精品解析：湖南省常德市汉寿县第一中学2024-2025学年高二下学期5月月考物理试题

湖南省常德市汉寿县第一中学2024-2025学年 高二下学期5月月考物理试卷 一、单选题 1. 如图所示为半圆形玻璃砖，O为圆心，AB是水平直径，C为AO中点，一束单色光斜射到C点，逐渐改变入射方向，当入射光与AB面夹角为θ时，折射光线从圆弧的最高点D点射出，则玻璃砖对光的折射率为（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是（　　） A. 向右平动（ad边还没有进入磁场） B. 向上平动（ab边还没有离开磁场） C. 以bc边为轴转动（ad边还没有转入磁场） D. 以ab边为轴转动（转角不超过90°） 3. 回旋加速器是加速带电粒子的装置。它由两个半径均为R的D形盒组成，D形盒狭缝间加周期性变化的交变电压U，交变电压的周期为T，匀强磁场垂直于D形盒向下，一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子在加速器中被加速，则下列判断正确的是（　　） A. 粒子在D形盒中沿顺时针方向旋转 B. 狭缝间电场的方向每经过时间T改变一次 C. 粒子被加速的次数为 D. 若要加速质量为2m、电荷量为+q的粒子，只需要将磁感应强度大小减为原来的一半即可 4. 如图所示，把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在蹄形磁铁的磁极之间，盘的下边缘浸在水银槽中，将转轴和水银用导线直接接在电源的两极上，则（　　） A. 由于磁场力的作用，铝盘将作逆时针方向转动 B. 由于磁场力的作用，铝盘将作顺时针方向转动 C. 将电源两极对调，铝盘转动方向不变 D. 将蹄形磁铁的磁极对调，铝盘转动方向不变 5. 现在高速公路上的标志牌常贴有“回归反光膜”，它采用高折射率的微小玻璃珠制成，并在后半表面镀铝膜，如图甲所示。一光线沿平行于玻璃珠水平直径AB方向射入玻璃珠，发生折射后到达B处发生反射，再经折射后平行入射方向射出，光路及角度如图乙所示，O为球心。已知光在空气中的传播速度c，下列说法中正确的是（　　） A. 玻璃珠的折射率为 B. 该光线在玻璃珠中的传播速度为 C. 该光线在玻璃珠中发生全反射的临界角为30° D. 如果没有铝膜，该光线不能在B处发生全反射 6. 如图所示，边长为a的正方形导体框处在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，给导体框通入图示电流I，则整个导体框受到的安培力大小为（　　） A. B. C. D. 0 二、多选题 7. 下列说法正确的是 （） A. X射线在工业上可以用来检查金属零件内部的缺陷 B. 双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 C. 水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生全反射的缘故 D. 泊松亮斑是光的衍射现象 8. 如图所示，在一个边长为a的正六边形区域内，存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。三个相同的带正电粒子，比荷为，先后从A点沿AD方向以大小不等的速率射入匀强磁场区域，已知粒子只受磁场的作用力，则（　　） A. 从F点飞出磁场的粒子速度大小为 B. 从E点飞出磁场的粒子，在磁场中的运动时间为 C. 粒子速率足够大，完全可以直接从D点飞出 D. 所有从AF边上飞出磁场的粒子，在磁场中的运动时间都相同 9. 如图甲所示，等离子气流由左边连续以方向如图所示的速度v0射入P1和P2两金属板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接．线圈A内有如图乙所示的变化磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示．则下列说法正确的是（ ） A. 0～1 s内ab、cd导线互相排斥 B. 1～2 s内ab、cd导线互相排斥 C. 2～3 s内ab、cd导线互相排斥 D. 3～4 s内ab、cd导线互相排斥 10. 质量为、边长为的正方形线圈的边距离磁场边界为，线圈从静止开始在水平恒力的作用下，穿过如图所示的有界匀强磁场，磁场宽度为。若它与水平面间没有摩擦力的作用，边刚进入磁场的速度与边刚离开磁场时的速度相等。下列说法正确的是（　　） A. 线圈进入磁场和离开磁场的过程通过线圈的电荷量不相等 B. 穿越磁场的过程中线圈的最大速度大于 C. 穿越磁场的过程中线圈的最小速度为 D. 穿越磁场的过程中线圈消耗的电能为 三、实验题 11. 某同学利用如图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 （1）图甲中的a、b、c分别是______ A. 双缝、滤光片、单缝 B. 滤光片、单缝、双缝 C. 单缝、双缝、滤光片 （2）该小组同学在目镜中观察到的干涉图样为______（填“A”或“B”）。 A. B. （3）下列说法正确的是______。 A. 若仅将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽 B. 若仅将单缝向双缝移动一小段距离，则相邻干涉条纹间距变宽 C. 若仅增大双缝间的距离，则相邻干涉条纹间距变小 D. 若去掉滤光片，则干涉现象消失 （4）实验中，选用红色滤光片测量红光的波长，测得双缝间的距离，双缝与屏之间的距离，通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，观察第6条亮条纹的位置如图乙所示，其读数为______mm，由此求得红光的波长为______m（计算结果保留三位有效数字）。 12. 现在需要测定一个电阻Rx的电阻值（电阻值约为30Ω），备有如下器材： A．直流电源（电动势3V，内阻约为1Ω） B．滑动变阻器（最大电阻值20Ω，允许通过的最大电流为2A） C．电压表V1（量程15V、内阻约10kΩ） D．电压表V2（量程3V、内阻约3kΩ） E．电流表A1（量程0.6A、内阻约1Ω） F．电流表A2（量程3A、内阻约0.5Ω） G．定值电阻R1（电阻值为6Ω） H．定值电阻R2（电阻值为100Ω） I．开关，导线若干 为了使测量结果准确，要求测量多组数据、测量过程中电表示数达到半偏以上。 (1)电压表应选择______，电流表应选择_______，定值电阻应选择_______。（只填仪器前的“代号”） (2)请你帮助设计一个测量Rx电阻值的电路。请把电路图画在下面空白处_______。 四、解答题 13. 如图所示，横截面为直角三角形的玻璃砖ABC。其中∠C=30°，AB边长为L。一束单色光从AB边的中点D垂直射入玻璃砖，恰好在AC面发生全反射，最后从BC边上的F点（图中未标出）射出玻璃砖。已知光在真空中的传播速度为c。 （1）求玻璃砖的折射率n； （2）求单色光在玻璃砖中传播的时间t。 14. 如图处于同一水平面内的平行金属导轨间距为，质量的导体棒放于导轨之上，且连入导轨间的电阻，电源电动势，内阻，其余电阻忽略不计。外加匀强磁场的磁感应强度，方向竖直向上，与导轨间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），闭合开关S，为了使保持静止状态，需要对施加一个水平方向的外力，重力加速度。求： （1）受到的安培力大小F； （2）外力的最大值。 15. 如图所示，在以O为圆心的圆形区域内，有一个方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.1T，圆半径，竖直平行放置的金属板连接在如图所示的电路中，电源电动势E=120V，内阻r=5Ω，定值电阻R1=5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω；两金属板上的小孔S1、S2跟O点在垂直于极板的同一直线上，另有一水平放置的足够长的荧光屏D，O点跟荧光屏D之间的距离H=cm，现有比荷 的正离子由小孔S1进入电场加速后，从小孔S2穿出，通过磁场后打在荧光屏D上，图中的O′点是O点正下方的荧光屏上的一点，若不计离子的重力和离子在小孔S1处的初速度，问∶ (1)求定值电阻R1的最大功率 (2)若离子能垂直打在荧光屏上O′点，则此时滑动变阻器接入电路中的阻值R2=？ (3)调节滑动变阻器滑片的位置不同，离子在磁场中运动的时间也不同，当离子在磁场中运动的时间最长时，求此种情况下打在荧光屏上的位置到屏上O′点的距离X=？ ‍ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 湖南省常德市汉寿县第一中学2024-2025学年 高二下学期5月月考物理试卷 一、单选题 1. 如图所示为半圆形玻璃砖，O为圆心，AB是水平直径，C为AO中点，一束单色光斜射到C点，逐渐改变入射方向，当入射光与AB面夹角为θ时，折射光线从圆弧的最高点D点射出，则玻璃砖对光的折射率为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】光路图如图所示 设点折射角为，由几何关系可知 根据折射定律可得 故选C。 2. 如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是（　　） A. 向右平动（ad边还没有进入磁场） B. 向上平动（ab边还没有离开磁场） C. 以bc边为轴转动（ad边还没有转入磁场） D. 以ab边为轴转动（转角不超过90°） 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．线框在磁场中的有效面积S增大，穿过线框的磁通量渐渐变大，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流。故A正确； BC．线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流。故BC错误； D．线框在磁场中的有效面积S变小，穿过线框的磁通量渐渐变小，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流。故D错误。 故选A。 3. 回旋加速器是加速带电粒子的装置。它由两个半径均为R的D形盒组成，D形盒狭缝间加周期性变化的交变电压U，交变电压的周期为T，匀强磁场垂直于D形盒向下，一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子在加速器中被加速，则下列判断正确的是（　　） A. 粒子在D形盒中沿顺时针方向旋转 B. 狭缝间电场的方向每经过时间T改变一次 C. 粒子被加速的次数为 D. 若要加速质量为2m、电荷量为+q的粒子，只需要将磁感应强度大小减为原来的一半即可 【答案】C 【解析】 【详解】A．粒子带正电，磁场方向向下，根据左手定则可知，粒子沿逆时针方向运动，故A错误； B．交变电压的周期与粒子做圆周运动的周期相等，因此狭缝间电场方向每经过的时间改变一次，故B错误； C． 粒子获得的最大速度为 设被加速的次数为n，则 则被加速的次数为 故C正确； D．若要加速质量为2m、电荷量为+q的粒子，由 可知，只需要将磁感应强度增大为原来2倍即可，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在蹄形磁铁的磁极之间，盘的下边缘浸在水银槽中，将转轴和水银用导线直接接在电源的两极上，则（　　） A. 由于磁场力的作用，铝盘将作逆时针方向转动 B. 由于磁场力的作用，铝盘将作顺时针方向转动 C. 将电源两极对调，铝盘转动方向不变 D. 将蹄形磁铁的磁极对调，铝盘转动方向不变 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据左手定则可知，铝盘将作逆时针方向转动，A正确，B错误； C．将电源两极对调，铝盘将作顺时针方向转动，C错误； D．将蹄形磁铁的磁极对调，铝盘将作顺时针方向转动，D错误。 故选A。 5. 现在高速公路上的标志牌常贴有“回归反光膜”，它采用高折射率的微小玻璃珠制成，并在后半表面镀铝膜，如图甲所示。一光线沿平行于玻璃珠水平直径AB方向射入玻璃珠，发生折射后到达B处发生反射，再经折射后平行入射方向射出，光路及角度如图乙所示，O为球心。已知光在空气中的传播速度c，下列说法中正确的是（　　） A. 玻璃珠的折射率为 B. 该光线在玻璃珠中的传播速度为 C. 该光线在玻璃珠中发生全反射的临界角为30° D. 如果没有铝膜，该光线不能在B处发生全反射 【答案】D 【解析】 【详解】A．如图乙所示，根据光的折射定律，玻璃球的折射率为 A错误； B．光在玻璃球中的传播速度为 B错误； C．根据光的折射定律，临界角满足 可知临界角C大于30°，C错误； D．光线在B处的入射角为30°，由于满足 可知如果没有铝膜，该光线在B处不会发生全发射。D正确。 故选D。 6. 如图所示，边长为a的正方形导体框处在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，给导体框通入图示电流I，则整个导体框受到的安培力大小为（　　） A. B. C. D. 0 【答案】B 【解析】 【详解】根据左手定则，对导体框受力分析如图1所示，则依题意有 这四个力水平分力相互抵消，整个导体框受到的安培力大小即为这四个力在竖直方向上分力的合力，，则有 方向竖直向上，故ACD错误，B正确。 故选B。 二、多选题 7. 下列说法正确的是 （） A. X射线在工业上可以用来检查金属零件内部的缺陷 B. 双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 C. 水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生全反射的缘故 D. 泊松亮斑是光的衍射现象 【答案】ABD 【解析】 【详解】由于X射线具有较强的穿透能力，在工业上，通常利用X射线检查金属零件内部的缺陷，故A正确；双缝干涉实验中，根据，可知条纹间距与光的波长成正比，红光的波长与紫光的波长长，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大，故C正确；水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故C错误；泊松亮斑是光的衍射现象，故D正确．所以ABD正确，C错误． 8. 如图所示，在一个边长为a的正六边形区域内，存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。三个相同的带正电粒子，比荷为，先后从A点沿AD方向以大小不等的速率射入匀强磁场区域，已知粒子只受磁场的作用力，则（　　） A. 从F点飞出磁场的粒子速度大小为 B. 从E点飞出磁场的粒子，在磁场中的运动时间为 C. 粒子速率足够大，完全可以直接从D点飞出 D. 所有从AF边上飞出磁场的粒子，在磁场中的运动时间都相同 【答案】BD 【解析】 【详解】A．从F点飞出的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 qvB=m 由几何关系可得 解得 故A错误。 B．由几何知识得，从E点飞出的粒子在磁场中转过的圆心角θ=60°，粒子在磁场中的运动时间 故B正确； C．AD在一条直线上，则无论速度多大，粒子都不可能从D点飞出，选项C错误； D．粒子在磁场中做圆周运动的周期 都相等，从AF边上飞出的粒子在磁场中转过的圆心角θ=120°相等，从AF边上飞出的粒子在磁场中的运动时间 都相等，故D正确； 故选BD。 【点睛】本题以带电粒子在磁场中运动的相关问题为情境，考查学生综合分析、解决物理问题能力。带电粒子在磁场中的运动，关键的就是确定圆心和轨迹后由几何知识确定出半径。 9. 如图甲所示，等离子气流由左边连续以方向如图所示的速度v0射入P1和P2两金属板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接．线圈A内有如图乙所示的变化磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示．则下列说法正确的是（ ） A. 0～1 s内ab、cd导线互相排斥 B. 1～2 s内ab、cd导线互相排斥 C. 2～3 s内ab、cd导线互相排斥 D. 3～4 s内ab、cd导线互相排斥 【答案】CD 【解析】 【详解】AB.由题图甲左侧电路可以判断ab中电流方向为由a到b；由右侧电路及题图乙可以判断，0～2 s内cd中感应电流方向为由c到d，跟ab中的电流同向，因此ab、cd相互吸引，选项A、B错误； CD. 2～4 s内cd中感应电流方向为由d到c，跟ab中电流反向，因此ab、cd相互排斥，选项C、D正确。 故选CD。 10. 质量为、边长为的正方形线圈的边距离磁场边界为，线圈从静止开始在水平恒力的作用下，穿过如图所示的有界匀强磁场，磁场宽度为。若它与水平面间没有摩擦力的作用，边刚进入磁场的速度与边刚离开磁场时的速度相等。下列说法正确的是（　　） A. 线圈进入磁场和离开磁场的过程通过线圈的电荷量不相等 B. 穿越磁场的过程中线圈的最大速度大于 C. 穿越磁场的过程中线圈的最小速度为 D. 穿越磁场的过程中线圈消耗的电能为 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．通过线圈的电量 线圈进入磁场和离开磁场的过程中，线框磁通量变化量大小相等，则通过线圈的电荷量相等，故A错误。 BC．进入磁场前，线圈做匀加速直线运动，进入磁场后由于受到向左的安培力，阻碍线圈的运动，线圈全部进入磁场后不产生感应电流，不受安培力，线圈做匀加速直线运动，结合边刚进入磁场的速度与边刚离开磁场时的速度相等，知边进入磁场后线圈开始做减速运动，又因当边刚要穿出磁场时线圈又做减速运动，所以线圈刚进磁场时速度最大，根据 得 得最大速度为 最小速度就是线圈刚完全进入磁场或完全离开磁场时的速度，在边刚进入磁场到边刚离开磁场时，设线圈克服安培力做功为，两时刻速度相等，由动能定理得： 所以进入磁场的过程中线圈克服安培力做功为 当线圈完全离开时线圈克服安培力做功仍为，设线圈最小速度为，由动能定理得 解得整个线圈穿越磁场的过程中线圈的最小速度为 故BC正确； D．由于边刚进入磁场的速度与边刚离开磁场时的速度相等，那么线圈进入磁场和离开磁场时安培力做功相等，即线圈消耗的电能相等，故穿越磁场的过程中线圈消耗的电能即线圈中产生的热量为 故D错误。 故选BC。 三、实验题 11. 某同学利用如图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 （1）图甲中的a、b、c分别是______ A. 双缝、滤光片、单缝 B. 滤光片、单缝、双缝 C. 单缝、双缝、滤光片 （2）该小组同学在目镜中观察到的干涉图样为______（填“A”或“B”）。 A. B. （3）下列说法正确的是______。 A. 若仅将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽 B. 若仅将单缝向双缝移动一小段距离，则相邻干涉条纹间距变宽 C. 若仅增大双缝间的距离，则相邻干涉条纹间距变小 D. 若去掉滤光片，则干涉现象消失 （4）实验中，选用红色滤光片测量红光的波长，测得双缝间的距离，双缝与屏之间的距离，通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，观察第6条亮条纹的位置如图乙所示，其读数为______mm，由此求得红光的波长为______m（计算结果保留三位有效数字）。 【答案】 ①. B ②. A ③. AC##CA ④. 4.945 ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]“用双缝干涉测量光的波长”实验装置中，光具座上a、b、c处放置的光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。 故选B。 （2）[2]干涉条纹是等间距的条纹，所以同学在目镜中观察到的干涉图样为A图。 故选A。 （3）[3] A．相邻两亮条纹间距，蓝光波长小于红光波长，将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽，故A正确； B．条纹间距与单缝和双缝间的距离无关，故B错误； C．双缝间距d变大，条纹间距变小，故C正确； D．光源发出的光如果不是单色光，去掉滤光片，仍能发生干涉现象，是复色光的干涉，故D错误。 故选AC。 （4）[4][5] 第6条亮条纹的位置如图乙所示，其读数为 由题图可知，条纹间距 根据 解得 12. 现在需要测定一个电阻Rx的电阻值（电阻值约为30Ω），备有如下器材： A．直流电源（电动势3V，内阻约为1Ω） B．滑动变阻器（最大电阻值20Ω，允许通过的最大电流为2A） C．电压表V1（量程15V、内阻约10kΩ） D．电压表V2（量程3V、内阻约3kΩ） E．电流表A1（量程0.6A、内阻约1Ω） F．电流表A2（量程3A、内阻约0.5Ω） G．定值电阻R1（电阻值为6Ω） H．定值电阻R2（电阻值为100Ω） I．开关，导线若干 为了使测量结果准确，要求测量多组数据、测量过程中电表示数达到半偏以上。 (1)电压表应选择______，电流表应选择_______，定值电阻应选择_______。（只填仪器前的“代号”） (2)请你帮助设计一个测量Rx电阻值的电路。请把电路图画在下面空白处_______。 【答案】 ①. D ②. E ③. G ④. 【解析】 【详解】(1)[1]电源只有一个，电动势为3V，则电压表应选择D、不选C； [2][3]电源只有一个，电动势为3V，流过待测电阻的最大电流 较小量程电流表的量程为0.6A，为使测量过程中电表示数达到半偏以上，则需将待测电阻和定值电阻并联，测量并联后的总电流，因定值电阻R2阻值较大，并联后总电流增加较少，则选择R1和Rx并联，定值电阻选G； R1和Rx并联后，并联部分总电流的最大值 则电流表选量程为0.6A，电流表选E。 (2)[4]滑动变阻器阻值比R1和Rx并联的电阻大，要改变并联部分两端电压，滑动变阻器采用限流式接法即可；电压表内阻远大于R1和Rx并联的电阻，电流表采用外接法，所以电路如图。 四、解答题 13. 如图所示，横截面为直角三角形的玻璃砖ABC。其中∠C=30°，AB边长为L。一束单色光从AB边的中点D垂直射入玻璃砖，恰好在AC面发生全反射，最后从BC边上的F点（图中未标出）射出玻璃砖。已知光在真空中的传播速度为c。 （1）求玻璃砖的折射率n； （2）求单色光在玻璃砖中传播的时间t。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由题意，作出光路图如图所示 由几何关系可得，光在AC面上的入射角 由于光恰好在AC面发生全反射，故临界角为 全发射临界角满足 解得玻璃砖的折射率为 （2）单色光在玻璃砖中传播路程为 单色光在玻璃砖中传播速度为 单色光在玻璃砖中传播的时间 14. 如图处于同一水平面内的平行金属导轨间距为，质量的导体棒放于导轨之上，且连入导轨间的电阻，电源电动势，内阻，其余电阻忽略不计。外加匀强磁场的磁感应强度，方向竖直向上，与导轨间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），闭合开关S，为了使保持静止状态，需要对施加一个水平方向的外力，重力加速度。求： （1）受到的安培力大小F； （2）外力的最大值。 【答案】（1）1N；（2）1.5N 【解析】 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得电流为 ab受到的安培力大小为 （2）根据左手定则可知ab受到的安培力方向为水平向左，当摩擦力方向也水平向左且大小为最大静摩擦力时，外力最大，即 15. 如图所示，在以O为圆心的圆形区域内，有一个方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.1T，圆半径，竖直平行放置的金属板连接在如图所示的电路中，电源电动势E=120V，内阻r=5Ω，定值电阻R1=5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω；两金属板上的小孔S1、S2跟O点在垂直于极板的同一直线上，另有一水平放置的足够长的荧光屏D，O点跟荧光屏D之间的距离H=cm，现有比荷 的正离子由小孔S1进入电场加速后，从小孔S2穿出，通过磁场后打在荧光屏D上，图中的O′点是O点正下方的荧光屏上的一点，若不计离子的重力和离子在小孔S1处的初速度，问∶ (1)求定值电阻R1的最大功率 (2)若离子能垂直打在荧光屏上O′点，则此时滑动变阻器接入电路中的阻值R2=？ (3)调节滑动变阻器滑片的位置不同，离子在磁场中运动的时间也不同，当离子在磁场中运动的时间最长时，求此种情况下打在荧光屏上的位置到屏上O′点的距离X=？ ‍ 【答案】(1)720W；(2) 10Ω；(3) 20cm 【解析】 【详解】(1)当滑动变阻器R2=0Ω时，流过R1的电流最大，由闭合电路的欧姆定律 (2)由几何知识可知，离子在磁场中做圆周运动的轨迹圆半径等于磁场圆半径 设离子进入磁场时的速度为v1， 解得 设两金属板间的电压为U，离子在电场中加速，由动能定理有 由闭合电路欧姆定律 解得 R2=10Ω (2)两金属板间的电压越小，离子经电场加速后速度也越小，离子在磁场中做圆周运动的半径越小，射出电场时的偏转角越大，在磁场中运动的时间越长，所以滑片在变阻器R2的右端时，离子在磁场中运动的时间最长。由闭合电路欧姆定律有 两金属板间电压 由动能定理得 离子轨道半径 解得 r2=0.1m 粒子进入磁场后的径迹如图所示，O1为径迹圆的圆心。 由图可得 所以 α=60° 在△OO′A中，θ=30°，所以AO′间距离为 X=Htanθ 解得 X=20cm‍‍‍ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $