2022年高三物理综合大题 .pdf

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1、1 高三二轮复习综合大题汇编1. （16 分）如图所示，在水平方向的匀强电场中，用长为L 的绝缘细线拴住一质量为m，带电荷量为q 的小球，线的上端固定，开始时连线带球拉成水平，突然松开后，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60 角时的速度恰好为零。问：（1）电场强度E 的大小为多少？（2）A、B 两点的电势差UAB为多少？（3）当悬线与水平方向夹角为多少时，小球速度最大？最大为多少？2. （12 分）如图甲所示，一粗糙斜面的倾角为37 ，一物块 m=5kg 在斜面上，用F=50N 的力沿斜面向上作用于物体，使物体沿斜面匀速上升，g 取 10N/kg， sin37 =0.6，cos37 =0.8

2、，求：（1）物块与斜面间的动摩擦因数 ；（2）若将 F 改为水平向右推力F，如图乙，则至少要用多大的力F才能使物体沿斜面上升。（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）3. （18 分）如图（甲）所示，弯曲部分AB 和 CD 是两个半径相等的四分之一圆弧，中间的 BC 段是竖直的薄壁细圆管（细圆管内径略大于小球的直径），细圆管分别与上、下圆弧轨道相切连接，BC 段的长度L 可作伸缩调节。下圆弧轨道与地面相切，其中D、A 分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点，整个轨道固定在竖直平面内。一小球多次以某一速度从A 点水平进入轨道而从D 点水平飞出。 今在 A、D 两点各放一个压力传感器，测试小球对轨精选学习资

3、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 15 页2 道 A、D 两点的压力， 计算出压力差F。改变 BC 间距离 L，重复上述实验， 最后绘得F-L的图线如图（乙）所示。（不计一切摩擦阻力，g 取 10m/s2）（1）某一次调节后D 点离地高度为0.8m。小球从D 点飞出，落地点与D 点水平距离为 2.4m，求小球过D 点时速度大小。（2）求小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径大小。4. （18 分）如图所示，在光滑的水平地面上，质量为M=3.0kg 的长木板A 的左端，叠放着一个质量为m=1.0kg 的小物块B（可视为质点） ，处于静止状态，

4、小物块与木板之间的动摩擦因数 =0.30。在木板A 的左端正上方，用长为R=0.8m 的不可伸长的轻绳将质量为m=1.0kg 的小球 C 悬于固定点O 点。 现将小球 C 拉至上方使轻绳拉直且与水平方向成 =30角的位置由静止释放，到达O 点的正下方时，小球C 与 B 发生碰撞且无机械能损失，空气阻力不计，取g=10m/s2，求：（1）小球 C 与小物块B 碰撞前瞬间轻绳对小球的拉力；（2）木板长度L 至少为多大时，小物块才不会滑出木板。5. （20分）如图所示，在高为h的平台上，距边缘为L处有一质量为M的静止木块（木块的尺度比 L小得多），一颗质量为 m的子弹以初速度v0射入木块中未穿出，木

5、块恰好运动到平台边缘未落下， 若将子弹的速度增大为原来的两倍而子弹仍未穿出，求木块的落地点距平台边缘的水平距离，设子弹打入木块的时间极短。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 15 页3 6. （18 分）如图所示为某种弹射装置的示意图，光滑的水平导轨MN 右端 N 处与水平传送带理想连接， 传送带长度L=4.0m， 皮带轮沿顺时针方向转动，带动皮带以恒定速率v=3.0m/s匀速传动。三个质量均为m=1.0kg 的滑块 A、B、C 置于水平导轨上，开始时滑块B、C 之间用细绳相连，其间有一压缩的轻弹簧，处于静止状态。滑块A 以

6、初速度v0=2.0m/s 沿 B、C 连线方向向B 运动， A 与 B 碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短，可认为A 与 B 碰撞过程中滑块 C 的速度仍为零。因碰撞使连接B、C 的细绳受扰动而突然断开，弹簧伸展，从而使C 与 A、B 分离。滑块C 脱离弹簧后以速度vC=2.0ms滑上传送带，并从右端滑出落至地面上的 P 点。已知滑块C 与传送带之问的动摩擦因数=0.20 ，重力加速度g 取 10ms2。求：（1）滑块 c 从传送带右端滑出时的速度大小；（2）滑块 B、C 用细绳相连时弹簧的弹性势能Ep；（3）若每次实验开始时弹簧的压缩情况相同，要使滑块C 总能落至P 点，则滑块 A 与滑块 B

7、碰撞前速度的最大值Vm是多少 ? 7. （20 分）如图所示，两同心圆M、N 之间的区域存在垂直于纸面的匀强磁场，圆M 内、N 外没有磁场，一质量为m，带电量为 +q 的粒子从圆心O 处沿某一方向以速度0v飞出，已知圆 M 的半径为R， 圆 N 的半径为R3，粒子重力不计。已知粒子进入磁场后沿顺针方向偏转。求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 15 页4 （1）磁场的方向是垂直于纸面向里还是向外的？（2）若粒子能再次经过圆心O，磁场的磁感应强度至少为多大？（3）若磁场的磁感应强度保持为（2）的大小，求粒子从圆心O 飞出到再

8、次过圆心且速度与初速度方向相同所用的时间。8. （19 分）如图所示，固定于同一条竖直线上的A、B 是两个带等量异种电荷的点电荷，电荷量均为Q，其中 A 带正电荷， B 带负电荷， A、B 相距为 2d。MN 是竖直放置的光滑绝缘细杆，另有一个穿过细杆的带电小球P，质量为m、电荷量为 +q(可视为点电荷)，现将小球 P 从与点电荷A 等高的 C 处由静止开始释放， 小球 P 向下运动到距C 点距离为d 的 D 点时，速度为v。已知 MN 与 AB 之间的距离为d，静电力常量为k，重力加速度为g，若取无限远处的电势为零，试求：（1）在 A、B 所形成的电场中，C 的电势 C。（2）小球 P 经过

9、 D 点时的加速度。（3）小球 P 经过与点电荷B 等高的 E 点时的速度。9. （20 分）如图所示。一水平传送装置有轮半径为R=1m 的主动轮Q1和从动轮Q2及传送带等构成。两轮轴心相距8m，轮与传送带不打滑，现用此装置运送一袋面粉（可视为质点） ，已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数为0.4，这袋面粉中的面粉可不断地从袋中渗出。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 15 页5 （1）当传送带以4m/s 的速度匀速运动时，将这袋面粉由左端Q1正上方 A 点轻放在传送带上后，这袋面粉由A 端运送到Q2正上方的B 端所用的时间

10、为多少？（2）要想尽快将这袋面粉（初速度为零）由A 端送到 B 端，传送带速度至少多大？（3）由于面粉的渗漏，在运送这袋面粉的过程中会在深色传送带上留下白色的面粉痕迹，这袋面粉 （初速度为零） 在传送带上留下的面粉痕迹最长能有多长？此时传送带的速度应满足什么条件？11（18 分）如图所示的电路中，电源的内阻r=2 ，R3=8，L 是一个“ 12V，12W”的小灯泡，当调节 R1使电流表读数为1.5A 时，电压表的示数刚好为零，并且小灯泡L 正常发光，求：（1）电阻 R2的阻值为多少？（2）电阻 R3两端的电压为多少？（3）电源的电动势E 为多少？12（ 20 分）如图所示。 一水平传送装置有轮

11、半径为R=1m 的主动轮Q1和从动轮Q2及传送带等构成。 两轮轴心相距8m，轮与传送带不打滑，现用此装置运送一袋面粉（可视为质点） ，已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数为0.4，这袋面粉中的面粉可不断地从袋中渗出。（1）当传送带以4m/s 的速度匀速运动时，将这袋面粉由左端Q1正上方 A 点轻放在传送带上后，这袋面粉由A 端运送到Q2正上方的B 端所用的时间为多少？（2）要想尽快将这袋面粉（初速度为零）由A 端送到 B 端，传送带速度至少多大？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 15 页6 （3）由于面粉的渗漏，在运送这袋

12、面粉的过程中会在深色传送带上留下白色的面粉痕迹，这袋面粉 （初速度为零） 在传送带上留下的面粉痕迹最长能有多长？此时传送带的速度应满足什么条件？13（10 分）如所示图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c 和 d，外筒的外半径为r0，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为B，在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场，一质量为m、带电量为 +q 的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝a 的 S点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S，则两电极之间的电压U 应是多少？（不计重力，整个装置

13、在真空中）14（15 分）如图所示的电路中，直流电源的电动势9EV，内电阻1.5r，1R=4.5 ，2R为电阻箱。两带小孔的平行金属板A、B竖直放置；另两个平行金属板C、D水平放置，板长L=45cm 板间的距离20dcm。当电阻箱的阻值调为23R时。闭合开关K，待电路稳定后， 将一带电量为 -191.6 10qC，质量为309.0 10mkg的粒子从A板小孔从静止释放进入极板间，不考虑空气阻力、带电粒子的重力和极板外部的电场。（1）求带电粒子到达小孔B时的速度多大？（2）求带电粒子从极板C、D离开时速度？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -

14、第 6 页，共 15 页7 （3）此时，电源的输出功率是多大？15（16 分）两个质量分别为M1和 M2的劈 A 和 B，高度相同，放在光滑的水平面上，A 和B 相向的侧面都是相同的光滑的曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示，一个质量为m的物块位于劈A 的曲面上，距水平面的高度为h。物块从静止开始滑下，然又滑上劈B 的曲面。试求物块在B 上能够达到的最大高度h是多少？16（ 18 分）某司机驾驶一辆卡车正以一定速度在平直公路上匀速行驶，经过某个标志为40 km/h 的限速牌时，突然发现离它25.5m 处停着一辆正在维修的小轿车，该司机采取紧急刹车措施，使卡车做匀减速直线运动，结果刚好与小轿车发

15、生碰撞，在处理事故时，交警用课本介绍的测定反应时间的方法对该司机进行了测试，发现他握住木尺时，木尺已经自由下落了 20cm。已知这种卡车急刹车时产生的加速度大小为5m/s2，通过计算帮助交警分析卡车是否超速？（ g 取 10m/s2）17（18 分）如图所示，一半径为R 的绝缘的半圆形轨道竖直放置，圆轨道最低点B 与一条水平轨道相连， 轨道都是光滑的。轨道所在空间存在水平向右的匀强电场。从水平轨道上的A 点由静止释放一质量为m 的带正电的小球，释放点 A 距圆轨道最低点B 的距离 S=8R。已知小球受到的电场力大小等于小球重力的43倍。求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师

16、归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 15 页8 （1）小球运动到圆轨道B 点时的动能；（2）小球从A 点运动到最高点D 过程中动能最大是多少？（3）若小球运动到半圆轨道最高点D 时，轨道所在空间电场方向突然变为竖直向上，场强大小不变，则小球落回到水平轨道的位置距B 点多远处？18 （22 分）物体 A 的质量 M 1kg，静止在光滑水平面上的平板车B 的质量为 m0.5kg、长 L 2m。某时刻 A 以 V0 4m/s 向右的初速度滑上木板B 的上表面， 在 A 滑上 B 的同时，给 B 施加一个水平向右的拉力。忽略物体A 的大小，已知 A 与 B 之间的动摩擦因数 0.2，取

17、重力加速度g=10m/s2。试求：（1）若 F=15N，物体 A 在小车上运动时相对小车滑行的最大距离；（2）如果要使A 不至于从B 上滑落，拉力F大小应满足的条件。19 （18 分）在光滑绝缘的水平面上有一直角坐标系，现有一个质量m=0.1kg、电量为q=+2 10-6C 的带电小球，经电势差U=9000V 的加速电场加速后，从y 轴正半轴上y=0.6m的 P1处以速度v0沿 X 轴正方向射入y0、x0 的空间，在y0、x0 的空间有沿y 轴负方向匀强电场E1，经 x=1.2m 的 P2点射入 y0 的空间，在y0 的空间存在与X 轴负方向夹角为45 、大小 E2=62 104匀强电场，从y

18、 轴负半轴上的P3点射出。如图所示，求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 15 页9 （1）匀强电场E1的大小；（2）带电小球经过P2时的速度；（3）P3的坐标。20（20 分） A、B 两列火车，在同一轨道上同向行驶，A 车在前，其速度10 m/sAv，B 车在后，速度30 m/sBv，因大雾能见度很低，B 车在距 A 车s75m 时才发现前方有A 车，这时 B 车立即刹车，但B 车要经过180m 才能够停止。问：（1）B 车刹车时的加速度是多大? （2）若 B 车刹车时A 车仍按原速前进，两车是否相撞?若会相撞，将在B

19、 车刹车后何时?若不会相撞，则两车最近距离是多少? （3）若 B 车在刹车的同时发出信号，A 车司机经过4st收到信号后加速前进，则A车的加速度至少多大才能避免相撞? 21 （18 分）如图所示，光滑水平面AB 与竖直面的半圆形导轨在B 点衔接，导轨半径R，一个质量为m 的静止物块在A 处压缩弹簧，把物块释放，在弹力的作用下获得一个向右的速度，当它经过B 点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7 倍，之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C 点，求：（1）弹簧对物块的弹力做的功；（2）物块从B 至 C 克服阻力所做的功；（3）物块离开C 点后落回水平面时动能的大小。22 （17 分）如图所示，两根足

20、够长的光滑直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为的绝缘斜面上， 两导轨间距为L，M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻。 一根质量为m 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆ab 沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后，金属杆达到最大速度vm，在这个过程中，电阻R 上产生的热量为Q。导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g。求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 15 页1 0（1）金属杆达到最大速度时安培力的大小；（2）磁感应强度的大小

21、；（3）金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度。23. （17 分）如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为 的绝缘斜面上， 两导轨间距为L，M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻。 一根质量为m 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆ab 沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后，金属杆达到最大速度vm，在这个过程中，电阻R 上产生的热量为Q。导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g。求：（1）金属杆达到最大速度时安培力的大小；（2）磁感应强度的大小；（3）金属杆从静止开

22、始至达到最大速度的过程中杆下降的高度。24. （16 分）如图所示，绝缘长方体B 置于水平面上，两端固定一对平行带电极板，极板间形成匀强电场E。长方体 B 的上表面光滑，下表面与水平面的动摩擦因数=0.05（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同）。B 与极板的总质量Bm=1.0kg。带正电的小滑块A 质量Am=0.60kg，其受到的电场力大小F=1.2N。假设 A 所带的电量不影响极板间的电场分布。t=0 时刻，小滑块 A 从 B 表面上的a点以相对地面的速度Av=1.6m/s 向左运动， 同时，B （连同极板）以相对地面的速度Bv=0.40m/s 向右运动。（g 取 10m/s2）问：精选学习资料

23、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 15 页1 1（1）A 和 B 刚开始运动时的加速度大小分别为多少？（2）若 A 最远能到达b 点， a、b 的距离 L 应为多少？从t=0 时刻至 A 运动到 b 点时，摩擦力对 B 做的功为多少？25. （18 分）如图所示，一个质量为m的木块，在平行于斜面向上的推力F作用下，沿着倾角为的斜面匀速向上运动，木块与斜面间的动摩擦因数为.（tan）（1）求拉力F的大小；（2）若将平行于斜面向上的推力F改为水平推力F作用在木块上， 使木块能沿着斜面匀速运动，求水平推力F的大小。26 （21 分）如图所

24、示，倾角为 =30 的光滑斜面固定在水平地面上，斜面底端固定一垂直斜面的挡板。质量为m=0.20kg 的物块甲紧靠挡板放在斜面上，轻弹簧一端连接物块甲，另一端自由静止于A 点，再将质量相同的物块乙与弹簧另一端连接，当甲、乙及弹簧均处于静止状态时，乙位于B 点。现用力沿斜面向下缓慢压乙，当其沿斜面下降到C 点时将弹簧锁定， A、 C 两点间的距离为L =0.06m。一个质量也为m 的小球丙从距离乙的斜面上方L=0.40m 处由静止自由下滑，当小球丙与乙将要接触时，弹簧立即被解除锁定。之后小球丙与乙发生碰撞（碰撞时间极短且无机械能损失），碰后立即取走小球丙。当甲第一次刚要离开挡板时，乙的速度为v=

25、2.0m/s。 （甲、乙和小球丙均可看作质点，g 取 10m/s2）求：（1）小球丙与乙碰后瞬间乙的速度大小。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 15 页1 2（2）从弹簧被解除锁定至甲第一次刚要离开挡板时弹簧弹性势能的改变量。27 （16 分）如图所示，相距为d 的平行金属板A、B 竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q0)的小物块在与金属板A 相距 l 处静止。若某一时刻在金属板 A、B 间加一电压UAB32mgdq，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为12q，并以与碰前大小相等的

26、速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为 ，若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则（1）小物块与金属板A 碰撞前瞬间的速度大小是多少？（2）小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？28 （18 分）如图所示，质量为m=1kg 的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P 点，随传送带运动到A 点后水平抛出，小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B 点进入竖直光滑圆孤轨道下滑。 B、C 为圆弧的两端点，其连线水平。已知圆弧半径R=1.0m 圆弧对应圆心角106，轨道最低点为O，A 点距水平面的高度h=0.8m。小物块离开C 点后恰能无碰撞的沿固定斜面向上运动，0.8s 后经过D点，

27、物块与斜面间的滑动摩擦因数为1=0.33（g=10m/s2，sin37 =0.6，cos37 =0.8）试求：（1）小物块离开A 点的水平初速度v1；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 15 页1 3（2）小物块经过O 点时对轨道的压力；（3）斜面上CD 间的距离；（4） 假设小物块与传送带间的动摩擦因数为20.3， 传送带的速度为5m/s，则PA间的距离是多少？29. （18 分）天文学家测得银河系中氦的含量约为25%有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条： 一是在宇宙诞生后2 分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后

28、，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。（1） 把氢核反应简化为4 个氢核（11H） 聚变成氦核 （42He） ， 同时放出 2 个正电子（01e）和 2 个中微子（ ve） ，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量；（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8 1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1 1037J（即P=1 1037J/s） 。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量 （最后结果保留一位有效数字）（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。（可能用到数据：银河系质量约为M=3 1041kg，原子质量单位1u=1.66 1027kg，

29、1u相当于1.5 1010J 的能量，电子质量me=0.0005u ，氦核质量m=4.0026u ，氢核质量mP=1.0078u，中微子ve质量为零）30 （16 分）汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示，真空管内的阴极K 发出的电子 (不计初速、 重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过 A中心的小孔沿中心轴O1O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和 P间的区域。当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成了一个亮点；加上偏转电压 U 后，亮点偏离到O点， (O与 O 点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计此时，在P和 P间的区域，

30、再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B 时，亮点重新回到O 点。已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示 )。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 15 页1 4（1）求打在荧光屏O 点的电子速度的大小。（2）推导出电子的比荷的表达式。31. （15 分）如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K 为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV） ，A 为阳极。在a、 b 间不接任何电源，用频率为v（高于铯的极限频率）

31、的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转。这时，若在 a、 b 间接入直流电源，a 接正极， b 接负极，并使a、b 间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V 时，电流表的示数刚好减小到零。求：（1）a、b 间未接直流电源时，通过电流表的电流方向；（2）从阴极K 发出的光电子的最大初动能；（3）入射的单色光的频率。32 （18 分）如下图1 所示， A、B 为水平放置的平行金属板，板间距离为d（d 远小于板的长和宽）。在两板的中心各有小孔O 和 O ，O 和 O 处在同一竖直线上。在两板之间有一带负电的质点P。已知 A、B 间所加电压为U0时，质点P 所受的电场力恰好与重力平

32、衡。现在 A、B 间加上如下图2 所示随时间t 作周期性变化的电压U，已知周期gdT12（g 为重力加速度） 。在第一个周期内的某一时刻t0， 在 A、 B 间的中点处由静止释放质点P，一段时间后质点P 从金属板的小孔飞出问：（1）t0在什么范围内，可使质点在飞出小孔之前运动的时间最短？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 15 页1 5（2）t0在哪一时刻，可使质点P 从小孔飞出时的速度达到最大？33. （17 分） 2007 年 3 月 1 日，国家重大科学工程项目“EAST 超导托卡马克核聚变实验装置” 在合肥顺利通过

33、了国家发改委组织的国家竣工验收。作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚变反应堆，届时从 1 升海水中提取氢的同位素氘，在这里和氚发生完全的核聚变反应，释放可利用能量相当于燃烧300 公升汽油所获得的能量，这就相当于人类为自己制造了一个小太阳，可以得到无穷尽的清洁能源。作为核聚变研究的实验设备，要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料。如图所示为EAST 部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b 区域，围着磁感应强度为零

34、的圆形a 区域， a 区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束。设离子质量为m，电荷量为q，环形磁场的内半径为R1，外半径 R2 =（1+2）R1。（1）将下列核反应方程补充完整，指出哪个属于核聚变方程。并求出聚变过程中释放的核能 E0。已知21H 的质量为 m2，31H 的质量为 m3，粒子的质量为m，n10的质量为mn，质子质量为mP，电子质量为me，光速为c。AHeHH423121（）BSrXenU9438140541023592( ) CRnRa2228622688( ) DMgNa24122411( ) （2）若要使从a 区域沿任何方向，速率为v 的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界，则 b 区域磁场的磁感应强度B 至少为多大 ? （3）若 b 区域内磁场的磁感应强度为B，离子从 a 区域中心O 点沿半径OM 方向以某一速度射入b 区，恰好不越出磁场的外边界。请画出在该情况下离子在a、b 区域内运动一个周期的轨迹，并求出周期T。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 15 页