精品解析：四川省乐山市普通高中2024-2025学年高二上学期期末质量监测物理试题

乐山市普通高中2026届高二上学期教学质量监测 物理 本试题卷共四个大题，共6页，满分100分，考试时间75分钟。考生作答时，须将答案答在答题卡上，在本试题卷、草稿纸上答题无效 注意事项： 1．答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目用铅笔涂写在答题卡上。 2．每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再涂选其它答案，不准答在试题卷上。 3．考试结束后，将答题卡交回。 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. 如图所示，一束带电粒子沿着水平虚线方向平行地飞过小磁针的正上方时，磁针的N极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是（ ） ①向左飞行的负离子 ②向右飞行的负离子 ③向左飞行的正离子 ④向右飞行的正离子 A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ②④ 2. 电子显微镜是利用电场控制电子运动的，其电场的部分简化图如图所示，电场线的分布形状为“束腰”式。a、b、c、d为电场中的四个点，其中a、b两点关于中间电场线对称。下列说法正确的是（　　） A. 电场中a、b两点的电场强度相同 B. 若将电子沿不同路径从a点移动到d点，电场力做功都相等 C. 电子在a点的电势能大于在d点的电势能 D. 电子在电场中任意位置由静止释放时，仅在电场力的作用下一定沿着电场线运动 3. 一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看作一个质点，这些质点之间存在相互作用。如图是某绳波形成过程示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐振动，带动质点2、3、4……各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。时，质点9刚要开始运动。下列说法正确的是（ ） A. 时，质点7的加速度方向向上 B. 时，质点9开始向下运动 C. 时，质点5的加速度达到最大 D. 时，质点9第一次到达波峰 4. 现代多数人由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪积累程度，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪几乎不导电），模拟电路如图乙所示。已知电源内阻为r，。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄A、B。体型相近的两人相比，脂肪含量高者，其电路中（ ） A. 电流表示数更大 B. 电源的输出功率更低 C. 电压表示数更小 D. 电源的消耗功率更高 5. 如图所示，由粗细均匀的金属导线围成一个边长为L的正方形线框abcd，线框四个顶点均位于一个圆形区域的边界上，该区域内存在垂直纸面向里大小为B的匀强磁场。已知ac为圆形区域的一条直径，现给线框接入从a点流入，c点流出的大小为I的恒定电流，则金属线框受到的安培力F的大小为（ ） A. 0 B. C. 2BIL D. BIL 6. 如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，O点为圆形区域的圆心，磁感应强度大小为B，一个比荷绝对值为k的带电粒子以某速率从M点沿着直径MON方向垂直射入磁场，并从P点离开磁场，运动轨迹如图中实线所示。已知直径MON、POQ的夹角∠MOP＝120°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ） A. 粒子带正电 B. 粒子做圆周运动的半径为2R C. 粒子运动的速率为 D. 粒子在磁场中运动的时间为 7. 反常膨胀是某些物质在温度变化时表现出与一般物质相反的体积变化特性，即热缩冷胀。某同学利用电容器设计了一款检测材料膨胀情况的仪器，原理如图所示，电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺寸变化而上下移动。已知电源电动势保持不变，当电流从灵敏电流计左接线柱流入时电流计指针向左偏转。检测时，闭合开关S、待电路稳定后，利用加热器使待测材料温度升高。若材料发生反常膨胀，下列现象会发生的是（ ） A. 电容器带电量增加 B. 电容器两极板间场强不变 C. 灵敏电流计指针向右偏转 D. 材料温度稳定后断开开关，灵敏电流计指针向右偏转 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，有多项符合题目要求。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. 如图所示为一个正方形闭合线圈在磁场中运动的四种情况，在线圈中能产生感应电流的是（ ） A. B. C. D. 9. 磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是（ ） A. 极板MN是发电机的负极 B. 仅增大两极板间的距离，极板间的电压增大 C. 仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大 D. 仅增大喷入等离子体的带电荷量，极板间的电压增大 10. 某静电场中x轴上电场强度E随x变化的关系如图所示，设x轴正方向为电场强度的正方向。一带电荷量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方向运动，结果粒子运动到处恰好速度变为零。假设粒子仅受电场力作用，和已知，则（　　） A. 粒子可能带负电 B. 粒子在O点时的初动能为 C. 粒子运动到时的动能为 D. 粒子沿x轴正方向运动过程中电势能先减小后增大 三、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 在“测量金属的电阻率”的实验中，进行了以下操作： （1）用螺旋测微器测出金属丝的直径d，螺旋测微器读数如图1所示，d＝______mm； （2）实验室提供了以下器材用于金属电阻的测量： ①电源E（电动势3V，内阻约为0.1Ω） ②电压表V（量程0～1V，内阻为1000Ω） ③电流表A（量程0～0.6A，内阻约为10Ω） ④滑动变阻器（最大阻值100Ω），滑动变阻器（最大阻值10Ω） ⑤待测电阻（阻值约为5Ω） ⑥定值电阻（阻值2000Ω） ⑦导线若干，开关一只 要使待测电阻的电压从零开始调节，请在图2方框中将测量阻值的电路图补充完整，并在图中标明器材代号； （3）测得接入电路的长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则待测电阻的电阻率ρ＝______（使用d、L、U、I、π表示）。 12. 2026年我国新能源汽车市场占有率将超过50%。小乐同学翻阅资料发现新能源汽车长时间使用后需要更换整个电池组（相当于多个电池串联），小乐提出了自己的疑惑：“为什么不能只更换部分旧电池呢？”小乐在实验室找到了以下器材：电压表（量程0 ~ 3 V，内阻约为3 kΩ）、电流表（量程0 ~ 0.6 A，内阻约为1 Ω）、滑动变阻器（最大阻值10 Ω）、新旧干电池各一节、开关一只和导线若干，并利用以上器材设计了实验探究新旧电池的参数特点。 （1）小乐同学利用图1所示电路进行实验。测得实验数据后，分别画出新旧干电池的U − I图像，如图2所示。图2中旧电池的U − I图像可能是________（选填“A”或“B”）； （2）根据图2可得旧电池的电动势为________V，内阻为________Ω；（结果均保留两位有效数字） （3）小乐同学将新旧干电池串联后给额定电压为3 V的小灯泡供电，小灯泡伏安特性曲线如图2中C所示，此时旧电池的总功率为________W，发热功率为________W；（结果均保留两位有效数字） （4）小乐同学得出结论：新旧电池串联作为电源使用时，旧电池的总功率小于自身发热功率，会加速电池组耗能，所以不能只更换部分旧电池。 四、计算题：本题共3小题，共38分。计算题要求写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不能给分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 电磁炮灭火消防车是利用电磁弹射技术将灭火弹远距离、连续发射到着火点，可应用于高层建筑、森林草原等领域的灭火救援，其原理简化如图所示。已知灭火弹和金属杆的总质量为m且放置在光滑导轨下端，导轨的间距为L，导轨所在平面与水平面的夹角为α，导轨下端接有电动势为E的电源，整个回路的电阻为R，垂直导轨平面有向上且大小为B的匀强磁场，不考虑导体棒切割磁感线产生的电动势，重力加速度为g。 （1）求闭合开关后灭火弹获得的加速度大小； （2）导轨上下端之间的长度为s，求灭火弹到达导轨上端时的速度大小。 14. 如图所示，真空中竖直固定一对平行金属板A、B，两板间的电势差为U，A板为正极板。A板上有一粒子源K可连续不断地发出初速度为零、质量为m、电荷量为+q的粒子。粒子经电场加速后沿着虚线方向由小孔S射入上下范围足够大、水平宽度为d、场强大小为E的匀强电场。不计粒子重力及粒子间的相互作用力。 （1）求粒子离开小孔S瞬间的速度大小； （2）求从偏转电场右端射出时竖直方向的偏转位移大小； （3）若极板间的电势差U大小可调节。已知E＝50V/m，d＝0.2m，要使粒子离开偏转电场区域时动能最小，U应调节为多少？ 15. 在xOy平面内，有边长为2L的正方形区域ABCD，O点恰好是正方形的几何中心。正方形区域内含边界无磁场分布，在此区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m、带电量为+q的粒子从坐标为（0，2L）的P点射入磁场，忽略粒子的重力。 （1）若粒子从P点射入的方向不确定，要使该粒子从正方形边界上Q点进入无磁场区域，Q点的坐标为，求粒子从P点射入磁场的最小速度值； （2）若该粒子从P点沿x轴正方向以初速度射入磁场，能够再次回到P点，求该粒子从出发到第一次回到P点的时间； （3）若该粒子从P点沿x轴正方向射入磁场且运动过程中不接触无磁场区域，求粒子的速度大小范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 乐山市普通高中2026届高二上学期教学质量监测 物理 本试题卷共四个大题，共6页，满分100分，考试时间75分钟。考生作答时，须将答案答在答题卡上，在本试题卷、草稿纸上答题无效 注意事项： 1．答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目用铅笔涂写在答题卡上。 2．每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再涂选其它答案，不准答在试题卷上。 3．考试结束后，将答题卡交回。 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. 如图所示，一束带电粒子沿着水平虚线方向平行地飞过小磁针的正上方时，磁针的N极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是（ ） ①向左飞行的负离子 ②向右飞行的负离子 ③向左飞行的正离子 ④向右飞行的正离子 A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ②④ 【答案】C 【解析】 【详解】磁针的N极向纸内偏转，可知该处的磁场方向垂直纸面向里，根据安培定则可知虚线处有向右飞行的正离子或者向左飞行的负离子。 故选C。 2. 电子显微镜是利用电场控制电子运动的，其电场的部分简化图如图所示，电场线的分布形状为“束腰”式。a、b、c、d为电场中的四个点，其中a、b两点关于中间电场线对称。下列说法正确的是（　　） A. 电场中a、b两点的电场强度相同 B. 若将电子沿不同路径从a点移动到d点，电场力做功都相等 C. 电子在a点的电势能大于在d点的电势能 D. 电子在电场中任意位置由静止释放时，仅在电场力的作用下一定沿着电场线运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．a、b两点关于中间电场线对称，故电场中a、b两点的电场强度大小相同，方向沿a、b点的切线方向，不同，故A错误； B．若将电子沿不同路径从a点移动到d点，由于电势差一定，电场力做功都相等，为，故B正确； C．根据沿电场方向电势降低，可知a点的电势高于d点的电势，根据 由于电子带负电，所以电子在a点的电势能一定小于在d点的电势能，故C错误； D．若放置位置的电场线是曲线，电子在电场中由静止释放，电子获得速度后与电场力不共线，不沿着电场线运动，故D错误。 故选B。 3. 一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看作一个质点，这些质点之间存在相互作用。如图是某绳波形成过程示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐振动，带动质点2、3、4……各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。时，质点9刚要开始运动。下列说法正确的是（ ） A. 时，质点7的加速度方向向上 B. 时，质点9开始向下运动 C. 时，质点5的加速度达到最大 D. 时，质点9第一次到达波峰 【答案】D 【解析】 【详解】A．时，质点7的位移向上，则加速度方向向下，选项A错误； BD．由同侧法可知，时，质点9开始向上运动，再经过时间即时，质点9第一次到达波峰，选项B错误，D正确； C．时，质点5到达平衡位置，则此时质点5的加速度为零，选项C错误。 故选D。 4. 现代多数人由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪积累程度，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪几乎不导电），模拟电路如图乙所示。已知电源内阻为r，。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄A、B。体型相近的两人相比，脂肪含量高者，其电路中（ ） A. 电流表示数更大 B. 电源的输出功率更低 C. 电压表示数更小 D. 电源的消耗功率更高 【答案】B 【解析】 【详解】ACD．体型相近的两人相比，脂肪含量高者，其电路中AB之间的电阻较大，则回路总电阻较大，总电流较小，电流表示数更小，r、R1和R2上的电压更小，则电压表读数更大；根据P=IE可知电源的消耗功率更低，选项ACD错误； B．当电源内阻等于外电阻时电源输出功率最大，因则当AB间电阻变大时，外电阻阻值更加远离电源内阻，可知电源输出功率更低，选项B正确。 故选B。 5. 如图所示，由粗细均匀的金属导线围成一个边长为L的正方形线框abcd，线框四个顶点均位于一个圆形区域的边界上，该区域内存在垂直纸面向里大小为B的匀强磁场。已知ac为圆形区域的一条直径，现给线框接入从a点流入，c点流出的大小为I的恒定电流，则金属线框受到的安培力F的大小为（ ） A. 0 B. C. 2BIL D. BIL 【答案】B 【解析】 【详解】从a点流入，c点流出的大小为I的恒定电流，则adc和abc部分的电流均为0.5I，两部分的等效长度均为，则金属线框受到的安培力F的大小为 故选B。 6. 如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，O点为圆形区域的圆心，磁感应强度大小为B，一个比荷绝对值为k的带电粒子以某速率从M点沿着直径MON方向垂直射入磁场，并从P点离开磁场，运动轨迹如图中实线所示。已知直径MON、POQ的夹角∠MOP＝120°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ） A. 粒子带正电 B. 粒子做圆周运动的半径为2R C. 粒子运动的速率为 D. 粒子在磁场中运动的时间为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，粒子带负电，选项A错误； B．由题意可知，粒子在磁场中运动轨迹如图所示，由几何关系可知，粒子做圆周运动的半径为 选项B错误； C．根据洛伦兹力提供向心力可得 可得粒子运动的速率为 选项C错误； D．粒子在磁场中运动的周期 则粒子在磁场中运动的时间为 选项D正确。 故选D。 7. 反常膨胀是某些物质在温度变化时表现出与一般物质相反的体积变化特性，即热缩冷胀。某同学利用电容器设计了一款检测材料膨胀情况的仪器，原理如图所示，电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺寸变化而上下移动。已知电源电动势保持不变，当电流从灵敏电流计左接线柱流入时电流计指针向左偏转。检测时，闭合开关S、待电路稳定后，利用加热器使待测材料温度升高。若材料发生反常膨胀，下列现象会发生的是（ ） A. 电容器带电量增加 B. 电容器两极板间场强不变 C. 灵敏电流计指针向右偏转 D. 材料温度稳定后断开开关，灵敏电流计指针向右偏转 【答案】C 【解析】 【详解】A．材料发生反常膨胀，发生收缩，电容器两极板之间的距离增大，根据可知，电容减小，电容器两极板的电压保持不变，则电量减小，故A错误； B．电容器两极板的电压保持不变，距离增大，根据可知，场强减小，故B错误； C．电容器电量减小，会放电，形成顺时针方向的电流，从电流计右接线柱流入，则灵敏电流计指针向右偏转，故C正确； D．断开S1，电容器直接接在电源两端，则两极板的电压增大，电容器充电，有顺时针方向的电流，电流从电流计左接线柱流入，则灵敏电流计指针向左偏转，故D错误。 故选C。 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，有多项符合题目要求。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. 如图所示为一个正方形闭合线圈在磁场中运动的四种情况，在线圈中能产生感应电流的是（ ） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】A．当线圈远离直导线时，穿过线圈的磁通量减小，可知线圈中会有感应电流，选项A正确； B．当线圈向右平动时，穿过线圈的磁通量始终为零，可知线圈中无感应电流产生，选项B错误； C．当线圈绕虚线转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，可知线圈中无感应电流，选项C错误； D．当线圈绕虚线转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，可知线圈中会有感应电流，选项D正确。 故选AD。 9. 磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是（ ） A. 极板MN是发电机的负极 B. 仅增大两极板间的距离，极板间的电压增大 C. 仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大 D. 仅增大喷入等离子体的带电荷量，极板间的电压增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，正离子向上偏转，则MN极板带正电，即极板MN是发电机的正极，选项A错误； BCD．当稳定时 可得U=Bdv 可知仅增大两极板间的距离，极板间的电压增大；仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大；仅增大喷入等离子体的带电荷量，极板间的电压不变，选项BC正确，D错误。 故选BC。 10. 某静电场中x轴上电场强度E随x变化的关系如图所示，设x轴正方向为电场强度的正方向。一带电荷量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方向运动，结果粒子运动到处恰好速度变为零。假设粒子仅受电场力作用，和已知，则（　　） A. 粒子可能带负电 B. 粒子在O点时的初动能为 C. 粒子运动到时的动能为 D. 粒子沿x轴正方向运动过程中电势能先减小后增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．如果粒子带负电，粒子在电场中先沿场强方向运动，后逆着场强方向运动，则一定先做减速运动后做加速运动，因此粒子在x 3x0处的速度不可能为零，故粒子一定带正电，故A错误； B．对全程根据动能定理得 可得粒子在O点时的初动能为 故B正确； C．粒子从开始到2x0的过程，由动能定理得 解得 故C错误； D．粒子向右运动的过程中，电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小后增大，故D正确。 故选BD。 三、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 在“测量金属的电阻率”的实验中，进行了以下操作： （1）用螺旋测微器测出金属丝的直径d，螺旋测微器读数如图1所示，d＝______mm； （2）实验室提供了以下器材用于金属电阻的测量： ①电源E（电动势3V，内阻约为0.1Ω） ②电压表V（量程0～1V，内阻为1000Ω） ③电流表A（量程0～0.6A，内阻约为10Ω） ④滑动变阻器（最大阻值100Ω），滑动变阻器（最大阻值10Ω） ⑤待测电阻（阻值约为5Ω） ⑥定值电阻（阻值2000Ω） ⑦导线若干，开关一只 要使待测电阻的电压从零开始调节，请在图2方框中将测量阻值的电路图补充完整，并在图中标明器材代号； （3）测得接入电路的长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则待测电阻的电阻率ρ＝______（使用d、L、U、I、π表示）。 【答案】（1）1.598##1.599##1.600##1.601##1.602 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 用螺旋测微器测出金属丝的直径d=1.5mm+0.01mm×10.0=1.600mm 【小问2详解】 电压表量程过小，则可让电压表与定值电阻R0串联可将量程扩大到3V；滑动变阻器用分压电路，则可用阻值较小的R2；因电压表内阻已知，可知应该采用电流表外接，则电路如图 【小问3详解】 待测电阻的阻值 根据， 可得 12. 2026年我国新能源汽车市场占有率将超过50%。小乐同学翻阅资料发现新能源汽车长时间使用后需要更换整个电池组（相当于多个电池串联），小乐提出了自己的疑惑：“为什么不能只更换部分旧电池呢？”小乐在实验室找到了以下器材：电压表（量程0 ~ 3 V，内阻约为3 kΩ）、电流表（量程0 ~ 0.6 A，内阻约为1 Ω）、滑动变阻器（最大阻值10 Ω）、新旧干电池各一节、开关一只和导线若干，并利用以上器材设计了实验探究新旧电池的参数特点。 （1）小乐同学利用图1所示电路进行实验。测得实验数据后，分别画出新旧干电池的U − I图像，如图2所示。图2中旧电池的U − I图像可能是________（选填“A”或“B”）； （2）根据图2可得旧电池的电动势为________V，内阻为________Ω；（结果均保留两位有效数字） （3）小乐同学将新旧干电池串联后给额定电压为3 V的小灯泡供电，小灯泡伏安特性曲线如图2中C所示，此时旧电池的总功率为________W，发热功率为________W；（结果均保留两位有效数字） （4）小乐同学得出结论：新旧电池串联作为电源使用时，旧电池的总功率小于自身发热功率，会加速电池组耗能，所以不能只更换部分旧电池。 【答案】 ①. A ②. 1.5 ③. 2.5 ④. 1.2 ⑤. 1.6 【解析】 【详解】（1）[1]旧电池较新电池，内阻变大，根据U − I图像的斜率绝对值表示电源内阻，可知旧电池的U − I图像为A； （2）[2][3]根据U − I图像的纵截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示电源内阻，可知旧电池的电动势 内阻 （3）[4]由图可知电源电动势为1.5 V，电池A、B的内阻分别为， 将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电，则等效电动势为3.0 V，等效内阻为3.0 Ω，做图如下 由图可知此时电流为0.8 A，则旧电池电功率为 [5]旧电池发热功率为 四、计算题：本题共3小题，共38分。计算题要求写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不能给分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 电磁炮灭火消防车是利用电磁弹射技术将灭火弹远距离、连续发射到着火点，可应用于高层建筑、森林草原等领域的灭火救援，其原理简化如图所示。已知灭火弹和金属杆的总质量为m且放置在光滑导轨下端，导轨的间距为L，导轨所在平面与水平面的夹角为α，导轨下端接有电动势为E的电源，整个回路的电阻为R，垂直导轨平面有向上且大小为B的匀强磁场，不考虑导体棒切割磁感线产生的电动势，重力加速度为g。 （1）求闭合开关后灭火弹获得的加速度大小； （2）导轨上下端之间的长度为s，求灭火弹到达导轨上端时的速度大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 闭合开关后，对灭火弹进行受力分析可得 其中， 解得 【小问2详解】 由匀变速直线运动规律 可得 14. 如图所示，真空中竖直固定一对平行金属板A、B，两板间的电势差为U，A板为正极板。A板上有一粒子源K可连续不断地发出初速度为零、质量为m、电荷量为+q的粒子。粒子经电场加速后沿着虚线方向由小孔S射入上下范围足够大、水平宽度为d、场强大小为E的匀强电场。不计粒子重力及粒子间的相互作用力。 （1）求粒子离开小孔S瞬间的速度大小； （2）求从偏转电场右端射出时竖直方向的偏转位移大小； （3）若极板间的电势差U大小可调节。已知E＝50V/m，d＝0.2m，要使粒子离开偏转电场区域时动能最小，U应调节为多少？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】（1）粒子在AB板间加速，由动能定理有 求得 （2）粒子进入偏转电场后做类平抛运动，由运动的分解可得，水平方向： 竖直方向：， 联立求得 （3）令粒子离开偏转电场区域时的动能为，由全过程动能定理可得 由数学知识可得，当时有最小值，此时 15. 在xOy平面内，有边长为2L的正方形区域ABCD，O点恰好是正方形的几何中心。正方形区域内含边界无磁场分布，在此区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m、带电量为+q的粒子从坐标为（0，2L）的P点射入磁场，忽略粒子的重力。 （1）若粒子从P点射入的方向不确定，要使该粒子从正方形边界上Q点进入无磁场区域，Q点的坐标为，求粒子从P点射入磁场的最小速度值； （2）若该粒子从P点沿x轴正方向以初速度射入磁场，能够再次回到P点，求该粒子从出发到第一次回到P点的时间； （3）若该粒子从P点沿x轴正方向射入磁场且运动过程中不接触无磁场区域，求粒子的速度大小范围。 【答案】（1） （2） （3）或 【解析】 【小问1详解】 要使粒子从P点射入磁场经过Q点进入无磁场区域，入射速度又要最小，只有当PQ为直径时可满足条件，如图所示，由平面几何知识可得 解得 粒子在磁场中做匀速圆周运动由 可得， 【小问2详解】 当粒子在磁场中的运动速度为时，可得做匀速圆周运动的半径 粒子从P点到第一次回到P点的过程中，轨迹包含半圆弧AB和半圆弧CD、直线轨迹BC和DA，如图所示。 圆弧运动的时长 直线运动的时长 总的运动时长 【小问3详解】 情况一：粒子运动轨迹与正方形区域上边缘相切，如图所示。 此时 粒子在磁场中做匀速圆周运动由 可得 情况二：粒子运动轨迹与正方形区域两个下端点相接，如图所示，在△O'OD中由余弦定理可得， 则 粒子在运动过程中不接触无磁场区域的速度大小范围为或 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $