2021年豐臺(tái)高三物理高考一模試卷及答案(含詳解)

通俗解析：豐臺(tái)區(qū)2021屆高三年級(jí)第二學(xué)期綜合練習(xí)（一）物理試卷2021.03

本試卷滿分共100分考試時(shí)間90分鐘

注意事項(xiàng)：

1.答題前，考生務(wù)必先將答題卡上的學(xué)校、年級(jí)、班級(jí)、姓名、準(zhǔn)考證號(hào)用黑色字跡簽字筆填寫清

楚，并認(rèn)真核對條形碼上的準(zhǔn)考證號(hào)、姓名，在答題卡的“條形碼粘貼區(qū)”貼好條形碼。

2.本次考試所有答題均在答題卡上完成。選擇題必須使用26鉛筆以正確填涂方式將各小題對應(yīng)選

項(xiàng)涂黑，如需改動(dòng)，用橡皮擦除千凈后再選涂其它選項(xiàng)。非選擇題必須使用標(biāo)準(zhǔn)黑色字跡簽字筆書寫，

要求字體工整、字跡清楚。

3.請嚴(yán)格按照答題卡上題號(hào)在相應(yīng)答題區(qū)內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效，在試卷、草稿紙

上答題無效。

4.請保持答題卡卡面清潔，不要裝訂、不要折疊、不要破損。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，選出最符合題目要求的一項(xiàng)。

1.下列說法正確的是

A.￡N+：Hef；。+；”是裂變B.皆Xe+；；Sr+2）是聚變

C.置網(wǎng).常是a衰變D.；：Na+；；Mg+：e是裂變

2.一束單色光從空氣進(jìn)人水中，下列說法正確的是

A.光的頻率不變B.光的傳播速度變大

C.折射角大于入射角D.人射角增大到某一角度時(shí)將會(huì)發(fā)生全反射

3.兩個(gè)分子間的作用力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖所示，假定兩個(gè)分子的距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)它

們的分子勢能為0,下列說法正確的是

A.在r由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，尸先變小后變大

B.在r由無限遠(yuǎn)到趨近于。的過程中，尸先做正功后做負(fù)功

C.在r由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，分子勢能先增大后減小再增大

D.在r="處分子勢能為零

4.圖甲為一列簡諧橫波在f=0.1s時(shí)刻的波形圖,圖乙為x=4m處的質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象。下列說法正

確的是

A.該波的傳播速度為1.6"?/s

B.f=O.ls時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的速度沿y軸正方向

C.該波沿x軸正方向傳播

D.從/=0.15到t=0.2s,質(zhì)點(diǎn)。通過的路程為3cm

5.利用雙縫干涉裝置測紅光波長時(shí)，得到紅光的干涉圖樣；僅將紅光換成藍(lán)光，得到另一干涉圖樣。

兩圖樣如圖所示，下列說法正確的是mumu

圖甲圖乙

A.圖甲為紅光干涉圖樣

B.將光屏遠(yuǎn)離雙縫，干涉條紋間距減小

C.紅光比藍(lán)光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象

D.若藍(lán)光照射某金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光照射也一定能發(fā)生光電效應(yīng)

6.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。一群氫原子處于"=3的激發(fā)態(tài)上，下列說法正確的是

生E/eV

0

3：-1.51

2--3.4

1-----------------------------13.6

A.原子向”=2的能級(jí)躍遷需要吸收能量

B.原子向低能級(jí)躍遷只能發(fā)出2種不同頻率的光子

C.原子躍遷到低能級(jí)后電子動(dòng)能減小

D.原子至少需要吸收1.51eV的能量才能發(fā)生電離

7.為了對大氣二氧化碳進(jìn)行全天時(shí)、高精度監(jiān)測，我國研制的全球首顆搭載主動(dòng)激光雷達(dá)的大氣環(huán)境

監(jiān)測衛(wèi)星，將于2021年7月出廠待發(fā)射。與地球同步軌道衛(wèi)星（圖中衛(wèi)星1）不同，大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星

（圖中衛(wèi)星2）是軌道平面與赤道平面夾角接近90。的衛(wèi)星，一天內(nèi)環(huán)繞地球飛14圈。下列說法正確的是

A.衛(wèi)星2的速度大于衛(wèi)星1的速度

B.衛(wèi)星2的周期大于衛(wèi)星1的周期

C.衛(wèi)星2的向心加速度小于衛(wèi)星1的向心加速度

D.衛(wèi)星2所處軌道的重力加速度等于衛(wèi)星1所處軌道的重力加速度

8.由交流發(fā)電機(jī)、定值電阻R、交流電流表組成的閉合回路如圖所示。線圈ABCC逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),

下列說法正確的是

0ER

A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中A。、BC邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢

B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖中位置時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)锳OCBA

C.線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，交流電流表指針左右擺動(dòng)

D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到中性面的瞬間，電路中的電流最大

9.元電荷e的數(shù)值最早是由物理學(xué)家密立根測得的。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：兩塊金屬板水平放置，間距

為d,電壓為U,質(zhì)量為，"的油滴懸浮在兩板間保持靜止。已知重力加速度g,兩板間電場可視為勻強(qiáng)電

場。下列說法正確的是

噴霧器

。+

O-

3.懸浮油滴的電荷量為皿

A.懸浮油滴帶正電

U

C懸浮油滴的比荷為冬。.油滴的電荷量不一定是電子電荷量的整數(shù)倍

U

10.用圖中三套實(shí)驗(yàn)裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，下列選項(xiàng)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的操作是

A.甲圖中，使導(dǎo)體棒A8順著磁感線方向運(yùn)動(dòng)，且保持穿過ABC。中的磁感線條數(shù)不變

B.乙圖中，使條形磁鐵勻速穿過線圈

C.丙圖中，開關(guān)S閉合后，A、B螺線管相對靜止一起豎直向上運(yùn)動(dòng)

D.丙圖中，開關(guān)S保持閉合，使小螺線管A在大螺線管B中保持不動(dòng)

11.兩條平行的通電直導(dǎo)線A3、通過磁場發(fā)生相互作用，電流方向如圖所示。下列說法正確的是

■Ah

A.兩根導(dǎo)線之間將相互排斥B./2在/,位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外

C.AB受到的力是由h的磁場施加的D若/1>/2，則AB受到的力大于CO受到的力

12.如圖所示，金屬圓環(huán)水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大。下列說法

正確的是

A.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流是因?yàn)樽杂呻娮邮艿铰鍌惼澚Φ淖饔?/p>

B.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流是因?yàn)樽杂呻娮邮艿诫妶隽Φ淖饔?/p>

C.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸增大

D.如果把金屬圓環(huán)換成金屬圓盤，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流

動(dòng)時(shí)，與石塊B接觸的物體對它的作用力為產(chǎn)，方向如右圖所示.若貨車向右以加速度（。2>“1）做

加速運(yùn)動(dòng)，則與石塊B接觸的物體對它的作用力E表示正確的是

14.選擇不同的參考系來觀察同一物體的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果會(huì)有所不同：如圖甲所示，在自由下落的電梯中，

電梯外的人看到小球只受重力作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，符合牛頓定律；電梯內(nèi)的人看到小球只受重力卻是

“靜止”的，“違反”了牛頓定律。為了能夠用牛頓定律描述對地面作加速運(yùn)動(dòng)的參考系（又稱“非慣性參考系”）

中物體的運(yùn)動(dòng)，在非慣性系中引入慣性力的概念：慣性力/修=一，"〃，。表示非慣性系的加速度，負(fù)號(hào)表

示與。方向相反。引入慣性力后，電梯中的人認(rèn)為小球受到向上的慣性力與重力平衡，小球靜止，符合牛

頓定律。如圖乙所示，某人在以加速度〃作勻加速運(yùn)動(dòng)的高鐵上，距地面為//處，以相對于高鐵的速度uo

水平拋出一個(gè)小球。已知重力加速度g,關(guān)于此人看到的小球運(yùn)動(dòng)，分析正確的是

A.小球在豎直方向上做初速度等于零，加速度小于g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)

B.小球水平方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)

C.當(dāng)%時(shí)，小球?qū)⒙湓趻伋鳇c(diǎn)的正下方

D.當(dāng)%=q/-生時(shí)，小球?qū)⒙湓趻伋鳇c(diǎn)的正下方

V2g

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.在“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，桌上放一塊方木板，用圖釘把一張白紙釘在方木板

上。再用圖釘把橡皮條一端固定在板上的A點(diǎn)。在橡皮條另一端拄上兩條細(xì)繩形成結(jié)點(diǎn)，細(xì)繩的另一端系

著繩套。先用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條；再用一個(gè)彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套拉橡

皮條。

(1)判斷力尸單獨(dú)作用與力Q、&共同作用效果相同的依據(jù)是

A.F的大小等于Fi與尸2的大小之和

B.使橡皮條伸長相同的長度

C.使橡皮條_上的結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置

(2)實(shí)驗(yàn)中需要標(biāo)記或者記錄的信息有

A.橡皮條的原長

B.橡皮條原長時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置

C.力廠的大小和方向

D.力Q、B的大小和方向

(3)下列措施可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的是

A.橡皮條應(yīng)與兩繩套夾角的平分線在同一直線上

B.用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，兩個(gè)繩套的夾角必須等于90°

C.用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，彈簧測力計(jì)盡量與木板平行

D.拉橡皮條的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些

16.在“測量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的電阻約為5Q；

(1)用螺旋測微器測量金屬絲直徑，示數(shù)如圖所示，則“=mm,

(2)實(shí)驗(yàn)中能提供的器材有開關(guān)、若干導(dǎo)線及下列器材：

電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3k。；量程0~15V,內(nèi)阻約15k92)

電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1C；量程0-3A內(nèi)阻約0.02C)

滑動(dòng)變阻器(0-5Q)

電源(電動(dòng)勢為3V)

甲同學(xué)為了使金屬絲兩端電壓調(diào)節(jié)范圍更大，并使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，應(yīng)選用下圖所示的哪個(gè)電路進(jìn)

行實(shí)驗(yàn)________________:

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表量程應(yīng)選,電流表量程應(yīng)選；

(4)乙同學(xué)利用如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)想到：向左移動(dòng)滑片，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓。和流過

它的電流/均發(fā)生變化，請你判斷此過程更的值(選填“增大”、“減小”或者“不變”)，理由是

17.如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、P。平行放置在傾角為。的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距

為〃一根質(zhì)量為，〃的金屬桿"放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。M、尸兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻，其余

部分電阻不計(jì)。裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于斜面向上。讓金屬桿必沿導(dǎo)軌

由靜止開始下滑，下降高度/?時(shí)達(dá)到最大速度。

金屬桿下滑時(shí)與導(dǎo)軌接觸良好，已知重力加速度為g°求:

（1）金屬桿由靜止釋放瞬間的加速度大小;

（2）金屬桿最大速度的大小;

（3）從靜止到最大速度的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量。

18.圖甲為2022年北京冬奧會(huì)國家雪車雪橇中心“游龍”總覽圖。賽道含長度x的水平直道出發(fā)區(qū)（圖

甲中1位置）和滑行區(qū)，滑行區(qū)起終點(diǎn)高度差為也賽道截面為U型槽，圖甲中4位置為螺旋彎道，轉(zhuǎn)彎

半徑為小某運(yùn)動(dòng)員和雪車總質(zhì)量相，在該賽道完成了一次“鋼架雪車”測試賽。運(yùn)動(dòng)員在出發(fā)區(qū)的運(yùn)動(dòng)可視

為由靜止開始的勻加速運(yùn)動(dòng)，離開出發(fā)區(qū)時(shí)速度為也；在整個(gè)滑行區(qū)滑行的路程為s,到達(dá)終點(diǎn)時(shí)速度為

也。已知重力加速度為g,求:

甲乙丙

（1）運(yùn)動(dòng)員在出發(fā)區(qū)加速度的大小;

（2）運(yùn)動(dòng)員和雪車在滑行區(qū)所受平均阻力的大?。?/p>

（3）如圖乙和丙所示，若運(yùn)動(dòng)員在螺旋彎某處速度為V3,求此時(shí)刻鋼架雪車平面與水平面夾角e的

正切值（不計(jì)阻力）。

19.我國的東方超環(huán)（EAST）是研究可控核聚變反應(yīng)的超大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。裝置中的中性化室將加速

到很高能量的離子束變成中性粒子束，注人到發(fā)生聚變反應(yīng)的等離子體中，將等離子體加熱到發(fā)生聚變反

應(yīng)所需點(diǎn)火溫度。沒有被中性化的高能帶電離子對實(shí)驗(yàn)裝置有很大的破壞作用，因此需要利用“剩余離子偏

轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將所有帶電離子從粒子束剝離出來。

剩余離子電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的原理如圖所示，讓混合粒子束經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場，未被中性化的帶電離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)

被極板吞噬，中性粒子繼續(xù)沿原有方向運(yùn)動(dòng)被注人到等離子體中。若粒子束中的帶電離子主要由動(dòng)能為E*、

-E..」4的三種正離子組成。所有離子的電荷量均為令，質(zhì)量均為〃?，兩極板間電壓為U,間距為小

23

極板

極板

（1）若離子的動(dòng)能及由電場加速獲得，其初動(dòng)能為零，求加速電壓Uo;

（2）要使三種帶電離子都被極板吞噬，求：

。離子在電場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間

6.偏轉(zhuǎn)極板的最短長度

（3）剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)還可以利用磁偏轉(zhuǎn)進(jìn)行帶電離子的剝離。如圖所示，粒子束寬度為a吞噬板

MN長度為2"。要使三種能量的離子都能打到吞噬板上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍。

混合粒t

一子束

吞噬板2d

20.守恒是物理學(xué)中的重要思想。請嘗試用守恒思想分析下列問題：

(1)如圖所示將帶正電荷。的導(dǎo)體球C靠近不帶電的導(dǎo)體。沿虛線將導(dǎo)體分成A、8兩部分，這兩

部分所帶電荷量分別為。A、QB判斷這兩部分電荷量的正負(fù)及大小關(guān)系，并說明理由。

十

1

(2)康普頓在研究石墨對X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與人射波長Ao相同的成分

外，還有波長大于久的成分，用X光子與靜止電子的碰撞模型可以解釋這一現(xiàn)象。請?jiān)趫D中通過作圖表示

出散射后X光子的動(dòng)量，并簡述作圖的依據(jù)。

散射前X光子的動(dòng)生pf)

0---------?弋^...............

放射后電子的動(dòng)量P2

(3)波是傳遞能量的一種方式，傳播過程能量守恒。簡諧波在傳播過程中的平均能量密度M表示

單位體積內(nèi)具有的能量：￡=-p^GT,其中A為簡諧波的振幅，①為簡諧波的圓頻率(波傳播過程

2

中不變)，p為介質(zhì)的密度?能流密度/表示波在單位時(shí)間內(nèi)流過垂直單位面積上的平均能量。

。簡諧波沿直線傳播的速度為V,證明波的能流密度/=gpA202V

A球面簡諧波是從波源處向空間各個(gè)方向傳播的簡諧波，在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)振幅會(huì)發(fā)生變化。忽

略傳播過程中的能量損失，求波在距波源n和廠2處的振幅之比

通俗解析：豐臺(tái)區(qū)2021屆高三年級(jí)第二學(xué)期綜合練習(xí)（一）物理試卷2021.03

本試卷滿分共100分考試時(shí)間90分鐘

注意事項(xiàng)：

1.答題前，考生務(wù)必先將答題卡上的學(xué)校、年級(jí)、班級(jí)、姓名、準(zhǔn)考證號(hào)用黑色字跡簽字筆填寫清

楚，并認(rèn)真核對條形碼上的準(zhǔn)考證號(hào)、姓名，在答題卡的“條形碼粘貼區(qū)”貼好條形碼。

2.本次考試所有答題均在答題卡上完成。選擇題必須使用28鉛筆以正確填涂方式將各小題對應(yīng)選

項(xiàng)涂黑，如需改動(dòng)，用橡皮擦除千凈后再選涂其它選項(xiàng)。非選擇題必須使用標(biāo)準(zhǔn)黑色字跡簽字筆書寫，

要求字體工整、字跡清楚。

3.請嚴(yán)格按照答題卡上題號(hào)在相應(yīng)答題區(qū)內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效，在試卷、草稿紙

上答題無效。

4.請保持答題卡卡面清潔，不要裝訂、不要折疊、不要破損。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，選出最符合題目要求的一項(xiàng)。

1.下列說法正確的是

。+；〃是裂變B點(diǎn)5。+；,〃-；：。Sr+2：）〃是聚變

C.常山—腎是a衰變D；：NaMg+、e是裂變

【答案】C

【解析】是人工轉(zhuǎn)變，是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的方程，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

〃.岑Xe+；：Sr+2；〃是裂變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；R〃+："e是a衰變方程，選項(xiàng)C正確；

?NaMg+1e是B衰變方程，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

2.一束單色光從空氣進(jìn)人水中，下列說法正確的是

A.光的頻率不變B.光的傳播速度變大

C.折射角大于入射角D.人射角增大到某一角度時(shí)將會(huì)發(fā)生全反射

【答案】A

【解析】一束單色光從空氣進(jìn)人水中，光的顏色是不改變的，而光的顏色是由頻率決定的，所以光的

頻率不變，選項(xiàng)A正確；根據(jù)"=c/v可知，水的折射率較空氣大，所以光進(jìn)入水后的傳播速度變小，選項(xiàng)

B錯(cuò)誤；光從空氣進(jìn)入水中時(shí)，光從光疏進(jìn)入光密，故折射角小于入射角，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)光從光密介質(zhì)

射入光疏介質(zhì)時(shí);才會(huì)發(fā)生全反向現(xiàn)象，而現(xiàn)在是光從空氣進(jìn)入水中，即從光疏進(jìn)入光密，故不會(huì)發(fā)生全

反射，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

3.兩個(gè)分子間的作用力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖所示，假定兩個(gè)分子的距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)它

們的分子勢能為0,下列說法正確的是

A.在，?由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，尸先變小后變大

B.在r由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，F(xiàn)先做正功后做負(fù)功

C.在r由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，分子勢能先增大后減小再增大

D.在r=ro處分子勢能為零

【答案】B

【解析】由圖可知，在『由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，尸先變大后變小，再變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在

r由無限遠(yuǎn)到趨近于。的過程中，F(xiàn)先是引力，故做正功，后變?yōu)槌饬?，故做?fù)功，選項(xiàng)B正確；

在r由無限遠(yuǎn)到趨近于。的過程中，由于分子力先做正功后做負(fù)功，故分子勢能先減小后增大，選項(xiàng)

C錯(cuò)誤；在「=八’處分子勢能最小，由于規(guī)定兩個(gè)分子的距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)它們的分子勢能為0,故此處的分

子勢能不為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

4.圖甲為一列簡諧橫波在f=0.1s時(shí)刻的波形圖，圖乙為x=4〃?處的質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象。下列說法正

確的是

A.該波的傳播速度為1.6m/s

Bl=0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)。的速度沿y軸正方向

C.該波沿x軸正方向傳播

D.從t=QAs到f=0.2s,質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程為8c/?

【答案】D

1Q

【解析】由甲可知，波長為8處再由乙可知，周期是0.2s,故該波的傳播速度為v=—=上巴=40〃加，

T0.2s

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；f=0.1s時(shí)，圖乙為x=4”處的質(zhì)點(diǎn)。的振動(dòng)圖象，此時(shí)Q點(diǎn)向下振動(dòng)，即沿y軸負(fù)方向,

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；再根據(jù)同側(cè)法可知，波沿x軸負(fù)方向傳播，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從f=0.16至卜=0.2s,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過半

個(gè)周期，故。通過的路程為2個(gè)振輻，即選項(xiàng)D正確。

5.利用雙縫干涉裝置測紅光波長時(shí)，得到紅光的干涉圖樣；僅將紅光換成藍(lán)光，得到另一干涉圖樣。

兩圖樣如圖所示，下列說法正確的是mumu

圖甲圖乙

A.圖甲為紅光干涉圖樣

B.將光屏遠(yuǎn)離雙縫，干涉條紋間距減小

C.紅光比藍(lán)光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象

D.若藍(lán)光照射某金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光照射也一定能發(fā)生光電效應(yīng)

【答案】C

【解析】因?yàn)榧t光的波長比藍(lán)光長，所以在發(fā)生干涉時(shí)，條紋間距比較大，但是兩圖比較發(fā)現(xiàn)，乙圖

的條紋間距比較大，故乙為紅光干涉圖樣，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；將光屏遠(yuǎn)離雙縫，即增大L,則可知干涉條紋間

距變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

發(fā)生衍射的現(xiàn)象是尺度或孔徑等于或小于波長，而光的波長本身比較小，所以相對來說波長較大的更

容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以紅光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確；由于藍(lán)光的波長小、頻率大，故藍(lán)光的

能量較大,所以若藍(lán)光照射某金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光照射不一定能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

6.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。一群氫原子處于〃=3的激發(fā)態(tài)上，下列說法正確的是

3-----------------------------1.51

2-----------------------------3.4

1----------------------------13.6

A.原子向n=2的能級(jí)躍遷需要吸收能量

B.原子向低能級(jí)躍遷只能發(fā)出2種不同頻率的光子

C.原子躍遷到低能級(jí)后電子動(dòng)能減小

D.原子至少需要吸收1.51eV的能量才能發(fā)生電離

【答案】D

【解析】原子由〃=3向?=2的能級(jí)躍遷需要放出能量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原子山〃=3向低能級(jí)躍遷時(shí)能

發(fā)出3種不同頻率的光子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原子躍遷到低能級(jí)后，電子的軌道半徑減小，故它的動(dòng)能增大,

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因?yàn)椤?3能級(jí)的能量是-1.51eV,所以原子至少需要吸收1.51eV的能量才能發(fā)生電離，選項(xiàng)

D正確。

7.為了對大氣二氧化碳進(jìn)行全天時(shí)、高精度監(jiān)測，我國研制的全球首顆搭載主動(dòng)激光雷達(dá)的大氣環(huán)境

監(jiān)測衛(wèi)星，將于2021年7月出廠待發(fā)射。與地球同步軌道衛(wèi)星（圖中衛(wèi)星1）不同，大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星

（圖中衛(wèi)星2）是軌道平面與赤道平面夾角接近90。的衛(wèi)星，一天內(nèi)環(huán)繞地球飛14圈。下列說法正確的是

A.衛(wèi)星2的速度大于衛(wèi)星1的速度

B.衛(wèi)星2的周期大于衛(wèi)星1的周期

C.衛(wèi)星2的向心加速度小于衛(wèi)星1的向心加速度

D.衛(wèi)星2所處軌道的重力加速度等于衛(wèi)星1所處軌道的重力加速度

【答案】A

【解析】因?yàn)榈厍蛲叫l(wèi)星（衛(wèi)星1）的周期是24〃，而大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星（衛(wèi)星2）的周期是24/2/14,

可見衛(wèi)星2的周期小，角速度大，其線速度也大，滿足“低軌高速小周期”的規(guī)律，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)

誤；

因?yàn)樾l(wèi)星2離地球近一些，故它的向心加速度大了衛(wèi)星1的向心加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于兩個(gè)衛(wèi)星

的半徑不相同，所以衛(wèi)星2所處軌道的重力加速度大于衛(wèi)星1所處軌道的重力加速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

8.由交流發(fā)電機(jī)、定值電阻R、交流電流表組成的閉合回路如圖所示。線圈ABC。逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，

下列說法正確的是

0ER

A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中A。、BC邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢

B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖中位置時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)锳QCBA

C.線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，交流電流表指針左右擺動(dòng)

D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到中性面的瞬間，電路中的電流最大

【答案】B

【解析】線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中A。、BC邊沒有切割磁感線，故它們不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對于

DC邊，利用右手定則可知，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖中位置時(shí)，DC邊向上運(yùn)動(dòng)，故感應(yīng)電流方向?yàn)橛蒁到C,所以

整個(gè)線圈的感應(yīng)電流為ADCBA,選項(xiàng)B正確；

線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈產(chǎn)生的是交流電，而交流電流表測量的是其有效值，有效值是不變的，故其指

針穩(wěn)定，不會(huì)左右擺動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到中性面的瞬間，AB和DC邊不切割磁感線，故電路中

的電流最小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

9.元電荷e的數(shù)值最早是由物理學(xué)家密立根測得的。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：兩塊金屬板水平放置，間距

為4,電壓為U,質(zhì)量為，〃的油滴懸浮在兩板間保持靜止。已知重力加速度g,兩板間電場可視為勻強(qiáng)電

場。下列說法正確的是

噴霧㈱

O-

B.懸浮油滴的電荷量為皿

A.懸浮油滴帶正電

U

懸浮油滴的比荷為良

C.D油滴的電荷量不一定是電子電荷量的整數(shù)倍

U

【答案】B

【解析】由于液滴靜止，故它受平衡力的作用，電場力的方向向上，而上極板帶正電，故懸浮油滴帶

負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)槭瑆mg,即故懸浮油滴的電荷量為竽，選項(xiàng)B正確；

懸浮油滴的比荷為幺=超，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于電子的電荷量是元電荷，故油滴的電荷量一定是電子

mU

電荷量的整數(shù)倍，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

10.用圖中三套實(shí)驗(yàn)裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，下列選項(xiàng)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的操作是

A.甲圖中，使導(dǎo)體棒A8順著磁感線方向運(yùn)動(dòng)，且保持穿過ABCO中的磁感線條數(shù)不變

B.乙圖中，使條形磁鐵勻速穿過線圈

C.丙圖中，開關(guān)S閉合后，A、8螺線管相對靜止一起豎直向上運(yùn)動(dòng)

D.丙圖中，開關(guān)S保持閉合，使小螺線管A在大螺線管8中保持不動(dòng)

【答案】B

【解析】甲圖中，使導(dǎo)體棒A8順著磁感線方向運(yùn)動(dòng)，AB不切割磁感線，故不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，另外

也可以從保持穿過4BCO中的磁感線條數(shù)不變的角度看，磁通量沒變化，故也不產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)

誤；乙圖中，使條形磁鐵勻速穿過線圈，在磁鐵從上向下穿過時(shí)，穿過線圈的磁通量會(huì)變化，故產(chǎn)生感應(yīng)

電流，選項(xiàng)B正確；

丙圖中，開關(guān)S閉合后，小8螺線管相對靜止一起豎直向上運(yùn)動(dòng)，兩線圈沒有相對運(yùn)動(dòng)，B中的磁通

量沒變化，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；丙圖中，開關(guān)S保持閉合，使小螺線管4在大螺線管8中保

持不動(dòng)時(shí)也不會(huì)使B中的磁通量變化，故也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

11.兩條平行的通電直導(dǎo)線AB、CO通過磁場發(fā)生相互作用，電流方向如圖所示。下列說法正確的是

A.兩根導(dǎo)線之間將相互排斥B.A在八位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外

C.A8受到的力是由/2的磁場施加的D.若八＞/2,則AB受到的力大于CD受到的力

【答案】C

【解析】由于兩導(dǎo)線中的電流是沿同一方向的，電流人在其右側(cè)產(chǎn)生的磁場是垂直紙面向外的，再根

據(jù)左手定則可知，上受到的安培力向左，同理可得人受到的安培力向右，故兩根導(dǎo)線之間將相互吸引，選

項(xiàng)A錯(cuò)誤；

根據(jù)右手定則可知，/2在九位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；AB受到的力是由心的

磁場施加的，選項(xiàng)C正確；由于力的作用是相互的，故A8受到的力一定等于受到的力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

12.如圖所示，金屬圓環(huán)水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大。下列說法

正確的是

A.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流是因?yàn)樽杂呻娮邮艿铰鍌惼澚Φ淖饔?/p>

B.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流是因?yàn)樽杂呻娮邮艿诫妶隽Φ淖饔?/p>

C.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸增大

D.如果把金屬圓環(huán)換成金屬圓盤，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流

【答案】B

【解析】由于磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大，則圓環(huán)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個(gè)電流是由于渦旋電場而產(chǎn)生的，

不是因?yàn)樽杂呻娮邮艿铰鍌惼澚Φ淖饔枚a(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；

由于磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是不變的，

則感應(yīng)電流也是不變的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；如果把金屬圓環(huán)換成金屬圓盤，則金屬圓盤可以看成由無數(shù)個(gè)這樣

的圓環(huán)組成的，所以它也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

13.如圖所示，貨車在平直道路上向右以加速度做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，與石塊B接觸的物體對它的作用力

為凡方向如右圖所示。若貨車向右以加速度42（政＞0）做加速運(yùn)動(dòng)，則與石塊B接觸的物體對它的作用

力F\表示正確的是

CD

【答案】C

【解析】原來的車以加速度G向右做加速運(yùn)動(dòng)，石塊B受重力和F的作用，這二個(gè)力的合力是水平

向右的,提供石塊的加速度ay,由力的合成知識(shí)可知，可以建立三個(gè)等式:"?g=Fsi〃0、,"〃=Fcos0及mg-matanOi

當(dāng)貨車以加速度。2做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),因?yàn)樗?角會(huì)減小，再根據(jù)mg=Fsi"O,則尸會(huì)

變大，故選項(xiàng)C正確。

14.選擇不同的參考系來觀察同一物體的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果會(huì)有所不同：如圖甲所示，在自由下落的電梯中，

電梯外的人看到小球只受重力作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，符合牛頓定律；電梯內(nèi)的人看到小球只受重力卻是

“靜止”的，“違反”了牛頓定律。為了能夠用牛頓定律描述對地面作加速運(yùn)動(dòng)的參考系（又稱“非慣性參考系”）

中物體的運(yùn)動(dòng)，在非慣性系中引入慣性力的概念：慣性力尸慨=一，皿，。表示非慣性系的加速度，負(fù)號(hào)表

示與a方向相反。引入慣性力后，電梯中的人認(rèn)為小球受到向上的慣性力與重力平衡，小球靜止，符合牛

頓定律。如圖乙所示，某人在以加速度〃作勻加速運(yùn)動(dòng)的高鐵上，距地面為〃處，以相對于高鐵的速度vo

水平拋出一個(gè)小球。已知重力加速度g,關(guān)于此人看到的小球運(yùn)動(dòng)，分析正確的是

A.小球在豎直方向上做初速度等于零，加速度小于g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)

B.小球水平方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)

c.當(dāng)%=無時(shí)，小球?qū)⒙湓趻伋鳇c(diǎn)的正下方

D.當(dāng)％=a后時(shí)，小球?qū)⒙湓趻伋鳇c(diǎn)的正下方

【答案】D

【解析】因?yàn)槟橙艘韵鄬τ诟哞F的速度如水平拋出一個(gè)小球，小球受重力的作用，故它會(huì)向下做初速

度等于零，加速度等于g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；而列車是加速向前運(yùn)行的，根據(jù)題意，小球?qū)?/p>

人來說，相當(dāng)于向前做減速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小球的其加速度的大小為“，所以小球?qū)⑾蚯皽p速，一

直到減速到0后，再反向加速，回到原位置，故滿足：N2乂員，又因豎直方向所以二者結(jié)合得

a2

,即滿足這個(gè)式子時(shí)，小球?qū)⒙湓趻伋鳇c(diǎn)的正下方，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.在“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，桌上放一塊方木板，用圖釘把一張白紙釘在方木板

上。再用圖釘把橡皮條一端固定在板上的A點(diǎn)。在橡皮條另一端拄上兩條細(xì)繩形成結(jié)點(diǎn)，細(xì)繩的另一端系

著繩套。先用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條；再用一個(gè)彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套拉橡

皮條。

(1)判斷力F單獨(dú)作用與力Q、&共同作用效果相同的依據(jù)是

A.F的大小等于Fi與F2的大小之和

B.使橡皮條伸長相同的長度

C.使橡皮條一上的結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置

(2)實(shí)驗(yàn)中需要標(biāo)記或者記錄的信息有

A.橡皮條的原長

B.橡皮條原長時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置

C.力F的大小和方向

D.力4、&的大小和方向

(3)下列措施可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的是

A.橡皮條應(yīng)與兩繩套夾角的平分線在同一直線上

B.用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，兩個(gè)繩套的夾角必須等于90°

C.用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，彈簧測力計(jì)盡量與木板平行

D.拉橡皮條的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些

【答案】(6分)(1)C：(2)C、D；(3)C、D。

【解析】(1)判斷力尸單獨(dú)作用與力Q、B共同作用效果相同的依據(jù)是使橡皮條」二的結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一

位置，表示力的大小與方向都是相同的，選項(xiàng)C正確；

(2)實(shí)驗(yàn)中需要標(biāo)記或者記錄的信息有力尸的大小和方向及力B、尸2的大小和方向，以便于畫出它

們的力的圖示并加以比較，選項(xiàng)CD正確：

(3)可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的是用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，彈簧測力計(jì)盡量與木板平行，選項(xiàng)C正

確；拉橡皮條的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些，以便于標(biāo)出拉力的方向來，選項(xiàng)D正確;

而橡皮條不一定要與兩繩套夾角的平分線在同一直線上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，兩

個(gè)繩套的夾角不必要等于90°,選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的。

16.在“測量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的電阻約為5Q；

(1)用螺旋測微器測量金屬絲直徑，示數(shù)如圖所示，貝"=mm-.

（2）實(shí)驗(yàn)中能提供的器材有開關(guān)、若干導(dǎo)線及下列器材:

電壓表（量程0~3V,內(nèi)阻約3kC；量程0~15V,內(nèi)阻約15k92）

電流表（量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1C；量程0~3A內(nèi)阻約0.02。）

滑動(dòng)變阻器（0~5C）

電源（電動(dòng)勢為3V）

甲同學(xué)為了使金屬絲兩端電壓調(diào)節(jié)范圍更大，并使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，應(yīng)選用下圖所示的哪個(gè)電路進(jìn)

行實(shí)驗(yàn)

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表量程應(yīng)選,電流表量程應(yīng)選.

（4）乙同學(xué)利用如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)想到：向左移動(dòng)滑片，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U和流過

它的電流/均發(fā)生變化，請你判斷此過程17的值（選填“增大”、“減小”或者“不變”）,理由是

【答案】(12分)(1)0.184(讀數(shù)范圍0.183-0.185)；(2)A；(3)0~3V,0-0.6A；(4)不變;理由:

AJ

由閉合電路歐姆定律可知，U=E—（RA+R"+「）/，故U-/圖像為傾斜直線，斜率QRA+R#+「，17的

值等于斜率大小，所以卜。|的值不變。

【解析】（1）示數(shù)1=0+18.4X0.01，"，〃=（）.184,"""（2）實(shí)驗(yàn)中，為了使金屬絲兩端電壓調(diào)節(jié)范圍更大,

應(yīng)選用分壓式電路供電，故選項(xiàng)CD錯(cuò)誤；為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，金屬絲的小電阻，故應(yīng)該采用電流

表外接的方法測量，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤;

(3)由于電源的電動(dòng)勢約為3V,故電壓表的量程選擇0~3V；而電阻約為5Q,電路中的電流不會(huì)超

過0.6A,故電流表的量程選擇0-0.6A；(4)因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的兩端電壓為U=E—(RA+R“+/■)/,所以△

U=(E-(RA+R.+r)/i)-(E-(RA+R^+r)I2)=(&+r#+r)X/k/,故更=(&+R#+r),其大小是

A/

不變的。

17.如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為。的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距

為。一根質(zhì)量為，〃的金屬桿油放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻，其余

部分電阻不計(jì)。裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于斜面向上。讓金屬桿"沿導(dǎo)軌

由靜止開始下滑，下降高度h時(shí)達(dá)到最大速度。

金屬桿下滑時(shí)與導(dǎo)軌接觸良好，已知重力加速度為go求：

(1)金屬桿由靜止釋放瞬間的加速度大??；

(2)金屬桿最大速度的大?。?/p>

(3)從靜止到最大速度的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量。

mgRsin0m3g2R2sin20

【答案】(1)a=gsin。；(2)v?,(3)Q=mgh-t

B2I3-234r

【解析】(9分)(1)桿剛釋放瞬間不受安培力，由牛頓第二定律得：加gsin8="

則a=gsin3

(2)當(dāng)桿受的安培力等于成力沿料面的分力時(shí)，其速度最大，設(shè)為V,“

E

則B1L-mgsin0,I=—E-BLvm

mgRsin。

聯(lián)立解得以

B2L2

(3)由能量守恒，桿的重力勢能轉(zhuǎn)化為其動(dòng)能和焦耳熱=Q+

“zgRsind八、、,in"g'R1sin20

將一=BN代入'解得。=mgh―一5P一

18.圖甲為2022年北京冬奧會(huì)國家雪車雪橇中心“游龍”總覽圖。賽道含長度x的水平直道出發(fā)區(qū)（圖

甲中1位置）和滑行區(qū)，滑行區(qū)起終點(diǎn)高度差為團(tuán)賽道截面為U型槽，圖甲中4位置為螺旋彎道，轉(zhuǎn)彎

半徑為之某運(yùn)動(dòng)員和雪車總質(zhì)量〃?，在該賽道完成了一次“鋼架雪車”測試賽。運(yùn)動(dòng)員在出發(fā)區(qū)的運(yùn)動(dòng)可視

為由靜止開始的勻加速運(yùn)動(dòng)，離開出發(fā)區(qū)時(shí)速度為叨；在整個(gè)滑行區(qū)滑行的路程為s,到達(dá)終點(diǎn)時(shí)速度為

玲。已知重力加速度為g,求：

甲乙丙

（1）運(yùn)動(dòng)員在出發(fā)區(qū)加速度的大??；

（2）運(yùn)動(dòng)員和雪車在滑行區(qū)所受平均阻力的大??；

（3）如圖乙和丙所示，若運(yùn)動(dòng)員在螺旋彎某處速度為V3,求此時(shí)刻鋼架雪車平面與水平面夾角e的

正切值（不計(jì)阻力）。

.1212

2mgn——mv2——mvf

【答案】（1）a=^--.（2）『=------%~~2——.（3）tan6=-

2xsrg

【解析】（9分）（1）以運(yùn)動(dòng)員和雪車整體為研究對象，

2

勻加速過程有V,2=2ax則a=2；

2x

（2）以運(yùn)動(dòng)員和雪車整體為研究對象，對滑行過程應(yīng)用動(dòng)能定理

mgh~=mv2

2

mgh--mv；——mv1

f=------2-2—

s

（3）運(yùn)動(dòng)員和雪車在螺旋彎運(yùn)動(dòng)時(shí)任意時(shí)刻在水平方向勻速圓周運(yùn)動(dòng),重力和支持力合力提供向心

29

vnvV~

力，山勻速圓周運(yùn)動(dòng)牛頓第二定律得〃吆tan。=一，解得tan。二工。

19.我國的東方超環(huán)(E4ST)是研究可控核聚變反應(yīng)的超大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。裝置中的中性化室將加速

到很高能量的離子束變成中性粒子束，注人到發(fā)生聚變反應(yīng)的等離子體中，將等離子體加熱到發(fā)生聚變反

應(yīng)所需點(diǎn)火溫度。沒有被中性化的高能帶電離子對實(shí)驗(yàn)裝置有很大的破壞作用，因此需要利用“剩余離子偏

轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將所有帶電離子從粒子束剝離出來。

剩余離子電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的原理如圖所示，讓混合粒子束經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場，未被中性化的帶電離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)

被極板吞噬，中性粒子繼續(xù)沿原有方向運(yùn)動(dòng)被注人到等離子體中。若粒子束中的帶電離子主要由動(dòng)能為E?、

g紇、的三種正離子組成。所有離子的電荷量均為q,質(zhì)量均為〃?，兩極板間電壓為U,間距為乩

極板

(1)若離子的動(dòng)能均由電場加速獲得，其初動(dòng)能為零，求加速電壓Uo;

(2)要使三種帶電離子都被極板吞噬，求：

。.離子在電場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間

反偏轉(zhuǎn)極板的最短長度

(3)剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)還可以利用磁偏轉(zhuǎn)進(jìn)行帶電離子的剝離。如圖所示，粒子束寬度為d,吞噬板

長度為2d。要使三種能量的離子都能打到吞噬板上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍。

混合粒4工.—..-......

子柬I二二濟(jì),..

????

I????

吞噬板2d????

????

T,?,

【答案】(1)。0=2；⑵=J也匕；b.L=2d,叵;(3)—j2mEk—?

q\Uq\qUqdVkqd\3

【解析】(12分)⑴根據(jù)動(dòng)能定理Uog=E「O,解得U0="；

q

(2)。所有打在極板上的離子中，運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的離子偏轉(zhuǎn)距離為止

則最長時(shí)間，=J-------

VUq

b.要使所有高子都能被極板吞噬，上極板左邊緣進(jìn)入的全能量離子要恰好打到下極板的右邊緣。此過

程離子水平飛行的距離即為極板最短長度，根據(jù)L="