内容正文:
高三物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:高考范围。
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。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. 放射性元素铯137随雨水沉积在地面后,会被表层土壤吸收,通过测量不同位置的表层土壤铯137的放射性强弱,从而确定土壤不同位置被雨水侵蚀的情况。铯137发生衰变时的方程为,其半衰期约为30年,下列说法正确的是( )
A. 释放的粒子X来自原子核外 B. 比的质量大
C. 比的比结合能大 D. 土壤中铯137放射性强的地方,铯137衰变快
2. 如图甲所示,一段长为L的直导线放在匀强磁场中,导线与磁感线的夹角为30°,直导线中通入大小为的恒定电流,直导线受到的安培力大小为F;若将直导线由中点处弯折成60°角,通的电流大小不变,将此弯折导线再放入该磁场中如图乙所示,则弯折导线受到的安培力大小为( )
A. B. C. F D.
3. 一辆汽车刹车过程中可看成匀减速直线运动,刹车t时间内的位移为x,其刹车过程的图像如图所示(图中横轴截距b和纵轴截距c均已知),则整个刹车过程的( )
A. 平均速度大小为 B. 平均速度大小为c
C. 加速度大小为 D. 加速度大小为
4. 如图所示,一个小球从P点以大小为v0初速度斜向上抛出,初速度与水平方向的夹角为θ,小球恰好垂直打在竖直墙面上的B点,墙面上的A点与P点等高而与B点在同一竖直方向上;若保持小球从P点抛出的初速度大小不变,水平抛出后小球打在墙面上的位置在A点正下方的C点。已知AB=2AC,不计空气阻力,小球可视为质点,则θ角为( )
A 30° B. 45° C. 60° D. 75°
5. 半圆形玻璃砖截去一部分,截面为AB,AB面与BC面垂直,截面图如图所示,一束单色光以与AB面成30°角的方向斜射到AB面上的D点,折射光线照射到圆弧面上的E点,DE与连线EC垂直,从E点出射的光线与BC平行,所有光线所在的面与图中圆面平行,则玻璃砖对光的折射率等于( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,A、B两点固定等量的异种电荷,四边形ACBD为菱形,F、G、H、I分别为AD、AC、BD、BC边的中点,则下列说法正确的是( )
A. F、I两点电场强度大小相等、方向不同
B. 在矩形FHIG四边上,H和I点为电势最低点
C. 将一个负的试探电荷从F点沿直线移到G点,电势能先减小后增大
D. 将一个正的试探电荷从D点沿直线移到C点,电场力先做负功后做正功
7. “天问一号”探测器从地球发射后,经地火转移椭圆轨道再进入火星轨道(圆轨道)。探测器在椭圆轨道的近日点P和远日点Q的速度大小分别为v1、v2,探测器从P运动到Q的时间为t。仅考虑太阳对探测器的引力,火星的公转周期为( )
A. B. C. D.
8. 一列简谐横波沿x轴传播,在t=0.5s时刻的波形如图所示,质点P的平衡位置为x=0.5m处,质点Q的平衡位置为x=2m处,质点Q的振动方程为,则下列说法正确的是( )
A. 波的周期为2s B. 波的传播速度大小为4m/s
C 波沿x轴正向传播 D. 质点P比质点Q振动滞后
9. 如图所示的电路中,电表均为理想交流电表,降压变压器为理想变压器,两个定值电阻的阻值均为R,在a、b两端加上正弦交流电压,结果电流表A1的示数为I1、电流表A2的示数为I2,下列说法正确的是( )
A. B. 原、副线圈的匝数比为
C. D. 电压表V1的示数为
10. 如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨竖直固定放置,导轨上端连接有电阻为R的定值电阻,水平边界a、b间,c、d间分别有垂直于导轨平面向里的匀强磁场1、2,磁场的磁感应强度大小均为B,磁场的宽度均为h,一个质量为m、长度大于L的金属棒垂直于导轨放置并在图示位置由静止释放,重力加速度为g,金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,金属棒穿过两磁场的时间和穿过b、c间的时间均相等,不计金属棒的电阻,则下列说法正确的是( )
A. 金属棒进磁场1后有可能先做加速运动
B. 金属棒进入磁场1、2后均先做减速运动
C. b、c间的距离一定大于h
D. 金属棒刚进入磁场1或磁场2时,受到安培力的大小F>2mg
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学用如图甲所示装置测当地重力加速度。
(1)用游标卡尺测出小球下面的遮光片的宽度,示数如图乙所示,则遮光片的宽度______mm。
(2)先让小球自然悬挂,记录这时力传感器的示数;将图甲装置中小球拉开一定的角度,让小球在竖直面内做摆动,记录小球运动过程中最大拉力F及小球通过最低点时遮光片的挡光时间t,多次改变小球拉开的位置进行重复实验,测得多组F和t,作图像,得到图像的斜率为k,重力加速度用g表示,则等效摆长可表示为______。(用、k、g、d表示)。
(3)将图甲中小球做小角度摆动,小球第一次经过最低点时光电计时器开始计时,至此后小球第n次经过光电门时,记录运动总时间为t,测得单摆的周期为______;测得当地的重力加速度为______。(用n、t、、k、d表示)。
12. 某实验小组要测量一个阻值约为十几欧的定值电阻的阻值。
(1)先用多用表粗测被测电阻的阻值:将选择开关拨到电阻挡______(“×10”或“×1”)的位置;将红、黑表笔短接,旋动欧姆调零旋钮,使指针对准电阻挡的______刻线(填“0”或“∞”);将两表笔分别与待测电阻相接,刻度盘指针所指的位置如图甲所示,则粗测得被测电阻的阻值为______Ω。
(2)为了精确测量该被测电阻的阻值,实验小组设计了如图乙所示的电路。请根据图乙的电路将图丙的实物图连接完整_______。
(3)用图丙连接完整的电路测电阻,将图丙中滑动变阻器的滑片移到最______(填“左”或“右”)端,将开关S2合向1,调节滑动变阻器的滑片,使电流表和电压表的指针偏转均较大,记录此时电压表和电流表的示数U1、I1,将开关S2合上2,调节滑动变阻器的滑片至合适位置,记录这时电压表和电流表的示数U2、I2,则被测电阻的阻值Rx=______。
13. 如图所示,导热性能良好的汽缸开口向上放在水平面上,一块玉石放在汽缸内,质量为m、横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在缸内,活塞与缸壁无摩擦且不漏气,大气压强等于,环境温度为,活塞静止时活塞离缸底的高度为h,现将环境温度缓慢升高为,此时活塞离缸底的距离为,重力加速度为g。
(1)求玉石体积大小;
(2)温度升高后,保持温度不变,向活塞上缓慢倒上细沙,当活塞与缸底的距离变为h时,求倒在活塞上的细沙质量。
14. 如图所示,倾角为的足够长的斜面体固定在水平面上,轻弹簧放在斜面上,下端与固定在斜面底端的挡板相连,质量分别为m和2m物块A、B放在斜面上,物块B与弹簧接触,弹簧的压缩量为,此时物块A、B刚好不下滑。给物块A施加沿斜面向下的推力,使物块A、B缓慢沿斜面向下运动,当弹簧压缩量为时撤去推力,物块A、B刚好不上滑,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块A、B与斜面间的动摩擦因数相同,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,,。
(1)求物块与斜面间的动摩擦因数及弹簧的劲度系数k;
(2)若拿走物块A,将物块B移到斜面上某一位置时,弹簧伸长,在该位置静止释放物块B,求物块B运动过程中的最大速度。
15. 在如图所示的三维坐标系中,区域内有沿z轴负方向的匀强电场Ⅰ,在和区域内有沿x轴正方向的匀强磁场Ⅰ,在区域内有沿y轴正向的匀强电场Ⅱ和匀强磁场Ⅱ,两磁场的磁感应强度大小相同,在y轴负半轴上坐标为的P点向yOz平面内射出一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,粒子恰好从z轴上坐标为的Q点沿y轴正向进入磁场Ⅰ,经磁场Ⅰ偏转后,垂直y轴进入磁场Ⅱ、电场Ⅱ,粒子从P点射出的速度大小为,粒子第二次进磁场Ⅰ时的速度大小也为,不计粒子的重力。
(1)求匀强电场Ⅰ的电场强度大小;
(2)求匀强电场Ⅱ的电场强度大小;
(3)若粒子第一次经过磁场Ⅰ的偏转经过y轴后,立即将磁场Ⅰ的方向反向,并调整磁场Ⅰ的大小,使得粒子第二次经过磁场Ⅰ的偏转后恰好垂直xOz平面进入电场Ⅰ,求改变后的磁场Ⅰ的磁感应强度大小与原磁场磁感应强度之比。
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考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:高考范围。
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。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. 放射性元素铯137随雨水沉积在地面后,会被表层土壤吸收,通过测量不同位置的表层土壤铯137的放射性强弱,从而确定土壤不同位置被雨水侵蚀的情况。铯137发生衰变时的方程为,其半衰期约为30年,下列说法正确的是( )
A. 释放的粒子X来自原子核外 B. 比的质量大
C. 比的比结合能大 D. 土壤中铯137放射性强的地方,铯137衰变快
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据质量数,电荷数守恒可知,X为β粒子,来自原子核,故A错误;
BC.衰变过程释放能量有质量亏损,因此比的质量小,比的比结合能大,故B错误,C正确;
D.放射性元素半衰期与放射性强弱无关,故D错误。
故选C。
2. 如图甲所示,一段长为L的直导线放在匀强磁场中,导线与磁感线的夹角为30°,直导线中通入大小为的恒定电流,直导线受到的安培力大小为F;若将直导线由中点处弯折成60°角,通的电流大小不变,将此弯折导线再放入该磁场中如图乙所示,则弯折导线受到的安培力大小为( )
A. B. C. F D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知,题图甲,乙中,导线在磁场中的有效长度均为,所以题图乙中弯折导线受到的安培力大小为也。
故选C。
3. 一辆汽车刹车过程中可看成匀减速直线运动,刹车t时间内的位移为x,其刹车过程的图像如图所示(图中横轴截距b和纵轴截距c均已知),则整个刹车过程的( )
A. 平均速度大小为 B. 平均速度大小为c
C. 加速度大小为 D. 加速度大小为
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据位移时间关系可得
变形可得
则初速度大小
整个刹车过程的平均速度
故A正确,B错误;
CD.结合图线可得
解得
故CD错误。
故选A。
4. 如图所示,一个小球从P点以大小为v0的初速度斜向上抛出,初速度与水平方向的夹角为θ,小球恰好垂直打在竖直墙面上的B点,墙面上的A点与P点等高而与B点在同一竖直方向上;若保持小球从P点抛出的初速度大小不变,水平抛出后小球打在墙面上的位置在A点正下方的C点。已知AB=2AC,不计空气阻力,小球可视为质点,则θ角为( )
A. 30° B. 45° C. 60° D. 75°
【答案】B
【解析】
【详解】设第一次斜抛小球在空中运动的时间为t,小球在空中运动的逆运动是平抛运动,第二次平抛小球运动的时间为t′,则
由于
所以有
联立两式解得
故选B。
5. 半圆形玻璃砖截去一部分,截面为AB,AB面与BC面垂直,截面图如图所示,一束单色光以与AB面成30°角的方向斜射到AB面上的D点,折射光线照射到圆弧面上的E点,DE与连线EC垂直,从E点出射的光线与BC平行,所有光线所在的面与图中圆面平行,则玻璃砖对光的折射率等于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】如图所示
根据题意可知,光在面的入射角为,根据几何关系可知,光在点的入射角与光在点的折射角相等,根据对称性和光路可逆可知,光在点的折射角为,由于点的出射光线与平行,根据几何关系可知,光在点的入射角与光在点的折射角均为,因此折射率为
故选B。
6. 如图所示,A、B两点固定等量的异种电荷,四边形ACBD为菱形,F、G、H、I分别为AD、AC、BD、BC边的中点,则下列说法正确的是( )
A. F、I两点电场强度大小相等、方向不同
B. 在矩形FHIG四边上,H和I点为电势最低点
C. 将一个负的试探电荷从F点沿直线移到G点,电势能先减小后增大
D. 将一个正的试探电荷从D点沿直线移到C点,电场力先做负功后做正功
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据对称性可知,两点电场强度大小相等,方向相同,故A错误;
B.根据等势面的分布可知,在矩形四边上,和连线中点处电势最低,故B错误;
C.将一个负的试探电荷从点沿直线移到点,由于移动过程中电势先升高后降低,因此电势能先减小后增大,故C正确;
D.将一个正的试探电荷从点沿直线移到点,电势一直不变,因此电势能一直不变,电场力一直不做功,故D错误。
故选C。
7. “天问一号”探测器从地球发射后,经地火转移椭圆轨道再进入火星轨道(圆轨道)。探测器在椭圆轨道的近日点P和远日点Q的速度大小分别为v1、v2,探测器从P运动到Q的时间为t。仅考虑太阳对探测器的引力,火星的公转周期为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设P、Q两点到太阳中心的距离分别为r1、r2,根据开普勒第二定律可得
所以
根据开普勒第三定律变式有
解得火星的公转周期
故选C。
8. 一列简谐横波沿x轴传播,在t=0.5s时刻的波形如图所示,质点P的平衡位置为x=0.5m处,质点Q的平衡位置为x=2m处,质点Q的振动方程为,则下列说法正确的是( )
A. 波的周期为2s B. 波的传播速度大小为4m/s
C. 波沿x轴正向传播 D. 质点P比质点Q振动滞后
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.由质点Q的振动方程可知波动周期
则波的传播速度
故A错误,B正确;
CD.由质点振动方程可知,t=0.5s时刻,质点Q在平衡位置正沿y轴负向运动,由t=0.5s时刻的波形结合振动与波动的关系可知,波沿x轴负方向传播,因此质点P比质点Q振动滞后
故C错误,D正确。
故选BD。
9. 如图所示的电路中,电表均为理想交流电表,降压变压器为理想变压器,两个定值电阻的阻值均为R,在a、b两端加上正弦交流电压,结果电流表A1的示数为I1、电流表A2的示数为I2,下列说法正确的是( )
A. B. 原、副线圈的匝数比为
C. D. 电压表V1的示数为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由于是降压变压器,因此
则
故A错误;
B.设变压器原副线圈的匝数比为,则
故B正确;
C.根据欧姆定律有
由于是降压变压器,因此
则有
故C正确;
D.电压表V1的示数
故D错误。
故选BC。
10. 如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨竖直固定放置,导轨上端连接有电阻为R的定值电阻,水平边界a、b间,c、d间分别有垂直于导轨平面向里的匀强磁场1、2,磁场的磁感应强度大小均为B,磁场的宽度均为h,一个质量为m、长度大于L的金属棒垂直于导轨放置并在图示位置由静止释放,重力加速度为g,金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,金属棒穿过两磁场的时间和穿过b、c间的时间均相等,不计金属棒的电阻,则下列说法正确的是( )
A 金属棒进磁场1后有可能先做加速运动
B. 金属棒进入磁场1、2后均先做减速运动
C. b、c间的距离一定大于h
D. 金属棒刚进入磁场1或磁场2时,受到安培力大小F>2mg
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.设金属棒进磁场1时的速度大小为v0,出磁场1时的速度大小为v1,金属棒穿过磁场1的时间为t,根据动量定理可得
即
由此可知,如果加速进磁场1,则必然加速进磁场2,则第二次时间比第一次时间短,与实际矛盾,因此金属棒不可能进磁场1后先做加速运动,故A错误;
B.若金属棒匀速进入磁场1,则金属棒进入磁场2后一定先做减速运动,则两次的时间不等,因此金属棒均减速进入磁场1,2,故B正确;
C.金属棒进磁场后均先做减速运动,且通过的时间相等,则金属棒进两磁场时的速度相等,出两磁场时的速度也相等,由v-t图像面积可知,b、c间的距离一定大于h,故C正确;
D.金属棒在磁场1或磁场2中做加速度减小的减速运动过程比较金属棒从b到c的运动过程,金属棒在磁场中运动时必有一时刻的加速度等于g,刚进入磁场时金属棒的加速度必然大于g,可得金属棒受到的安培力在大于2mg,故D正确。
故选BCD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学用如图甲所示装置测当地的重力加速度。
(1)用游标卡尺测出小球下面的遮光片的宽度,示数如图乙所示,则遮光片的宽度______mm。
(2)先让小球自然悬挂,记录这时力传感器的示数;将图甲装置中小球拉开一定的角度,让小球在竖直面内做摆动,记录小球运动过程中最大拉力F及小球通过最低点时遮光片的挡光时间t,多次改变小球拉开的位置进行重复实验,测得多组F和t,作图像,得到图像的斜率为k,重力加速度用g表示,则等效摆长可表示为______。(用、k、g、d表示)。
(3)将图甲中小球做小角度摆动,小球第一次经过最低点时光电计时器开始计时,至此后小球第n次经过光电门时,记录运动的总时间为t,测得单摆的周期为______;测得当地的重力加速度为______。(用n、t、、k、d表示)。
【答案】(1)6.25
(2)
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺测得遮光片的宽度。
【小问2详解】
由牛顿第二定律,可得
因此
又由
因此。
【小问3详解】
[1]由于
则单摆的周期。
[2]根据单摆周期公式
得到
带入已知量得到。
12. 某实验小组要测量一个阻值约为十几欧的定值电阻的阻值。
(1)先用多用表粗测被测电阻的阻值:将选择开关拨到电阻挡______(“×10”或“×1”)的位置;将红、黑表笔短接,旋动欧姆调零旋钮,使指针对准电阻挡的______刻线(填“0”或“∞”);将两表笔分别与待测电阻相接,刻度盘指针所指的位置如图甲所示,则粗测得被测电阻的阻值为______Ω。
(2)为了精确测量该被测电阻的阻值,实验小组设计了如图乙所示的电路。请根据图乙的电路将图丙的实物图连接完整_______。
(3)用图丙连接完整的电路测电阻,将图丙中滑动变阻器的滑片移到最______(填“左”或“右”)端,将开关S2合向1,调节滑动变阻器的滑片,使电流表和电压表的指针偏转均较大,记录此时电压表和电流表的示数U1、I1,将开关S2合上2,调节滑动变阻器的滑片至合适位置,记录这时电压表和电流表的示数U2、I2,则被测电阻的阻值Rx=______。
【答案】(1) ① ×1 ②. 0 ③. 19.0##19
(2) (3) ①. 右 ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]由于被测电阻只有十几欧,因此将选择开关拨到电阻挡“×1”的位置;
[2]将红,黑表笔短接,旋动欧姆调零旋钮,使指针对准电阻挡的0刻线;
[3]欧姆表读数为指针所指刻度与倍率的乘积,则粗测得被测电阻的阻值为19.0Ω。
【小问2详解】
电路连接如图所示
【小问3详解】
[1]闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处,即滑动变阻器最右端;
[2]由部分电路欧姆定律可得,
联立可得
13. 如图所示,导热性能良好的汽缸开口向上放在水平面上,一块玉石放在汽缸内,质量为m、横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在缸内,活塞与缸壁无摩擦且不漏气,大气压强等于,环境温度为,活塞静止时活塞离缸底的高度为h,现将环境温度缓慢升高为,此时活塞离缸底的距离为,重力加速度为g。
(1)求玉石体积大小;
(2)温度升高后,保持温度不变,向活塞上缓慢倒上细沙,当活塞与缸底的距离变为h时,求倒在活塞上的细沙质量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设玉石体积为,气体发生等压变化,则
解得
【小问2详解】
设加的细沙的质量为,则开始时缸内气体压强
加上细沙后,缸内气体压强
气体温度不变,则
即
解得
14. 如图所示,倾角为的足够长的斜面体固定在水平面上,轻弹簧放在斜面上,下端与固定在斜面底端的挡板相连,质量分别为m和2m物块A、B放在斜面上,物块B与弹簧接触,弹簧的压缩量为,此时物块A、B刚好不下滑。给物块A施加沿斜面向下的推力,使物块A、B缓慢沿斜面向下运动,当弹簧压缩量为时撤去推力,物块A、B刚好不上滑,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块A、B与斜面间的动摩擦因数相同,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,,。
(1)求物块与斜面间的动摩擦因数及弹簧的劲度系数k;
(2)若拿走物块A,将物块B移到斜面上某一位置时,弹簧伸长,在该位置静止释放物块B,求物块B运动过程中的最大速度。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
对A、B整体研究,根据力的平衡有,
解得,
【小问2详解】
物块B静止释放后先是做加速度逐渐减小的加速度运动,加速度减为零时速度达到最大,此时弹簧处于压缩状态
设压缩量为,则有
结合(1)中式子可得
根据能量守恒有
解得
15. 在如图所示的三维坐标系中,区域内有沿z轴负方向的匀强电场Ⅰ,在和区域内有沿x轴正方向的匀强磁场Ⅰ,在区域内有沿y轴正向的匀强电场Ⅱ和匀强磁场Ⅱ,两磁场的磁感应强度大小相同,在y轴负半轴上坐标为的P点向yOz平面内射出一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,粒子恰好从z轴上坐标为的Q点沿y轴正向进入磁场Ⅰ,经磁场Ⅰ偏转后,垂直y轴进入磁场Ⅱ、电场Ⅱ,粒子从P点射出的速度大小为,粒子第二次进磁场Ⅰ时的速度大小也为,不计粒子的重力。
(1)求匀强电场Ⅰ的电场强度大小;
(2)求匀强电场Ⅱ的电场强度大小;
(3)若粒子第一次经过磁场Ⅰ的偏转经过y轴后,立即将磁场Ⅰ的方向反向,并调整磁场Ⅰ的大小,使得粒子第二次经过磁场Ⅰ的偏转后恰好垂直xOz平面进入电场Ⅰ,求改变后的磁场Ⅰ的磁感应强度大小与原磁场磁感应强度之比。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设粒子从点射出的速度沿轴方向的分速度为,沿轴正方向的分速度为,则,
解得
由于
解得
则粒子在点速度大小
根据动能定理
解得
【小问2详解】
由于粒子第一次经磁场Ⅰ偏转后以垂直于轴的方向进入磁场Ⅱ,因此粒子经过轴的位置坐标为,做圆周运动的半径
粒子第一次在磁场Ⅱ和电场Ⅱ中的运动由以为半径的匀速圆周运动和沿电场Ⅱ方向的初速度为零的匀加速直线运动组成,则运动的时间
由于粒子第二次进磁场Ⅰ时速度大小仍为,则粒子沿电场Ⅱ方向分运动加速的末速度大小也为,则有
解得
【小问3详解】
设匀强磁场的磁感应强度大小为,根据题意有
解得
根据题意可知,粒子第二次进磁场Ⅰ时的速度与平面平行,且速度与轴正向,轴正向的夹角均为;
第二次进磁场Ⅰ的位置坐标
设粒子第二次在磁场Ⅰ中做圆周运动的半径为,根据题意可知
根据洛伦兹力提供向心力
解得
即
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