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题型：解答题题类：难易度：困难

2025届四川省普通高中高三上学期学业水平选择性考试模拟调研物理试卷

直角坐标系xOy如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区域边界均平行于y轴，Ⅰ区域内存在磁感应强度大小为B₀、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其宽度为 $\text{[math]}$ ；Ⅱ区域内存在磁感应强度大小为B₁（未知）、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其宽度为2L；Ⅲ区域内存在沿x轴正方向的匀强电场，其宽度为2L；Ⅳ区域内存在磁感应强度大小为B₁、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为+q的粒子由点 $\text{[math]}$ 沿x轴正方向射入Ⅰ区域，粒子经点 $\text{[math]}$ 射入Ⅱ区域，经点 $\text{[math]}$ 射入Ⅲ区域，粒子经Ⅲ区域后，与x轴正方向成θ = 30°夹角射入Ⅳ区域。粒子经Ⅳ区域偏转后再次返回Ⅲ区域。不计粒子重力。求：

（1）、粒子由P运动至Q所用的时间；

（2）、Ⅲ区域内电场强度的大小E；

（3）、粒子第二次经过Ⅲ区域右边界的坐标。

举一反三

如图，在平面直角坐标系 $\text{[math]}$ 内，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为 $\text{[math]}$ （未知）；第二象限存在沿 $\text{[math]}$ 轴正方向的匀强电场，电场强度大小 $\text{[math]}$ ；第四象限圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小 $\text{[math]}$ ，圆形区域分别在P点、Q点与 $\text{[math]}$ 轴、y轴相切，其半径 $\text{[math]}$ 。一比荷 $\text{[math]}$ 、不计重力和空气阻力的带正电粒子，从第二象限的A点由静止释放，A点坐标为（ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ），该粒子从y轴上C（0， $\text{[math]}$ ）点进入第一象限，恰从P点进入第四象限的匀强磁场，最终从圆形磁场的M点射出。求：

（1）粒子经过C点的速度大小 $\text{[math]}$ ；

（2）电场强度 $\text{[math]}$ 的大小及粒子经过P点的速度v；

（3）粒子在磁场中运动的时间t（结果可用 $\text{[math]}$ 表示）。

现代科学研究中，经常用磁场和电场约束带电粒子的运动轨迹，如图所示，有一棱长为L的正方体电磁区域 $\text{[math]}$ ，其中M、N分别为棱ab、棱gh的中点，以棱ef中点O为坐标原点、以ON为x轴正方向、OM为y轴正方向、Oe为z轴正方向建立三维坐标系 $\text{[math]}$ ，正方体区域内可能单独或同时存在沿z轴负方向的匀强电场E及匀强磁场B，在O点有一粒子源，沿x轴正方向发射不同速率的带电粒子，粒子质量均为m，电荷量均为 $\text{[math]}$ ，且粒子入射速度在 $\text{[math]}$ 范围内均匀分布，已知磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ ，电场强度大小为 $\text{[math]}$ ，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，取 $\text{[math]}$ 。

如图所示，匀强电场和匀强磁场的方向均水平向右。一个正离子在某时刻速度的大小为v，方向与电场磁场方向夹角为θ。当速度方向与磁场不垂直时，可以将速度分解为平行于磁场方向的分量 $\text{[math]}$ 和垂直于磁场方向的分量 $\text{[math]}$ 来进行研究。不计离子重力，此后一段时间内，下列说法正确的是（）

如图1所示，是微通道板电子倍增管的原理简化图，它利用入射电子经过微通道时的多次反射放大信号强度。圆柱形微通道的直径d=1×10^-2m、高为h，电子刚好从一角射入截面内，入射速度v=5×10⁶m/s，与通道壁母线的夹角θ=53^°；在第1次撞击位置以下有垂直截面向外的匀强磁场，磁感应强度为B（待求）。假设每个电子撞入内壁后可撞出N个次级电子，已知电子质量m=9×10^-31kg，e=1.6×10^-19C。忽略电子重力及其相互作用。取sin53^°=0.8。

（1）若N=1，假设原电子的轴向动量在撞击后保持不变，垂直轴向的动量被完全反弹，电子恰好不会碰到左侧壁，求B的值；

（2）若N=2，假设原电子的轴向动量被通道壁完全吸收，垂直于轴的动量被完全反弹并被垂直出射的次级电子均分，电子多次撞击器壁后最终刚好能飞出通道，求h的值；

（3）若N=2，通道中存在如图2所示方向的匀强电场（没有磁场），场强E=135V/m，假设电子的轴向动量被通道壁完全吸收，垂直轴向的动量被完全反弹并被垂直出射的次级电子均分。当h=0.1m时，信号电量的放大倍数是多少？

X射线技术是医疗、工业和科学领域中广泛应用的一种非侵入性检测方法。如医院中的X光检测设备就是一种利用X射线穿透物体并捕获其投影图像的仪器。其中激发X射线辐射出来的工作原理是在X射线管中，从电子枪逸出的电子被加速、偏转后高速撞击目标靶，实现破坏辐射，从而放出X射线。如图所示：从电子枪逸出的电子（质量为 $\text{[math]}$ 、电荷量为 $\text{[math]}$ ，初速度可以忽略）经匀强电场加速后，以水平速度 $\text{[math]}$ 从P点射入磁场，经过偏转后撞击目标靶，撞在不同位置，辐射出不同能量的X射线（M点最小，N点最大）。已知水平放置的目标靶MN长为 $\text{[math]}$ ， PM长为L，不计电子重力和电子高速运行中辐射的能量。求：

（1）电子进入磁场的速度 $\text{[math]}$ ；

（2）调节磁感应强度，电子在磁场中运动多长时间后垂直撞击在目标靶的中间；

（3）为保证电子击中目标靶MN，获取不同能量的X射线，磁感应强度的大小范围。

如图，直角坐标系xOy中，第I象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。第II、III象限中有两平行板电容器C₁、C₂ ，其中C₁垂直x轴放置，极板与x轴相交处存在小孔M、N；C₂垂直y轴放置，上、下极板右端分别紧贴y轴上的P、O点。一带电粒子从M静止释放，经电场直线加速后从N射出，紧贴C₂下极板进入C₂ ，而后从P点进入第I象限；经磁场偏转后恰好垂直x轴上的Q点离开，运动轨迹如图中虚线所示。已知粒子质量为m、带电量为q，O、P间距离为d，C₁、C₂的板间电压大小均为U，板间电场视为匀强电场，不计重力，忽略边缘效应。求：

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