



湖北省宜昌市協(xié)作體2023_2024學(xué)年高三物理上學(xué)期期中聯(lián)考試題含解析
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這是一份湖北省宜昌市協(xié)作體2023_2024學(xué)年高三物理上學(xué)期期中聯(lián)考試題含解析,共19頁(yè)。試卷主要包含了本試卷分選擇題和非選擇題兩部分,答題前,考生務(wù)必用直徑0,本卷命題范圍等內(nèi)容,歡迎下載使用。
2.答題前,考生務(wù)必用直徑0.5毫米黑色墨水簽字筆將密封線內(nèi)項(xiàng)目填寫清楚。
3.考生作答時(shí),請(qǐng)將答案答在答題卡上。選擇題每小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑;非選擇題請(qǐng)用直徑0.5毫米黑色墨水簽字筆在答題卡上各題的答題區(qū)域內(nèi)作答,超出答題區(qū)域書寫的答案無效在試題卷、草稿紙上作答無效。
4.本卷命題范圍:高考范圍。
一、選擇題:本題共10小題,每小題4分,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求,第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求.每小題全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分。
1. 中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的可控核聚變裝置全超導(dǎo)托卡馬克()已實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行,創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄.核聚變的核反應(yīng)方程是否,則下列說法錯(cuò)誤的是()
A. X是中子
B. 這個(gè)反應(yīng)必須在高溫下才能進(jìn)行
C. 是核反應(yīng)中釋放的內(nèi)能
D. 的比結(jié)合能要大于的比結(jié)合能
【答案】C
【解析】
【詳解】A.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)為1,核電荷數(shù)為0,則X是中子,故A正確;
B.這個(gè)反應(yīng)是熱核反應(yīng)必須在高溫下才能進(jìn)行,故B正確;
C.17.6MeV是核反應(yīng)中釋放的核能,故C錯(cuò)誤;
D.該核聚變釋放能量,生成物的原子核更穩(wěn)定,的比結(jié)合能要大于的比結(jié)合能,故D正確。
本題選錯(cuò)誤選項(xiàng),故選C。
2. 某學(xué)校舉行百米賽跑,小明同學(xué)運(yùn)動(dòng)圖像,如圖所示,則小明同學(xué)加速運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小為( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】在圖像中,圖像的面積表示位移,令勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v,根據(jù)圖像可知,勻加速與勻速經(jīng)歷的時(shí)間分別為
,
令,則有
在勻加速過程有
解得
故選C。
3. 中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括5顆地球同步衛(wèi)星和30顆中圓軌道衛(wèi)星,中圓軌道衛(wèi)星的軌道半徑比同步衛(wèi)星的小,關(guān)于北斗衛(wèi)星,下列說法中正確的是( )
A. 中圓軌道衛(wèi)星線速度比同步衛(wèi)星線速度小
B. 中圓軌道衛(wèi)星的發(fā)射速度比同步衛(wèi)星發(fā)射速度小
C. 通過調(diào)整,可使同步衛(wèi)星定點(diǎn)在北京上空
D. 同步衛(wèi)星的向心加速度比地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)向心加速度小
【答案】B
【解析】
【詳解】A.根據(jù)萬有引力提供向心力有
解得
可知軌道半徑越小,線速度越大,故A錯(cuò)誤;
B.軌道半徑越大,需要的發(fā)射速度越大,故B正確;
C.同步衛(wèi)星只能定點(diǎn)在赤道上空,故C錯(cuò)誤;
D.同步衛(wèi)星與赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)角速度相同,根據(jù)向心加速度與角速度的關(guān)系
可知同步衛(wèi)星向心加速度大于赤道上物體向心加速度,故D錯(cuò)誤。
故選B。
4. 小明站在水池邊玩激光筆,他用單色光a斜射向水面,其折射光線把水池底的小鵝卵石P照亮,一會(huì)兒水池水面上升一些,他換用單色光b沿同一路徑斜射向水面,其折射光線恰好也把小鵝卵石P照亮。小鵝卵石P可以看成一個(gè)點(diǎn),則下列說法正確的是( )
A. a光的波長(zhǎng)比b光長(zhǎng)
B. 水對(duì)a光的折射率比b光大
C. a光在水中傳播速度比b光大
D. 用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),a光的相鄰干涉條紋間距比b光大
【答案】B
【解析】
【詳解】AB.由題意,畫出兩次光路圖如圖所示,由圖可見,a、b兩種色光在水面入射角相同,a光的折射角小,說明a光的頻率大,波長(zhǎng)短,水對(duì)a光的折射率比b光大,故A錯(cuò)誤,B正確;
C.據(jù)光速公式
可知,a光在水中傳播速度比b光小,故C 錯(cuò)誤;
D.據(jù)雙縫干涉公式
可知,用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),a光的相鄰干涉條紋間距比b光小,故D錯(cuò)誤。
故選B。
5. 如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k,原線圈接電壓穩(wěn)定的正弦交變電源,為定值電阻,為滑動(dòng)變阻器,現(xiàn)移動(dòng)滑片P,則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變化量和流過的電流變化量的比值為()
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【詳解】根據(jù)變壓器的原理
,
有
,
在原線圈電路中
定值
則
,,
且
于是有
故選D。
6. 如圖所示,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線懸掛于O點(diǎn)的小球處于靜止?fàn)顟B(tài),質(zhì)量為m的子彈以速度v0水平射入小球,子彈穿過小球后的速度為,子彈穿過小球后瞬間細(xì)線上的張力是子彈射入小球前細(xì)線張力的1.5倍,子彈穿過小球時(shí)間極短,重力加速度為g,不考慮小球質(zhì)量變化,則小球的質(zhì)量為( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】子彈穿過小球過程中,子彈和小球水平動(dòng)量守恒,設(shè)穿過瞬間小球的速度為v,則
解得
對(duì)小球由牛頓第二定律
其中
代入解得
A正確。
故選A。
7. 圖中所示虛線1、2、3、4為靜電場(chǎng)的等勢(shì)面,相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等,其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0。一個(gè)電子在運(yùn)動(dòng)中僅受靜電力的作用,經(jīng)過a、b點(diǎn)的動(dòng)能分別為和,則下列說法正確的是()
A. 電子一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)
B. 等勢(shì)面1的電勢(shì)為
C. 電子在等勢(shì)面2上的電勢(shì)能為
D. 電子的電勢(shì)能為時(shí),它的動(dòng)能為
【答案】D
【解析】
【詳解】A.電子不一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),故A錯(cuò)誤;
B.若電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理,電場(chǎng)力做正功為
得
即
可見相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差為,因?yàn)?br>所以
故B錯(cuò)誤;
C.由上述知
所以電子在等勢(shì)面2上電勢(shì)能為
故C錯(cuò)誤;
D.電子在等勢(shì)面1上的電勢(shì)能為
電子運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和電勢(shì)能之和不變,為
所以電子的電勢(shì)能為時(shí),它的動(dòng)能為
故D正確。
故選D。
8. 在某水平均勻介質(zhì)中建立如圖所示的三維直角坐標(biāo)系,xOy平面水平。在x軸上的兩個(gè)波源、的x坐標(biāo)分別為、,時(shí)刻、同時(shí)開始振動(dòng),的振動(dòng)方程為,的振動(dòng)方程為,振動(dòng)形成的波傳播速度為2m/s,y軸上P點(diǎn)的y坐標(biāo)為,取,則下列說法正確的是( )
A. P點(diǎn)的起振方向沿z軸正向
B. 當(dāng)振動(dòng)形成的波傳到P點(diǎn)時(shí),P點(diǎn)在平衡位置沿z軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)
C. 兩列波在P點(diǎn)疊加后,P點(diǎn)離開平衡位置的最大位移為18cm
D. y軸上,坐標(biāo)原點(diǎn)O和P點(diǎn)間,只有一個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.振動(dòng)形成的波先傳播到P點(diǎn),因此質(zhì)點(diǎn)P的起振方向與相同,即沿z軸負(fù)方向,A錯(cuò)誤;
B.點(diǎn)到P點(diǎn)距離為,點(diǎn)到P點(diǎn)距離為,波的周期為
兩列波在同一種介質(zhì)中傳播速度相同,的波傳播到P點(diǎn)用時(shí)
的波傳播到P點(diǎn)用時(shí)
可見當(dāng)?shù)牟▊鞯絇點(diǎn)時(shí),P點(diǎn)已經(jīng)完成3個(gè)全振動(dòng),在平衡位置沿z軸負(fù)向運(yùn)動(dòng),B正確;
C.波長(zhǎng)為
兩波源到P點(diǎn)的路程差為3m,為波長(zhǎng)的3倍,由于兩波源起振方向相反,因此P點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn),P點(diǎn)離開平衡位置的最大位移為2cm,C錯(cuò)誤;
D.坐標(biāo)原點(diǎn)O與、的路程差為,因此y軸上,坐標(biāo)原點(diǎn)O和P點(diǎn)間,到、的路程差為3.5m處為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),D正確。
故選BD。
9. 如圖所示,兩平行傾斜導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌平滑連接,傾斜導(dǎo)軌光滑、水平導(dǎo)軌粗糙,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。質(zhì)量為的金屬棒靜止在離傾斜導(dǎo)軌底端足夠遠(yuǎn)的水平導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直,水平導(dǎo)軌處在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度。質(zhì)量為的金屬棒與距水平導(dǎo)軌高為處由靜止釋放。已知兩金屬棒的電阻均為,兩導(dǎo)體棒與水平導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,導(dǎo)軌寬度為,重力加速度為,則下列說法正確的是( )
A. 金屬棒沿斜導(dǎo)軌下滑過程機(jī)械能守恒
B. 金屬棒下滑過程,因回路面積變小,故磁通量變小
C. 金屬棒進(jìn)入水平導(dǎo)軌后,金屬棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)
D. 金屬棒整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,兩金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱小于
【答案】AD
【解析】
【詳解】A.金屬棒沿斜導(dǎo)軌下滑過程,只有重力做功,故機(jī)械能守恒,故選項(xiàng)A正確;
B.金屬棒下滑過程,因磁場(chǎng)所在面積不變,故磁通量不變,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
C.金屬棒下滑到底端過程,有:
又
假設(shè)棒不動(dòng)
故假設(shè)成立,棒保持靜止,因此C錯(cuò)誤;
D.金屬棒初始時(shí)的機(jī)械能
因金屬棒進(jìn)入水平軌道后受摩擦力作用,故兩棒產(chǎn)生的焦耳熱小于,故選項(xiàng)D正確。
故選AD。
10. 如圖甲所示,質(zhì)量為的物塊放在靜止于粗糙水平面上的長(zhǎng)木板上,從時(shí)刻起物塊受到水平向右的外力,此外力變化規(guī)律如圖乙所示,物塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙所示,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則下列說法正確的是()
A. 物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1B. 長(zhǎng)木板的質(zhì)量為
C. 時(shí),物塊的速度大小為D. 長(zhǎng)木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.05
【答案】AD
【解析】
【詳解】A.由圖乙可知拉力F的大小與時(shí)間成正比,由圖丙可知,內(nèi)物塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力與拉力F等大,可知物塊、長(zhǎng)木板和地面保持相對(duì)靜止;物塊與長(zhǎng)木板相對(duì)靜止,相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng);以后物塊與長(zhǎng)木板間相對(duì)滑動(dòng),由最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,設(shè)物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,可得
解得物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
故A正確;
BD.設(shè)長(zhǎng)木板的質(zhì)量為,長(zhǎng)木板與地面間動(dòng)摩擦因素為;當(dāng)時(shí)長(zhǎng)木板與地面間開始相對(duì)滑動(dòng),此時(shí)拉力F的大小為
由于最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則
當(dāng)時(shí),物塊與長(zhǎng)木板相對(duì)靜止,長(zhǎng)木板達(dá)到最大加速度
當(dāng)時(shí),拉力F的大小為
對(duì)物塊由牛頓第二定律得
解得
,,
故B錯(cuò)誤,D正確;
C.力-時(shí)間圖像中,圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示沖量,由圖可知內(nèi)力F的沖量大小為
物塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力f的沖量大小為
內(nèi)對(duì)物塊由動(dòng)量定理可得
解得時(shí),物塊的速度大小為
故C錯(cuò)誤。
故選AD。
二、非選擇題:本題共5小題,共60分。
11. 某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理.斜面體固定在桌面上,裝有遮光條的滑塊質(zhì)量為M,重力加速度為g。
(1)實(shí)驗(yàn)前先用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度,讀數(shù)如圖乙所示,則遮光條的寬度__________;
(2)繞過定滑輪的細(xì)線連接著滑塊和裝有砂的砂桶,牽引滑塊的細(xì)線與斜面平行,改變砂桶中砂的質(zhì)量,向下輕推物塊,直到滑塊通過兩光電門時(shí)間相等,測(cè)量并記錄這時(shí)砂和砂桶的質(zhì)量m,不懸掛細(xì)線和砂桶,由靜止釋放滑塊,則滑塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的合外力等于__________;若滑塊通過光電門1、2時(shí)遮光條遮光時(shí)間分別為、,兩光電門間的距離為x,則物塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2所用的時(shí)間__________;
(3)滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中,如果表達(dá)式__________成立,則動(dòng)量定理得到驗(yàn)證.
【答案】 ①. 4.7 ②. ③. ④.
【解析】
【詳解】(1)[1]根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)律,該讀數(shù)為
(2)[2] 懸掛細(xì)線和砂桶,滑塊受力平衡,不懸掛細(xì)線和砂桶,相當(dāng)于撤去滑塊受到的一個(gè)沿斜面向上的拉力mg,則滑塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的合外力等于;
[3]滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有
解得
(3)[4]如果有
實(shí)驗(yàn)中
整理得表達(dá)式
則動(dòng)量定理得到驗(yàn)證。
12. 要測(cè)量?jī)晒?jié)干電池的總電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)小組成員根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的器材設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路。電路中電壓表的量程為3V,內(nèi)阻較大,電阻箱R(0~999.99Ω),毫安表量程為0~100,內(nèi)阻為。
(1)圖甲中用定值電阻將毫安表改裝成量程為0~0.6A的電流表,則__________Ω;請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖乙連接完整。( )
(2)將電阻箱接入電路的電阻調(diào)到較大,閉合電鍵后調(diào)節(jié)電阻箱,測(cè)得多組電壓表和毫安表的示數(shù)U、I,作出圖像,得到圖像與縱軸的截距為b,圖像的斜率為k,則電池的電動(dòng)勢(shì)__________V,內(nèi)阻__________Ω。(結(jié)果均用已知量和測(cè)量量的符號(hào)表示)
(3)若實(shí)驗(yàn)過程小組成員也記錄了每次調(diào)節(jié)后電阻箱的阻值,根據(jù)多組U、R值,作出圖像,根據(jù)圖像的截距和斜率也可以求得電源的電動(dòng)勢(shì),這樣測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)__________(填“大于”“小于”或“等于”)電源的實(shí)際電動(dòng)勢(shì)。
【答案】 ①. 2 ②. 圖見解析 ③. b ④. ⑤. 小于
【解析】
【詳解】(1)[1]改裝之后滿偏電流為
解得
[2]實(shí)物連接如圖所示
(2)[3][4]根據(jù)閉合電路歐姆定律
即
根據(jù)題意有
解得
(3)[5]由
得
作出也可以求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,但由于電壓表分流,使測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均偏小。
13. 導(dǎo)熱性能良好的汽缸內(nèi)壁頂部有一固定卡環(huán),卡環(huán)到汽缸底部高度為20,一個(gè)質(zhì)量為1的活塞將汽缸內(nèi)氣體封閉,汽缸內(nèi)壁光滑,活塞與汽缸內(nèi)壁氣密性良好,靜止時(shí),活塞與卡環(huán)接觸,已知大氣壓強(qiáng)為,環(huán)境溫度為300K,當(dāng)環(huán)境溫度降為280K時(shí),卡環(huán)對(duì)活塞的壓力剛好為零,重力加速度取10,活塞的截面積為5,不計(jì)活塞的厚度,求:
(1)開始時(shí),卡環(huán)對(duì)活塞的壓力;
(2)當(dāng)環(huán)境溫度為280K時(shí),在活塞上放一個(gè)質(zhì)量為2的重物,當(dāng)活塞重新穩(wěn)定時(shí),活塞離缸底的距離。
【答案】(1);(2)
【解析】
【詳解】(1)設(shè)開始時(shí)缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為,當(dāng)環(huán)境溫度降為280K時(shí),缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)
氣體發(fā)生等容變化,則
解得
開始時(shí)
解得
(2)在活塞上加上重物后,最后穩(wěn)定時(shí),缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)
發(fā)生等溫變化,則
解得
14. 如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為的小球懸掛在長(zhǎng)的細(xì)線下端。左側(cè)有一豎直放置的圓管軌道,軌道半徑,為其豎直直徑,,B點(diǎn)到D點(diǎn)的豎直距離?,F(xiàn)讓小球從與豎直方向成角的A點(diǎn)由靜止釋放,小球運(yùn)動(dòng)到懸掛點(diǎn)正下方B點(diǎn)時(shí)繩子剛好斷開,接著小球從B點(diǎn)飛出后剛好由D點(diǎn)切線進(jìn)入圓管軌道,而且小球運(yùn)動(dòng)到圓管軌道的最高點(diǎn)F時(shí)和管道內(nèi)外壁均無彈力作用。g取10,,,不計(jì)空氣阻力,求:
(1)小球在B點(diǎn)速度大??;
(2)細(xì)線與豎直方向的夾角;
(3)在圓管軌道間運(yùn)動(dòng)時(shí),小球克服摩擦力所做的功。
【答案】(1);(2);(3)0.4J
【解析】
【詳解】(1)小球從B點(diǎn)到D點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示
設(shè)落到D點(diǎn)時(shí)其豎直方向分速度為,則
解得
而
水平分速度和大小相等,解得
(2)小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)B點(diǎn),由動(dòng)能定理有
代入數(shù)據(jù)解得
故
(3)小球在F點(diǎn)和軌道間無彈力,有
解得
因
,
故
所以小球從D點(diǎn)到F點(diǎn)由動(dòng)能定理得
代入數(shù)據(jù)解得
因此,小球克服摩擦力所做功為0.4J。
15. 如圖甲所示,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I,圓心的坐標(biāo)為(0,R),在x軸下方有垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)II,P、Q為長(zhǎng)2R的平行板,Q板在x軸負(fù)半軸上,兩板間的距離為2R,在兩板間加上如圖乙所示的電壓,在兩板的左側(cè)有一粒子源,從時(shí)刻開始沿兩板中線發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,粒子初速度為,長(zhǎng)為2R的接收器ab水平放置在x軸正半軸上,a端離O點(diǎn)距離為R,在時(shí)刻從粒子源射出的粒子經(jīng)磁場(chǎng)I偏轉(zhuǎn)后從O點(diǎn)沿y軸負(fù)方向進(jìn)入磁場(chǎng)II,此粒子剛好打在接收器上的b點(diǎn),所有粒子均能從兩板間射出,不計(jì)粒子重力和粒子間相互作用,求:
(1)粒子在兩板間運(yùn)動(dòng)的最大側(cè)移;
(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)I、II的磁感應(yīng)強(qiáng)度和的大??;
(3)當(dāng)時(shí),接收器ab上有粒子打到區(qū)域的長(zhǎng)度。
【答案】(1);(2),;(3)
【解析】
【詳解】(1)粒子穿過磁場(chǎng)的時(shí)間
因此粒子從時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)的粒子側(cè)移最大
粒子在電場(chǎng)中加速度
最大側(cè)移
(2)所有粒子射出電場(chǎng)時(shí),沿電場(chǎng)方向的速度變化量為零,因此所有粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度大小為,方向均沿x軸正向。
在時(shí)刻從粒子源射出的粒子恰好從兩板間中線上出電場(chǎng),沿半徑方向射入磁場(chǎng)I,此粒子從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)II,則粒子在磁場(chǎng)I中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑
根據(jù)牛頓第二定律
解得
根據(jù)題意可知,粒子在磁場(chǎng)II中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為
根據(jù)牛頓第二定律
解得
(3)當(dāng)時(shí),粒子在電場(chǎng)中的最大側(cè)移為
由于所有粒子在磁場(chǎng)I中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑均等于R,因此所有粒子經(jīng)磁場(chǎng)I偏轉(zhuǎn)后均從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)II。
在電場(chǎng)中向上側(cè)移為R的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)I偏轉(zhuǎn)后軌跡和在電場(chǎng)中向下側(cè)移為R的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)I偏轉(zhuǎn)后軌跡如圖所示。根據(jù)幾何關(guān)系可知,兩粒子進(jìn)磁場(chǎng)II時(shí)的速度方向與y軸負(fù)方向的夾角均為,兩粒子打在粒子接收器上的位置相同,該點(diǎn)是離O點(diǎn)最近的點(diǎn),離O點(diǎn)的距離
因此,接收器ab上有粒子打到區(qū)域長(zhǎng)度
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