精品解析：2025届湖北省黄冈市黄梅县育才高级中学高三下学期模拟预测物理试题

2025年普通高中学业水平选择性考试模拟押题卷 物理（一） 本试卷总分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：第1~7题为单项选择题，第8~10题为多项选择题。 1. 治疗甲状腺疾病通常使用碘的放射性同位素碘－131，其衰变方程为，已知2g碘－131经过24天后会有1.75g发生衰变，下列说法正确的是（　　） A. X为中子 B. 碘－131的半衰期为8天 C. 碘－131中的中子数为53 D. 碘－131衰变过程满足质量守恒 2. 如图为一旅客拖动行李箱在水平地面上匀速前进的示意图，旅客对行李箱的作用力沿着拉杆，方向与水平地面的夹角为θ＝53°，大小为50N，行李箱的总质量为16kg，取，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，则该过程中地面对行李箱的作用力大小为（　　） A. 30N B. 40N C. 120N D. N 3. 一小球从地面上以初速度竖直上抛，取竖直向上为正方向，不计空气阻力，则小球从抛出到第一次落回地面的过程中，小球的速率v跟运动的路程s关系可能正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 2024年，我国太阳能光伏发电量8341亿千瓦时，全国光伏发电利用率为96.8%。为了提高太阳能电池板的光电转换效率，太阳能电池板上通常镀有增透膜，可使更多的光线能够进入电池板内部，被半导体材料吸收，从而产生更多的电能。下列选项中与增透膜原理相同的是（　　） A. 阳光下油膜呈彩色 B. 泊松亮斑 C. 光纤通信 D. 偏振眼镜看立体电影 5. 一定质量的理想气体，从状态a变化到状态b的过程中，压强p与体积的倒数的关系图像如图所示，则在该过程中（　　） A. 气体的温度始终不变 B. 气体的温度先减低后升高 C. 气体向外界放出热量 D. 气体对外界做正功 6. 2024年12月17日，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心点火升空，以一箭四星的方式把航天宏图PIESAT－209~12星送入预定轨道。已知航天宏图PIESAT－209~12卫星的轨道距离地面的高度约为522km，则与地球静止卫星相比，航天宏图PIESAT－209~12星（　　） A. 周期更长 B. 加速度更小 C. 线速度更大 D. 受地球引力更大 7. 如图所示，竖直平面内有一质量为M＝0.3kg，半径为R＝1.5m，圆心为O的四分之一圆弧轨道静止放置在光滑水平地面上，轨道最高点A与圆心O等高，最低点B在O点正下方且刚好和地面相切。将质量为m＝0.1kg的滑块从轨道最高点A由静止释放，测得滑块从B点离开轨道时，滑块的速度大小为3m/s，取，则滑块沿轨道从A滑到B的过程中，摩擦产生的热量为（　　） A. 0.9J B. 0.45J C. 0.6J D. 1.05J 8. 均匀介质中，振幅均为4cm的甲、乙两列简谐横波相向传播，在t＝0时刻的波形图如图所示，已知两列波在介质中的传播速度大小相同，甲波的周期为0.2s，下列说法正确的是（　　） A. 乙波的频率为2.5Hz B. 在t＝0.15s时刻，两列波相遇 C. 两列波相遇后，x＝1m处的质点为干涉的减弱点 D. 两列波相遇后，x＝1m处的质点为干涉的加强点 9. 如图所示，电路中的电源电动势为E，内阻为r，为定值电阻，C为电容器，电流表和电压表均为理想电表。将滑片P滑到滑动变阻器的中间位置，闭合开关S，电路稳定后，电流表A1的示数记作I1，电流表A2的示数记作I2，电压表的示数记作U，电容器带电荷量记作Q。将滑动变阻器的滑片P移动到a端，电路再次稳定后，与移动滑片P前的稳定状态相比较，下列说法正确的是（　　） A. I1变大 B. I2减小 C. U减小 D. Q变大 10. 如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨水平固定，间距为1m，导轨所在空间存在磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场，磁场方向竖直向下，导轨左端接有阻值为0.5Ω的定值电阻R。质量为0.5kg，长度为1m，电阻为0.5Ω的金属杆MN静止放置在导轨上。现对金属杆施加一个水平向右的作用力F使金属杆从静止开始做加速度大小为的匀加速直线运动，导轨电阻不计，金属杆运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　） A. 在t＝2s时，金属杆两端的电压为2V B. 在t＝2s时，金属杆受到的安培力大小为1N C. 在t＝2s时，作用力F做功的功率为8W D. 在0~2s内，通过电阻R的电荷量为4C 二、非选择题：本题共5小题。 11. 某实验小组利用位移传感器和气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。滑块A上装有信号发射器，位移传感器可测量其位移及对应的时间，滑块A和B上均安装了粘扣，使两滑块发生碰撞时可粘在一起。实验过程如下： （1）打开气源电源，调节气垫导轨水平，将滑块A放置在靠近位移传感器一端，开启传感器，同时轻推一下滑块A，使滑块A滑行一段距离后与滑块B碰撞，传感器记录滑块A的位移x与时间t的关系图像如图乙所示，则在t=______s时滑块A、B发生碰撞，两滑块碰撞前瞬间滑块A的速度大小为______m/s（结果保留两位有效数字）； （2）用天平称量出滑块A（含粘扣和信号发射器）的总质量为mA＝300g，滑块B（含粘扣）的总质量为200g，则两滑块碰撞前瞬间，滑块A（含粘扣和信号发射器）的动量大小为______kg·m/s，碰撞后两滑块（含粘扣和信号发射器）的总动量大小为______kg·m/s；（结果均保留两位有效数字） （3）根据（2）中数据得出的结论为______。 12. 某同学想测量铅笔芯电阻率，连接好的实验电路如图甲所示。其中鳄鱼夹A和C夹在铅笔芯的两端，鳄鱼夹B夹在铅笔芯靠中间的部位。 （1）根据图甲实物图，在方框内画出电路图_____。（鳄鱼夹B用箭头↓代替，铅笔芯用电阻符号表示） （2）用螺旋测微器测量铅笔芯的横截面直径D，结果如图乙所示，则铅笔芯的横截面直径为D＝______mm。 （3）实验中某次测量电流表指针示数如图丁所示，其示数为______A。 （4）闭合开关，调节滑动变阻器滑片到合适位置，记录电流表示数I和电压表示数U，并用刻度尺测量鳄鱼夹B到鳄鱼夹C的距离x，保持滑动变阻器滑片位置不变，多次改变鳄鱼夹B的位置，记录多组I、U、x的值，并描绘图像如图丙所示。已知图像的斜率为k，纵截距为b，可知铅笔芯的电阻率为ρ=______（用题中所给物理量的符号表示）。 （5）由图丙可知电流表阻值为______，不考虑偶然误差，该实验方案测得铅笔芯的电阻率结果______（填“偏大”“偏小”或“无误差”）。 13. 今年的春节假期期间某湿地公园的湖水没有结冰，工作人员在湖水下方水平安装了一批圆形线状光源的彩灯，光源圆面与液面平行，半径为R，如图甲所示。该光源发出红光，在水面上观察到红色亮环，亮环与中间暗圆的面积之比为3：1，如图乙所示。已知水对红光的折射率为，光在真空中的传播速度为c。求： （1）亮环的宽度d和彩灯离水面的垂直距离h； （2）彩灯发出的红光从发出到射出水面的最长时间。 14. 如图所示，倾角为θ=37°，足够长的传送带以速率v=0.5m/s顺时针空转，当传送带感应到有物体在传送带上时，会立即以大小为a0=1m/s2的加速度加速转动，直到物体离开传送带。现有一质量为m=0.8kg的物块从传送带底端以初速度v0=4m/s冲上传送带，已知物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块相对传送带滑动会留下划痕，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： （1）物块沿传送带上滑的最大距离； （2）最终传送带上留下划痕的长度。 15. 如图所示，坐标系xOy中，在x＝－2d位置处有一长为d的电子产生装置垂直于x轴放置，装置下端位于x轴上，该装置右表面各个位置可以均匀的飘出电子，飘出电子的初速度可忽略不计。在的区域Ⅰ内，存在沿x轴负方向的匀强电场，电子飘入电场后会被电场加速，电子离开电场区域时的速度大小为。在的区域Ⅱ部分空间内存在垂直于坐标系平面的匀强磁场，已知从加速电场射入区域Ⅱ的电子都会经过坐标原点O。在x＝d位置处有一垂直于x轴放置的足够大的接收屏，接收屏与y轴之间的区域Ⅲ内存在垂直于坐标系平面向外的匀强磁场。打在接收屏上的电子占经过O点的全部电子的，电子的电荷量为e，质量为m，不计电子重力及电子之间的相互作用。求： （1）匀强电场的电场强度大小； （2）区域Ⅱ内匀强磁场的最小面积； （3）区域Ⅲ内匀强磁场的磁感应强度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025年普通高中学业水平选择性考试模拟押题卷 物理（一） 本试卷总分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：第1~7题为单项选择题，第8~10题为多项选择题。 1. 治疗甲状腺疾病通常使用碘的放射性同位素碘－131，其衰变方程为，已知2g碘－131经过24天后会有1.75g发生衰变，下列说法正确的是（　　） A. X为中子 B. 碘－131的半衰期为8天 C. 碘－131中的中子数为53 D. 碘－131衰变过程满足质量守恒 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据衰变的质量数和电荷数守恒可得方程 说明发生了β衰变，释放的粒子X为电子，而非中子，故A错误； B．初始质量2g，衰变后剩余0.25g，代入半衰期公式 解得，故B正确； C．碘-131的中子数=质量数−质子数=131−53=78，故C错误； D．核反应中质量数守恒，但总质量因部分转化为能量而不守恒，故D错误。 故选B。 2. 如图为一旅客拖动行李箱在水平地面上匀速前进的示意图，旅客对行李箱的作用力沿着拉杆，方向与水平地面的夹角为θ＝53°，大小为50N，行李箱的总质量为16kg，取，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，则该过程中地面对行李箱的作用力大小为（　　） A. 30N B. 40N C. 120N D. N 【答案】D 【解析】 【详解】行李箱在水平地面上匀速前进，故行李箱合力为0。对行李箱进行受力分析，如图所示，水平方向 竖直方向 地面对行李箱的作用力 解得 故选D。 3. 一小球从地面上以初速度竖直上抛，取竖直向上为正方向，不计空气阻力，则小球从抛出到第一次落回地面的过程中，小球的速率v跟运动的路程s关系可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由竖直上抛的规律可知，小球上升到最高点之前，小球的速度 解得，故AB错误； CD．小球到达最高点后下落过程为上升过程的逆过程，故C正确，D错误。 故选C。 4. 2024年，我国太阳能光伏发电量8341亿千瓦时，全国光伏发电利用率为96.8%。为了提高太阳能电池板的光电转换效率，太阳能电池板上通常镀有增透膜，可使更多的光线能够进入电池板内部，被半导体材料吸收，从而产生更多的电能。下列选项中与增透膜原理相同的是（　　） A. 阳光下油膜呈彩色 B. 泊松亮斑 C. 光纤通信 D. 偏振眼镜看立体电影 【答案】A 【解析】 【详解】A．阳光下油膜呈彩色是薄膜两表面的反射光发生干涉的结果，与增透膜原理相同，故A正确； B．泊松亮斑是光的衍射现象，与干涉无关，故B错误； C．光纤通信利用全反射原理传输光信号，与干涉无关，故C错误； D．偏振眼镜通过光的偏振原理实现立体成像，与干涉无关，故D错误。 故选A。 5. 一定质量的理想气体，从状态a变化到状态b的过程中，压强p与体积的倒数的关系图像如图所示，则在该过程中（　　） A. 气体的温度始终不变 B. 气体的温度先减低后升高 C. 气体向外界放出热量 D. 气体对外界做正功 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据理想气体方程可知，从a到b气体的温度一直降低，故AB错误； CD．由图像可知，从a到b气体的体积减小，外界对气体做正功，但气体的温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，该过程气体一定是向外界放出热量，故C正确，D错误。 故选C。 6. 2024年12月17日，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心点火升空，以一箭四星的方式把航天宏图PIESAT－209~12星送入预定轨道。已知航天宏图PIESAT－209~12卫星的轨道距离地面的高度约为522km，则与地球静止卫星相比，航天宏图PIESAT－209~12星（　　） A. 周期更长 B. 加速度更小 C. 线速度更大 D. 受地球引力更大 【答案】C 【解析】 【详解】A．航天宏图卫星的轨道高度（约522km）远低于地球静止卫星（约36000km），因此轨道半径更小。由开普勒第三定律 可知，轨道半径越小，周期越短。地球静止卫星周期为24小时，航天宏图卫星周期更短，故A错误； B．由，解得 可知轨道半径越小，加速度越大，故B错误； C．由，解得 可知轨道半径越小，线速度越大，故C正确； D．引力，但题目未给出两卫星质量关系，无法比较引力大小，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，竖直平面内有一质量为M＝0.3kg，半径为R＝1.5m，圆心为O的四分之一圆弧轨道静止放置在光滑水平地面上，轨道最高点A与圆心O等高，最低点B在O点正下方且刚好和地面相切。将质量为m＝0.1kg的滑块从轨道最高点A由静止释放，测得滑块从B点离开轨道时，滑块的速度大小为3m/s，取，则滑块沿轨道从A滑到B的过程中，摩擦产生的热量为（　　） A. 0.9J B. 0.45J C. 0.6J D. 1.05J 【答案】A 【解析】 【详解】滑块沿轨道下滑的过程中，滑块与轨道组成的系统水平方向动量守恒，有 解得滑块滑到B点时，圆弧轨道的速度大小为 滑块从A滑到B的过程中，根据能量守恒有 联立解得 故选A。 8. 均匀介质中，振幅均为4cm的甲、乙两列简谐横波相向传播，在t＝0时刻的波形图如图所示，已知两列波在介质中的传播速度大小相同，甲波的周期为0.2s，下列说法正确的是（　　） A. 乙波的频率为2.5Hz B. 在t＝0.15s时刻，两列波相遇 C. 两列波相遇后，x＝1m处的质点为干涉的减弱点 D. 两列波相遇后，x＝1m处的质点为干涉的加强点 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由图可知甲波的波长为，乙波的波长为，可知甲、乙两波的传播速度大小为 所以乙波的周期为 所以乙波的频率为 故 A正确； B．在t＝0时刻，两波相距6m，故两波相遇的时间为 故B正确； CD．甲、乙两波的频率不同，不能发生干涉，故CD错误。 故选AB。 9. 如图所示，电路中的电源电动势为E，内阻为r，为定值电阻，C为电容器，电流表和电压表均为理想电表。将滑片P滑到滑动变阻器的中间位置，闭合开关S，电路稳定后，电流表A1的示数记作I1，电流表A2的示数记作I2，电压表的示数记作U，电容器带电荷量记作Q。将滑动变阻器的滑片P移动到a端，电路再次稳定后，与移动滑片P前的稳定状态相比较，下列说法正确的是（　　） A. I1变大 B. I2减小 C. U减小 D. Q变大 【答案】CD 【解析】 【详解】AB．电容器充、放电稳定后，所在支路为断路，故滑片P向a端移动，电路再次稳定后，电路的电阻不变，故和均不变，AB错误； C．电压表测量滑片P到滑动变阻器a端的电压，故滑片P向a端移动，U减小，C正确； D．电容器并联在滑片P与b端之间，故滑片P向a端移动，电容器电压变大，由公式 可知，电容器带电荷量Q变大，D正确。 故选CD。 10. 如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨水平固定，间距为1m，导轨所在空间存在磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场，磁场方向竖直向下，导轨左端接有阻值为0.5Ω的定值电阻R。质量为0.5kg，长度为1m，电阻为0.5Ω的金属杆MN静止放置在导轨上。现对金属杆施加一个水平向右的作用力F使金属杆从静止开始做加速度大小为的匀加速直线运动，导轨电阻不计，金属杆运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　） A. 在t＝2s时，金属杆两端的电压为2V B. 在t＝2s时，金属杆受到的安培力大小为1N C. 在t＝2s时，作用力F做功的功率为8W D. 在0~2s内，通过电阻R的电荷量为4C 【答案】BC 【解析】 【详解】A．金属杆做匀加速直线运动，可知在时，金属杆的速度大小为 金属杆切割磁感线产生的电动势大小为 回路中的电流为 故金属杆两端的电压，A错误； B．金属杆受到的安培力大小为，B正确； C．根据牛顿第二定律可知 解得时， 所以作用力F的功率为，C正确； D．在内，金属杆运动的距离为 通过定值电阻的电荷量，D错误。 故选BC。 二、非选择题：本题共5小题。 11. 某实验小组利用位移传感器和气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。滑块A上装有信号发射器，位移传感器可测量其位移及对应的时间，滑块A和B上均安装了粘扣，使两滑块发生碰撞时可粘在一起。实验过程如下： （1）打开气源电源，调节气垫导轨水平，将滑块A放置在靠近位移传感器一端，开启传感器，同时轻推一下滑块A，使滑块A滑行一段距离后与滑块B碰撞，传感器记录滑块A的位移x与时间t的关系图像如图乙所示，则在t=______s时滑块A、B发生碰撞，两滑块碰撞前瞬间滑块A的速度大小为______m/s（结果保留两位有效数字）； （2）用天平称量出滑块A（含粘扣和信号发射器）的总质量为mA＝300g，滑块B（含粘扣）的总质量为200g，则两滑块碰撞前瞬间，滑块A（含粘扣和信号发射器）的动量大小为______kg·m/s，碰撞后两滑块（含粘扣和信号发射器）的总动量大小为______kg·m/s；（结果均保留两位有效数字） （3）根据（2）中数据得出的结论为______。 【答案】（1） ①. 2 ②. 0.30 （2） ①. 0.090 ②. 0.088 （3）在误差允许的范围内，两滑块碰撞前后动量守恒 【解析】 【小问1详解】 [1]由图像乙可知，两滑块在t=2s时刻发生碰撞。 [2]1~2s内滑块A做匀速运动，其速度大小为 【小问2详解】 [1]结合（1）可知，碰撞前瞬间滑块A的动量大小为 [2]碰撞后瞬间两滑块的速度大小为 故碰撞后两滑块（含粘扣和信号发射器）的总动量大小为 【小问3详解】 由实验算得的数据可知，在误差允许范围内，两滑块碰撞前后动量守恒。 12. 某同学想测量铅笔芯电阻率，连接好的实验电路如图甲所示。其中鳄鱼夹A和C夹在铅笔芯的两端，鳄鱼夹B夹在铅笔芯靠中间的部位。 （1）根据图甲实物图，在方框内画出电路图_____。（鳄鱼夹B用箭头↓代替，铅笔芯用电阻符号表示） （2）用螺旋测微器测量铅笔芯的横截面直径D，结果如图乙所示，则铅笔芯的横截面直径为D＝______mm。 （3）实验中某次测量电流表指针示数如图丁所示，其示数为______A。 （4）闭合开关，调节滑动变阻器滑片到合适位置，记录电流表示数I和电压表示数U，并用刻度尺测量鳄鱼夹B到鳄鱼夹C的距离x，保持滑动变阻器滑片位置不变，多次改变鳄鱼夹B的位置，记录多组I、U、x的值，并描绘图像如图丙所示。已知图像的斜率为k，纵截距为b，可知铅笔芯的电阻率为ρ=______（用题中所给物理量的符号表示）。 （5）由图丙可知电流表阻值为______，不考虑偶然误差，该实验方案测得铅笔芯的电阻率结果______（填“偏大”“偏小”或“无误差”）。 【答案】（1） （2）0.607##0.608##0.609 （3）0.50 （4） （5） ①. b ②. 无误差 【解析】 【小问1详解】 根据图甲描绘电路图如图所示。 【小问2详解】 螺旋测微器的读数D＝0.5mm＋0.01mm×10.8＝0.608mm 【小问3详解】 电流表的分度值为0.02，应估读到百分位，其示数为0.50A 【小问4详解】 设铅笔芯接入电路的电阻为Rx 根据电阻定律得 根据电路可知 整理得 图像斜率 解得 【小问5详解】 [1]根据 图线的截距为 [2]因为考虑了电流表内阻的影响，所以该实验方案测量计算的铅笔芯电阻率无误差。 13. 今年的春节假期期间某湿地公园的湖水没有结冰，工作人员在湖水下方水平安装了一批圆形线状光源的彩灯，光源圆面与液面平行，半径为R，如图甲所示。该光源发出红光，在水面上观察到红色亮环，亮环与中间暗圆的面积之比为3：1，如图乙所示。已知水对红光的折射率为，光在真空中的传播速度为c。求： （1）亮环的宽度d和彩灯离水面的垂直距离h； （2）彩灯发出的红光从发出到射出水面的最长时间。 【答案】（1）， （2） 【解析】 【小问1详解】 设亮环最外圈的半径为，暗圆的半径为，由题意有 可得 其光路图如图所示 结合几何关系可知 解得 所以 圆环边缘的光线发生全反射，则有 由光路图可得 解得 【小问2详解】 彩灯发出的红光射出水面的最长距离为 红光在水中的传播速度为 则彩灯发出的红光从发出到射出水面的最长时间为 联立解得 14. 如图所示，倾角为θ=37°，足够长的传送带以速率v=0.5m/s顺时针空转，当传送带感应到有物体在传送带上时，会立即以大小为a0=1m/s2的加速度加速转动，直到物体离开传送带。现有一质量为m=0.8kg的物块从传送带底端以初速度v0=4m/s冲上传送带，已知物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块相对传送带滑动会留下划痕，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： （1）物块沿传送带上滑的最大距离； （2）最终传送带上留下划痕的长度。 【答案】（1）0.8m （2）1.125m 【解析】 【小问1详解】 物块速度减为0前，物块受到的摩擦力方向沿传送带向下， 设此时加速度大小为a1，根据牛顿第二定律可得 物块沿传送带上滑的距离最大时，速度减为0，则有 【小问2详解】 物块速度减为0的过程用时 该过程中传送带运动的距离 物块速度减为0时，传送带的速度为 此过程物块相对传送带运动的位移为 物块速度减为0后，摩擦力方向仍沿传送带向下，物块加速度不变，仍以加速度a1向下加速运动，设再经过t2与传送带共速，达到v共，根据速度时间关系可得 解得 此过程物块的位移为 说明物块还未离开传送带，此过程传送带位移为 此过程相对位移为 共速后，物块摩擦力方向发生改变，沿传送带向上，物块以加速度a2继续向下做匀加速运动， 根据牛顿第二定律可得 由a2>a0可知，共速后物块速度将大于传送带速度，此后不再有新划痕， 所以最终传送带上留下的划痕长度为 解得 15. 如图所示，坐标系xOy中，在x＝－2d位置处有一长为d的电子产生装置垂直于x轴放置，装置下端位于x轴上，该装置右表面各个位置可以均匀的飘出电子，飘出电子的初速度可忽略不计。在的区域Ⅰ内，存在沿x轴负方向的匀强电场，电子飘入电场后会被电场加速，电子离开电场区域时的速度大小为。在的区域Ⅱ部分空间内存在垂直于坐标系平面的匀强磁场，已知从加速电场射入区域Ⅱ的电子都会经过坐标原点O。在x＝d位置处有一垂直于x轴放置的足够大的接收屏，接收屏与y轴之间的区域Ⅲ内存在垂直于坐标系平面向外的匀强磁场。打在接收屏上的电子占经过O点的全部电子的，电子的电荷量为e，质量为m，不计电子重力及电子之间的相互作用。求： （1）匀强电场的电场强度大小； （2）区域Ⅱ内匀强磁场的最小面积； （3）区域Ⅲ内匀强磁场的磁感应强度大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】（1）电子在电场中加速过程有 解得 （2）由题意得电子从（－d，d）位置沿x轴正方向进入区域Ⅱ的电子，轨迹圆心一定在x＝－d这条线上，同时电子能够经过O点，电子运动轨迹的圆心一定在（－d，d）点与O点连线的中垂线上，由几何关系可知电子运动的半径为，且该电子运动轨迹即磁场区域的一个边界，如图所示 设电子从（－x，y）进入磁场区域，运动到O点时速度偏转角度为θ，则由几何关系可知， 整理得 所以磁场的另一个边界是以（0，d）为圆心，半径为d的圆弧 故磁场区域的最小面积为 （3）电子在该区域做匀速圆周运动时有 如图所示，设与接收屏相切的电子射入第四象限时速度方向与x轴的夹角为α，则由几何关系可知 分析可知，射入第四象限的电子速度方向与x轴夹角大于α时，电子可以打在接收屏上，速度方向与x轴的夹角小于α时，电子无法打在接收屏上，结合题意可知，电子产生装置部分产生的电子无法打在接收屏上， 由几何关系可知 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $