内容正文:
高二年级下学期期中考试物理科试卷
满分:100分,考试时间:75分钟
一、单项选择题:共4小题,每小题4分,共16分。
1. 如图所示,一束复色光从空气中射入水中,分成两束单色光a和b,则下列说法正确的是( )
A. 在水中,a光的频率大于b光的频率
B. 在水中,a光的光速大于b光的光速
C. 在水中,a光的波长大于b光的波长
D. 若光从水中射向空气中,a光的临界角大于b光的临界角
2. 增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图像。设水平向右为正方向,根据图像中的信息,下列说法正确的是( )
A. 质点的振幅是20cm
B. 在1.5s和2.5s这两个时刻,质点的位置相同
C. 在2s到3s的时间内,振子速度增加,加速度减少
D. 质点完成一次全振动的时间是4秒
4. 如图所示,一束磁感线全部穿过两圆环A、B,圆环A的面积大于圆环B的面积,a、b是磁感线分布中的两点,则下列说法正确的( )
A. 穿过A、B两环的磁通量的大小不相等,
B. 穿过A、B两环的磁通量的大小不相等,
C. a、b两点的磁感应强度的大小不相等,
D. a、b两点的磁感应强度的大小不相等,
二、双项选择题:共4小题,每小题6分,共24分。
5. 如图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图(b)为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该横波沿x轴正方向传播
B. 该横波的波速为0.5m/s
C. 0~2s时间内,质点P运动的路程为8cm.
D. 若该横波传播过程遇到宽度为2.1m的障碍物,不能观察到衍射现象
6. 如图,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。线框由静止释放,在下落过程中( )
A. 穿过线框的磁通量逐渐变小 B. 线框与直导线相互吸引
C. 线框所受安培力的合力为零 D. 线框的机械能不断增大
7. 地磁场能抵御宇宙射线的侵入,赤道剖面外地磁场可简化为包围地球一定厚度的匀强磁场,方向垂直该剖面,图中给出了速度在图示平面内,从O点沿平行与垂直地面2个不同方向入射的a、b、c三种带电粒子(不计重力)在地磁场中的三条运动轨迹,且它们都恰不能到达地面。则下列相关说法中正确的是( )
A. 沿a粒子带负电
B. 若a、c粒子比荷相同,则c粒子的速率更大
C. 若a、b粒子比荷相同,则从O运动至与地面相切,a粒子的运动时间比短
D. 若a粒子速率不变,在图示平面内只改变射入的速度方向,粒子可能到达地面
8. 如图,在,的空间中有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从x轴上的某点P沿着与x轴成角的方向射入磁场。不计重力的影响,则下列说法正确的是( )
A. 只要粒子的速率合适,粒子就可能通过坐标原点 B. 粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
C. 粒子在磁场中运动所经历的时间可能为 D. 粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
三、填空题(本题有3小题,共计13分)
9. 现把电阻与线圈两端相连构成闭合回路,在线圈正上方放一条形磁铁,如图所示,磁铁的S极朝下,在将磁铁的S极插入线圈的过程中,通过电阻的感应电流的方向由___________,线圈与磁铁相互___________(填“吸引”或“排斥”)。
10. 质量为m、带电量为q的滑块,从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑,个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁感强度为B,如图。若带电滑块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,可知滑块带__________电(填“正”或“负”);滑块在斜面上下滑过程中,当滑块对斜面压力为零时的速率为__________,从开始到压力为零时所用时间为__________。
11. 如图真空中xOy平面内,y轴右侧存在垂直xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一个比荷为的带正电粒子以速率为在坐标为的P点处垂直y轴沿xOy平面射入磁场。若粒子进入磁场后就开始受到与速率v成正比、方向与速度相反的阻力(k已知),观察粒子轨迹呈螺旋状,且与y轴相切于点(未标出)。不计粒子重力,则开始进入时的运动半径为__________,Q点坐标y为__________,从P运动到Q的路程s为__________。
四、实验题(本题有2小题,共计11分)
12. 如图是“探究感应电流方向”的实验装置。
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放置在__________(选填“a”或“b”)位置。
(2)电路连接如图,下列操作不能产生感应电流的是__________。
A. 开关断开瞬间 B. 开关闭合后,滑动变阻器滑片保持不动
C. 开关闭合后,抽出铁芯 D. 开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片
(3)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下,那么合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,电流计指针将__________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”);如果闭合开关后,滑动变阻器滑片向b端移动,A、B线圈中电流绕行方向__________(选填“相同”“相反”“不能确定”)。
13. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。电路如图,要求尽量减小实验误差。现有电流表(0~0.6A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15V) B.电压表(0~3V)
C.滑动变阻器() D.滑动变阻器()
(1)实验中电压表应选用__________;滑动变阻器应选用__________;(选填相应器材前的字母)
(2)某位同学将记录数据的对应点标在如图的坐标纸上;
(3)根据画图线可得出干电池的电动势__________V,内电阻__________;
(4)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。下列各示意图中正确反映P~U关系的是__________。
五、解答题(本题有3小题,共计36分。写出必要文字说明和方程式,只写答案不得分。)
14. 如图,直角三棱镜的顶角是,一束单色光垂直于斜边AC射入,从一直角边AB射出,出射光线与入射光线的夹角为,真空中光速。
(1)画出光路图,求该三棱镜的折射率n;
(2)求光在该棱镜里的传播速度大小v。
15. 如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.60T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源,现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2,已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力;
(4)若导轨光滑且磁感应强度B的方向改为竖直向上,为使导体棒仍然保持静止,则电路中需要另外接入一个多大的电阻。
16. 如图,真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域,MN为一条直径,半径为,磁场方向垂直纸面向里。在的区域存在一沿y轴负方向的匀强电场,电场强度为。在M点(坐标原点)有一带正电粒子以速率沿x轴正方向射入磁场,粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场,最终又从磁场离开。已知粒子的比荷,,不计粒子重力。求:
(1)该粒子首次离开磁场的位置;
(2)圆形磁场区域磁感应强度的大小B;
(3)该粒子从进入磁场到再次穿出磁场所经过的路程s;
(4)若该粒子以速率v从M点垂直于磁场方向射入第一象限,当速度方向沿与x轴正方向的夹角入射时,粒子在磁场中运动的时间t。
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高二年级下学期期中考试物理科试卷
满分:100分,考试时间:75分钟
一、单项选择题:共4小题,每小题4分,共16分。
1. 如图所示,一束复色光从空气中射入水中,分成两束单色光a和b,则下列说法正确的是( )
A. 在水中,a光的频率大于b光的频率
B. 在水中,a光的光速大于b光的光速
C. 在水中,a光的波长大于b光的波长
D. 若光从水中射向空气中,a光的临界角大于b光的临界角
【答案】A
【解析】
【详解】A.由图可知,a光的偏折程度大,则a光的折射率大,a光的频率大于b光的频率,选项A正确;
B.a光的折射率大,由
可知a光在水中的光速小,选项B错误;
C.a光在水中的光速小,频率大,由
可知在水中a光的波长小于b光的波长,选项C错误;
D.若光从水中射向空气中,由
可知a光的临界角小于b光的临界角,选项D错误。
故选A。
2. 增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知2和3两束光传播方向相反,在P处相干减弱,所以两束光在P处振动方向相反,根据同侧法可知C正确。
故选C。
3. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图像。设水平向右为正方向,根据图像中的信息,下列说法正确的是( )
A. 质点的振幅是20cm
B. 在1.5s和2.5s这两个时刻,质点的位置相同
C. 在2s到3s的时间内,振子速度增加,加速度减少
D. 质点完成一次全振动的时间是4秒
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.由图知,该质点的振幅为10cm。故A错误。
B.在1.5s和2.5s这两个时刻,质点的位置分别在正向最大位移和负向最大位移处,故B错误;
C.在2s到3s的时间内,振子从平衡位置向负向最大位移处运动,振子速度减小,加速度增大,故C错误;
D.质点完成一次全振动的时间即周期是4秒,故D正确。
故选D。
4. 如图所示,一束磁感线全部穿过两圆环A、B,圆环A的面积大于圆环B的面积,a、b是磁感线分布中的两点,则下列说法正确的( )
A. 穿过A、B两环的磁通量的大小不相等,
B. 穿过A、B两环的磁通量的大小不相等,
C. a、b两点的磁感应强度的大小不相等,
D. a、b两点的磁感应强度的大小不相等,
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据,形象上来看,磁通量即为通过线圈的磁感线总条数,由图可知,穿过A、B两环的磁通量的大小相等,故AB错误;
CD.磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,由图可知,,故C错误,D正确。
故选D。
二、双项选择题:共4小题,每小题6分,共24分。
5. 如图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图(b)为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该横波沿x轴正方向传播
B. 该横波的波速为0.5m/s
C. 0~2s时间内,质点P运动的路程为8cm.
D. 若该横波传播过程遇到宽度为2.1m的障碍物,不能观察到衍射现象
【答案】BC
【解析】
【详解】A.图(a)为t=2s时的波形图,图(b)为在x=1.5m处的质点P的振动图像,该质点在t=2s时向下振动,则该横波沿x轴负方向传播,故A错误;
B.由图(a)可知波长λ=2m
由图(b)可知周期T=4s
则波速为,故B正确;
C.在0~2s时间内,质点P运动的路程为2A=2×4cm=8cm,故C正确;
D.当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长更小时,就能观察到明显的衍射现象,所以若该横波传播运动中遇到宽度为2.1m的障碍物,会观察到明显的衍射现象,故D错误。
故选BC。
6. 如图,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。线框由静止释放,在下落过程中( )
A. 穿过线框的磁通量逐渐变小 B. 线框与直导线相互吸引
C. 线框所受安培力的合力为零 D. 线框的机械能不断增大
【答案】AB
【解析】
【详解】A.线框由静止释放,在下落过程中,因电流的磁场离导致越远,磁场越弱,则穿过线框的磁通量在减小,故A正确;
B.穿过线圈的磁通量减小,根据楞次定律知,线框与直导线相互吸引,故B正确;
C.线框由静止释放,穿过线圈的磁通量减小,将产生感应电流,产生的感应电流会阻碍线框的运动,所以一定受到安培力的作用,即线框所受安培力的合力不为零,故C错误;
D.在下降的过程中,除重力做功以外,有安培力做功,产生热量,所以线框的机械能减小,故D错误。
故选AB。
7. 地磁场能抵御宇宙射线的侵入,赤道剖面外地磁场可简化为包围地球一定厚度的匀强磁场,方向垂直该剖面,图中给出了速度在图示平面内,从O点沿平行与垂直地面2个不同方向入射的a、b、c三种带电粒子(不计重力)在地磁场中的三条运动轨迹,且它们都恰不能到达地面。则下列相关说法中正确的是( )
A. 沿a粒子带负电
B. 若a、c粒子比荷相同,则c粒子的速率更大
C. 若a、b粒子比荷相同,则从O运动至与地面相切,a粒子的运动时间比短
D. 若a粒子速率不变,在图示平面内只改变射入的速度方向,粒子可能到达地面
【答案】AB
【解析】
【详解】A.根据左手定则可知,a粒子带负电,b粒子带正电,c粒子带负电,故A正确;
B.由带电粒子在磁场中运动时半径和比核之间关系
可知若a、c粒子比荷相同,则速度大的半径大,即从c粒子的速度更大,故B正确;
C.由
可知若a、b粒子比荷相同,则从O运动至与地面相切,两粒子运动的角度均为,故a粒子的运动时间与b粒子的运动时间相同,故C错误;
D.若a粒子速率不变,则其运动半径不变,在图示平面内能达到的最远距离不变,只改变射入的速度方向,粒子无法到达地面。故D错误。
故选AB。
8. 如图,在,的空间中有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从x轴上的某点P沿着与x轴成角的方向射入磁场。不计重力的影响,则下列说法正确的是( )
A. 只要粒子的速率合适,粒子就可能通过坐标原点 B. 粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
C. 粒子在磁场中运动所经历的时间可能为 D. 粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.如图
利用“放缩圆法”,根据同一直线边界上粒子运动的对称性可知,粒子不可能通过坐标原点,故A错误;
B.若粒子从x轴边界射出,圆心角为,如轨迹③,运动时间
此时粒子在磁场中运动时间最长,故B正确;
D.若粒子从y轴边界射出,圆心角,当圆心角为时,粒子在磁场中运动的时间,为
粒子从y轴边界射出时,粒子在磁场中运动的时间要大于,故D错误;
C.若粒子从y轴边界射出,圆心角为,粒子在磁场中运动的时间,为
由于,故C正确。
故选BC。
三、填空题(本题有3小题,共计13分)
9. 现把电阻与线圈两端相连构成闭合回路,在线圈正上方放一条形磁铁,如图所示,磁铁的S极朝下,在将磁铁的S极插入线圈的过程中,通过电阻的感应电流的方向由___________,线圈与磁铁相互___________(填“吸引”或“排斥”)。
【答案】 ①. ②. 排斥
【解析】
【详解】[1][2]根据题意,由楞次定律来拒去留可知,线圈与磁铁相互排斥,则螺线管上端为极,由安培定则可知,通过电阻的感应电流的方向由。
10. 质量为m、带电量为q的滑块,从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑,个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁感强度为B,如图。若带电滑块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,可知滑块带__________电(填“正”或“负”);滑块在斜面上下滑过程中,当滑块对斜面压力为零时的速率为__________,从开始到压力为零时所用时间为__________。
【答案】 ①. 正 ②. ③.
【解析】
【详解】[1]带电小球沿斜面向下运动,某时刻对斜面的作用力恰好为零,可知洛伦兹力垂直斜面向上,由于磁场垂直纸面向外,可知小球带正电;
[2]带电小球在斜面上下滑过程中,当小球受到的洛伦兹力等于重力垂直于斜面的分力相等时,小球对斜面压力为零,即
解得
[3]滑块在斜面上运动时,沿斜面方向上只受重力沿斜面的分力,根据牛顿第二定律
则加速度
滑块从静止开始运动,根据运动学公式,解得
11. 如图真空中xOy平面内,y轴右侧存在垂直xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一个比荷为的带正电粒子以速率为在坐标为的P点处垂直y轴沿xOy平面射入磁场。若粒子进入磁场后就开始受到与速率v成正比、方向与速度相反的阻力(k已知),观察粒子轨迹呈螺旋状,且与y轴相切于点(未标出)。不计粒子重力,则开始进入时的运动半径为__________,Q点坐标y为__________,从P运动到Q的路程s为__________。
【答案】 ①. d ②. d ③.
【解析】
【详解】[1]根据
可得开始进入时的运动半径为
[2][3]粒子从P到Q,由于轨迹相切于Q点,由此可知,粒子偏转270°,设该段时间内,分别以两坐标轴为正方向,由动量定理得:
水平方向
竖直方向
结合题意fx=kvx,fy=kvy,Fx=qBvy,Fy=qBvx
位移的关系有
从P到Q,根据动能定理得
解得y=d,s总=
四、实验题(本题有2小题,共计11分)
12. 如图是“探究感应电流方向”的实验装置。
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放置在__________(选填“a”或“b”)位置。
(2)电路连接如图,下列操作不能产生感应电流的是__________。
A. 开关断开瞬间 B. 开关闭合后,滑动变阻器滑片保持不动
C. 开关闭合后,抽出铁芯 D. 开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片
(3)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下,那么合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,电流计指针将__________(选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”);如果闭合开关后,滑动变阻器滑片向b端移动,A、B线圈中电流绕行方向__________(选填“相同”“相反”“不能确定”)。
【答案】(1)a (2)B
(3) ①. 向右偏 ②. 相反
【解析】
【小问1详解】
开关闭合前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应放置在a位置。
【小问2详解】
根据产生感应电流的条件可知,当电路电流发生变化,则线圈中磁通量发生变化,从而产生感应电流,所以开关闭合后,滑动变阻器滑片不动时不能产生感应电流。开关闭合瞬间、开关断开瞬间和开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片和开关闭合后,抽出铁芯都能产生电流。
故选B。
【小问3详解】
[1]在闭合开关时,线圈磁通量变大,灵敏电流计的指针向左偏,合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,磁通量减小,则灵敏电流计的指针向右偏。
[2]滑动变阻器滑片向b端移动,电流增大,线圈磁通量变大,A、B线圈中电流绕行方向相反。
13. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。电路如图,要求尽量减小实验误差。现有电流表(0~0.6A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15V) B.电压表(0~3V)
C.滑动变阻器() D.滑动变阻器()
(1)实验中电压表应选用__________;滑动变阻器应选用__________;(选填相应器材前的字母)
(2)某位同学将记录数据的对应点标在如图的坐标纸上;
(3)根据画图线可得出干电池的电动势__________V,内电阻__________;
(4)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。下列各示意图中正确反映P~U关系的是__________。
【答案】 ①. B ②. C ③. 1.47~1.51 ④. 0.80~0.86 ⑤. C
【解析】
【详解】(1)[1]所选取得电压表应接近电源的电动势,电源为一节干电池,而一节干电池的电动势约为1.5V,因此电压表应选择 0~3V的电压表,故选B;
[2]滑动变阻器采用限流式接法,而电流表的量程为0~0.6A,根据电表的偏转原则以及实验的可操作性,则滑动变阻器应选择 0~50Ω的,故选C。
(3)[1]图像的描绘如下图所示
图线与纵轴的截距表示电源的电动势,因此可知电源电动势
[2]图线斜率的绝对值表示电源的内阻,电源的内阻为
(4)电压表测量路端电压,根据闭合电路的欧姆定律可知,电压表的示数随着滑动变阻器阻值的增大而增大,当内阻和外阻相等时,电源的输出功率达到最大值,而此时的路端电压恰好为电源电动势的一半,外电路断开时,路端电压等于电源的电动势,此时输出功率为零,再结合功率的表达式
可知此函数为二次函数,且为开口向下的抛物线, 故选C。
五、解答题(本题有3小题,共计36分。写出必要文字说明和方程式,只写答案不得分。)
14. 如图,直角三棱镜的顶角是,一束单色光垂直于斜边AC射入,从一直角边AB射出,出射光线与入射光线的夹角为,真空中光速。
(1)画出光路图,求该三棱镜的折射率n;
(2)求光在该棱镜里的传播速度大小v。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
光路图如图
当光垂直入射时,由于入射角为零,所以折射角也为零。由于三棱镜的顶角是可知,当光再次入射时,入射角为
折射角为
由折射定律有
【小问2详解】
由
代入数据得光在棱镜里的传播速度
15. 如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.60T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源,现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2,已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力;
(4)若导轨光滑且磁感应强度B的方向改为竖直向上,为使导体棒仍然保持静止,则电路中需要另外接入一个多大的电阻。
【答案】(1);(2)F安=0.36 N,沿斜面向上; (3)f=0.12 N,沿斜面向下; (4)。
【解析】
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律得:
;
(2)导体棒受到的安培力为:
F安=BIL=0.36 N;
由左手定则可知,安培力沿斜面向上;
(3)对导体棒受力分析如图,
将重力正交分解,沿导轨方向有:
F1=mgsin 37°=0.24N
F1<F安,根据平衡条件可知,摩擦力沿斜面向下
mgsin 37°+f=F安
解得:f=0.12 N;
(4)当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,且斜面光滑不受摩擦力,受力分析如图:
联立解得:
。
16. 如图,真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域,MN为一条直径,半径为,磁场方向垂直纸面向里。在的区域存在一沿y轴负方向的匀强电场,电场强度为。在M点(坐标原点)有一带正电粒子以速率沿x轴正方向射入磁场,粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场,最终又从磁场离开。已知粒子的比荷,,不计粒子重力。求:
(1)该粒子首次离开磁场的位置;
(2)圆形磁场区域磁感应强度的大小B;
(3)该粒子从进入磁场到再次穿出磁场所经过的路程s;
(4)若该粒子以速率v从M点垂直于磁场方向射入第一象限,当速度方向沿与x轴正方向的夹角入射时,粒子在磁场中运动的时间t。
【答案】(1)粒子是从磁场最高点P点离开磁场射入电场
(2)
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
如图
因为粒子进入电场后速度减小到0,所以粒子是从磁场最高点P点离开磁场射入电场。
【小问2详解】
粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径
根据洛伦兹力提供向心力有,解得
【小问3详解】
粒子返回磁场后,经磁场偏转后从N点射出磁场,粒子在磁场中运动的路程为二分之一圆周长,即
设粒子在电场中运动的路程为,根据动能定理得
解得
总路程
【小问4详解】
粒子在磁场中做圆周运动的周期
粒子从磁场中的Q点射出,因磁场圆和粒子的轨迹圆的半径相等,故粒子从Q点的出射方向与y轴平行,粒子由M到Q所对应的圆心角为
粒子由Q点第2次进入磁场,由几何知识可知由N点射出,粒子由Q到N的偏向角为
粒子在磁场中运动的总时间
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