内容正文:
2026年内蒙古自治区普通高等学校招生选择性考试
物理(第一次模拟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号、座位号填写在答题卡上。本试卷满分100分。
2.作答时,将答案写在答题卡上。写在试卷上无效。
3.考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共10小题,共46分,在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图为某滑雪者在雪道上沿直线滑行一段距离的图像,关于滑雪者的运动,下列说法正确的是( )
A. 速度一直减小 B. 加速度一直减小
C. 速度方向一直不变 D. 加速度方向一直不变
2. 在掌静脉识别技术中,近红外光从空气进入手掌皮肤时,会发生折射,关于该过程,下列说法正确的是( )
A. 光的速度不变 B. 光的频率不变
C. 光的波长不变 D. 光子动量不变
3. At-211是一种用于靶向治疗的放射性元素,其半衰期约为7.2小时。现有质量为0.64g的At-211,经过14.4小时后,未衰变的At-211质量约为( )
A. 0.08g B. 0.16g C. 0.32g D. 0.64g
4. 某毫秒脉冲星与另一个伴星在相距为的距离内以它们两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,远大于星体自身半径,脉冲星和伴星均可视为匀质球体,不计其他星球的影响。已知脉冲星的质量为,伴星的质量为。关于脉冲星和伴星做圆周运动的各量的比值,下列说法正确的是( )
A. 向心力大小之比
B. 向心加速度大小之比
C. 线速度大小之比
D. 半径之比
5. 如图,为双层立体泊车装置示意图。欲将静止在①号车位轿车移至④号泊车位,需先通过①号车位下方的移动板托举着轿车竖直抬升至③号位,再水平右移停至④号车位。两次移动过程中,轿车均从静止先加速再减速至静止。轿车质量为,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 竖直抬升过程中,移动板对车的支持力做功为
B. 水平右移过程中,移动板对车的摩擦力做功为
C. 整个过程中,移动板对车做的总功为
D. 整个过程中,车的机械能增加量为
6. 如图所示的图像,表示一定质量的理想气体经历了、、、四个过程,其中以、、、为顶点的图形为平行四边形,且边的延长线通过原点,边与横轴平行。下列说法正确的是( )
A. 过程放出热量
B. 过程吸收热量
C. 过程压强变化量与过程压强变化量相同
D. 过程吸收的热量等于过程中放出的热量
7. 如图,竖直平面内固定一半径为R的半圆形光滑轨道,A为光滑水平面上的一点,B为轨道与水平面的切点。A点与圆心O点之间距离为3R,AO的延长线交半圆形轨道于P点。原长为2R、劲度系数为k的轻质弹簧一端固定于O点,另一端与质量为m的物块连接。若物块从P点以的初速度沿轨道滑下,且运动到A点的过程中始终不脱离轨道和水平面,下列说法正确的是( )
A. 物块在P点时加速度的方向指向圆心
B. 物块运动到A点时的速度大小为
C. 物块对轨道的最大压力为
D. 物块质量m最大为
8. 已知在无限大接地薄金属板附近放有一点电荷时,可以用虚拟的镜像电荷(以薄金属板为对称轴的等量异种电荷)代替薄金属板上感应电荷对电场的影响。如图所示为点电荷和无限大的接地薄金属板附近的电场线分布。以点电荷为圆心的圆上有、、、四个点,其中、两点连线为圆的一条直径,且垂直于金属板,、两点连线与金属板平行。一负试探电荷在、、、四个点受到的电场力大小分别为、、、,对应的电势能分别为、、、,下列说法正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
9. 一列简谐横波沿轴传播,图甲是时刻波形图,图乙是介质中平衡位置位于处质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波速为
B. 时刻,位置的质点向上振动
C. 内,质点Q的加速度方向一直不变
D. 内,处的质点的路程为
10. 两根足够长的光滑金属导轨ABEF、CDGH按如图方式固定,平行且相距为的AB、CD与水平面夹角为倾斜放置,平行且相距为的EF、GH水平放置,在两导轨平面内各自存在磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场。质量分别为和、长度分别为和、电阻不可忽略的金属杆MN和PQ垂直放置在导轨上,两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持接触良好。导轨的电阻不计,重力加速度大小为。现将杆MN从静止释放,MN始终未到达倾斜导轨底端,则关于回路中电流恒定后,下列说法正确的是( )
A. 金属杆MN中的电流方向为
B. 金属杆PQ中的电流大小为
C. 金属杆MN与PQ的速度大小之比为
D. 金属杆MN与PQ的加速度大小之比为
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用如图甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数,细线与滑轮间的摩擦和滑轮质量不计。
(1)关于本实验,下列说法正确的是______
A. 实验前必须将长木板左端垫高以平衡摩擦力
B. 实验中不需要测量砂和砂桶的总质量
C. 为减小误差,必须保证砂和砂桶总质量远小于滑块质量
D. 实验时应先接通打点计时器电源,再释放滑块
(2)图乙为某次实验得到的一条点迹清晰的纸带,点是纸带上打出的第一个点,、、、、、、是计数点,相邻两个计数点间还有4个点未标出,打点计时器使用的交流电频率为,间有部分纸带没有画出来,测量出各计数点到O点的距离并标在纸带上,由图中数据可得滑块的加速度大小是______(结果保留两位有效数字);
(3)改变砂桶内细砂的质量,多次实验,记录力传感器的示数,测量滑块的加速度,并描绘出图像如图丙所示。已知该图线的横轴截距为,斜率为,重力加速度为。则动摩擦因数______(用、、表示)。
12. 为测量某霍尔元件在室温下的载流子浓度(单位体积内的载流子个数),小组同学在实验室中选取了载流子为电子的霍尔元件进行研究,并设计了如图甲所示的实验电路,匀强磁场垂直于元件的工作面向下,用一个精密可调电源通过1、3测脚为霍尔元件提供工作电流,并用一台高精度数字电压表测量2、4测脚间产生的霍尔电压。
(1)用螺旋测微器测得该元件沿磁场方向的厚度如图乙所示,则______mm;
(2)接通、正常工作时,2、4测脚的电势高低关系为______(选填“”或“”);
(3)实验中,在室温条件下,改变工作电流,测出对应霍尔电压,描绘出图像如图丙所示。已知磁场,电子电荷量,根据图像及已知数据求出该霍尔元件室温下载流子浓度______(结果保留两位有效数字);
(4)如果实验时磁场方向未完全垂直元件工作面,则测量的载流子浓度______(选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。
13. 一架质量的无人机悬停在距地面的高空,时刻,它以加速度竖直向下匀加速运动后,立即向下作匀减速运动至距地面处恰减速为零,重新悬停。不计空气阻力,重力加速度,求:
(1)无人机从开始到重新悬停的时间;
(2)若无人机在高度处悬停时动力系统发生故障,失去竖直升力时间为1s,要使其恢复升力后向下做匀减速运动且不落地的加速度最小值。
14. 如图所示,与水平面夹角为、长度的倾斜传送带以恒定的速度逆时针转动。质量为2kg的木板C静止在光滑水平面上,左侧与传送带平滑对接,物块B静止在木板C的左端。现将物块A从传送带顶端由静止释放,在传送带底端滑上C,同时与B发生碰撞并粘在一起,忽略A由传送带滑上C时的动能损失。A、B的质量均为1kg,且均可视为质点。A、B始终未从C上滑落。已知A与传送带间的动摩擦因数为,A、B与C间的动摩擦因数均为,重力加速度。求:
(1)物块A运动到传送带底端时的速度大小;
(2)木板C的最大速度;
(3)木板C的最小长度。
15. 如图所示,在平面内:第一象限存在方向垂直平面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为;第二象限存在一个方向垂直平面向外的圆形匀强磁场区域(图中未画出),磁感应强度的大小为;第四象限内存在沿轴正方向的匀强电场。一带正电粒子从点沿轴正方向射入磁场,粒子质量为,电荷量为,速度大小为,经磁场偏转后进入电场,再经电场直接从原点O进入第二象限。忽略粒子重力及磁场边缘效应。求:
(1)粒子从发射到第一次打到轴经历的时间;
(2)电场强度的大小;
(3)粒子经第二象限圆形磁场偏转后可以从P点回到第一象限,求圆形磁场面积的最小值,及此后粒子经过轴时对应位置的横坐标。
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2026年内蒙古自治区普通高等学校招生选择性考试
物理(第一次模拟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号、座位号填写在答题卡上。本试卷满分100分。
2.作答时,将答案写在答题卡上。写在试卷上无效。
3.考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共10小题,共46分,在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图为某滑雪者在雪道上沿直线滑行一段距离的图像,关于滑雪者的运动,下列说法正确的是( )
A. 速度一直减小 B. 加速度一直减小
C. 速度方向一直不变 D. 加速度方向一直不变
【答案】C
【解析】
【详解】AC.由图像可知,滑雪者的速度先增加后减小,但速度一直为正,即速度方向不变,A错误,C正确;
BD.图像的斜率等于加速度可知,加速度先减小后反向增加,BD错误。
故选C。
2. 在掌静脉识别技术中,近红外光从空气进入手掌皮肤时,会发生折射,关于该过程,下列说法正确的是( )
A. 光的速度不变 B. 光的频率不变
C. 光的波长不变 D. 光子动量不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.光在介质中的传播速度满足,手掌皮肤的折射率大于空气的折射率,因此光进入手掌皮肤后速度减小,故A错误;
B.光的频率由光源决定,传播过程中仅介质发生变化,不会改变光的频率,故B正确;
C.根据波长、波速与频率的关系,光进入皮肤后减小、不变,因此波长减小,故C错误;
D.光子动量公式为,光进入皮肤后波长减小,因此光子动量增大,故D错误。
故选B。
3. At-211是一种用于靶向治疗的放射性元素,其半衰期约为7.2小时。现有质量为0.64g的At-211,经过14.4小时后,未衰变的At-211质量约为( )
A. 0.08g B. 0.16g C. 0.32g D. 0.64g
【答案】B
【解析】
【详解】经过14.4小时后,即经过了两个半衰期,未衰变的At-211质量约为
故选B。
4. 某毫秒脉冲星与另一个伴星在相距为的距离内以它们两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,远大于星体自身半径,脉冲星和伴星均可视为匀质球体,不计其他星球的影响。已知脉冲星的质量为,伴星的质量为。关于脉冲星和伴星做圆周运动的各量的比值,下列说法正确的是( )
A. 向心力大小之比
B. 向心加速度大小之比
C. 线速度大小之比
D. 半径之比
【答案】A
【解析】
【详解】本题为双星系统问题,两星角速度相同,向心力由彼此间的万有引力提供,是一对作用力与反作用力。
A.两星的向心力是相互的万有引力,大小相等,故,A正确;
B.由牛顿第二定律,向心力大小相等,故,不是,B错误;
D.两星角速度相同,向心力满足,故,D错误;
C.线速度,相同,故,C错误。
故选A。
5. 如图,为双层立体泊车装置示意图。欲将静止在①号车位的轿车移至④号泊车位,需先通过①号车位下方的移动板托举着轿车竖直抬升至③号位,再水平右移停至④号车位。两次移动过程中,轿车均从静止先加速再减速至静止。轿车质量为,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 竖直抬升过程中,移动板对车的支持力做功为
B. 水平右移过程中,移动板对车的摩擦力做功为
C. 整个过程中,移动板对车做的总功为
D. 整个过程中,车的机械能增加量为
【答案】A
【解析】
【详解】A.由能量关系可知,竖直抬升过程中,车的重力势能增加了mgh,则移动板对车的支持力做功为,A正确;
B.水平右移过程中,车的动能变化量为零,因重力和支持力对车都不做功,可知移动板对车的摩擦力做功为零,B错误;
CD.整个过程中,最终车的动能不变,重力势能增加mgh,则机械能增加了mgh,即移动板对车做的总功为,CD错误。
故选A。
6. 如图所示的图像,表示一定质量的理想气体经历了、、、四个过程,其中以、、、为顶点的图形为平行四边形,且边的延长线通过原点,边与横轴平行。下列说法正确的是( )
A. 过程放出热量
B. 过程吸收热量
C. 过程压强变化量与过程压强变化量相同
D. 过程吸收的热量等于过程中放出的热量
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,过程图线延长线过原点,根据理想气体状态方程可知为常数,即压强不变,为等压过程。气体体积增大,对外做功;温度升高,内能增加。根据热力学第一定律,可知,即气体吸收热量,故A错误;
B.过程,由图可知温度降低,内能减小;体积减小,外界对气体做功。根据热力学第一定律,得,因为且,所以,即气体放出热量,故B错误;
C.过程为等压过程,压强变化量。过程,由于为平行四边形且延长线过原点,则平行于但不过原点,故不是等压过程,压强发生变化,。故C错误;
D.过程为等容过程,气体不做功,吸收的热量
过程为等容过程,气体不做功,放出热量
由于为平行四边形且、平行于横轴,故,所以,即过程吸收的热量等于过程中放出的热量,故D正确。
故选D。
7. 如图,竖直平面内固定一半径为R的半圆形光滑轨道,A为光滑水平面上的一点,B为轨道与水平面的切点。A点与圆心O点之间距离为3R,AO的延长线交半圆形轨道于P点。原长为2R、劲度系数为k的轻质弹簧一端固定于O点,另一端与质量为m的物块连接。若物块从P点以的初速度沿轨道滑下,且运动到A点的过程中始终不脱离轨道和水平面,下列说法正确的是( )
A. 物块在P点时加速度方向指向圆心
B. 物块运动到A点时的速度大小为
C. 物块对轨道最大压力为
D. 物块质量m最大为
【答案】D
【解析】
【详解】A.物块在P点受到竖直向下的重力,沿半径向外的弹簧弹力和指向圆心的轨道的弹力,即物块既有向心加速度,也有切向加速度,所以加速度方向指向左下方,并不指向圆心,故A错误;
B.设初始时弹簧与水平方向的夹角为θ,从P运动到A点,根据机械能守恒定律可得
根据几何关系可得
联立解得,故B错误;
C.物块运动到B点时,物块对轨道的压力最大,则
在B点,根据牛顿第二定律可得
联立可得,故C错误;
D.由于物块运动过程中始终不脱离轨道,当物块质量最大时,物块在P点与轨道恰好无弹力作用,则
解得,故D正确
故选D。
8. 已知在无限大接地薄金属板附近放有一点电荷时,可以用虚拟的镜像电荷(以薄金属板为对称轴的等量异种电荷)代替薄金属板上感应电荷对电场的影响。如图所示为点电荷和无限大的接地薄金属板附近的电场线分布。以点电荷为圆心的圆上有、、、四个点,其中、两点连线为圆的一条直径,且垂直于金属板,、两点连线与金属板平行。一负试探电荷在、、、四个点受到的电场力大小分别为、、、,对应的电势能分别为、、、,下列说法正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.A、C都在以为圆心的圆上,到的距离相等。则在A、C产生的场强大小相等、方向相反。A离镜像更远,镜像在C点产生的场强更大,且与在C点产生的场强方向相同,与在A点产生的场强方向相反,因此合场强
电场力大小,得
A离镜像更远,因此电势
负试探电荷电势能,越大,电势能越小,因此,故A错误,B正确;
CD.B、D关于和镜像电荷的连线对称,二者到的距离相等,到镜像的距离也相等。因此合场强大小相等,电势相等。电场力大小,故
电势能,故,故C错误,D正确。
故选BD。
9. 一列简谐横波沿轴传播,图甲是时刻的波形图,图乙是介质中平衡位置位于处质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波速为
B. 时刻,位置的质点向上振动
C. 内,质点Q的加速度方向一直不变
D. 内,处的质点的路程为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.图甲是时刻的波形图,图乙是介质中平衡位置位于处质点Q的振动图像,可知时刻质点Q振动方向向下,根据“上下坡法”可知简谐横波沿轴正方向传播。由乙图可得周期为,设时波峰处质点的位置为,可知在前处的质点位于波峰处,该质点从波峰处振动到需要,有,,
联立解得波速为,故A正确;
B.根据“上下坡法”时刻,位置的质点向下振动,故B错误;
C.内,质点Q的位移为负,根据可知加速度方向一直为正,故一直不变,故C正确;
D.处的质点从波峰处振动到需要,得时处的质点回到波峰处,路程为,故D错误。
故选AC。
10. 两根足够长的光滑金属导轨ABEF、CDGH按如图方式固定,平行且相距为的AB、CD与水平面夹角为倾斜放置,平行且相距为的EF、GH水平放置,在两导轨平面内各自存在磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场。质量分别为和、长度分别为和、电阻不可忽略的金属杆MN和PQ垂直放置在导轨上,两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持接触良好。导轨的电阻不计,重力加速度大小为。现将杆MN从静止释放,MN始终未到达倾斜导轨底端,则关于回路中电流恒定后,下列说法正确的是( )
A. 金属杆MN中的电流方向为
B. 金属杆PQ中的电流大小为
C. 金属杆MN与PQ的速度大小之比为
D. 金属杆MN与PQ的加速度大小之比为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.右手定则可知,金属杆MN中的电流方向为M→N,故A正确;
BD.设MN、PQ速度分别为,加速度大小分别为,当回路中电流恒定时,回路总电动势恒定为一常数,则有
两边对时间求导有
解得
对MN有
对PQ有
联立解得,故BD正确;
C.由于电流稳定前瞬间两杆的初速度不为0,且稳定后两杆的加速度大小不等,故两个速度比值不能确定,故C错误。
故选ABD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用如图甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数,细线与滑轮间的摩擦和滑轮质量不计。
(1)关于本实验,下列说法正确的是______
A. 实验前必须将长木板左端垫高以平衡摩擦力
B. 实验中不需要测量砂和砂桶的总质量
C. 为减小误差,必须保证砂和砂桶总质量远小于滑块质量
D. 实验时应先接通打点计时器电源,再释放滑块
(2)图乙为某次实验得到的一条点迹清晰的纸带,点是纸带上打出的第一个点,、、、、、、是计数点,相邻两个计数点间还有4个点未标出,打点计时器使用的交流电频率为,间有部分纸带没有画出来,测量出各计数点到O点的距离并标在纸带上,由图中数据可得滑块的加速度大小是______(结果保留两位有效数字);
(3)改变砂桶内细砂的质量,多次实验,记录力传感器的示数,测量滑块的加速度,并描绘出图像如图丙所示。已知该图线的横轴截距为,斜率为,重力加速度为。则动摩擦因数______(用、、表示)。
【答案】(1)BD (2)0.80
(3)##
【解析】
【小问1详解】
A.本实验是测量滑块与长木板之间的动摩擦因数,通过测量描绘出图像,根据截距测量摩擦因数,故不需要平衡滑块与长木板间的摩擦力,故A错误;
BC.对小车的拉力是通过力传感器得到的,故无需测量砂和砂桶的质量,也不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量,故B正确,C错误;
D.实验时,应先接通打点计时器电源,待打点稳定后再释放滑块,以充分利用纸带,故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
根据题意可知,相邻计数点之间的时间间隔为
根据逐差法可知,加速度为
【小问3详解】
对滑块和动滑轮整体,根据牛顿第二定律有
则有
图丙直线与轴的截距为
故结合图像有
解得
12. 为测量某霍尔元件在室温下的载流子浓度(单位体积内的载流子个数),小组同学在实验室中选取了载流子为电子的霍尔元件进行研究,并设计了如图甲所示的实验电路,匀强磁场垂直于元件的工作面向下,用一个精密可调电源通过1、3测脚为霍尔元件提供工作电流,并用一台高精度数字电压表测量2、4测脚间产生的霍尔电压。
(1)用螺旋测微器测得该元件沿磁场方向的厚度如图乙所示,则______mm;
(2)接通、正常工作时,2、4测脚的电势高低关系为______(选填“”或“”);
(3)实验中,在室温条件下,改变工作电流,测出对应霍尔电压,描绘出图像如图丙所示。已知磁场,电子电荷量,根据图像及已知数据求出该霍尔元件室温下的载流子浓度______(结果保留两位有效数字);
(4)如果实验时磁场方向未完全垂直元件的工作面,则测量的载流子浓度______(选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。
【答案】(1)0.679##0.680##0.681
(2)> (3)
(4)偏大
【解析】
【小问1详解】
用螺旋测微器测得该元件沿磁场方向的厚度d=0.5mm+0.01mm×18.0=0.680mm
【小问2详解】
接通、正常工作时,根据左手定则,电子受向右的洛伦兹力,则有侧面电势低,即2、4测脚的电势高低关系为>;
【小问3详解】
霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力,有evB=eE
电流微观表达式IH=neSv
设霍尔元件的宽度为l,霍尔元件的电压UH=El
霍尔元件的截面面积S=ld
解得
所以有
其中磁场,电子电荷量,解得m-3
【小问4详解】
如果实验时磁场方向未完全垂直元件的工作面,则式子中的B值偏大,计算得到的载流子浓度偏大。
13. 一架质量的无人机悬停在距地面的高空,时刻,它以加速度竖直向下匀加速运动后,立即向下作匀减速运动至距地面处恰减速为零,重新悬停。不计空气阻力,重力加速度,求:
(1)无人机从开始到重新悬停的时间;
(2)若无人机在高度处悬停时动力系统发生故障,失去竖直升力的时间为1s,要使其恢复升力后向下做匀减速运动且不落地的加速度最小值。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
无人机总下落高度
匀加速阶段,初速度为0,由运动学公式
得加速结束的速度
匀加速阶段时间
匀减速阶段位移
由运动学公式
解得
匀减速阶段时间
因此总时间
【小问2详解】
失去升力后,无人机自由下落,下落末速度
自由下落的位移
此时距地面剩余高度
刚好不落地时,减速到地面时速度恰好为0,对应加速度最小,由
得
14. 如图所示,与水平面夹角为、长度的倾斜传送带以恒定的速度逆时针转动。质量为2kg的木板C静止在光滑水平面上,左侧与传送带平滑对接,物块B静止在木板C的左端。现将物块A从传送带顶端由静止释放,在传送带底端滑上C,同时与B发生碰撞并粘在一起,忽略A由传送带滑上C时的动能损失。A、B的质量均为1kg,且均可视为质点。A、B始终未从C上滑落。已知A与传送带间的动摩擦因数为,A、B与C间的动摩擦因数均为,重力加速度。求:
(1)物块A运动到传送带底端时的速度大小;
(2)木板C的最大速度;
(3)木板C的最小长度。
【答案】(1)
(2)
(3)d=0.5m
【解析】
【小问1详解】
物块A运动到传送带底端时由动能定理
解得
【小问2详解】
A、B碰撞过程由动量守恒
解得
当A、B与C共速时C的速度最大,则对A、B、C系统由动量守恒
解得
【小问3详解】
由能量关系可知
解得d=0.5m
15. 如图所示,在平面内:第一象限存在方向垂直平面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为;第二象限存在一个方向垂直平面向外的圆形匀强磁场区域(图中未画出),磁感应强度的大小为;第四象限内存在沿轴正方向的匀强电场。一带正电粒子从点沿轴正方向射入磁场,粒子质量为,电荷量为,速度大小为,经磁场偏转后进入电场,再经电场直接从原点O进入第二象限。忽略粒子重力及磁场边缘效应。求:
(1)粒子从发射到第一次打到轴经历的时间;
(2)电场强度的大小;
(3)粒子经第二象限圆形磁场偏转后可以从P点回到第一象限,求圆形磁场面积的最小值,及此后粒子经过轴时对应位置的横坐标。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
粒子在第一象限磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有
解得
粒子从 P(0, L) 沿 y 轴正方向射入,圆心在
粒子打到 x 轴时,,由几何关系可知粒子转过的圆心角为
粒子运动周期
故运动时间
小问2详解】
设粒子在A点进入第四象限电场,A点横坐标
此时速度方向与 x 轴负方向成
即 ,
粒子在电场中做类斜抛运动,直接从原点 O 进入第二象限,说明水平位移大小为 ,竖直位移为 0。水平方向
竖直方向
联立解得
【小问3详解】
粒子从O点进入第二象限,速度方向与 x 轴负方向成 。粒子经磁场偏转后从 P(0, L) 回到第一象限。其半径
圆形磁场区域面积最小时,根据几何关系可知,其值为
故最小面积
粒子从 P 点射出时,速度方向与 x 轴正方向成 。进入第一象限磁场后,做半径为 的圆周运动。圆心在 (L, 0)。粒子轨迹方程为 (
第一次当 时
之后将在第一象限和第四象限重复运动,则第n次回到横轴表达式为
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