河北省保定市河北定州中学2026届高三上学期物理周测12.20

2025-2026学年高三上学期物理周测 12.20 (考试时间40分钟，满分100 分) 一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1.由两个半径为 R的铜质D形盒D₁、D₂构成的回旋加速器如图所示，其间留有空隙。空隙连接电源形成加速电场，两D形盒放在磁感应强度大小为B、方向垂直于盒底面向下的匀强磁场中，某时刻粒子源在 D₁ 盒中心无初速度释放一带电粒子，最终从 A点引出，已知带电粒子的电荷量为q、质量为m，不考虑粒子在电场中的运动时间，下列说法正确的是 A.所连接的电源为直流电 B.粒子在电场中偏转，在磁场中加速 C.每次经过D形盒在磁场中运动的时间不同 D.每次经过D形盒在磁场中运动的半径不同 2.如图所示，电场强度大小为E的匀强电场和磁感应强度大小为B 的匀强磁场相互垂直，能够沿直线从右端离开的粒子满足的条件是(不计粒子重力) A.带正电的粒子，并且速率满足 B.带正电的粒子，并且速率满足 C.与粒子的电性无关，速率满足 v=EB D.与粒子的电性无关，速率满足 3.手机内置的指南针是一种基于霍尔效应的磁传感器。如图所示，将一块宽度为a、厚度为d的半导体薄片(载流子为自由电子)水平放置于地磁场中，当半导体中通入水平方向的恒定电流时，自由电子在洛伦兹力的作用下发生偏转，继而在M、N两个表面产生电势差，称为霍尔电势差。已知电流大小为I，霍尔电势差大小为U，电子的电荷量大小为e，半导体内自由电子的数密度(单位体积内的自由电子数)为n。该处地磁场磁感应强度竖直分量的大小为 4.阿斯顿设计的质谱仪示意图如图所示，大量的氘²H、氚³H从容器A下方的小孔S₁飘入电势差为U 的加速电场，其初速度几乎为O，然后经过小孔 S₃进入方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，粒子在照相底板 D上形成感光点。实际上通过小孔 S₃ 的是一束与其孔宽相同的平行粒子束，它使照相底板 D 上形成感光线，已知氘²H、氚ξH所带的电荷量均为e，质量分别为2m₀、3m₀，不计粒子重力，要区分出氘²1H、氚³H，小孔 S₃的宽度不能超过 5.为了利用海洋资源，海洋工作者根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速。假设海洋某处的地磁场竖直分量 水流为南北流向，如图所示，将两个电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向。若两电极间的距离L=10m，与两电极相连的灵敏电压表的读数U=2mV，则海水的流速大小为 A.40 m/s B.4 m/s C,0.4m /s 6.如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第一象限内存在垂直于坐标系平面向里的匀强磁场，第三象限内存在沿y轴负方向的匀强电场。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v₀沿x轴正方向运动，从坐标原点O进入第一象限时速度方向与x轴正方向间的夹角为45°，最终从x轴上的P 点射出磁场。已知Q点到x轴的距离为L，P点到y轴的距离为2L，不计粒子重力，则磁感应强度和电场强度的大小之比为 A. B. 学科网（北京）股份有限公司 二、多项选择题(本题共2小题，每小题8分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 7.一个粒子源发出很多种带电粒子，经速度选择器后仅有甲、乙、丙、丁四种粒子沿水平直线穿过竖直挡板MN上的小孔O，它们之后进入正方形虚线框内，虚线框内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，四种粒子的运动轨迹如图所示，不计粒子重力，下列说法正确的是 A.甲粒子的速率等于乙粒子的速率 B.丙、丁两粒子均带正电 C.速度选择器中磁场方向垂直纸面向里 D.甲、乙、丙、丁四种粒子中，丙粒子的比荷最大 8.电动助力车的调速把手应用了“霍尔效应”来控制行驶速度，调速把手内部截面如图甲所示，永久磁铁固定在手柄转套上，霍尔元件固定在手柄芯上，骑手旋转调速把手，永久磁铁也跟着转动，施加在霍尔元件上的磁感应强度大小就会发生变化，永久磁铁与霍尔元件的位置关系如图乙所示。霍尔元件是棱长分别为a、b、l的长方体金属器件(自由电荷为电子)，助力车正常行驶时，在霍尔元件通有如图乙所示的恒定电流I，霍尔元件在C、D间产生电势差U，电机电路感知电势差U的变化就能相应地改变电机转速，电机转速 n与C、D间电势差U的关系图像如图丙所示，下列说法正确的是 A.图乙中，霍尔元件C端的电势低于D端的电势 B.图乙中，霍尔元件C端的电势高于D 端的电势 C.维持恒定电流I及穿过霍尔元件的磁场不变，仅增大图乙中器件的尺寸b，可使助力车获得更大的转速 D.若骑手按图甲箭头所示方向转动把手时穿过霍尔元件的磁感应强度 B 增大，则助力车的转速将增大 三、非选择题(本题共3小题，共48分。请按要求完成下列各题) 9.(12分)磁流体发电机如图所示。平行金属板A、B之间存在很强的磁场，一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)喷入磁场，A、B两极板间便产生电势差。现将 A、B与用电器连接。 (1)求流过用电器的电流方向； (2)若A、B两极板间的距离为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度大小为B，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入，已知两个极板间的等效电阻为r，用电器电阻为 R，求磁流体发电机的输出功率。 10.(14分)如图所示为一种测定粒子比荷的装置，真空玻璃管内阴极K发出的粒子经阳极 A与阴极 K之间的高压加速后，形成一细束粒子流，以平行于电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域，若两极板C、D间无电压，粒子将打在荧光屏上的O点，若在两极板间施加U=200V的电压，则离开极板区域的粒子将打在荧光屏上的 P点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，则粒子在荧光屏上产生的光点又回到O点。已知极板的长度l=5cm，两极板C、D的间距d=1.5cm,极板区域的中点M到荧光屏中点O 的距离为12.5cm ,匀强磁场的磁感应强度大小 P 点到O点的距离.y=3cm,求粒子的比荷(结果保留三位有效数字)。 学科网（北京）股份有限公司 11.(22分)如图所示，在xOy平面内的第一象限内存在竖直向上的匀强电场。在第二象限内存在一以原点O为圆心、内、外半径分别为R、 R的 圆环形区域，环内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B₁(未知)的匀强磁场，外圆与y轴交于M点。x轴下方存在磁感应强度大小为B₂(未知)、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一比荷为k的电子以大小为v₀、方向与y轴正方向的夹角为θ(未知)的速度从原点O射出后进入第二象限的磁场，恰好从M点垂直于y轴离开磁场进入电场，随后从x轴的P 点(图中未标出)进入下方磁场，从O点离开磁场时，速度方向与在 P 点时的速度方向垂直，此时电场强度大小变为 E'(未知)，电子经电场偏转后再次经过 P点，求： (1)磁感应强度 B₁ 的大小及θ角； (2)E'的大小; (3)磁感应强度 B₂ 的大小及电子相邻两次经过 P 点的时间间隔。 物理答案 1.D 2.D 3.C 4.D 5.B 6.B 7.AC 8.AD 9.【解】(1)等离子体含有大量正、负粒子，由左手定则可知，带正电粒子向B 极板偏转，故B 极板为发电机正极，流过用电器的电流方向为由 M到N (2分)(2)A、B两极板将会聚集越来越多的电荷，电场强度变大，设两极板间的电动势为U，当粒子受力平衡时有 (2分) 解得电源的电动势U=vBd (2分) (2分) 发电机的输出功率 P=I²R (2分) 解得 (2分) 10.【解】设粒子刚进入电容器极板区域时的速度大小为 v₀，加上匀强磁场后，荧光屏上的光点重新回到O点，可知在通过平行板电容器的过程中粒子所受的电场力与磁场力相等，即qE=qv₀B (2分) (1分) 解得 (1分) 两极板间只加电场时，粒子的加速度大小 (1分) 粒子通过两极板的时间 (1分) 粒子在两极板间竖直方向的位移 (1分) 粒子射出偏转电场时竖直方向的分速度vy= at (1分) 射出电场时速度方向与水平方向的夹角为θ，则 (1分) 粒子射出偏转电场后在竖直方向上的位移y₂=Ltanθ (1分) L=12.5cm-2.5cm =10 cm O、P两点间的距离 (1分) 联立可得 (1分) 解得 (2分) 11.【解】(1)整个过程电子的运动轨迹如图所示 设电子在磁场中运动的半径为r₁，电子的质量为 m、电荷量为e，由几何关系可知 (1分) 电子在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有 (1分) 其中，电子的比荷 (1分) 联立解得 (1分) 又因为 (1分) 解得θ=30° (1分) (2)因为电子从 P 点进入磁场时的速度方向与从O点离开磁场时的速度方向垂直，根据电子在单边界磁场中运动的对称性可知，电子进入磁场时速度与x轴所夹锐角和离开磁场时速度与x轴所夹锐角相等，所以电子在 P 点的速度方向与x 轴正方向的夹角为 (1分) 电子在电场中做类平抛运动，则将速度 v反向延长过水平位移的中点，则 (1分) 电子进入磁场时，竖直方向的速度大小 (1分) 电子从O点离开磁场进入电场做抛体运动，在水平方向做匀速直线运动，则电子从O点到 P 点的时间 (1分) 在 y轴方向根据牛顿第二定律有eE'=ma (1分) 解得a=kE' (1分) 在 y轴方向速度减小到零有 (1分) 联立解得 (1分) (3)由以上分析可知，电子由 P 点进入下方磁场时的速度大小 (1分) 由几何关系可知，在下方磁场中运动的半径 (1分) 电子在下方磁场中运动，根据洛伦兹力提供向心力有 (1分) 解得 (1分) 电子在下方磁场中运动的周期 (1分) 电子在下方磁场中运动的时间 (1分) 电子从O点到P 点的时间 (1分)电子相邻两次经过 P 点的时间间隔 (1分) $