精品解析:2026届四川广安第二中学校等校高三下学期综合素模拟预测物理试题
2026-03-14
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-模拟预测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 四川省 |
| 地区(市) | 广安市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.38 MB |
| 发布时间 | 2026-03-14 |
| 更新时间 | 2026-04-05 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-03-14 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56821387.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
物理
(考试时间:75分钟试卷满分:100分)
注意事项:
1、答题前,务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用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,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,请将答题卡交回。
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,只有一项是最符合题目要求的。
1. 德布罗意波长,其中是运动物体的动量,是普朗克常量,数值为。某学习小组讨论一名质量为的运动员以的速度奔跑,之所以观察不到运动员的波动性是因为波长太短,而实际的障碍物(或小孔)的尺寸远大于运动员的德布罗意波长的缘故。该运动员的德布罗意波长约为( )
A. B.
C. D.
2. 两根长直导线通有大小相等、方向相同的电流,垂直穿过绝缘水平面,俯视图如图所示。已知距某一长直导线为的某点,磁感应强度大小(为常数)。点是两导线在水平面内连线的中点,、是到点距离相等的两点,为两导线连线的中垂线。下列说法正确的是( )
A. 在两导线的连线上,点的磁感应强度最大
B. 、两点的磁感应强度相同
C. 从无穷远处沿到点,磁感应强度先增大后减小
D. 在线上,点磁感应强度最大
3. 神舟二十二号飞船于北京时间2025年11月25日15时50分,成功对接于空间站天和核心舱前向端口。交会对接完成后,神舟二十二号飞船将转入组合体停靠段,后续将作为神舟二十一号航天员乘组的返回飞船。已知空间站距地面高度约为400千米,地球半径约为6400千米,地球第一宇宙速度约为7.9km/s。下列说法正确的是( )
A. 空间站运行的速度小于7.9km/s
B. 空间站运行的周期可能大于24小时
C. 神舟二十二号飞船与空间站运行到同一轨道高度时,只需点火加速便能对接成功
D. 神舟二十二号飞船与空间站对接后,加速度变大
4. 小明到餐馆就餐,先点了一碟小吃(三个小蛋糕),送餐的是一个可爱的智能机器人,如图甲所示。当机器人沿一倾角为θ的斜坡向前运动时,小明发现智能机器人能调节端着的盘子保持水平,简化截面示意图如图乙所示,水平碟子放在盘子上,小蛋糕并排放在碟子上。下列关于机器人沿斜坡向前运动的说法,正确的是( )
A. 机器人匀速向前时,小蛋糕受向前的静摩擦力
B. 机器人匀速向前时,小蛋糕处于超重状态
C. 机器人沿斜坡加速向前时,小蛋糕处于失重状态
D. 机器人沿斜坡加速度大小为a时,质量为m的小蛋糕受摩擦力大小可能为
5. 如图甲所示,一带正电的粒子,仅在电场力的作用下,沿电场线运动,从A到B点的随位移x的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电场线方向向左
B 电场强度
C 电势能随位移增大而增加
D. A到B点电势变化可能为图丙所示
6. 某无人驾驶汽车已完成国内首次城市、环路及高速道路混合路况下的全自动驾驶。对该车刹车系统进行某次测试时,视为匀减速直线运动,从刹车开始计时,已知前2s与最后2s的位移之比是。刹车开始到停止用时为( )
A. 3.4s B. 3.6s C. 4.3s D. 4.6s
7. 如图所示,小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端,斜面倾角。小球在斜面上做简谐运动,振幅为A,到达最高点时,弹簧处于原长,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g,则小球的最大速度为( )
A. B.
C. D.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示为全国教育考试安检都会用到的金属探测器。其核心由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器和功率放大器组成。工作原理上,高频振荡器产生约200kHz的电磁场,当探测线圈靠近金属时,因涡流效应导致振荡能量损耗,触发振荡器状态改变,振荡检测器将这种变化转化为电信号,音频振荡器则生成可听声频信号,经功率放大后驱动扬声器报警。下列说法正确的是( )
A. 考生携带的塑料文具袋也能触发探测器报警
B. 探测线圈会产生变化的磁场
C. 涡流产生在探测器中
D. 涡流产生在金属物中
9. 如图所示,小环A套在光滑水平杆上,连接小环A的轻质细线与水平杆间所成夹角,细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与小环A质量相等的物块B相连,定滑轮顶部离水平杆距离为h,现将物块B由静止释放,A、B均可视为质点,重力加速度大小为g,不计空气阻力,则( )
A. 物块下降过程中,物块机械能守恒
B. 物块下降过程中,小环和物块系统机械能守恒
C. 当小环A运动到时,小环的速度大小
D. 当小环A运动到时,物块的速度大小
10. 如图所示,放置在竖直平面内的足够长粗糙直线轨道、与光滑四分之一圆弧轨道相切于点和点,圆弧轨道圆心为,半径为,和与竖直方向夹角都为,整个轨道处于电场强度大小、方向水平向左的匀强电场中。现有一个质量为、带电荷量为的小物块从点以的初速度沿方向运动,已知,小物块与、之间的动摩擦因数,重力加速度大小为,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小物块在点的加速度大小为
B. 小物块第一次通过点前后瞬间对轨道的压力大小之比为
C. 小物块速度第一次为0时的位置距点距离为
D. 小物块最终将在轨道上做往复运动
三、非选择题:本题共小题,共分。其中第小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。
11. 如图甲所示,在“用双缝干涉测量光的波长”实验中:
(1)在光具座上放置的光学元件依次为:①光源、②滤光片、③________、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏(含测量头)。
(2)在某次测量中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹记为第1条亮条纹,读出手轮上的示数。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图乙所示,则的示数为________mm。
(3)已知双缝间距,测得双缝到屏的距离,求得相邻亮条纹的间距,则所测红光波长为________m。(保留两位有效数字)
12. 某兴趣小组自制了一个四挡位(“”“”“”和“”)的欧姆表。
(1)小聪同学欲测量左右的电阻,需将选择开关调至________挡位,________调零后,进行测量,如图甲所示,则电阻阻值为________。
(2)该小组讨论后,设计的欧姆表内部结构如图乙所示,已知电源为一节干电池(,),其端应为电源的________。(选填“正极”或“负极”)
(3)已知电流计的量程为,内阻,经计算,可求出4个定值电阻的阻值,则________。
13. 某兴趣小组设计了一个自动开关空调的装置,其原理图如图所示。一定质量的理想气体封闭在导热汽缸内,活塞上表面涂有导电物质,活塞和导电物质的厚度、质量均不计,活塞横截面积;开始时室内温度,活塞距汽缸底部的高度,当室内温度上升,活塞上移时,活塞上表面的导电物质与电路中的两固定触点、接触,空调开始工作。不计一切摩擦,大气压强,求:
(1)为使空调能在时启动,开始活塞距固定触点、的距离;
(2)若从开始到空调刚启动过程气体吸收的热量为,则此过程气体内能的增加量为多少。
14. 如图所示,质量小球被一不可伸长、长度的轻质细线悬挂于点,轻质细线与竖直方向夹角,轻质细线已绷紧;在光滑水平面上,放一薄板,,在板的最右端放一质量的滑块,滑块与板的动摩擦因数,滑块在点正下方,小球和滑块都可看成质点。现将小球由静止释放,经,小球与滑块发生完全弹性碰撞,碰后经,滑块从薄板左端冲出。不计空气阻力,重力加速度取。求:
(1)小球释放瞬间,轻质细线上的拉力大小;
(2)小球释放后到与滑块碰撞前瞬间,轻质细线拉力的冲量大小;
(3)薄板长度。
15. 如图所示,在坐标系中,虚线与轴平行,距离为,在虚线与轴之间的第二象限内,有沿轴正方向的匀强电场,场强大小(未知);在虚线与轴之间的第一象限内,有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为(未知),在轴下方的足够大区域内,存在沿轴负方向的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场,场强大小,磁感应强度大小。现有一电量为、质量为的粒子在点,坐标为,以的初速度向轴正方向射出,粒子第一次经过轴时的速度大小为,不计粒子重力。求:
(1)场强大小;
(2)要使粒子能够经过轴,需满足的条件;
(3)如果,粒子第二次经过轴的位置坐标。
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物理
(考试时间:75分钟试卷满分:100分)
注意事项:
1、答题前,务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用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,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,请将答题卡交回。
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,只有一项是最符合题目要求的。
1. 德布罗意波长,其中是运动物体的动量,是普朗克常量,数值为。某学习小组讨论一名质量为的运动员以的速度奔跑,之所以观察不到运动员的波动性是因为波长太短,而实际的障碍物(或小孔)的尺寸远大于运动员的德布罗意波长的缘故。该运动员的德布罗意波长约为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】首先计算运动员的动量
根据德布罗意波长公式
代入数据得。
故选B。
2. 两根长直导线通有大小相等、方向相同的电流,垂直穿过绝缘水平面,俯视图如图所示。已知距某一长直导线为的某点,磁感应强度大小(为常数)。点是两导线在水平面内连线的中点,、是到点距离相等的两点,为两导线连线的中垂线。下列说法正确的是( )
A. 在两导线的连线上,点的磁感应强度最大
B. 、两点的磁感应强度相同
C. 从无穷远处沿到点,磁感应强度先增大后减小
D. 在线上,点的磁感应强度最大
【答案】C
【解析】
【详解】A.由右手螺旋定则可知,左侧直导线在O点的磁感应强度大小为,竖直向上,右侧直导线在O点的磁感应强度大小也为,竖直向下。故O点处的磁感应强度为零,故A错误;
B.由安培定则可知,左侧直导线在a处的磁感应强度竖直向上,右侧直导线在a处的磁感应强度竖直向下;但左侧直导线更靠近a,故左侧直导线在a处产生的磁感应强度较大,故a点的合磁感应强度与左侧直导线在a处的磁感应强度方向相同,即竖直向上;同理可知,b点的合磁感应强度竖直向下,大小与a点的相等。故a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反,故B错误;
CD.设两直导线间距为2L,两导线中垂线上某点与左侧导线连线与两直导线连线夹角为,则中垂线上任意位置的磁感应场强大小为
从无穷远处沿MN到O点,磁感应强度先增大后减小, O点的磁感应强度最小,故C正确,D错误。
故选C。
3. 神舟二十二号飞船于北京时间2025年11月25日15时50分,成功对接于空间站天和核心舱前向端口。交会对接完成后,神舟二十二号飞船将转入组合体停靠段,后续将作为神舟二十一号航天员乘组的返回飞船。已知空间站距地面高度约为400千米,地球半径约为6400千米,地球第一宇宙速度约为7.9km/s。下列说法正确的是( )
A. 空间站运行的速度小于7.9km/s
B. 空间站运行的周期可能大于24小时
C. 神舟二十二号飞船与空间站运行到同一轨道高度时,只需点火加速便能对接成功
D. 神舟二十二号飞船与空间站对接后,加速度变大
【答案】A
【解析】
【详解】A.由万有引力提供向心力,得环绕速度
第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是绕地球做圆周运动卫星的最大环绕速度。空间站轨道半径大于地球半径,因此运行速度小于,故A正确;
B.周期为24小时的同步卫星轨道高度约为36000km,远大于空间站的400km。根据开普勒第三定律
空间站轨道半径更小,周期一定小于24小时,故B错误;
C.同一轨道上的飞船点火加速后,所需向心力增大,万有引力不足以提供向心力,飞船会做离心运动离开原轨道,无法对接,故C错误;
D.对接后组合体仍在原轨道运行,轨道半径不变,由可知,加速度与环绕天体质量无关,因此加速度不变,故D错误。
故选A。
4. 小明到餐馆就餐,先点了一碟小吃(三个小蛋糕),送餐的是一个可爱的智能机器人,如图甲所示。当机器人沿一倾角为θ的斜坡向前运动时,小明发现智能机器人能调节端着的盘子保持水平,简化截面示意图如图乙所示,水平碟子放在盘子上,小蛋糕并排放在碟子上。下列关于机器人沿斜坡向前运动的说法,正确的是( )
A. 机器人匀速向前时,小蛋糕受向前的静摩擦力
B. 机器人匀速向前时,小蛋糕处于超重状态
C. 机器人沿斜坡加速向前时,小蛋糕处于失重状态
D. 机器人沿斜坡加速度大小为a时,质量为m的小蛋糕受摩擦力大小可能为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.机器人匀速向前时,小蛋糕受力平衡,不受摩擦力,故AB错误;
C.机器人加速向前时,加速度斜向上,有向上的分加速度,小蛋糕处于超重状态,故C错误;
D.机器人沿斜坡加速度大小为a时,如果小蛋糕与盘子保持相对静止,则,故D正确。
故选D。
5. 如图甲所示,一带正电的粒子,仅在电场力的作用下,沿电场线运动,从A到B点的随位移x的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电场线方向向左
B. 电场强度
C. 电势能随位移增大而增加
D. A到B点电势变化可能为图丙所示
【答案】B
【解析】
【详解】A.从A向B点运动,故电场线方向向右,A错误;
B.根据
斜率增大,故,B正确;
C.从A到B点电场力做正功,电势能减小,C错误;
D.由图丙图线的斜率是电场强度,电场强度增大,故斜率变大,D错误。
故选B。
6. 某无人驾驶汽车已完成国内首次城市、环路及高速道路混合路况下全自动驾驶。对该车刹车系统进行某次测试时,视为匀减速直线运动,从刹车开始计时,已知前2s与最后2s的位移之比是。刹车开始到停止用时为( )
A. 3.4s B. 3.6s C. 4.3s D. 4.6s
【答案】A
【解析】
【详解】设刹车总时间为,加速度大小为,将匀减速到0的刹车运动逆向视为初速度为0的匀加速直线运动分析,则最后2s的位移等于逆向匀加速前2s的位移
前2s的位移等于总位移减去内的位移;
由位移比
代入得,解得。
故选A。
7. 如图所示,小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端,斜面倾角。小球在斜面上做简谐运动,振幅为A,到达最高点时,弹簧处于原长,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g,则小球的最大速度为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小球在斜面上做简谐运动,平衡位置是合力为零的位置。 沿斜面方向平衡时,重力分力与弹簧弹力平衡
简谐运动的最大速度出现在平衡位置,对从最高点到平衡位置过程由动能定理得
代入化简得
因此最大速度
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示为全国教育考试安检都会用到的金属探测器。其核心由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器和功率放大器组成。工作原理上,高频振荡器产生约200kHz的电磁场,当探测线圈靠近金属时,因涡流效应导致振荡能量损耗,触发振荡器状态改变,振荡检测器将这种变化转化为电信号,音频振荡器则生成可听声频信号,经功率放大后驱动扬声器报警。下列说法正确的是( )
A. 考生携带的塑料文具袋也能触发探测器报警
B. 探测线圈会产生变化的磁场
C. 涡流产生在探测器中
D. 涡流产生在金属物中
【答案】BD
【解析】
【详解】A.塑料文具袋不能产生涡流,则不能触发探测器报警,A错误;
B.探测线圈有高频振荡器,会产生变化的磁场,B正确;
CD.探测器中产生的高频振荡的磁场会在金属中产生涡流,C错误,D正确。
故选BD。
9. 如图所示,小环A套在光滑水平杆上,连接小环A的轻质细线与水平杆间所成夹角,细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与小环A质量相等的物块B相连,定滑轮顶部离水平杆距离为h,现将物块B由静止释放,A、B均可视为质点,重力加速度大小为g,不计空气阻力,则( )
A. 物块下降过程中,物块机械能守恒
B. 物块下降过程中,小环和物块系统机械能守恒
C. 当小环A运动到时,小环的速度大小
D. 当小环A运动到时,物块速度大小
【答案】BC
【解析】
【详解】A.物块下降过程中,细线拉力对做负功,故机械能减小,故A错误;
B.以小环和物块为整体可知,系统机械能守恒,故B正确;
CD.当小环A运动到时,可知
其中
解得,,故C正确,D错误。
故选BC。
10. 如图所示,放置在竖直平面内的足够长粗糙直线轨道、与光滑四分之一圆弧轨道相切于点和点,圆弧轨道圆心为,半径为,和与竖直方向夹角都为,整个轨道处于电场强度大小、方向水平向左的匀强电场中。现有一个质量为、带电荷量为的小物块从点以的初速度沿方向运动,已知,小物块与、之间的动摩擦因数,重力加速度大小为,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小物块在点的加速度大小为
B. 小物块第一次通过点前后瞬间对轨道的压力大小之比为
C. 小物块速度第一次为0时的位置距点距离为
D. 小物块最终将在轨道上做往复运动
【答案】AC
【解析】
【详解】A.将重力、电场力分解到沿和垂直方向:沿方向:重力分量向下,电场力分量向上,大小抵消,合力仅为摩擦力,方向沿轨道向上。
垂直方向:
摩擦力。
加速度
大小为,故A正确。
B.从到由动能定理有
代入得
通过点前,压力
通过点后,圆周运动向心力
得
比值,故B错误;
C.从到动能定理
得
设沿向上运动后速度为0,由于垂直方向上有
可知,小物块与面之间无压力,则没有摩擦力,小物块所受合力为
方向沿面向下,由动能定理有
联立解得 ,故C正确;
D.结合上述分析可知,由于小物块在上运动不受摩擦力,则小物块再次滑上减速到零之后,停止在斜面上,故D错误。
故选AC。
三、非选择题:本题共小题,共分。其中第小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。
11. 如图甲所示,在“用双缝干涉测量光的波长”实验中:
(1)在光具座上放置的光学元件依次为:①光源、②滤光片、③________、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏(含测量头)。
(2)在某次测量中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹记为第1条亮条纹,读出手轮上的示数。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图乙所示,则的示数为________mm。
(3)已知双缝间距,测得双缝到屏的距离,求得相邻亮条纹的间距,则所测红光波长为________m。(保留两位有效数字)
【答案】(1)单缝 (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
图甲中滤光片与双缝之间的光学元件是单缝,③为单缝。
【小问2详解】
图乙可得读数
【小问3详解】
由相邻亮条纹的间距可得
代入数据解得,波长
12. 某兴趣小组自制了一个四挡位(“”“”“”和“”)的欧姆表。
(1)小聪同学欲测量左右的电阻,需将选择开关调至________挡位,________调零后,进行测量,如图甲所示,则电阻阻值为________。
(2)该小组讨论后,设计的欧姆表内部结构如图乙所示,已知电源为一节干电池(,),其端应为电源的________。(选填“正极”或“负极”)
(3)已知电流计的量程为,内阻,经计算,可求出4个定值电阻的阻值,则________。
【答案】(1) ①. ②. 欧姆 ③. 1100##1100.0
(2)正极 (3)900
【解析】
【小问1详解】
[1][2][3]欧姆表读数指针需指到表盘中央附近,故需选择“”挡位,欧姆调零后,再进行测量,读数为:。
【小问2详解】
表笔的连接为“红进黑出”,故端应为电源的正极。
【小问3详解】
由欧姆表工作原理可知,图乙中、、、挡位分别对应“”“”“”和“”四个挡位当选择“”挡位时,内阻,
满偏电流
此时、、、串联,再和电流计并联,电流计的量程为,即为,故流过、、、的电流也为,因
可得:
当选择“”挡位时,,,
联立解得
故
13. 某兴趣小组设计了一个自动开关空调的装置,其原理图如图所示。一定质量的理想气体封闭在导热汽缸内,活塞上表面涂有导电物质,活塞和导电物质的厚度、质量均不计,活塞横截面积;开始时室内温度,活塞距汽缸底部的高度,当室内温度上升,活塞上移时,活塞上表面的导电物质与电路中的两固定触点、接触,空调开始工作。不计一切摩擦,大气压强,求:
(1)为使空调能在时启动,开始活塞距固定触点、的距离;
(2)若从开始到空调刚启动过程气体吸收热量为,则此过程气体内能的增加量为多少。
【答案】(1)0.03m
(2)16J
【解析】
【小问1详解】
气体发生等压变化,由盖—吕萨克定律有
得
代入数据,解得
【小问2详解】
气体等压膨胀对外做功,则
代入数据解得
由热力学第一定律得
代入数据,解得
14. 如图所示,质量的小球被一不可伸长、长度的轻质细线悬挂于点,轻质细线与竖直方向夹角,轻质细线已绷紧;在光滑水平面上,放一薄板,,在板的最右端放一质量的滑块,滑块与板的动摩擦因数,滑块在点正下方,小球和滑块都可看成质点。现将小球由静止释放,经,小球与滑块发生完全弹性碰撞,碰后经,滑块从薄板左端冲出。不计空气阻力,重力加速度取。求:
(1)小球释放瞬间,轻质细线上的拉力大小;
(2)小球释放后到与滑块碰撞前瞬间,轻质细线拉力的冲量大小;
(3)薄板的长度。
【答案】(1)2.5N
(2)2.5N·s (3)1.25m
【解析】
【小问1详解】
对小球,释放瞬间有
解得
【小问2详解】
对小球,从释放到碰前瞬间有
解得
由动量定理得,
由矢量三角形得
代入数据得
【小问3详解】
小球和滑块碰撞时,由动量守恒和能量守恒得
联立解得,
碰后,物体做匀减速直线运动,有
解得
物体的位移
解得
物体做匀加速直线运动,有
解得
物体C的位移为
解得
薄板C的长度
15. 如图所示,在坐标系中,虚线与轴平行,距离为,在虚线与轴之间的第二象限内,有沿轴正方向的匀强电场,场强大小(未知);在虚线与轴之间的第一象限内,有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为(未知),在轴下方的足够大区域内,存在沿轴负方向的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场,场强大小,磁感应强度大小。现有一电量为、质量为的粒子在点,坐标为,以的初速度向轴正方向射出,粒子第一次经过轴时的速度大小为,不计粒子重力。求:
(1)场强大小;
(2)要使粒子能够经过轴,需满足的条件;
(3)如果,粒子第二次经过轴的位置坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场中,根据动能定理有
解得
【小问2详解】
粒子第一次经过轴时,对速度进行分解,设速度与轴夹角为,则有
可得
在方向上,有
方向上,有
联立解得
粒子在磁场中,根据牛顿第二定律有
解得
要使粒子能经过轴,临界状态轨迹如图所示
当轨迹圆恰好和轴相切时,有
得
联立解得
当轨迹圆恰好和虚线相切时,有
得
联立解得
故需满足的条件为:
【小问3详解】
当时,由
解得
轨迹如图所示,第一次经过轴的位置坐标为
粒子在轴下方的复合场中运动时,由配速法可得
解得,故粒子有沿轴负方向匀速的分运动,
由矢量三角形,如图所示,可知,故粒子还有匀速圆周运动的分运动。
由
解得
从粒子第一次经过轴到第二次经过轴,历时,匀速圆周运动的分运动,如图所示
由几何关系可得
粒子向轴负方向侧移
对沿轴负方向匀速的分运动,粒子向轴负方向侧移
故第二次经过轴,
粒子第二次经过轴的位置坐标为
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