2021年北京市丰台第二中学高三三模物理试题试卷下载

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5.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频电 源两极相连接的两个 D 形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的 电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两 D 形金属盒处于垂直 于盒底的匀强磁场中,如图所示。下述说法中正确的是

A. 粒子只在电场中加速,因此电压越大,粒子的最大动能越大

B. 可以采用减小高频电源的频率,增大电场中加速时间来增大

粒子的最大动能

C. 粒子在磁场中只是改变方向,因此粒子的最大动能与磁感应强度无关

D. 粒子的最大动能与 D 形盒的半径有关

13. 降噪耳机越来越受到年轻人的喜爱。某型号降噪耳机工作原理如图 所示,降噪过程包括如下几个环节:首先,由安置于耳机内的微型麦 克风采集耳朵能听到的环境中的中、低频噪声(比如 100Hz~1000Hz); 接下来,将噪声信号传至降噪电路,降噪电路对环境噪声进行实时分 析、运算等处理工作;在降噪电路处理完成后,通过扬声器向外发出 与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声;最后,我们的耳朵就 会感觉到噪声减弱甚至消失了。对于该降噪耳机的下述说法中,正确 的有( )

A.该耳机正常使用时,降噪电路发出的声波与周围环境的噪声能够完全抵消

B.该耳机正常使用时,该降噪耳机能够消除来自周围环境中所有频率的噪声

C.如果降噪电路能处理的噪声频谱宽度变小,则该耳机降噪效果一定会更好

D.如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢,则耳机使用者可能会听到更强的噪声

14.某种质谱仪的工作原理示意图如图所示。此质谱仪由以下 几部分构成:粒子源 N;PQ 间电压恒为 U 的加速电场;静 电分析器,即中心线半径为 R 的四分之一圆形通道,通道 内有均匀辐射电场,方向沿径向指向圆心 O,且与圆心 O 等距的各点电场强度大小相等;磁感应强度为 B 的有界匀 强磁场,方向垂直纸面向外。当有粒子打到胶片 M 上时, 可以通过测量粒子打到 M 上的位置来推算粒子的比荷,从

而分析粒子的种类以及性质。

由粒子源N 发出的不同种类的带电粒子,经加速电场加速后从小孔S1 进入静电分析器, 其中粒子 a 和粒子 b 恰能沿圆形通道的中心线通过静电分析器,并经小孔 S2 垂直磁场边界 进入磁场,最终打到胶片上,其轨迹分别如图 9 中的 S1S2a 和 S1S2b 所示。忽略带电粒子离 开粒子源 N 时的初速度,不计粒子所受重力以及粒子间的相互作用。下列说法中正确的是 ( )

A.粒子 a 可能带负电

B.若只增大加速电场的电压 U,粒子 a 可能沿曲线 S1c 运动

C.粒子 a 经过小孔 S1 时速度大于粒子 b 经过小孔 S1 时速度

D.粒子 a 在磁场中运动的时间一定大于粒子 b 在磁场中运动的时间

19.卫星在一定高度绕地心做圆周运动时,由于极其微弱的阻力等因素的影响,在若干年的 运行时间中,卫星高度会发生变化(可达 15km 之多) ,利用离子推进器可以对卫星进 行轨道高度、姿态的调整。如图是离子推进器的原理示意图:将稀有气体从 O 端注入, 在 A 处电离为带正电的离子,带正电的离子飘入电极 B 、C 之间的匀强加速电场(不计 带正电的离子飘入加速电场时的速度) ,加速后形成正离子束,以很高的速度沿同一方 向从 C 处喷出舱室,由此对卫星产生推力。D 处为一个可以喷射电子的装置,将在电离 过程中产生的电子持续注入由 C 处喷出的正离子束中,恰好可以全部中和带正电的离子。

(1) 在对该离子推进器做地面静态测试时,若 BC 间的加速电压为 U,正离子被加速后 高三物理 7 / 8

由 C 处喷出时形成的等效电流大小为 I,产生的推力大小为 F。已知每个正离子的质量 为 m。

①试分析说明要在正离子出口 D 处注入电子的原因;

②求离子推进器单位时间内喷出的正离子数目 N;

(2) 若定义比推力 f 为单位时间内消耗单位质量的推进剂所产生的推力,是衡量推进器 性能的重要参数,请你指出一种增加离子推进器比推力的方案。(电子的质量可忽略不 计,推进剂的总质量可视为正离子的总质量)

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