精品解析：天津市南开区2025-2026学年高三下学期质量监测（一）物理试卷

2025~2026学年度第二学期高三年级质量监测（一） 物理学科试卷 本试卷分为第I卷（选择题）和第II卷两部分，共100分。考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将答题卡交回。 第I卷（选择题共40分） 一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 以下四幅图片：图甲是单色光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图；图丙是一束复色光从水下s点射向水面A点，折射成两束单色光a、b；图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将明暗交替变化。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗 B. 图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 C. 图丙中，若改变复色光入射角度，a光比b光先发生全反射 D. 图丁中，此现象可表明光是纵波 2. 紫外线灯消毒是医院诊室消毒的主要方式之一。某一型号的紫外线消毒灯发出频率为的紫外线，光强度可调，已知锌的截止频率为。下列说法正确的是（　　） A. 紫外线灯工作时，我们看到的紫蓝色辉光就是紫外线 B. 当该型号紫外线灯发出微弱辉光时，无法使锌板发生光电效应 C. 若增强紫外线灯的光强度，锌板逸出的光电子最大初动能仍保持不变 D. 用该型号紫外线灯照射锌板，能使锌板带负电 3. 我国将在2030年前后实施火星采样返回。若a为火星表面赤道上的物体，b为轨道在火星赤道平面内的近火星表面卫星（轨道半径近似等于火星半径），c为在火星赤道上空的火星同步静止卫星，b、c两卫星的绕行方向相同。下列说法正确的是（　　） A. a、b、c的线速度大小关系为 B. a、b、c的角速度大小关系为 C. a、b、c的周期大小关系为 D. a、b、c的向心加速度大小关系为 4. 2025年5月6日，中国选手赵心童夺得2025年斯诺克世锦赛冠军。某次比赛中，赵心童用球杆击打母球，使其以速度v与静止的目标球发生正碰（两球完全相同且质量为m），若碰撞后目标球的速度为，则关于母球与目标球的碰撞过程，下列说法正确的是（　　） A. 该碰撞过程可能为弹性碰撞 B. 母球的动量变化率大于目标球的动量变化率 C. 碰撞过程母球的速度变化量大小为 D. 碰撞过程目标球对母球撞击力的冲量大小为 5. 如图所示为密立根油滴实验示意图，两块水平放置的平行金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场。油滴从喷口出来时由于摩擦而带负电，油滴的大小、质量各不相同。油滴进入电场时的初速度、油滴间的相互作用及空气对油滴的浮力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A. 悬浮的油滴所带的电荷量一定相等 B. 若某油滴向下加速运动，则重力和静电力的合力做负功 C. 若某油滴向下加速运动，仅增加平行金属板间距离，可使该油滴处于平衡状态 D. 若某油滴悬浮不动，断开电源与平行金属板的连接，仅减小平行金属板间距离则该油滴仍不动 二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。） 6. 防灾演练中，消防员演示了在水中使用塑料盆进行自救的方法。如图甲所示，消防员用双手环抱住倒扣的盆体，将盆口压入水中，最终消防员和塑料盆一起漂浮，其示意图如图乙所示。若盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，则在盆口缓慢下压的过程中（　　） A. 盆中气体压强不变 B. 盆中气体对外界放出热量 C. 盆中气体分子的平均动能增加 D. 盆中气体分子单位时间与盆内壁单位面积的碰撞次数增加 7. 如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙两摆的振幅之比为2:1 B. 时，甲摆摆球到达重力势能最小处，乙摆摆球的动能为零 C. 甲、乙两摆的摆长之比为1:2 D. 甲摆摆球在最低点时的向心加速度大于乙摆摆球在最低点时的向心加速度 8. 如图甲所示电路中变压器为理想变压器，其原线圈接有如图乙所示正弦交流电，变压器原、副线圈的匝数比，电表均为理想交流电表。已知为保险丝，其熔断电流为3A，阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，现将滑动变阻器的滑片P从b端缓慢移动至a端，则此过程中（　　） A. 保险丝熔断前，电流表的示数逐渐减小 B. 保险丝熔断前，电压表的示数逐渐增大 C. 当滑片P位于b端时，电压表读数为4V D. 保险丝中电流刚达到熔断电流时，变压器输入功率为15W 第Ⅱ卷（共60分） 9. 某实验小组利用如图甲所示的实验器材验证力的平行四边形定则。在圆形水平桌面上固定一张白纸，在桌子边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中滑轮固定在桌边，滑轮可沿桌边移动。将三根绳子系在同一点O，每根绳子的另一端各挂一定数量的相同钩码，当系统达到平衡时，记录每根绳上的钩码数量便可得出三根绳子的拉力大小。 （1）滑轮所挂钩码个数分别为，下列选项中的钩码个数，能够保证实验顺利完成的是________。 A. B. C. （2）实验中，O点的位置________（选填“可以”或“不可以”）改变。 （3）如图乙所示，选择合适标度，从O点出发，用力的图示法画出绳的拉力和的大小和方向，根据力的平行四边形定则作和的合成图，得出合力的大小和方向；按同一标度在白纸上画出与拉力大小相等、方向相反的力F的图示。为判断本次实验是否满足力的平行四边形定则，需比较________。 A. 和F的大小 B. 和F的方向 C. 和F的大小和方向 10. 测定一个待测电阻的阻值（阻值约为），实验室提供如下器材： 电池组E（电动势，内阻不计） 电流表（量程，内阻约为） 电流表（量程，内阻为） 滑动变阻器（阻值范围，额定电流2A） 电阻箱（阻值范围，额定电流1A） 电键S、导线若干 要求实验中尽可能精确地测量的阻值，请回答下面问题： （1）为测量待测电阻两端的电压，可将电流表________（填写器材代号）与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到________，这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表， （2）在方框中画出测量阻值的电路图，并在图中标明器材代号。 （3）调节滑动变阻器，两表的示数如图所示，可读出电流表的示数是________mA，电流表的示数是________，可得到待测电阻的精确值是________（该结果保留三位有效数字）。 11. 如图所示，滑板运动员以一定速度从P点沿水平方向滑离平台，恰能从A点与轨道相切进入粗糙圆弧轨道AC，沿圆弧轨道在竖直平面内做圆周运动。已知运动员（含滑板）质量，运动员进入圆弧轨道时的速度大小，圆弧轨道的半径，圆弧轨道AB对应的圆心角。测得运动员在轨道最低点B时对轨道的压力是其总重力的3.8倍。若运动员可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度。求： （1）运动员在P点的速度的大小及从P点到A点所用时间t； （2）运动员在B点时的动能，及在圆弧轨道AB段运动过程中，摩擦力对运动员所做的功W。 12. 如图所示，矩形和为上下两部分对称磁场区域，分别有垂直纸面向外、向里的匀强磁场，磁场磁感应强度大小均为，在边界左侧有一速度选择器，其内部电场强度大小为、磁感应强度大小为（未知），速度选择器的中线恰好垂直且过的中点。一比荷为的带电粒子以速度恰好沿速度选择器的中线运动并射入磁场区域，射入磁场的粒子恰好各经过上、下磁场一次从点射出。上、下两部分磁场区域高度均为。不考虑电场、磁场边界效应和粒子重力的影响。，，求： （1）判断粒子的电性及速度选择器内磁感应强度的大小； （2）图中对称磁场区域的长度； （3）粒子在对称磁场区域运动的总时间。 13. 如图甲所示，磁悬浮电梯依据电磁学原理实现轿厢悬停与上下运动，其模型可简化为如图乙所示：两根相距的平行绝缘竖直导轨，处于垂直导轨平面、等距相间分布且方向相反的匀强磁场中，磁场磁感应强度，各磁场区间长为d。电梯轿厢内固定一宽为L、长为d、总电阻的竖直单匝长方形闭合金属线框MNPQ，MQ、NP沿导轨方向，MN、QP垂直导轨且始终在相反磁场中。当磁场以的速度匀速向上运动，轿厢受移动磁场驱动从地面由静止启动，经过一段时间轿厢达到最大速度并匀速运动。轿厢匀速上行一段时间后让磁场向下匀速运动从而使轿厢制动，从开始制动到轿厢速度减为零用时，轿厢位移。已知轿厢总质量，忽略运行阻力与金属框电感，导轨足够长，。求： （1）启动瞬间金属线框的热功率P和电梯轿厢向上运动最大速度的大小； （2）制动过程磁场向下匀速运动的速度v的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025~2026学年度第二学期高三年级质量监测（一） 物理学科试卷 本试卷分为第I卷（选择题）和第II卷两部分，共100分。考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将答题卡交回。 第I卷（选择题共40分） 一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 以下四幅图片：图甲是单色光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图；图丙是一束复色光从水下s点射向水面A点，折射成两束单色光a、b；图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将明暗交替变化。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗 B. 图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 C. 图丙中，若改变复色光入射角度，a光比b光先发生全反射 D. 图丁中，此现象可表明光是纵波 【答案】A 【解析】 【详解】A．单缝衍射的特点就是中央条纹特别宽、特别亮，两侧亮纹更窄更暗，符合衍射图样特征，故A正确； B．双缝干涉相邻亮纹间距公式为 ，其中是屏到挡板的距离，增大时，相邻亮纹间距会增大，故B错误； C．图丙中，入射角相同，的折射角更大，由折射定律可得水对光的折射率更大；全反射临界角满足，折射率越大临界角越小，因此改变入射角度时，光先达到临界角，先发生全反射，故C错误； D．偏振是横波特有的现象，只有横波会发生偏振，该现象说明光是横波，故D错误。 故选A。 2. 紫外线灯消毒是医院诊室消毒的主要方式之一。某一型号的紫外线消毒灯发出频率为的紫外线，光强度可调，已知锌的截止频率为。下列说法正确的是（　　） A. 紫外线灯工作时，我们看到的紫蓝色辉光就是紫外线 B. 当该型号紫外线灯发出微弱辉光时，无法使锌板发生光电效应 C. 若增强紫外线灯的光强度，锌板逸出的光电子最大初动能仍保持不变 D. 用该型号紫外线灯照射锌板，能使锌板带负电 【答案】C 【解析】 【详解】A．紫外线是不可见光，人眼无法直接观察到，紫外灯工作时看到的紫蓝色辉光是汞蒸气发出的可见光成分，并非紫外线，A错误； B．光电效应是否发生仅取决于入射光频率是否大于金属的截止频率，与光强无关。该紫外灯的频率高于锌的截止频率，即使光强微弱，仍能发生光电效应，B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能仅与入射光频率、金属逸出功有关，与光强无关，因此增强紫外灯强度不会改变光电子最大初动能，C正确； D．锌板在紫外线照射下发生光电效应，向外逸出光电子，失去电子后锌板带正电，D错误。 故选C。 3. 我国将在2030年前后实施火星采样返回。若a为火星表面赤道上的物体，b为轨道在火星赤道平面内的近火星表面卫星（轨道半径近似等于火星半径），c为在火星赤道上空的火星同步静止卫星，b、c两卫星的绕行方向相同。下列说法正确的是（　　） A. a、b、c的线速度大小关系为 B. a、b、c的角速度大小关系为 C. a、b、c的周期大小关系为 D. a、b、c的向心加速度大小关系为 【答案】D 【解析】 【详解】火星静止卫星的角速度等于火星自转角速度，则知a与c的角速度大小相等，即 根据 因卫星c的轨道半径大于火星的半径，可知 根据 因卫星c的轨道半径大于火星的半径，可知 对于卫星b与c，根据万有引力提供向心力得 可得，， 因卫星b的轨道半径小于卫星c的轨道半径，则，， 由上分析可知，三者的线速度大小关系为 角速度大小关系为 根据 周期大小关系为 向心加速度大小关系为。 故选D。 4. 2025年5月6日，中国选手赵心童夺得2025年斯诺克世锦赛冠军。某次比赛中，赵心童用球杆击打母球，使其以速度v与静止的目标球发生正碰（两球完全相同且质量为m），若碰撞后目标球的速度为，则关于母球与目标球的碰撞过程，下列说法正确的是（　　） A. 该碰撞过程可能为弹性碰撞 B. 母球的动量变化率大于目标球的动量变化率 C. 碰撞过程母球的速度变化量大小为 D. 碰撞过程目标球对母球撞击力的冲量大小为 【答案】D 【解析】 【详解】C．碰撞过程，根据动量守恒可得 解得碰后母球的速度为 则碰撞过程母球的速度变化量为 可知碰撞过程母球的速度变化量大小为，故C错误； D．根据动量定理可知碰撞过程目标球对母球撞击力的冲量大小为，故D正确； A．碰撞过程损失的机械能为 可知该碰撞过程不可能为弹性碰撞，故A错误； B．根据牛顿第三定律可知，碰撞过程母球对目标球的作用力大小等于目标球对母球的作用力大小，根据动量定理可知 则母球的动量变化率等于目标球的动量变化率，故B错误。 故选D。 5. 如图所示为密立根油滴实验示意图，两块水平放置的平行金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场。油滴从喷口出来时由于摩擦而带负电，油滴的大小、质量各不相同。油滴进入电场时的初速度、油滴间的相互作用及空气对油滴的浮力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A. 悬浮的油滴所带的电荷量一定相等 B. 若某油滴向下加速运动，则重力和静电力的合力做负功 C. 若某油滴向下加速运动，仅增加平行金属板间距离，可使该油滴处于平衡状态 D. 若某油滴悬浮不动，断开电源与平行金属板的连接，仅减小平行金属板间距离则该油滴仍不动 【答案】D 【解析】 【详解】A．油滴进入电场后受重力与电场力的作用，若油滴悬浮不动，说明重力与电场力平衡，即 则 由于油滴的质量各不相同，则油滴所带的电荷量也不同，故A错误； B．若某油滴向下加速运动，根据动能定理可知，重力与静电力的合力做正功，故B错误； C．若某油滴向下加速运动，说明重力大于电场力。当增加平行金属板间的距离时，根据可知，由于不变，故两金属板间的电场强度将减小，则电场力也会减小，所以不可能使该油滴处于平衡状态，故C错误； D．若油滴悬浮不动，说明重力与电场力平衡。当断开电源与平行金属板的连接时，金属板所带的电量将保持不变，若仅减小平行金属板间的距离，由于 所以两金属板间的电场强度不变，因此该油滴仍悬浮不动，故D正确。 故选D。 二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。） 6. 防灾演练中，消防员演示了在水中使用塑料盆进行自救的方法。如图甲所示，消防员用双手环抱住倒扣的盆体，将盆口压入水中，最终消防员和塑料盆一起漂浮，其示意图如图乙所示。若盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，则在盆口缓慢下压的过程中（　　） A. 盆中气体压强不变 B. 盆中气体对外界放出热量 C. 盆中气体分子的平均动能增加 D. 盆中气体分子单位时间与盆内壁单位面积的碰撞次数增加 【答案】BD 【解析】 【详解】A．将盆口下压的过程中，盆中气体的体积减小，盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，由玻意耳定律可知，盆中气体的压强增大，故A错误； B．将盆口下压的过程中，盆中气体的体积减小，外界对盆中气体做正功，由于温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律，因为可知气体放出热量，故B正确； C．由于气体温度不变，所以分子平均动能不变，故C错误； D．由于气体体积减小，压强增大，则盆中气体分子单位时间与盆内壁单位面积的碰撞次数增加，故D正确。 故选BD。 7. 如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙两摆的振幅之比为2:1 B. 时，甲摆摆球到达重力势能最小处，乙摆摆球的动能为零 C. 甲、乙两摆的摆长之比为1:2 D. 甲摆摆球在最低点时的向心加速度大于乙摆摆球在最低点时的向心加速度 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据图示可知，甲摆的振幅为2cm，乙摆的振幅为1cm，则甲、乙两摆的振幅之比为2:1，故A正确； B．2s时，甲的位移为0，表明甲摆摆球位于最低点，此时甲摆摆球到达重力势能最小处乙的位移为最大值1cm，表明乙摆摆球位于最高点，此时乙摆摆球的动能为零，故B正确； C．根据图示可知， 根据单摆周期公式有， 解得，故C错误； D．令甲、乙摆动过程的摆角分别为、，在最低点的速度大小分别为、，根据动能定理有， 摆球在最低点时的向心加速度分别为， 解得， 由于甲的摆长小于乙的摆长，甲的振幅大于乙的振幅，则有 解得 即甲摆摆球在最低点时的向心加速度大于乙摆摆球在最低点时的向心加速度，故D正确。 故选ABD。 8. 如图甲所示电路中变压器为理想变压器，其原线圈接有如图乙所示正弦交流电，变压器原、副线圈的匝数比，电表均为理想交流电表。已知为保险丝，其熔断电流为3A，阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，现将滑动变阻器的滑片P从b端缓慢移动至a端，则此过程中（　　） A. 保险丝熔断前，电流表的示数逐渐减小 B. 保险丝熔断前，电压表的示数逐渐增大 C. 当滑片P位于b端时，电压表读数为4V D. 保险丝中电流刚达到熔断电流时，变压器输入功率为15W 【答案】CD 【解析】 【详解】A．滑片P从b端缓慢移动至a端，则副线圈电阻减小，根据原副线圈电压与匝数的关系 原、副线圈两端电压不变，所以副线圈电流变大，根据原副线圈电流与匝数比的关系 原、副线圈匝数不变，可知，原线圈中的电流变大，则电流表的示数逐渐增大，故A错误； B．由于副线圈中电流变大，R0两端的电压变大，滑动变阻器两端电压减小，所以电压表示数变小，故B错误； C．由图可知 根据原副线圈电压与匝数的关系 可得 所以，当滑片P位于b端时，根据串联电路的分压原理电压表读数为 故C正确； D．保险丝即将熔断时，即 根据原副线圈电流与匝数的关系 解得 所以变压器输入功率为 故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷（共60分） 9. 某实验小组利用如图甲所示的实验器材验证力的平行四边形定则。在圆形水平桌面上固定一张白纸，在桌子边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中滑轮固定在桌边，滑轮可沿桌边移动。将三根绳子系在同一点O，每根绳子的另一端各挂一定数量的相同钩码，当系统达到平衡时，记录每根绳上的钩码数量便可得出三根绳子的拉力大小。 （1）滑轮所挂钩码个数分别为，下列选项中的钩码个数，能够保证实验顺利完成的是________。 A. B. C. （2）实验中，O点的位置________（选填“可以”或“不可以”）改变。 （3）如图乙所示，选择合适标度，从O点出发，用力的图示法画出绳的拉力和的大小和方向，根据力的平行四边形定则作和的合成图，得出合力的大小和方向；按同一标度在白纸上画出与拉力大小相等、方向相反的力F的图示。为判断本次实验是否满足力的平行四边形定则，需比较________。 A. 和F的大小 B. 和F的方向 C. 和F的大小和方向 【答案】（1）A （2）可以 （3）C 【解析】 【小问1详解】 对O点进行受力分析，在三个拉力作用下处于平衡状态，因此三个力可构成一个三角形，满足两边之和大于第三边，两边之差小于第三边，以钩码的个数表示力的大小，可知只有A符合题意要求。 故选A。 【小问2详解】 本实验需要通过三力平衡验证力的平行四边形定则，每次平衡后，记录好结点位置与各个力的大小及方向即可，因此改变滑轮的位置和相应钩码数量，使系统再次达到平衡，绳的结点O的位置可以改变。 【小问3详解】 比较F′和F的大小和方向，从而判断本次实验是否满足力的平行四边形定则。 故选C。 10. 测定一个待测电阻的阻值（阻值约为），实验室提供如下器材： 电池组E（电动势，内阻不计） 电流表（量程，内阻约为） 电流表（量程，内阻为） 滑动变阻器（阻值范围，额定电流2A） 电阻箱（阻值范围，额定电流1A） 电键S、导线若干 要求实验中尽可能精确地测量的阻值，请回答下面问题： （1）为测量待测电阻两端的电压，可将电流表________（填写器材代号）与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到________，这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表， （2）在方框中画出测量阻值的电路图，并在图中标明器材代号。 （3）调节滑动变阻器，两表的示数如图所示，可读出电流表的示数是________mA，电流表的示数是________，可得到待测电阻的精确值是________（该结果保留三位有效数字）。 【答案】（1） ①. ②. 9000 （2） （3） ①. 8.0 ②. 150 ③. 191 【解析】 【小问1详解】 [1][2]因电池组的电动势为，故待测电阻两端所加电压的最大值不超过，此时测量电路的电流约为 因此，电流表用于测量电流，为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表，需要调整电阻箱阻值为 【小问2详解】 滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采用分压接法，待测电阻阻值约为，电流表内阻约为，电压表内阻已知，为 为实现精确测量，电流表应采用外接法，电路图如图所示 【小问3详解】 [1]由图可知，电流表的最小刻度为，故电流表示数为； [2]由图可知，电流表的最小刻度为，故电流表示数为； [3]由上述分析可知待测电阻两端电压 由欧姆定律可知待测电阻的阻值 11. 如图所示，滑板运动员以一定速度从P点沿水平方向滑离平台，恰能从A点与轨道相切进入粗糙圆弧轨道AC，沿圆弧轨道在竖直平面内做圆周运动。已知运动员（含滑板）质量，运动员进入圆弧轨道时的速度大小，圆弧轨道的半径，圆弧轨道AB对应的圆心角。测得运动员在轨道最低点B时对轨道的压力是其总重力的3.8倍。若运动员可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度。求： （1）运动员在P点的速度的大小及从P点到A点所用时间t； （2）运动员在B点时的动能，及在圆弧轨道AB段运动过程中，摩擦力对运动员所做的功W。 【答案】（1）， （2）， 【解析】 【小问1详解】 运动员在A点 解得 运动员在A点的竖直方向速度 解得 【小问2详解】 运动员在B点，根据牛顿第二定律有 根据牛顿第三定律有 运动员在B点的动能 解得 运动员从A运动到B的过程中，根据动能定理有 得 12. 如图所示，矩形和为上下两部分对称磁场区域，分别有垂直纸面向外、向里的匀强磁场，磁场磁感应强度大小均为，在边界左侧有一速度选择器，其内部电场强度大小为、磁感应强度大小为（未知），速度选择器的中线恰好垂直且过的中点。一比荷为的带电粒子以速度恰好沿速度选择器的中线运动并射入磁场区域，射入磁场的粒子恰好各经过上、下磁场一次从点射出。上、下两部分磁场区域高度均为。不考虑电场、磁场边界效应和粒子重力的影响。，，求： （1）判断粒子的电性及速度选择器内磁感应强度的大小； （2）图中对称磁场区域的长度； （3）粒子在对称磁场区域运动的总时间。 【答案】（1）正电， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场区域内向下偏转，由左手定则可知，粒子带正电。 粒子在速度选择器中满足 解得 【小问2详解】 粒子在对称磁场区域的运动轨迹如图所示，由牛顿第二定律得 得粒子在磁场中运动的半径为 粒子第一次经过边界时速度方向与的夹角等于轨迹对应圆心角。由几何关系得 解得 由几何关系得 【小问3详解】 粒子在对称磁场区域运动的轨迹对应的总圆心角为 粒子在对称磁场区域运动的总时间 13. 如图甲所示，磁悬浮电梯依据电磁学原理实现轿厢悬停与上下运动，其模型可简化为如图乙所示：两根相距的平行绝缘竖直导轨，处于垂直导轨平面、等距相间分布且方向相反的匀强磁场中，磁场磁感应强度，各磁场区间长为d。电梯轿厢内固定一宽为L、长为d、总电阻的竖直单匝长方形闭合金属线框MNPQ，MQ、NP沿导轨方向，MN、QP垂直导轨且始终在相反磁场中。当磁场以的速度匀速向上运动，轿厢受移动磁场驱动从地面由静止启动，经过一段时间轿厢达到最大速度并匀速运动。轿厢匀速上行一段时间后让磁场向下匀速运动从而使轿厢制动，从开始制动到轿厢速度减为零用时，轿厢位移。已知轿厢总质量，忽略运行阻力与金属框电感，导轨足够长，。求： （1）启动瞬间金属线框的热功率P和电梯轿厢向上运动最大速度的大小； （2）制动过程磁场向下匀速运动的速度v的大小。 【答案】（1）， （2） 【解析】 【小问1详解】 电梯轿厢由静止启动瞬间 启动瞬间金属线框的热功率 解得 电梯轿厢向上运动最大速率时，线框相对磁场的速率为 产生感应电动势 根据闭合电路欧姆定律有 线框所受的安培力 由平衡条件有 解得 【小问2详解】 设轿厢制动过程轿厢速度为，线框感应电动势 电流为 安培力大小为 取向下为正方向，轿厢制动t时间内对轿厢根据动量定理有 由于 整理得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $