江苏苏州市2025-2026学年高二下学期物理期末模拟卷3
2026-06-20
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2份
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21页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 苏州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.80 MB |
| 发布时间 | 2026-06-20 |
| 更新时间 | 2026-06-20 |
| 作者 | ymedu |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-20 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58415298.html |
| 价格 | 1.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
苏州高二物理期末模拟卷,覆盖固体性质、电磁学、近代物理等模块,以核电池、航天员训练等真实情境为载体,通过变压器实验与电磁场粒子运动综合题,考查物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单项选择题|11题/44分|晶体结构(石墨与金刚石)、光现象(立体电影原理)、能级跃迁、油膜法实验误差、输电功率损失|基础概念辨析与科学推理结合,如通过蜂蜡熔化判断晶体类型考查物质观念|
|非选择题|5题/56分|变压器实验(器材选择、匝数计算)、气体定律应用、发电机感应电动势、带电粒子在电磁场中的运动|实验探究与模型建构并重,如环形降压变压器测量考查科学探究,航天员训练装置电磁感应问题体现科技情境|
内容正文:
苏州2025-2026学年第2学期高二物理期末模拟卷3
一、单项选择题:共11题,每小题4分,共计44分
1. 对下列几种固体物质的认识,正确的是( )
A. 石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
B. 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体
C. 天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D. 玻璃是晶体,它有固定的熔点
2.下列物理现象说法正确的是( )
A. 图甲中,当观看立体电影时,观众需要戴上特制的眼镜,利用了光的衍射
B. 图乙中,爱因斯坦运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象,说明能量是不连续的
C. 图丙中,入射的光子与电子碰撞时,一部分动量转移给电子,光子的波长变长
D. 图丁中,水黾可以停在水面上,利用了浮力等于重力
3. 如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种频率的光。在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的频率依次增大,则正确的是( )
A. B. C. D.
4.关于“用油膜法估测油酸分子的大小”实验,则( )
A. 应先滴油酸酒精溶液,再撤痱子粉
B. 滴入油酸酒精溶液后,需立即描下油膜轮廓,测出油膜面积
C. 计算每滴溶液体积时,1mL溶液的滴数少计了10滴,会使分子直径测量值偏大
D. 油酸酒精溶液久置,酒精会挥发,会导致分子直径的测量值偏大
5. 从发电站输出的功率一定,用1100V和11kV两种电压输电。两种情况下由输电线上电阻造成的( )
A. 电压损失比为1∶1 B. 电压损失比为1∶10
C. 功率损失比为10∶1 D. 功率损失比为100∶1
6. 某微型核电池原料是,衰变方程是。则( )
A. X是正电子
B. 比结合能比比结合能大
C. 的质量等于与X的质量之和
D. 核内一个质子转变为一个中子和一个电子
7. 如图,用强度一定、频率为的单色光照射阴极K,滑动变阻器的滑片P与固定端O都在中央位置时灵敏电流计G中有电流通过。滑片P向( )
A. b端移动可测遏止电压
B. b端移动过程中G示数一定不断增大
C. a端移动过程中G示数一定不断增大
D. a端移动过程中G示数增大是因为随电压增加发生光电效应的电子数量增加了
8. 小明同学在探究查理定律的实验中,先后用两个试管甲、乙,封闭了质量不同、体积不同(V甲>V乙)、但初始温度和压强都相同的同种气体做实验。若将测得气体的压强p与热力学温度T的数据,在同一p-T坐标系中作图,得到的图像应是图中的( )
A. B. C. D.
9. 图甲中闭合开关S,电路达到稳定状态后,时断开S,图乙表示某物理量Y随时间t变化的规律。下列说法正确的是( )
A. Y可能为线圈中的电流
B. Y可能为电容器所带电荷量
C. 时刻线圈的磁场能最大
D. 将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍,电磁振荡的频率变为原来的
10. 图为航天员转动训练的装置,两个平行的半径均为R的金属大圆环连接着四支间隔相等的金属杆,杆的长度为d,地磁场垂直于杆向下的磁感应强度的分量为B,假设水平分量很小可忽略不计,从右向左看,环以初始角速度ω绕圆心O、转动,下列分析正确的是( )
A. 每条杆都没有受到安培阻力作用,装置能一直匀速转动下去
B. 每条金属杆在经过环最高点时切割磁感线产生的感应电动势为
C. 每条金属杆从与圆心O、等高开始转动一周产生正弦式感应电动势
D. 每个圆环也能产生感应电动势
11.如图所示,接有恒定电流源的等腰直角三角形金属线框abc,质量为m、电阻为R、ac边长为L,在外力作用下静止在光滑绝缘水平地面上,ac边恰处在竖直向下的有界匀强磁场边界右侧,磁感应强度大小为B,线框中电流大小恒为I,方向为逆时针,不计空气阻力,撤去外力,则( )
A. 刚撤去外力时,线框受到的安培力大小为
B. 从撤去外力到线框向右移动过程中,安培力做功为
C. 线框向右移动时,恒流源提供的电压为
D. 若将线框ac边距磁场边界右侧位置处,由静止释放,线框离开磁场的时间较之前变短
二、非选择题:共5题,共56分。
12. 下图为一环形降压变压器,图中1、2为初级线圈,3、4和5、6为两次级线圈,某同学想测量三个线圈的匝数并依次进行如下操作
(1)该同学通过裸露部分观察,发现该变压器使用了两种规格的铜线绕制,可以推知其中较粗的铜线属于________(选填“初级线圈”或“次级线圈”)。
(2)下图中的器材,本实验需要用到的有________。(填选项字母)
A. B. C. D.
(3)该同学在变压器闭合铁芯上紧密缠绕匝漆包细铜线,然后在初级线圈(1、2端)上接入________V(选填“12”“36”“110”“220”)的交流电压并听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声。
(4)测量100匝细铜线上的电压,应先选择题下图中多用电表的________(选填“A”“B”“C”“D”“E”“F”“G”“H”)挡接在细铜线两端。
(5)选择正确的量程后测得100匝细铜线上的电压为4V,则1、2之间的线圈匝数可能为________。
A. 290 B. 300 C. 320 D. 900
13. 给某包装袋充入氮气后密封,在室温下,袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时,求:
(1)气体的体积为多少;
(2)若气体的体积变为0.45L,求剩余气体的质量与漏气前总质量的比值。
14. 某发电机原理如图所示,矩形线圈ABCD匝数、面积电阻,图示位置线圈平面与磁感线平行,外接电阻,匀强磁场的磁感应强度为,在外力作用下线圈绕对称轴匀速转动,角速度,求线圈从图示位置转过的过程中
(1)产生的平均感应电动势;
(2)电阻R上产生的热量Q。
15.如图所示,在纸面内建立xOy平面,第一、二象限分别存在垂直纸面向里的匀强磁场和,且大小均未知,第四象限存在沿y轴正方向的匀强电场,在y轴负半轴上某位置,将质量为m、电量为的粒子以初速度沿x轴正方向射入电场,经电场偏转后,从P点进入第一象限,速度方向与x轴正半轴成,粒子恰好垂直y轴进入第二象限,已知OP距离为,不计粒子重力和电磁场的边界效应。求:
带电粒子在第一象限内做圆周运动的半径;
电场强度大小;
磁感应强度大小和粒子经过y轴的所有坐标。
16. 如图所示,一对长平行栅极板水平放置,极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,极板与可调电源相连,正极板上O点处的粒子源垂直极板向上发射速度为v0、带正电的粒子束,单个粒子的质量为m、电荷量为q,一足够长的挡板OM与正极板成30°角倾斜放置,用于吸收打在其上的粒子,C、P是负极板上的两点,C点位于O点的正上方,P点处放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收从上方打入的粒子,CP长度为L0,忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力。
(1)若粒子经电场加速一次后正好打在P点处的粒子靶上,求粒子经过C点时速度大小;
(2)调整电压的大小,使粒子不能打在挡板OM上,求电压的最小值Umin;
(3)若,当电压从零开始连续缓慢增加时,求粒子靶最多能接收到几种能量的粒子(假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定)。
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苏州2025-2026学年第2学期高二物理期末模拟卷3
一、单项选择题:共11题,每小题4分,共计44分
1. 对下列几种固体物质的认识,正确的是( )
A. 石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
B. 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体
C. 天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D. 玻璃是晶体,它有固定的熔点
【答案】A
【解析】
【详解】A.石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的,都是碳原子,它们的物理性质不同,是由于碳原子排列结构不同,故A项正确;
B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,只能说明云母片是晶体,故B项错误;
C.天然石英表现为各向异性是由于该物质的微粒在空间的排列规则,故C项错误;
D.玻璃没有固定熔点,是非晶体,故D项错误。
故选A。
2.下列物理现象说法正确的是( )
A. 图甲中,当观看立体电影时,观众需要戴上特制的眼镜,利用了光的衍射
B. 图乙中,爱因斯坦运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象,说明能量是不连续的
C. 图丙中,入射的光子与电子碰撞时,一部分动量转移给电子,光子的波长变长
D. 图丁中,水黾可以停在水面上,利用了浮力等于重力
【答案】C
【解析】
【详解】A.图甲中,当观看立体电影时,观众需要戴上特制的眼镜,利用了光的偏振,故A错误;
B.图乙中,普朗克运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象,说明能量是不连续的,故B错误;
C.图丙中,入射的光子与电子碰撞时,一部分动量转移给电子,动量p减小,根据,可知光子的波长变长,故C正确;
D.图丁中,水黾可以停在水面上,利用了水的表面张力等于重力,故D错误。
故选:C。
3. 如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种频率的光。在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的频率依次增大,则正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】从第3能级跃迁到第1能级,能级差最大,可知a光的光子能量最大,频率最大;从第3能级跃迁到第2能级,能级差最小,可知b光的光子能量最小,频率最小;所以频率依次增大的顺序为b、c、a。
故选D。
4.关于“用油膜法估测油酸分子的大小”实验,则( )
A. 应先滴油酸酒精溶液,再撤痱子粉
B. 滴入油酸酒精溶液后,需立即描下油膜轮廓,测出油膜面积
C. 计算每滴溶液体积时,1mL溶液的滴数少计了10滴,会使分子直径测量值偏大
D. 油酸酒精溶液久置,酒精会挥发,会导致分子直径的测量值偏大
【答案】C
【解析】
【详解】A.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,应先撒痱子粉,再滴油酸酒精溶液,否则很难形成单分子油膜,故A错误;
B.滴入油酸酒精溶液后,需等待油膜完全散开,未完全散开时,测量面积偏小,由知分子直径的计算结果偏大,故B错误;
C.计算每滴溶液体积时,1mL的溶液的滴数少计了10滴,测量体积偏大,由可知分子直径的计算结果偏大,故C正确;
D.油酸酒精溶液配制的时间较长,酒精挥发较多导致测油酸浓度增大,因此油膜面积偏大,由可知测得的分子直径将偏小,故D错误。
故选:C。
5. 从发电站输出的功率一定,用1100V和11kV两种电压输电。两种情况下由输电线上电阻造成的( )
A. 电压损失比为1∶1 B. 电压损失比为1∶10
C. 功率损失比为10∶1 D. 功率损失比为100∶1
【答案】D
【解析】
【详解】AB.设输电功率为P,输电电压分别为,,则
电压损失
电压损失比,故AB错误;
CD.功率损失
故功率损失比为,故C错误,D正确。
故选D。
6. 某微型核电池原料是,衰变方程是。则( )
A. X是正电子
B. 比结合能比比结合能大
C. 的质量等于与X的质量之和
D. 核内一个质子转变为一个中子和一个电子
【答案】B
【解析】
【详解】A.衰变方程中,原子序数增加1,质量数不变,属于β衰变,X电子(β粒子),而非正电子,故A错误;
B.衰变后生成更稳定的原子核,比结合能更大,因此的比结合能大于,故B正确;
C.核反应中存在质量亏损,核质量大于核与X的总质量,故C错误;
D.β衰变是核内中子转变为质子并释放电子,而非质子转变,故D错误。
故选B。
7. 如图,用强度一定、频率为的单色光照射阴极K,滑动变阻器的滑片P与固定端O都在中央位置时灵敏电流计G中有电流通过。滑片P向( )
A. b端移动可测遏止电压
B. b端移动过程中G示数一定不断增大
C. a端移动过程中G示数一定不断增大
D. a端移动过程中G示数增大是因为随电压增加发生光电效应的电子数量增加了
【答案】A
【解析】
【详解】A.b端移动时光电管加反向电压,则可测遏止电压,选项A正确;
B.b端移动过程中,光电管加反向电压,可知G示数不断减小,选项B错误;
C.a端移动过程中,光电管加正向电压,则开始时光电流逐渐增加,当达到饱和光电流时保持不变,则G示数可能先增加后不变,选项C错误;
D.a端移动过程中G示数增大是因为随电压增加从K极到A极单位时间的电子数增加了,并非是发生光电效应的电子数量增加了,选项D错误。
故选A。
8. 小明同学在探究查理定律的实验中,先后用两个试管甲、乙,封闭了质量不同、体积不同(V甲>V乙)、但初始温度和压强都相同的同种气体做实验。若将测得气体的压强p与热力学温度T的数据,在同一p-T坐标系中作图,得到的图像应是图中的( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由理想气体状态方程
(常数)
可知
在体积一定时,理想气体的压强与热力学温度成正比,得到的等压线是一条过绝对零点的直线,这条直线的斜率为;因为开始时二者具有相同的压强和温度,则斜率相同,同时图象均过坐标原点,所以两图象应重合,故A正确,BCD错误。
故选A。
9. 图甲中闭合开关S,电路达到稳定状态后,时断开S,图乙表示某物理量Y随时间t变化的规律。下列说法正确的是( )
A. Y可能为线圈中的电流
B. Y可能为电容器所带电荷量
C. 时刻线圈的磁场能最大
D. 将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍,电磁振荡的频率变为原来的
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.断开开关前,线圈中存在电流,但电压为零,故此时电容器两端电压为零,电量为零;断开开关S,电感线圈L与电容器构成振荡回路,L中的电流从某一最大值减小,产生自感电动势对电容器充电,磁场能转化为电场能,电容器所带电荷量从0增加,当L中的电流减为零,电容器充满电,所带电荷量达到最大,振荡电路经历T,此时磁场能为零,电场能最大,随后电容器放电,所带电荷量减小,L中电流反向增加,电场能转化为磁场能,依此形成振荡电路,则Y可能为电容器所带电荷量,故AC错误,B正确;
D.由振荡电路的周期为知,电磁振荡的频率为,将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍,电磁振荡的频率变为原来的倍,故D错误。
故选B。
10. 图为航天员转动训练的装置,两个平行的半径均为R的金属大圆环连接着四支间隔相等的金属杆,杆的长度为d,地磁场垂直于杆向下的磁感应强度的分量为B,假设水平分量很小可忽略不计,从右向左看,环以初始角速度ω绕圆心O、转动,下列分析正确的是( )
A. 每条杆都没有受到安培阻力作用,装置能一直匀速转动下去
B. 每条金属杆在经过环最高点时切割磁感线产生的感应电动势为
C. 每条金属杆从与圆心O、等高开始转动一周产生正弦式感应电动势
D. 每个圆环也能产生感应电动势
【答案】C
【解析】
【详解】A.转动过程中,O、上方的两杆与下方两杆产生的感应电动势叠加,有感应电流,则每条杆都受安培力作用,装置不能一直匀速转动下去,故A项错误;
B.每条金属杆在经过环最高点时,速度与磁场垂直,感应电动势为
故B项错误;
C.每条金属杆从与圆心O、等高开始转动时,杆速度方向与磁场平行,则感应电动势从零开始正弦式变化,故C项正确;
D.通过圆环的磁通量不变,不会产生感应电动势,故D项错误。
故选C。
11.如图所示,接有恒定电流源的等腰直角三角形金属线框abc,质量为m、电阻为R、ac边长为L,在外力作用下静止在光滑绝缘水平地面上,ac边恰处在竖直向下的有界匀强磁场边界右侧,磁感应强度大小为B,线框中电流大小恒为I,方向为逆时针,不计空气阻力,撤去外力,则( )
A. 刚撤去外力时,线框受到的安培力大小为
B. 从撤去外力到线框向右移动过程中,安培力做功为
C. 线框向右移动时,恒流源提供的电压为
D. 若将线框ac边距磁场边界右侧位置处,由静止释放,线框离开磁场的时间较之前变短
【答案】C
【解析】
【详解】A、刚撤去外力时,线框在磁场中的有效长度为L,线框受到的安培力大小为BIL,故A错误;
B、线框在磁场中的有效长度等于线框与右边界重叠的长度。从撤去外力到线框向右移动过程中,有效长度随位移线性变化,则安培力做功为,故B错误;
C、线框向右移动过程中,根据动能定理可得:,解得:,线框切割磁感应线产生的感应电动势为:,感应电流方向与恒流源提供的电流方向相反,此时恒流源提供的电压为,故C正确;
D、设第一种情况下线框离开磁场的速度大小为,根据动能定理可得:,解得;设第二种情况下线框离开磁场的速度大小为,根据动能定理可得:,解得:;设第一种情况下线框离开磁场的时间为,取向右为正方向,根据动量定理可得:;设第二种情况下线框离开磁场的时间为,取向右为正方向,根据动量定理可得:,联立解得:,则:,所以若将线框ac边距磁场边界右侧位置处,由静止释放,线框离开磁场的时间与之前相等,故D错误。
故选:C。
二、非选择题:共5题,共56分。
12. 下图为一环形降压变压器,图中1、2为初级线圈,3、4和5、6为两次级线圈,某同学想测量三个线圈的匝数并依次进行如下操作
(1)该同学通过裸露部分观察,发现该变压器使用了两种规格的铜线绕制,可以推知其中较粗的铜线属于________(选填“初级线圈”或“次级线圈”)。
(2)下图中的器材,本实验需要用到的有________。(填选项字母)
A. B. C. D.
(3)该同学在变压器闭合铁芯上紧密缠绕匝漆包细铜线,然后在初级线圈(1、2端)上接入________V(选填“12”“36”“110”“220”)的交流电压并听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声。
(4)测量100匝细铜线上的电压,应先选择题下图中多用电表的________(选填“A”“B”“C”“D”“E”“F”“G”“H”)挡接在细铜线两端。
(5)选择正确的量程后测得100匝细铜线上的电压为4V,则1、2之间的线圈匝数可能为________。
A. 290 B. 300 C. 320 D. 900
【答案】(1)次级线圈 (2)BD (3)12 (4)E (5)C
【解析】
【小问1详解】
由题知变压器为降压变压器,次级线圈(副线圈)电流大一些,所以需要较粗铜线绕制。
【小问2详解】
AB.本实验需要用到的电流是交流电源,故A不需要,B需要;
CD.本实验需要用到的电表是交流电表,故C不需要,D需要。
故选BD。
【小问3详解】
在本实验中,使用的是交流电,所以选用的电源是低压交流电源,交流电压12V是最安全的。
【小问4详解】
为保证实验过程中仪器的安全,在刚开始实验时,应选用交流电压挡的最大挡位,即交流500V,故将多用电表的E挡接在细铜线两端。
【小问5详解】
若变压器是理想变压器,则有
将,,代入可得匝
由于实际使用中,变压器有漏磁、线圈发热等影响,故实际匝
故选C。
13. 给某包装袋充入氮气后密封,在室温下,袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时,求:
(1)气体的体积为多少;
(2)若气体的体积变为0.45L,求剩余气体的质量与漏气前总质量的比值。
【答案】(1)0.5L;(2)
【解析】
【详解】(1)根据玻意耳定律
有
(2)剩余气体的质量与漏气前总质量的比值
14. 某发电机原理如图所示,矩形线圈ABCD匝数、面积电阻,图示位置线圈平面与磁感线平行,外接电阻,匀强磁场的磁感应强度为,在外力作用下线圈绕对称轴匀速转动,角速度,求线圈从图示位置转过的过程中
(1)产生的平均感应电动势;
(2)电阻R上产生的热量Q。
【答案】(1)0 (2)40J
【解析】
【小问1详解】
线圈从图示位置转过的过程中
根据法拉第电磁感应定律有
解得
【小问2详解】
交变电流的最大值为
则产生的热量为
其中
代入数据得
15.如图所示,在纸面内建立xOy平面,第一、二象限分别存在垂直纸面向里的匀强磁场和,且大小均未知,第四象限存在沿y轴正方向的匀强电场,在y轴负半轴上某位置,将质量为m、电量为的粒子以初速度沿x轴正方向射入电场,经电场偏转后,从P点进入第一象限,速度方向与x轴正半轴成,粒子恰好垂直y轴进入第二象限,已知OP距离为,不计粒子重力和电磁场的边界效应。求:
带电粒子在第一象限内做圆周运动的半径;
电场强度大小;
磁感应强度大小和粒子经过y轴的所有坐标。
【解析】根据题意作图,如图所示:
设带电粒子在第一象限内做圆周运动的半径为,根据几何关系可知
,解得;
带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,可得,,,,
联立解得;
粒子进入磁场速度为,
由可得,
粒子经过y轴的上的点距原点距离为,故粒子第一次经过y轴的坐标为,
之后粒子进入磁场,由于磁场强度变为原来二倍,因此,粒子运动半径,粒子将从返回第一象限,
接着从进入第二象限,从返回第一象限,
往复此过程,可得粒子经过y轴的所有坐标为。
16. 如图所示,一对长平行栅极板水平放置,极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,极板与可调电源相连,正极板上O点处的粒子源垂直极板向上发射速度为v0、带正电的粒子束,单个粒子的质量为m、电荷量为q,一足够长的挡板OM与正极板成30°角倾斜放置,用于吸收打在其上的粒子,C、P是负极板上的两点,C点位于O点的正上方,P点处放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收从上方打入的粒子,CP长度为L0,忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力。
(1)若粒子经电场加速一次后正好打在P点处的粒子靶上,求粒子经过C点时速度大小;
(2)调整电压的大小,使粒子不能打在挡板OM上,求电压的最小值Umin;
(3)若,当电压从零开始连续缓慢增加时,求粒子靶最多能接收到几种能量的粒子(假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定)。
【答案】(1);(2);(3)3种
【解析】
【详解】(1)由几何关系其半径
由于
解得
(2)当电压有最小值时,粒子穿过下方的正极板后,圆轨迹与挡板OM相切,此时粒子恰好不能打到挡板上,如图所示
从O点射出的粒子在板间被加速,则
粒子在负极板上方的磁场中做匀速圆周运动
粒子从负极板运动到正极板时速度仍减小到v0,则
由几何关系可知
其中
联立解得
(3)设上方半径为r,下方半径为r0,如图
自下而上由动能定理
由洛仑兹力提供向心力可知
整理有
所以
粒子上下运动2个半圆一次会向右平移
当粒子打到P点时,由几何关系可知
(、1、2、3……)
由题意可知,当粒子第一次经过下方磁场时的轨迹与挡板OM相切时,有最小值,此时,代入可得
由题可知
故
(、1、2、3……)
且,解得
则取、1、2共3种情况打到P点,故有3种能量的粒子。
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