江西省宜春市丰城市第九中学2023-2024学年高三上学期12月月考物理Word版含解析.docx

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2024届丰城九中高三第三次月考物理试题一、选择题（本大题共11小题，每小题4分，共44分。第1到7小题只有一个选项正确，，第8到11题有多个选项正确）1.氚管是在硼硅玻璃管内壁涂上荧光涂料，充入微量的氚气后密封制得，氚释放的电子流激发管壁上的荧光涂料发光。氚在自然界中存量极微，工业上一般用中子轰击获取。氚的半衰期为12.5年，氚管的使用年限更是长达25年。下列说法正确的是（）A.10个氚核，经过12.5年一定还剩5个B.上述获取氚的核反应是裂变反应C.Li的质子数是3，中子数是5D.上述获取气的核反应方程为2.某物体在几个恒力作用下做直线运动，下列说法正确的是（）A.若仅改变其中一个力的大小，物体一定做曲线运动B.若仅改变其中一个力的方向，物体一定做曲线运动C.若仅撤去其中一个力，物体可能做匀速直线运动D.若仅撤去其中一个力，物体定做曲线运动3.一物体做匀减速直线运动直至停下，若在最初2s内的位移是8m，最后2s内的位移是2m，则物体的运动时间是（　　）A.4sB.5sC.6sD.7s4.如图所示，质量均为m的n（n>3）个相同匀质圆柱体依次搁置在倾角为30°的光滑斜面上，斜面底端有一竖直光滑挡板挡住使圆柱体均处于静止状态．则下列说法中正确的是()A.挡板对圆柱体1的弹力大小为B.圆柱体1对斜面的压力大小为C.圆柱体2对圆柱体1的压力大小为D.若将挡板绕下端点缓慢逆时针转动60°，则转动过程中斜面对每个圆柱体的支持力均减小 5.如图所示，某自动洗衣机洗衣缸的底部与一控水装置的竖直均匀细管底端相通，细管的顶端封闭，并和压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气立刻被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。已知某洗衣机刚进水时被封闭的空气柱长度为50cm。已知一个大气压强近似等于10m水柱产生的压强，假设温度不变，细管中的空气可视为一定质量的理想气体。当洗衣缸中水位为30cm时，洗衣缸和细管内的水位差约为（）A.28.6cmB.19.1cmC.11.8cmD.5.5cm6.如图所示，空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直纸面（平面）向外，电场的方向沿y轴正方向。一质量为m、电荷量为q的带电粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动（其轨迹如图所示）。已知磁感应强度的大小为B，电场强度大小为E，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）A粒子带负电B.粒子运动轨迹是抛物线C.粒子距离x轴的最大距离为D.粒子运动过程中的最大速度为7.如图所示，一轻弹性绳一端系于A点，另一端与质量为m、套在光滑竖直固定杆上B点的小球相连，此时A、B在同一水平线上，且弹性绳原长恰好等于A、B间距L。现将小球从B点由静止释放，当小球下落至C点时动能最大，AC与水平方向的夹角为 。已知轻弹性绳的弹力与伸长量遵循胡克定律，已知弹性绳的弹性势能为，式中x为弹性绳的伸长量，则小球的最大动能为（　　）A.B.C.D.8.高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是（　　）A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场C.磁铁与感应电流之间的作用力，会使铝盘减速D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果与实心铝盘相同9.如图所示，在竖直平面xOy内有一半径为l的圆形磁场区域，其圆心坐标为，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外，第二象限竖直放置一高度为l的粒子源，粒子源中心与的连线垂直于y轴，它能连续不断地在xOy平面内沿x轴正方向发射速度相同的粒子，粒子经过圆形磁场区域后均从坐标原点O射出。已知粒子的比荷为k，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A.粒子从粒子源射出时的速度大小为kBlB.粒子从粒子源射出时的速度大小为2kBlC.从粒子源上端射出的粒子在磁场中运动的时间为D.从粒子源上端射出粒子在磁场中运动的时间为10.为全面推进乡村振兴，某地兴建的小型水电站如图所示。该水电站交流发电机的输出功率为，发电机的输出电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻为，在用户处的降压变压器输出电压。在输电过程中，要求输电线上损耗的功率为发电机输出功率的4%。假设升压变压器、降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　）A.发电机输出的电流B.输电线上电流C.降压变压器的匝数比D.用户得到的电流11.如图所示，在直角坐标系内有一直角三角形区域，，，在区域内存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为。从原点处向区域发射速率不同、方向不同的电子，已知电子的质量为，电荷量为。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A.通过点的电子的速率不小于B.通过点的电子从点入射时，速度方向一定与轴正方向成30°角C.电子在区域内运动的最长时间为D.速度方向相同的所有电子在磁场中的运动时间相同二、实验题（共2题，每空2分，共14分）12.2023年6月，我国建成高超音速风洞，它将推动我国15~25马赫的高超音速导弹的发展。某实验小组受教材“科学漫步”的启示并查询资料后得知：①流体阻力与物体相对于流体的速度有关；②流体阻力还跟物体的形状、横截面积等因素有关；③球形物体所受空气阻力的大小与相对速度的关系为（k为阻力系数）。小组成员开启实验室风洞，产生竖直向上速度大小为的风，再将一小球从风洞顶部以某一初速度竖直下抛，测得下落高度h随时间t变化的图像如图中实线1所示。已知风速，重力加速度g取。（1）由图像可知，小球做______运动；（2）若图线1对应小球的质量为1kg，则阻力系数______kg/m；（结果保留两位有效数字）（3）若不改变小球的形状和大小（即阻力系数不变），换用密度更大的小球进行实验，保持风速不变，调节小球下抛速度，所得图像也是一条直线，则图像可能为图线______（选填“1”、“2”或“3”）。13.在“用多用电表测量电学中的物理量”的实验中(1)用多用电表测量某电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现指针偏转角过大，改为选择_______（选填“×10”或“×lk”）倍率的电阻挡，并欧姆调零再进行测量，其示数如图a所示，测量结果为______Ω； (2)某同学先将电容放电，然后将欧姆表两个表笔分别接在其两管脚上，观察到以下现象：指针在连接瞬间大幅摆动至较小的阻值，然后迅速返回至无穷大。请解释该现象：________；(3)某同学使用多用电表探测黑箱，已知黑箱内有一个内阻不计的电源和若干阻值相同的电阻，黑箱外有四个接线柱，利用电压挡测量出每两点间的电压分别为、、、。试在答题卡的黑箱图中画出两种可能的电路（电阻个数不超过5个）_______。三、计算题（共3大题12分，14分，16分，要求写岀必要的文字和过程）14.我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高的人站在水平地面上，其正前方处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为、深度为，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。（i）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？（ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？15.如图a所示，光滑水平地面上放置着滑块（均可视为质点），其质量分别为、。时，以初速度向右运动，并对施加大小相等、方向相反的恒力，且。其图象如图b所示，=2.5s时，发生弹性正碰（作用时间极短），求(1)时，之间的距离；(2)碰撞后，的速度减为零时，之间的距离。 16.某种回旋加速器的设计方案如图a所示，两个相距为的正对的极板之间存在匀强电场，两极板之间的电压连续可调。两个极板的板面中部各有一狭缝（沿方向的狭长区域），带电粒子可通过狭缝穿越极板，如图所示。两细虚线间（除开两极板之间的区域）既无电场也无磁场，其它部分存在方向垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场。在粒子源中产生的质量为、带电量为的粒子，由静止开始被电场加速，经狭缝中的点进入磁场区域，最终从出射孔射出。点到极板右端的距离为，到出射孔的距离为（常数为大于2的自然数）。假设粒子打到器壁或粒子源外壁则被吸收，忽略相对论效应。(1)若粒子以最短时间射出，求两板之间的电压；(2)若电压调节为，粒子仍从出射孔射出，求I．粒子在电场中运动的时间；Ⅱ．粒子在磁场中运动的时间。 2024届丰城九中高三第三次月考物理试题一、选择题（本大题共11小题，每小题4分，共44分。第1到7小题只有一个选项正确，，第8到11题有多个选项正确）1.氚管是在硼硅玻璃管内壁涂上荧光涂料，充入微量氚气后密封制得，氚释放的电子流激发管壁上的荧光涂料发光。氚在自然界中存量极微，工业上一般用中子轰击获取。氚的半衰期为12.5年，氚管的使用年限更是长达25年。下列说法正确的是（）A.10个氚核，经过12.5年一定还剩5个B.上述获取氚的核反应是裂变反应C.Li的质子数是3，中子数是5D.上述获取气的核反应方程为【答案】D【解析】【详解】A．半衰期是统计规律，对大量原子核才有意义，故A错误；BD．核反应方程为该反应不是裂变反应，故B错误，D正确；C．的质子数是3，中子数是故C错误。故选D。2.某物体在几个恒力的作用下做直线运动，下列说法正确的是（）A.若仅改变其中一个力的大小，物体一定做曲线运动B.若仅改变其中一个力的方向，物体一定做曲线运动C.若仅撤去其中一个力，物体可能做匀速直线运动D.若仅撤去其中一个力，物体定做曲线运动【答案】C【解析】 【详解】A．若仅改变其中一个力的大小，合力方向与速度方向可能共线，物体不一定做曲线运动。故A错误；B．若仅改变其中一个力的方向，合力方向与速度方向可能共线，物体不一定做曲线运动。故B错误；C．若仅撤去其中一个力，合力方向与速度方向可能共线，物体不一定做曲线运动，合力可能变为零，即可能做匀速直线运动。故C正确；D错误。故选C。3.一物体做匀减速直线运动直至停下，若在最初2s内的位移是8m，最后2s内的位移是2m，则物体的运动时间是（　　）A.4sB.5sC.6sD.7s【答案】B【解析】【详解】匀减速至零的直线运动可以逆向视为初速度为零的匀加速直线运动。最后2s内，由解得最初2s内，由解得由解得t=5s故选B。4.如图所示，质量均为m的n（n>3）个相同匀质圆柱体依次搁置在倾角为30°的光滑斜面上，斜面底端有一竖直光滑挡板挡住使圆柱体均处于静止状态．则下列说法中正确的是() A.挡板对圆柱体1的弹力大小为B.圆柱体1对斜面的压力大小为C.圆柱体2对圆柱体1的压力大小为D.若将挡板绕下端点缓慢逆时针转动60°，则转动过程中斜面对每个圆柱体的支持力均减小【答案】B【解析】【详解】A、将n个圆柱体作为整体分析，如图所示，其中为挡板对圆柱1的弹力，N为斜面对所有圆柱体的支持力的恒力，由平衡条件可得，，A错误；B、对2至n每个圆柱分析可知斜面对它们的支持力，斜面对圆柱1的支持力，B正确；C、隔离对2到n共n-1个圆柱体受力分析，如图所示，得圆柱体1对2的弹力为，C错误；D、缓慢转动挡板时，斜面对圆柱体2、3、4……n的支持力不变，D错误； 综上所述本题答案是：B5.如图所示，某自动洗衣机洗衣缸的底部与一控水装置的竖直均匀细管底端相通，细管的顶端封闭，并和压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气立刻被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。已知某洗衣机刚进水时被封闭的空气柱长度为50cm。已知一个大气压强近似等于10m水柱产生的压强，假设温度不变，细管中的空气可视为一定质量的理想气体。当洗衣缸中水位为30cm时，洗衣缸和细管内的水位差约为（）A.28.6cmB.19.1cmC.11.8cmD.5.5cm【答案】A【解析】【详解】设水位差为，已知，，由得故选A。6.如图所示，空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直纸面（平面）向外，电场的方向沿y轴正方向。一质量为m、电荷量为q的带电粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动（其轨迹如图所示）。已知磁感应强度的大小为B，电场强度大小为E，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）A.粒子带负电B.粒子运动轨迹是抛物线 C.粒子距离x轴的最大距离为D.粒子运动过程中的最大速度为【答案】C【解析】【详解】A．粒子由静止开始运动，电场力方向竖直向上，故粒子带正电，选项A错误；B．粒子运动时受电场力和洛伦兹力，因洛伦兹力是变力，则轨迹不是抛物线，运动轨迹为摆线，选项B错误；CD．将粒子的运动分解为速度的向右的匀速直线运动和速度为v的沿顺时针方向的匀速圆周运动，则粒子距x轴的最大距离两分运动同向时速度最大，则最大速度故选项C正确，选项D错误。故选C。7.如图所示，一轻弹性绳一端系于A点，另一端与质量为m、套在光滑竖直固定杆上B点的小球相连，此时A、B在同一水平线上，且弹性绳原长恰好等于A、B间距L。现将小球从B点由静止释放，当小球下落至C点时动能最大，AC与水平方向的夹角为。已知轻弹性绳的弹力与伸长量遵循胡克定律，已知弹性绳的弹性势能为，式中x为弹性绳的伸长量，则小球的最大动能为（　　） A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】小球下落过程先加速后减速，当加速度为0时速度最大，动能最大，此时有解得由能量守恒定律得解得故选A。8.高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是（　　）A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场C.磁铁与感应电流之间的作用力，会使铝盘减速 D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果与实心铝盘相同【答案】AC【解析】【详解】A．铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A正确；B．铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为顺时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故B错误；C．由“来拒去留”可知，磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，故C正确；D．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则满小空洞的铝盘产生的感应电流与实心铝盘产生的感应电流不同，所以磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果与实心铝盘不相同，故D错误。故选AC。9.如图所示，在竖直平面xOy内有一半径为l的圆形磁场区域，其圆心坐标为，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外，第二象限竖直放置一高度为l的粒子源，粒子源中心与的连线垂直于y轴，它能连续不断地在xOy平面内沿x轴正方向发射速度相同的粒子，粒子经过圆形磁场区域后均从坐标原点O射出。已知粒子的比荷为k，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　）A.粒子从粒子源射出时的速度大小为kBlB.粒子从粒子源射出时的速度大小为2kBlC.从粒子源上端射出粒子在磁场中运动的时间为D.从粒子源上端射出的粒子在磁场中运动的时间为【答案】AD【解析】【详解】AB．根据几何关系可知，入射点、磁场圆的圆心、出射点O与轨迹圆的圆心四点的连线构成菱形，所以粒子的轨迹半径 速度大小故A正确，B错误；CD．根据几何关系可知，从粒子源上端射出的粒子轨迹对应的圆心角等于120°，所以粒子在磁场中的运动时间故C错误，D正确。故选AD。10.为全面推进乡村振兴，某地兴建的小型水电站如图所示。该水电站交流发电机的输出功率为，发电机的输出电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻为，在用户处的降压变压器输出电压。在输电过程中，要求输电线上损耗的功率为发电机输出功率的4%。假设升压变压器、降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　）A.发电机输出的电流B.输电线上的电流C.降压变压器的匝数比D.用户得到的电流【答案】CD【解析】【详解】A．根据电功率公式发电机输出电流 选项A错误；B．输电线上损耗的功率为发电机输出功率的4%，由可得故选项B错误；C．降压变压器原线圈得到的功率为降压变压器原线圈得到的电压根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，降压变压器的匝数比选项C正确；D．用户得到的电流选项D正确。故选CD。11.如图所示，在直角坐标系内有一直角三角形区域，，，在区域内存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为。从原点处向区域发射速率不同、方向不同的电子，已知电子的质量为，电荷量为。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A.通过点的电子的速率不小于B.通过点的电子从点入射时，速度方向一定与轴正方向成30°角C.电子在区域内运动的最长时间为D.速度方向相同的所有电子在磁场中的运动时间相同【答案】AC【解析】【详解】A．由题分析可知，电子从C点水平射出时速度最小，由几何关系得粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得解得故A正确；B．通过点的电子从点入射时，结合A选项分析得，速度最小时，速度方向与轴正方向成30°角，最小；当速度无穷大时，速度方向与轴正方向成的角无限靠近60°。因此通过点的电子从点入射时，速度方向与轴正方向成的角是一定范围，即故B错误；C．分析可知，粒子沿OA方向射入，OC边界射出时，速度偏向角最大，则粒子在磁场中的运动时间最长，即故C正确； D．速度方向相同的所有电子，如果速率不同，则有的电子从OC边射出，有的电子从AC边射出，由于速度偏向角不同，则电子在磁场中运动的时间不同。故D错误。故选AC。二、实验题（共2题，每空2分，共14分）12.2023年6月，我国建成高超音速风洞，它将推动我国15~25马赫的高超音速导弹的发展。某实验小组受教材“科学漫步”的启示并查询资料后得知：①流体阻力与物体相对于流体的速度有关；②流体阻力还跟物体的形状、横截面积等因素有关；③球形物体所受空气阻力的大小与相对速度的关系为（k为阻力系数）。小组成员开启实验室风洞，产生竖直向上速度大小为的风，再将一小球从风洞顶部以某一初速度竖直下抛，测得下落高度h随时间t变化的图像如图中实线1所示。已知风速，重力加速度g取。（1）由图像可知，小球做______运动；（2）若图线1对应小球的质量为1kg，则阻力系数______kg/m；（结果保留两位有效数字）（3）若不改变小球的形状和大小（即阻力系数不变），换用密度更大的小球进行实验，保持风速不变，调节小球下抛速度，所得图像也是一条直线，则图像可能为图线______（选填“1”、“2”或“3”）。【答案】①.匀速直线②.0.025③.2【解析】【详解】（1）[1]图像为一条直线，所以小球做匀速直线运动。（2）[2]小球做匀速直线运动，合外力为零。由图像得而解得（3）[3]若只增加小球密度，小球质量增加，小球仍做匀速直线运动，由 可知，小球速度增大，即图像的斜率增大，所以图像可能为2。13.在“用多用电表测量电学中的物理量”的实验中(1)用多用电表测量某电阻，选用“×100”倍率电阻挡测量，发现指针偏转角过大，改为选择_______（选填“×10”或“×lk”）倍率的电阻挡，并欧姆调零再进行测量，其示数如图a所示，测量结果为______Ω；(2)某同学先将电容放电，然后将欧姆表的两个表笔分别接在其两管脚上，观察到以下现象：指针在连接瞬间大幅摆动至较小的阻值，然后迅速返回至无穷大。请解释该现象：________；(3)某同学使用多用电表探测黑箱，已知黑箱内有一个内阻不计的电源和若干阻值相同的电阻，黑箱外有四个接线柱，利用电压挡测量出每两点间的电压分别为、、、。试在答题卡的黑箱图中画出两种可能的电路（电阻个数不超过5个）_______。【答案】①.×10②.110③.欧姆表内的电池对电容器充电，接通瞬间的充电电流最大，之后充电电流逐渐减小至零④.【解析】【详解】(1)[1]用多用电表测量某电阻，选用“×100”电阻挡测量时，发现指针偏转较大，说明所选挡位太大，为准确测量电阻阻值，欧姆表应换用较小挡位，应将多用电表选择旋钮调到电阻×10挡；[2]由图a所示表盘可知，被测电阻的阻值为11×10=110Ω；(2)[3]出现题意现象是因为欧姆表内的电池对电容器充电，接通瞬间的充电电流最大，之后充电电流逐渐减小至零； (3)[4]根据可知，2、4间无电势差，即不能接有电阻，且1、2间电势差最大，即为路端电压，根据电路中电压分配与电阻的关系得如图三、计算题（共3大题12分，14分，16分，要求写岀必要的文字和过程）14.我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高的人站在水平地面上，其正前方处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为、深度为，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。（i）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？（ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？【答案】（i）1.38；（ii）1.7【解析】【分析】【详解】（i）根据题意作出如下光路图 当孔在人身高一半时有tanθ==≈，sinθ=0.8，tanα=，sinα=由折射定律有n=（ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，则可画出如下光路图根据几何关系有【点睛】15.如图a所示，光滑水平地面上放置着滑块（均可视为质点），其质量分别为、。时，以初速度向右运动，并对施加大小相等、方向相反的恒力，且。其图象如图b所示，=2.5s时，发生弹性正碰（作用时间极短），求(1)时，之间的距离；(2)碰撞后，的速度减为零时，之间的距离。 【答案】(1)6.25m；(2)6.25m【解析】【详解】(1)根据牛顿第二定律的位移的位移之间的初始距离解得(2)碰撞前的速度的速度发生弹性碰撞当速度减小为零时，由动量守恒定律 又之间的距离解得16.某种回旋加速器的设计方案如图a所示，两个相距为的正对的极板之间存在匀强电场，两极板之间的电压连续可调。两个极板的板面中部各有一狭缝（沿方向的狭长区域），带电粒子可通过狭缝穿越极板，如图所示。两细虚线间（除开两极板之间的区域）既无电场也无磁场，其它部分存在方向垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场。在粒子源中产生的质量为、带电量为的粒子，由静止开始被电场加速，经狭缝中的点进入磁场区域，最终从出射孔射出。点到极板右端的距离为，到出射孔的距离为（常数为大于2的自然数）。假设粒子打到器壁或粒子源外壁则被吸收，忽略相对论效应。(1)若粒子以最短时间射出，求两板之间的电压；(2)若电压调节为，粒子仍从出射孔射出，求I．粒子在电场中运动的时间；Ⅱ．粒子在磁场中运动的时间。【答案】(1)；(2)I．；Ⅱ．【解析】 【详解】(1)粒子以最短时间射出时，在电场中只加速1次，偏转半个圆周到点联立得(2)粒子在电场中加速一次所获得的速度为，在磁场中偏转半径为，则有联立得I．粒子在电场和磁场中的轨迹如图所示粒子第1次在电场中的加速时间为粒子从第3次开始加速后在电场中的总加速时间为，则有 在加速电场中运动的总时间为联立各式得Ⅱ．前两次加速、减速后，粒子还需加速次粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为，在磁场中运动的总时间为则有联立各式得