精品解析：陕西省渭南市韩城市2024-2025学年高二上学期期末检测物理试卷

韩城市2024~2025学年度第一学期期末检测试题 高二物理 注意事项： 1.本试题共6页，满分100分，时间75分钟。 2.答卷前，考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。 3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题不回收。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 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，只有一项合题目要求。 1. 关于磁场、电磁感应现象、电磁波、能量量子化，下列说法正确的是（　　） A. 磁感线的疏密程度可反映磁场强弱，且从N极发出终止于S极 B. 电磁波依靠电和磁在介质中的相互“感应”而传播 C. 车站和重要场所的安检门利用的是电磁感应原理 D. 能量量子化指能量连续性，微观粒子的能量值可以是任意值 2. 如图所示，真空中a、b两点分别固定电荷量均为的点电荷，c是ab中垂线上的一点，，。若在c点放置一个电荷量为的点电荷，已知静电力常量为k，则c处点电荷受到a、b两处点电荷的库仑力的合力大小为（　　） A. B. C. D. 3. 如图甲所示，长直导线与闭合金属环位于同一平面内，长直导线中通入电流i随时间t的变化关系如图乙所示。规定直导线中电流方向向上为正，则在0~T时间内，下列说法正确的是（　　） A. 穿过金属环的磁通量一直减小 B. 金属环中始终产生逆时针方向感应电流 C. 长直导线左侧的磁场方向始终垂直纸面向外 D. 金属环中的感应电流先减小后增大 4. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图所示。现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法中可行的是（　　） A. 增大狭缝间的距离 B. 减小磁场的磁感应强度 C. 减小高频交流电压 D. 增大金属盒的半径 5. 如图所示是一款微公交，该微公交由蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。该车的主要技术参数如表，下列说法正确的是（　　） 整车质量 600kg 铅酸蓄电池 电压 48V 最高车速 60km/h 容量 承载人数 2人 电动机 额定电压 48V 最大承载质量 200kg 额定功率 12kW A. 蓄电池的容量指的是能量 B. 电动机线圈的电阻为 C. 蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作48h D. 电动机在额定电压下工作1h，流过的电荷量为 6. 某同学将密立根油滴实验简化为如图所示的装置，在真空环境下带电油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到平行板电容器两极板间，调节两极板间的电压U，恰使某个油滴悬浮在P点。现保持两极板间的电压U不变，已知油滴质量为m，两板间距为d，重力加速度大小为g，电容器的下极板接地。下列说法正确的是（　　）（下列各操作中，P点始终在两极板间） A. 油滴带正电，电荷量为 B. 若只减小两极板间距d，该油滴将向下加速运动 C. 若只将正极板下移一小段距离，P处油滴电势能减小 D. 若只将负极板上移一小段距离，P处的电势升高 7. 如图甲是交流发电机模型示意图，在匀强磁场中，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动，产生一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻，现将图丙所示电路与图甲发电机相连。图丙中，电流表和电压表均为理想交流电表，，，滑动变阻器最大阻值为，将滑动变阻器滑片调至中点，下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为1.2A C. 若将滑片向上移，电压表示数变小，电流表示数变小 D. 若将滑片向下移，电压表示数变小，电流表示数变大 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. 特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用400kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为，到达B处时电压下降了。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用2000kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为，到达B处时电压下降了。不考虑其他因素的影响，则下列判断正确的是（　　） A. B. C. D. 9. 将粗细均匀、边长为L的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上，置于垂直线框平面向外的大小为B的磁场中，现用细导线给三角形线框通有大小为I的电流，则（　　） A. 通电后两绳拉力变大 B. 通电后两绳拉力变小 C. 三角形线框安培力大小为BIL D. 三角形线框安培力大小为2BIL 10. 如图所示，A、B、C、D是圆上四点，其中，，，空间有一方向与圆所在平面平行的匀强电场（未画出），已知A点的电势为24V，B点的电势为18V，D点电势为12V。下列说法正确的是（　　） A. C点的电势为2V B. 电场强度的大小为240V/m C. 电子在A点的电势能比在O点的电势能低6eV D. 电子从D点运动到C点克服电场力做功12eV 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某实验小组为粗略测量一段粗细均匀金属丝的电阻率，设计实验如下： （1）用刻度尺测量出金属丝的长度为L，再用螺旋测微器测金属丝的直径，结果如图甲所示，其直径________mm。 （2）利用以下器材：干电池E（1.5V，）、电流表A（10mA，）、滑动变阻器R（）、导线若干，组装了一个欧姆表测量电阻丝的电阻，欧姆表结构如图乙所示，其中表笔a应为________（选填“红”或“黑”）表笔。 （3）欧姆调零后测量该金属丝电阻时表盘指针如图丙所示，则该金属丝的电阻________。 （4）该金属丝的电阻率表达式为________。（用、L、d、表示） 12. 某兴趣小组想测量一节干电池的电动势和内阻（电动势约1.5V，内阻约），由于担心电池内阻过小会带来很大的测量误差，所以该小组想到了一个减小误差的办法，他们在干路上串联接入一定值电阻，实验电路图如图甲所示，具体实验器材如下： A.待测干电池； B.定值电阻； C.灵敏电流计：量程为，内阻； D.定值电阻； E.电阻箱：； F.开关、导线若干。 （1）将灵敏电流计改装成量程为0~1.5V的电压表，则与之串联的定值电阻________。 （2）用笔画线代替导线按电路图甲连接实物图乙________。 （3）实验中记录多组改装后电压表的示数U和电阻箱的示数R，作出图像如图丙所示，若实验中通过电压表的电流相比于电阻箱所在支路可以忽略，则这节干电池的电动势________V，内阻________。（均保留两位有效数字） 13. 我国高铁技术领先世界，高铁为国人出行提供了极大的便利。如图是某高铁电网为运行的高铁机车（图中用M表示）提供电能的示意图（为定值电阻）。用原、副线圈匝数比为的理想电压互感器对电网电压进行监测，电压表示数为100V。电网经理想变压器降压后。高铁机车运行时，获得的电压为25kV，功率为10000kW。求： （1）电网的电压； （2）电阻的阻值； （3）变压器原线圈回路的电流。 14. 如图所示，匝数、横截面积的线圈中有方向竖直向上的、均匀增加的匀强磁场，其变化率的大小为；两根足够长的平行金属导轨间距为，固定在倾角为的斜面上；导轨通过开关S与线圈相连。一光滑金属杆质量为m、阻值，放置在导轨的M、N位置，M、N等高；导轨底端连接一阻值为的电阻；导轨所在区域有垂直于斜面向上的匀强磁场。闭合S，金属杆恰能静止；线圈与导轨的电阻忽略不计。重力加速度g取。求： （1）金属杆的质量m； （2）断开S，金属杆从静止开始运动，金属杆达到稳定状态时速度的大小。 15. 如图，区域Ⅰ是加速电场，区域Ⅱ是速度选择器，其电场的电场强度大小为E、方向竖直向下，磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，PQ为速度选择器的中线。紧靠平行板右侧边缘的xOy坐标系的第一象限内，边界AO与y轴的夹角为，边界线AO的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，边界线AO的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为5E。一带电荷量为q、质量为m的正电粒子从S点由静止释放，经区域Ⅰ加速后沿直线PQ从y轴上的Q点射出并垂直射入磁场区。已知Q点的坐标为，粒子多次穿越边界线OA。不计粒子重力，求： （1）加速电场两端的电压U； （2）粒子从经过Q点到第一次穿越边界线OA所用的时间； （3）粒子第四次穿越边界线OA时的速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 韩城市2024~2025学年度第一学期期末检测试题 高二物理 注意事项： 1.本试题共6页，满分100分，时间75分钟。 2.答卷前，考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。 3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题不回收。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 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，只有一项合题目要求。 1. 关于磁场、电磁感应现象、电磁波、能量量子化，下列说法正确的是（　　） A. 磁感线的疏密程度可反映磁场强弱，且从N极发出终止于S极 B. 电磁波依靠电和磁在介质中的相互“感应”而传播 C. 车站和重要场所的安检门利用的是电磁感应原理 D. 能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值 【答案】C 【解析】 【详解】A．磁感线的疏密程度可反映磁场强弱，磁感线在磁铁外部从N极发出指向S极，在磁铁内部从S极回到N极，是闭合曲线，故A错误； B．电磁波的传播无需介质，故B错误； C．车站和重要场所的安检门利用的是电磁感应原理，故C正确； D．能量量子化是指微观粒子的能量值只能是一个最小能量单位的整数倍，即微观粒子的能量是量子化的，只能是某些分立的值，是不连续的，故D错误； 故选C。 2. 如图所示，真空中a、b两点分别固定电荷量均为的点电荷，c是ab中垂线上的一点，，。若在c点放置一个电荷量为的点电荷，已知静电力常量为k，则c处点电荷受到a、b两处点电荷的库仑力的合力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据力的矢量合成可知 故选A。 3. 如图甲所示，长直导线与闭合金属环位于同一平面内，长直导线中通入电流i随时间t的变化关系如图乙所示。规定直导线中电流方向向上为正，则在0~T时间内，下列说法正确的是（　　） A. 穿过金属环的磁通量一直减小 B. 金属环中始终产生逆时针方向的感应电流 C. 长直导线左侧的磁场方向始终垂直纸面向外 D. 金属环中的感应电流先减小后增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图乙可知，电流先减小后增大，则电流周围空间激发的磁场先减小后增大，可知，穿过金属环的磁通量先减小后增大，故A错误； B．根据图乙可知，内金属环所在位置的磁感应强度的方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小减小，穿过金属环的磁通量减小，根据楞次定律可知，金属环中感应电流的方向沿逆时针方向，内金属环所在位置的磁感应强度的方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小增大，穿过金属环的磁通量增大，根据楞次定律可知，金属环中感应电流的方向沿逆时针方向，即金属环中始终产生逆时针方向的感应电流，故B正确； C．根据安培定则可知，内长直导线左侧的磁场方向垂直纸面向里，内长直导线左侧的磁场方向垂直纸面向外，故C错误； D．根据图乙可知，图像为一条倾斜的直线，则电流的变化率一定，可知，金属环所在位置的磁感应强度的变化率一定，根据法律的电磁感应定律可知，金属环中的感应电流一定，故D错误。 故选B。 4. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图所示。现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法中可行的是（　　） A. 增大狭缝间的距离 B. 减小磁场的磁感应强度 C. 减小高频交流电压 D. 增大金属盒的半径 【答案】D 【解析】 【详解】粒子做运动的最大半径等于D形盒的半径R，根据洛伦兹力提供向心力有 最大动能为 解得 可知，增大狭缝间的距离、减小高频交流电压均不能增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，只有增大磁场的磁感应强度或增大金属盒半径才能增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能。 故选D。 5. 如图所示是一款微公交，该微公交由蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。该车的主要技术参数如表，下列说法正确的是（　　） 整车质量 600kg 铅酸蓄电池 电压 48V 最高车速 60km/h 容量 承载人数 2人 电动机 额定电压 48V 最大承载质量 200kg 额定功率 1.2kW A. 蓄电池的容量指的是能量 B. 电动机线圈的电阻为 C. 蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作48h D. 电动机在额定电压下工作1h，流过电荷量为 【答案】D 【解析】 【详解】A．蓄电池的容量指的是电量，不是能量，故A错误； B．电动机是非纯电阻电路，无法计算线圈内阻，故B错误； C．电动机在额定电压下工作时，额定电流为A=25A 蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作h=4.8h 故C错误； D．电动机在额定电压下工作1h，流过的电荷量为q=It=25×3600C=9×104C 故D正确。 故选D。 6. 某同学将密立根油滴实验简化为如图所示的装置，在真空环境下带电油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到平行板电容器两极板间，调节两极板间的电压U，恰使某个油滴悬浮在P点。现保持两极板间的电压U不变，已知油滴质量为m，两板间距为d，重力加速度大小为g，电容器的下极板接地。下列说法正确的是（　　）（下列各操作中，P点始终在两极板间） A. 油滴带正电，电荷量为 B. 若只减小两极板间距d，该油滴将向下加速运动 C. 若只将正极板下移一小段距离，P处油滴的电势能减小 D. 若只将负极板上移一小段距离，P处的电势升高 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图形可知，上极板带正电，下极板带负电，电场方向向下，由于油滴悬浮在P点平衡，可知电场力方向向上，电场力方向与电场方向相反，可知，油滴带负电，且有 解得 故A错误； B．极板间电压U不变，根据，若只减小两极板间距d，则极板间电场强度增大，电场力大于重力，则该油滴将向上加速运动，故B错误； C．若只将正极板下移一小段距离，即极板间间距减小，根据上述可知，极板间电场强度增大，令P点到下极板间距为，油滴电荷量大小为q，P点与下极板电势差为 根据 若只将正极板下移一小段距离，极板之间的间距减小，电场强度增大，P点电势增大，由于油滴带负电，由可知，此时油滴的电势能减小，故C正确； D．由于保持两极板间的电压U不变，电容器的下极板接地，即上极板电势大小为U，令上极板与P点的电势差为，上极板与P点的距离为，则有 则有 若只将负极板上移一小段距离，极板间间距减小，根据上述可知电场强度增大，可知若只将负极板上移一小段距离，P处的电势降低，故D错误。 故选C。 7. 如图甲是交流发电机模型示意图，在匀强磁场中，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动，产生一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻，现将图丙所示电路与图甲发电机相连。图丙中，电流表和电压表均为理想交流电表，，，滑动变阻器最大阻值为，将滑动变阻器滑片调至中点，下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为1.2A C. 若将滑片向上移，电压表示数变小，电流表示数变小 D. 若将滑片向下移，电压表示数变小，电流表示数变大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据图像可知，交流电的感应电动势的最大值为V，线圈产生的感应电动势的有效值为V 图丙中，外电阻为 由闭合电路的欧姆定律得A 电压表的示数为V 电流表示数为A 故A错误，B正确； CD．若将滑片向上移，电路总电阻增大，总电流减小，由上述分析可知，电压表示数变大，电流表示数变大，同理若将滑片向下移，电路总电阻减小，总电流增大，电压表示数变小，电流表示数变小，故CD错误； 故选B。 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. 特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用400kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为，到达B处时电压下降了。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用2000kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为，到达B处时电压下降了。不考虑其他因素的影响，则下列判断正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】导线上的功率损失为 损失的电压 则当输电电压从400kV升到2000kV时，输电线损失的功率变为原来的，即 损失的电压变为原来的，即 故选BC。 9. 将粗细均匀、边长为L的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上，置于垂直线框平面向外的大小为B的磁场中，现用细导线给三角形线框通有大小为I的电流，则（　　） A. 通电后两绳拉力变大 B. 通电后两绳拉力变小 C. 三角形线框安培力大小为BIL D. 三角形线框安培力大小为2BIL 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据题意，由左手定则可知，通电后线框所受安培力向下，则通电后两绳拉力变大，故A正确，B错误； CD．根据题意可知，间折线是直线长度的2倍，且并联接入电路中，则通过直线电流是折线的倍，即通过直线的电流为，通过折线的电流为，三角形线框安培力大小为 故C正确，D错误。 故选AC。 10. 如图所示，A、B、C、D是圆上的四点，其中，，，空间有一方向与圆所在平面平行的匀强电场（未画出），已知A点的电势为24V，B点的电势为18V，D点电势为12V。下列说法正确的是（　　） A. C点的电势为2V B. 电场强度的大小为240V/m C. 电子在A点的电势能比在O点的电势能低6eV D 电子从D点运动到C点克服电场力做功12eV 【答案】BD 【解析】 【详解】B．匀强电场中平行等间距两条线段的电势差相等，令AD中点J的电势为，则有 解得 可知BJ连线为一条等势线，作出示意图如图所示 令图中圆的半径为R，则有 根据几何关系与正弦定理有 其中 利用三角函数规律解得 可知，AC垂直于BJ，由于沿电场线电势降低，则电场方向由A指向C，则电场强度 解得 故B正确； A．根据电场强度与电势差的关系有 结合上述解得 故A错误； C．结合上述可知 电子带负电，电子从A点到O点过程，电场力做功 电场力做负功，可知，电子在A点的电势能比在O点的电势能低12Ev，故C错误； D．电子从D点运动到C点过程， 即电子从D点运动到C点克服电场力做功12eV，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某实验小组为粗略测量一段粗细均匀金属丝的电阻率，设计实验如下： （1）用刻度尺测量出金属丝的长度为L，再用螺旋测微器测金属丝的直径，结果如图甲所示，其直径________mm。 （2）利用以下器材：干电池E（1.5V，）、电流表A（10mA，）、滑动变阻器R（）、导线若干，组装了一个欧姆表测量电阻丝的电阻，欧姆表结构如图乙所示，其中表笔a应为________（选填“红”或“黑”）表笔。 （3）欧姆调零后测量该金属丝电阻时表盘指针如图丙所示，则该金属丝的电阻________。 （4）该金属丝的电阻率表达式为________。（用、L、d、表示） 【答案】（1）5.920 （2）红 （3）37.5 （4） 【解析】 【小问1详解】 螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为5.5mm+mm=5.920mm 【小问2详解】 电流应从红表笔入，黑表笔出，则表笔a应红表笔 【小问3详解】 根据欧姆调零的原理可知 由图丙，结合欧姆定律有 解得 【小问4详解】 根据电阻定律有 解得 12. 某兴趣小组想测量一节干电池的电动势和内阻（电动势约1.5V，内阻约），由于担心电池内阻过小会带来很大的测量误差，所以该小组想到了一个减小误差的办法，他们在干路上串联接入一定值电阻，实验电路图如图甲所示，具体实验器材如下： A.待测干电池； B.定值电阻； C.灵敏电流计：量程为，内阻； D.定值电阻； E.电阻箱：； F.开关、导线若干。 （1）将灵敏电流计改装成量程为0~1.5V的电压表，则与之串联的定值电阻________。 （2）用笔画线代替导线按电路图甲连接实物图乙________。 （3）实验中记录多组改装后电压表的示数U和电阻箱的示数R，作出图像如图丙所示，若实验中通过电压表的电流相比于电阻箱所在支路可以忽略，则这节干电池的电动势________V，内阻________。（均保留两位有效数字） 【答案】（1）2500 （2） （3） ①. 1.4 ②. 0.78 【解析】 【小问1详解】 将灵敏电流计改装成量程为0~1.5V的电压表，则与之串联的定值电阻 【小问2详解】 电路连线如图 【小问3详解】 [1][2]根据电路可知 解得 由图像可知， 解得E=1.4V，r=0.78Ω 13. 我国高铁技术领先世界，高铁为国人出行提供了极大的便利。如图是某高铁电网为运行的高铁机车（图中用M表示）提供电能的示意图（为定值电阻）。用原、副线圈匝数比为的理想电压互感器对电网电压进行监测，电压表示数为100V。电网经理想变压器降压后。高铁机车运行时，获得的电压为25kV，功率为10000kW。求： （1）电网的电压； （2）电阻的阻值； （3）变压器原线圈回路的电流。 【答案】（1） （2） （3）100A 【解析】 【小问1详解】 原、副线圈匝数比为的理想电压互感器对电网电压进行监测，电压表示数为100V，则有 解得 【小问2详解】 高铁机车运行时获得的电流为 由欧姆定律可得电阻的阻值为 【小问3详解】 由理想变压器原、副线圈的电流比与匝数比的关系可得 解得A 14. 如图所示，匝数、横截面积的线圈中有方向竖直向上的、均匀增加的匀强磁场，其变化率的大小为；两根足够长的平行金属导轨间距为，固定在倾角为的斜面上；导轨通过开关S与线圈相连。一光滑金属杆质量为m、阻值，放置在导轨的M、N位置，M、N等高；导轨底端连接一阻值为的电阻；导轨所在区域有垂直于斜面向上的匀强磁场。闭合S，金属杆恰能静止；线圈与导轨的电阻忽略不计。重力加速度g取。求： （1）金属杆的质量m； （2）断开S，金属杆从静止开始运动，金属杆达到稳定状态时速度的大小。 【答案】（1）0.1kg （2）8m/s 【解析】 【小问1详解】 线圈中的感应电动势大小为 通过金属杆的电流为 金属杆恰能静止，根据受力平衡可得 解得金属杆的质量为 【小问2详解】 断开S，金属杆从静止开始运动，金属杆做加速度逐渐减小的加速运动，当金属杆匀速时，达到稳定状态，设此时速度为，则有 ，， 根据受力平衡可得 联立可得金属杆达到稳定状态时的速度大小为 15. 如图，区域Ⅰ是加速电场，区域Ⅱ是速度选择器，其电场的电场强度大小为E、方向竖直向下，磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，PQ为速度选择器的中线。紧靠平行板右侧边缘的xOy坐标系的第一象限内，边界AO与y轴的夹角为，边界线AO的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，边界线AO的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为5E。一带电荷量为q、质量为m的正电粒子从S点由静止释放，经区域Ⅰ加速后沿直线PQ从y轴上的Q点射出并垂直射入磁场区。已知Q点的坐标为，粒子多次穿越边界线OA。不计粒子重力，求： （1）加速电场两端的电压U； （2）粒子从经过Q点到第一次穿越边界线OA所用的时间； （3）粒子第四次穿越边界线OA时的速度大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在速度选择器中受力平衡，则有 在加速电场中有 解得 【小问2详解】 离子进入磁场区域后在洛伦兹力的作用下做圆周运动，设其做圆周运动的半径为，则根据洛伦兹力充当向心力有 可得 由于点的纵坐标为 可知离子沿轴负方向第一次穿越，做出离子在磁场中运动的轨迹如图所示 离子在磁场中做圆周运动的周期 可知离子从点到第一次穿越OA所用的时间 解得 【小问3详解】 离子穿越OA后进入电场做匀减速直线运动直至速度减为零，然后反向加速，以第一次穿过OA的速度大小反向穿过OA，离子第二次穿越OA后在磁场中做圆周运动，第三次穿越OA时速度大小仍为，方向沿x轴正方向，进入电场后的运动，可分解为沿x轴方向的匀速直线运动、沿y轴方向的匀加速直线运动，其位移的偏转角等于45°，则有 速度偏转角 则 则离子第四次穿过时的速度大小为 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $