精品解析:青海省部分学校2024-2025学年高三上学期教学质量检测物理试题
2024-12-14
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内容正文:
高三物理试卷
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:高考全部内容。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 在快节奏的现代生活中,家用室内引体向上器作为一种简单实用的健身器材,受到很多人的青睐。它通常采用免打孔设计,通过调节杆的长度,利用橡胶垫与门框或墙壁的摩擦力起到固定的作用,如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 橡胶垫与墙面间的压力越大,橡胶垫与墙面间的摩擦力越大
B. 健身者在做引体向上运动时,橡胶垫与墙面间的摩擦力保持不变
C. 健身者在单杆上悬停时,健身者的质量越大,橡胶垫与墙面间的摩擦力就越大
D. 健身者在单杆上悬停时,手臂间距离越大,所受到单杆的作用力就越大
2. 如图所示,一游客体验蹦极,身系弹性蹦极绳从水面上方的高台由静止下落,到最低点时离水面很近。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 下落过程中游客机械能守恒
B. 蹦极绳刚拉直时游客的速度最大
C. 下落过程中弹性势能的增大量大于重力势能的减小量
D. 下落过程中游客的机械能和蹦极绳的弹性势能之和不变
3. 一石激起千层浪,t=0时某水波(简谐横波)沿x轴负方向传播的波形图如图甲所示,在a、b、c、d四个质点中,其振动图像和如图乙所示的图像相同的是( )
A. a B. b C. c D. d
4. 某同学自制了一个理想变压器,原线圈接有效值为12V的正弦交流电源,副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡,实际测得小灯泡两端电压为3V。认为小灯泡的电阻恒定,下列说法正确的是( )
A. 原、副线圈的匝数比为60:19
B. 若仅增加副线圈匝数,则小灯泡可能正常发光
C. 若仅将原线圈匝数增为原来的两倍,则小灯泡可能正常发光
D. 若仅将一个定值电阻与小灯泡串联起来接入副线圈,则小灯泡可能正常发光
5. 2024年7月5日,我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭,成功将天绘五号02组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。该卫星的轨道高度为h,地球半径为R,月球绕地球运行的轨道半径为r,周期为T,忽略地球自转的影响,该卫星的运行周期为( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,带电荷量均为q的正电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点,O是正方体的中心点,则下列说法正确的是( )
A. a点和b点的电场强度大小相等 B. a点的电场强度小于O点的电场强度
C. a点的电势比b点的电势高 D. 电子在a点时的电势能小于在O点时的电势能
7. 一长方体玻璃砖长L = 48 cm,高d = 6 cm,其截面图如图所示,该玻璃砖的折射率n = 1.25,一单色细光束从管的左端的正中心射入,不从上、下两侧射出。已知光在真空中传播的速度c = 3 × 108 m/s,sin53° = 0.8,cos53° = 0.6,则光在玻璃砖中传播的最长时间为( )
A. 1.6 × 10−7 s B. 2.5 × 10−1 s C. 1.6 × 10−9 s D. 2.5 × 10−9 s
8. 卢瑟福α粒子散射实验的装置示意图如图所示,荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时,关于在相同时间(足够长)内观察到的现象,下列说法正确的是( )
A. 在A位置时观察到屏上的闪光最多
B. 在B位置时屏上能观察到闪光,是因为α粒子发生了衍射
C. 在D位置时屏上一定不能观察到闪光
D. 在C位置时观察到屏上的闪光次数比在D位置时观察到的多
9. 一质量为的新能源汽车刹车后做匀减速直线运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 刹车过程中汽车受到的合力大小为
B. 刹车过程中汽车受到的合力大小为
C. 内汽车的位移大小为
D. 第内汽车的位移大小为
10. 如图甲所示,不计电阻的足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直固定,其间距L=1m,磁感应强度大小B=1T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P之间连接一电阻R=0.75Ω,一阻值r=0.25Ω、长度L=1m的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑,下滑过程中金属棒ab始终保持水平,且与导轨接触良好,其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示,图像中的OA段为曲线,AB段为直线,忽略金属棒ab运动过程中对原磁场的影响,取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 金属棒ab稳定运动时的速度大小为6m/s
B. 金属棒ab的质量为0.8kg
C. 金属棒ab匀速运动时,其两端的电压为2V
D. 在t0~t0+1s内,金属棒ab中产生的热量为16J
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学用如图甲所示的装置来测量当地的重力加速度,实验打出的一条清晰纸带如图乙所示,O、A、B、C、D为连续的五个计时点,现测得O点到各点的距离分别为、、、,打点计时器在打O点时重物的速度为0。打点计时器的打点周期为T。
(1)打点计时器打D点时重物的速度是打B点时重物的速度的_____倍。
(2)当地重力加速度大小的表达式为______(用题中所给物理量表示)。
12. 某物理兴趣小组要测量一电池的电动势和内阻,实验室提供下列器材:
A.电池(电动势约为3 V,内阻约为10 Ω);
B.电压表V(量程为0 ~ 15 V,内阻约为3 kΩ);
C.电流表A(量程为0 ~ 2 mA,内阻RA小于10 Ω);
D.定值电阻R0 = 3 Ω;
E.电阻箱R1(0 ~ 999.9 Ω);
F.滑动变阻器R2(0 ~ 30 kΩ);
G.滑动变阻器R3(0 ~ 3 kΩ);
H.开关和导线若干。
(1)为减小误差,某同学设计了一个测量电流表内阻的电路,请用笔画线代替导线,完成方框中的实验电路图,并标明所选滑动变阻器的符号__________。
(2)根据上述实验,测得电流表的内阻为6 Ω。现按如图甲所示的电路图连接好电路,闭合开关,调节电阻箱R1,记录下各仪器的示数。若某次实验时电流表指针如图乙所示,则通过电阻箱的电流为__________mA。
(3)将测量数据的单位统一成国际单位,根据记录的数据,以电流表的示数I的倒数为纵坐标,以电阻箱的示数R1为横坐标,作出如图丙所示的图像,若测得图线纵轴截距为12.3 A−1,图线的斜率为0.98 V−1,则电池电动势E = __________V,内阻r = __________Ω。(结果均保留三位有效数字)
13. 一瓶的矿泉水,在室温为时小明将它喝了一半后盖好瓶盖放入冰箱(矿泉水瓶未变形且不漏气)。冰箱中的温度计示数为,冰箱内的温度可认为不变,外界大气压强恒为,摄氏温度t与热力学温度的关系是。
(1)较长一段时间后,求瓶内气体压强;
(2)若矿泉水瓶受挤压而变形,降温后瓶内气体压强等于外界大气压强,求在时瓶内气体的体积。
14. 如图所示,一质量的物块A(可视为质点)用一长度的轻绳悬挂于P点(P点与水平面相距),初始时轻绳与竖直方向的夹角,轻绳所能承受的最大拉力,P点正下方C处有一钉子。另一质量的物块B(可视为质点)与水平轻质弹簧连接(此后B与弹簧的连接体称为B),静止于光滑水平面上。现由静止释放物块A,当其运动至P点正下方时,轻绳碰到钉子后恰好断裂。之后物块A将在光滑水平面上做匀速直线运动,直至与物块B发生碰撞(物块A触地过程中机械能没有损失,轻绳在断裂后不影响物块A的后续运动)。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内,取重力加速度大小,求:
(1)P、C两点间的距离x;
(2)碰撞过程中,弹簧的最大弹性势能。
15. 如图所示,在竖直的xOy平面内,第一象限内有电场强度大小、方向平行于x轴向右的匀强电场,在x轴下方存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场和电场强度大小、方向竖直向上的匀强电场(图中未画出)。一质量、电荷量的带正电小球从y轴上的P点(0,0.4m)无初速度释放,释放后小球从第一象限进入第四象限做匀速圆周运动,运动轨迹恰好与y轴相切,取重力加速度大小。结果可以保留根号。求:
(1)小球第一次通过x轴时的速度大小v及方向;
(2)x轴下方的匀强磁场的磁感应强度大小B;
(3)从P点开始到第三次通过x轴的运动时间t。
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高三物理试卷
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:高考全部内容。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 在快节奏的现代生活中,家用室内引体向上器作为一种简单实用的健身器材,受到很多人的青睐。它通常采用免打孔设计,通过调节杆的长度,利用橡胶垫与门框或墙壁的摩擦力起到固定的作用,如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 橡胶垫与墙面间的压力越大,橡胶垫与墙面间的摩擦力越大
B. 健身者在做引体向上运动时,橡胶垫与墙面间的摩擦力保持不变
C. 健身者在单杆上悬停时,健身者的质量越大,橡胶垫与墙面间的摩擦力就越大
D. 健身者在单杆上悬停时,手臂间距离越大,所受到单杆的作用力就越大
【答案】C
【解析】
【详解】A.橡胶垫与墙面之间是静摩擦力,与压力没有必然联系,故A错误;
B.健身者在做引体向上运动时,先做加速度向上的加速运动,后做加速度向下的减速运动,把健身者与室内引体向上器作为研究对象,由牛顿第二定律可知,摩擦力的大小与健身者的加速度有关,先大于重力后小于重力,B错误;
C.健身者在单杆上悬停时,把健身者与室内引体向上器作为研究对象,摩擦力的大小等于健身者与室内引体向上器的重力,故健身者的质量越大,摩擦力越大,C正确;
D.若把健身者作为研究对象,健身者处于平衡状态,受到单杆的作用力始终等于健身者的重力,D错误。
故选C。
2. 如图所示,一游客体验蹦极,身系弹性蹦极绳从水面上方的高台由静止下落,到最低点时离水面很近。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 下落过程中游客机械能守恒
B. 蹦极绳刚拉直时游客的速度最大
C. 下落过程中弹性势能的增大量大于重力势能的减小量
D. 下落过程中游客的机械能和蹦极绳的弹性势能之和不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.下落过程中蹦极绳拉紧之前机械能守恒,拉紧之后弹性绳对人做负功,则游客机械能减小,选项A错误;
B.蹦极绳刚被拉直后的一段时间内,重力大于弹力,加速度向下,则游客的速度会继续增大,直到弹力等于重力时加速度为零,此时游客的速度最大,选项B错误;
C.下落到最低点的过程中弹性势能的增大量等于重力势能的减小量,选项C错误;
D.下落过程中只有重力和蹦极绳的弹力做功,则游客的机械能和蹦极绳的弹性势能之和不变,选项D正确。
故选D。
3. 一石激起千层浪,t=0时某水波(简谐横波)沿x轴负方向传播的波形图如图甲所示,在a、b、c、d四个质点中,其振动图像和如图乙所示的图像相同的是( )
A. a B. b C. c D. d
【答案】D
【解析】
【详解】由于t=0时刻质点处于平衡位置,且向上振动,又由于波沿x轴负方向传播,根据“上下坡”法可知,甲图中该质点应处于平衡位置,且处于下坡阶段,即d质点。
故选D。
4. 某同学自制了一个理想变压器,原线圈接有效值为12V的正弦交流电源,副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡,实际测得小灯泡两端电压为3V。认为小灯泡的电阻恒定,下列说法正确的是( )
A. 原、副线圈的匝数比为60:19
B. 若仅增加副线圈匝数,则小灯泡可能正常发光
C. 若仅将原线圈匝数增为原来的两倍,则小灯泡可能正常发光
D. 若仅将一个定值电阻与小灯泡串联起来接入副线圈,则小灯泡可能正常发光
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据
可得原、副线圈的匝数比
故A错误;
B.仅增加副线圈匝数,则副线圈的输出电压增大,有可能使小灯泡正常发光,故B正确;
C.仅将原线圈匝数增为原来的两倍,则副线圈的输出电压减为原来的一半,则小灯泡变暗,故C错误;
D.仅将一个定值电阻与小灯泡串联,小灯泡分得的电压减小,不能正常发光,故D错误。
故选B。
5. 2024年7月5日,我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭,成功将天绘五号02组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。该卫星的轨道高度为h,地球半径为R,月球绕地球运行的轨道半径为r,周期为T,忽略地球自转的影响,该卫星的运行周期为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据开普勒第三定律有
解得
故选C。
6. 如图所示,带电荷量均为q的正电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点,O是正方体的中心点,则下列说法正确的是( )
A. a点和b点的电场强度大小相等 B. a点的电场强度小于O点的电场强度
C. a点的电势比b点的电势高 D. 电子在a点时的电势能小于在O点时的电势能
【答案】A
【解析】
【详解】A.点电荷周围的电场强度为
设正方体边长为,两个点电荷在a点产生的电场强度叠加遵循平行四边形定则,可知a点的电场强度为
同理得b点的电场强度为
即a点和b点的电场强度大小相等,A正确;
B.两个正点电荷在O点的电场强度大小相等、方向相反,故O点的合场强为零,可知a点的电场强度大于O点的电场强度,B错误;
C.a、b点是两等量正点电荷连线的中垂线上的对称点,因此两点电势相等,C错误;
D.a点是两等量正点电荷连线的中垂线上的一点,交点O电势最高,故a点电势更低,根据
可知电子在电势低的地方电势能更高,所以电子在a点时的电势能更大,D错误。
故选A。
7. 一长方体玻璃砖长L = 48 cm,高d = 6 cm,其截面图如图所示,该玻璃砖的折射率n = 1.25,一单色细光束从管的左端的正中心射入,不从上、下两侧射出。已知光在真空中传播的速度c = 3 × 108 m/s,sin53° = 0.8,cos53° = 0.6,则光在玻璃砖中传播的最长时间为( )
A. 1.6 × 10−7 s B. 2.5 × 10−1 s C. 1.6 × 10−9 s D. 2.5 × 10−9 s
【答案】D
【解析】
【详解】根据光路图分析可知,光在端面的入射角越大,折射角越大,光在玻璃管中反射的次数越多。端面的最大折射角对应侧面的最小入射角,侧面的入射角至少为临界角才可能发生全反射,即当侧面的入射角等于临界角时,对应的端面折射角最大,此时发生全反射的次数最多,光线在玻璃砖中传播时间最长。
光线在侧面发生全反射的临界角为
光线在玻璃中传播的速度
若光线在侧面刚好发生全反射时在玻璃砖中传播的时间最长,则
故选D。
8. 卢瑟福α粒子散射实验的装置示意图如图所示,荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时,关于在相同时间(足够长)内观察到的现象,下列说法正确的是( )
A. 在A位置时观察到屏上的闪光最多
B. 在B位置时屏上能观察到闪光,是因为α粒子发生了衍射
C. 在D位置时屏上一定不能观察到闪光
D. 在C位置时观察到屏上的闪光次数比在D位置时观察到的多
【答案】AD
【解析】
【详解】A.放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多,说明金箔原子内部很空旷,大多数α粒子基本不偏折,故A正确;
B.放在B位置时屏上能观察到闪光,说明α粒子与金原子内部带正电的物质有库仑力的作用,发生了散射,故B错误;
C.放在D位置时,屏上可以观察到闪光,只不过极少,说明极少数α粒子发生大角度的偏折,故C错误;
D.放在C位置时观察到屏上的闪光次数比在D位置时观察到的多,说明极少数α粒子发生较大偏折,可知原子内部带正电部分的体积小且质量大,故D正确。
故选AD。
9. 一质量为的新能源汽车刹车后做匀减速直线运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 刹车过程中汽车受到的合力大小为
B. 刹车过程中汽车受到的合力大小为
C. 内汽车的位移大小为
D. 第内汽车的位移大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.刹车过程中汽车的加速度大小为
受到的合力大小为
选项A错误,B正确;
C.图像与坐标轴围成的面积等于位移,可知内汽车的位移大小为
选项C错误;
D.第内汽车的位移大小为
选项D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示,不计电阻的足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直固定,其间距L=1m,磁感应强度大小B=1T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P之间连接一电阻R=0.75Ω,一阻值r=0.25Ω、长度L=1m的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑,下滑过程中金属棒ab始终保持水平,且与导轨接触良好,其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示,图像中的OA段为曲线,AB段为直线,忽略金属棒ab运动过程中对原磁场的影响,取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 金属棒ab稳定运动时的速度大小为6m/s
B. 金属棒ab的质量为0.8kg
C. 金属棒ab匀速运动时,其两端的电压为2V
D. 在t0~t0+1s内,金属棒ab中产生的热量为16J
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图乙可知,金属棒先向下做加速运动后做匀速运动,匀速运动的速度大小为
故A错误;
B.匀速阶段有
所以
故B正确;
C.金属棒ab匀速运动时,其两端的电压为
故C错误;
D.在内,金属棒ab中产生的热量为
故D正确。
故选BD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学用如图甲所示的装置来测量当地的重力加速度,实验打出的一条清晰纸带如图乙所示,O、A、B、C、D为连续的五个计时点,现测得O点到各点的距离分别为、、、,打点计时器在打O点时重物的速度为0。打点计时器的打点周期为T。
(1)打点计时器打D点时重物的速度是打B点时重物的速度的_____倍。
(2)当地重力加速度大小的表达式为______(用题中所给物理量表示)。
【答案】(1)2 (2)
【解析】
【小问1详解】
根据速度公式有
,
解得
【小问2详解】
根据逐差法有
12. 某物理兴趣小组要测量一电池的电动势和内阻,实验室提供下列器材:
A.电池(电动势约为3 V,内阻约为10 Ω);
B.电压表V(量程为0 ~ 15 V,内阻约为3 kΩ);
C.电流表A(量程为0 ~ 2 mA,内阻RA小于10 Ω);
D.定值电阻R0 = 3 Ω;
E.电阻箱R1(0 ~ 999.9 Ω);
F.滑动变阻器R2(0 ~ 30 kΩ);
G.滑动变阻器R3(0 ~ 3 kΩ);
H.开关和导线若干。
(1)为减小误差,某同学设计了一个测量电流表内阻的电路,请用笔画线代替导线,完成方框中的实验电路图,并标明所选滑动变阻器的符号__________。
(2)根据上述实验,测得电流表的内阻为6 Ω。现按如图甲所示的电路图连接好电路,闭合开关,调节电阻箱R1,记录下各仪器的示数。若某次实验时电流表指针如图乙所示,则通过电阻箱的电流为__________mA。
(3)将测量数据的单位统一成国际单位,根据记录的数据,以电流表的示数I的倒数为纵坐标,以电阻箱的示数R1为横坐标,作出如图丙所示的图像,若测得图线纵轴截距为12.3 A−1,图线的斜率为0.98 V−1,则电池电动势E = __________V,内阻r = __________Ω。(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1) (2)3.6
(3) ①. 3.06 ②. 10.5
【解析】
【小问1详解】
由欧姆定律得
故滑动变阻器应选R3,实验电路图如图所示
【小问2详解】
由题图乙可知,通过电流表的电流
则通过电阻箱的电流
【小问3详解】
[1][2]由欧姆定律得
变形后
根据图线纵轴截距
斜率
解得
,
13. 一瓶的矿泉水,在室温为时小明将它喝了一半后盖好瓶盖放入冰箱(矿泉水瓶未变形且不漏气)。冰箱中的温度计示数为,冰箱内的温度可认为不变,外界大气压强恒为,摄氏温度t与热力学温度的关系是。
(1)较长一段时间后,求瓶内气体压强;
(2)若矿泉水瓶受挤压而变形,降温后瓶内气体压强等于外界大气压强,求在时瓶内气体的体积。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对瓶内气体,由瓶内气体的体积不变,有
解得
【小问2详解】
瓶内气体做等压变化,有
由题意得,带入解得
14. 如图所示,一质量的物块A(可视为质点)用一长度的轻绳悬挂于P点(P点与水平面相距),初始时轻绳与竖直方向的夹角,轻绳所能承受的最大拉力,P点正下方C处有一钉子。另一质量的物块B(可视为质点)与水平轻质弹簧连接(此后B与弹簧的连接体称为B),静止于光滑水平面上。现由静止释放物块A,当其运动至P点正下方时,轻绳碰到钉子后恰好断裂。之后物块A将在光滑水平面上做匀速直线运动,直至与物块B发生碰撞(物块A触地过程中机械能没有损失,轻绳在断裂后不影响物块A的后续运动)。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内,取重力加速度大小,求:
(1)P、C两点间的距离x;
(2)碰撞过程中,弹簧的最大弹性势能。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设A摆至最低点时的速度大小为,根据动能定理有
解得
轻绳即将断裂时有
解得
P、C两点间的距离
解得
【小问2详解】
由题意可知,A、B碰撞过程动量守恒,弹簧压缩量最大时,A、B的速度相等,由动量守恒定律有
由功能关系有
解得
15. 如图所示,在竖直的xOy平面内,第一象限内有电场强度大小、方向平行于x轴向右的匀强电场,在x轴下方存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场和电场强度大小、方向竖直向上的匀强电场(图中未画出)。一质量、电荷量的带正电小球从y轴上的P点(0,0.4m)无初速度释放,释放后小球从第一象限进入第四象限做匀速圆周运动,运动轨迹恰好与y轴相切,取重力加速度大小。结果可以保留根号。求:
(1)小球第一次通过x轴时的速度大小v及方向;
(2)x轴下方的匀强磁场的磁感应强度大小B;
(3)从P点开始到第三次通过x轴的运动时间t。
【答案】(1),方向与轴正向的夹角为
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球受向下的重力和水平向右的电场力,做斜向右下的匀加速直线运动,设速度与轴正向的夹角为,有
可得
小球的竖直位移为,由动能定理有
解得小球第一次通过x轴时的速度大小为
【小问2详解】
小球进入第四象限做匀速圆周运动,则重力和电场力等大反向,洛伦兹力提供向心力,有
运动轨迹恰好与y轴相切,轨迹如图所示
由几何关系可知
联立可得匀强磁场的磁感应强度大小为
【小问3详解】
小球的三次通过x轴的轨迹如图所示
小球由做匀加速直线运动,其等效重力加速度为
其运动的时间为
小球从做匀速圆周运动,其圆心角为
则运动时间为
小球从点因速度垂直于等效重力加速度,故小球做类平抛运动,设运动时间为,有
解得
故从P点开始到第三次通过x轴的运动时间为
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