精品解析:河南焦作地区高中2024-2025学年高三下学期4月联考物理试卷
2026-08-10
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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 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 河南省 |
| 地区(市) | 焦作市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.08 MB |
| 发布时间 | 2026-08-10 |
| 更新时间 | 2026-08-11 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59154708.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
物理
注意事项:
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上,在规定的位置贴好条形码。
3.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,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. 下列能揭示原子核具有复杂结构的现象是( )
A. 光电效应现象 B. 天然放射现象
C. α粒子散射现象 D. 康普顿效应
2. 2024年11月4日1时24分,神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆.在返回至离地面十几公里时,飞船打开主伞快速减速,返回舱速度大大减小,在减速过程中( )
A. 返回舱处于失重状态 B. 返回舱处于超重状态
C. 主伞的拉力做正功 D. 重力对返回舱做负功
3. 图甲所示的空气炸锅是一种新型的烹饪工具,图乙为某型号空气炸锅的简化模型图,空气炸锅中有一气密性良好的内胆,内胆内的气体可视为质量不变的理想气体。已知胆内初始气体压强为,温度为。现启动加热模式使气体温度升高到,此过程中气体吸收的热量为。内胆中气体的体积不变,0℃取273K。则下列说法正确的是( )
A. 升温后压强增大是由于单位体积的分子数增多了
B. 升温到t时胆中气体的压强为
C. 此过程胆中气体的内能增加量为
D. 此过程中由于气体对外界做功大于气体吸收的热量,则气体内能增加
4. 如图所示,甲、乙两个带电金属小球(均视为质点)的质量相等,带电量的乘积为,甲用长度为3L的轻质绝缘细线悬挂在O点,乙用长度为5L的轻质绝缘细线也悬挂在O点,甲靠在光滑绝缘的竖直墙壁上,甲乙静止时两条细线之间的夹角正好为53°.重力加速度为g,静电引力常量为k,、,则甲球的质量( )
A. B. C. D. 无法计算
5. 如图所示,分拣快递的车间里,与水平面成的传送带正以的速度匀速运行,A、B两端相距.现每隔1s把质量的工件(视为质点)轻放在传送带上,工件在传送带的带动下向上运动,工件与传送带间的动摩擦因数,取,下列说法正确的是( )
A. 工件向上运动时受摩擦力方向可能向下
B. 工件受摩擦力大小不变
C. 工件从A到B所用的时间是6s
D. 工件从A到B所用的时间是3s
6. 如图为遥感四十三号01发射的示意图,首先将遥感四十三号01发射到低空轨道a,然后在M点实施变轨,经椭圆轨道b进入预定轨道c.已知遥感四十三号01在轨道a和轨道c的轨道半径之比为.下列说法正确的是( )
A. 遥感四十三号01由轨道a进入轨道b在M点减速
B. 遥感四十三号01在轨道a与轨道b的运行周期比为
C. 遥感四十三号01在轨道b过M点的速度小于轨道c过N点的速度
D. 遥感四十三号01在M点的加速度小于在N点的加速度
7. 一物体做平抛运动,从抛出时开始计时,第1s内的位移为,第2s内的位移为,第3s内的位移为,已知,则为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。
8. 如图甲所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动,穿过线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示。线圈转动周期为T,线圈产生的电动势的最大值为。则( )
A. 在时,线圈中产生的瞬时电流不为0
B. 在时,线圈中的磁通量变化率最大
C. 将线圈转速变为原来的2倍,线圈中感应电动势的有效值变为原来的倍
D. 线圈中电动势的瞬时值
9. 如图所示,原点处有一振源,该振源产生简谐横波沿x轴正方向传播,图中的波形为振源振动一段时间后第一次形成的波形图,再经0.3s的时间处的质点刚好下一次到达波峰。则下列说法正确的是( )
A. 振源的起振方向沿y轴的正方向
B. 图中的横坐标
C. 该波的波速为10m/s
D. 由图示时刻,经个周期处的质点通过的路程为
10. 如图所示,竖直固定放置的光滑滑道左边是斜面,右边是四分之一圆弧面,圆弧面的最底端切线水平,圆弧长和斜面长相等,质量相等的A、B 两个小球从两个面的最高点由静止释放,不计小球的大小,则在 A 球沿斜面滚下、B球沿圆弧面滚下的过程中,下列说法正确的是( )
A. 两小球到达底端时速度相同
B. 两小球到达底端时动能相同
C. 两小球到达底端时A 球重力瞬时功率比 B 球重力瞬时功率大
D. 两球从静止运动到底端过程中,A 球重力平均功率比B 球重力平均功率大
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用DIS等实验器材测量同一电池组的电动势和内阻,实验装置如图甲所示,多次改变电阻箱的阻值,记录外电路总电阻阻值R,用电压传感器测得路端电压U,并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线.图线在横轴的交点为a,在纵轴的交点为b,由图线可知,______,______(均用a、b表示).
12. 为了研究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为含滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的总质量。
(1)实验时,一定要进行的操作或保证的条件是______(填标号);
A. 用天平测出砂和砂桶的质量
B. 将带滑轮的长木板右端适当垫高,以平衡摩擦力
C. 小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车
D. 为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有4个点没有画出)。已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为______(结果保留2位小数)。若实际频率小于50Hz,则测出的加速度______(填“偏大”“偏小”或“准确”);
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度a为纵坐标,画出的图像是一条直线,图线与横轴的夹角为,求得图线的斜率为k,则小车的质量为______(填标号)。
A. B. C. k D.
13. 圆心为O点、半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示,光屏PQ垂直MN放置,垂足为M,与MN垂直,一细光束沿半径方向与成角射向O点,光屏PQ区域出现两个光斑.光在玻璃砖内传播到O点的时间为,c为真空中的光速.
(1)求该玻璃砖的折射率;
(2)两光斑间的距离.
14. 如图所示,在绝缘水平面上固定两根“”形光滑平行金属导轨,左右两侧导轨处于竖直向下的磁场中,磁感应强度大小分别为3B和B,导轨间距分别为d和3d,已知导体棒PQ的电阻为R、长度为d,导体棒MN的电阻为3R、长度为3d,MN的质量是PQ的3倍。初始时刻两棒静止,两棒中点之间连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧,弹簧的劲度系数为k。释放弹簧后两棒在各自磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内.两棒保持与导轨垂直并接触良好,导轨足够长且电阻不计。已知劲度系数为k、压缩量为x的弹簧的弹性势能为。求
(1)导体棒MN的速率为v时,导体棒PQ所受的安培力大小;
(2)整个过程中,导体棒PQ产生的热量。
15. 如图所示,真空中,垂直于纸面向里的匀强磁场只在两个同心圆所夹的环状区域存在(含边界),磁感应强度为B,两圆的半径分别为R、3R,圆心为O.圆下方有竖直向上的减速电场(图中未画出),减速电场下方有边界互相平行且宽度均为d的六个区域,交替分布着方向竖直向下的匀强电场(未知)和方向垂直纸面向里匀强磁场(未知).大量质量为m、电量为q的带正电粒子从大圆边缘以不同速率沿PO方向射入,不计带电粒子的重力及相互影响.
(1)若某带电粒子沿PO方向射入磁场,轨迹所对的圆心角为120°,竖直向下射出圆环形磁场区域,求该带电粒子射入磁场时的速度大小及在圆环形磁场中运动的时间t;
(2)通过计算判断某个粒子在磁场中的运动时间是否可以等于;
(3)(1)中粒子经减速电场速度减为0时恰好进入交替电磁场区域后,以速度大小为v与竖直方向成角射出磁场区域,求电场强度大小与磁感应强度大小的比值.
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物理
注意事项:
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上,在规定的位置贴好条形码。
3.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,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. 下列能揭示原子核具有复杂结构的现象是( )
A. 光电效应现象 B. 天然放射现象
C. α粒子散射现象 D. 康普顿效应
【答案】B
【解析】
【详解】A.光电效应现象表明光具有粒子性,A错误;
B.天然放射现象表明原子核具有复杂的结构,B正确;
C.α粒子散射现象说明原子有核式结构模型,与原子核内部变化无关,C错误;
D.电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚,与原子核内部无关,D错误。
故选B。
2. 2024年11月4日1时24分,神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆.在返回至离地面十几公里时,飞船打开主伞快速减速,返回舱速度大大减小,在减速过程中( )
A. 返回舱处于失重状态 B. 返回舱处于超重状态
C. 主伞的拉力做正功 D. 重力对返回舱做负功
【答案】B
【解析】
【详解】AB.返回舱在减速过程中,加速度竖直向上,处于超重状态,A错误,B正确;
C.主伞的拉力与返回舱运动方向相反,对返回舱做负功,C错误;
D.返回舱重力与返回舱运动方向相同,重力对返回舱做正功,D错误。
故选B。
3. 图甲所示的空气炸锅是一种新型的烹饪工具,图乙为某型号空气炸锅的简化模型图,空气炸锅中有一气密性良好的内胆,内胆内的气体可视为质量不变的理想气体。已知胆内初始气体压强为,温度为。现启动加热模式使气体温度升高到,此过程中气体吸收的热量为。内胆中气体的体积不变,0℃取273K。则下列说法正确的是( )
A. 升温后压强增大是由于单位体积的分子数增多了
B. 升温到t时胆中气体的压强为
C. 此过程胆中气体的内能增加量为
D. 此过程中由于气体对外界做功大于气体吸收的热量,则气体内能增加
【答案】C
【解析】
【详解】A.气体体积不变,则单位气体体积的分子数不变;升温后气体分子平均速率变大,可知压强增大不是由于单位体积的分子数增多了,而是气体分子的平均动能增大了,A错误;
B.封闭气体等容变化,根据查理定律
其中,
代入数据解得
B错误;
CD.根据热力学第一定律有
由于气体的体积不变,气体做功
气体吸收的热量
解得
C正确,D错误。
故选C。
4. 如图所示,甲、乙两个带电金属小球(均视为质点)的质量相等,带电量的乘积为,甲用长度为3L的轻质绝缘细线悬挂在O点,乙用长度为5L的轻质绝缘细线也悬挂在O点,甲靠在光滑绝缘的竖直墙壁上,甲乙静止时两条细线之间的夹角正好为53°.重力加速度为g,静电引力常量为k,、,则甲球的质量( )
A. B. C. D. 无法计算
【答案】A
【解析】
【详解】甲、乙处于同一高度,由几何关系可得甲、乙两球之间的距离为,对乙进行受力分析,由三力平衡的矢量三角形可得
解得
由于甲、乙两球的质量相等,则甲球的质量也为。
故选A。
5. 如图所示,分拣快递的车间里,与水平面成的传送带正以的速度匀速运行,A、B两端相距.现每隔1s把质量的工件(视为质点)轻放在传送带上,工件在传送带的带动下向上运动,工件与传送带间的动摩擦因数,取,下列说法正确的是( )
A. 工件向上运动时受摩擦力方向可能向下
B. 工件受摩擦力大小不变
C. 工件从A到B所用的时间是6s
D. 工件从A到B所用的时间是3s
【答案】C
【解析】
【详解】AB.工件放到传送带时,工件相对传送带向下运动,受到向上的滑动摩擦力,工件速度和传送带速度相同时,相对传送带静止,受到向上的静摩擦力,AB错误;
CD.设工件在传送带加速运动时的加速度为a,根据牛顿第二定律
代入数据解得
工件加速时间为
位移
匀速运动的时间
总时间是
C正确,D错误。
故选C。
6. 如图为遥感四十三号01发射的示意图,首先将遥感四十三号01发射到低空轨道a,然后在M点实施变轨,经椭圆轨道b进入预定轨道c.已知遥感四十三号01在轨道a和轨道c的轨道半径之比为.下列说法正确的是( )
A. 遥感四十三号01由轨道a进入轨道b在M点减速
B. 遥感四十三号01在轨道a与轨道b的运行周期比为
C. 遥感四十三号01在轨道b过M点的速度小于轨道c过N点的速度
D. 遥感四十三号01在M点的加速度小于在N点的加速度
【答案】B
【解析】
【详解】A.遥感四十三号01由轨道a进入轨道b,即由低轨道进入高轨道,则应在M点加速,在N点加速,A错误;
B.由题意,则遥感四十三号01在轨道a的半径与椭圆轨道b的半长轴之比为4:5,由开普勒第三定律
解得遥感四十三号01在轨道a与轨道b的运行周期比为
B正确;
C.遥感四十三号01在轨道a过M点的速度小于在轨道b过M点的速度,遥感四十三号01在轨道b过N点的速度小于轨道c过N点的速度,又遥感四十三号01环绕地球做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力,则有
得
遥感四十三号01在轨道a过M点的速度大于遥感四十三号01在轨道c过N点的速度,所以遥感四十三号01在轨道b过M点的速度大于轨道c过N点的速度,C错误;
D.由牛顿第二定律
得
遥感四十三号01在M点的加速度大于在N点的加速度,D错误。
故选B。
7. 一物体做平抛运动,从抛出时开始计时,第1s内的位移为,第2s内的位移为,第3s内的位移为,已知,则为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设第1s内水平方向的位移为x、竖直方向的位移为y,则第2s内水平方向的位移为x、竖直方向的位移为3y,第3s内水平方向的位移为x、竖直方向的位移为5y,可知第1s内的位移
第2s内的位移
第3s内的位移
由
解得
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。
8. 如图甲所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动,穿过线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示。线圈转动周期为T,线圈产生的电动势的最大值为。则( )
A. 在时,线圈中产生的瞬时电流不为0
B. 在时,线圈中的磁通量变化率最大
C. 将线圈转速变为原来的2倍,线圈中感应电动势的有效值变为原来的倍
D. 线圈中电动势的瞬时值
【答案】BD
【解析】
【详解】A.在时,线圈中磁通量最大,磁通量的变化率最小,则产生的瞬时电流为0,A错误;
B.在时,线圈中的磁通量最小,则磁通量的变化率最大,B正确;
C.将线圈转速变为原来的2倍,则角速度变为原来的2倍,根据,
可知线圈中感应电动势的有效值变为原来的2倍,C错误;
D.时刻磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势最大,则线圈中电动势的瞬时值为
D正确。
故选BD。
9. 如图所示,原点处有一振源,该振源产生简谐横波沿x轴正方向传播,图中的波形为振源振动一段时间后第一次形成的波形图,再经0.3s的时间处的质点刚好下一次到达波峰。则下列说法正确的是( )
A. 振源的起振方向沿y轴的正方向
B. 图中的横坐标
C. 该波的波速为10m/s
D. 由图示时刻,经个周期处的质点通过的路程为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据同侧法可知,图中波前起振方向沿y轴的正方向振动,则振源的起振方向沿y轴的正方向,故A正确;
B.设该波的波长为,该波的波动方程为
当时有
则有
当时
则有
解得,
则波动方程为
同理,当时
解得
故B错误;
C.根据同侧法可知,图示时刻处的质点沿y轴的负方向振动,由于经0.3s的时间处的质点刚好下一次到达波峰,则有
解得
根据波速公式有
解得
故C错误;
D.由图示时刻,经个周期波沿x轴的正方向传播的距离
所以个周期的时间内,根据对称性可知,处的质点通过的路程
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,竖直固定放置的光滑滑道左边是斜面,右边是四分之一圆弧面,圆弧面的最底端切线水平,圆弧长和斜面长相等,质量相等的A、B 两个小球从两个面的最高点由静止释放,不计小球的大小,则在 A 球沿斜面滚下、B球沿圆弧面滚下的过程中,下列说法正确的是( )
A. 两小球到达底端时速度相同
B. 两小球到达底端时动能相同
C. 两小球到达底端时A 球重力瞬时功率比 B 球重力瞬时功率大
D. 两球从静止运动到底端过程中,A 球重力平均功率比B 球重力平均功率大
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据机械能守恒可知,两球到底端时的速度大小相等,但方向不同,故A错误;
B.两球质量相等,因此到底端时动能相同,故B正确;
C.到最低端时B球速度水平,重力瞬时功率为零,A到最低端时竖直分速度不为零,重力的瞬时功率不为零,故C正确;
D.两球向下运动过程中,重力做功相同,由于两球向下运动时路程相同,B球开始加速比较大,根据速率时间图像可知,B向下运动的时间短,因此重力做功的平均功率大,故D错误。
故选BC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用DIS等实验器材测量同一电池组的电动势和内阻,实验装置如图甲所示,多次改变电阻箱的阻值,记录外电路总电阻阻值R,用电压传感器测得路端电压U,并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线.图线在横轴的交点为a,在纵轴的交点为b,由图线可知,______,______(均用a、b表示).
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1][2]外电路的总电阻为
利用闭合电路欧姆定律得
变形为
由此可知关系图线在纵轴的截距
解得
图线斜率等于
解得
12. 为了研究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为含滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的总质量。
(1)实验时,一定要进行的操作或保证的条件是______(填标号);
A. 用天平测出砂和砂桶的质量
B. 将带滑轮的长木板右端适当垫高,以平衡摩擦力
C. 小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车
D. 为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有4个点没有画出)。已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为______(结果保留2位小数)。若实际频率小于50Hz,则测出的加速度______(填“偏大”“偏小”或“准确”);
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度a为纵坐标,画出的图像是一条直线,图线与横轴的夹角为,求得图线的斜率为k,则小车的质量为______(填标号)。
A. B. C. k D.
【答案】(1)BC (2) ①. 0.80 ②. 偏大 (3)D
【解析】
【小问1详解】
A.小车所受拉力由弹簧测力计读出,不需要测出砂和砂桶的质量,A错误;
B.实验时应将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力,B正确;
C.实验时应让小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带以计算小车的加速度,同时记录弹簧测力计的示数以确定小车所受的拉力,C正确;
D.本实验中拉力由弹簧测力计直接测量,砂和砂桶的质量对实验探究无影响,不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M,D错误;
故选BC。
【小问2详解】
[1]相邻两计数点的时间间隔为
根据逐差法求出小车的加速度大小为
[2]如果当时实际频率小于50Hz,则两个计时点之间的时间将大于0.02s,而做实验的同学依然把时间代为0.02s,测量时间偏小,加速度的测量值将偏大;
【小问3详解】
对小车由牛顿第二定律
可得
由图可知
解得
故选D。
13. 圆心为O点、半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示,光屏PQ垂直MN放置,垂足为M,与MN垂直,一细光束沿半径方向与成角射向O点,光屏PQ区域出现两个光斑.光在玻璃砖内传播到O点的时间为,c为真空中的光速.
(1)求该玻璃砖的折射率;
(2)两光斑间的距离.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
光从O到传播时间
解得
【小问2详解】
由题意知,细光束在MN界面一部分发生反射,另一部分发生折射,设折射角为,光路图如图所示
由几何关系得
由
知
可知
根据题意,两光斑间的距离为
所以
14. 如图所示,在绝缘水平面上固定两根“”形光滑平行金属导轨,左右两侧导轨处于竖直向下的磁场中,磁感应强度大小分别为3B和B,导轨间距分别为d和3d,已知导体棒PQ的电阻为R、长度为d,导体棒MN的电阻为3R、长度为3d,MN的质量是PQ的3倍。初始时刻两棒静止,两棒中点之间连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧,弹簧的劲度系数为k。释放弹簧后两棒在各自磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内.两棒保持与导轨垂直并接触良好,导轨足够长且电阻不计。已知劲度系数为k、压缩量为x的弹簧的弹性势能为。求
(1)导体棒MN的速率为v时,导体棒PQ所受的安培力大小;
(2)整个过程中,导体棒PQ产生的热量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
释放弹簧后,MN向右运动,PQ向左运动,设任意时刻回路电流为I,则PQ受安培力
方向向右,MN受安培力
方向向左,可知两棒组成的系统所受合外力为零,动量守恒,设PQ质量为m,则MN质量为3m,MN速率为v时,则
解得
回路的感应电流
PQ所受安培力大小为
解得
【小问2详解】
根据释放弹簧后的过程中系统能量守恒可知,弹簧的弹性势能全部转化为系统的焦耳热能
导体棒PQ产生的热量为
解得
15. 如图所示,真空中,垂直于纸面向里的匀强磁场只在两个同心圆所夹的环状区域存在(含边界),磁感应强度为B,两圆的半径分别为R、3R,圆心为O.圆下方有竖直向上的减速电场(图中未画出),减速电场下方有边界互相平行且宽度均为d的六个区域,交替分布着方向竖直向下的匀强电场(未知)和方向垂直纸面向里匀强磁场(未知).大量质量为m、电量为q的带正电粒子从大圆边缘以不同速率沿PO方向射入,不计带电粒子的重力及相互影响.
(1)若某带电粒子沿PO方向射入磁场,轨迹所对的圆心角为120°,竖直向下射出圆环形磁场区域,求该带电粒子射入磁场时的速度大小及在圆环形磁场中运动的时间t;
(2)通过计算判断某个粒子在磁场中的运动时间是否可以等于;
(3)(1)中粒子经减速电场速度减为0时恰好进入交替电磁场区域后,以速度大小为v与竖直方向成角射出磁场区域,求电场强度大小与磁感应强度大小的比值.
【答案】(1),
(2)运动时间是否可以等于
(3)
【解析】
【小问1详解】
当带正电粒子以速度射入磁场时,设粒子的运动半径为r,根据几何关系可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力可得
解得
粒子的运动时间为
【小问2详解】
若粒子在磁场中运动时间,则粒子在磁场中偏转,半径应等于大圆半径3R,如图
由图ON间距离
说明粒子在磁场中的运动时间可以等于
【小问3详解】
粒子从P到Q,电场力做正功,洛伦兹力不做功,由动能定理得
解得
粒子在经过磁场时的水平方向上,由动量定理得
即
解得
则
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