内容正文:
2025届高三全真模拟3
物理
总分:100分时间:75分钟命题:赵永东审核:戴海泉
一、单项选择题:本题共11小题,每小题4分,共44分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 关于下列插图的说法正确的是( )
A. 甲图为方解石的双折射现象,是因为其内部分子排列是无序的
B. 乙图中E细管材料制作防水衣的防水效果比F细管材料好
C. 丙图为粒子的散射实验现象,其中H、I运动轨迹是可能存在的
D. 丁图的绝热容器中,抽掉隔板,容器内气体温度不变
2. 游客去高海拔景区旅游时,可能会出现高原反应,通过吸氧可以缓解高原反应。如图所示是一种便携式氧气罐,按压阀门缓慢喷出气体的过程中(罐内气体可视为理想气体且温度保持不变),下列说法正确的是( )
A. 罐内气体吸收热量在数值上等于气体对外界做的功 B. 外界对罐内气体做功
C. 罐内气体的压强不变 D. 罐内每个气体分子的动能都不变
3. 地面上竖直的肥皂液薄膜看起来五彩缤纷,显现出彩色条纹,若把竖直的肥皂液薄膜置于绕地球做匀速圆周运动的空间站内,则( )
A. 彩色条纹变密 B. 彩色条纹变疏
C. 彩色条纹等间距分布 D. 彩色条纹消失
4. 如图所示,在研究光电效应的实验中,发现用一定频率的A光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,而用另一频率的B光照射时电流表指针不会发生偏转,则下列说法正确的是( )
A. A光和B光的遏止电压相同
B. 在水中A光的速度小于B光的速度
C. 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是从b流向a
D. 截止频率一定介于A光和B光的频率之间
5. 甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,两列波在时的部分波形曲线如图所示。则( )
A. 该时刻,处的质点的位移为零
B. 该时刻,处的质点沿y轴负向运动
C. 处的质点一直不振动
D. 两列波遇到宽度为4m的障碍物时不能发生明显的衍射现象
6. 将小球竖直向上抛出,小球从抛出到落回原处的过程中,若所受空气阻力大小与速度大小成正比,则下列说法正确的是( )
A. 上升和下降过程重力做功相同 B. 上升和下降过程阻力做功相同
C. 上升和下降过程阻力冲量大小相等 D. 上升和下降过程重力冲量大小相等
7. 弹簧锁在关门时免去了使用钥匙的繁琐,为我们的生活带来了方便。缓慢关门时门锁的示意图如图所示,关门方向为图中箭头方向,锁舌所夹的角度为θ,若弹簧始终处于压缩状态,门的宽度视为远大于锁舌的尺寸,如图所在的瞬间,门边缘向内的速度为v,则下列说法错误的是( )
A. 关门时弹簧弹力变大
B. 如图时锁舌相对于门的速度为
C. 如果图中的变小,关门时会更费力
D. 关门时锁舌对锁壳的弹力等于弹簧的弹力
8. 如图所示,在水平面内的A、B两点分别固定一个带电量为、的点电荷,光滑绝缘细杆CD沿AB的水平中垂线固定,杆上套一个带电小球,开始时小球位于P点。现给小球一个向右的初速度,则小球向右运动过程中( )
A 速度先增大后减小
B. 弹力先增大后减小
C 加速度先增大后减小
D. 电势能先增大后减小
9. 如图所示,在足够大的、磁感应强度为B的匀强磁场中,一匝数为N、面积为S的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,则当线框平面与中性面( )
A. 垂直时,线框的四条边受到安培力 B. 垂直时,线框的磁通量变化率最大
C. 重合时,线框产生的感应电动势最大 D. 重合时,穿过线框的磁通量为NBS
10. 通电直导线ab的质量为m、长为l,用两根细线把导线ab水平吊起,导线上的电流为I,方向如图所示。在竖直方向加一个方向向上的匀强磁场,磁感应强度为B,导线平衡时细线与竖直方向成θ=30°角,重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. mg=BIl
B. 两根细线的拉力的合力FT=mg
C. 若增大磁感应强度,则细线与竖直方向偏角将不变
D. 若将导线ab拉到最低处由静止释放,则导线ab摆过的最大角度为60°
11. 如图所示,平面第三、四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,圆形金属环与磁场边界相切于O点.金属环在平面内绕O点沿顺时针方向匀速转动,时刻金属环开始进入第四象限。规定顺时针方向电流为正,下列描述环中感应电流i随时间t变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、非选择题:共5题,共56分,其中12-16题请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E、内阻r和电阻R1的阻值。实验器材有待测电源E(内阻为r)、待测电阻R1、电压表V(量程为1.5V,内阻很大)、电阻箱R(0~999.9Ω)、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2及导线若干。
(1)先测电阻R1的阻值,请将该同学的操作补充完整。
①闭合开关S1,将开关S2接a,调节电阻箱R的阻值如图乙所示,读出其示数R0=12.0Ω,对应的电压表示数U1=1.0V;
②保持电阻箱示数不变,____________,读出电压表的示数U2=1.4V;
③则可测得电阻R1=________Ω(计算结果保留两位有效数字)。
(2)该同学继续测电源电动势E和电源内阻r,保持第(1)问中R1的阻值不变,闭合开关S1,将开关S2接a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图丙所示的图线,则电源电动势E=_______V,电源内阻r=______Ω。(计算结果均保留三位有效数字)
(3)若电压表影响不可忽略,测量电动势将_______(选填A.“偏大” B.“不变”或 C.“偏小”)。
13. 光纤在现代通信中有着巨大作用,如图所示,由透明材料制成的光纤纤芯折射率大于包层折射率,若纤芯的折射率为n1,包层材料的折射率为n2,则当光由纤芯射向包层时,发生全反射的临界角C满足。
(1)光在纤芯与包层中速率比;
(2)若光纤纤芯的半径为a,并设光垂直于端面沿轴入射,为保证光信号一定能发生全反射,则在铺设光纤时光纤轴线的弯曲半径R不能超过多大?
14. 激光冷却中性原子的原理如图所示,质量为m、速度为v0的原子在时间t内连续吸收多个迎面射来的频率为的光子后,速度减小为原来的一半,不考虑原子质量的变化,光速为c,普朗克常量为h。
(1)求时间内原子吸收的光子数量N;
(2)若激光器每发出n个光子有1个被原子吸收,求激光器的功率。
15. 如图所示,足够长的水平轻杆中点固定竖直轻质转轴,小球和分别套在水平杆中点两侧,原长的轻质弹簧一端固定在点,下端与套在转轴上的小球连接,分别与、用长的轻质细线连接,装置静止时,两根绳恰好拉直且无张力,在外力作用下,装置绕转轴缓慢增大转速,缓慢上升,小球、、的质量均为,均可看成质点,弹簧始终在弹性限度内,忽略一切摩擦和空气阻力,、,取重力加速度。求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)当绳与水平方向成时,装置转动的角速度;
(3)从静止开始到绳与水平方向成过程中,外力对装置做的功。
16. 如图所示,O点处有一粒子源,能够向xOy平面内各个方向射出质量为、电量为、初速度为的高能粒子。为了减小粒子对周围环境的影响,在以O为圆心,半径R1=0.04m处加上接地的网状电极,在内部产生沿半径方向的电场,使粒子的速度减小到。不计重力,不考虑粒子间的碰撞和相互作用力,粒子可以穿过网状电极。
(1)求网状电极和O点间电势差的大小U;
(2)为了使粒子离开电场后,离O点的距离不超过R2=0.16m,可以紧贴网状电极在外侧施加垂直于xOy平面向里的范围足够大的匀强磁场(图中未画出),求磁场的磁感应强度B1的最小值;
(3)为了使第一象限射出电场的粒子最终都能够沿y轴正方向运动,需要紧贴电场区域外施加垂直于xOy平面向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度为。求满足要求的最小磁场区域边界上的点x坐标的最大值和y坐标的最大值。
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2025届高三全真模拟3
物理
总分:100分时间:75分钟命题:赵永东审核:戴海泉
一、单项选择题:本题共11小题,每小题4分,共44分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 关于下列插图的说法正确的是( )
A. 甲图为方解石的双折射现象,是因为其内部分子排列是无序的
B. 乙图中E细管材料制作防水衣的防水效果比F细管材料好
C. 丙图为粒子的散射实验现象,其中H、I运动轨迹是可能存在的
D. 丁图的绝热容器中,抽掉隔板,容器内气体温度不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.方解石的双折射现象是光学各向异性的表现,其内部分子排列是有规则的,故A错误;
B.E细管材料与水是浸润的,F细管材料与水是不浸润的,制作防水衣防水效果F细管材料好,故B错误;
C.丙图为α粒子的散射实验现象,当粒子运动方向靠近原子核时才会发生较大偏转,I轨迹不存在;粒子受原子核排斥力,故H运动轨迹是不可能存在的,故C错误;
D.丁图的绝热容器中,抽掉隔板,气体自由膨胀不对外做功,根据热力学第一定律,可知气体的内能不变,最终温度不变,故D正确。
故选D。
2. 游客去高海拔景区旅游时,可能会出现高原反应,通过吸氧可以缓解高原反应。如图所示是一种便携式氧气罐,按压阀门缓慢喷出气体的过程中(罐内气体可视为理想气体且温度保持不变),下列说法正确的是( )
A. 罐内气体吸收的热量在数值上等于气体对外界做的功 B. 外界对罐内气体做功
C. 罐内气体的压强不变 D. 罐内每个气体分子的动能都不变
【答案】A
【解析】
【详解】A.由于气体温度不变,则内能不变,根据热力学第一定律可知,罐内气体吸收的热量在数值上等于气体对外界做的功,故A正确;
B.喷出气体瞬间,气体膨胀,气体对外做功,故B错误;
C.喷出气体过程中,相当于罐内和喷出的气体总体积膨胀,温度不变,根据理想气体状态方程可知,气体压强减小,故C错误;
D.根据题意可知,温度不变,平均动能不变,但不是罐内每个气体分子的动能都不变,故D错误。
故选A。
3. 地面上竖直的肥皂液薄膜看起来五彩缤纷,显现出彩色条纹,若把竖直的肥皂液薄膜置于绕地球做匀速圆周运动的空间站内,则( )
A. 彩色条纹变密 B. 彩色条纹变疏
C. 彩色条纹等间距分布 D. 彩色条纹消失
【答案】D
【解析】
【详解】若把竖直的肥皂液薄膜置于绕地球做匀速圆周运动的空间站内,由于肥皂液薄膜处于完全失重状态,所以肥皂液薄膜的厚度处处相等,不会产生干涉条纹,则彩色条纹消失。
故选D。
4. 如图所示,在研究光电效应的实验中,发现用一定频率的A光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,而用另一频率的B光照射时电流表指针不会发生偏转,则下列说法正确的是( )
A. A光和B光的遏止电压相同
B. 在水中A光的速度小于B光的速度
C. 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是从b流向a
D. 截止频率一定介于A光和B光的频率之间
【答案】B
【解析】
【详解】AD.由图可知,所加电压为正向电压,用A光照射时,电路电流不为0,则A光的频率大于或等于截止频率,根据,
解得
用B 光照射时,电路电流为0,说明未发生光电效应,即B光的频率小于截止频率,不存在遏制电压,截止频率等于A光的频率,也可能介于A光和B光的频率之间,故AD错误;
B.根据A项分析知A光的频率大于B光的频率,则A光的折射率大于B光的折射率,根据
知在水中A光的速度小于B光的速度,故B正确;
C.用A光照射光电管时电子自右向左流,故电流自左向右流,流过电流表G的电流方向是从a流向b,故C错误。
故选B 。
5. 甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,两列波在时的部分波形曲线如图所示。则( )
A. 该时刻,处的质点的位移为零
B. 该时刻,处质点沿y轴负向运动
C. 处的质点一直不振动
D. 两列波遇到宽度为4m的障碍物时不能发生明显的衍射现象
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由图可知,该时刻,两列波在处的质点均沿y轴正向运动,且位移均为正,则处的质点的位移不为零,质点沿y轴正向运动,故AB错误;
C.由图可知,两列波在处的质点振动相位差为,则此点为振动减弱点,质点一直不振动,故C正确;
D.由图可知,两列波的波长为,遇到宽度为4m的障碍物时能发生明显的衍射现象,故D错误。
故选C。
6. 将小球竖直向上抛出,小球从抛出到落回原处的过程中,若所受空气阻力大小与速度大小成正比,则下列说法正确的是( )
A. 上升和下降过程重力做功相同 B. 上升和下降过程阻力做功相同
C. 上升和下降过程阻力冲量大小相等 D. 上升和下降过程重力冲量大小相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.上升过程重力做负功,下降过程重力做正功,上升过程与下降过程重力做功不同,故A错误;
B.小球运动过程中受到的空气阻力大小与其速率成正比,经同一位置,上升过程中所受空气阻力大于下落过程所受阻力,上升过程与下降过程的高度相同,故上升过程中克服阻力做功大于下降过程克服阻力做功,故B错误;
C.作出上升和下降过程的图像如图所示
由于上升过程和下降过程位移大小相等,因此图中两阴影部分面积相等;
由题知,所受空气阻力大小与速度大小成正比,设为,其中为常数
可知图像与图像相似,如图所示
图中两阴影部分面积也相等,图像t轴上方图像与坐标轴围成的面积表示上升过程的阻力的冲量大小,t轴下方图像与坐标轴围成的面积表示下降过程的阻力的冲量大小,可知上升和下降过程的阻力的冲量大小相等,故C正确;
D.上升与下落经过同一位置时的速度,上升时更大,所以上升过程中平均速度大于下落过程中的平均速度,所以上升过程所用时间小于下落过程所用时间,根据
可知上升和下降过程重力冲量大小不相等,故D错误。
故选C。
7. 弹簧锁在关门时免去了使用钥匙的繁琐,为我们的生活带来了方便。缓慢关门时门锁的示意图如图所示,关门方向为图中箭头方向,锁舌所夹的角度为θ,若弹簧始终处于压缩状态,门的宽度视为远大于锁舌的尺寸,如图所在的瞬间,门边缘向内的速度为v,则下列说法错误的是( )
A 关门时弹簧弹力变大
B. 如图时锁舌相对于门的速度为
C. 如果图中的变小,关门时会更费力
D. 关门时锁舌对锁壳的弹力等于弹簧的弹力
【答案】D
【解析】
【详解】A.关门时弹簧逐渐被压缩,形变量变大,弹力变大,故A正确,不符合题意;
B.锁舌运动时的速度如图:
则有
即
故B正确,不符合题意;
C.设关门时弹簧弹力为,锁壳对锁舌的作用力为,锁舌受到的摩擦力为f,关门时锁舌受力如图
则缓慢关门时有
联立可得
可见如果图中的变小,会变大,关门时会更费力,故C正确,不符合题意;
D.由C选项分析可知关门时锁舌对锁壳的弹力大于弹簧的弹力,故D错误,符合题意。
故选D。
8. 如图所示,在水平面内的A、B两点分别固定一个带电量为、的点电荷,光滑绝缘细杆CD沿AB的水平中垂线固定,杆上套一个带电小球,开始时小球位于P点。现给小球一个向右的初速度,则小球向右运动过程中( )
A 速度先增大后减小
B 弹力先增大后减小
C. 加速度先增大后减小
D. 电势能先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】ACD.根据等量异种电荷连线的中垂线电场及电势分布特点可知,细杆CD上电场强度方向一直垂直于CD向下,从P点向右电场强度先增大后减小,CD杆所在直线为等势线,故小球向右运动过程中,电场力不做功,电势能、动能不变,则小球做匀速直线运动,加速度一直为零,故ACD错误;
B.小球受电场力和弹力平衡,电场力先增大后减小,故弹力先增大后减小,故B正确。
故选B。
9. 如图所示,在足够大的、磁感应强度为B的匀强磁场中,一匝数为N、面积为S的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,则当线框平面与中性面( )
A. 垂直时,线框的四条边受到安培力 B. 垂直时,线框的磁通量变化率最大
C. 重合时,线框产生的感应电动势最大 D. 重合时,穿过线框的磁通量为NBS
【答案】B
【解析】
【详解】AB.当线框平面与中性面垂直时,上下两边不受安培力,此时线框的磁通量变化率最大,感应电动势最大,故A错误,B正确;
CD.当线框平面与中性面重合时,线框产生的感应电动势最小为0,磁通量为
故CD错误;
故选B。
10. 通电直导线ab的质量为m、长为l,用两根细线把导线ab水平吊起,导线上的电流为I,方向如图所示。在竖直方向加一个方向向上的匀强磁场,磁感应强度为B,导线平衡时细线与竖直方向成θ=30°角,重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. mg=BIl
B. 两根细线的拉力的合力FT=mg
C. 若增大磁感应强度,则细线与竖直方向的偏角将不变
D. 若将导线ab拉到最低处由静止释放,则导线ab摆过的最大角度为60°
【答案】D
【解析】
【详解】A.由受力分析可知,导体棒受重力,绳子拉力和安培力,如图所示,而
由平衡条件可得
可知
故A错误;
B.两根细线的拉力的合力
可得
故B错误;
C.若增大磁感应强度,安培力增大,从而悬线的偏角将增大,C错误;
D.若将导线ab拉到最低处由静止释放,设ab可摆过的最大角度为α,根据动能定理
可得ab可摆过的最大角度为
故D正确。
故选D。
11. 如图所示,平面第三、四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,圆形金属环与磁场边界相切于O点.金属环在平面内绕O点沿顺时针方向匀速转动,时刻金属环开始进入第四象限。规定顺时针方向电流为正,下列描述环中感应电流i随时间t变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】如图所示
设角速度大小为,圆环半径为r,电阻为R,在内磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可知,感应电流的方向为逆时针,即电流为负,电动势大小为
则电流为
在内磁通量减小,根据楞次定律和安培定则可知,感应电流的方向为顺时针,即电流为正,电动势大小为
则电流为
根据数学导数知识可知,或时,图像的切线斜率为零。
故选D。
二、非选择题:共5题,共56分,其中12-16题请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E、内阻r和电阻R1的阻值。实验器材有待测电源E(内阻为r)、待测电阻R1、电压表V(量程为1.5V,内阻很大)、电阻箱R(0~999.9Ω)、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2及导线若干。
(1)先测电阻R1的阻值,请将该同学的操作补充完整。
①闭合开关S1,将开关S2接a,调节电阻箱R的阻值如图乙所示,读出其示数R0=12.0Ω,对应的电压表示数U1=1.0V;
②保持电阻箱示数不变,____________,读出电压表的示数U2=1.4V;
③则可测得电阻R1=________Ω(计算结果保留两位有效数字)。
(2)该同学继续测电源电动势E和电源内阻r,保持第(1)问中R1的阻值不变,闭合开关S1,将开关S2接a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图丙所示的图线,则电源电动势E=_______V,电源内阻r=______Ω。(计算结果均保留三位有效数字)
(3)若电压表影响不可忽略,测量电动势将_______(选填A.“偏大” B.“不变”或 C.“偏小”)。
【答案】(1) ①. 将开关S2接b ②. 4.8
(2) ①. 1.43 ②. 1.20
(3)C.偏小
【解析】
【小问1详解】
②[1]由题意可知,本实验中没有给出电流表,故应用电压表与电阻箱求电源电动势和内阻。实验中应充分利用电阻R1及串、并联电路的规律得出表达式,为了测出多组数据,应再将S2接b;
③[2]由欧姆定律可知,
电路中电流相等,联立解得
【小问2详解】
[1][2]根据
有
可知截距
解得E≈1.43V
斜率
结合已测出R1=4.8Ω,解得r=1.20Ω
【小问3详解】
如果考虑电压表的内阻,根据实验的原理有
变形得
考虑电压表的内阻,此时图线的纵轴截距表示,故E测小于E真,即测量的电动势将偏小。
故选C.偏小。
13. 光纤在现代通信中有着巨大作用,如图所示,由透明材料制成的光纤纤芯折射率大于包层折射率,若纤芯的折射率为n1,包层材料的折射率为n2,则当光由纤芯射向包层时,发生全反射的临界角C满足。
(1)光在纤芯与包层中的速率比;
(2)若光纤纤芯的半径为a,并设光垂直于端面沿轴入射,为保证光信号一定能发生全反射,则在铺设光纤时光纤轴线的弯曲半径R不能超过多大?
【答案】(1)
(2)R=
【解析】
【小问1详解】
由折射率公式
可得
【小问2详解】
当光信号垂直于端面沿轴入射恰好发生全反射时,如图所示
由几何关系
解得
14. 激光冷却中性原子的原理如图所示,质量为m、速度为v0的原子在时间t内连续吸收多个迎面射来的频率为的光子后,速度减小为原来的一半,不考虑原子质量的变化,光速为c,普朗克常量为h。
(1)求时间内原子吸收的光子数量N;
(2)若激光器每发出n个光子有1个被原子吸收,求激光器的功率。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
光子动量
根据动量守恒有
解得
【小问2详解】
在时间内,激光器辐射总能量
解得
15. 如图所示,足够长的水平轻杆中点固定竖直轻质转轴,小球和分别套在水平杆中点两侧,原长的轻质弹簧一端固定在点,下端与套在转轴上的小球连接,分别与、用长的轻质细线连接,装置静止时,两根绳恰好拉直且无张力,在外力作用下,装置绕转轴缓慢增大转速,缓慢上升,小球、、的质量均为,均可看成质点,弹簧始终在弹性限度内,忽略一切摩擦和空气阻力,、,取重力加速度。求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)当绳与水平方向成时,装置转动的角速度;
(3)从静止开始到绳与水平方向成过程中,外力对装置做的功。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球受力平衡,则有
解得
【小问2详解】
设绳与水平方向成时,对小球C,根据平衡条件有
对小球,根据牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
细绳从竖直位置到与水平方向成过程中,弹簧弹性势能不变
小球的速度
竖直转轴对小球系统做功
解得
16. 如图所示,O点处有一粒子源,能够向xOy平面内各个方向射出质量为、电量为、初速度为的高能粒子。为了减小粒子对周围环境的影响,在以O为圆心,半径R1=0.04m处加上接地的网状电极,在内部产生沿半径方向的电场,使粒子的速度减小到。不计重力,不考虑粒子间的碰撞和相互作用力,粒子可以穿过网状电极。
(1)求网状电极和O点间电势差的大小U;
(2)为了使粒子离开电场后,离O点的距离不超过R2=0.16m,可以紧贴网状电极在外侧施加垂直于xOy平面向里的范围足够大的匀强磁场(图中未画出),求磁场的磁感应强度B1的最小值;
(3)为了使第一象限射出电场的粒子最终都能够沿y轴正方向运动,需要紧贴电场区域外施加垂直于xOy平面向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度为。求满足要求的最小磁场区域边界上的点x坐标的最大值和y坐标的最大值。
【答案】(1)
(2)
(3);
【解析】
【小问1详解】
根据动能定理
解得
【小问2详解】
如图,根据勾股定理
解得
洛伦兹力提供向心力
解得
即B1的最小值为
【小问3详解】
洛伦兹力提供向心力
解得
如图,当粒子从x正方向进入磁场后,运动轨迹为四分之一圆周
即最小磁场区域的右边界函数方程为
其中,
根据几何关系,粒子运动轨迹的圆心O1分布在以O点为圆心,半径为
的圆周上,因此圆心所在的函数方程为
为了使出射速度沿y轴正方向,其对应的半径O1C平行于x轴,粒子出射点C在圆心右侧
因此出射点C与运动轨迹的圆心O1的y坐标相同,出射点x坐标比圆心x坐标大
因此出射点所在的函数方程为
即为未画出部分边界的函数方程,其中,
综上所述:x坐标的最大值;y坐标的最大值
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