精品解析：江苏省南通市如皋中学2024-2025学年高三下学期综合练习（二）物理试题

江苏省如皋中学2024-2025学年度第二学期综合练习（二） 高三物理 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分．每题只有一个选项最符合题意． 1. 如图，电路中所有元件完好。当光照射光电管时，灵敏电流计指针没有偏转，其原因是（　　） A. 电源的电压太大 B. 光照的时间太短 C. 入射光的强度太强 D. 入射光的频率太低 2. 为了给房间消毒，人们常用乙醇喷雾消毒液，其主要成分是酒精，则下列说法正确是（　　） A. 酒精由液态变为同温度的气态的过程中，分子的平均动能不变 B. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，内能不变 C. 喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果 D. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，热运动速率大的分子数占总分子数比例增大 3. 如图甲所示是中国运动员全红婵在十米跳台跳水比赛中的精彩瞬间，从离开跳台开始计时，其重心的图像可简化为图乙，则运动员（　　） A. 在0~内一直下降 B. 在0~内处于失重状态 C. 在时已浮出水面 D. 在水中的加速度逐渐增大 4. “场离子显微镜”的金属钨针尖处于球形真空玻璃泡的球心，玻璃泡内壁有一层均匀导电膜：在钨针和导电膜间加上高电压后，玻璃泡上半部分的电场线如图所示。、、、、为同一平面上的个点，是一段以为圆心半径为的圆弧，为的中点。、、、、五点场强分别为、、、、，电势分别为、、、、，则下面说法正确的是（　　） A. 、、三点场强相同 B. C. D. 5. 2024年9月25日，中国人民解放军火箭军成功发射1枚携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，采用钱学森弹道准确落入预定海域。如图是导弹的飞行轨迹，导弹的速度v与所受合外力的关系可能正确的是（　　） A. 图中A点 B. 图中B点 C. 图中C点 D. 图中D点 6. 用图示装置探究气体做等温变化规律，将一定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内，注射器与压强传感器相连．实验中（ ） A. 0°C和20°C环境下完成实验，对实验结论没有影响 B. 注射器内装入少量空气进行实验，可以减小误差 C. 活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量 D. 外界大气压强发生变化，会影响实验结论 7. 如图所示，蜻蜓在水面上“点水”激起一圈圈波纹。水面上有一开有两小孔A、B的挡板，A、B离波源S的距离分别为30cm、40cm，O为AB中点，C为AB中垂线上的点。波源在水面处振动形成的水波视为简谐横波，波源自平衡位置起振。当小孔A 处质点第一次处于波谷时，小孔B 处质点刚好第一次处于波峰，下列说法不正确的是（　　） A 波源S起振方向向上 B. A、B两处开始振动后，振动方向相反 C. OC线段的中点为减弱点 D. 若蜻蜓点水的频率增大，则波速增大 8. 如图所示，在xOy平面坐标系第一象限内，在虚线OP与+x轴间的夹角为45°，OP与x轴间有方向垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B且范围足够大的匀强磁场。在t＝0时刻，一束质量为m、电荷量为＋q的粒子从原点O点沿＋x方向同时射入磁场，它们的初速度大小不同、重力不计，假设不考虑粒子间的相互作用和影响，则（　　） A. 速度大的粒子出磁场时的偏转角小 B. 这些粒子将先后到达虚线位置 C. 粒子在磁场中运动时，任一时刻所有粒子排列在一条直线上 D. 粒子在磁场中运动时，任一时刻不同速度粒子速度方向不同 9. 如图所示，用材料、粗细均相同的电阻丝做成ab、cd、ef三种形状的导线，分别放在电阻可忽略的足够长的相同的光滑金属导轨上，匀强磁场的方向垂直于导轨平面，在相同的水平外力F作用下，三根导线均向右做匀速运动，某一时刻撤去外力F，已知三根导线接入导轨间的长度关系满足lab<lcd<lef，且每根导线与导轨的两个触点之间的距离均相等，则下列说法中正确的是（ ） A. 三根导线匀速运动的速度相同 B. 三根导线产生的感应电动势相同 C. 匀速运动时，三根导线的热功率相同 D. 从撤去外力到三根导线停止运动，通过导线ef的电荷量最大 10. 如图所示，水平面OA段粗糙，AB段光滑，。一原长为、劲度系数为k（）的轻弹簧右端固定，左端连接一质量为m的物块。物块从O点由静止释放。已知物块与OA段间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则物块在向右运动过程中，其加速度大小a、动能Ek、弹簧的弹性势能Ep、系统的机械能E随位移x变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、 非选择题：共5题，共60分．其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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． 11. 某物理兴趣小组利用如图甲所示实验装置来验证牛顿第二定律。图中小车两端各有一个宽度为d的遮光板1和2，两遮光板的中心距离为L，小车和遮光板的总质量为M，主要实验步骤如下： A．将光电门固定在一端装有定滑轮的长木板中间位置，用活动支柱将木板装有定滑轮的一端垫高，平行于木板的细绳一端系在小车上，另一端绕过定滑轮后挂一个小砝码盘； B．在盘中放入质量为m的砝码，调整木板倾角，使小车恰好能沿长木板匀速下滑； C．保持木板倾角不变，取下砝码盘，记录砝码和砝码盘的质量，然后，将小车由靠近定滑轮的位置释放，记下遮光板1和2经过光电门时的挡光时间、； D．改变盘中砝码的质量，重复B、C步骤进行实验； E．将砝码和砝码盘的总重力作为小车受到的合力F，作出F与的图象，该图像为过坐标原点的一条直线，如图乙所示，即可验证牛顿第二定律中加速度与合力的关系。 回答下列问题： （1）在步骤B中，调整木板倾角使小车匀速下滑，如果遮光板1和2经过光电门时的挡光时间分别为、。那么，遮光板1经过光电门时的速度为________。当满足________条件时，说明小车匀速下滑（用题中已知字母表示）； （2）本实验中小车的质量________（选填“是”或“不”）需要远远大于砝码的质量； （3）图乙所示图象的斜率为________（用题中已知字母表示）； （4）在上述步骤C及后面改变砝码后的重复实验中，如果只记录砝码的质量m，其他步骤与计算都正确的情况下，请在丙图坐标系中，作出大致的图像_______。 12. 用中子轰击锂核（）发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8MeV的能量。 (1)写出核反应方程式； (2)求上述反应中的质量亏损为多少（保留两位有效数字）。 13. 某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图。一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，质量，横截面积，开始时活塞距汽缸底部的高度为，缸内温度为。当环境温度上升，活塞缓慢上移，活塞上表面与a、b两触点恰好接触，报警器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为，，求： （1）该报警装置的报警温度； （2）若上述过程气体的内能增加12.96J，则气体吸收的热量Q为多少。 14. 如图所示，一长为L的轻杆可绕过O点的轴在竖直平面内转动，轻杆一端固定一个质量为m的小球。一条不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮，一端连接小球，另一端连接质量为2 m的物块物块A放置于倾角为的光滑斜面，连接A的轻绳与斜面平行。用一水平外力作用于小球P，可使小球P静止于图示位置，此时轻绳与竖直方向成，轻杆与竖直方向成撤去水平力后，轻杆可运动到竖直位置。取，，重力加速度为。求： （1）水平外力的大小； （2）撤去水平力瞬间绳上张力大小； （3）杆运动到竖直位置时，小球的速度大小。 15. 如图甲所示。两块平行正对金属板水平放置，板间加上如图乙所示幅值为、周期为的交变电压。金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场，右侧分布着垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度大小为B．一带电粒子在时刻从左侧电场某处由静止释放，在时刻从下板左端边缘位置水平向右进入金属板间的电场内，在时刻第一次离开金属板间的电场、水平向右进入磁场，并在时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场。已知金属板的板长是板间距离的倍，粒子质量为m。忽略粒子所受的重力和场的边缘效应。 （1）判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q； （2）求金属板板间距离D和带电粒子在时刻的速度大小v； （3）求从时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中，电场力对粒子做的功W。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省如皋中学2024-2025学年度第二学期综合练习（二） 高三物理 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分．每题只有一个选项最符合题意． 1. 如图，电路中所有元件完好。当光照射光电管时，灵敏电流计指针没有偏转，其原因是（　　） A. 电源的电压太大 B. 光照的时间太短 C. 入射光的强度太强 D. 入射光的频率太低 【答案】D 【解析】 【详解】A．如图所示，电源正负极的连接使得光电子在电场中做加速运动，故无论电源电压多大不会让灵敏电流计指针没有偏转，A错误； B．光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照射时间无关，B错误； CD．灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光的频率小于金属的截止频率（入射光的波长大于金属的极限波长），与光照强度无关，C错误，D正确。 故选D。 2. 为了给房间消毒，人们常用乙醇喷雾消毒液，其主要成分是酒精，则下列说法正确的是（　　） A. 酒精由液态变为同温度的气态的过程中，分子的平均动能不变 B. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，内能不变 C. 喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果 D. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，热运动速率大的分子数占总分子数比例增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．酒精由液态变为同温度的气态的过程中，温度不变，所以分子的平均动能不变，故A正确； B．酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，需要吸收热量，分子势能增大，所以内能增大，故B错误； C．喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做无规则运动的结果，布朗运动不是分子的运动，故C错误； D．酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，温度不变，则热运动速率大的分子数占总分子数比例不会增大，故D错误。 故选A。 3. 如图甲所示是中国运动员全红婵在十米跳台跳水比赛中的精彩瞬间，从离开跳台开始计时，其重心的图像可简化为图乙，则运动员（　　） A. 在0~内一直下降 B. 在0~内处于失重状态 C. 在时已浮出水面 D. 在水中的加速度逐渐增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据全红婵运动的v-t图像可知，0～t1时间内上升，t1～t2时间内下降，故A错误； B．在0～t1时间内向上减速，加速度向下，故处于失重状态，故B正确； C．在t3时刻运动员在水中运动到最低点，速度为0，故C错误； D．图中t2～t3时间，运动员在水中向下运动，图像的切线斜率在逐渐减小，根据斜率代表加速度，则加速度在逐渐减小，故D错误。 故选B。 4. “场离子显微镜”的金属钨针尖处于球形真空玻璃泡的球心，玻璃泡内壁有一层均匀导电膜：在钨针和导电膜间加上高电压后，玻璃泡上半部分的电场线如图所示。、、、、为同一平面上的个点，是一段以为圆心半径为的圆弧，为的中点。、、、、五点场强分别为、、、、，电势分别为、、、、，则下面说法正确的是（　　） A. 、、三点场强相同 B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．电场线的疏密表示场强的大小，则、、三点场强大小相同，方向不同，故A错误； B．玻璃泡上半部分的电场可视为位于点处点电荷形成的电场，则根据点电荷形成的电场的电势分布结合沿着电场线方向电势逐渐降低，可知 故B错误； C．越靠近场强越强，则部分的场强均大于部分的场强，则根据，结合微元法可定性判别出 则 故C正确； D．由于电场为非匀强电场，所以 故D错误。 5. 2024年9月25日，中国人民解放军火箭军成功发射1枚携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，采用钱学森弹道准确落入预定海域。如图是导弹的飞行轨迹，导弹的速度v与所受合外力的关系可能正确的是（　　） A. 图中A点 B. 图中B点 C. 图中C点 D. 图中D点 【答案】C 【解析】 【详解】根据曲线运动的特点，可知速度v方向沿运动轨迹的切线方向，合外力F方向指向运动轨迹的凹侧，轨迹在两者之间，故图中C点符合要求，A点、B点、D点不符合要求。 故选C。 6. 用图示装置探究气体做等温变化的规律，将一定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内，注射器与压强传感器相连．实验中（ ） A. 0°C和20°C环境下完成实验，对实验结论没有影响 B. 注射器内装入少量空气进行实验，可以减小误差 C. 活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量 D. 外界大气压强发生变化，会影响实验结论 【答案】A 【解析】 【详解】A．0°C和20°C环境下完成实验，只要温度保持不变，对实验结论没有影响，A正确； B．注射器内装入少量空气进行实验，空气体积变化量很小，会增加实验误差，B错误； C．实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，主要作用是提高活塞密封性、减小两者之间的摩擦，与气体压强的测量无关，C错误； D．压强传感器测量的是被封气体的压强，与外界大气压强无关，外界大气压强发生变化，不会影响实验结论，D错误。 故选A。 7. 如图所示，蜻蜓在水面上“点水”激起一圈圈波纹。水面上有一开有两小孔A、B的挡板，A、B离波源S的距离分别为30cm、40cm，O为AB中点，C为AB中垂线上的点。波源在水面处振动形成的水波视为简谐横波，波源自平衡位置起振。当小孔A 处质点第一次处于波谷时，小孔B 处质点刚好第一次处于波峰，下列说法不正确的是（　　） A. 波源S起振方向向上 B. A、B两处开始振动后，振动方向相反 C. OC线段的中点为减弱点 D. 若蜻蜓点水的频率增大，则波速增大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．A、B离波源S的距离分别为30cm、40cm，A离波源S较近，则A先振动，小孔A处质点第一次处于波谷时，小孔B处质点刚好第一次处于波峰，可知波源S起振方向向上，且A、B两处开始振动后，振动方向相反，故AB正确，不满足题意要求； C．把A、B两处看成两个波源，且两个波源的振动方向相反，由于C线段的中点到A、B两点距离相等，所以该点为振动减弱点，故C正确，不满足题意要求； D．机械波的波速只由介质决定，若蜻蜓点水的频率增大，则波速不变，故D错误，满足题意要求。 故选D。 8. 如图所示，在xOy平面坐标系第一象限内，在虚线OP与+x轴间的夹角为45°，OP与x轴间有方向垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B且范围足够大的匀强磁场。在t＝0时刻，一束质量为m、电荷量为＋q的粒子从原点O点沿＋x方向同时射入磁场，它们的初速度大小不同、重力不计，假设不考虑粒子间的相互作用和影响，则（　　） A. 速度大的粒子出磁场时的偏转角小 B. 这些粒子将先后到达虚线位置 C. 粒子在磁场中运动时，任一时刻所有粒子排列在一条直线上 D. 粒子在磁场中运动时，任一时刻不同速度粒子速度方向不同 【答案】C 【解析】 【详解】AB．带电粒子在磁场中做圆周轨迹如图所示，可知带电粒子都在轨迹都是四分之一圆周，这些粒子出磁场的偏转角都是90°，在磁场中的运动时间为 可见磁场中运动时间与速度无关，所以这些粒子将同时达虚线位置；故AB错误； CD．带电粒子在磁场中运动时间相同，则转过的圆心角相等，如图所示，粒子在磁场中运动时，任一时刻所有粒子排列在一条直线上， 任一时刻不同速度粒子速度方向相同，故C正确，D错误。 故选C。 9. 如图所示，用材料、粗细均相同的电阻丝做成ab、cd、ef三种形状的导线，分别放在电阻可忽略的足够长的相同的光滑金属导轨上，匀强磁场的方向垂直于导轨平面，在相同的水平外力F作用下，三根导线均向右做匀速运动，某一时刻撤去外力F，已知三根导线接入导轨间的长度关系满足lab<lcd<lef，且每根导线与导轨的两个触点之间的距离均相等，则下列说法中正确的是（ ） A. 三根导线匀速运动的速度相同 B. 三根导线产生的感应电动势相同 C. 匀速运动时，三根导线的热功率相同 D. 从撤去外力到三根导线停止运动，通过导线ef的电荷量最大 【答案】D 【解析】 【详解】A．当匀速运动时，由可知，三种情况下F、B、L相同，但是R不同，则速度v不同，ef电阻较大，则速度较大，选项A错误； B．因速度v不同，则由E=BLv可知，三根导线产生的感应电动势不相同，选项B错误； C．匀速运动时，三根导线的热功率等于外力F的功率，即P=Fv，因v不同，则热功率不相同，选项C错误； D．撤去F后由动量定理： 而 则 因ef的速度v和质量m都比较大，则从撤去外力到三根导线停止运动，通过导线ef的电荷量q最大，选项D正确； 故选D。 10. 如图所示，水平面OA段粗糙，AB段光滑，。一原长为、劲度系数为k（）的轻弹簧右端固定，左端连接一质量为m的物块。物块从O点由静止释放。已知物块与OA段间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则物块在向右运动过程中，其加速度大小a、动能Ek、弹簧的弹性势能Ep、系统的机械能E随位移x变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题意可知，A点处，物块受到的弹力大小为 可知物块从O到A过程，一直做加速运动，动能一直增加，根据牛顿第二定律可得 （） 可知物块从O到A过程，图像应为一条斜率为负的倾斜直线，故A错误； B．物块从O到A过程（），由于弹簧弹力一直大于滑动摩擦力，物块一直做加速运动，动能一直增加，但随着弹力的减小，物块受到的合力逐渐减小，根据动能定理可知，图像的切线斜率逐渐减小；物块到A点瞬间，合力突变等于弹簧弹力，则图像的切线斜率突变变大，接着物块从A到弹簧恢复原长过程（），物块继续做加速运动，物块的动能继续增大，随着弹力的减小，图像的切线斜率逐渐减小；当弹簧恢复原长时，物块的动能达到最大，接着弹簧处于压缩状态，物块开始做减速运动，物块的动能逐渐减小到0，该过程，随着弹力的增大，图像的切线斜率逐渐增大；故B正确； C．根据弹性势能表达式可得 可知图像为开口向上的抛物线，顶点在处，故C错误； D．物块从O到A过程（），摩擦力对系统做负功，系统的机械能逐渐减少，根据 可知从O到A过程，图像为一条斜率为负的斜率直线；物块到达A点后，由于A点右侧光滑，则物块继续向右运动过程，系统机械能守恒，即保持不变，故D错误。 故选B。 二、 非选择题：共5题，共60分．其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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． 11. 某物理兴趣小组利用如图甲所示实验装置来验证牛顿第二定律。图中小车两端各有一个宽度为d的遮光板1和2，两遮光板的中心距离为L，小车和遮光板的总质量为M，主要实验步骤如下： A．将光电门固定在一端装有定滑轮长木板中间位置，用活动支柱将木板装有定滑轮的一端垫高，平行于木板的细绳一端系在小车上，另一端绕过定滑轮后挂一个小砝码盘； B．在盘中放入质量为m的砝码，调整木板倾角，使小车恰好能沿长木板匀速下滑； C．保持木板倾角不变，取下砝码盘，记录砝码和砝码盘的质量，然后，将小车由靠近定滑轮的位置释放，记下遮光板1和2经过光电门时的挡光时间、； D．改变盘中砝码的质量，重复B、C步骤进行实验； E．将砝码和砝码盘的总重力作为小车受到的合力F，作出F与的图象，该图像为过坐标原点的一条直线，如图乙所示，即可验证牛顿第二定律中加速度与合力的关系。 回答下列问题： （1）在步骤B中，调整木板倾角使小车匀速下滑，如果遮光板1和2经过光电门时挡光时间分别为、。那么，遮光板1经过光电门时的速度为________。当满足________条件时，说明小车匀速下滑（用题中已知字母表示）； （2）本实验中小车的质量________（选填“是”或“不”）需要远远大于砝码的质量； （3）图乙所示图象的斜率为________（用题中已知字母表示）； （4）在上述步骤C及后面改变砝码后的重复实验中，如果只记录砝码的质量m，其他步骤与计算都正确的情况下，请在丙图坐标系中，作出大致的图像_______。 【答案】（1） ①. ②. （2）不 （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 [1]遮光板1经过光电门时的速度为 [2]当小车匀速下滑时，两挡光板通过光电门时间应该相等，故当满足条件时，说明小车匀速下滑。 【小问2详解】 在该实验中，不需要用砝码和砝码盘的总重力代替绳子的拉力，故本实验中小车的质量不需要远远大于砝码的质量。 【小问3详解】 遮光板1、2通过光电门时的速度分别为 ， 由运动学公式 对小车受力分析有 联立可得 则图像的斜率为 【小问4详解】 如果只记录砝码的质量m，则小车受到的合外力为，由牛顿第二定律 则大致的图像为 12. 用中子轰击锂核（）发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8MeV的能量。 (1)写出核反应方程式； (2)求上述反应中的质量亏损为多少（保留两位有效数字）。 【答案】(1)；(2)8.5×10-30kg 【解析】 【详解】(1) (2)根据质能方程，可得 Δm==kg≈8.5×10-30kg 13. 某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图。一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，质量，横截面积，开始时活塞距汽缸底部的高度为，缸内温度为。当环境温度上升，活塞缓慢上移，活塞上表面与a、b两触点恰好接触，报警器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为，，求： （1）该报警装置的报警温度； （2）若上述过程气体的内能增加12.96J，则气体吸收的热量Q为多少。 【答案】（1）500K；（2）17J 【解析】 【详解】（1）气体发生是等压变化，由气体实验定律 即 代入数据解得 （2）缸内气体压强 气体等压膨胀对外做功 由热力学第一定律得 代入数据 则气体吸热17J。 14. 如图所示，一长为L的轻杆可绕过O点的轴在竖直平面内转动，轻杆一端固定一个质量为m的小球。一条不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮，一端连接小球，另一端连接质量为2 m的物块物块A放置于倾角为的光滑斜面，连接A的轻绳与斜面平行。用一水平外力作用于小球P，可使小球P静止于图示位置，此时轻绳与竖直方向成，轻杆与竖直方向成撤去水平力后，轻杆可运动到竖直位置。取，，重力加速度为。求： （1）水平外力的大小； （2）撤去水平力瞬间绳上张力大小； （3）杆运动到竖直位置时，小球的速度大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）对物体A受力分析，由平衡条件，绳中拉力 对小球P受力分析 由平衡条件 解得 （2）撤去水平拉力瞬间，物体 A和小球P具有相同大小加速度a，对物体A受力分析，由牛顿第二定律 对小球P受力分析，由牛顿第二定律 解得 （3）设杆运动到竖直位置时小球速度大小为v，由速度分解知，此时物体A的速度大小为0，由几何关系，右侧绳收缩长度 对物体A和小球P系统由能量守恒 解得 15. 如图甲所示。两块平行正对的金属板水平放置，板间加上如图乙所示幅值为、周期为的交变电压。金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场，右侧分布着垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度大小为B．一带电粒子在时刻从左侧电场某处由静止释放，在时刻从下板左端边缘位置水平向右进入金属板间的电场内，在时刻第一次离开金属板间的电场、水平向右进入磁场，并在时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场。已知金属板的板长是板间距离的倍，粒子质量为m。忽略粒子所受的重力和场的边缘效应。 （1）判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q； （2）求金属板的板间距离D和带电粒子在时刻的速度大小v； （3）求从时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中，电场力对粒子做的功W。 【答案】（1）正电；；（2）；；（3） 【解析】 【详解】（1）根据带电粒子在右侧磁场中的运动轨迹结合左手定则可知，粒子带正电；粒子在磁场中运动的周期为 根据洛伦兹力提供向心力得 则粒子所带的电荷量 （2）若金属板的板间距离为D，则板长粒子在板间运动时 出电场时竖直速度为零，则竖直方向 在磁场中时 其中的 联立解得， （3）带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图，由（2）的计算可知金属板的板间距离 则粒子在3t0时刻再次进入中间的偏转电场，在4 t0时刻进入左侧的电场做减速运动速度为零后反向加速，在6 t0时刻再次进入中间的偏转电场，6.5 t0时刻碰到上极板，因粒子在偏转电场中运动时，在时间t0内电场力做功为零，在左侧电场中运动时，往返一次电场力做功也为零，可知整个过程中只有开始进入左侧电场时电场力做功和最后0.5t0时间内电场力做功，则 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $