内容正文:
乌鲁木齐市第一中学2026届高三年级第二次
理科综合能力测试
(卷面分值:300分 考试时间:150分钟)
一、单选题
1. 下列说法正确的是( )
A. 图甲中,钠原子跃迁时辐射的光的波长中的光子波长最长
B. 图乙中,射线③的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子
C. 图丙中,光电效应中电流表与电压表示数图像,Q的波长大于R的波长
D. 图丁中,a、b两种金属的遏止电压Uc随入射光的频率v的关系图像,金属a的截止频率大
【答案】B
【解析】
【详解】A.图甲中,钠原子跃迁时辐射的光的波长中的光子对应的能级差最大,则波长最短,A错误;
B.图乙中,射线③的穿透力最强,电离作用最弱,属于原子核内释放的γ光子,B正确;
C.图丙中,光电效应中电流表与电压表示数图像,Q的截止电压大于R,根据,可知Q的波长小于R的波长,C错误;
D.图丁中, a、b两种金属的遏止电压Uc随入射光的频率v的关系图像,根据,金属a的截止频率小,D错误。
故选B。
2. 如图所示,质量分别为m、2m的两个小球甲和乙用轻弹簧连接,并用轻绳、固定,处于静止状态,水平,与竖直方向的夹角为60°,重力加速度大小为g。则( )
A. 的拉力大小为2mg
B. 剪断瞬间,小球乙的加速度为g
C. 剪断瞬间,小球甲的加速度为3g
D. 同时剪断和的瞬间,小球甲和乙的加速度都为g
【答案】C
【解析】
【详解】A.对甲、乙整体受力分析可知,的拉力大小为,故A错误;
B.剪断瞬间,弹簧的形变恢复需要时间,故弹簧的弹力不发生突变,小球乙的加速度为零,故B错误;
C.剪断瞬间,轻绳的力可以发生突变,由运动状态考虑,小球甲的加速度应竖直向下,故轻绳的力突变为0,则小球甲受重力和弹簧向下的拉力作用,由牛顿第二定律
解得,故C正确;
D.同时剪断和的瞬间,弹簧的力不发生突变,小球乙的加速度为0,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 小球受重力、支持力和向心力三力作用
B. 小球的高度越高,运动周期就越大
C. 小球的高度越高,所受支持力越大
D. 小球的高度越高,所受合外力越大
【答案】B
【解析】
【详解】A.小球只受重力和支持力,向心力是二者的合力,不是独立的力,故A错误;
B.设支持力方向与竖直方向夹角为,则有
解得
高度越高,圆周运动的半径r越大,因此周期T越大,故B正确;
C.结合以上分析,可知小球受到的支持力
小球的高度越高,小球受到的支持力方向与竖直方向夹角不变,故N不变,故C错误;
D.小球的合外力提供其向心力,即合力为,而与小球的高度无关,故D错误。
故选B。
4. 如图所示,物体A与滑块B一起在光滑水平面上做简谐运动,A、B之间无相对滑动,已知轻质弹簧的劲度系数为k,A、B的质量分别为m和M,A、B之间的动摩擦因数为µ,A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 物体A的回复力是由弹簧的弹力提供
B. 滑块B的回复力是由弹簧的弹力提供
C. A、B间无相对滑动的最大振幅为
D. 物体A的回复力跟位移大小之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体A做简谐运动时,回复力是由滑块B对物体A的静摩擦力提供的,故A错误;
B.滑块B做简谐运动的回复力是由弹簧的弹力和A对B的静摩擦力的合力提供的,故B错误;
C.当A、B之间的摩擦力达到最大静摩擦力时,其振幅最大,以AB整体,有
对物体A,有
联立解得,故C错误;
D.物体A与滑块B(整体看成一个振子)的回复力满足
对物体A,有
则回复力大小跟位移大小之比为,故D正确。
故选D。
5. 一定质量的某种理想气体,沿图像中箭头所示方向,从状态A开始先后变化到状态B、C、D,其中状态A和状态D温度相同,BA、CD的延长线经过坐标原点。已知气体在状态A时的体积为1.0L。则( )
A. 气体在状态C时的体积为6.0L
B. 气体在状态B时的压强为
C. 气体在过程中对外界做的功
D. 气体在过程中吸收的总热量
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图可知,气体从A到B经历等容变化过程,从B到C经历等压变化过程,由盖-吕萨克定律得
解得,故A错误;
B.气体从A到B经历等容变化过程,由查理定律得
解得,故B错误;
C.气体从A到B及从C到D过程外界对气体不做功,从B到C过程,气体对外界做的功
解得,故C错误;
D.由于,气体内能不变,故
气体经历过程,根据热力学第一定律有
解得,故D正确。
故选D。
二、多选题
6. 人造地球卫星发射示意图如图所示,卫星从近地圆轨道Ⅰ上P点先变轨到椭圆轨道Ⅱ,再从Q点变轨到预定圆轨道Ⅲ,卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上做匀速圆周运动。已知轨道Ⅰ的半径为R,卫星在轨道Ⅰ上运行的加速度大小为g,轨道Ⅱ长轴长为,忽略空气阻力,卫星在变轨过程中质量不变。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅲ上运行的速率小于在轨道Ⅱ上运行时经过P点的速率
B. 卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ过程中万有引力做的负功小于卫星发动机推力做的正功
C. 卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行的周期之比为
D. 卫星在轨道Ⅲ上运行的线速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据
知卫星在轨道Ⅰ和卫星在沿轨道Ⅲ的速度大小分别为,
故
又卫星在轨道Ⅰ向轨道Ⅱ上变轨经过P点时做离心运动,
故,即卫星在轨道Ⅲ上运行的速率小于在轨道Ⅱ上运行时经过P点的速率,故A正确;
B.卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ过程中根据
可知卫星速度减小,根据动能定理可知,合外力做负功,故引力做的负功大于卫星发动机推力做的正功,故B错误;
C.根据开普勒第三定律可知卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行的周期之比为,故C正确;
D.根据题意分析知第三轨道轨道半径为
根据牛顿第二定律对第一、三轨道分别分析,
联立解得卫星在轨道Ⅲ上运行的线速度为,故D错误。
故选AC。
7. 如图甲所示,x轴上固定两个点电荷A和B,电荷量分别为和,电荷A固定在原点O,电荷B固定在处,取无穷远处电势为零,可得到如图乙所示的图像。已知图线与x轴的交点坐标为和,处图线的切线平行于x轴。取无穷远处电势为零时,点电荷的电势公式,其中k为静电力常量,Q为场源点电荷的电荷量,r为某点距场源点电荷的距离,则( )
A. 两电荷为异种电荷
B. 两电荷量大小之比为
C. 交点坐标、
D. 在x轴上的区域内静止释放一负电荷,该电荷只在电场力作用下向左运动,可能穿过位置
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据图像,电荷A周围的电势为正值,所以电荷A带正电;电荷B周围的电势为负值,所以电荷B带负电,两电荷为异种电荷,故A正确;
B.处的图线的切线平行于x轴,该处的电场强度等于零,有
解得,故B错误;
C.由题图可知,、处的电势为零,根据,有,
又
解得,,故C正确;
D.在x轴上的区域内,沿x轴正方向电势逐渐降低,电场强度沿x轴正方向,若在x轴上的区域内无初速度释放一负电荷,负电荷所受电场力先向左后向右,负电荷将向左先加速后减速,当所处位置的电势与释放点相等时,速度减为零,此后在该点(内的某点)与释放点之间做往复运动,故D错误。
故选AC。
8. 如图所示,质量为2m的光滑圆弧轨道静止在光滑水平面上,轨道半径为R,质量为m的小球以的速度从左端滑上轨道,冲出轨道后能再次落回轨道。已知重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 小球冲出轨道后做竖直上抛运动
B. 小球能上升的最大高度为2R
C. 小球冲上轨道过程中,轨道的动量变化量大小为
D. 轨道最终做匀速直线运动的速度为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.小球运动到轨道顶端并脱离时,其与轨道具有相同的水平速度,记作v。由系统在水平方向动量守恒可得
再根据系统机械能守恒定律有
代入相关数据计算得
由于小球脱离时相对地面存在水平速度分量,因此其运动轨迹为斜抛,故A错误;
B.竖直方向根据
解得
可得小球能上升的最大高度为,故B正确;
C.在小球沿轨道上滑阶段,轨道动量的变化量Δp=2mv
解得,故C正确;
D.小球滑回并最终脱离轨道的过程,在水平方向上可等效为弹性碰撞。依据系统水平方向动量守恒mv0=mv1+2mv2
机械能守恒
解得轨道最终获得的速度,故D正确。
故选BCD。
三、实验题
9. 某实验小组的甲、乙两同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。
他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓(用实线△ABC表示),然后放好三棱镜,在垂直于AB的方向上插上两枚大头针P1和P2,在棱镜的左侧观察,当P1的像恰好被P2的像挡住时,插上大头针P3,使P3挡住P1、P2像,再插上大头针P4,____________。移去三棱镜和大头针,大头针在纸上的位置如图所示。
(1)题中横线处缺少的实验要求为:_________;
(2)如图所示,甲同学通过量角器测出∠ABC=60°及P3P4与AC边的夹角为45°,由以上数据可得该玻璃的折射率n=_________;
(3)根据前面的结论,在BC一侧_________(填“能”或“不能”)看到大头针P1和P2的像;
(4)乙同学认为甲同学通过测量∠ABC计算折射率会引入间接测量误差,于是他想利用棱镜内部光路直接测量AC面的入射角及折射角,从而测定玻璃折射率。但是实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移,移至图中虚线处,而测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置,由此得出该玻璃折射率的测量值_________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)
(3)不能 (4)小于
【解析】
【小问1详解】
放好三棱镜,在垂直于AB的方向上插上两枚大头针P1和P2,在棱镜的左侧观察,当P1的像恰好被P2的像挡住时,插上大头针P3,使P3挡住P1、P2像,再插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2像。
【小问2详解】
光路图如下图所示
由几何知识可知,入射角i=30°,折射角r=45°
由折射定律可知,折射率
【小问3详解】
根据临界角公式
解得临界角
由大头针过来的光线在BC边的入射角为60°,大于临界角45°,会发生全反射,所以在BC一侧不能看到大头针的像。
【小问4详解】
三棱镜位置移动后的真实光路图如下图中虚线所示
测量时按图中实线测量的,由图中几何关系可知,虚线与法线的夹角大于实线与法线的夹角,即光线由玻璃射向空气时,测量的入射角大于真实值,折射角的测量无影响;
根据折射定律可知,则该玻璃折射率的测量值小于真实值
10. 某学校实验小组学完电学实验之后,设计了如下一系列实验装置。
(1)甲同学用多用电表欧姆挡直接测量待测电阻Rx的阻值。某次测量时,多用电表表盘指针如图所示且他选用欧姆挡的倍率为“×10”,则Rx的测量值为_________Ω。
(2)某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻,他们找到了如下的实验器材:电池组(电动势约为6.0V,内阻约为1Ω),灵敏电流计G(满偏电流Ig=100μA,内阻Rg=200Ω,定值电阻R1(R1=1Ω),定值电阻R2(R2阻值可求),变阻箱R(阻值范围可调),开关,导线若干。
①若想将灵敏电流计G改装成量程为6V的电压表,需要_________一个定值电阻R2(选填“串联”或“并联”),该定值电阻的阻值_________Ω。
②为了准确测出电池组的电动势和内阻,在图中虚线框中设计电路图,请把该电路图补充完整________。
③采集灵敏电流计G和变阻箱R的读数,作出了图像如图乙所示,已知图线的斜率为k,纵截距为b,则所测得电池组的内阻r=__________。(用题目中所给的字母表示,已知电源中的电流远大于电流计G中的电流)
【答案】(1)60 (2) ①. 串联 ②. 59800 ③. ④.
【解析】
【小问1详解】
Rx的测量值为6×10Ω=60Ω
【小问2详解】
[1][2]若想将灵敏电流计G改装成量程为6V的电压表,需要串联一个定值电阻R2,该定值电阻的阻值
[3]电阻R1作为保护电阻,电路图如图所示
[4]根据闭合电路的欧姆定律
变形得
结合图像可知斜率
图像纵截距
联立解得内阻
四、解答题
11. 如图所示,水平传送带CD两端的距离,正以的速率沿顺时针方向转动。光滑斜面AB倾角,其末端B点与传送带C端之间有一段极小的光滑圆弧,可使滑块无能量损失地从斜面滑上水平传送带。现将一滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放,滑块将以大小的水平速度滑上传送带,并从传送带的D端水平飞出,最终落至水平地面上的E点。已知D、E两点间的高度差,滑块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度,不计空气阻力。求:
(1)滑块从D端飞出时速度的大小;
(2)D、E两点间的水平距离x;
(3)改变滑块在斜面上由静止释放的初始位置,其他情况不变,要使滑块总能落至E点,则滑块释放的初始位置到B点的最大距离?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
因为,所以滑块滑上传送带后的一段时间内做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有
解得
设滑块匀加速运动的位移为,根据
联立解得
因为,可知滑块速度增大到v后,将与传送带一起以相同的速度向右匀速运动,所以。
【小问2详解】
滑块从D到E过程,根据平抛运动规律有,
联立解得
【小问3详解】
要使滑块总能落至E点,需保证滑块从D端飞出时的速度仍为。由分析可知,当滑块从斜面滑下的速度足够大,在传送带上减速到3m/s时恰到D点,则从初始位置到B点的距离最大。设滑块到B点的速度大小为,根据牛顿第二定律可知,滑块在传送带上减速运动时加速度大小
根据
滑块在斜面运动过程,以滑块为研究对象,由牛顿第二定律有
滑块在斜面上做初速度为0的匀加速直线运动,则有
联立解得
12. 如图所示,竖直理想虚线边界ab、cd、ef将ab右侧空间依次分成区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,区域Ⅰ中有方向竖直向下、场强大小为(大小未知)的匀强电场,区域Ⅱ中有一半径为r的圆形区域,O为圆心,圆周与边界cd、ef分别相切于M、N点,在下半圆周安装有绝缘弹性挡板,圆形区域内有方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为(大小未知)的匀强磁场,在竖直平面内现有一质量为m、电荷量为的带电粒子从边界ab上的P点,以与ab成30°角斜向上的初速度射入区域Ⅰ,此后垂直边界cd从M点射入圆形区域磁场,与下半圆周的挡板发生2次弹性碰撞后从N点垂直边界ef进入区域Ⅲ。区域Ⅲ中充满正交的匀强电场和磁场,其中磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里,电场强度大小为、方向水平向右。不计粒子重力,已知边界ab与cd间距离为L。求:
(1)电场强度的大小;
(2)粒子在区域Ⅱ中运动的时间;
(3)粒子从Ⅲ中再次返回到边界ef过程中的最大速度以及返回边界ef时的位置与N点间的距离。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
粒子在水平方向有,
竖直方向有,
联立解得
【小问2详解】
由题意可知,粒子在圆形区域中的运动情况如图所示
由此可知,设粒子做圆周运动的半径为R,则
在Ⅱ区域路程
时间
【小问3详解】
粒子从N点进入区域Ⅲ,所受电场力大小为
利用配速法,令
解得
即可将粒子的运动分解为竖直向上的速度大小为的匀速直线运动和速度大小为的匀速圆周运动(初速度方向斜向右下方45°),则此过程中速度最大时,有
则再次回到边界经历的时间为,
圆周运动分运动的半径为
此位置到N点的距离为
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乌鲁木齐市第一中学2026届高三年级第二次
理科综合能力测试
(卷面分值:300分 考试时间:150分钟)
一、单选题
1. 下列说法正确的是( )
A. 图甲中,钠原子跃迁时辐射的光的波长中的光子波长最长
B. 图乙中,射线③的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子
C. 图丙中,光电效应中电流表与电压表示数图像,Q的波长大于R的波长
D. 图丁中,a、b两种金属的遏止电压Uc随入射光的频率v的关系图像,金属a的截止频率大
2. 如图所示,质量分别为m、2m的两个小球甲和乙用轻弹簧连接,并用轻绳、固定,处于静止状态,水平,与竖直方向的夹角为60°,重力加速度大小为g。则( )
A. 的拉力大小为2mg
B. 剪断瞬间,小球乙的加速度为g
C. 剪断瞬间,小球甲的加速度为3g
D. 同时剪断和的瞬间,小球甲和乙的加速度都为g
3. 如图所示,小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 小球受重力、支持力和向心力三力作用
B. 小球的高度越高,运动周期就越大
C. 小球的高度越高,所受支持力越大
D. 小球的高度越高,所受合外力越大
4. 如图所示,物体A与滑块B一起在光滑水平面上做简谐运动,A、B之间无相对滑动,已知轻质弹簧的劲度系数为k,A、B的质量分别为m和M,A、B之间的动摩擦因数为µ,A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 物体A的回复力是由弹簧的弹力提供
B. 滑块B的回复力是由弹簧的弹力提供
C. A、B间无相对滑动的最大振幅为
D. 物体A的回复力跟位移大小之比为
5. 一定质量的某种理想气体,沿图像中箭头所示方向,从状态A开始先后变化到状态B、C、D,其中状态A和状态D温度相同,BA、CD的延长线经过坐标原点。已知气体在状态A时的体积为1.0L。则( )
A. 气体在状态C时的体积为6.0L
B. 气体在状态B时的压强为
C. 气体在过程中对外界做的功
D. 气体在过程中吸收的总热量
二、多选题
6. 人造地球卫星发射示意图如图所示,卫星从近地圆轨道Ⅰ上P点先变轨到椭圆轨道Ⅱ,再从Q点变轨到预定圆轨道Ⅲ,卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上做匀速圆周运动。已知轨道Ⅰ的半径为R,卫星在轨道Ⅰ上运行的加速度大小为g,轨道Ⅱ长轴长为,忽略空气阻力,卫星在变轨过程中质量不变。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅲ上运行的速率小于在轨道Ⅱ上运行时经过P点的速率
B. 卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ过程中万有引力做的负功小于卫星发动机推力做的正功
C. 卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行的周期之比为
D. 卫星在轨道Ⅲ上运行的线速度大小为
7. 如图甲所示,x轴上固定两个点电荷A和B,电荷量分别为和,电荷A固定在原点O,电荷B固定在处,取无穷远处电势为零,可得到如图乙所示的图像。已知图线与x轴的交点坐标为和,处图线的切线平行于x轴。取无穷远处电势为零时,点电荷的电势公式,其中k为静电力常量,Q为场源点电荷的电荷量,r为某点距场源点电荷的距离,则( )
A. 两电荷为异种电荷
B. 两电荷量大小之比为
C. 交点坐标、
D. 在x轴上的区域内静止释放一负电荷,该电荷只在电场力作用下向左运动,可能穿过位置
8. 如图所示,质量为2m的光滑圆弧轨道静止在光滑水平面上,轨道半径为R,质量为m的小球以的速度从左端滑上轨道,冲出轨道后能再次落回轨道。已知重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 小球冲出轨道后做竖直上抛运动
B. 小球能上升的最大高度为2R
C. 小球冲上轨道过程中,轨道的动量变化量大小为
D. 轨道最终做匀速直线运动的速度为
三、实验题
9. 某实验小组的甲、乙两同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。
他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓(用实线△ABC表示),然后放好三棱镜,在垂直于AB的方向上插上两枚大头针P1和P2,在棱镜的左侧观察,当P1的像恰好被P2的像挡住时,插上大头针P3,使P3挡住P1、P2像,再插上大头针P4,____________。移去三棱镜和大头针,大头针在纸上的位置如图所示。
(1)题中横线处缺少的实验要求为:_________;
(2)如图所示,甲同学通过量角器测出∠ABC=60°及P3P4与AC边的夹角为45°,由以上数据可得该玻璃的折射率n=_________;
(3)根据前面的结论,在BC一侧_________(填“能”或“不能”)看到大头针P1和P2的像;
(4)乙同学认为甲同学通过测量∠ABC计算折射率会引入间接测量误差,于是他想利用棱镜内部光路直接测量AC面的入射角及折射角,从而测定玻璃折射率。但是实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移,移至图中虚线处,而测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置,由此得出该玻璃折射率的测量值_________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
10. 某学校实验小组学完电学实验之后,设计了如下一系列实验装置。
(1)甲同学用多用电表欧姆挡直接测量待测电阻Rx的阻值。某次测量时,多用电表表盘指针如图所示且他选用欧姆挡的倍率为“×10”,则Rx的测量值为_________Ω。
(2)某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻,他们找到了如下的实验器材:电池组(电动势约为6.0V,内阻约为1Ω),灵敏电流计G(满偏电流Ig=100μA,内阻Rg=200Ω,定值电阻R1(R1=1Ω),定值电阻R2(R2阻值可求),变阻箱R(阻值范围可调),开关,导线若干。
①若想将灵敏电流计G改装成量程为6V的电压表,需要_________一个定值电阻R2(选填“串联”或“并联”),该定值电阻的阻值_________Ω。
②为了准确测出电池组的电动势和内阻,在图中虚线框中设计电路图,请把该电路图补充完整________。
③采集灵敏电流计G和变阻箱R的读数,作出了图像如图乙所示,已知图线的斜率为k,纵截距为b,则所测得电池组的内阻r=__________。(用题目中所给的字母表示,已知电源中的电流远大于电流计G中的电流)
四、解答题
11. 如图所示,水平传送带CD两端的距离,正以的速率沿顺时针方向转动。光滑斜面AB倾角,其末端B点与传送带C端之间有一段极小的光滑圆弧,可使滑块无能量损失地从斜面滑上水平传送带。现将一滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放,滑块将以大小的水平速度滑上传送带,并从传送带的D端水平飞出,最终落至水平地面上的E点。已知D、E两点间的高度差,滑块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度,不计空气阻力。求:
(1)滑块从D端飞出时速度的大小;
(2)D、E两点间的水平距离x;
(3)改变滑块在斜面上由静止释放的初始位置,其他情况不变,要使滑块总能落至E点,则滑块释放的初始位置到B点的最大距离?
12. 如图所示,竖直理想虚线边界ab、cd、ef将ab右侧空间依次分成区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,区域Ⅰ中有方向竖直向下、场强大小为(大小未知)的匀强电场,区域Ⅱ中有一半径为r的圆形区域,O为圆心,圆周与边界cd、ef分别相切于M、N点,在下半圆周安装有绝缘弹性挡板,圆形区域内有方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为(大小未知)的匀强磁场,在竖直平面内现有一质量为m、电荷量为的带电粒子从边界ab上的P点,以与ab成30°角斜向上的初速度射入区域Ⅰ,此后垂直边界cd从M点射入圆形区域磁场,与下半圆周的挡板发生2次弹性碰撞后从N点垂直边界ef进入区域Ⅲ。区域Ⅲ中充满正交的匀强电场和磁场,其中磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里,电场强度大小为、方向水平向右。不计粒子重力,已知边界ab与cd间距离为L。求:
(1)电场强度的大小;
(2)粒子在区域Ⅱ中运动的时间;
(3)粒子从Ⅲ中再次返回到边界ef过程中的最大速度以及返回边界ef时的位置与N点间的距离。
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