精品解析:2026届天津市宝坻区第一中学高三下学期考前学情自测物理试卷
2026-06-02
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2份
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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 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 天津市 |
| 地区(市) | 天津市 |
| 地区(区县) | 宝坻区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.50 MB |
| 发布时间 | 2026-06-02 |
| 更新时间 | 2026-06-02 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58166714.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
宝坻一中2025-2026学年度第二学期高三年级
第三次模拟练习物理科目试卷
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. 下列属于光的干涉现象的是( )
A. 雨后的天空出现彩虹
B. 光照射细金属丝,在其后放置的光屏上出现明暗相间条纹
C. 水中的气泡看上去特别明亮
D. 在阳光照射下,肥皂泡呈现彩色条纹
2. 下列说法正确的是( )
A. 电子的发现说明原子核具有内部结构
B. α粒子散射实验表明原子核的体积很小
C. β衰变放出的电子说明原子核内存在电子
D. 核反应前后电荷数守恒且质量守恒
3. 如图所示,Ⅰ轨道和Ⅱ轨道为某火星探测器的两个轨道,相切于P点,图中两阴影部分为探测器与火星的连线在相等时间内扫过的面积,下列说法正确的是( )
A. 两阴影部分的面积一定相等
B. 探测器在Ⅱ轨道上通过P点时的加速度大于在Ⅰ轨道上通过P点时的加速度
C. 探测器在Ⅱ轨道上通过P点时的向心加速度等于在Ⅰ轨道上通过P点时的向心加速度
D. 探测器在Ⅰ轨道运行的周期小于在Ⅱ轨道运行的周期
4. 如图所示,理想变压器原线圈接在电压的交流电源上,副线圈与定值电阻、滑动变阻器相连,交流电压表和交流电流表为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 变阻器的滑片向a端滑动,变压器的输入功率减小
B. 变阻器的滑片向a端滑动,电流表的示数增大
C. 变阻器的滑片向b端滑动,电压表的示数增大
D. 交变电流的频率为
5. 位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动,其位移y随时间t变化的关系式为,则t = T时的波形图为( )
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. 如图所示为某一定质量的理想气体的图像,其中,ab延长线过O点,bc与横轴平行。下列说法正确的是( )
A. 由a到b的过程,气体压强变大是因为气体分子密集程度变高
B. 由b到c的过程,气体对外界做功,吸收热量
C. 由b到c的过程,气体温度升高,不是所有气体分子的动能都增大
D. 由b到c的过程,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数可能不变
7. 一根不可伸长的轻质细绳跨过轻质定滑轮,细绳的两端分别系有小球A和B。用手托住B球,当细绳刚好被拉紧时,B球离地面的高度为h,A球静止于地面,如图所示。已知B球的质量是A球的k倍(),忽略一切摩擦和空气阻力。B球从释放至刚好落地的过程中,下列判断正确的是( )
A. A球和B球组成系统的动量守恒
B. 细绳对A球拉力冲量的大小等于细绳对B球拉力冲量的大小
C. k越大,细绳拉力的大小越接近A球所受重力的大小
D. 细绳对A球拉力做的功等于A球机械能的增加量
8. 如图所示的矩形区域ABCD内分布有平行于AD方向的匀强电场,,P为CD中点。质量相同的带电粒子a、b分别从A点和D点平行于AB同时进入电场,并同时到达P、B点,二者的运动轨迹交于O点(图中未标出)。忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用。则带电粒子a、b( )
A. 具有相同的比荷 B. 电势能均随时间逐渐增大
C. 到达O点所用的时间之比为 D. 到达P、B点时的速度之比为
三、实验题(本题共2小题,共12分,1-4空每空2分,4-8空每空1分)
9. 用如图1所示的装置进行实验,让两个小球在斜槽末端对心碰撞可以验证动量守恒定律。图1中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时,先使球1多次从斜槽上位置S由静止释放,确定其平均落地点,记为P。然后,把半径相同的球2置于水平轨道的末端,再将球1从位置S由静止释放,与球2相碰,重复多次,分别确定碰后球1和球2的平均落地点,记为M和N,分别测出O点到平均落地点的距离OM、OP、ON。测得球1的质量为m1,球2的质量为m2,已知。(P、M、N在图中未画出)
(1)下列实验步骤中必要的是________。(选填选项前的字母)
A. 测量球1静止释放的高度h B. 测量抛出点距地面的高度H
C. 检验斜槽末端是否水平 D. 利用重锤线确定O点的位置
(2)a、完成上述实验,图2中平均落地点的位置可能正确的是________。
b、在误差允许范围内,若关系式________成立,说明两球碰撞前后动量守恒。
(3)某同学进一步研究两球是否发生弹性碰撞,只需要验证满足______(需填写OP、OM、ON的关系)条件,则说明两球的碰撞为弹性碰撞。
10. 某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池,并用数字电压表(可视为理想电压表)和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r,实验电路如下图1所示。连接电路后,闭合开关S,多次调节电阻箱的阻值R,记录电压表的读数U,绘出图像,如图2所示,可得:该电池的电动势E=________V,内阻r=________kΩ(结果保留两位有效数字),电动势、内阻的测量值与真实值的关系:______,_____(均选填“>”“<”或“=”)。
四、(本题共3小题,共48分。第10题14分,第11题16分,第12题18分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11. 如图所示,圆心为点的光滑圆弧轨道固定在竖直面内,并与水平地面在点处相切,轨道最高点和点的连线与水平方向的夹角。足够长的光滑平台上放置着长、质量的薄木板,木板左端位于平台左端点,且点位于点正上方。质量、可视为质点的物块从水平地面上以水平向左的初速度冲上圆弧轨道后,恰以水平速度滑上木板左端,最终恰好未滑离木板。已知物块与木板间的动摩擦因数,重力加速度大小,,不计空气阻力。求:
(1)物块滑上木板左端时的速度大小;
(2)圆弧轨道的半径;
(3)物块经过圆弧轨道点时轨道对物块的弹力大小。
12. 如图所示为某种电磁缓冲车的结构示意图,其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲车厢。在缓冲车的底板上安装着电磁铁,能产生垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN,可以在导轨内自由滑动的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成,滑块K上绕有闭合的多匝矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab边长为L,假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲,一切摩擦及空气阻力不计。
(1)求缓冲车厢减速过程中最大加速度的大小:
(2)碰撞后缓冲车厢向前移动一段距离后速度为零,则此过程线图abcd中产生的焦耳热是多少;
(3)缓冲车与障碍物碰撞后,要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大。
13. 如图所示,真空中,质子源产生的初速度为零的质子经电压为U的电场加速后,形成横截面半径为b的均匀圆柱形质子束,此加速过程时间极短。已知单位体积内质子数为n,质子质量为m,电荷量为q,忽略重力影响。
(1)求质子离开加速场时的速度大小v;
(2)质子束沿水平方向进入长为L、内径为b的圆柱形金属通道,由于库仑斥力的作用,质子会产生垂直于圆柱形通道中轴线的速度,水平速度不变,当质子与圆柱形通道内表面接触时会被吸收。为简化研究,可将质子在库仑斥力作用下的运动等效为:质子仅在外加电场作用下的运动,其中k为常量,r为质子到中轴线的距离,该场强方向垂直于中轴线沿通道半径指向通道内表面,等效后忽略质子间的相互作用。求:
a.从距中轴线处进入通道的质子,运动到距中轴线r()处时,垂直于中轴线的速度大小与r的关系式;
b.若从通道右侧边缘射出的质子速度方向与中轴线夹角为,求通道内表面吸收的质子数占总质子数的比例,以及单位时间内被通道内表面吸收的质子数。
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宝坻一中2025-2026学年度第二学期高三年级
第三次模拟练习物理科目试卷
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. 下列属于光的干涉现象的是( )
A. 雨后的天空出现彩虹
B. 光照射细金属丝,在其后放置的光屏上出现明暗相间条纹
C. 水中的气泡看上去特别明亮
D. 在阳光照射下,肥皂泡呈现彩色条纹
【答案】D
【解析】
【详解】A.雨后天空的彩虹是太阳光通过小水滴时发生折射,不同色光折射率不同产生色散形成的,属于光的折射色散现象,故A错误;
B.光照射细金属丝出现明暗相间条纹,是光绕过障碍物产生的衍射现象,故B错误;
C.水中的气泡看上去特别明亮,是光从光密介质水射向光疏介质空气时,入射角大于临界角发生全反射导致的,属于光的全反射现象,故C错误;
D.阳光照射下肥皂泡的彩色条纹,是肥皂膜前后表面反射的两列相干光叠加产生的薄膜干涉现象,属于光的干涉,故D正确。
故选D。
2. 下列说法正确的是( )
A. 电子的发现说明原子核具有内部结构
B. α粒子散射实验表明原子核的体积很小
C. β衰变放出的电子说明原子核内存在电子
D. 核反应前后电荷数守恒且质量守恒
【答案】B
【解析】
【详解】A.电子的发现说明原子可再分、存在内部结构,天然放射现象才证明原子核具有内部结构,故A错误;
B.α粒子散射实验中绝大多数α粒子沿原方向运动,仅极少数发生大角度偏转,说明原子中心的原子核体积占原子总体积极小,故B正确;
C.β衰变放出的电子是原子核内中子转化为质子时产生的,本质为,原子核内不存在电子,故C错误;
D.核反应前后电荷数守恒、质量数守恒,反应存在质量亏损,静质量不守恒,故D错误。
故选B。
3. 如图所示,Ⅰ轨道和Ⅱ轨道为某火星探测器的两个轨道,相切于P点,图中两阴影部分为探测器与火星的连线在相等时间内扫过的面积,下列说法正确的是( )
A. 两阴影部分的面积一定相等
B. 探测器在Ⅱ轨道上通过P点时的加速度大于在Ⅰ轨道上通过P点时的加速度
C. 探测器在Ⅱ轨道上通过P点时的向心加速度等于在Ⅰ轨道上通过P点时的向心加速度
D. 探测器在Ⅰ轨道运行的周期小于在Ⅱ轨道运行的周期
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据开普勒第二定律,对于同一轨道,探测器与火星的连线在相等时间内扫过的面积相等。但轨道Ⅰ和轨道Ⅱ是不同的轨道,则两阴影部分的面积不相等,故A错误;
B.根据牛顿第二定律和万有引力定律有
解得
在P点,探测器与火星的距离相同,故加速度大小相等,故B错误;
C.在P点,探测器处于近火点,速度方向与万有引力方向垂直,万有引力全部提供向心力,即
在P点,探测器与火星的距离相同,所以探测器在两轨道上通过P点时的向心加速度相等,故C正确;
D.由图可知,轨道Ⅰ的半长轴大于轨道Ⅱ的半长轴,根据开普勒第三定律可得,探测器在Ⅰ轨道运行的周期大于在Ⅱ轨道运行的周期,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,理想变压器原线圈接在电压的交流电源上,副线圈与定值电阻、滑动变阻器相连,交流电压表和交流电流表为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 变阻器的滑片向a端滑动,变压器的输入功率减小
B. 变阻器的滑片向a端滑动,电流表的示数增大
C. 变阻器的滑片向b端滑动,电压表的示数增大
D. 交变电流的频率为
【答案】A
【解析】
【详解】AB.原线圈电压不变,由,故副线圈电压不变。变阻器的滑片向a端滑动,接入电路的电阻值变大,因此回路总电阻值增大,电流减小,输出功率减小,理想变压器输入功率等于输出功率,因此输入功率减小,故A正确,B错误;
C.变阻器的滑片向b端滑动,接入电路的电阻值变小,电压表示数,分母增大,电压表示数减小,故C错误;
D.原线圈接交流电源,可知有效值,角频率,故频率,故D错误。
故选A。
5. 位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动,其位移y随时间t变化的关系式为,则t = T时的波形图为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由于t = 0时波源从平衡位置开始振动,由振动方程可知,波源起振方向沿y轴正方向,则t = T时波向前传播一个波长,则波的图像为选项D图。
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. 如图所示为某一定质量的理想气体的图像,其中,ab延长线过O点,bc与横轴平行。下列说法正确的是( )
A. 由a到b的过程,气体压强变大是因为气体分子密集程度变高
B. 由b到c的过程,气体对外界做功,吸收热量
C. 由b到c的过程,气体温度升高,不是所有气体分子的动能都增大
D. 由b到c的过程,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数可能不变
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据可知由a到b的过程,气体的体积不变,气体分子密集程度不变,气体压强变大是因为温度升高,气体分子的平均动能增大,撞击力和撞击频率增加,故A错误;
B.根据可知由b到c的过程,气体温度升高,气体内能增大;气体体积V增大,气体对外做功(W<0),根据热力学第一定律可知Q>0,气体吸收热量,故B正确;
C.由b到c的过程,气体温度升高,气体分子的平均动能增大,但并不是所有气体分子的动能都增大,故C正确;
D.由b到c的过程,温度升高,气体分子平均动能增大,单个分子对器壁撞击的平均作用力增大,压强不变,可知容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少,故D错误。
故选BC。
7. 一根不可伸长的轻质细绳跨过轻质定滑轮,细绳的两端分别系有小球A和B。用手托住B球,当细绳刚好被拉紧时,B球离地面的高度为h,A球静止于地面,如图所示。已知B球的质量是A球的k倍(),忽略一切摩擦和空气阻力。B球从释放至刚好落地的过程中,下列判断正确的是( )
A. A球和B球组成系统的动量守恒
B. 细绳对A球拉力冲量的大小等于细绳对B球拉力冲量的大小
C. k越大,细绳拉力的大小越接近A球所受重力的大小
D. 细绳对A球拉力做的功等于A球机械能的增加量
【答案】BD
【解析】
【详解】A.对A、B组成的系统,所受合外力为
由于,即,合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;
B.同一根轻绳拉力大小处处相等,作用时间相同,根据可知细绳对A球拉力冲量的大小等于细绳对B球拉力冲量的大小,故B正确;
C.对系统应用牛顿第二定律有
对A球有
联立解得
当越大时,越接近2,即拉力越接近,而不是,故C错误;
D.根据功能关系,除重力以外的力做的功等于机械能的变化量,对A球而言,只有重力和拉力做功,故细绳对A球拉力做的功等于A球机械能的增加量,故D正确;
故选BD。
8. 如图所示的矩形区域ABCD内分布有平行于AD方向的匀强电场,,P为CD中点。质量相同的带电粒子a、b分别从A点和D点平行于AB同时进入电场,并同时到达P、B点,二者的运动轨迹交于O点(图中未标出)。忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用。则带电粒子a、b( )
A. 具有相同的比荷 B. 电势能均随时间逐渐增大
C. 到达O点所用的时间之比为 D. 到达P、B点时的速度之比为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.带电粒子a、b同时到达P、B点,沿电场方向的位移大小相等,由可知两粒子的加速度大小相等,由牛顿第二定律可得
解得
所以两粒子的比荷相等,故A正确;
B.带电粒子运动过程中,电场力均做正功,电势能均随时间逐渐减小,故B错误;
C.带电粒子a、b同时到达P、B点,沿垂直电场方向的位移大小为1:2,由可知两粒子的初速度大小之比为1:2,带电粒子a、b到达O点的垂直电场方向的位移大小相等,所用的时间之比为2:1,故C正确;
D.带电粒子a、b同时到达P、B点,沿电场方向的位移大小相等,由,可知带电粒子a、b同时到达P、B点沿电场方向的速度大小相等;对b粒子,到达B点,有,
所以
由于带电粒子a、b的初速度大小之比为1:2,所以
到达P、B点时的速度之比为,故D错误。
故选AC。
三、实验题(本题共2小题,共12分,1-4空每空2分,4-8空每空1分)
9. 用如图1所示的装置进行实验,让两个小球在斜槽末端对心碰撞可以验证动量守恒定律。图1中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时,先使球1多次从斜槽上位置S由静止释放,确定其平均落地点,记为P。然后,把半径相同的球2置于水平轨道的末端,再将球1从位置S由静止释放,与球2相碰,重复多次,分别确定碰后球1和球2的平均落地点,记为M和N,分别测出O点到平均落地点的距离OM、OP、ON。测得球1的质量为m1,球2的质量为m2,已知。(P、M、N在图中未画出)
(1)下列实验步骤中必要的是________。(选填选项前的字母)
A. 测量球1静止释放的高度h B. 测量抛出点距地面的高度H
C. 检验斜槽末端是否水平 D. 利用重锤线确定O点的位置
(2)a、完成上述实验,图2中平均落地点的位置可能正确的是________。
b、在误差允许范围内,若关系式________成立,说明两球碰撞前后动量守恒。
(3)某同学进一步研究两球是否发生弹性碰撞,只需要验证满足______(需填写OP、OM、ON的关系)条件,则说明两球的碰撞为弹性碰撞。
【答案】(1)CD (2) ①. C ②.
(3)
【解析】
【小问1详解】
AB.球1从斜槽上同一位置S由静止释放,到达斜槽末端速度相同;小球离开斜槽后做平抛运动,下落高度相同,运动时间相同,速度,动量守恒式中可约去,用代替,因此不需要测量释放高度h和抛出点高度H,故AB错误;
C.为了确保小球做平抛运动,即实验前,调节装置,使斜槽末端水平,故C正确;
D.必须用重锤线确定O点位置,故D正确。
故选CD。
【小问2详解】
①[1] 设碰撞前入射球速度,碰撞后球1速度小于,射程小于OP;碰撞后球2速度大于碰撞后球1速度,射程大于OM,因此落地点顺序可能为MPN。
故选C。
②[2]碰撞后入射球速度,被碰球速度,代入动量守恒定律有
可得验证的表达式应为
【小问3详解】
若碰撞过程为弹性碰撞,还应满足
解得
10. 某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池,并用数字电压表(可视为理想电压表)和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r,实验电路如下图1所示。连接电路后,闭合开关S,多次调节电阻箱的阻值R,记录电压表的读数U,绘出图像,如图2所示,可得:该电池的电动势E=________V,内阻r=________kΩ(结果保留两位有效数字),电动势、内阻的测量值与真实值的关系:______,_____(均选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 ①. 1.0 ②. 3.3 ③. < ④. <
【解析】
【详解】[1][2]由闭合电路欧姆定律得
解得
结合题图2可得,
[3] [4]若考虑多用电表内阻对电路的影响,根据闭合电路欧姆定律有
变形得
图像的纵截距
电动势图像斜率的绝对值
变形得
与真实值相比电动势和内阻的测量值均小于真实值。
四、(本题共3小题,共48分。第10题14分,第11题16分,第12题18分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11. 如图所示,圆心为点的光滑圆弧轨道固定在竖直面内,并与水平地面在点处相切,轨道最高点和点的连线与水平方向的夹角。足够长的光滑平台上放置着长、质量的薄木板,木板左端位于平台左端点,且点位于点正上方。质量、可视为质点的物块从水平地面上以水平向左的初速度冲上圆弧轨道后,恰以水平速度滑上木板左端,最终恰好未滑离木板。已知物块与木板间的动摩擦因数,重力加速度大小,,不计空气阻力。求:
(1)物块滑上木板左端时的速度大小;
(2)圆弧轨道的半径;
(3)物块经过圆弧轨道点时轨道对物块的弹力大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块在木板上运动时,物块与木板构成的系统动量守恒,则有
由能量守恒定律有
解得
【小问2详解】
将物块从点运动至点的运动逆向视为物块从点至点的平抛运动,物块经过点时竖直分速度大小为
物块在空中运动的时间
物块在空中运动的水平位移大小
解得
【小问3详解】
物块经过圆弧轨道点时的速度大小
根据牛顿第二定律,在该处轨道对物块的弹力大小满足
解得
12. 如图所示为某种电磁缓冲车的结构示意图,其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲车厢。在缓冲车的底板上安装着电磁铁,能产生垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN,可以在导轨内自由滑动的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成,滑块K上绕有闭合的多匝矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab边长为L,假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲,一切摩擦及空气阻力不计。
(1)求缓冲车厢减速过程中最大加速度的大小:
(2)碰撞后缓冲车厢向前移动一段距离后速度为零,则此过程线图abcd中产生的焦耳热是多少;
(3)缓冲车与障碍物碰撞后,要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)线圈中产生的感应最大电动势
产生的感应最大电流
安培力
根据牛顿第二定律
解得
(2)由功能关系,线圈产生的焦耳热
(3)由法拉第电磁感应定律得
其中
由欧姆定律
由动量定理可得
其中
可得
13. 如图所示,真空中,质子源产生的初速度为零的质子经电压为U的电场加速后,形成横截面半径为b的均匀圆柱形质子束,此加速过程时间极短。已知单位体积内质子数为n,质子质量为m,电荷量为q,忽略重力影响。
(1)求质子离开加速场时的速度大小v;
(2)质子束沿水平方向进入长为L、内径为b的圆柱形金属通道,由于库仑斥力的作用,质子会产生垂直于圆柱形通道中轴线的速度,水平速度不变,当质子与圆柱形通道内表面接触时会被吸收。为简化研究,可将质子在库仑斥力作用下的运动等效为:质子仅在外加电场作用下的运动,其中k为常量,r为质子到中轴线的距离,该场强方向垂直于中轴线沿通道半径指向通道内表面,等效后忽略质子间的相互作用。求:
a.从距中轴线处进入通道的质子,运动到距中轴线r()处时,垂直于中轴线的速度大小与r的关系式;
b.若从通道右侧边缘射出的质子速度方向与中轴线夹角为,求通道内表面吸收的质子数占总质子数的比例,以及单位时间内被通道内表面吸收的质子数。
【答案】(1)
(2)a.;b.,
【解析】
【小问1详解】
对某质子,在加速电场中由动能定理
得
【小问2详解】
a.通道某截面处,从中心沿某半径的电场强度大小E与到中轴线的距离r的关系图像如图所示,图中阴影面积与电荷量q的乘积表示静电力做功的大小
由动能定理:
且
得
b.对从通道边缘射出的质子,设其射入通道时距轴线的距离为x
在射出处
由(2)a可知
得
t时间内进入圆柱形通道的粒子数为N,则
其中
得
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