内容正文:
重庆八中 2025-2026 学年度 (上) 期末考试高二年级
物 理 试 题
一、单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中, 只有一项是符合题目要求的。
1. 2024年最新“航空规定”:严禁携带额定值超过的充电宝。其中“”指的是( )
A. 功率 B. 电量 C. 能量 D. 电压
2. 中国科学家赵忠尧是第一位发现正电子的科学家。在气泡室中从点发出两个电子和一个正电子,三者运动轨迹如图中1、2、3所示。已知匀强磁场垂直于纸面,则( )
A 磁场方向垂直于纸面向外
B. 轨迹1对应的粒子为正电子
C. 轨迹2对应的粒子运动速度越来越大
D. 轨迹3对应的粒子初速度比轨迹1的大
3. 线圈P中通如图所示电流,当电流强度增大时,则眼睛看到金属线圈L和R中的感应电流方向是( )
A. 都是顺时针 B. 都是逆时针
C. L顺时针,R逆时针 D. L逆时针,R顺时针
4. 如图, 李辉用欧姆表测变压器线圈的电阻,刘伟操作不规范,用两手分别握住线圈裸露的两端。测量结束当李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时,刘伟突然惊叫,觉得有电击感。则刘伟被电击时( )
A. 变压器线圈中的电流瞬间变大
B. 变压器线圈产生了较大的自感电动势
C. 多用电表将被烧坏
D. 流过刘伟的电流方向不变
5. 电鳗能借助起电斑产生电流。某电鳗的起电斑并联成125行,每行串有5000个起电斑。每个起电斑的内阻为,并能产生的电动势。该起电斑阵列一端在电鳗的头部而另一端接近其尾部,与电鳗周围的水形成回路。已知 n 个相同电池串联时,总电动势,总内阻;个相同电池并联时,总电动势,总内阻。若回路中水的等效电阻为,则电鳗放电时,其首尾间的输出电压为( )
A. B.
C. D.
6. 利用霍尔效应传感器可以测自行车速度。如图甲所示,霍尔效应传感器固定在自行车前叉上,一块磁铁安装在自行车前轮辐条上, 轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次, 传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件工作原理图,电源电压为。当磁场靠近霍尔元件时,在导体前后表面间出现电势差,称为霍尔电压。自行车匀速行驶时,霍尔传感器测得的电压随时间变化如图丙所示,车轮半径为,霍尔传感器离轮轴距离为 ,则( )
A. 图乙中霍尔元件的载流子带正电
B. 自行车车速越大,霍尔电压的峰值越大
C. 电源电压越大,霍尔电压的峰值越大
D. 自行车的速度可表示为
7. 主动降噪耳机的工作原理是基于声波的叠加相消原理。如图所示,某中学课外小组在直线上的点放置一个做简谐运动的声源,其振动方程为,声音在空气中的传播速度为。实验者耳朵距点的距离为,在的中点处放置一个降噪声源,让人耳处听不到声音,不考虑声波传播过程中的强度衰减,则降噪声源的振动方程应为( )
A. B.
C. 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,有错选的得 0 分。
8. 在夏天,由于天气炎热会使道路表面上方的空气不均匀,离地面越近,折射率越小,在合适的条件下有可能观察到“海市蜃楼”现象。现有一束光斜向下射入地面附近的空气中,如图所示,这束光的可能传播路径为
A. B.
C. D.
9. 如图所示为某人设计的电吹风电路图, 为四个固定触点。可动的扇形金属触片 可同时接触两个触点。触片 处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。 和 分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表中所示。( )
A. 触片 处于 触点位置时,电吹风处于吹热风状态
B. 触片 处于 触点位置时,电吹风处于吹热风状态
C. 由表格中数据可得
D. 由表格中数据可得小风扇的内阻为
10. 如图甲所示,两根光滑长直导轨 和 在 A 点连接,夹角为 ,处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中。一根长直金属杆垂直 放置,始终与导轨接触良好,开始时与 A 点相距 。杆与 A 点之间的导轨上连接一阻值为 的电阻,其余各处电阻均不计。 时刻,在外力作用下,杆沿平行 方向以初速度 向右运动,位移为 时到达 处。杆速度倒数 与位移 间的关系如图乙所示,则( )
A. 金属杆做匀减速直线运动
B. 回路中的感应电动势保持不变
C. 运动到 过程中,通过电阻的电量为
D. 运动到 过程中,电阻上产生的热量为
三、实验题:本题共 2 小题,第 11 题 6 分,第 12 题 9 分,共 15 分
11. 低折射率玻璃因其具有良好的透光性,被广泛应用于反射镜、透镜当中。某实验小组想利用“插针法”测量某种低折射率长方形玻璃砖的折射率。其主要实验步骤如下:
①在白纸上画出一条直线 作为界面,过直线 上的一点 做出法线 ,并画出 作为入射光线,再把玻璃砖放到白纸上,让玻璃砖的上界面和直线 对齐,并画出玻璃砖的下界面 ;
②在表示入射光线的 上插上大头针 ;
③在玻璃砖的另一侧先后插上大头针 和 ,位置如图甲所示。
④撤去玻璃砖和大头针,正确完成光路图。
(1)在步骤③中,插大头针 时,需要挡住___________;
(2)如图甲所示, 、 的连线与直线 交于 点, 延长线与直线 交于 点, 与直线 交于 点。由于该玻璃砖的折射率很小,在实际测量中 、 两点离得很近。为了减小实验误差,该同学在直线 的___________(选填“上方”或者“下方”)再画一条平行线 ,找到射线 和 与直线 的交点 与 ,再进行相应测量,计算出折射率;
(3)修正后如图乙所示, 为 与直线 交点,测得 , , , 该玻璃砖的折射率可以表示为 ___________(结果用 表示)。
12. 动画片 《哪吒 2》巧妙地融入了科学知识,如“敖丙”把河水变为冰,限制了“申正道”变身电流后身体能瞬间传导到任何位置的技能。为证实其科学性,某科学探究小组取嘉陵江水设计实验,探究温度、长度对淡水冰柱的电阻的影响。将温度探头和测量传感装置冻结至圆柱形冰桶中,传感装置通过冰介质与直流电源 (内阻不计)、多路开关、定值电阻 、电压表构成回路,等效测量电路原理如图甲所示。
(1)图乙是把固定触点 和 5 接入电路,多次试验的抽样数据,得出其电阻与温度的关系,由图乙可知,冰柱电阻随温度降低而___________(填“增大”、“不变”、“减小”);
(2)如果接入电路的介质冰的有效电阻为 ,电压表示数为 ,则 ___________(用 、 、 表示);
(3)冰温保持在-25°C基本不变,测量不同电源对应连接 与 各触点间电压表示数, 记录在表格中,分析表格中数据可以得出:随长度 的增大,冰的等效电阻___________(填“增大”、“不变”或“减小”);
(4)结合图乙和表格,可得出定值电阻 的阻值最接近___________。
A. B. C. 50MΩ D.
四、解答题:本题共 3 小题,第 13 题 10 分,第 14 题 14 分,第 15 题 18 分,共 42 分
13. 一列简谐横波沿 轴传播,其在 时的波形如图所示,此时波恰好传播到 B 点。再经过 点正好完成第一次全振动。求:
(1)该简谐横波的波长。
(2)波速 的大小。
14. 如图,一小型发电厂输出电压为 的交流电,通过升压变压器后, 经较远距离输送后, 再经降压变压器降压, 给道路两侧的路灯供电。已知每盏路灯的额定电压为 ,额定功率为 ,总共 200 盏。两变压器之间输电线总电阻 ,降压变压器匝数比为 ,变压器均为理想变压器,路灯均能正常发光,求:
(1)两变压器之间输电线上的总电压 ;
(2)升压变压器的匝数比 ;
(3)远距离输电输电效率 。
15. 如图甲所示,在完全失重的环境中有一直角坐标系 ,在原点 处有一个质量为 、电荷量为 的粒子沿 轴正方向以 飞出。整个空间内存在垂直于该坐标系的匀强磁场, 已知该磁场随时间周期性变化, 以垂直于纸面向外为磁感应强度正方向,变化规律如图乙所示,周期 已知。图乙中的磁感应强度 、 的大小均可以调节,但均不大于 。忽略磁场变化产生的电磁感应效应。
(1)若 ,求 时刻粒子所在位置的坐标。
(2)若 时刻粒子运动到 时刻粒子运动到 时刻运动到 。求三个时间间隔 内,粒子运动位移 的大小,每个 时间内速度偏转角的大小; 结合位移 的方向变化,求出 坐标。
(3)若粒子在 时刻第一次回到原点 ,求 需要满足的关系式。
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重庆八中 2025-2026 学年度 (上) 期末考试高二年级
物 理 试 题
一、单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中, 只有一项是符合题目要求的。
1. 2024年最新“航空规定”:严禁携带额定值超过的充电宝。其中“”指的是( )
A. 功率 B. 电量 C. 能量 D. 电压
【答案】C
【解析】
【详解】是瓦特小时的缩写,瓦特是功率单位,小时是时间单位,因此瓦特乘以时间是能量单位,并且满足,因此是能量的单位。
故选C。
2. 中国科学家赵忠尧是第一位发现正电子的科学家。在气泡室中从点发出两个电子和一个正电子,三者运动轨迹如图中1、2、3所示。已知匀强磁场垂直于纸面,则( )
A. 磁场方向垂直于纸面向外
B. 轨迹1对应的粒子为正电子
C. 轨迹2对应的粒子运动速度越来越大
D. 轨迹3对应的粒子初速度比轨迹1的大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据题图可知,1和3粒子转动方向一致,则1和3粒子为电子,2为正电子,电子带负电且顺时针转动,根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里,故AB错误;
C.电子在气泡室中运行,洛伦兹力不做功,而粒子受到气泡室内填充物质的阻力作用,粒子速度越来越小,故C错误;
D.带电粒子若仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律可知
解得粒子运动的半径为
根据题图可知轨迹1对应的粒子运动的半径更小,速度更小,粒子运动过程中受到气泡室内物质的阻力的情况下,此结论也成立,故D正确。
故选D。
3. 线圈P中通如图所示电流,当电流强度增大时,则眼睛看到金属线圈L和R中的感应电流方向是( )
A. 都是顺时针 B. 都是逆时针
C. L顺时针,R逆时针 D. L逆时针,R顺时针
【答案】B
【解析】
【详解】由题图可知从眼睛所在的位置(左侧)看线圈P电流为顺时针,由右手螺旋定则可判断出线圈P在轴线上产生的磁场方向由左指向右。当线圈P电流强度增大,其产生的磁感应强度增大,通过线圈L和R的磁通量增大,根据楞次定律可知线圈L和R产生的磁场方向与线圈P产生的磁场方向相反,由右手螺旋定则可知,线圈L和R中的电流方向均为逆时针。
故选B。
4. 如图, 李辉用欧姆表测变压器线圈的电阻,刘伟操作不规范,用两手分别握住线圈裸露的两端。测量结束当李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时,刘伟突然惊叫,觉得有电击感。则刘伟被电击时( )
A. 变压器线圈中的电流瞬间变大
B. 变压器线圈产生了较大的自感电动势
C. 多用电表将被烧坏
D. 流过刘伟的电流方向不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.用欧姆表测量线圈电阻时,线圈中通有恒定的直流电。当李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时,电路被断开,线圈中的电流瞬间从一个非零值减小到零,而不是变大。故A错误;
B.变压器线圈是一个电感很大的电感器。当表笔与线圈脱离,电路断开的瞬间,穿过线圈的磁通量急剧减小,根据法拉第电磁感应定律,线圈会产生一个很大的自感电动势,以阻碍电流的减小。这个自感电动势产生的电压很高,加在刘伟的双手上,导致他被电击。故B正确;
C.多用电表在与线圈脱离后,就不再与线圈和刘伟构成回路。产生的高电压主要作用在线圈和刘伟构成的回路上,不会烧坏多用电表。故C错误;
D.欧姆表相当于有内阻的电源,变压器只有一个线圈接入电路,相当于自感线圈,人相当于电阻,等效电路如图
断开前流过刘伟的电流来源于欧姆表,由端流向端;在断开瞬间,根据楞次定律,为了阻碍磁通量的减小,线圈中感应电流与原电流方向相同,由端流向端,变压器线圈与刘伟身体形成回路,在刘伟身体中,由端流向端,所以流过刘伟的电流方向与原来流过的电流方向相反,故D错误。
故选B。
5. 电鳗能借助起电斑产生电流。某电鳗的起电斑并联成125行,每行串有5000个起电斑。每个起电斑的内阻为,并能产生的电动势。该起电斑阵列一端在电鳗的头部而另一端接近其尾部,与电鳗周围的水形成回路。已知 n 个相同电池串联时,总电动势,总内阻;个相同电池并联时,总电动势,总内阻。若回路中水的等效电阻为,则电鳗放电时,其首尾间的输出电压为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】该起电斑阵列的等效电动势为
该起电斑阵列的等效内阻为
电鳗首尾间的输出电压为
故选A。
6. 利用霍尔效应传感器可以测自行车速度。如图甲所示,霍尔效应传感器固定在自行车前叉上,一块磁铁安装在自行车前轮辐条上, 轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次, 传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图,电源电压为。当磁场靠近霍尔元件时,在导体前后表面间出现电势差,称为霍尔电压。自行车匀速行驶时,霍尔传感器测得的电压随时间变化如图丙所示,车轮半径为,霍尔传感器离轮轴距离为 ,则( )
A. 图乙中霍尔元件的载流子带正电
B. 自行车车速越大,霍尔电压的峰值越大
C. 电源电压越大,霍尔电压的峰值越大
D. 自行车的速度可表示为
【答案】C
【解析】
【详解】A.导体前后表面间出现电势差,前面电势较低,根据左手定则可知霍尔元件的载流子带负电,故A错误;
BC.当稳定时满足
霍尔电压
如果越大,I越大,霍尔电压的峰值越大,故B错误,C正确。
D.根据图丙可知周期
自行车的速度,故D错误。
故选C。
7. 主动降噪耳机的工作原理是基于声波的叠加相消原理。如图所示,某中学课外小组在直线上的点放置一个做简谐运动的声源,其振动方程为,声音在空气中的传播速度为。实验者耳朵距点的距离为,在的中点处放置一个降噪声源,让人耳处听不到声音,不考虑声波传播过程中的强度衰减,则降噪声源的振动方程应为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据质点振动方程可知质点振动周期为
由波长公式可知声波的波长为
与的距离之差即波程差为
所以当波程差为半波长的偶数倍时,利用波的干涉原理可知两波源振动步调相反即可使P点振动减弱,则降噪声源的振动方程应为
故选A。
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,有错选的得 0 分。
8. 在夏天,由于天气炎热会使道路表面上方的空气不均匀,离地面越近,折射率越小,在合适的条件下有可能观察到“海市蜃楼”现象。现有一束光斜向下射入地面附近的空气中,如图所示,这束光的可能传播路径为
A B.
C. D.
【答案】CD
【解析】
【详解】一束光斜向下射入地面附近的空气中,由于离地面越近,折射率越小,根据折射定律可知,折射角逐渐增大,如果到达地面前入射角达到了全反射的临界角,则光发生全反射,则这束光的可能传播路径为CD。
故选CD。
9. 如图所示为某人设计的电吹风电路图, 为四个固定触点。可动的扇形金属触片 可同时接触两个触点。触片 处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。 和 分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表中所示。( )
A. 触片 处于 触点位置时,电吹风处于吹热风状态
B. 触片 处于 触点位置时,电吹风处于吹热风状态
C. 由表格中数据可得
D. 由表格中数据可得小风扇的内阻为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.触片P处于a、b触点位置时,电路中的小风扇和电热丝同时在工作,则电吹风处于吹热风状态, A正确;
B. 触片P处于b、c触点位置时,电路中只有小风扇工作,则电吹风处于吹冷风状态, B错误;
C.根据变压器的电压关系有,C正确;
D.小风扇的输入电流为
小风扇内阻的损耗功率为
代入数据解得小风扇的内阻为,D错误。
故选AC
10. 如图甲所示,两根光滑长直导轨 和 在 A 点连接,夹角为 ,处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中。一根长直金属杆垂直 放置,始终与导轨接触良好,开始时与 A 点相距 。杆与 A 点之间的导轨上连接一阻值为 的电阻,其余各处电阻均不计。 时刻,在外力作用下,杆沿平行 方向以初速度 向右运动,位移为 时到达 处。杆速度倒数 与位移 间的关系如图乙所示,则( )
A. 金属杆做匀减速直线运动
B. 回路中的感应电动势保持不变
C. 运动到 过程中,通过电阻的电量为
D. 运动到 过程中,电阻上产生的热量为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.由图像可知速度在减小,减小得越来越慢,加速度在减小,A错误;
B.由图像可知图线方程,即
电动势,保持不变,B正确;
C.电量,其中
当x 从L 到2L 时,
通过电阻的电量为,C正确;
D.电流恒定不变,根据图像速度倒数与位移x所围面积为时间
可得运动到PQ所用时间
运动到PQ过程中,电阻上产生的热量为,D正确。
故选BCD。
三、实验题:本题共 2 小题,第 11 题 6 分,第 12 题 9 分,共 15 分
11. 低折射率玻璃因其具有良好的透光性,被广泛应用于反射镜、透镜当中。某实验小组想利用“插针法”测量某种低折射率长方形玻璃砖的折射率。其主要实验步骤如下:
①在白纸上画出一条直线 作为界面,过直线 上的一点 做出法线 ,并画出 作为入射光线,再把玻璃砖放到白纸上,让玻璃砖的上界面和直线 对齐,并画出玻璃砖的下界面 ;
②在表示入射光线的 上插上大头针 ;
③在玻璃砖的另一侧先后插上大头针 和 ,位置如图甲所示。
④撤去玻璃砖和大头针,正确完成光路图。
(1)在步骤③中,插大头针 时,需要挡住___________;
(2)如图甲所示, 、 的连线与直线 交于 点, 延长线与直线 交于 点, 与直线 交于 点。由于该玻璃砖的折射率很小,在实际测量中 、 两点离得很近。为了减小实验误差,该同学在直线 的___________(选填“上方”或者“下方”)再画一条平行线 ,找到射线 和 与直线 的交点 与 ,再进行相应测量,计算出折射率;
(3)修正后如图乙所示, 为 与直线 的交点,测得 , , , 该玻璃砖的折射率可以表示为 ___________(结果用 表示)。
【答案】(1)的像
(2)下方 (3)
【解析】
【小问1详解】
在插大头针时,需要挡住的像,确保在出射光线上。
【小问2详解】
由于该玻璃砖折射率很小,实际测量中 、 两点离得很近。为了减小实验误差,应在直线b的下方再画一条平行线 c,找到射线OE和 OF 与直线 c 的交点 与 ,再进行相应测量。
【小问3详解】
入射角的正弦值
折射角的正弦值
代入折射定律公式
12. 动画片 《哪吒 2》巧妙地融入了科学知识,如“敖丙”把河水变为冰,限制了“申正道”变身电流后身体能瞬间传导到任何位置的技能。为证实其科学性,某科学探究小组取嘉陵江水设计实验,探究温度、长度对淡水冰柱的电阻的影响。将温度探头和测量传感装置冻结至圆柱形冰桶中,传感装置通过冰介质与直流电源 (内阻不计)、多路开关、定值电阻 、电压表构成回路,等效测量电路原理如图甲所示。
(1)图乙是把固定触点 和 5 接入电路,多次试验的抽样数据,得出其电阻与温度的关系,由图乙可知,冰柱电阻随温度降低而___________(填“增大”、“不变”、“减小”);
(2)如果接入电路的介质冰的有效电阻为 ,电压表示数为 ,则 ___________(用 、 、 表示);
(3)冰温保持在-25°C基本不变,测量不同电源对应连接 与 各触点间电压表的示数, 记录在表格中,分析表格中数据可以得出:随长度 的增大,冰的等效电阻___________(填“增大”、“不变”或“减小”);
(4)结合图乙和表格,可得出定值电阻 的阻值最接近___________。
A. B. C. 50MΩ D.
【答案】(1)增大 (2)
(3)增大 (4)B
【解析】
【小问1详解】
从图乙可以看出,随着温度降低(从到左右),冰柱的电阻值显著升高,所以冰柱电阻随温度降低而增大。
【小问2详解】
冰柱与定值电阻串联分压
解得
【小问3详解】
根据公式,在电源电压E和定值电阻R不变的情况下,电压表的示数U越小,说明冰的等效电阻越大。
从表格数据可以看出,当长度增大时,电压表的示数U减小,因此冰的等效电阻增大
【小问4详解】
选取温度为、长度为(触点 5)的一组数据进行计算,此时,。
从图乙可知,温度为时,冰的电阻。
将已知条件代入公式
解得,计算值与选项B最接近
故选B。
四、解答题:本题共 3 小题,第 13 题 10 分,第 14 题 14 分,第 15 题 18 分,共 42 分
13. 一列简谐横波沿 轴传播,其在 时的波形如图所示,此时波恰好传播到 B 点。再经过 点正好完成第一次全振动。求:
(1)该简谐横波的波长。
(2)波速 的大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由图可知,AB两质点的平衡位置间距为半个波长,即
所以波长
【小问2详解】
由图可知,波向前传播时,质点C开始振动;在完成一次全振动的时间(一个周期)内,波向前传播的距离
在内波向前传播的距离
波速
14. 如图,一小型发电厂输出电压为 的交流电,通过升压变压器后, 经较远距离输送后, 再经降压变压器降压, 给道路两侧的路灯供电。已知每盏路灯的额定电压为 ,额定功率为 ,总共 200 盏。两变压器之间输电线总电阻 ,降压变压器匝数比为 ,变压器均为理想变压器,路灯均能正常发光,求:
(1)两变压器之间输电线上的总电压 ;
(2)升压变压器的匝数比 ;
(3)远距离输电的输电效率 。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
用户端功率
用户端的电流
由题意知,根据理想变压器的电压与匝数的关系
可得
根据理想变压器的电流与匝数的关系,可得
输电线上的电压
【小问2详解】
升压变压器的输出电压
升压变压器的匝数比
【小问3详解】
输送的电功率
输电效率
15. 如图甲所示,在完全失重的环境中有一直角坐标系 ,在原点 处有一个质量为 、电荷量为 的粒子沿 轴正方向以 飞出。整个空间内存在垂直于该坐标系的匀强磁场, 已知该磁场随时间周期性变化, 以垂直于纸面向外为磁感应强度正方向,变化规律如图乙所示,周期 已知。图乙中的磁感应强度 、 的大小均可以调节,但均不大于 。忽略磁场变化产生的电磁感应效应。
(1)若 ,求 时刻粒子所在位置的坐标。
(2)若 时刻粒子运动到 时刻粒子运动到 时刻运动到 。求三个时间间隔 内,粒子运动位移 的大小,每个 时间内速度偏转角的大小; 结合位移 的方向变化,求出 坐标。
(3)若粒子在 时刻第一次回到原点 ,求 需要满足的关系式。
【答案】(1)
(2)位移大小均为,偏转角均为,坐标
(3)或者
【解析】
【小问1详解】
粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力
可得运动轨迹半径
粒子在磁场中做圆周运动的周期
粒子从原点 O 沿 y 轴正方向出发,在垂直纸面向外的磁场中做顺时针圆周运动,经过半个周期后,到达 x 轴上的点。
因此,时刻粒子的坐标为
【小问2详解】
时间内,粒子在磁场中做逆时针圆周运动,角速度
根据,可得
则经过,粒子运动对应的圆心角为
则坐标,即
则
由于磁场变化的周期性,、的大小与相同,均为
时间内粒子顺时针转动了,速度方向也顺时针偏转了。内粒子逆时针转了,速度方向也逆时针偏转了。内粒子速度方向顺时针偏转了
同理,之后每个时间内速度均顺时针偏转,如图所示,可看出三角形为等边三角形,因此就在原点,坐标为
【小问3详解】
与上一小问情况类似,如图所示,要使粒子时刻第一次回到点,只需要三角形为等边三角形即可, ,从点到点,速度顺时针偏转或者逆时针偏转均可。
假设速度方向顺时针偏转了。内速度方向逆时针偏转了
,,又
解得
若,则
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