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题型：解答题题类：难易度：困难

2025届浙江省五校联盟高三上学期模拟预测物理试题

某同学设计了一个利用电场控制电子运动的装置，如图所示，一个以O点为圆心的四分之一圆形电子加速器MN其两板间电压为U（未知但可调节大小），M板可以产生初速度为零、质量为m、电荷量为e的电子，加速通过N板后速度方向指向O点（如图）。OABC矩形区域设置电磁场，OA长度为d，AB长度为 $\text{[math]}$ ，不考虑电子间的相互作用，也不考虑重力以及边界效应。

（1）、如图甲所示，若在OABC矩形区域内设置有4层紧邻的间距相等的匀强电场，电场强度大小均为E，方向沿竖直方向交替变化。求：

①若 $\text{[math]}$ 时，与OC方向夹角为 $\text{[math]}$ 的电子可以从BC边界穿出，求其在电场中运的时间。

②若 $\text{[math]}$ 时，若M板处电子数均匀分布，求从AB边界射出与BC射出的电子数比例。

（2）、如图乙所示，若在OABC矩形区域内（含边界）设置垂直纸面向外磁感应强度为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场。矩形区域内沿水平设置一个与AB等长的电子反射层（电子与其发生作用后水平速度不变，竖直速度等大反向），反射层与OC距离为y，y在 $\text{[math]}$ 范围内可调， $\text{[math]}$ 。若只考虑沿OC方向入射的电子，且该方向上单位时间发射的电子数为 $\text{[math]}$ （假设电子间未发生碰撞）。求：

①若电子能从BC边界射出，求y的取值范围。

②若 $\text{[math]}$ ，待稳定后，求电子对反射层垂直作用力F的大小。

举一反三

有些高能粒子会对物理仪器造成损害，一位同学认为可利用电磁场让带电粒子偏转的特点设计装置实现对粒子的屏蔽作用，如图所示为一半径为R的圆柱形铅盒的截面图，其中心为粒子发射源，以中心为坐标原点建立 $\text{[math]}$ 平面坐标系，使y轴负半轴与 $\text{[math]}$ 的角平分线重合，发射源可在图示 $\text{[math]}$ 平面范围内从圆心O沿半径方向往外不断发射出速度大小均为v，电荷量为q，质量为m的某种带正电粒子，粒子通过圆弧AB的缝隙到达铅盒外面，同学打算在 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 间的条形区域设置匀强电场或者匀强磁场以实现屏蔽效果，粒子重力不计，忽略粒子间的相互作用。

（1）如果条形区域设置平行于y轴的匀强电场，则电场的电场强度应至少为多少，使得所有粒子不能越过条形电场区域？并判断匀强电场方向；

（2）如果条形区域设置垂直于截面向里的匀强磁场，则磁场的磁感应强度应至少为多少，使得所有粒子不能越过条形磁场区域？此时粒子在磁场运动的最长时间为多少？

如图所示，距离为L的竖直虚线P与Q之间分布着竖直向下的匀强电场，A为虚线P上一点，C为虚线Q上一点，水平虚线CD与CF之间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，虚线CF与虚线Q之间的夹角θ=30°。质量为m、电荷量为q的粒子从A点以水平初速度 $\text{[math]}$ 射出，恰好从C点射入磁场，速度与水平方向的夹角也为θ，粒子重力可忽略不计。

（1）请分析粒子带正电还是负电；

（2）求电场的强度的大小；

（3）求粒子在磁场中的运动时间。

如图，有一个正方体空间Ⅰ $\text{[math]}$ 和一个长方体空间Ⅱ $\text{[math]}$ 相拼接。以 $\text{[math]}$ 为坐标原点，建立如图的空间直角坐标系 $\text{[math]}$ 。空间Ⅰ内存在沿z轴负方向的匀强电场（图中未画出），空间Ⅱ内存在沿z轴正方向的匀强磁场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从 $\text{[math]}$ 边的中点P以初速度 $\text{[math]}$ 沿x轴正方向射入空间Ⅰ，恰好经过正方形 $\text{[math]}$ 的中心点Q，并最终从空间Ⅱ的竖直棱飞出长方体区域。空间Ⅰ棱长为4L，不计粒子重力。求：

如图所示，竖直平行正对放置的带电金属板A、B，两板间的电势差U_AB=1000V，B板中心的小孔正好位于平面直角坐标系xOy的O点；y轴沿竖直方向；在x>0的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场，一质量为m＝1×10^-13 kg，电荷量q＝1×10^－⁸ C带正电粒子P从A板中心O^'处静止释放，其运动轨迹恰好经过M( $\text{[math]}$ m，1 m)点；粒子P的重力不计，试求：

（1）粒子到达O点的速度

（2）匀强电场的电场强度；

（3）粒子P到达M点的动能

如图所示，平面直角坐标系 $\text{[math]}$ 中，第Ⅱ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅲ、Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场。一质量为m，带电量为q的粒子由第Ⅱ象限中的 $\text{[math]}$ 点，以速度 $\text{[math]}$ 平行于x轴正方向射出，恰好由坐标原点O射入磁场。若不计粒子重力，求：

如图所示，水平放置的平行板电容器，上极板带正电，下极板接地。极板长L=0.4m两极板间距离d=1.6cm。大量分布均匀的带负电粒子流以相同的水平初速度从两板正中央下方连续射入极板间，粒子刚进入时极板间电压U=128V，极板正中央的粒子刚好落到上极板中点O处。已知微粒质量 $\text{[math]}$ ，电量 $\text{[math]}$ ，电容器电容 $\text{[math]}$ ，忽略粒子的重力、相互之间的作用力和空气阻力。求：

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