精品解析:云南省昆明市第十四中学2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷
2025-12-09
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内容正文:
昆十四中2024年秋季学期期末考试
高二物理
注意事项:
1、答题前考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚,并认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号,在规定的位置贴好条形码。
2、回答选择题时,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,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
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,每小题6分,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. 在物理学中,常用物理量的比值定义一个新的物理量,这种定义物理量的方法叫作“比值定义法”,如加速度,其定义式为,下列物理量是用比值定义法定义的是( )
A. 电场强度 B. 电容
C. 电阻 D. 磁感应强度
2. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示(前半个周期为正弦波形的),则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,ABC是等腰直角三角形,O为斜边BC的中点。在B、C两点处各有一根长直通电导线垂直于纸面放置,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,此时O点处的磁感应强度大小为B。若将C处的导线平移至A点,O点处的磁感应强度大小为( )
A. B. C. B D. 2B
4. 如图所示,在光滑水平桌面上有两个金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁体,当给条形磁体一竖直向上的初速度后(不考虑金属环之间的作用,重力加速度大小为g),将会出现的情况是( )
A. 两金属环将保持静止
B. 两金属环将相互远离
C. 磁体的加速度会小于g
D. 磁体的加速度会大于g
5. 小华设计了如图所示的输液提示器,在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时( )
A. 电压表示数减小,灯泡亮度变暗
B. 电压表示数减小,灯泡亮度变亮
C. 电压表示数增大,灯泡亮度变暗
D. 电压表示数增大,灯泡亮度变亮
6. 某一电源的路端电压与电流的关系和电阻的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻组成电路,可以单独接入电路,也可以同时接入电路。下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势为,内阻为
B. 将单独接到电源两端时电源的输出功率最大
C. 将单独接到电源两端时电源的输出功率最大
D. 将并联后接到电源两端时电源的输出功率最大
7. 如图甲所示,将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈、线圈、电流表及开关进行连接.该电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从右接线柱流入电流表时,指针向右偏转.其中线圈绕法如图乙所示,线圈绕法如图丙所示.开关闭合,线圈放在线圈中.下列判断正确的是( )
A. 断开开关的瞬间,电流表指针将向左偏转
B. 将线圈从线圈中拔出时,电流表指针将向右偏转
C. 当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时,电流表指针将向右偏转
D. 当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时,电流表指针不发生偏转
8. 如图所示,带电粒子(不计重力)在以下四种器件中运动,下列说法正确的是( )
A. 甲图中从左侧射入的带正电粒子,若速度满足,将向上极板偏转
B. 乙图中等离子体进入A、B极板之间后,A极板电势高于B极板电势
C. 丙图中通过励磁线圈的电流越大,电子的运动径迹半径越小
D. 丁图中只要增大加速电压,粒子就能获得更大的动能
9. 图甲为一小型发电机的示意图,发电机线圈内阻为1Ω,灯泡L的电阻为9Ω,电压表为理想交流电压表。发电机产生的电动势e随时间t按图乙的正弦规律变化,则( )
A. 时,穿过线圈的磁通量最大 B. 线圈转动的角速度为
C. 电压表的示数为9V D. 灯泡L的电功率为10W
10. 如图甲所示,正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向外,感应电流以逆时针为正方向,cd边所受安培力的方向以垂直cd边向下为正方向。下列关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 在“测量金属丝的电阻率”的实验中,某同学用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,测量3次,求出其平均值L。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图甲所示,其读数应为______,之后选不同的位置共测量3次,求出其平均值d。
(2)已知被测金属丝的电阻约为5Ω,实验所用电源的电压为3V,电流表内阻约为0.1Ω,电压表内阻约为。采用如图乙所示的电路测量金属丝的电阻,电阻的测量值比真实值______(选填“偏大”或“偏小”)。
(3)请你根据电路图在图丙中进行实物连线。
(4)若测出金属丝的电阻为R,则金属丝的电阻率______(用题目中所提供的物理量符号表示)。
12. 电子秤能够准确地测量物体的质量,其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变,其阻值随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表A等器材设计了如图乙所示的电路,尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为3.6V(内阻未知),电流表A的量程为30mA,内阻为9.0Ω。重力加速度g取,请回答以下问题:
(1)实验时发现电流表A量程偏小,需要将其量程扩大为0.3A,应该给电流表A______(选填“串联”或“并联”)一个阻值为______Ω的电阻;
(2)用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验,压力传感器上先不放物体,闭合开关S,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变,然后在压力传感器上放一物体,电流表的示数为0.2A,此时压力传感器的阻值为______Ω,则所放物体的质量______kg;
(3)写出放到传感器上的物体的质量m与电流表的示数I满足的函数关系式______;(表达式中除m、I外,其余相关物理量均代入数值)
13. 如图所示,理想变压器原线圈匝数n1=800,副线圈匝数n2=200,灯泡A标有“5 V 2 W”,电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压(V)加到理想变压器原线圈两端,灯泡恰能正常发光,求:
(1)副线圈两端电压;
(2)电动机D消耗的电功率。
14. 如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距L=0.5m,导轨所在平面与水平面的夹角θ=30°,M、P间接有R=3.2Ω的电阻。范围足够大的匀强磁场垂直导轨所在平面向上,磁感应强度大小B=1.6T。长度与导轨间距相等、质量m=0.2kg、阻值r=0.8Ω的金属棒放在两导轨上,在大小为1.8N、方向平行于导轨向上的恒定拉力F作用下,从静止开始向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并保持良好接触,导轨足够长且电阻不计,取重力加速度大小g=10m/s2。
(1)当金属棒的速度大小v1=1m/s时,求金属棒的加速度大小a;
(2)金属棒向上的位移大小s=5.5m前,金属棒已经进入匀速运动状态,求金属棒从开始运动到位移大小s=5.5m的过程中R上产生的焦耳热。
15. 如图甲所示,直角坐标系xOy中,第二象限内有沿x轴正方向的匀强电场,第一、四象限内有垂直坐标系平面的匀强交变磁场,以磁场方向垂直纸面向外为正方向。第三象限内有一发射装置(图中没有画出)沿y轴正方向射出一个比荷的带正电的粒子(可视为质点且不计重力),该粒子以的速度从x轴上的点进入第二象限,从y轴上的点(C点未画出)进入第一象限。取粒子刚进入第一象限的时刻为0时刻,第一、四象限内磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求:
(1)第二象限内电场的电场强度大小;
(2)粒子第一次经过x轴时的位置坐标;
(3)粒子第一次经过x轴的时刻。
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昆十四中2024年秋季学期期末考试
高二物理
注意事项:
1、答题前考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚,并认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号,在规定的位置贴好条形码。
2、回答选择题时,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,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
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,每小题6分,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. 在物理学中,常用物理量的比值定义一个新的物理量,这种定义物理量的方法叫作“比值定义法”,如加速度,其定义式为,下列物理量是用比值定义法定义的是( )
A. 电场强度 B. 电容
C. 电阻 D. 磁感应强度
【答案】D
【解析】
【详解】A.试探点电荷周围电场的表达式,电场强度的大小与场源电荷带电荷量成正比,与到场源距离的平方都成反比,公式不是比值定义法,故A错误;
B.电容器的大小与两极板的正对面积成正比,与极板间电介质常数成正比,与两极板间的距离成反比,公式不是比值走义法,故B错误;
C.导体电阻由电阻率、导体长度和横载面积决定,公式为电阻的决定式,电阻不是比值定义法定义的,故C错误;
D.磁感应强度与安培力、电流强度、导线长度无关,是由磁场自身决定,定义式采用比值定义法,故D正确。
故选D。
2. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示(前半个周期为正弦波形的),则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设该交变电流的有效值为,根据有效值定义可得
解得
故选C。
3. 如图所示,ABC是等腰直角三角形,O为斜边BC的中点。在B、C两点处各有一根长直通电导线垂直于纸面放置,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,此时O点处的磁感应强度大小为B。若将C处的导线平移至A点,O点处的磁感应强度大小为( )
A. B. C. B D. 2B
【答案】A
【解析】
【详解】由于BO、AO与CO相等,且电流相等,则两导线在O点的磁感应强度大小均相等,当导线在B、C两点时,根据安培定则可可知,B处导线在O点的磁感应强度方向竖直向下,C处导线在O点的磁感应强度方向竖直向下,根据磁场叠加有
若将C处的导线平移至A点,该导线在在O点的磁感应强度方向水平向右,根据磁场叠加有
解得
故选A。
4. 如图所示,在光滑水平桌面上有两个金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁体,当给条形磁体一竖直向上的初速度后(不考虑金属环之间的作用,重力加速度大小为g),将会出现的情况是( )
A. 两金属环将保持静止
B. 两金属环将相互远离
C. 磁体的加速度会小于g
D. 磁体的加速度会大于g
【答案】D
【解析】
【详解】AB.条形磁铁向上运动,穿过两个圆环的磁通量减小,根据楞次定律的推广可知,两个线圈的移动阻碍磁通量的减小,故两金属环将相互靠近,故AB错误;
CD.条形磁铁向上运动、穿过两个圆环的磁通量减小,根据“来拒去留”可知磁铁受到向下的安培力,磁体的加速度会大于g,故C错误,D正确。
故选D。
5. 小华设计了如图所示的输液提示器,在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时( )
A. 电压表示数减小,灯泡亮度变暗
B. 电压表示数减小,灯泡亮度变亮
C. 电压表示数增大,灯泡亮度变暗
D. 电压表示数增大,灯泡亮度变亮
【答案】B
【解析】
【详解】当袋中药液量减少时,重力减小,弹力减小,滑动片上升,滑动变阻器减小,根据“串反并同”可知电压表示数减小;总电阻减小,通过灯泡的电流增大,灯泡变亮,故B正确,ACD错误;
故选B。
6. 某一电源的路端电压与电流的关系和电阻的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻组成电路,可以单独接入电路,也可以同时接入电路。下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势为,内阻为
B. 将单独接到电源两端时电源的输出功率最大
C. 将单独接到电源两端时电源的输出功率最大
D. 将并联后接到电源两端时电源的输出功率最大
【答案】B
【解析】
【详解】A.由闭合电路欧姆定律,可得
由电源的路端电压与电流的关系U-I图可知电源电动势
内阻
故A错误;
BCD.电阻的大小为
电阻的大小为
电源输出功率为
当时,电源的输出功率最大;将单独接到电源两端时电源时
将单独接到电源两端时
将并联后接到电源两端时
所以将单独接到电源两端时电源的输出功率最大,故B正确,CD错误。
故选B。
7. 如图甲所示,将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈、线圈、电流表及开关进行连接.该电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从右接线柱流入电流表时,指针向右偏转.其中线圈绕法如图乙所示,线圈绕法如图丙所示.开关闭合,线圈放在线圈中.下列判断正确的是( )
A. 断开开关的瞬间,电流表指针将向左偏转
B. 将线圈从线圈中拔出时,电流表指针将向右偏转
C. 当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时,电流表指针将向右偏转
D. 当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时,电流表指针不发生偏转
【答案】AC
【解析】
【详解】根据楞次定律可以知道,副线圈中电流的方向由流向,电流从左接线柱流入电流表,电流表指针将向左偏转,所以A正确的;根据楞次定律可以知道,副线圈中电流的方向由流向,电流从左接线柱流入电流表,电流表格针将向左偏转,故B错误;根据楞次定律可以知道,副线圈中电流的方向由流向,电流从右接线柱流入电流表,电流表指针将向右偏转,所以C正确的,D错误.故选AC.
点睛:该题结合对电磁感应现象的研究考查楞次定律的应用,解答本题可以根据题意得出产生使电流表指针右偏的条件,即可根据绕向判出各项中应该出现的现象.
8. 如图所示,带电粒子(不计重力)在以下四种器件中运动,下列说法正确的是( )
A. 甲图中从左侧射入的带正电粒子,若速度满足,将向上极板偏转
B. 乙图中等离子体进入A、B极板之间后,A极板电势高于B极板电势
C. 丙图中通过励磁线圈的电流越大,电子的运动径迹半径越小
D. 丁图中只要增大加速电压,粒子就能获得更大的动能
【答案】AC
【解析】
【详解】A.甲图中从左侧射入的带正电粒子,若速度满足,则,则将向上极板偏转,故A正确;
B.乙图中等离子体进入A、B极板之间后,正离子向下偏转,从而A极板电势低于B极板电势,故B错误;
C.丙图中通过励磁线圈的电流越大,则磁感应强度越大,根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式知电子的运动径迹半径r越小,故C正确;
D.丁图中增大加速电压,只能减少粒子在回旋加速器中的加速次数,不能改变粒子的最大动能,粒子的最大动能由D形盒半径决定,故D错误。
故选AC。
9. 图甲为一小型发电机的示意图,发电机线圈内阻为1Ω,灯泡L的电阻为9Ω,电压表为理想交流电压表。发电机产生的电动势e随时间t按图乙的正弦规律变化,则( )
A. 时,穿过线圈的磁通量最大 B. 线圈转动的角速度为
C. 电压表的示数为9V D. 灯泡L的电功率为10W
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.由e-t图,在0.0ls时感应电动势为0,由感应电动势与磁通量变化率的关系,可知磁通量变化率为0,磁通量为最大值,故A正确;
B.由e-t图,可知角速度为,故B正确;
C.电动势的有效值为
由闭合电路欧姆定律可得电压表的示数满足
解得
故C正确;
D.由灯泡的电压和电阻,可知灯泡的电功率为
解得
故D错误。
故选ABC。
10. 如图甲所示,正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向外,感应电流以逆时针为正方向,cd边所受安培力的方向以垂直cd边向下为正方向。下列关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】设正方形导线框边长为L,电阻为R,在0~2s,垂直纸面向外的磁场减弱,由楞次定律可知,感应电流的方向为逆时针方向,为正方向,感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知,cd边所受安培力方向向下,为正方向,大小为
安培力与磁感应强度成正比,数值由
减小到零。
2s~3s内,垂直纸面向里的磁场增强,由楞次定律可知,感应电流的方向为逆时针方向,为正方向,感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知,cd边所受安培力方向向上,为负方向,大小为
安培力与磁感应强度成正比,由零增大到
3s−4s内垂直纸面向里的磁场减弱,由楞次定律可知,感应电流的方向为顺时针方向,为负方向,感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知,cd边所受安培力方向向下,为正方向,大小为
安培力与磁感应强度成正比,数值由
减小到零
4s~6s内垂直纸面向外的磁场增强,由楞次定律可知,感应电流的方向为顺时针方向,为负方向,感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知,cd边所受安培力方向向上,为负方向,大小为
安培力与磁感应强度成正比,数值由零增大到
由以上分析计算可得AC错误,BD正确。
故选BD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 在“测量金属丝的电阻率”的实验中,某同学用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,测量3次,求出其平均值L。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图甲所示,其读数应为______,之后选不同的位置共测量3次,求出其平均值d。
(2)已知被测金属丝的电阻约为5Ω,实验所用电源的电压为3V,电流表内阻约为0.1Ω,电压表内阻约为。采用如图乙所示的电路测量金属丝的电阻,电阻的测量值比真实值______(选填“偏大”或“偏小”)。
(3)请你根据电路图在图丙中进行实物连线。
(4)若测出金属丝的电阻为R,则金属丝的电阻率______(用题目中所提供的物理量符号表示)。
【答案】(1)0.395
(2)偏小 (3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的精确度为,金属丝的直径
【小问2详解】
实验误差来源于电压表的分流作用,根据欧姆定律,待测电阻
因此电阻的测量值比真实值小。
【小问3详解】
根据电路图连接实物图,如图所示
【小问4详解】
根据电阻定律可得
金属丝的电阻率
12. 电子秤能够准确地测量物体的质量,其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变,其阻值随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表A等器材设计了如图乙所示的电路,尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为3.6V(内阻未知),电流表A的量程为30mA,内阻为9.0Ω。重力加速度g取,请回答以下问题:
(1)实验时发现电流表A量程偏小,需要将其量程扩大为0.3A,应该给电流表A______(选填“串联”或“并联”)一个阻值为______Ω的电阻;
(2)用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验,压力传感器上先不放物体,闭合开关S,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变,然后在压力传感器上放一物体,电流表的示数为0.2A,此时压力传感器的阻值为______Ω,则所放物体的质量______kg;
(3)写出放到传感器上的物体的质量m与电流表的示数I满足的函数关系式______;(表达式中除m、I外,其余相关物理量均代入数值)
【答案】(1) ①. 并联 ②. 1
(2) ①. 11 ②. 0.6
(3)
【解析】
【小问1详解】
[1][2]并联电阻有分流作用,实验时发现电流表A量程偏小,需要将其量程扩大为0.3A,应该给电流表并联一个电阻,根据并联电路的特点和欧姆定律得
代入数据解得
【小问2详解】
[1]由图甲可知,当秤盘上不放重物时,压力传感器的电阻为
调节滑动变阻器使得电流表满偏;根据闭合电路的欧姆定律
代入数据解得
当秤盘上放上重物,且电流表示数为0.2A时,压力传感器的电阻为R1,根据闭合电路欧姆定律得
代入数据联立解得
[2]图像的斜率
由图甲得
将,,代入上述表达式解得m=0.6kg
【小问3详解】
根据闭台电路的欧姆定律得
变形得
又,联立得
代入数据整理得
13. 如图所示,理想变压器原线圈匝数n1=800,副线圈匝数n2=200,灯泡A标有“5 V 2 W”,电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压(V)加到理想变压器原线圈两端,灯泡恰能正常发光,求:
(1)副线圈两端电压;
(2)电动机D消耗的电功率。
【答案】(1)25 V;(2)8 W
【解析】
【详解】(1)交变电压(V),其最大值为,故有效值为
根据理想变压器公式
得
(2)由于灯泡正常发光,故其电流为
则电动机两端电压为
电动机消耗的电功率为
14. 如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距L=0.5m,导轨所在平面与水平面的夹角θ=30°,M、P间接有R=3.2Ω的电阻。范围足够大的匀强磁场垂直导轨所在平面向上,磁感应强度大小B=1.6T。长度与导轨间距相等、质量m=0.2kg、阻值r=0.8Ω的金属棒放在两导轨上,在大小为1.8N、方向平行于导轨向上的恒定拉力F作用下,从静止开始向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并保持良好接触,导轨足够长且电阻不计,取重力加速度大小g=10m/s2。
(1)当金属棒的速度大小v1=1m/s时,求金属棒的加速度大小a;
(2)金属棒向上的位移大小s=5.5m前,金属棒已经进入匀速运动状态,求金属棒从开始运动到位移大小s=5.5m的过程中R上产生的焦耳热。
【答案】(1)a=3.2m/s2;(2)QR=1.52J
【解析】
【详解】解:(1)当金属棒的速度大小v1=1m/s时,设回路中的感应电动势为E、感应电流为I,则
此时金属棒受到的安培力
根据牛顿第二定律有
解得
(2)设金属棒进入匀速运动状态时的速度大小为vm,根据受力平衡有
又
设在所研究的过程中金属棒克服安培力做的功为W安,根据动能定理有
又知道R上产生的焦耳热为
联立解得
15. 如图甲所示,直角坐标系xOy中,第二象限内有沿x轴正方向的匀强电场,第一、四象限内有垂直坐标系平面的匀强交变磁场,以磁场方向垂直纸面向外为正方向。第三象限内有一发射装置(图中没有画出)沿y轴正方向射出一个比荷的带正电的粒子(可视为质点且不计重力),该粒子以的速度从x轴上的点进入第二象限,从y轴上的点(C点未画出)进入第一象限。取粒子刚进入第一象限的时刻为0时刻,第一、四象限内磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求:
(1)第二象限内电场的电场强度大小;
(2)粒子第一次经过x轴时的位置坐标;
(3)粒子第一次经过x轴的时刻。
【答案】(1)
(2)(3m,0) (3)
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在第二象限的电场中只受静电力,且静电力方向与初速度方向垂直,所以粒子做类平抛运动,粒子从A点到C点用时
粒子在水平方向上有,
则有
【小问2详解】
设粒子进入磁场时的速度为v,则其竖直分量
水平分量
解得
所以
v与y轴正方向的夹角为45°;粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力得
粒子在磁场中做圆周运动的半径
粒子做圆周运动的周期
所以由题图乙可知,粒子每运动半个圆周,偏转方向改变一次,则粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
因为
所以粒子运动第四个半圆的过程中第一次经过x轴,由几何关系可知,粒子第一、二次经过x轴,在x轴上对应的弦长为
所以
则粒子第一次经过x正半轴时的位置坐标为(3m,0)。
【小问3详解】
粒子第一次经过x轴的时刻
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