精品解析：贵州安顺市普通高中2025-2026学年高三第一学期2月期末教学质量监测物理试题

全市各普通高中2025—2026学年度第一学期期末教学质量监测 高三物理试题 注意事项： 1．本试卷共6页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。 2．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。 3．请在答题卡相应位置作答，在试卷上作答无效。 一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 如图甲所示，某同学用“小拖把”擦黑板，图乙为其简化图，当该同学沿杆方向施加与竖直黑板面夹角为的恒力F时，小拖把做匀速直线运动，下列说法正确的是（　　） A. 黑板对拖把头产生3个力的作用 B. 黑板对拖把头的支持力大小为Fsin C. 黑板对拖把头的摩擦力大小为Fcos D. 由题中条件可求出黑板与小拖把间的动摩擦因数 2. 如图所示，“套圈”是许多游乐场的经典游戏，小孩和大人在同一竖直线上的不同高度先后水平抛出小圆环，且小圆环都恰好套中同一个物体。忽略空气阻力，小圆环的运动可视为平抛运动，则下列说法中正确的是（　　） A. 大人抛出圆环运动时间短 B. 两人抛出的圆环运动时间相等 C. 小孩抛出的圆环初速度较大 D. 大人抛出的圆环初速度较大 3. 钋是香烟中最为危险的放射性物质，是引发肺癌的原因之一、钋发生衰变的方程为，半衰期为138天，下列说法正确的是（　　） A. 核内有2个核子 B. 反应前后质量亏损，导致质量数不守恒 C. 100个原子核经过276天，将有75个原子核发生衰变 D. 的比结合能小于的比结合能 4. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，在副线圈的回路中接有理想交流电压表和阻值分别为R1、R2的电阻，其中R1=3R2，原线圈接到如图乙所示的正弦式交流电路中，则（　　） A. 电压表示数为12V B. 交流电的周期为8.5s C. 原、副线圈功率之比为 D. 副线圈干路中的电流为R1中电流的3倍 5. 如图所示，在一个水平放置的空铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，吸管中的气体不可忽略，接口处用蜡密封，吸管中引入一小段油柱（长度可以忽略），如果不计外界大气压的变化，在吸管上标上温度刻度值，就是一个简易的温度计，罐内气体可视为理想气体，则（　　） A. 温度升高后罐中气体压强增大 B. 吸管上的温度刻度值左小右大 C. 温度升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量 D. 温度升高时，饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数增加 6. 我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速圆周运动，运行的角速度为，轨道半径约为地球半径的倍，已知地球半径为R，引力常量为G，则地球的平均密度约为（　　） A. B. C. D. 7. 静电透镜是利用静电场使带电粒子束会聚或发散的一种装置。如图，一粒子（带电荷量的绝对值为e）仅受电场力的作用，实线描绘出了其运动轨迹，虚线表示等势线，各等势线关于y轴对称，a、b、c、d分别是轨迹与等势线的交点。已知粒子在经过a点时动能为50eV，各等势线的电势高低标注在图中，则（　　） A. 该粒子带正电 B. b、c两点的电场强度相同 C. 粒子在整个运动过程中，电场力一直做负功 D. 粒子在经过c点时的动能为70eV 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 关于受迫振动和多普勒效应，下列说法正确的是（　　） A. 只要驱动力足够大，共振就能发生 B. 系统的固有频率与驱动力频率无关 C. 医学上应用多普勒效应可以测定心脏跳动、血管血流快慢等情况 D. 观察者与波源相互靠近时，接收到的波的频率比波源的频率小 9. 如图所示，A、B两物块的质量分别为2kg和1kg，静止叠放在水平地面上，A、B间的动摩擦因数为0.5，B与地面间的动摩擦因数为0.25，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。现对A施加一水平拉力F，则（　　） A. 当F>15N时，A相对B滑动 B. 当F=12N时，A的加速度为1.5m/s2 C. 当F<10N时，A、B都相对地面静止 D. 无论F为何值，B加速度都不会超过2m/s2 10. 我国某磁悬浮列车利用电磁阻尼辅助刹车的示意图如图乙所示，在车身下方固定一由粗细均匀导线制成的n匝矩形线框abcd，ab边长为l，在站台轨道上存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的有界矩形匀强磁场MNPQ，区域长度与bc边长相同，MN边界与ab平行。若ab边刚进入磁场时列车关闭发动机，此时的速度大小为v0，后经时间t，cd边刚离开磁场且列车恰好停止运动。已知线框总电阻为R，列车的总质量为m，列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为f。下列说法正确的是（　　） A. 列车进站过程中电流方向为abcda B. 线框ab边刚进入磁场时列车所受安培力大小 C. 线框进、出磁场的过程中，通过ab边某横截面的电荷量绝对值相等 D. 线框从进入到离开磁场过程中，线框产生的焦耳热 三、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 某实验小组通过实验验证机械能守恒定律 （1）该小组用如图所示的器材进行实验，下列图中实验操作正确的是______。 A B. C. D. （2）该小组进行实验后得到如图甲所示的纸带，把第一个点（初速度为零）记作O点，测出点A、C间的距离s1=7.62cm，点C、E间的距离s2=9.18cm，打点计时器所用电源的频率为50Hz。由图甲可计算出打点计时器打下C点时重物下落的瞬时速度vC=______m/s。（结果保留两位有效数字） （3）该小组测量从第一点O到其余各点间的距离为重物下落的高度h，并计算出各点对应的速度v，然后以v²为纵轴，以h为横轴，作出如图乙所示的v2-h图像。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率约为______（填选项字母）的直线，则验证了机械能守恒定律。（重力加速度大小取9.8m/s2） A. 4.9 B. 9.8 C. 19.6 12. “开车不饮酒，酒后不开车”是每一位司机都必须遵守交通法规。某酒精检测仪的核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。课外小组的同学利用该酒精气体传感器及小组的一些器材设计了酒精检测仪，其原理图如图乙所示。 （1）由于该小组只有量程为1 V、内阻为80 Ω的电压表，为了把该电压表的量程提升为3 V，应将电阻箱R1的阻值调为______Ω。 （2）该小组使用的电源电动势E=4.5 V，内阻r=0.8 Ω，若同学们想将酒精气体浓度为零的位置标注在电压表上3.0 V处（表盘已改装完毕），则应将电阻箱R2的阻值调为______Ω。 （3）已知酒精气体浓度在0.2mg/mL~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶。在正确完成步骤（2）、开关闭合的情况下，若电压表的示数为2.25 V（表盘已改装完毕），则该驾驶员属于______（填“正常”“饮酒”或“醉酒”）驾驶。 （4）该仪器使用较长时间后，电源内阻增大，电源电动势变小，若不做任何调整直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 13. 如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，，，BC边长为a。一束光线与AB边成45°角由M点射入棱镜，从BC边上中点垂直射出，不考虑光线在棱镜中的多次反射，已知光在真空中的传播速度为c，求： （1）棱镜的折射率； （2）光线在棱镜中的传播时间。 14. 在某磁约束核聚变实验装置中，高速粒子束（包含带电离子和中性粒子）中的带电离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“偏转系统”将带电离子从粒子束中剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图所示，混合粒子中的中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；而带电离子一部分打到上极板被吸收（极板边缘不吸收离子），剩下的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知离子带正电，电荷量为q，质量为m，两极板间电压为U，间距为，极板长度为l。均匀分布的高速粒子束宽度为，以平行于极板的初速度全部进入两极板间。吞噬板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B1离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用，sin 37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）要使离子能直线通过两极板，则需在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场B0，求B0的大小和方向； （2）若撤去极板间磁场B0，当时，求离子打在吞噬板上离上平行板的最远距离。 15. 如图所示，半径为R=0.6m的四分之一圆弧轨道PQ固定在竖直平面内，最低点Q与水平传送带左端平滑连接，传送带的长度L=2.1m，以恒定速率v1=5m/s顺时针匀速转动。一质量为m=1kg的小物块A从圆弧轨道最高点P由静止释放，到最低点Q时所受到的支持力为自身重力的2.5倍，小物块A随后滑上传送带，从传送带右端M平滑地进入光滑水平面MN，与静止的小物块B发生碰撞（碰撞时间极短）。碰后A、B均向右运动，从N点进入粗糙水平地面。A与传送带和A、B与地面间的动摩擦因数均为=0.5，重力加速度g=10m/s2。 （1）求小物块A从P运动到Q的过程中克服摩擦力做的功； （2）求小物块A从Q运动到M的过程中，传送带对它的冲量； （3）若B的质量是A的n倍，碰后瞬间A和B的动量相同，求n的取值范围及碰后B在粗糙水平面上滑行距离的范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 全市各普通高中2025—2026学年度第一学期期末教学质量监测 高三物理试题 注意事项： 1．本试卷共6页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。 2．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。 3．请在答题卡相应位置作答，在试卷上作答无效。 一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 如图甲所示，某同学用“小拖把”擦黑板，图乙为其简化图，当该同学沿杆方向施加与竖直黑板面夹角为恒力F时，小拖把做匀速直线运动，下列说法正确的是（　　） A. 黑板对拖把头产生3个力的作用 B. 黑板对拖把头的支持力大小为Fsin C. 黑板对拖把头的摩擦力大小为Fcos D. 由题中条件可求出黑板与小拖把间的动摩擦因数 【答案】B 【解析】 【详解】A．依题意，拖把头沿竖直向上方向做匀速直线运动，分析拖把头的受力，如图所示，黑板对拖把头产生2个力的作用，A错误； B．水平方向，黑板对拖把头的支持力大小，B正确； C．竖直方向，根据平衡条件有 解得黑板对拖把头的摩擦力大小为，C错误； D．由得，因拖把头的质量未知，故不能求出黑板与小拖把间的动摩擦因数，D错误。 故选B。 2. 如图所示，“套圈”是许多游乐场的经典游戏，小孩和大人在同一竖直线上的不同高度先后水平抛出小圆环，且小圆环都恰好套中同一个物体。忽略空气阻力，小圆环的运动可视为平抛运动，则下列说法中正确的是（　　） A. 大人抛出的圆环运动时间短 B. 两人抛出的圆环运动时间相等 C. 小孩抛出的圆环初速度较大 D. 大人抛出的圆环初速度较大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．平抛运动的物体飞行时间由高度决定，依题意，有 可知小孩抛出的圆环运动时间较短，故AB错误； CD．水平位移相等，根据可知，大人抛环的速度小，故C正确，D错误。 故选C。 3. 钋是香烟中最为危险的放射性物质，是引发肺癌的原因之一、钋发生衰变的方程为，半衰期为138天，下列说法正确的是（　　） A. 核内有2个核子 B. 反应前后质量亏损，导致质量数不守恒 C. 100个原子核经过276天，将有75个原子核发生衰变 D. 的比结合能小于的比结合能 【答案】D 【解析】 【详解】A．由质量数守恒和电荷数守恒得，，则是粒子，有4个核子。故A错误； B．质量亏损指静止质量减少，但质量数（核子数）守恒是核反应基本规律，不受质量亏损影响。故B错误； C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，适用于大量样本。100个原子核属少量，实际衰变数量存在随机性，无法精确预测为75个。故C错误； D．比结合能反映原子核稳定性。α衰变中，母核衰变为更稳定的子核，故的比结合能小于的比结合能。故D正确。 故选D。 4. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，在副线圈的回路中接有理想交流电压表和阻值分别为R1、R2的电阻，其中R1=3R2，原线圈接到如图乙所示的正弦式交流电路中，则（　　） A. 电压表示数为12V B. 交流电的周期为8.5s C. 原、副线圈功率之比为 D. 副线圈干路中的电流为R1中电流的3倍 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图乙可知，原线圈电压，由得副线圈电压，即电压表示数12V，A正确； B．由图乙可知，交流电的周期为8s，B错误； C．依题意，变压器为理想变压器，故原、副线圈功率之比为，C错误； D．依题意，R1=3R2，由欧姆定律有，则副线圈干路中的电流，D错误。 故选A。 5. 如图所示，在一个水平放置的空铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，吸管中的气体不可忽略，接口处用蜡密封，吸管中引入一小段油柱（长度可以忽略），如果不计外界大气压的变化，在吸管上标上温度刻度值，就是一个简易的温度计，罐内气体可视为理想气体，则（　　） A. 温度升高后罐中气体压强增大 B. 吸管上的温度刻度值左小右大 C. 温度升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量 D. 温度升高时，饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数增加 【答案】B 【解析】 详解】A．罐中气体压强等于大气压强，则当温度升高后罐中气体压强不变，A错误； B．当温度较低时，灌中气体体积较小，则管中液面偏向左边；当温度较高时，罐中气体体积较大，则管中液面偏向右边，即吸管上的温度刻度值左小右大，B正确； C．温度升高时，罐内气体体积变大，对外做功，则罐内气体增加的内能小于吸收的热量，C错误； D．因气体的压强不变，温度升高时，气体体积变大，气体的数密度减小，气体的平均速率变大，则饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数减小，D错误。 故选B。 6. 我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速圆周运动，运行的角速度为，轨道半径约为地球半径的倍，已知地球半径为R，引力常量为G，则地球的平均密度约为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设 为地球质量， 为空间站质量， 为轨道半径， 为角速度。 空间站绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律 由题意知，空间站轨道半径 地球质量，体积 解得地球平均密度 故选C。 7. 静电透镜是利用静电场使带电粒子束会聚或发散的一种装置。如图，一粒子（带电荷量的绝对值为e）仅受电场力的作用，实线描绘出了其运动轨迹，虚线表示等势线，各等势线关于y轴对称，a、b、c、d分别是轨迹与等势线的交点。已知粒子在经过a点时动能为50eV，各等势线的电势高低标注在图中，则（　　） A. 该粒子带正电 B. b、c两点的电场强度相同 C. 粒子在整个运动过程中，电场力一直做负功 D. 粒子在经过c点时的动能为70eV 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，粒子在轴左侧，受到斜向右下方的电场力，故粒子带负电，A错误； B．依题意，各等势线关于y轴对称，故y轴两侧等势线疏密相同，电场线疏密相同，即b、c两点处电场线疏密相同，则b、c两点处电场强度大小相同，但方向不同，B错误； C．粒子在轴左侧，受到斜向右下方的电场力，故粒子在轴左侧时，电场力做正功，在轴右侧时，电场力做负功，C错误； D．从a点到c点，由动能定理有 解得，D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 关于受迫振动和多普勒效应，下列说法正确的是（　　） A. 只要驱动力足够大，共振就能发生 B. 系统的固有频率与驱动力频率无关 C. 医学上应用多普勒效应可以测定心脏跳动、血管血流快慢等情况 D. 观察者与波源相互靠近时，接收到的波的频率比波源的频率小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．只有驱动力频率与系统固有频率相同时，共振才能发生，故A错误； B．系统的固有频率只与系统本身有关，与驱动力频率无关，故B正确； C．医学上应用多普勒效应，通过测量反射波的频率可以测定心脏跳动、血管血流快慢等情况，故C正确； D．观察者与波源相互靠近时，根据多普勒效应，接收到的波的频率比波源的频率大，故D错误。 故选BC。 9. 如图所示，A、B两物块的质量分别为2kg和1kg，静止叠放在水平地面上，A、B间的动摩擦因数为0.5，B与地面间的动摩擦因数为0.25，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。现对A施加一水平拉力F，则（　　） A. 当F>15N时，A相对B滑动 B. 当F=12N时，A的加速度为1.5m/s2 C. 当F<10N时，A、B都相对地面静止 D. 无论F为何值，B的加速度都不会超过2m/s2 【答案】AB 【解析】 【详解】C．A、B间的最大静摩擦力大小为 B与地面间最大静摩擦力为 所以，当时，A、B才会相对地面运动，即当时，A、B都相对地面静止，故C错误； D．若A、B相对地面一起运动，两者刚好不发生相对滑动时，由牛顿第二定律得：对B有 解得 则无论F为何值，B的加速度都不会超过2.5m/s2，故D错误； A．对整体，根据牛顿第二定律可得 解得 即当F>15N时，A相对B滑动，故A正确； B．当时，由于，所以A、B相对地面运动，且A相对B未发生滑动，对整体，根据牛顿第二定律可得 解得，故B正确。 故选AB。 10. 我国某磁悬浮列车利用电磁阻尼辅助刹车的示意图如图乙所示，在车身下方固定一由粗细均匀导线制成的n匝矩形线框abcd，ab边长为l，在站台轨道上存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的有界矩形匀强磁场MNPQ，区域长度与bc边长相同，MN边界与ab平行。若ab边刚进入磁场时列车关闭发动机，此时的速度大小为v0，后经时间t，cd边刚离开磁场且列车恰好停止运动。已知线框总电阻为R，列车的总质量为m，列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为f。下列说法正确的是（　　） A. 列车进站过程中电流方向为abcda B. 线框ab边刚进入磁场时列车所受安培力大小 C. 线框进、出磁场的过程中，通过ab边某横截面的电荷量绝对值相等 D. 线框从进入到离开磁场过程中，线框产生的焦耳热 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．列车进站过程中穿过线框的磁通量向上变大，由楞次定律可知列车进站过程中电流方向为abcda，故A正确； B．列车ab边进入磁场瞬间产生的感应电动势为E=nBlv0 根据闭合电路的欧姆定律得 列车所受安培力大小 B错误； C．根据 线框进入磁场和出离磁场时运动的距离x相同，可知线框进、出磁场的过程中，通过ab边某横截面的电荷量绝对值相等，C正确； D．线框进入磁场过程由动量定理 离开磁场时 其中， 解得 线框从进入磁场到离开磁场过程中，根据动能定理得 故D正确。 故选ACD。 三、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 某实验小组通过实验验证机械能守恒定律。 （1）该小组用如图所示的器材进行实验，下列图中实验操作正确的是______。 A. B. C. D. （2）该小组进行实验后得到如图甲所示的纸带，把第一个点（初速度为零）记作O点，测出点A、C间的距离s1=7.62cm，点C、E间的距离s2=9.18cm，打点计时器所用电源的频率为50Hz。由图甲可计算出打点计时器打下C点时重物下落的瞬时速度vC=______m/s。（结果保留两位有效数字） （3）该小组测量从第一点O到其余各点间的距离为重物下落的高度h，并计算出各点对应的速度v，然后以v²为纵轴，以h为横轴，作出如图乙所示的v2-h图像。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率约为______（填选项字母）的直线，则验证了机械能守恒定律。（重力加速度大小取9.8m/s2） A. 4.9 B. 9.8 C. 19.6 【答案】（1）B （2）2.1 （3）C 【解析】 【小问1详解】 打点计时器需接交流电源，用手捏住或用夹子夹住纸带上端把重物吊起，纸带处于绷直状态。 故选B。 【小问2详解】 相邻两个计数点间的时间间隔 打到C点时速度 【小问3详解】 实验需要验证 整理得 则 故选C。 12. “开车不饮酒，酒后不开车”是每一位司机都必须遵守的交通法规。某酒精检测仪的核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。课外小组的同学利用该酒精气体传感器及小组的一些器材设计了酒精检测仪，其原理图如图乙所示。 （1）由于该小组只有量程为1 V、内阻为80 Ω的电压表，为了把该电压表的量程提升为3 V，应将电阻箱R1的阻值调为______Ω。 （2）该小组使用的电源电动势E=4.5 V，内阻r=0.8 Ω，若同学们想将酒精气体浓度为零的位置标注在电压表上3.0 V处（表盘已改装完毕），则应将电阻箱R2的阻值调为______Ω。 （3）已知酒精气体浓度在0.2mg/mL~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶。在正确完成步骤（2）、开关闭合的情况下，若电压表的示数为2.25 V（表盘已改装完毕），则该驾驶员属于______（填“正常”“饮酒”或“醉酒”）驾驶。 （4）该仪器使用较长时间后，电源内阻增大，电源电动势变小，若不做任何调整直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）160##160.0 （2）29.2 （3）饮酒 （4）偏大 【解析】 【小问1详解】 根据串联分压关系，解得 【小问2详解】 由图可知，酒精气体浓度为零时，传感器的电阻为 电压表读数为3V时，根据闭合电路欧姆定律 电压表与传感器并联， 电流 解得 【小问3详解】 电压表的示数为2.25 V，根据 可得 传感器的电阻 结合图甲可知，对应的酒精气体浓度在0.2mg/mL~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶。 【小问4详解】 电源内阻增大，电源电动势变小，在相同测量条件下，电路中的电流将比下情况下偏小，电压表的读数偏小，所测的酒精气体浓度比实际值偏大。 13. 如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，，，BC边长为a。一束光线与AB边成45°角由M点射入棱镜，从BC边上中点垂直射出，不考虑光线在棱镜中的多次反射，已知光在真空中的传播速度为c，求： （1）棱镜的折射率； （2）光线在棱镜中的传播时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题干信息，光路图如下图所示 设AB边入射角为，由几何关系可知， 根据折射率公式， 小问2详解】 设光线在AC边上的入射点为D，由几何关系可知，光在棱镜中的传播路程为 光在棱镜中的传播速度 光在棱镜中的传播时间 解得 14. 在某磁约束核聚变实验装置中，高速粒子束（包含带电离子和中性粒子）中的带电离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“偏转系统”将带电离子从粒子束中剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图所示，混合粒子中的中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；而带电离子一部分打到上极板被吸收（极板边缘不吸收离子），剩下的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知离子带正电，电荷量为q，质量为m，两极板间电压为U，间距为，极板长度为l。均匀分布的高速粒子束宽度为，以平行于极板的初速度全部进入两极板间。吞噬板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B1离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用，sin 37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）要使离子能直线通过两极板，则需在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场B0，求B0的大小和方向； （2）若撤去极板间磁场B0，当时，求离子打在吞噬板上离上平行板的最远距离。 【答案】（1），方向垂直纸面向外 （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，粒子能直线通过，则电场力与洛伦兹力等大反向，满足 其中 解得，方向垂直纸面向外。 【小问2详解】 若撤去极板间磁场B0，竖直方向上粒子在电场中最大的位移为 故存在从上极板右侧边缘打出，进入B1区域的粒子。当时，设离子进入B1区域时的速度大小为，在B1运动的半径为r，离子进入B1中速度方向与水平方向成角，在吞噬板的最远距离为s,粒子在磁场中的运动满足洛伦兹力提供向心力 解得 离子打在吞噬板上离上平行板的最远距离的运动轨迹如图所示 解得 15. 如图所示，半径为R=0.6m的四分之一圆弧轨道PQ固定在竖直平面内，最低点Q与水平传送带左端平滑连接，传送带的长度L=2.1m，以恒定速率v1=5m/s顺时针匀速转动。一质量为m=1kg的小物块A从圆弧轨道最高点P由静止释放，到最低点Q时所受到的支持力为自身重力的2.5倍，小物块A随后滑上传送带，从传送带右端M平滑地进入光滑水平面MN，与静止的小物块B发生碰撞（碰撞时间极短）。碰后A、B均向右运动，从N点进入粗糙水平地面。A与传送带和A、B与地面间的动摩擦因数均为=0.5，重力加速度g=10m/s2。 （1）求小物块A从P运动到Q的过程中克服摩擦力做的功； （2）求小物块A从Q运动到M的过程中，传送带对它的冲量； （3）若B的质量是A的n倍，碰后瞬间A和B的动量相同，求n的取值范围及碰后B在粗糙水平面上滑行距离的范围。 【答案】（1）1.5J （2）， （3）， 【解析】 【小问1详解】 在Q端，根据牛顿第二定律有 从P端到Q端，由动能定理可得 解得 【小问2详解】 A滑上传送带后，根据牛顿第二定律有 解得 A的速度减小到与传送带速度相等所需的时间 代入数据解得 对地位移 代入数据解得x=1.6m 由于x < L，此后A做匀速直线运动，A到达传送带最右端还需要的时间 代入数据解得 A从Q运动到M的时间 代入数据解得t=0.5s A从Q运动到M摩擦力的冲量为 A从Q运动到M支持力的冲量为 联立解得 传送带对A的冲量大小为 解得 设传送带对A的冲量方向与水平向右方向的夹角为，则有 【小问3详解】 A、B碰撞过程动量守恒，有 又因为碰后瞬间A和B的动量相同，则 碰撞后 联立解得 碰后动能不增，即 可得 n的取值范围为 当n=1时，vB有最小值 当时，vB有最大值 B在粗糙水平面上滑行，由动能定理有 B在粗糙水平面上滑行距离的范围为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $