- 二一组卷

题型：解答题题类：难易度：困难

浙江省丽水、湖州、衢州三地市2023-2024学年高三下学期教学质量检测物理试题

甲辰龙年，有研究者用如图装置实现“双龙戏珠”。图中M₁M₂和N₁N₂、M₃M₄和N₃N₄组成两对平行极板，将空间分隔为I、II、III三个区域，三个区域中有垂直于纸面的匀强磁场如图甲，磁感应强度均为 $\text{[math]}$ 。两发射源紧靠极板放置，每秒每个发射源分别射出10⁴个垂直极板初速度大小 $\text{[math]}$ 的正或负电子。正负电子每次经过狭缝均被加速，极板电压U_M_N随时间变化由如图乙。经多次加速，正负电子恰能在荧光球表面上某点相遇，并被荧光球吸收发出荧光，实现“双龙戏珠”。已知电子比荷 $\text{[math]}$ ，电子质量 $\text{[math]}$ ；以两发射源连线中点O为坐标原点，平行极板向右方向为x轴正方向；荧光球半径 $\text{[math]}$ ，球心位置在x轴上；极板N₁N₂、M₃M₄间距 $\text{[math]}$ 。由于极板间距极小，忽略正负电子之间相互作用、过狭缝时间及正负电子穿越极板的动能损失、忽略场的边缘效应和相对论效应，计算时 $\text{[math]}$ 。

（1）正负电子各由哪个发射源射出？求电压U_M_N的周期T；

（2）求t=0时刻发射的正负电子相遇的时刻t₀和荧光球球心的位置x₁；

（3）求正负电子每秒对荧光球的冲量I；

（4）以“⌒”为一“龙节”，若同（2）在不改变“龙节”情况下，沿x轴微调荧光球的球心位置，求仍能使荧光球发光的球心位置范围。

举一反三

某肿瘤治疗新技术是通过电子撞击目标靶，使目标靶放出X射线，对肿瘤进行准确定位，再进行治疗，其原理如图所示。圆形区域内充满垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。水平放置的目标靶长为2l，靶左端 M 与磁场心O的水平距离为l，竖直距离为 $\text{[math]}$ ，从电子枪逸出的电子（质量为m、电荷量为e初速度可以忽略）经匀强电场加速时间t后，以速度 $\text{[math]}$ 沿PO方向射入磁场，（PO与水平方向夹角为 $\text{[math]}$ ）电子离开圆形磁场区域后恰好能击中M 点，求：

（1）匀强电场E的大小

（2）匀强磁场B的方向及电子在磁场中运动的时间。

如图所示，水平虚线AA'和CC'间距为L，中间存在着方向向右且与虚线平行的匀强电场，CC'的下侧存在一半径为R的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外(图中未画出)，圆形磁场与边界CC'相切于点M。一质量为m、带电量为q(q>0)的粒子由电场上边界AA'上的S点以初速度v₀垂直射入电场，一段时间后从M点离开电场进入磁场，粒子进入磁场的速度大小为 $\text{[math]}$ ，且其运动轨迹恰好过圆形磁场的圆心O。粒子所受重力忽略不计，求：

(1)电场强度E的大小；

(2)圆形磁场区域磁感应强度B的大小。

如图所示，光滑水平桌面上有一轻质光滑绝缘管道，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，绝缘管道在水平外力F（图中未画出）的作用下以速度u向右匀速运动。管道内有一带正电小球，初始位于管道M端且相对管道速度为0，一段时间后，小球运动到管道N端，小球质量为m，电量为q，管道长度为l，小球直径略小于管道内径，则小球从M端运动到N端过程有（　　）

如图所示，在Oxy坐标系x>0，y>0区域内充满垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。磁场中放置一长度为L的挡板，其两端分别位于x、y轴上M、N两点，∠OMN=60°，挡板上有一小孔K位于MN中点。△OMN之外的第一象限区域存在恒定匀强电场。位于y轴左侧的粒子发生器在0＜y＜ $\text{[math]}$ 的范围内可以产生质量为m，电荷量为+q的无初速度的粒子。粒子发生器与y轴之间存在水平向右的匀强加速电场，加速电压大小可调，粒子经此电场加速后进入磁场，挡板厚度不计，粒子可沿任意角度穿过小孔，碰撞挡板的粒子不予考虑，不计粒子重力及粒子间相互作用力。

（1）求使粒子垂直挡板射入小孔K的加速电压U₀；

（2）调整加速电压，当粒子以最小的速度从小孔K射出后恰好做匀速直线运动，求第一象限中电场强度的大小和方向；

（3）当加速电压为 $\text{[math]}$ 时，求粒子从小孔K射出后，运动过程中距离y轴最近位置的坐标。

如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束宽度为L，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场，磁感强度为 $\text{[math]}$ 。已知离子的比荷为k，两极板间电压为U、间距为L，极板长度为2L，吞噬板长度为2L并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则

（1）要使 $\text{[math]}$ 的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场 $\text{[math]}$ ，求 $\text{[math]}$ 的大小；

（2）若撤去极板间磁场 $\text{[math]}$ ，有n个速度为v₁= $\text{[math]}$ 的离子，能进入偏转磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求吞噬板上收集的离子个数及 $\text{[math]}$ 的取值范围；

（3）重新在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场并调整磁感应强度大小，使v₂= $\text{[math]}$ 的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场，若此时磁场边界为矩形，如图所示，当 $\text{[math]}$ 时上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积。

如图甲所示，在xOy平面的第Ⅰ象限内有沿x轴正方向的匀强电场 $\text{[math]}$ ；第Ⅱ、Ⅲ象限内同时存在着竖直向上的匀强电场 $\text{[math]}$ 和垂直纸面的磁场 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，磁场 $\text{[math]}$ 随时间t变化的规律如图乙所示， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，设垂直纸面向外为磁场正方向。一个质量为 $\text{[math]}$ 、电荷量为 $\text{[math]}$ 的带正电液滴从p点以速度 $\text{[math]}$ ，沿x轴负方向入射，恰好以指向y轴负方向的速度v经过原点O（此时 $\text{[math]}$ ）后进入 $\text{[math]}$ 的区域。重力加速度g取 $\text{[math]}$ 。

（1）求液滴第一次到达O点时速度v的大小；

（2）求液滴在 $\text{[math]}$ 时间内的路程；

（3）若在 $\text{[math]}$ 时撤去电场 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和磁场 $\text{[math]}$ ，同时在整个空间区域加竖直向上的匀强磁场 $\text{[math]}$ （未画出）， $\text{[math]}$ ，求从此时刻起，再经过 $\text{[math]}$ 液滴距O点的距离。

相关试卷

公司介绍

服务介绍

帮助中心