精品解析:2026届江苏省常州市金坛区第一中学高三上学期1月模拟预测物理试题
2026-02-28
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2份
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26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-模拟预测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 常州市 |
| 地区(区县) | 金坛区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.45 MB |
| 发布时间 | 2026-02-28 |
| 更新时间 | 2026-04-21 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-02-28 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56601588.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2025年秋学期金坛一中高三年级物理学科1月阶段性调研试卷
(调研用时:75分钟 本卷满分:100分)
一、单选题(共11个小题,每小题4分,共44分)
1. 一带电粒子在只受电场力的作用下,在点电荷A和B的电场中从a运动到b,电场线和运动轨迹如图所示,则可推断( )
A. A、B带同种电荷 B. a点电势比b点高
C. 粒子在a处的加速度比b处小 D. 粒子在a处的电势能比b处小
2. 以下是几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片,下列说法正确的是( )
A. 图甲中ABC构成等边三角形,C处磁场方向平行于导线AB连线向右
B. 图乙中地磁场的垂直于地面磁感应强度分量在南半球竖直向下,北半球竖直向上
C. 图丙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为
D. 图丁中金属框在同一平面内沿平行于直导线方向运动,线框中无感应电流
3. 嫦娥六号登陆月球时,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.
4. 天舟九号货运飞船A与空间站B交会对接的示意图如图所示,飞船从1号圆轨道经2号转移轨道逐步接近在3号圆轨道运行的空间站,最后飞船与空间站组合体完成交会对接。下列说法正确的是( )
A. 飞船在1号轨道上运行时的速率可能为8.0km/s
B. 飞船从1号轨道进入2号转移轨道需要点火减速
C. 飞船在1号轨道上的速度大于3号轨道上的速度
D. 飞船在1号和3号轨道上运行时单位时间内与地球球心连线扫过的面积相等
5. 图为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路,实验中先把开关S接1,电表示数稳定后,迅速把开关S接2,继续观察两表示数,下列能正确反映此过程的图像是( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,某不带电的金属球壳外的A点、球壳内的B点与球心O处于同一竖直线上,球壳外M、N两点关于AO对称,在A点固定一正点电荷Q,则( )
A. B点的电势高于O点的电势 B. Q在球心O处产生的场强为零
C. M、N两点的场强相同,电势也相同 D. 若用导线将球壳接地,电子从大地流向球壳
7. 如图所示,小球甲、乙同时从同一高度斜向上抛出,抛出速度v1、v2与水平方向的夹角分别为θ1、θ2(θ1>θ2)。已知两球均运动到最高点时恰好相遇,不计空气阻力。则( )
A. v1大于v2
B. 相等时间内甲的速度变化量比乙的大
C. 甲相对于乙做匀变速曲线运动
D. 仅减小甲、乙抛出时的距离,两球仍能在空中相遇
8. 磁轴键盘的结构简图如图所示,永磁铁(N极在下)固定在按键上,长、宽、高分别为l、b、h的霍尔传感器(载流子为自由电子)通有由前向后的恒定电流I。当按键被按下时开始输入信号,当松开按键时输入信号停止。下列说法正确的是( )
A. 按下按键后,传感器左表面的电势比右表面低
B. 按下按键的速度越快,霍尔电压越大
C. 要使该磁轴键盘更加灵敏,可以减小l
D. 要使该磁轴键盘更加灵敏,可以增加b
9. 如图所示,光滑斜面体固定在水平地面上,一滑块从斜面顶端由静止开始下滑(取地面为零势能面),则滑块的速度大小v、动能、动量、重力势能随位移x的变化关系图线,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 如图所示,ab、ac为竖直平面内两根固定的光滑细杆,a、b两点恰为外接圆的最高点和最低点,两个带孔小球甲、乙分别从a处由静止沿两细杆滑到下端b、c时,动能恰好相等,下列说法正确的是( )
A. 两小球的质量相等
B. 两小球下滑的时间不相等
C. 此过程中两小球所受重力的平均功率不相等
D. 两小球在细杆下端bc时重力的瞬时功率相等
11. 一列简谐横波沿x轴传播,a、b两质点平衡位置的横坐标分别为和,两质点水平距离大于一个波长小于两个波长,两质点的振动图像如图所示,下列说法错误的是( )
A. 如果该简谐波沿x轴正方向传播,则波长为11.2m
B. 如果该简谐波沿x轴正方向传播,则波速为5.6m/s
C. 如果该简谐波沿x轴负方向传播,则波长为8m
D. 如果该简谐波沿x轴负方向传播,则波速为5m/s
二、实验题(每空3分,共15分)
12. 如图甲所示是某研究性学习小组探究小车加速度与力关系的实验装置,长木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的细绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连,拉力传感器可显示绳中拉力F的大小,改变桶中砂的质量进行多次实验。完成下列问题:
(1)实验时,下列操作或说法正确的是_______ 。
A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录拉力传感器的示数
C.选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小
D.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
(2)实验中得到一条纸带,相邻计数点间有四个点未标出,各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小为___________m/s2,打点计时器打B点时砂桶的速度大小为___________m/s(保留3个有效数字)。
(3)以拉力传感器的示数F为横坐标,以加速度a为纵坐标,画出的a-F图像可能正确的是___________。
A. B. C. D.
(4)若作出a-F图线,求出其“斜率”为k,则小车的质量为 ___________。
三、解答题(共4题,共41分,解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只有答案不能得分.有数值计算的题,必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,某柱状透明工艺品的截面形状是圆心角为、半径为的扇形,一束单色平行光沿与面成角的方向射向面,经面折射进入该柱状介质内,已知折射光线均平行于面。
(1)求该柱状介质的折射率;
(2)求弧面有光线射出的部分对应的弧长(不考虑二次反射)。
14. 如图,足够长平行光滑导轨的间距为d、与水平面夹角为,质量为m、电阻为R的导体棒ab水平跨在导轨上,两个电阻,,其它电阻不计。匀强磁场垂直导轨平面向上,磁感应强度为B。将ab棒由静止释放,重力加速度为g。求:
(1)ab棒速度的最大值;
(2)ab棒发生位移x的过程中,流过的电量。
15. 如图所示,两个半径均为R的光滑圆弧形槽A、B放在足够长的光滑水平面上。两槽相对放置,处于静止状态,圆弧底端与水平面相切,槽A的质量为3m。另一质量为m可视为质点的小球,从A槽P点的正上方Q处由静止释放,恰可无碰撞切入槽A,PQ间距离为,重力加速度为g。
(1)求小球第一次运动到最低点时的速度;
(2)若槽B的质量为m,求小球在槽B上升的最大高度;
(3)若小球从槽B滑下来后又能追上槽A,求槽B的质量M应满足的条件。
16. 某科研小组为了芯片的离子注入而设计了一种新型质谱仪,装置如图所示。直边界MN的上方有垂直纸面向外的匀强磁场,(N为圆与边界的切点)磁感应强度大小为B,其中以O点为圆心、半径为R的圆形区域内无磁场,芯片的离子注入将在圆形区域内完成。离子源P放出的正离子经加速电场加速后在纸面内垂直于MN从M点进入磁场,加速电场的加速电压U的大小可调节,已知M、N两点间的距离为2R,离子的比荷为k,不计离子进入加速电场时的初速度及离子的重力和离子间的相互作用。
(1)求能经过圆心O的离子在磁场中运动速度的大小;
(2)若要离子能进入圆形区域内,求加速电压U的调节范围;
(3)求能进入到圆形区域内的离子在磁场中运动的最短时间。(已知)
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2025年秋学期金坛一中高三年级物理学科1月阶段性调研试卷
(调研用时:75分钟 本卷满分:100分)
一、单选题(共11个小题,每小题4分,共44分)
1. 一带电粒子在只受电场力的作用下,在点电荷A和B的电场中从a运动到b,电场线和运动轨迹如图所示,则可推断( )
A. A、B带同种电荷 B. a点电势比b点高
C. 粒子在a处的加速度比b处小 D. 粒子在a处的电势能比b处小
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据电场线始于正电荷(无穷远处)止于无穷远处(负电荷)可知A、B带异种电荷,故A错误;
BD.从到过程,电场力做正功,电势能减小,则粒子在a处的电势能比b处大,由于不清楚带电粒子的电性,所以无法判断、两点电势的高低,故BD错误;
C.根据题图可知,点电场线密集,则点电场强度大,带电粒子在点所受电场力大,根据牛顿第二定律可知粒子在a处的加速度比b处小,故C正确。
故选C。
2. 以下是几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片,下列说法正确的是( )
A. 图甲中ABC构成等边三角形,C处磁场方向平行于导线AB连线向右
B. 图乙中地磁场的垂直于地面磁感应强度分量在南半球竖直向下,北半球竖直向上
C. 图丙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为
D. 图丁中金属框在同一平面内沿平行于直导线方向运动,线框中无感应电流
【答案】D
【解析】
【详解】A.若两导线的电流相等,根据安培定则可知,导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向斜向右下,导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向斜向右上,则磁场在C处相互叠加,如图所示
可知C处磁场方向平行于导线AB连线向右,但题中导线B的电流大,则导线B产生的磁场较强,根据平行四边形定则可知C处磁场方向不可能平行于导线AB连线向右,A错误;
B.地磁场中在南半球有竖直向上的分量,在北半球有竖直向下的分量,B错误;
C.图丙中条形磁体内部磁场方向向上,且向上穿过两环的磁感线条数是相同的;磁铁外部线圈所在位置磁场方向向下,且环面积越大,向下穿过的磁感线条数越多,由于2环面积大,抵消的磁感线条数较多,故图丙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为,C错误;
D.图丁中与通电导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动,线框中磁通量不变,不会产生感应电流,D正确。
故选D。
3. 嫦娥六号登陆月球时,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.
【答案】B
【解析】
【详解】嫦娥六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,受力分析如图所示
故选B。
4. 天舟九号货运飞船A与空间站B交会对接的示意图如图所示,飞船从1号圆轨道经2号转移轨道逐步接近在3号圆轨道运行的空间站,最后飞船与空间站组合体完成交会对接。下列说法正确的是( )
A. 飞船在1号轨道上运行时的速率可能为8.0km/s
B. 飞船从1号轨道进入2号转移轨道需要点火减速
C. 飞船在1号轨道上的速度大于3号轨道上的速度
D. 飞船在1号和3号轨道上运行时单位时间内与地球球心连线扫过的面积相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.绕地球做圆周运动的物体,其最大速度为第一宇宙速度(7.9km/s),飞船在1号轨道上运行时的速率一定小于7.9km/s,故A错误;
B.飞船从1号轨道进入2号转移轨道做离心运动,需要点火加速,故B错误;
C.根据万有引力提供向心力
可得
3号轨道的轨道半径大于1号轨道的轨道半径,则飞船在1号轨道上的速度大于3号轨道上的速度,故C正确;
D.该卫星在t时间内扫过面积
单位时间内扫过面积
可知飞船在3号轨道上运行时单位时间内与地球球心连线扫过的面积大于飞船在1号轨道上运行时单位时间内与地球球心连线扫过的面积,故D错误。
故选C。
5. 图为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路,实验中先把开关S接1,电表示数稳定后,迅速把开关S接2,继续观察两表示数,下列能正确反映此过程的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.充放电过程中,电流均逐渐减小,并减小得越来越慢,充放电过程中电流方向相反,故AB错误;
CD.电容器充电过程中,电容器的电荷量增加得越来越慢,电压表示数先迅速增大,然后相对平缓增大,最后稳定在某一数值,放电过程中,电压表的示数是逐渐变小的,但不是均匀减小的,故C正确,D错误。
故选C。
6. 如图所示,某不带电的金属球壳外的A点、球壳内的B点与球心O处于同一竖直线上,球壳外M、N两点关于AO对称,在A点固定一正点电荷Q,则( )
A. B点的电势高于O点的电势 B. Q在球心O处产生的场强为零
C. M、N两点的场强相同,电势也相同 D. 若用导线将球壳接地,电子从大地流向球壳
【答案】D
【解析】
【详解】A.球壳在静电场中,处于静电平衡状态,为等势体,因此,点和点的电势相等,故A错误;
B.点电荷会产生电场,即点电荷在球心处产生的场强不为零,故B错误;
C.、两点关于对称,由正点电荷形成的场强可知,、两点的场强大小相等,方向不同,它们到点电荷的距离相等,它们的电势相等,故C错误;
D.当球壳不接地时,球壳上半部分感应出负电荷,下半部分感应出正电荷,若用导线将球壳接地,整个球壳为近端,大地为远端,整个球壳带负电,电子从大地流向球壳,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,小球甲、乙同时从同一高度斜向上抛出,抛出速度v1、v2与水平方向的夹角分别为θ1、θ2(θ1>θ2)。已知两球均运动到最高点时恰好相遇,不计空气阻力。则( )
A. v1大于v2
B. 相等时间内甲的速度变化量比乙的大
C. 甲相对于乙做匀变速曲线运动
D. 仅减小甲、乙抛出时的距离,两球仍能在空中相遇
【答案】D
【解析】
【详解】A.两球均做斜上抛运动,则
由于
则
故A错误;
B.根据
所以相等时间内甲的速度变化量等于乙的速度变化量,故B错误;
CD.由于两球加速度相同,所以甲相对于乙做水平方向的匀速直线运动,当改变距离时依然甲相对于乙做水平方向的匀速直线运动,两球仍能在空中相遇。故C错误,D正确;
故选D。
8. 磁轴键盘的结构简图如图所示,永磁铁(N极在下)固定在按键上,长、宽、高分别为l、b、h的霍尔传感器(载流子为自由电子)通有由前向后的恒定电流I。当按键被按下时开始输入信号,当松开按键时输入信号停止。下列说法正确的是( )
A. 按下按键后,传感器左表面的电势比右表面低
B. 按下按键的速度越快,霍尔电压越大
C. 要使该磁轴键盘更加灵敏,可以减小l
D. 要使该磁轴键盘更加灵敏,可以增加b
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据左手定则可知,按下按键后,载流子(自由电子)向传感器左表面聚集,则传感器左表面的电势比右表面低,故A正确;
BCD.最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,有
结合电流的微观定义式
有
可见按下按键的速度快慢,对霍尔电压没有影响,减小h,使该磁轴键盘更加灵敏,l、b对霍尔电压无影响,对该磁轴键盘的灵敏度无影响,故BCD错误。
故选A。
9. 如图所示,光滑斜面体固定在水平地面上,一滑块从斜面顶端由静止开始下滑(取地面为零势能面),则滑块的速度大小v、动能、动量、重力势能随位移x的变化关系图线,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.设斜面夹角为,滑块沿斜面下滑过程中
可知加速度恒定不变,根据速度位移关系
可得,故A错误;
B.根据动能定理
可得,故B正确;
C.根据动量的定义式
结合可得,故C错误;
D.重力势能,故D错误。
故选B。
10. 如图所示,ab、ac为竖直平面内两根固定的光滑细杆,a、b两点恰为外接圆的最高点和最低点,两个带孔小球甲、乙分别从a处由静止沿两细杆滑到下端b、c时,动能恰好相等,下列说法正确的是( )
A. 两小球的质量相等
B. 两小球下滑的时间不相等
C. 此过程中两小球所受重力的平均功率不相等
D. 两小球在细杆下端bc时重力的瞬时功率相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球甲、乙分别从a处由静止沿两细杆滑到下端b、c时,动能恰好相等,由动能定理,则有
由于,则有,A错误;
B.如图所示,设C点到ab的垂直距离为x,ac的倾斜角为θ,对甲则有
对乙则有
解得
则有
B错误;
C.重力做功为
两小球的重力做功相等,时间相等,则有
因此两小球所受重力的平均功率相等,C错误;
D.两小球都做匀加速直线运动,对甲则有
因为
则有
可得
在b点甲的瞬时功率
在c点乙的瞬时功率
则有
D正确。
故选D。
11. 一列简谐横波沿x轴传播,a、b两质点平衡位置的横坐标分别为和,两质点水平距离大于一个波长小于两个波长,两质点的振动图像如图所示,下列说法错误的是( )
A. 如果该简谐波沿x轴正方向传播,则波长为11.2m
B. 如果该简谐波沿x轴正方向传播,则波速为5.6m/s
C. 如果该简谐波沿x轴负方向传播,则波长为8m
D. 如果该简谐波沿x轴负方向传播,则波速为5m/s
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据题意,由图可知,该波的周期为,从振动图像上同一时刻两质点的位置关系可知,如果该简谐波沿轴正方向传播,两点的间距为
解得
则波速为,故AB正确,不符合题意;
CD.从振动图像上同一时刻两质点的位置关系可知,如果该简谐波沿轴负方向传播,两点的间距为
解得
则波速为,故C正确,不符合题意,D错误,符合题意;
故选D。
二、实验题(每空3分,共15分)
12. 如图甲所示是某研究性学习小组探究小车加速度与力关系的实验装置,长木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的细绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连,拉力传感器可显示绳中拉力F的大小,改变桶中砂的质量进行多次实验。完成下列问题:
(1)实验时,下列操作或说法正确的是_______ 。
A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录拉力传感器的示数
C.选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小
D.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
(2)实验中得到一条纸带,相邻计数点间有四个点未标出,各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小为___________m/s2,打点计时器打B点时砂桶的速度大小为___________m/s(保留3个有效数字)。
(3)以拉力传感器的示数F为横坐标,以加速度a为纵坐标,画出的a-F图像可能正确的是___________。
A. B. C. D.
(4)若作出a-F图线,求出其“斜率”为k,则小车的质量为 ___________。
【答案】 ①. B ②. 1.48 ③. ④. A ⑤.
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]A.实验中绳的拉力可由拉力传感器测出,不需要用天平测出砂和砂桶的总质量,A错误;
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,计时器稳定后,再释放小车,打出一条纸带,同时记录拉力传感器的示数,B正确;
C.电磁打点计时器打点时纸带与限位孔之间、纸带与振针之间不可避免的存在摩擦,而电火花计时器是利用接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴,产生火花放电,实验误差小,所以选用电火花计时器实验误差小,C错误;
D.实验中绳的拉力可由拉力传感器测出,不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量,D错误。
故选B。
(2)[2] 相邻计数点间的时间间隔为
小车的加速度
[3] B点时小车的速度
由于小车与砂桶用动滑轮连接,故砂桶的速度大小为小车速度的两倍
(3)[4] 由于长木板放在水平桌面上,没有平衡摩擦力,故当绳子的拉力不为0时,物体的加速度仍然为零,合外力仍然为0。
故选A。
(4)[5] 根据牛顿第二定律
得
a-F图线斜率
解得
三、解答题(共4题,共41分,解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只有答案不能得分.有数值计算的题,必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,某柱状透明工艺品的截面形状是圆心角为、半径为的扇形,一束单色平行光沿与面成角的方向射向面,经面折射进入该柱状介质内,已知折射光线均平行于面。
(1)求该柱状介质的折射率;
(2)求弧面有光线射出的部分对应的弧长(不考虑二次反射)。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对光线进入介质时,由折射定律知
其中,
可得
【小问2详解】
进入介质内光线,在AB弧面上恰发生全反射时,设临界角为C,可知
可得
光路如图所示
射到AB弧面上的光线入射角为,可知
可知折射进入的光线在AB弧面上到达位置越向左入射角越大,设恰好射到P点的光线为对应临界角时的光线,可得
故射出光线的圆弧部分对应圆心角为
对应的弧长为
14. 如图,足够长平行光滑导轨的间距为d、与水平面夹角为,质量为m、电阻为R的导体棒ab水平跨在导轨上,两个电阻,,其它电阻不计。匀强磁场垂直导轨平面向上,磁感应强度为B。将ab棒由静止释放,重力加速度为g。求:
(1)ab棒速度的最大值;
(2)ab棒发生位移x的过程中,流过的电量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
感应电动势
电路总电阻
感应电流
导体棒受到的安培力
导体棒匀速运动时速度最大,由平衡条件得
解得
【小问2详解】
由法拉第电磁感应定律得
平均感应电流
通过回路的电荷量
流过的电量
15. 如图所示,两个半径均为R的光滑圆弧形槽A、B放在足够长的光滑水平面上。两槽相对放置,处于静止状态,圆弧底端与水平面相切,槽A的质量为3m。另一质量为m可视为质点的小球,从A槽P点的正上方Q处由静止释放,恰可无碰撞切入槽A,PQ间距离为,重力加速度为g。
(1)求小球第一次运动到最低点时的速度;
(2)若槽B的质量为m,求小球在槽B上升的最大高度;
(3)若小球从槽B滑下来后又能追上槽A,求槽B的质量M应满足的条件。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设小球到达弧形槽A底端时速率为,槽A的速率为,系统在水平方向动量守恒,有
系统机械能守恒,有
联立解得,
【小问2详解】
小球在圆弧形槽B上升到最大高度时两者速度相等,设为,水平方向根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律
解得
【小问3详解】
设小球从B槽滑下来后速度为,弧形槽B的速度为,整个过程二者水平方向动量守恒,有
二者的机械能守恒,有
联立解得
小球还能追上槽A,须有且
解得
16. 某科研小组为了芯片的离子注入而设计了一种新型质谱仪,装置如图所示。直边界MN的上方有垂直纸面向外的匀强磁场,(N为圆与边界的切点)磁感应强度大小为B,其中以O点为圆心、半径为R的圆形区域内无磁场,芯片的离子注入将在圆形区域内完成。离子源P放出的正离子经加速电场加速后在纸面内垂直于MN从M点进入磁场,加速电场的加速电压U的大小可调节,已知M、N两点间的距离为2R,离子的比荷为k,不计离子进入加速电场时的初速度及离子的重力和离子间的相互作用。
(1)求能经过圆心O的离子在磁场中运动速度的大小;
(2)若要离子能进入圆形区域内,求加速电压U的调节范围;
(3)求能进入到圆形区域内的离子在磁场中运动的最短时间。(已知)
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由几何关系,则能经过圆心O的离子在磁场中运动的半径为
r=R
根据
可得速度的大小
(2)能进入圆形区域的粒子速度最小时轨迹与圆相切,圆心为O1,则由几何关系
解得
进入圆形区域的粒子速度最大时轨迹与圆相切,圆心为N,则由几何关系
根据
解得
可得
(3)离子运动时间最短时,其对应的轨迹圆圆心角最小,由几何关系可知,此时由M点向圆周引切线,该弦所对的圆弧对应的圆心角最小,则
可知
该圆弧所对的圆心角
能进入到圆形区域内的离子在磁场中运动的最短时间
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