京）股份有限公司 $$