2024届全国100所名校单元测试示范卷·物理[24·G3DY·物理-LKB-必考-HUB]五试题

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9.如图所示,半径为R的光滑圆弧轨道ABC固定在竖直面内,O为圆心,B为轨道最低点,CD为水平地面,OC与竖直方向的夹角为53°,C、D间距离为R,D点有一竖直固定挡板,一个质53^,C、D量为m的小球从A点上方一定高度处P点由静止释放,从A点进人圆弧轨道,从C点飞出后恰好垂直打在挡板上,板上的E点与A,O在同一水平线上,重力加速度为,不计空气阻力,小球可视为质点,53^=0.8,53^=0.6.则下列说法正确的是A.小球有可能垂直打在挡板上的E点B.小球在C点的速度大小为563gRC.小球在B点对轨道的压力大小为4mgD.P点离A点的高度为53120R

15.(18分)我国自行设计研制的热核聚变全超导托卡马克实验的过滤装置工作原理简图如图所示。混合粒子束先通过加有一定电压的两极板之间区域后,再进入极板下方的偏转磁场中,此过程中中性粒子仍会沿原方向运动并被接收器接收,而带电离子中的一部分则会先在两极板间的电场作用下发生偏转,一部分直接打在左极板上(不反弹),另一部分则会在穿过板间电场后进入其下方的匀强磁场B2区域,进一步发生磁偏转并打在吞噬板上,从而剥离吸收。已知每个带电离子电荷量均为q(q>>0),,质量为m,,两极板间距为d,,所加电压为U,,极板长度为2d,,粒子束中所有粒子所受重力均可忽略不计,不考虑粒子间的相互作用,粒子束进入板间速度方向均与极板平行。(1)要使初速度为v1=qvm的带电离子能沿平行于极板的直线经过电场区域,需在极板间再施加一垂直于纸面的匀强磁场,求其磁感应强度B1的大小和方向;(2)若带电离子仍以初速度V1沿直线通过极板区域后,进入下方垂直纸面向外的匀强偏转磁玚B2区域,当磁感应强度时,要使离子能全部被吞噬板吞噬,求吞噬板所需的最小长度;(3)若撤去两极板间的磁场B1,,粒子束中带电离子初速度为v2=3qUm,则有部分带电离子会通过两极板间的偏转电场进入偏转磁场,已知匀强磁场的磁感应强度B2大小可调,且分布范围足够宽广,吞噬板长度为2d并紧靠左极板最下端水平放置。若要保证进入偏转磁场的带电离子最终都能被呑噬板吞噬,求磁感应强度B2大小的取值范围。