精品解析:2025届陕西省汉中市西乡县第一中学高三下学期考前预测物理试题
2025-07-19
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-三模 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 陕西省 |
| 地区(市) | 汉中市 |
| 地区(区县) | 西乡县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.16 MB |
| 发布时间 | 2025-07-19 |
| 更新时间 | 2026-06-22 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-07-19 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53120929.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2025届高三年级仿真性考试试题
物理学科
一、单选题:(共7题,每题4分共28分,每小题4个选项中只有一个正确。)
1. 下列判断中正确的是( )
A. 卢瑟福发现了电子,在原子结构研究方面做出了卓越的贡献
B. 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期
C. 在核反应过程的前后,反应体系的质量数守恒,但电荷数不守恒
D. 光电效应实验中,只要照射光足够强就可以产生光电流
2. 如图是通过光电效应实现信号传输控制的设备——光继电器.LED发出波长为 的光,光电管阴极K被照射后恰能发生光电效应,从而引起信号接收电路产生电流,实现对外部电路的控制。已知普朗克常量为h,真空中的光速为c,则( )
A. 阴极K的逸出功小于 B. 阴极K的截止频率为
C. 逸出光电子的最大初动能为 D. 信号接收电路中电源的a端是正极
3. A、B两物体同时同地向同一方向运动,其速度与位移变化关系图像如图所示,A物体做匀速直线运动,速度大小为,B物体的速度与位移关系图像为过原点开口向右的抛物线。两图像交点坐标为(),下列说法正确的是( )
A. B物体做加速度减小的加速运动
B. A、B两物体在距坐标原点处相遇
C. B物体在处的加速度
D. A、B两物体再次相遇时B物体的速度大小为
4. 凤仙花的果实成熟后会突然裂开,将种子以弹射的方式散播出去。如图所示,多粒种子从同一果实同时以相同速率向不同方向弹射,不考虑叶子的遮挡,忽略种子运动过程所受的空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 沿方向弹出的种子,经过最高点 时速度为零
B. 若沿方向弹出的种子与沿方向水平弹出的种子运动轨迹相交于 点,则两颗种子在 点相撞
C. 沿不同方向弹出的种子到达地面时的速度大小相等
D. 位置越高的果实,弹射出的种子落地点离凤仙花越远
5. 如图所示,在正交的匀强电场和匀强磁场中,一带负电的小球自绝缘光滑的竖直圆环的顶端由静止释放,设小球受到的电场力和重力大小相等,则当它滑过的弧度为下列何值时受到的洛伦兹力最大( )
A. B. C. D.
6. 有一段12cm长汞柱,在均匀玻璃管中封住一定质量的气体。若管口向上将玻璃管放置在一个倾角为30°的光滑斜面上(如图所示),在下滑过程中被封闭气体的压强(设大气压强为)为( )
A. 70cmHg B. 76cmHg C. 78cmHg D. 80cmHg
7. 一物体竖直向上抛出,从开始抛出到落回抛出点所经历的时间是t,上升的最大高度是H,所受空气阻力大小恒为F,则在时间t内 ( )
A. 物体受重力的冲量为零
B. 物体动量的增量大于抛出时的动量
C. 在上升过程中空气阻力对物体的冲量比下降过程中的冲量大
D. 物体机械能的减小量等于FH
二、多选题:(共3题,每题6分,共18分。每小题4个选项中,有多个正确选项,全部选对得6分,选不全得3分,错选不得分。)
8. 一列简谐横波,在t=0.6 s时刻的图像如图甲所示,波上A质点的振动图像如图乙所示,则以下说法正确的是( )
A. 这列波沿x轴负方向传播
B. 这列波的波速是m/s
C. 从t=0.6 s开始,质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置
D. 从t=0.6 s开始,紧接着的Δt=0.6 s时间内,A质点通过的路程是4 m
9. 如图所示,50匝矩形闭合导线框 处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中,线框面积,线框电阻不计,线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈线接入一只“”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为,下列说法正确的是( )
A. 图示位置穿过线框的磁通量变化率为零
B. 线框中产生交变电压的有效值为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器输出端最多并联83只的灯泡
10. 如图(甲)所示,物体原来静止在水平地面上,用一水平力F拉物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,物体先静止后又做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图像如图(乙)所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度g取10m/s2。根据题目提供的信息,下列判断正确的是( )
A. 物体的质量m=2kg
B. 物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.3
C. 物体与水平面的最大静摩擦力fmax=6N
D. 在F为10N时,物体的加速度a=2.5m/s2
三、非选择题:共5小题,共54分。
11. 为了测量两张纸之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:如图甲所示,在木块A和木板B上贴上待测的纸,将木板B固定在水平桌面上,沙桶通过细线与木块A相连。
(1)调节沙桶中沙的多少,使木块A匀速向左运动.测出沙桶和沙的总质量为m,以及贴纸木块A的质量M,则两纸间的动摩擦因数μ=_____________;
(2)在实际操作中,发现要保证木块A做匀速运动比较困难,有同学对该实验进行了改进:实验装置如图乙所示,木块A的右端接在力传感器上(传感器与计算机相连接,从计算机上可读出对木块的拉力),使木板B向左运动时,木块A能够保持静止.若木板B向左匀速拉动时,传感器的读数为F1,则两纸间的动摩擦因数μ=_________;当木板B向左加速运动时,传感器的读数为F2 _______ F1(填“>”、“=”或“<”)。
12. 实验室有一多用电表长时间未使用,某实验小组对该多用电表的功能进行检测:
①调节指针定位螺丝,使多用电表的指针指在左端的零刻度线上;
②将选择开关分别旋转至直流100mA挡和直流10V挡,并使用标准电流表和电压表对这两个挡位进行校对,发现能正常使用;
③为测试欧姆挡是否能正常使用,实验小组使用电阻箱对欧姆挡进行检测。将多用电表的选择开关调到欧姆挡挡位,将红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向处。
该实验小组继续进行以下探究:
(1)将开关、电阻箱、毫安表内阻为串联后接到多用电表的红黑表笔两端,如图甲所示。则与毫安表的负接线柱连接的是__________选择“红”或“黑”表笔。
(2)调节电阻箱阻值为后,闭合开关,此时多用电表指针如图乙所示,则欧姆表读数为__________,欧姆表挡位的内阻为__________。
(3)在步骤(2)中,毫安表的指针如图丙所示,其读数为__________mA,则多用电表欧姆挡内部电源的电动势为__________V。
13. 如图所示,直角玻璃三棱镜 置于空气中,棱镜的折射率为,。一细光束从 的中点D垂直于 面入射,,求:
(1)画出光路图并计算出光从棱镜第一次射入空气时的折射角;
(2)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间(光在真空中的传播速度为c)。
14. 如图,航模试验时小船A在水面上失去动力,某同学在岸上通过电动机用跨过光滑定滑轮的轻绳把A沿水平直线拖向岸边,A的水平甲板上有一货箱B,A和B始终保持相对静止。已知A和B的质量均为m,电动机的输出功率恒为P,A经过c处时速度大小为,经过d处时B受到甲板的静摩擦力大小为f,A受水面的阻力忽略不计,求小船A
(1)在d处的加速度大小a;
(2)在d处的速度大小v;
(3)从c运动到d所用的时间t。
15. 如图所示,在 平面第Ⅰ象限内有一半径为的圆形区域,圆心为,圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,磁场边界与x和y轴分别相切于M、N两点。在 区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限内存在方向垂直于 平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。在电场中有一个位于 平面内且与y轴平行、长为R的线状粒子源 , 的中点A在x轴上,粒子源上各点均能沿 平面发射质量为m、电荷量为的同种带电粒子,且所发射粒子的速度大小均为,方向均与x轴正方向成角。已知从C点发出的粒子,恰好沿水平方向经过y轴上的P点,经圆形磁场偏转后恰好从M点进入第Ⅳ象限,粒子的比荷,P点坐标为,不计粒子的重力和粒子间的相互作用。求:
(1)匀强电场场强的大小E和 间的距离s;
(2)圆形磁场磁感应强度的大小B;
(3)粒子源 上各点所发出的粒子经圆形磁场后最终都能通过x轴进入第Ⅳ象限,经第Ⅳ象限磁场偏转后将第二次通过x轴,求这些粒子中第二次通过x轴时能到达离O点最远的点的坐标,并求出该粒子从出发到该位置所经历的总时间。
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2025届高三年级仿真性考试试题
物理学科
一、单选题:(共7题,每题4分共28分,每小题4个选项中只有一个正确。)
1. 下列判断中正确的是( )
A. 卢瑟福发现了电子,在原子结构研究方面做出了卓越的贡献
B. 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期
C. 在核反应过程的前后,反应体系的质量数守恒,但电荷数不守恒
D. 光电效应实验中,只要照射光足够强就可以产生光电流
【答案】B
【解析】
【详解】A.电子是汤姆孙通过阴极射线实验发现的,卢瑟福的贡献是提出原子的核式结构模型,故A错误;
B.放射性原子核的半衰期由核内部因素决定,与温度、压力或化学状态无关,故B正确;
C.核反应中质量数和电荷数均守恒,故C错误;
D.光电效应需入射光频率大于截止频率,仅强度足够但频率不足时无法产生光电流,故D错误。
故选B。
2. 如图是通过光电效应实现信号传输控制的设备——光继电器.LED发出波长为 的光,光电管阴极K被照射后恰能发生光电效应,从而引起信号接收电路产生电流,实现对外部电路的控制。已知普朗克常量为h,真空中的光速为c,则( )
A. 阴极K的逸出功小于 B. 阴极K的截止频率为
C. 逸出光电子的最大初动能为 D. 信号接收电路中电源的a端是正极
【答案】B
【解析】
【详解】AB.因波长为 的光照射在光电管阴极K后恰能发生光电效应,可知阴极K的逸出功等于
阴极K的截止频率为
选项A错误,B正确;
C.因为恰能发生光电效应,可知逸出光电子的最大初动能为零,选项C错误;
D.逸出的电子被加速,可知信号接收电路中电源的a端是负极,选项D错误。
故选B。
3. A、B两物体同时同地向同一方向运动,其速度与位移变化关系图像如图所示,A物体做匀速直线运动,速度大小为,B物体的速度与位移关系图像为过原点开口向右的抛物线。两图像交点坐标为(),下列说法正确的是( )
A. B物体做加速度减小的加速运动
B. A、B两物体在距坐标原点处相遇
C. B物体在处的加速度
D. A、B两物体再次相遇时B物体的速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AC.根据公式可得
由于B物体的速度与位移关系图像为过原点开口向右的抛物线,可知, 不变,则B物体做匀加速直线运动,B物体在处的加速度为
故AC错误;
BD.A、B两物体相遇时,有
解得
则A、B两物体相遇处距坐标原点的距离为
A、B两物体再次相遇时B物体的速度大小为
故B错误,D正确。
故选D。
4. 凤仙花的果实成熟后会突然裂开,将种子以弹射的方式散播出去。如图所示,多粒种子从同一果实同时以相同速率向不同方向弹射,不考虑叶子的遮挡,忽略种子运动过程所受的空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 沿方向弹出的种子,经过最高点 时速度为零
B. 若沿方向弹出的种子与沿方向水平弹出的种子运动轨迹相交于 点,则两颗种子在 点相撞
C. 沿不同方向弹出的种子到达地面时的速度大小相等
D. 位置越高的果实,弹射出的种子落地点离凤仙花越远
【答案】C
【解析】
【详解】A.斜向上抛运动,在最高点速度方向水平,为初速度在水平方向的分量,不是零,故A错误;
B.同时沿方向弹出的种子与沿方向水平弹出的种子运动轨迹相交于 点,沿方向弹出的种子用时长,二者不能相撞,故B错误;
C.无论初速度方向如何,由动能定理,有
落地速度均为
故C正确;
D.位置越高的果实,弹射出的种子落地时间越长,但初速度方向未知,所以落地点离凤仙花的距离不一定越远,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,在正交的匀强电场和匀强磁场中,一带负电的小球自绝缘光滑的竖直圆环的顶端由静止释放,设小球受到的电场力和重力大小相等,则当它滑过的弧度为下列何值时受到的洛伦兹力最大( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】电场力与重力大小相等,则二者的合力指向左下方45°,由于合力是恒力,故类似于新的重力,所以左下弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最低点”,关于圆心对称的位置就是“最高点”;在“最低点”时速度最大,再根据竖直平面内的圆周运动的相关知识解题即可。
【详解】小球受到水平向左的电场力和竖直向下的重力,二力大小相等,故二力的合力方向与水平方向成45°向左下,如图,故小球运动时,速度最大,此时的洛伦兹力最大,C正确。
故选C。
【点睛】该题要求同学们能够根据受力分析找出做圆周运动新的最高点和最低点,再根据竖直平面内的圆周运动的知识解题,难度较大。
6. 有一段12cm长汞柱,在均匀玻璃管中封住一定质量的气体。若管口向上将玻璃管放置在一个倾角为30°的光滑斜面上(如图所示),在下滑过程中被封闭气体的压强(设大气压强为)为( )
A. 70cmHg B. 76cmHg C. 78cmHg D. 80cmHg
【答案】B
【解析】
【详解】将玻璃管和水银柱作为整体,根据牛顿第二定律可得整体的加速度为
设被封闭气体的压强为,以汞柱为对象,根据牛顿第二定律可得
联立解得
故选B。
7. 一物体竖直向上抛出,从开始抛出到落回抛出点所经历的时间是t,上升的最大高度是H,所受空气阻力大小恒为F,则在时间t内 ( )
A. 物体受重力的冲量为零
B. 物体动量的增量大于抛出时的动量
C. 在上升过程中空气阻力对物体的冲量比下降过程中的冲量大
D. 物体机械能的减小量等于FH
【答案】B
【解析】
【详解】A.重力大小为,作用时间为,冲量,故A错误。
B.初动量方向向上,大小为;末动量方向向下,大小为(因空气阻力存在,)。动量增量
其绝对值,故B正确。
C.因上升加速度
大于下降加速度
根据,可知上升时间小于下降时间。阻力冲量
故上升冲量小于下降冲量,故C错误。
D.机械能减少量等于克服空气阻力做的总功。上升和下降总路程为,故克服阻力做的总功
机械能减少,故D错误。
故选B。
二、多选题:(共3题,每题6分,共18分。每小题4个选项中,有多个正确选项,全部选对得6分,选不全得3分,错选不得分。)
8. 一列简谐横波,在t=0.6 s时刻的图像如图甲所示,波上A质点的振动图像如图乙所示,则以下说法正确的是( )
A. 这列波沿x轴负方向传播
B. 这列波的波速是m/s
C. 从t=0.6 s开始,质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置
D. 从t=0.6 s开始,紧接着的Δt=0.6 s时间内,A质点通过的路程是4 m
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.由图可知,在时质点A向下振动,根据“上、下坡”法可知,该波沿x轴正方方向传播,故A错误;
B.由甲图可知,该波的波长为
由乙图可知,该波的周期为
故该波的波速,故B正确;
C.甲图中y与x的函数表达式为
当时,解得,
质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为,故C正确;
D.时,A质点处于平衡位置,因为
所以A质点通过的路程是,故D正确。
故选BCD。
9. 如图所示,50匝矩形闭合导线框处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中,线框面积,线框电阻不计,线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈线接入一只“”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为,下列说法正确的是( )
A. 图示位置穿过线框的磁通量变化率为零
B. 线框中产生交变电压的有效值为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器输出端最多并联83只的灯泡
【答案】AD
【解析】
【详解】A.图示位置线框位于中性面,其磁通量变化率为零,故A正确;
B.线框中产生交变电压的峰值为
有效值为
故B错误;
C.变压器原、副线圈匝数比为
故C错误;
D.变压器允许输入的最大功率为
因为
所以变压器输出端最多并联83只60W的灯泡,故D正确。
故选AD。
10. 如图(甲)所示,物体原来静止在水平地面上,用一水平力F拉物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,物体先静止后又做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图像如图(乙)所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度g取10m/s2。根据题目提供的信息,下列判断正确的是( )
A. 物体的质量m=2kg
B. 物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.3
C. 物体与水平面的最大静摩擦力fmax=6N
D. 在F为10N时,物体的加速度a=2.5m/s2
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律可知
整理可得
结合图像可得
解得,故A正确;
B.由图可知, 与 的关系式满足
结合上述分析可知
解得,故B正确;
C.结合上述结论可得最大静摩擦力为,故C正确;
D.将代入
解得,故D错误。
故选ABC。
三、非选择题:共5小题,共54分。
11. 为了测量两张纸之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:如图甲所示,在木块A和木板B上贴上待测的纸,将木板B固定在水平桌面上,沙桶通过细线与木块A相连。
(1)调节沙桶中沙的多少,使木块A匀速向左运动.测出沙桶和沙的总质量为m,以及贴纸木块A的质量M,则两纸间的动摩擦因数μ=_____________;
(2)在实际操作中,发现要保证木块A做匀速运动比较困难,有同学对该实验进行了改进:实验装置如图乙所示,木块A的右端接在力传感器上(传感器与计算机相连接,从计算机上可读出对木块的拉力),使木板B向左运动时,木块A能够保持静止.若木板B向左匀速拉动时,传感器的读数为F1,则两纸间的动摩擦因数μ=_________;当木板B向左加速运动时,传感器的读数为F2 _______ F1(填“>”、“=”或“<”)。
【答案】 ①. ②. ③. =
【解析】
【详解】(1)[1]物体A在沙桶的拉力作用下匀速下滑,则说明A受到拉力F与滑动摩擦力相等即
化简则
(2)[2][3]控制A匀速下滑比较难判断,所以通过乙图,不管将B怎样抽出,A受到滑动摩擦力,且保持静止,即受力平衡,所以
因此
不管B如何运动,A均保持静止,因此
12. 实验室有一多用电表长时间未使用,某实验小组对该多用电表的功能进行检测:
①调节指针定位螺丝,使多用电表的指针指在左端的零刻度线上;
②将选择开关分别旋转至直流100mA挡和直流10V挡,并使用标准电流表和电压表对这两个挡位进行校对,发现能正常使用;
③为测试欧姆挡是否能正常使用,实验小组使用电阻箱对欧姆挡进行检测。将多用电表的选择开关调到欧姆挡挡位,将红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向处。
该实验小组继续进行以下探究:
(1)将开关、电阻箱、毫安表内阻为串联后接到多用电表的红黑表笔两端,如图甲所示。则与毫安表的负接线柱连接的是__________选择“红”或“黑”表笔。
(2)调节电阻箱阻值为后,闭合开关,此时多用电表指针如图乙所示,则欧姆表读数为__________,欧姆表挡位的内阻为__________。
(3)在步骤(2)中,毫安表的指针如图丙所示,其读数为__________mA,则多用电表欧姆挡内部电源的电动势为__________V。
【答案】(1)红 (2) ①. 100 ②. 99
(3) ①. 50 ②. 8.25
【解析】
【小问1详解】
红表笔与欧姆表内电源负极相连,根据“红进黑出”可知,需要将毫安表负接线柱与红表笔相连。
【小问2详解】
[1]多用电表的选择开关调到欧姆挡挡位,由图乙可知:欧姆表读数为
[2]此时由图乙从万用表直流电流挡来看,指针指在处,根据闭合电路欧姆定律可得,
两式联立可得欧姆表挡位的内阻为
【小问3详解】
[1]毫安表的量程为100mA,分度值为2mA,由图丙可知其读数为50mA;
[2]根据闭合电路欧姆定律可得
13. 如图所示,直角玻璃三棱镜 置于空气中,棱镜的折射率为,。一细光束从 的中点D垂直于 面入射,,求:
(1)画出光路图并计算出光从棱镜第一次射入空气时的折射角;
(2)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间(光在真空中的传播速度为c)。
【答案】(1),60°;(2)
【解析】
【详解】(1)光路如图所示。
由几何关系可知光在AB面的入射角为
设光在AB面发生全反射的临界角为C,则
所以,则光在 面发生全反射,由几何关系可知光在BC面的入射角为
所以光从BC面折射出,由折射定律有
解得
(2)棱镜中的光速为
由几何关系可知
光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间为
14. 如图,航模试验时小船A在水面上失去动力,某同学在岸上通过电动机用跨过光滑定滑轮的轻绳把A沿水平直线拖向岸边,A的水平甲板上有一货箱B,A和B始终保持相对静止。已知A和B的质量均为m,电动机的输出功率恒为P,A经过c处时速度大小为,经过d处时B受到甲板的静摩擦力大小为f,A受水面的阻力忽略不计,求小船A
(1)在d处的加速度大小a;
(2)在d处的速度大小v;
(3)从c运动到d所用的时间t。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
在d处A、B的加速度大小相等,根据牛顿第二定律,对B有
解得A在d处的加速度大小为
【小问2详解】
设船在d处时电动机拉动轻绳的速度为,轻绳拉力大小为F,轻绳与水平夹角为 ,则,
对A、B整体由牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
设物体A从c运动到d所用的时间t,对A、B整体由动能定理得
解得
15. 如图所示,在 平面第Ⅰ象限内有一半径为的圆形区域,圆心为,圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,磁场边界与x和y轴分别相切于M、N两点。在 区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限内存在方向垂直于 平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。在电场中有一个位于 平面内且与y轴平行、长为R的线状粒子源 , 的中点A在x轴上,粒子源上各点均能沿 平面发射质量为m、电荷量为的同种带电粒子,且所发射粒子的速度大小均为,方向均与x轴正方向成角。已知从C点发出的粒子,恰好沿水平方向经过y轴上的P点,经圆形磁场偏转后恰好从M点进入第Ⅳ象限,粒子的比荷,P点坐标为,不计粒子的重力和粒子间的相互作用。求:
(1)匀强电场场强的大小E和 间的距离s;
(2)圆形磁场磁感应强度的大小B;
(3)粒子源 上各点所发出的粒子经圆形磁场后最终都能通过x轴进入第Ⅳ象限,经第Ⅳ象限磁场偏转后将第二次通过x轴,求这些粒子中第二次通过x轴时能到达离O点最远的点的坐标,并求出该粒子从出发到该位置所经历的总时间。
【答案】(1),;(2);(3),
【解析】
【详解】(1)C点到P点逆过程粒子做类平抛运动,设C点到P运动时间为,y轴方向
,
由上述两式解得
x轴方向
,
由上述两式解得
(2)C点发出的粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动,其入射速度
设粒子轨迹半径为,由牛顿第二定律得
由几何关系可知
联立解得
(3)分析可知, 上任意点发出的粒子经圆形磁场偏转后都从M点通过x轴进入第Ⅳ象限,其中从A点射出的粒子将从N点进入、从M点离开圆形磁场,且第一次通过x轴时速度方向沿方向,它第二次通过x轴时能到达离O点最远的位置,该粒子运动轨迹如图
设粒子在第Ⅳ象限磁场中运动的轨迹半径为,由牛顿第二定律得
解得
所求点的坐标为。
由于所有粒子在第二象限运动规律完全相同,故从A点发射从N点进入的磁场的粒子在电场中运动时间也为
其到达x轴最远位置时在两个磁场中运动的时间分别为
,
该粒子从出发到x轴上最远位置经过的时间为
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