2022年广东高考高中学业水平选考模拟测试物理试题及答案详解(一模)

2022年广东省普通高中学业水平选择考模拟测试（一）

物理

本试卷共6页，16小题，满分100分。考试用时75分钟。

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的。

1.中俄核能合作项目——田湾核电站和徐大堡核电站于2021年5月举行开工仪式。下列有关核电站采用

何种核变化及其对应核反应方程的说法，正确的是（）

A.。衰变，2：：pa+_；e

B.a衰变，22Th+；He

C.核聚变，；H+：H-＞；He+；n

D核裂变，+啜Ba+：：Kr+3；n

2.“超级电容器”由于电极中加入了表面积非常大的石墨烯，所以具备超大的容量，适合作为动力电池的助

力动力源。相对于普通电容器，“超级电容器”（）

A.极板电荷量较大

B.极板间的电场强度较大

C.单位电压容纳的电荷量较大

D.带相同电荷量时电压较大

3.“神舟十三号”飞船与我国空间站“天和”核心舱于2021年10月16日成功对接。对接后开启推进器，经过

t时间后飞船和空间站组合体的速度增量为3.6xl（12m/s；若推进器用同样的推力单独对飞船进行加速，经

过相同的时间后飞船的速度增量为3.0xlC）Tm/s,设飞船的质量约为3.0x103kg,则空间站的质量约为

（）

A.2.5x104kgB.2.2x104kg

C.4.4x102kgD.3.6xl02kg

4.小朋友站在向上做匀速直线运动的电梯中，竖直向上抛出小球后小球落回手中（小球未碰到电梯顶

部）。以地面为参考系和零势能面，小球与电梯底面距离最大时，小球的（)

li8

A.动能为零B.重力势能最大

C.速度方向竖直向上D.加速度方向竖直向上

5.浮桶式灯塔模型如图甲，其由带空腔的磁体和一个连着灯泡的线圈组成，磁体在空腔产生的磁场如图乙

所示，磁体通过支柱固磁体定在暗礁上，线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，则浮

桶线圈（）

A.当海面平静时，灯泡稳定发光

B.当海水水平匀速流动时，灯泡稳定发光

C.海水上下震荡幅度越大，灯泡发光越亮

D.海水上下震荡速度越快，灯泡发光越亮

6.如图，一名小朋友用力沿着箭头方向将推拉门的一扇门从贴近右门框的地方拉到图示位置后放手，这扇

门与左右门框各撞击一次后，又几乎回到了图示位置。则从小朋友拉门开始到最终门停止，这扇门运动的

VT图像符合实际的是（）

7.有一种测量电场强度方法，其原理如图，竖直平面的虚线框内存在水平方向的匀强电场，虚线框高度

为乩让质量为加、带电量为4的粒子从“点由静止释放，最终带电粒子在电场区域下边界的照相底片上

打出一个感光点P,P点与M点的水平距离为0.5%已知重力加速度为g,则电场强度E大小为（）

P

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有项

符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8.如图，家用小型起重机拉起重物的绳子一端固定在起重机斜臂顶端，另一端跨过动滑轮A和定滑轮B

之后与电动机相连。起重机正将重为G的重物匀速竖直上拉，忽略绳子与滑轮的摩擦以及绳子和动滑轮A

的重力，ZABC=60°,则（）

A.绳子对定滑轮B的作用力方向竖直向下

B.绳子对定滑轮B作用力方向与BA成30。斜向下

C.绳子对定滑轮B的作用力大小等于G

D.绳子对定滑轮B的作用力大小等于^

2

9.有一种“投珠入瓶”的游戏，如图，三个高为d的开口塑料瓶相隔等距离d排成一直线，游戏者从距离

塑料瓶“1”为94、距离地面高度为6d的位置将质量为机的玻璃珠水平抛出投向塑料瓶。某次游戏者将玻

璃珠投入到塑料瓶“1”，重力加速度为g,则()

A.玻璃珠落入塑料瓶“1”的这次游戏，玻璃珠出手时的速度为当懑

2

B.玻璃珠出手后到落到塑料瓶“1”的瓶口过程中，动能增加为5,咫4

C.玻璃珠无论落入塑料瓶“1”“2”或“3”，从出手后到瓶口，动能均增加

D.若游戏者抛出时对玻璃珠做功为5〃?gd,则玻璃珠将落入塑料瓶“2”

10.如图是进行变压器演示实验的示意图，在铁环上用刷有绝缘漆的铜丝绕制了匝数分别为〃卜“2的两个

线圈。线圈均与开关呈、干电池田、交流电源及构成电路，交流电源员的电动势e=68sinl00R

(V),线圈“2与开关S2、灵敏电流表G、交流电压表V构成电路。则()

B.若S2接“3"，在将与接“1”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转

50〃2

C.若Si接“2”，在S2接“4”后，电压表指针的摆动频率为一

D.若Si接“2”,S2接“4”，稳定后电压表的读数为如(V)

三、非选择题：共54分。第11〜14题为必考题，考生都必须作答。第15〜16题为选考题，

考生根据要求作答。

（-）必考题：共42分。

11.某兴趣小组用光电门、计时器和直尺测量当地的重力加速度。图（a）是其实验装置，其操作方法是：

让直尺下端刚好处于光电门处并由静止释放，光电计时器记录直尺通过光电门的时间，直尺运动过程中尺

身始终处于竖直方向，图（b）是量程分别为0〜15.0cm的钢尺和0〜20.0cm的塑料尺。

（1）了较准确测出重力加速度，应选择（选填“钢尺”或“塑料尺”）完成该实验。

（2）小组通过5次实验，测得直尺通过光电门的时间如下表。第4次实验操作可能存在的问题是：直尺下

端开始遮光时具有_______（选填“加速度'"'初速度''或"重力”）

次数12345

时间/s0.1840.18601850.1500.186

（3）剔除第4组数据，从表格其他数据算出时间的平均值是0.185s,并利用选定的直尺的量程L代入

g,得g=8.77m/s2,结果与当地重力加速度差距较大，上述数据处理存在的问题是.

（4）根据实验数据，正确的计算结果应该是8=。（结果保留2位小数）

12.某实验小组用如图（a）所示的实验器材,研究某电学元件Z（额定电压为2.5V）的特性并做出伏安特

性曲线。请完成下列实验内容:

图(a)图(b)

（1）请将图（a）中的实验电路补充完整；

（2）实验测得该电学元件Z的伏安特性曲线如图（b）中实线所示，则该元件在额定电压下工作时电阻为

.（结果保留2位有效数字）

（3）实验小组为了进一步研究元件的特性，他们将伏安特性曲线上电压为2.25V和2.50V的两个点与原点

用虚线K、L连接，如图（b）中虚线所示，比较K、L的斜率可知，随着电压的升高，Z的电阻—

（选填“增大”“减小”或“不变”），导电能力（选填“增强”“减弱”或“不变”）。

13.我国南方某些城市中秋节仍保留着秋千表演节目。如图，某次甲从绳子与地面平行的位置由静止摆

下，在秋千踏板摆到最低点时迅速将地面上的乙向上一拉，乙竖直跃上秋千，然后一起站着并向上摆.当

再次返回最低点时，乙从秋千上水平跳出，甲继续摆到绳子与竖直方向成33°角时速度为零。已知秋千踏

板摆到最低点时与地面平行，且距离地面1.8m；甲、乙站立在秋千上时重心与绳上端距离为3.2m,甲、

乙质量相等，甲、乙始终保持身体直立，cos33°弋0.84,g取10m/s2,忽略空气阻力和踏板质量。求：

（1）当甲、乙一起再次返回最低点时，甲、乙的共同速度大小；

（2）乙的落地点距踏板在最低点时的水平距离。

14.双聚焦分析器是一种能同时实现速度聚焦和方向聚焦的质谱仪，其模型图如图（a）所示。其原理图如

图（b）所示，电场分析器中有指向圆心。的辐射状电场，磁场分析器中有垂直纸面的匀强磁场。质量为

〃八电荷量为q的离子被加速后，进入辐射电场，恰好沿着半径为R的圆弧轨迹通过电场区域后，垂直边

界从P点进入L圆形磁场区域，PO\=d。之后垂直磁场下边界射出并从K点进入检测器，检测器可在OiM

4

和O2N之间左右移动且与磁场下边界距离恒等于0.5"。已知圆弧轨迹处的电场强度为Eo

（1）求磁场区域磁感应强度8；

（2）由不同离子组成的粒子束，以不同速度进入电场分析器后能沿着半径为R的圆弧轨迹通过电场并从

P点垂直进入磁场，粒子离开0。2时与。。2所夹锐角相同，若探测器能接收到的粒子中比荷包的最大值

m

与最小值之比为2,求力的值。

B

磁场分析器

图（a）图（b）

（二）选考题：共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计

分。

[选修3-3]

15.春天的早晨，花园里绿叶上的小露珠呈球状，其主要原因是：液体表面层分子比较（选填

“稀疏”“密集”或“均匀”），表面层分子间的相互作用力表现为（选填“引力”或“斥

力”），表面层出现表面张力。

16.随着海拔高度的增加，大气压会相应地减小，高度每增加1m,大气压强降低约llPa；某登山运动员

在攀登珠穆朗玛峰的过程中，发现他携带的手表表面玻璃发生了爆裂.此时，运动员所在高度的气温为一

15℃°已知27℃时，表内压强与海平面处的大气压相等，均为lX105pa；当手表内外压强差超过

6X104pa时，手表表面玻璃可能爆裂.求手表表面玻璃爆裂前瞬间表内压强pi和运动员所在的高度？（结

果取整数）

[选修3-4]

17.高铁进站过程中，声音越来越尖锐，其原因是：当声源靠近人时，单位时间被人接收的声波的个数

_（选填“大于""小于''或"等于"）声源静止时的，导致人接收到的声音的________（选填“频率”“周

期''或"波长”）变大。

18.如图，直角三棱镜ABC由某种透明物质制成，4c外表面镀有水银。一束与3c边平行的光线从AB边

的。点射入棱镜。已知AB=2m,A£>=0.5m,NB=30°,棱镜对该光的折射率〃=/。求光线第一次到达

8c面时在BC面发生折射的入射角及入射点与C点的距离。

A

2022年广东省普通高中学业水平选择考模拟测试（一）

物理

本试卷共6页，16小题，满分100分。考试用时75分钟。

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的。

1.中俄核能合作项目——田湾核电站和徐大堡核电站于2021年5月举行开工仪式。下列有关核电站采用

何种核变化及其对应核反应方程的说法，正确的是（）

A.B衰变，2为Th-2：：pa+_；e

B.a衰变，22Th+；He

C.核聚变，；H+：Hf：He+；n

D核裂变，回U+：n-＞嘿Ba+累Kr+3：n

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】核电站采用的是铀发生核裂变的反应

■U+；nf嘤Ba+[Kr+3；n

故选D。

2."超级电容器”由于电极中加入了表面积非常大的石墨烯，所以具备超大的容量，适合作为动力电池的助

力动力源。相对于普通电容器，“超级电容器”（）

A.极板电荷量较大

B.极板间电场强度较大

C.单位电压容纳的电荷量较大

D.带相同电荷量时电压较大

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】CD.由于超级电容器具备超大的容量，即单位电压容纳的电荷量较大，也就是电容C较大，故带

相同电荷量时电压较小，C正确，D错误；

AB.电容器的容纳能力较大，并不代表实际使用中极板电荷量较大、场强较大，也有可能极板电荷量很

小，场强很小，AB错误。

故选C。

3.“神舟十三号”飞船与我国空间站“天和”核心舱于2021年10月16日成功对接。对接后开启推进器，经过

f时间后飞船和空间站组合体的速度增量为3.6xl（f2m/s；若推进器用同样的推力单独对飞船进行加速，经

过相同的时间后飞船的速度增量为3.0xl（）Tm/s,设飞船的质量约为3.0x103kg,则空间站的质量约为

()

A.2.5x104kgB.2.2x104kg

C.4.4x102kgD.3.6x102kg

【3题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】对飞船和空间站组合体，根据牛顿第二定律

尸=（M+m）q

其中

_Av,_3.6*10-2

4一/一

对飞船，根据牛顿第二定律

F=ma2

其中

Av,3.0x10-'

a.------=----------------

联立解得空间站的质量约为

M=2.2xl04kg

故B正确，ACD错误。

4.小朋友站在向上做匀速直线运动的电梯中，竖直向上抛出小球后小球落回手中（小球未碰到电梯顶

部）。以地面为参考系和零势能面，小球与电梯底面距离最大时，小球的（）

|||

A.动能为零B.重力势能最大

C.速度方向竖直向上D,加速度方向竖直向上

【4题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A.小球与电梯底面距离最大时，小球与电梯具有相同的速度，动能不为零，A错误；

B.由A可知小球依然具有向上的速度，重力势能不是最大，B错误；

C.小球与电梯一样具有竖直向上的速度，C正确；

D.小球的加速度等于重力加速度，方向竖直向下，D错误；

故选Co

5.浮桶式灯塔模型如图甲，其由带空腔的磁体和一个连着灯泡的线圈组成，磁体在空腔产生的磁场如图乙

所示，磁体通过支柱固磁体定在暗礁上，线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，则浮

桶线圈（）

r<8h磁体

A.当海面平静时，灯泡稳定发光

B.当海水水平匀速流动时，灯泡稳定发光

C.海水上下震荡幅度越大，灯泡发光越亮

D.海水上下震荡速度越快，灯泡发光越亮

【5题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A.当海面平静时，线圈静止不动，不切割磁感线，不产生电动势，灯泡不亮，故A错误;

B.当海水水平匀速流动时，线圈不切割磁感线，不产生电动势，灯泡不亮，故B错误；

CD.线圈随海水上下震荡，切割磁感线产生的电动势

E=nBlv

可知：电动势的大小与海水上下震荡速度有关，与震荡幅度无关，v越大，E越大，则灯泡发光越亮，故C

错误，D正确。

故选D。

6.如图，一名小朋友用力沿着箭头方向将推拉门的一扇门从贴近右门框的地方拉到图示位置后放手，这扇

门与左右门框各撞击一次后，又几乎回到了图示位置。则从小朋友拉门开始到最终门停止，这扇门运动的

nT图像符合实际的是（）

【6题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】小朋友用力沿着箭头方向将推拉门的一扇门时，门开始加速一段时间，拉力消失后，门减速，与左

门框撞击一次后，原速率反弹，速度反向，向右减速运动，碰到右门框后，原速率反弹，速度反向，门向左

减速并停下，符合该运动情景的v-t图像的是A项。

故选A

7.有一种测量电场强度的方法，其原理如图，竖直平面的虚线框内存在水平方向的匀强电场，虚线框高度

为乩让质量为相、带电量为q的粒子从〃点由静止释放，最终带电粒子在电场区域下边界的照相底片上

打出一个感光点P,P点与M点的水平距离为0.54,已知重力加速度为g,则电场强度E大小为（）

P

mg避

A.-----D.

2qq■2q

【7题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】竖直方向满足

d=gg/

水平方向满足

1,

0.54="

2

Eq=ma

联立.解得

芯=蟹

24

故A正确，BCD错误。

故选Ao

二、多项选择题：本题共3小题,每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有项

符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8.如图，家用小型起重机拉起重物的绳子一端固定在起重机斜臂顶端，另一端跨过动滑轮A和定滑轮B

之后与电动机相连。起重机正将重为G的重物匀速竖直上拉，忽略绳子与滑轮的摩擦以及绳子和动滑轮A

的重力，/ABC=60。，则（）

B

A

A.绳子对定滑轮B的作用力方向竖直向下

B.绳子对定滑轮B的作用力方向与BA成30。斜向下

C.绳子对定滑轮B的作用力大小等于G

绳子对定滑轮B的作用力大小等于正G

D.

2

【8题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A.绳子对定滑轮的B的作用力为BA和BC两段绳子弹力的合力，方向斜向左下，故A错误；

B.C.D.重物匀速运动，则任意段绳子的弹力等于重力的一半，即色。由平行四边形可知，合力方向

2

延NABC的角平分线，与BA夹角30。斜向下，大小为叵■，故BD正确，C错误。

2

故选BD。

9.有一种“投珠入瓶”的游戏，如图，三个高为”的开口塑料瓶相隔等距离d排成一直线，游戏者从距离

塑料瓶“1”为9d、距离地面高度为6d的位置将质量为朋的玻璃珠水平抛出投向塑料瓶。某次游戏者将玻

璃珠投入到塑料瓶“1”，重力加速度为g,则（）

A.玻璃珠落入塑料瓶“1”的这次游戏，玻璃珠出手时的速度为乳亚

2

B.玻璃珠出手后到落到塑料瓶“1”的瓶口过程中，动能增加为

C.玻璃珠无论落入塑料瓶“1”“2”或“3”，从出手后到瓶口，动能均增加5〃?gd

D.若游戏者抛出时对玻璃珠做功为则玻璃珠将落入塑料瓶“2”

【9题答案】

【答案】BCD

【解析】

【详解】A.玻璃珠落入塑料瓶“1”的这次游戏，玻璃珠运动时间

2x5d

g

出手时的速度为

选项A错误；

B.玻璃珠出手后到落到塑料瓶“1”的瓶口过程中，动能增加等于重力做的功，大小为5mgd,选项B正确;

C.玻璃珠无论落入塑料瓶或“3”，从出手后到瓶口，重力做功均为5叫"，则动能均增加5加gd,

选项C正确；

D.若玻璃珠将落入塑料瓶“2”，则平抛的初速度为

V==yJlQgd

游戏者抛出时对玻璃珠做功为

1.

W=-mv2=5mga

选项D正确。

故选BCD。

10.如图是进行变压器演示实验的示意图，在铁环上用刷有绝缘漆的铜丝绕制了匝数分别为〃1、〃2的两个

线圈。线圈均与开关与、干电池Ei、交流电源比构成电路，交流电源6的电动势e=6五sinlOOm

（V）,线圈〃2与开关S2、灵敏电流表G、交流电压表V构成电路。则（）

B.若S2接“3”，在将Si接“1”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转

50〃，

C.若Si接“2”，在S?接“4”后，电压表指针的摆动频率为一

〃i

D.若8接“2"，S2接''4"，稳定后电压表的读数为一（V）

【10题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A.若Si接“1”，原线圈通有的是恒定电流，在副线圈中没有感应电流，故指针不偏转，故A错误；

B.若S2接“3”，在将与接“1”的瞬间，原线圈电流突然变化，副线圈产生感应电流，灵敏电流表指针发生

偏转，故B正确；

C.若Si接“2”，在S2接“4”后，电压表显示的是有效值，不会摆动，故C错误；

D.若Si接“2”,S2接“4”，交流电压有效值

q=6V

根据

£L=之

U2n2

得

u广生5=算v

'々n\

故D正确。

故选BD»

三、非选择题：共54分。第11〜14题为必考题，考生都必须作答。第15〜16题为选考题，

考生根据要求作答。

（-）必考题：共42分。

11.某兴趣小组用光电门、计时器和直尺测量当地的重力加速度。图（a）是其实验装置，其操作方法是：

让直尺下端刚好处于光电门处并由静止释放，光电计时器记录直尺通过光电门的时间，直尺运动过程中尺

身始终处于竖直方向，图（b）是量程分别为。〜15.0cm的钢尺和0〜20.0cm的塑料尺。

（1）为了较准确测出重力加速度，应选择（选填“钢尺”或"塑料尺”）完成该实验。

（2）小组通过5次实验，测得直尺通过光电门的时间如下表。第4次实验操作可能存在的问题是：直尺下

端开始遮光时具有（选填“加速度”“初速度”或“重力”）

次数12345

时间/S0.1840.1860.1850.1500.186

(3)剔除第4组数据，从表格其他数据算出时间的平均值是0.185s,并利用选定的直尺的量程工代入

g=不得gR8.77m/s2,结果与当地重力加速度差距较大，上述数据处理存在的问题是。

(4)根据实验数据，正确的计算结果应该是8=。(结果保留2位小数)

[11题答案】

【答案】①.钢尺②.初速度③.计算位移时误用钢尺的量程，应该用钢尺的总长度④.

9.70m/s2

【解析】

【详解】(1)[1]由于钢尺的密度大，空气阻力的影响小，所以选钢尺；

(2)[2]由表格可知，第4次实验的时间明显小于其他几次，可能存在的问题是：直尺下端开始遮光时具

有初速度；

2/

(3)[3]根据g=丁，带入计算的加速度得

L=0.15m

结果与当地重力加速度差距较大，上述数据处理存在的问题是计算位移时误用钢尺的量程，应该用钢尺的

总长度；

(4)[4]由图可知，钢尺总长度为0.166m,根据实验数据，正确的计算结果应该是

2x0.166

m/s2=9.70m/s

0.185x0.185

12.某实验小组用如图(a)所示的实验器材,研究某电学元件Z(额定电压为2.5V)的特性并做出伏安特

性曲线。请完成下列实验内容:

图(a)图(b)

(1)请将图(a)中的实验电路补充完整

(2)实验测得该电学元件Z的伏安特性曲线如图(b)中实线所示，则该元件在额定电压下工作时电阻为

.（结果保留2位有效数字）

（3）实验小组为了进一步研究元件的特性，他们将伏安特性曲线上电压为2.25V和2.50V的两个点与原点

用虚线K、L连接，如图（b）中虚线所示，比较K、L的斜率可知，随着电压的升高，Z的电阻

（选填“增大”“减小”或“不变”导电能力.（选填“增强”“减弱”或“不变”）。

【12题答案】

答案①.②.

6.3O##6.4Q##6.5Q##6.6Q##6.7Q

【解析】

【详解】（1）口]滑动变阻器采用分压接法，连接如下

（2）[2]由图像可知

U=2.5V,Z=0.38A

由

U_

R-

得

R=6.6Q

因为电流/的估读，所以在6.3。〜6.7。的范围内均可。

（3）[3][4]由图可知，L的斜率小于K的斜率，因为是/-U图像，斜率越大，电阻越小，所以L对应的电

阻大，即随着电压的升高，Z的电阻增大，导电能力减弱。

【点睛】

13.我国南方某些城市中秋节仍保留着秋千表演节目。如图，某次甲从绳子与地面平行的位置由静止摆

下，在秋千踏板摆到最低点时迅速将地面上的乙向上一拉，乙竖直跃上秋千，然后一起站着并向上摆.当

再次返回最低点时，乙从秋千上水平跳出，甲继续摆到绳子与竖直方向成33°角时速度为零。已知秋千踏

板摆到最低点时与地面平行，且距离地面1.8m；甲、乙站立在秋千上时重心与绳上端距离为3.2m,甲、

乙质量相等，甲、乙始终保持身体直立，cos33°心0.84,g取10m/s2,忽略空气阻力和踏板质量。求：

(1)当甲、乙一起再次返回最低点时，甲、乙的共同速度大小；

(2)乙的落地点距踏板在最低点时的水平距离。

【13题答案】

【答案】(1)4m/s；(2)2.88m

【解析】

【详解】(1)设甲第一次摆到最低点时，速度为vo,由机械能守恒定律得

mgL=gmv^

得

vo=8m/s

设甲将乙拉上瞬间共速为v”甲将乙拉上的过程，水平方向动量守恒，由

mvo=2mv\

得

vi=4m/s

所以当甲乙一起回到最低点时速度为4m/s；

(2)设乙水平跳出瞬间，甲的速度为V2,乙的速度为V3,由动量守恒定律

Imv\=mv2+mv3

甲摆到最高点过程，由机械能守恒定律

~mv2=/竭L（l-cos33。）

得

V2=3.2m/s

V3=4.8m/s

乙做平抛运动，有

1，.

2gt'=h

乙落地时与踏板在最低点时的水平距离为

S=V3t

解得

5=2.88m

14.双聚焦分析器是一种能同时实现速度聚焦和方向聚焦的质谱仪，其模型图如图（a）所示。其原理图如

图（b）所示，电场分析器中有指向圆心。的辐射状电场，磁场分析器中有垂直纸面的匀强磁场。质量为

，”、电荷量为q的离子被加速后，进入辐射电场，恰好沿着半径为R的圆弧轨迹通过电场区域后，垂直边

界从尸点进入上圆形磁场区域，P0kd。之后垂直磁场下边界射出并从K点进入检测器，检测器可在OiM

4

和O2N之间左右移动且与磁场下边界距离恒等于0.5/已知圆弧轨迹处的电场强度为£

（1）求磁场区域磁感应强度良

（2）由不同离子组成的粒子束，以不同速度进入电场分析器后能沿着半径为R的圆弧轨迹通过电场并从

P点垂直进入磁场，粒子离开时与。。2所夹锐角相同，若探测器能接收到的粒子中比荷包的最大值

m

与最小值之比为2,求4的值。

34题答案】

【答案】（1）B=LJ叱;（2）25

【解析】

【详解】（1）设离子的速度为V0,粒子在电场和磁场中分别做匀速圆周运动,

在电场中，电场力提供向心力

2

mv-

qEc=——-

R

在磁场中，洛伦兹力提供向心力

解得磁感应强度为

1mER

B=-\——

（2）设在某处被检测到的离子在磁场中的轨道半径为r,则

在磁场中

2

qvB=-----

r

在电场中

2

_mv

qE=-----

R

可得

q_ER

mB2r2

由此可知当粒子运动半径最小时，荷质比最大；当粒子运动半径最大时，荷质比最小。

如图，设。（/，如）、b（42,m2）离子在磁场中的分别在M、N处被检测到，半径分别为n、ri,易知在

所有被检测到的粒子半径中，打最小，〃最大。由于两离子到达0。2时，与0。2夹角相等，均设为仇

由此可得：/OLM和/ChGN均为。。

如图，内几何关系

OyF=r\

003=4-r\

0.M=--r.

321

得

MF=J居M2十岛TJV

由几何关系

O.MMF

MF-0、M

解得

3

r.=­dJ

15

在匕的轨迹中

•/cccP0「P0]r-d

sin/0。。4=——---------L2=-------

r2r2

又

sinZO.GO.=sinZFMO.=—Z'--=-

'43d2d3

—1-----

25

解得

r产3d

又

q{_ER

m}B?r；