内容正文:
江苏省启东中学2025~2026 学年度第一学期第二次月考
高三物理
一、单项选择题:共11小题,每题4分,共44分。
1. 如图所示为运动员用脚背接触球面带动足球旋转,足球两侧的压力差使足球在空中做曲线运动(即高难度的“香蕉球”),并射门成功。以下说法正确的是( )
A. 足球在运动轨迹的最高点处于平衡状态
B. 研究足球的旋转对轨迹的影响,可以将足球看成质点
C. 足球在空中运动过程中,所受合力方向总指向球门方向
D. 足球在空中运动过程中,速度方向与加速度方向不在同一直线上
2. 一辆摩托车从楼下驶过,窗户会发出“嗡嗡”的振动声,下列说法正确的是( )
A. 该现象是波的反射
B. 该现象是波的衍射
C. 窗户的振动频率小于摩托车发出的声波频率
D. 当摩托车发出的声波频率升高时,窗户的振动幅度可能会变小
3. 如图为某风力发电机简易模型图。在风力作用下,风叶通过转轴带动条型磁铁转动,在线圈L中产生感应电动势的瞬时表达式为,将线圈L与一定值电阻R相连,则( )
A. 磁铁转到图示位置时,线圈L中的磁通量最小
B. 线圈L中感应电动势的有效值为44V
C. 风叶每转动一圈,电阻R中电流方向改变一次
D. 若风叶的转速变大,则定值电阻R消耗的功率一定增大
4. 如图所示,某商场采用的电源驱动电机带动阶梯式电梯以的恒定速度运行,质量为的顾客静立在电梯上随电梯向上运动,若电梯的倾角为,运送顾客向上运动所需的功完全来自电机。下列说法正确的是( )
A. 顾客向上运动的过程中机械能守恒
B. 顾客重力的平均功率为
C. 顾客受到电梯给予的静摩擦力
D. 电梯站顾客时通过电机的电流比未站顾客时至少要增加0.5A
5. 如图所示,虚线为静电场中的三条等势线,电势分别为5V、4V、3V,实线为某粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,Y、L、B为等势线和运动轨迹的交点,则下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在Y点和B点的速度相同
C. 粒子在Y点的加速度比在L点的加速度大
D. 粒子在Y点的动能一定比在L点的动能小
6. 如图所示的电路是将一块小量程表头改装成了双量程电流表。下列说法正确的是( )
A. 将开关S拨到b,增大R2的阻值,电流表量程会减小
B. 将开关S拨到b,增大R1的阻值,电流表量程会增大
C. 将开关S拨到a,减小R1的阻值,电流表量程会减小
D. 将开关S拨到a,减小R2的阻值,电流表量程会增大
7. 如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是( )
A. Ua>Uc,金属框中无电流
B. Ub>Uc,金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣a
C. Ubc=﹣Bl2ω,金属框中无电流
D. Ubc=Bl2ω,金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a
8. 如图甲所示,半径为、内壁光滑的圆柱形圆筒竖直固定,在距底面高处将一小滑块以初速度沿水平切线方向射入圆筒(俯视图如图乙所示),小滑块将沿圆筒内壁旋转滑下。在滑块下滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 筒壁对滑块的弹力逐渐增大
B. 仅增大,滑块运动的时间减少
C. 仅增大,滑块旋转的圈数不变
D. 仅减小,滑块运动的路程不变
9. 某老师在课上做了一个如图所示的实验:把一根阻值为R的柔软弹簧悬挂起来,使它的下端刚好跟槽中的水银接触。则通电后( )
A. 相邻两线圈相互排斥
B. 弹簧与水银面脱离瞬间无电势差
C. 弹簧将上下跳动
D. 电源的输出电能全部转化为弹簧的焦耳热
10. 如图所示,轻弹簧上端固定在光滑斜面顶端,自由伸长时下端在点(图中未画出),下端连接某物体时物体恰能静止于斜面的点。现对物体施加一个平行于斜面向上的力,使物体沿斜面缓慢向上移动到点,此过程中力做功为。则此过程中( )
A. 物体机械能守恒
B. 弹簧和物体组成的系统机械能守恒
C. 力的大小始终等于弹簧弹力的大小
D. 弹簧弹性势能减小量等于
11. 如图所示,一物块(可视为质点)以初速度从足够长的固定斜面底端上滑,运动过程中所受的阻力f与位移大小成正比。取沿斜面向上为正方向,则物块沿斜面向上运动过程的动能、动量p随位移x的图像,正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题:共1题,每空3分,共15分
12. 某同学利用如图甲所示电路测定金属丝的电阻率ρ。电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,滑片P与电阻丝始终接触良好。可使用的器材有:双量程电流表A(量程分别为0~0.6A、0~3A)、定值电阻R0=4.0Ω、直流电源(电动势E=3V,内阻为r)、开关S等。主要实验步骤如下:
(1)请根据图甲电路,在图乙中用笔画线代替导线,将实物电路补充完整______;
(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,如图丙所示某次测量中,当螺旋测微器的测微杆靠近金属丝时,应旋转________(填“B”或“C”)直至听到“喀喀”声时停止,然后读数,测得金属丝的直径d=_________mm;
(3)闭合开关,调节滑片P的位置改变aP的长度x,记录多组x及对应的电流表示数Ⅰ,如图丁所示,作出关系图线;
(4)图线的斜率为k,则金属丝的电阻率ρ=____________(用题中物理量符号表示);
(5)小明同学认为,根据关系图线纵轴截距b,可求得电源的内阻r。你是否同意他的观点,并说明理由。_________________________________________
三、计算题:共4题,共41分
13. 人造卫星发射场一般选择靠近赤道的地方,这样可以利用地球自转减小发射需要的能量,中国文昌航天发射场是世界上为数不多的低纬度发射场之一、已知地球质量为M,半径为R,地球自转角速度为,万有引力常量为。若在赤道上发射一近地卫星,求:
(1)发射前卫星在赤道上随地球自转的速度大小;
(2)卫星相对地面的最小发射速度。
14. 如图甲,轴正、负半轴分布有不同介质,轴上两波源的坐标已经标出,两波源某时刻同时开始做简谐振动,后又同时停止振动,振动图像如图乙,已知点偏离平衡位置的最大位移大小为,求:
(1)左右两列波的波长之比;
(2)点运动的路程。
15. 如图甲,质量均为m=0.2kg的物块A、B放在足够长的水平地面上,A与地面动摩擦因数为μ=0.25,B与地面无摩擦,两物块在水平外力F的作用下从静止开始向右前进,外力F随位移x变化的图线如图乙所示,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)在x=0.5m时,A、B之间的弹力大小;
(2)物块A与B分离后,B的速度大小;
(3)物块A与B分离后,A还能运动多远。
16. 如图甲所示的平行金属板间接有如图乙所示的交变电压,图中,板长、板间距离均为L。方向垂直纸面向里、区域足够大的匀强磁场的边界MN与两板中线OO1垂直(垂足为O1)。现有带正电的粒子流沿两板中线OO1连续射入电场中,粒子的初速度均为v0,带电量为+q,质量为m。忽略粒子重力和板外电场的影响,粒子与极板碰撞后被吸收,粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定不变。
(1)试求带电粒子刚好从极板边缘射出时两金属板间的电压;
(2)若磁感应强度,以O1点为坐标原点建立y轴如图甲所示,求带电粒子离开磁场时在y轴上的坐标范围;
(3)若边界MN的右侧有5个水平宽度均为d的匀强磁场如图丙所示,从左至右磁感应强度依次为B、2B、3B、4B、5B。要使所有粒子都不能进入第5个磁场区域,求磁感应强度B的最小值。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
江苏省启东中学2025~2026 学年度第一学期第二次月考
高三物理
一、单项选择题:共11小题,每题4分,共44分。
1. 如图所示为运动员用脚背接触球面带动足球旋转,足球两侧的压力差使足球在空中做曲线运动(即高难度的“香蕉球”),并射门成功。以下说法正确的是( )
A. 足球在运动轨迹的最高点处于平衡状态
B. 研究足球的旋转对轨迹的影响,可以将足球看成质点
C. 足球在空中运动过程中,所受合力方向总指向球门方向
D. 足球在空中运动过程中,速度方向与加速度方向不在同一直线上
【答案】D
【解析】
【详解】A.在最高点,足球有向下的加速度,不是平衡状态,故A错误;
B.研究足球的旋转对轨迹的影响,不能将足球看成质点,故B错误;
CD.足球在空中运动过程中,做曲线运动,运动过程中合力总指向凹侧,而不是球门方向,速度方向与加速度方向不在同一直线上,故C错误,D正确。
故选D。
2. 一辆摩托车从楼下驶过,窗户会发出“嗡嗡”的振动声,下列说法正确的是( )
A. 该现象是波的反射
B. 该现象是波的衍射
C. 窗户的振动频率小于摩托车发出的声波频率
D. 当摩托车发出的声波频率升高时,窗户的振动幅度可能会变小
【答案】D
【解析】
【详解】AB.摩托车发出的声波作用于窗户,引起窗户受迫振动;当声波频率接近窗户的固有频率时,发生共振,振动幅度增大,发出“嗡嗡”声,属于共振现象,故AB错误;
C.在受迫振动中,物体振动频率恒等于驱动力频率(即声波频率),与固有频率无关。因此,窗户振动频率等于声波频率,故C错误。
D.根据共振原理,振动幅度在驱动力频率接近物体固有频率时最大;若驱动力频率偏离固有频率(如升高或降低),幅度减小。因此,声波频率升高时,若偏离窗户固有频率,幅度可能变小,故D正确。
故选D。
3. 如图为某风力发电机简易模型图。在风力作用下,风叶通过转轴带动条型磁铁转动,在线圈L中产生感应电动势的瞬时表达式为,将线圈L与一定值电阻R相连,则( )
A. 磁铁转到图示位置时,线圈L中的磁通量最小
B. 线圈L中感应电动势的有效值为44V
C. 风叶每转动一圈,电阻R中电流方向改变一次
D. 若风叶的转速变大,则定值电阻R消耗的功率一定增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.磁铁转到图示位置时,线圈L中的磁通量最大,故A错误;
B.线圈L中感应电动势的有效值为
故B错误;
C.风叶每转动一圈,电阻R中电流方向改变两次,故C错误;
D.电阻R上消耗的功率为
若风叶的转速变大,则感应电动势增大,电路电流增大,定值电阻R消耗的功率一定增大,故D正确。
故选D。
4. 如图所示,某商场采用的电源驱动电机带动阶梯式电梯以的恒定速度运行,质量为的顾客静立在电梯上随电梯向上运动,若电梯的倾角为,运送顾客向上运动所需的功完全来自电机。下列说法正确的是( )
A. 顾客向上运动的过程中机械能守恒
B. 顾客重力的平均功率为
C. 顾客受到电梯给予的静摩擦力
D. 电梯站顾客时通过电机的电流比未站顾客时至少要增加0.5A
【答案】D
【解析】
【详解】A.顾客向上运动的过程中动能不变,重力势能增加,则机械能增加,选项A错误;
B.顾客重力的平均功率为
C.顾客匀速上升时不受电梯给予的静摩擦力,选项C错误;
D.由能量关系电梯站顾客时
解得
即电梯站顾客时通过电机的电流比未站顾客时至少要增加0.5A,选项D正确。
故选D。
5. 如图所示,虚线为静电场中的三条等势线,电势分别为5V、4V、3V,实线为某粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,Y、L、B为等势线和运动轨迹的交点,则下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在Y点和B点的速度相同
C. 粒子在Y点的加速度比在L点的加速度大
D. 粒子在Y点的动能一定比在L点的动能小
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场方向垂直等势线且由高电势指向低电势,再由曲线运动的特点:合力指向轨迹弯曲的一面,可知粒子带正电,故A错误;
B.Y点和B点在同一个等势线上,粒子在Y点和B点的速度大小相同,但速度的方向不同,故B错误;
C.根据等差等势线越密,场强越大的特点,则Y点的电场强度小于L点的电场强度,所以粒子在Y点的加速度比在L点的加速度小,故C错误;
D.Y点的电势比L点的电势高,粒子在Y点的电势能比在L点的电势能大,所以粒子在Y点的动能比在L点的动能小,故D正确。
故选D。
6. 如图所示的电路是将一块小量程表头改装成了双量程电流表。下列说法正确的是( )
A. 将开关S拨到b,增大R2的阻值,电流表量程会减小
B. 将开关S拨到b,增大R1的阻值,电流表量程会增大
C. 将开关S拨到a,减小R1的阻值,电流表量程会减小
D. 将开关S拨到a,减小R2的阻值,电流表量程会增大
【答案】A
【解析】
【详解】AB.将开关S拨到b,改装后电流表量程为
增大R1或R2的阻值,电流表量程会减小,故A正确,B错误;
CD.将开关S拨到a,改装后电流表量程为
减小R1的阻值,电流表量程会增大,减小R2的阻值,电流表量程会减小,故CD错误。
故选A。
7. 如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是( )
A. Ua>Uc,金属框中无电流
B. Ub>Uc,金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣a
C. Ubc=﹣Bl2ω,金属框中无电流
D. Ubc=Bl2ω,金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a
【答案】C
【解析】
【详解】试题分析:因为当金属框绕轴转运时,穿过线圈abc的磁通量始终为0,故线圈中无感应电流产生,选项BD错误;但对于bc与ac边而言,由于bc边切割磁感线,故bc边会产生感应电动势,由右手定则可知,c点的电势要大于b点的电势,故Ubc是负值,且大小等于Bl×=Bl2ω,故选项C正确;对于导体ac而言,由右手定则可知,c点的电势大于a点的电势,故选项A错误,所以选项C是正确的.
考点:导合格切割磁感线产生感应电动势.
【名师点睛】该题既可以通过法拉第电磁感应定律得出线圈abc的感应电流情况,又可以通过对bc边和ac边的研究,看它们切割磁感线时产生感应电动势的大小,判断导线端点的电势大小情况.
8. 如图甲所示,半径为、内壁光滑的圆柱形圆筒竖直固定,在距底面高处将一小滑块以初速度沿水平切线方向射入圆筒(俯视图如图乙所示),小滑块将沿圆筒内壁旋转滑下。在滑块下滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 筒壁对滑块的弹力逐渐增大
B. 仅增大,滑块运动的时间减少
C. 仅增大,滑块旋转的圈数不变
D. 仅减小,滑块运动的路程不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.滑块的运动可以看成水平方向的匀速圆周运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。筒壁对滑块的弹力提供其做圆周运动的向心力,故弹力大小不变,故A错误;
B.滑块运动的时间由竖直方向的自由落体运动计算,由
可得
即滑块运动的时间由高度决定,与无关。故B错误;
C.旋转的圈数为
仅增大h,滑块运动的时间变长,圈数会增加,故C错误;
D.滑块运动的路程为
可知仅减小R,滑块的路程不变,故D正确。
故选D。
9. 某老师在课上做了一个如图所示的实验:把一根阻值为R的柔软弹簧悬挂起来,使它的下端刚好跟槽中的水银接触。则通电后( )
A. 相邻两线圈相互排斥
B. 弹簧与水银面脱离瞬间无电势差
C. 弹簧将上下跳动
D. 电源的输出电能全部转化为弹簧的焦耳热
【答案】C
【解析】
【详解】A.相邻两线圈通过的电流方向相同,根据安培定则可知,同向电流相吸引,所以相邻两线圈相互吸引,故A错误;
B.弹簧与水银面脱离瞬间,弹簧与电源正极连接,水银与电源负极连接,弹簧与水银面存在电势差,故B错误;
C.通电后由于相邻两线圈相互吸引,则弹簧长度变短,弹簧下端离开水银后,电路断开,弹簧在重力的作用下伸长,下端接触水银后重复以上动作,所以弹簧将上下跳动,故C正确;
D.由于弹簧上下跳动,电源的输出电能有一部分变为弹簧的机械能,所以电源的输出电能不是全部转化为弹簧的焦耳热,故D错误。
故选C。
10. 如图所示,轻弹簧上端固定在光滑斜面顶端,自由伸长时下端在点(图中未画出),下端连接某物体时物体恰能静止于斜面的点。现对物体施加一个平行于斜面向上的力,使物体沿斜面缓慢向上移动到点,此过程中力做功为。则此过程中( )
A. 物体机械能守恒
B. 弹簧和物体组成的系统机械能守恒
C. 力的大小始终等于弹簧弹力的大小
D. 弹簧弹性势能减小量等于
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体沿斜面缓慢上升,动能不变,重力势能增大,物体的机械能不守恒,故A错误;
B.弹簧和物体组成的系统,因为有外力F做功,系统机械能不守恒,故B错误;
C.设斜面倾角为θ,因为物体缓慢上升始终处于受力平衡状态,因此有
则
故C错误;
D.假设从A到B的距离为l,物体自A点开始运动的位移为x时,则弹簧的拉力为
由题意知,当物体处于A点时,即x=0,此时物体在没有F作用时恰好静止,弹簧拉力等于物体重力沿斜面向下的分力,因此有
即
又因为
则
建立F-x图像如图所示
其中①为弹簧拉力与x的关系图像,②为作用力F与x的关系图像,由几何关系可知图像①与图像②在0~l间与横坐标围成的面积相等,在F-x图像中,图像与横坐标围成的面积即为对应力的做功,因此二力做功相等,故D正确。
故选D。
11. 如图所示,一物块(可视为质点)以初速度从足够长的固定斜面底端上滑,运动过程中所受的阻力f与位移大小成正比。取沿斜面向上为正方向,则物块沿斜面向上运动过程的动能、动量p随位移x的图像,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.物块沿斜面向上运动过程中,设斜面倾角为,由动能定理
由于阻力与位移大小成正比,所以
解得
可见是关于的二次函数,图像开口向下的抛物线,随增大,的减小速率逐渐变快,故AB错误。
CD.根据,解得
这是关于的根号下的二次函数,开口向下,因此图像开口向下;也可也根据图像斜率的物理意义分析,即
随着增大,减小,可知图像斜率增大,故C正确,D错误。
故选C。
二、实验题:共1题,每空3分,共15分
12. 某同学利用如图甲所示电路测定金属丝的电阻率ρ。电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,滑片P与电阻丝始终接触良好。可使用的器材有:双量程电流表A(量程分别为0~0.6A、0~3A)、定值电阻R0=4.0Ω、直流电源(电动势E=3V,内阻为r)、开关S等。主要实验步骤如下:
(1)请根据图甲电路,在图乙中用笔画线代替导线,将实物电路补充完整______;
(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,如图丙所示某次测量中,当螺旋测微器的测微杆靠近金属丝时,应旋转________(填“B”或“C”)直至听到“喀喀”声时停止,然后读数,测得金属丝的直径d=_________mm;
(3)闭合开关,调节滑片P的位置改变aP的长度x,记录多组x及对应的电流表示数Ⅰ,如图丁所示,作出关系图线;
(4)图线的斜率为k,则金属丝的电阻率ρ=____________(用题中物理量符号表示);
(5)小明同学认为,根据关系图线纵轴截距b,可求得电源的内阻r。你是否同意他的观点,并说明理由。_________________________________________
【答案】 ①. ②. C ③. 0.626##0.627##0.628##0.629 ④. ⑤. 不同意,因为电流表的内电阻不知,而截距为,故无法测量出电源的内电阻
【解析】
【详解】(1)电路中的最大电流
则电流表量程选择0~0.6A,故电路连线如图
(2)[1][2]当螺旋测微器的测微杆靠近金属丝时,应旋转C直至听到“喀喀”声时停止;测得金属丝的直径d=0.5mm+0.01mm×12.7=0.627mm
(3)由闭合电路欧姆定律可知
即
可得
解得
(4)不同意;图像的截距
则因为电流表的内电阻不知,故无法测量出电源的内电阻。
三、计算题:共4题,共41分
13. 人造卫星发射场一般选择靠近赤道的地方,这样可以利用地球自转减小发射需要的能量,中国文昌航天发射场是世界上为数不多的低纬度发射场之一、已知地球质量为M,半径为R,地球自转角速度为,万有引力常量为。若在赤道上发射一近地卫星,求:
(1)发射前卫星在赤道上随地球自转的速度大小;
(2)卫星相对地面的最小发射速度。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)卫星静止时,随地球自转角速度为,且运动半径等于地球半径R,由线速度与角速度的关系公式,得
(2)近地卫星,由万有引力提供向心力可得
求得卫星发射的最小速度
则在赤道上相对地面卫星的最小发射速度
【点睛】本题考查卫星的运行规律,当卫星在赤道静止时和地球的自转的角速度大小相同,由求解速度,根据万有引力充当向心力,求得最小的发射速度,再根据相对性求解。
14. 如图甲,轴正、负半轴分布有不同介质,轴上两波源的坐标已经标出,两波源某时刻同时开始做简谐振动,后又同时停止振动,振动图像如图乙,已知点偏离平衡位置的最大位移大小为,求:
(1)左右两列波的波长之比;
(2)点运动的路程。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由图乙可知,两列波源的振动周期为
由于点偏离平衡位置的最大位移大小为,且左列波源离O点较近,因此两列波应同时到达O点产生干涉,则有
解得
又因为
左右两列波的波长之比
【小问2详解】
当时,则点运动的路程
15. 如图甲,质量均为m=0.2kg的物块A、B放在足够长的水平地面上,A与地面动摩擦因数为μ=0.25,B与地面无摩擦,两物块在水平外力F的作用下从静止开始向右前进,外力F随位移x变化的图线如图乙所示,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)在x=0.5m时,A、B之间的弹力大小;
(2)物块A与B分离后,B的速度大小;
(3)物块A与B分离后,A还能运动多远。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对AB整体,根据牛顿第二定律
对B根据牛顿第二定律
联立解得
【小问2详解】
当A、B之间的弹力为零时,A、B分离,此时加速度仍然相等;
对B分析 aB = 0
对A分析 aA= aB = 0
则此时水平外力
由图可知A、B分离时位移
0-3m过程外力做功
对A、B由动能定理
解得物块A与B分离后,B的速度大小
【小问3详解】
A与B分离后,外力对A做功为
对A由动能定理
解得物块A与B分离后,A还能运动
16. 如图甲所示的平行金属板间接有如图乙所示的交变电压,图中,板长、板间距离均为L。方向垂直纸面向里、区域足够大的匀强磁场的边界MN与两板中线OO1垂直(垂足为O1)。现有带正电的粒子流沿两板中线OO1连续射入电场中,粒子的初速度均为v0,带电量为+q,质量为m。忽略粒子重力和板外电场的影响,粒子与极板碰撞后被吸收,粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定不变。
(1)试求带电粒子刚好从极板边缘射出时两金属板间的电压;
(2)若磁感应强度,以O1点为坐标原点建立y轴如图甲所示,求带电粒子离开磁场时在y轴上的坐标范围;
(3)若边界MN的右侧有5个水平宽度均为d的匀强磁场如图丙所示,从左至右磁感应强度依次为B、2B、3B、4B、5B。要使所有粒子都不能进入第5个磁场区域,求磁感应强度B的最小值。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设两板间电压为U1时,带电粒子刚好从极板边缘射出电场,沿电场方向,
垂直于电场方向
解得
【小问2详解】
设粒子进入磁场时速度方向与的夹角为θ,则任意时刻粒子进入磁场的速度大小
粒子在磁场中运动,设轨迹半径为R,根据牛顿第二定律
设带电粒子从磁场中飞出的位置与进入磁场的位置之间的距离为
解得
故任何一个带电粒子,在边界MN入射点与出射点间距离为定值
当粒子从下极板边缘射出时
当粒子从上极板边缘射出时
即粒子离开磁场时的坐标范围为
【小问3详解】
分析可知,粒子从下极板边缘射出时,向右运动时离边界MN最远。设粒子沿电场方向速度为,沿电场方向
垂直于电场方向
解得
则粒子射出时速度偏角满足
解得
粒子速度为
粒子在磁场中运动取极短时间,取竖直向上为正方向,由动量定理
若粒子最远到达第4个磁场右侧时,此时速度方向为竖直向上,对上式两边求和得
解得
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$