2018年4月物理选考即将到来。某同学在复习带电粒子在复合场中的运动时，经过思考，自己设计...

2018年4月物理选考即将到来。某同学在复习带电粒子在复合场中的运动时，经过思考，自己设计了一道题目：如图，C、D板之间是加速电场，电压为U，虚线OQ、QPON是匀强磁场的边界，且磁场范围足够大，QP与ON平行，CP。间距为d，与OQ垂直且与竖直方向夹角θ=60°，两磁场大小均为B，方向垂直纸面向外。现有一个比荷为k的正电荷（重力不计），从C板的小孔静止释放，加速后从O点水平进入虚线OQ右侧空间。该电荷第二次（不包括从O点进入这一次）到达ON边界时的位置为A点（未画出）。求：

（1）粒子在O点的速度大小；

（2）粒子从O到A的时间；

（3）若两磁场整体以O点为轴，顺时针转过300，粒子加速后从O点水平进入，且粒子始终在OQ右侧运动，试判断粒子能否通过A点，需讲明理由。

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某同学设计了一利用涡旋电场加速带电粒子的装置，基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，带电粒子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使粒子加速。图甲上部分为侧视图、下部分为俯视图。若粒子质量为m、电荷量为q，初速度为零，圆形轨道的半径为R，穿过粒子圆形轨道面积的磁通量Ф随时间t的变化关系如图乙所示，在t0时刻后，粒子轨道处的磁感应强度为B，粒子加速过程中忽略相对论效应，不计粒子的重力。下列说法正确的是

A.若被加速的粒子为电子，沿如图所示逆时针方向加速，则应在线圈中通以由a到b的电流

B.若被加速的粒子为正电子，沿如图所示逆时针方向加速，则应在线圈中通以由a到b的电流

C.在t0时刻后，粒子运动的速度大小为

D.在t0时刻前，粒子每加速一周增加的动能为

高三物理选择题中等难度题查看答案及解析

在物理学上，常利用测定带电粒子的受力情况来确定复合场中场强的大小和方向。如图所示，在立方体区域内存在待测定的匀强电场和匀强磁场，在其左侧分别是加速电场和速度选择器，用于获取特定速度的带电粒子。装置中，灯丝A接入电源后发出电子，P为中央带小圆孔的竖直金属板，在灯丝A和金属板P之间接入电源甲，使电子加速；在间距为d的水平正对金属板C、D间接入电源乙，在板间形成匀强电场。C、D间同时存在垂直纸面向外、大小为 B0的匀强磁场（左右宽度与两板相同）。现将电源甲、乙的输出电压分别调到U1、U2，使电子沿直线运动进入待测区域，如图中虚线所示。电子质量为m、电量为e，重力不计，从灯丝出来的电子初速不计，整个装置置于真空室内。

（1）用笔画线代替导线将电源甲、乙接人装置，以满足题中要求；

（2）求电子从P板出来的速度v0及U1、U2。满足的关系式；

（3）调节U1、U2使电子以不同的速度大小沿+X轴进入待测区域，测得电子刚连入时受力大小均为F，由此，你能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息？

（4）保持电子进入待测区域的速度大小仍为V0，转动待测区域（转动中电场、磁场相对坐标轴的方向不变），使电子沿Y轴或Z轴方向射入。测得电子刚射入时受力大小如下表所示，根据表中信息又能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息？

高三物理计算题中等难度题查看答案及解析

核聚变是能源的圣杯，但需要在极高温度下才能实现，最大难题是没有任何容器能够承受如此高温。托卡马克采用磁约束的方式，把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内巧妙实现核聚变。相当于给反应物制作一个无形的容器。2018年11月12日我国宣布“东方超环”（我国设计的全世界唯一一个全超导托卡马克）首次实现一亿度运行，令世界震惊，使我国成为可控核聚变研究的领军者。

（1）2018年11月16日，国际计量大会利用玻尔兹曼常量将热力学温度重新定义。玻尔兹曼常量k可以将微观粒子的平均动能与温度定量联系起来，其关系式为，其中k=1.380649×10-23J/K。请你估算温度为一亿度时微观粒子的平均动能（保留一位有效数字）。

（2）假设质量为m、电量为q的微观粒子，在温度为T0时垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，求粒子运动的轨道半径。

（3）东方超环的磁约束原理可简化如图。在两个同心圆环之间有很强的匀强磁场，两圆半径分别为r1、r2，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域内的带电粒子只要速度不是很大都不会穿出磁场的外边缘，而被约束在该区域内。已知带电粒子质量为m、电量为q、速度为v，速度方向如图所示。要使粒子不从大圆中射出，求环中磁场的磁感应强度最小值。

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实验中经常利用电磁场来改变带电粒子运动的轨迹．如图所示，氕()、氘()、氚()三种粒子同时沿直线在纸面内通过电场强度为E、磁感应强度为B的复合场区域. 进入时氕与氘、氘与氚的间距均为d，射出复合场后进入y轴与MN之间(其夹角为θ)垂直于纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ，然后均垂直于边界MN射出．虚线MN与PQ间为真空区域Ⅱ且PQ与MN平行．已知质子比荷为，不计重力.

(1) 求粒子做直线运动时的速度大小v；

(2) 求区域Ⅰ内磁场的磁感应强度B1；

(3) 若虚线PQ右侧还存在一垂直于纸面的匀强磁场区域Ⅲ，经该磁场作用后三种粒子均能汇聚于MN上的一点，求该磁场的最小面积S和同时进入复合场的氕、氚运动到汇聚点的时间差Δt.

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1932年美国物理学家劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其核心部件是两个中空的半圆形金属盒D1和D2，称为“D形盒”，其原理如图所示，带电粒子在两盒之间被电场加速，在两盒中做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　　 ）

A. D形盒的作用是静电屏蔽，使带电粒子在盒中做匀速圆周运动而不被电场干扰

B. 在两D形盒之间所加交变电压的周期应等于带电粒子做匀速圆周运动周期的两倍

C. 仅使加速电压的有效值增大，带电粒子获得的能量一定增大

D. 仅使D形盒中磁场的磁感应强度B增大，带电粒子在D形盒中运动周期一定增大

高三物理单选题中等难度题查看答案及解析

实验中经常利用电磁场来改变带电粒子运动的轨迹。如图所示，氕、氘、氚三种粒子同时沿直线在纸面内通过电场强度为E、磁感应强度为B的复合场区域。进入时氕与氘、氘与氚的间距均为d，射出复合场后进入y轴与MN之间（其夹角为θ）垂直于纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ，然后均垂直于边界MN射出。虚线MN与PQ间为真空区域Ⅱ且PQ与MN平行。已知质子比荷为，不计重力。

（1）求粒子做直线运动时的速度大小v；

（2）求区域Ⅰ内磁场的磁感应强度B1；

（3）若虚线PQ右侧还存在一垂直于纸面的匀强磁场区域Ⅲ，经该磁场作用后三种粒子均能汇聚于MN上的一点，求该磁场的最小面积S和同时进入复合场的氕、氚运动到汇聚点的时间差△t。

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学习完《摩擦力》一节内容后，老师给同学们布置一项任务—测定一铁块与长木板之间的动摩擦因数μ，同学们经过思考，在测量滑动摩擦力环节，主要设计了以下两种方案：

方案1：将一长木板固定在水平地面上，用手通过轻质弹簧秤水平向右拉放在长木板上的铁块P，使铁块P向右匀速运动；

方案2：把弹簧秤的一端固定在墙上另一端拉铁块，铁块放在水平长木板上，且弹簧秤轴线保持水平。用水平力向左拉长木板，使长木板向左运动。

(1)方案2在某次操作中弹簧秤的示数已放大画出，此时弹簧秤的示数为___________N；

(2)这两种测量滑动摩擦力的方案中，_________(选填“方案1”或“方案2”)更方便操作；

(3)在利用方案2的某次实验中，弹簧秤示数稳定后______

A.拉木板的拉力一定等于弹簧测力计示数

B.拉木板的拉力一定小于弹簧测力计示数

C.拉木板的拉力一定大于弹簧测力计示数

D.拉木板的拉力小于、等于、大于弹簧秤示数均可

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高三物理填空题中等难度题查看答案及解析

如图，在平面直角坐标系xOy中，第一象限内有一条通过坐标原点的虚线，虚线与y轴正方向夹 角为30°，在虚线与x轴正方向之间存在着平行于虚线向下的匀强电场。在第四象限内存在一个长方形 的匀强磁场区域（图中未画出），磁感应强度为B，方向垂直坐标平面向外。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从虚线上某点以一定的初速度垂直电场方向射入电场，经过电场偏转后，该粒子恰从x轴上的P点以速度v射入匀强磁场区域，速度c的方向与x轴正方向夹角为60°，带电粒子在磁场中做匀速圆周 运动，经磁场偏转后，粒子射出磁场时速度方向沿x轴负方向，随后粒子做匀速直线运动并垂直经过一y 轴上的Q点。已知OP=L，不计带电粒子重力。求：

（1）匀强电场的电场强度E的大小；

（2）带电粒子在电场和磁场中运动时间之和；

（3）矩形磁场区域的最小面积和Q点的位置坐标。

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