内容正文:
2025年12月高中物理月考
一、单选题
1. 在如图所示的四种电场中,分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等,电场强度相同的是( )
A. 甲图:与点电荷等距的a、b两点
B. 乙图:两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C. 丙图:点电荷与带电平板形成的电场中靠近平板上表面的a、b两点
D. 丁图:匀强电场中的a、b两点
2. 某静电场的电场线如图中实线所示,一带正电粒子仅受电场力作用在电场中运动,虚线MN为其运动轨迹,以下说法中不正确的有( )
A. 带电粒子在M点的动能小于在N点的动能
B. M点场强小于N点场强
C. 带电粒子在M点电势能小于在N点的电势能
D. M点电势高于N点电势
3. 将一平行板电容器接成如图所示电路,M、N是电容器的平行金属板, 为定值电阻, 为可变电阻,D为理想二极管,开关S闭合。下列说法中正确的是( )
A. M板带正电荷
B. 仅将 调大,两极板间的电场强度变小
C. 仅将 调小,两极板间的电场强度变大
D. 仅将两极板相互错开一些,两极板间的电场强度不变
4. 在如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为。开关S闭合后,电压表和电流表均为理想电表,在滑动变阻器的滑动端由向缓慢滑动的过程中( )
A. 电压表的示数增大,电流表的示数减小
B. 电容器C所带电荷量增多
C. 的电功率减小
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值绝对值
5. 用粗细均匀的电阻丝折成一个正三角形框架ABC,B、C两点与一个内阻忽略不计的电源连接。在框架所在平面内,有一垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小恒定,如图甲所示,此时框架受到的安培力大小为F。若仅将电源的连接点分别移至边AB、AC的中点,如图乙所示,则此时框架受到的安培力大小为( )
A. 0 B. 0.5F C. F D. 1.5F
6. 如图所示,物块a带正电,表面都涂有绝缘层的物块b不带电,两物块叠放在光滑水平地面上,空间存在垂直纸面向里的匀强磁场,现用水平恒力F拉物块b,两物块一起无相对滑动地沿地面加速向左运动,下列说法正确的是( )
A. 物块a受到的摩擦力变小
B. 物块b受到的摩擦力变大
C. 物块b对地面的压力变大
D. 地面对物块b的支持力变小
7. 如图所示,金属圆盘置于垂直纸面向里的匀强磁场中,其中央和边缘各引出一根导线与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上,导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )
A. 圆盘逆时针匀速转动时,a点的电势高于b点的电势
B. 圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向左运动
C. 圆盘顺时针减速转动时,a点的电势高于b点的电势
D. 圆盘逆时针加速转动时,ab棒将受到向左的安培力
二、多选题
8. 太阳风是从太阳上层大气射出的带电粒子流,当太阳风掠过地球时,会引起地磁暴并影响通信。一定区域内的地磁场可视为方向垂直纸面向里的匀强磁场,太阳风中的某带电粒子以垂直该磁场方向的速度射入,其运动轨迹如图所示。已知带电粒子在运动过程中与空气分子碰撞,动能不断减小,带电量及质量均保持不变,则该粒子( )
A. 从a运动到b B. 从b运动到a
C. 带正电 D. 带负电
9. 如图所示,通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上,b环在螺线管右侧附近,b的环面与a的环面平行,当螺线管中电流变化时则( )
A. 电流减小时,a环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小
B. 电流减小时,a环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小
C. 电流增大时,b环远离螺线管
D. 电流增大时,b环靠近螺线管
10. 如图,粗细均匀的单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次又以2v匀速进入同一匀强磁场,下列说法正确的是( )
A. 第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比为2:1
B. 第二次进入与第一次进入过程中通过线圈某横截面的电荷量之比为2:1
C. 第二次进入与第一次进入过程中外力做功的功率之比为1:1
D. 第二次进入与第一次进入过程中线圈产生热量之比为2:1
三、实验题
11. 一课外小组同学想要测量一个电源的电动势及内阻.准备的器材有:电流表(0~200 mA,内阻是12Ω),电阻箱R(最大阻值9.9Ω),一个开关和若干导线.
(1)由于电流表A的量程较小,考虑到安全因素,同学们将一个定值电阻和电流表并联,若要使并联后流过定值电阻的电流是流过电流表的电流的2倍,则定值电阻的阻值R0 = ___Ω.
(2)设计的电路图如图甲所示.若实验中记录电阻箱的阻值R和电流表的示数I,并计算出,得到多组数据后描点作出图线如图乙所示,则该电源的电动势___V,内阻_____Ω.
12. 在“练习使用多用电表”的实验中:
(1)先用多用电表进行粗略测量,将多用电表的选择开关置于“×10”挡并调零后,两表笔接触待测电阻的两端进行测量,指针指在表盘右端附近,为了使测量值更准确,选择开关应置于电阻_______挡(填“×1”“×100”或“×1 k”),并将两表笔短接,调节图甲中_______(“A”或“B”),重新调零后进行测量。
(2)若用多用电表的电阻挡去探测一个正常的二极管,某次探测时,发现指针偏转角度很大,则与二极管正极相连的是多用电表的_______(填“红表笔”或“黑表笔”)。
(3)图乙为一正在测量中的多用电表表盘,如果选择开关在电阻挡“×100”,则读数为_______Ω;如果选择开关在直流电压“2.5 V”挡,则读数为_______V;如果选择开关在直流电流“100 mA”挡,则读数为_______mA。
四、计算题
13. 如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=1000匝,线圈面积S=400cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,线圈处在一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。求:
(1)第4s时线圈的磁通量;
(2)前4s内通过线圈回路的电流。
14. 如图所示,足够长的平行金属导轨、与水平面间的夹角,其宽度,导轨下端之间连接的电阻,上端之间连接的电阻,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中。一根质量、电阻、长度的金属杆由静止释放,下滑距离前已达到稳定速度。已知金属杆运动过程中始终与导轨接触良好,导轨电阻不计,金属杆与导轨间的动摩擦因数,取,,重力加速度。
(1)求磁感应强度的大小;
(2)当金属杆的速度时,求金属杆的加速度大小;
(3)在金属杆从静止开始下滑距离的过程中,求电阻上产生的焦耳热。
15. 2026年广东省第十七届运动会将在“好心之城”茂名举行,图甲是运动会会徽。茂名某学校课外研究小组从“心”出发,结合所学知识设计如下:在x轴上方第一和第二象限加上垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,第一和第二象限同时还存在着匀强电场E1,方向还没画出来。在x轴的下方第三和第四象限存在着竖直向上另一匀强电场E2,如图乙所示。现有一个质量为m,电荷量为q的正电小球从y轴(在竖直方向)上的a(0,3L0)点,沿着y轴正方向以速度大小为开始运动,恰好在第二象限做圆周运动,经过一段时间后该小球从x轴负半轴进入第三象限匀强电场E2,经过y轴b点时速度方向刚好与y轴垂直,求:(sin53°=0.8,cos53°=0.6)
(1)匀强电场E1大小和方向;
(2)带电小球第一次进入x轴与坐标原点的距离;
(3)带电小球在第三、四象限运动的加速度a和带电小球从开始运动到再一次回到a点所花的时间t总。
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2025年12月高中物理月考
一、单选题
1. 在如图所示的四种电场中,分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等,电场强度相同的是( )
A. 甲图:与点电荷等距的a、b两点
B. 乙图:两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C. 丙图:点电荷与带电平板形成的电场中靠近平板上表面的a、b两点
D. 丁图:匀强电场中的a、b两点
【答案】B
【解析】
【详解】A.甲图为单独一个正电荷,则a、b两点电势相等,电场强度大小相等但方向不同,A错误;
B.乙图为等量异种电荷,则a、b两点电势均为零,且电场强度相同,B正确;
C.丙图中a电场强度小于b点电场强度,a点距负电极板更近,电势低于b点电势,C错误;
D.丁图为匀强电场,则a、b两点电场强度相同,沿电场线方向电势降低,则a点电势低于b点电势,D错误。
故选B。
2. 某静电场的电场线如图中实线所示,一带正电粒子仅受电场力作用在电场中运动,虚线MN为其运动轨迹,以下说法中不正确的有( )
A. 带电粒子在M点的动能小于在N点的动能
B. M点场强小于N点场强
C. 带电粒子在M点电势能小于在N点的电势能
D. M点电势高于N点电势
【答案】C
【解析】
【详解】B.由图可知,N处的电场线密,所以M点场强小于N点场强。故B正确;
D.沿电场线的方向电势降低,由图可知,M点的电势高于N点电势。故D正确;
C.由,可知带正电粒子在M点电势能大于在N点的电势能,故C错误;
A.若粒子从M到N运动,由于M点电势能大于在N点的电势能,所以电场力做正功,又带正电粒子仅受电场力作用在电场中运动,所以合力做正功,则动能增大,带电粒子在M点的动能小于在N点的动能;若粒子从N到M运动,由于M点电势能大于在N点的电势能,所以电场力做负功,又带正电粒子仅受电场力作用在电场中运动,所以合力做负功,则动能减小,带电粒子在M点的动能小于在N点的动能,故A正确。
本题选错误的,故选C。
3. 将一平行板电容器接成如图所示电路,M、N是电容器的平行金属板, 为定值电阻, 为可变电阻,D为理想二极管,开关S闭合。下列说法中正确的是( )
A. M板带正电荷
B. 仅将 调大,两极板间的电场强度变小
C. 仅将 调小,两极板间的电场强度变大
D. 仅将两极板相互错开一些,两极板间的电场强度不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知M极板与低电势连接,N极板与高电势连接,所以N板带正电荷,M板带负电荷,故A错误;
B.仅将R1调大,R0所分的电压变小,电容器需要放电,但由于二极管的影响,电容器只能充电,不能放电,所以电容器两极板间的电压不变,所以两极板间的电场强度不变,故B错误;
C.仅将调小,所分的电压变大,电容器需要充电,二极管不影响电容器充电,所以电容器两极板间的电压变大,两极板间的电场强度变大,故C正确;
D.仅将两极板相互错开一些,两极板的正对面积减小,由可知,电容器的电容变小,结合,
可得
则电容器需要放电,而二极管不允许电容器放电,所以两极板间电场强度增大,故D 错误。
故选C。
4. 在如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为。开关S闭合后,电压表和电流表均为理想电表,在滑动变阻器的滑动端由向缓慢滑动的过程中( )
A. 电压表的示数增大,电流表的示数减小
B. 电容器C所带电荷量增多
C. 的电功率减小
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值绝对值
【答案】D
【解析】
【详解】A.滑动变阻器的滑动端由向缓慢滑动,滑动变阻器接入电阻减小,电路总电阻减小,干路电流增大,电流表的示数增大,电源内阻与定值电阻承担的电压增大,根据闭合电路欧姆定律可知,电压表示数减小,故A错误;
B.电容器两端电压等于电压表示数,根据
结合上述可知,电压表示数减小,则电容器两端电压减小,电容器C所带电荷量减小,故B错误;
C.的电功率
结合上述,干路电流增大,则的电功率增大,故C错误;
D.根据闭合电路欧姆定律有
可知
故D正确。
故选D。
5. 用粗细均匀的电阻丝折成一个正三角形框架ABC,B、C两点与一个内阻忽略不计的电源连接。在框架所在平面内,有一垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小恒定,如图甲所示,此时框架受到的安培力大小为F。若仅将电源的连接点分别移至边AB、AC的中点,如图乙所示,则此时框架受到的安培力大小为( )
A. 0 B. 0.5F C. F D. 1.5F
【答案】B
【解析】
【详解】设此三角形框架边长为L,每条边的电阻均为R。甲图中,干路中电流为
则此时框架受到的安培力为
乙图中,干路中电阻仍是,则电流依然为,此时框架受到的安培力为
故选B。
6. 如图所示,物块a带正电,表面都涂有绝缘层的物块b不带电,两物块叠放在光滑水平地面上,空间存在垂直纸面向里的匀强磁场,现用水平恒力F拉物块b,两物块一起无相对滑动地沿地面加速向左运动,下列说法正确的是( )
A. 物块a受到的摩擦力变小
B. 物块b受到的摩擦力变大
C. 物块b对地面的压力变大
D. 地面对物块b的支持力变小
【答案】C
【解析】
【详解】A.对两物块整体分析有
对物块a分析有
可知物块a、b之间的摩擦力不变,故A错误;
B.b与地面之间无摩擦力,则b受到的摩擦力仅为a对其的摩擦力,则物块b受到的摩擦力不变,故B错误;
CD.地面对物块b的支持力
由于做加速运动,则速度增大,故面对物块b的支持力变大,则根据牛顿第三定律可得,物块b对地面的压力变大,故C正确,D错误。
故选C。
7. 如图所示,金属圆盘置于垂直纸面向里的匀强磁场中,其中央和边缘各引出一根导线与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上,导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( )
A. 圆盘逆时针匀速转动时,a点的电势高于b点的电势
B. 圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向左运动
C. 圆盘顺时针减速转动时,a点的电势高于b点的电势
D. 圆盘逆时针加速转动时,ab棒将受到向左的安培力
【答案】B
【解析】
【详解】A.设圆盘转动角速度为,圆盘半径为,圆盘中磁感应强度为B,则圆盘逆时针匀速转动时,根据法拉第电磁感应定律有
即线圈A中产生恒定的感应电流,则线圈A产生的磁场不变,线圈B的磁通量不发生变化,所以线圈B中无感应电流产生,则a点的电势等于b点的电势,故A错误;
B.圆盘顺时针加速转动时,感应电流逐渐增大。根据右手定则判断可知,感应电流从圆盘中央流向圆盘边缘,根据右手螺旋定则判断可知,线圈A中的感应磁场方向向下,感应磁场增强,所以线圈B中的磁通量增加,根据楞次定律判断可知,线圈B中的感应磁场方向向上,根据右手螺旋定则判断可知,ab棒的感应电流从a端流向b端,则根据左手定则判断可知,ab棒将受到向左的安培力,所以ab棒将向左运动,故B正确;
C.圆盘顺时针减速转动时,感应电流逐渐减小。根据右手定则判断可知,感应电流从圆盘中央流向圆盘边缘,根据右手螺旋定则判断可知,线圈A中的感应磁场方向向下,感应磁场减弱,所以线圈B中的磁通量减小,根据楞次定律判断可知,线圈B中的感应磁场方向向下,根据右手螺旋定则判断可知,ab棒的感应电流从b端流向a端,线圈B相当于电源,则a点的电势低于b点的电势,故C错误;
D.圆盘逆时针加速转动时,感应电流逐渐增大。根据右手定则判断可知,感应电流从圆盘边缘流向圆盘中央,根据右手螺旋定则判断可知,线圈A中的感应磁场方向向上,感应磁场增强,所以线圈B中的磁通量增加,根据楞次定律判断可知,线圈B中的感应磁场方向向下,根据右手螺旋定则判断可知,ab棒的感应电流从b端流向a端,则根据左手定则判断可知,ab棒将受到向右的安培力,故D错误。
故选B。
二、多选题
8. 太阳风是从太阳上层大气射出的带电粒子流,当太阳风掠过地球时,会引起地磁暴并影响通信。一定区域内的地磁场可视为方向垂直纸面向里的匀强磁场,太阳风中的某带电粒子以垂直该磁场方向的速度射入,其运动轨迹如图所示。已知带电粒子在运动过程中与空气分子碰撞,动能不断减小,带电量及质量均保持不变,则该粒子( )
A. 从a运动到b B. 从b运动到a
C. 带正电 D. 带负电
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.带电粒子动能减小,速度v减小,由洛伦兹力提供向心力
可得轨道半径
速度v减小,则r减小,从轨迹看,粒子运动轨迹半径逐渐减小,所以粒子是从a运动到b,A正确,B错误;
CD.磁场方向垂直纸面向里,粒子从a到b,根据左手定则(伸开左手,让磁感线穿入手心,四指指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向,大拇指指向洛伦兹力方向),粒子所受洛伦兹力指向轨迹圆心,可判断粒子带负电,C错误,D正确。
故选AD。
9. 如图所示,通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上,b环在螺线管右侧附近,b的环面与a的环面平行,当螺线管中电流变化时则( )
A. 电流减小时,a环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小
B. 电流减小时,a环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小
C. 电流增大时,b环远离螺线管
D. 电流增大时,b环靠近螺线管
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.电流减小时,通电螺线管产生的磁场减弱,a环磁通量减小。根据安培定则,通电螺线管内部磁场向右,外部磁场向左。当a环缩小时,向右的磁场磁通量不变,向左的磁场磁通量减小,总磁通量增大。故要阻碍原磁通量的减小,a环有缩小的趋势,A正确,B错误;
CD.电流增大时,磁场变强,b环磁通量增大,为阻碍原磁通量的增大,b环远离螺线管,C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图,粗细均匀的单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次又以2v匀速进入同一匀强磁场,下列说法正确的是( )
A. 第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比为2:1
B. 第二次进入与第一次进入过程中通过线圈某横截面的电荷量之比为2:1
C. 第二次进入与第一次进入过程中外力做功的功率之比为1:1
D. 第二次进入与第一次进入过程中线圈产生热量之比为2:1
【答案】AD
【解析】
【详解】A.线圈进入磁场过程中产生的感应电流为
所以,故A正确;
B.线圈进入磁场过程中通过线圈某横截面的电荷量为
所以,故B错误;
C.匀速进入,外力做功的功率为
所以,故C错误;
D.产生的热量为
所以,故D正确。
故选AD。
三、实验题
11. 一课外小组同学想要测量一个电源的电动势及内阻.准备的器材有:电流表(0~200 mA,内阻是12Ω),电阻箱R(最大阻值9.9Ω),一个开关和若干导线.
(1)由于电流表A的量程较小,考虑到安全因素,同学们将一个定值电阻和电流表并联,若要使并联后流过定值电阻的电流是流过电流表的电流的2倍,则定值电阻的阻值R0 = ___Ω.
(2)设计的电路图如图甲所示.若实验中记录电阻箱的阻值R和电流表的示数I,并计算出,得到多组数据后描点作出图线如图乙所示,则该电源的电动势___V,内阻_____Ω.
【答案】 ①. 6 ②. 6 ③. 2
【解析】
【详解】(1)[1]由题意可知,设通过电流表的电流为I,则通过电阻R0的电流为2I;则
;
(2)[2][3]R0与RA并联后的电阻为
根据全电路欧姆定律
变形可得
由图线可知
4+r=6;,则r=2Ω;E=6V
12. 在“练习使用多用电表”的实验中:
(1)先用多用电表进行粗略测量,将多用电表的选择开关置于“×10”挡并调零后,两表笔接触待测电阻的两端进行测量,指针指在表盘右端附近,为了使测量值更准确,选择开关应置于电阻_______挡(填“×1”“×100”或“×1 k”),并将两表笔短接,调节图甲中_______(“A”或“B”),重新调零后进行测量。
(2)若用多用电表的电阻挡去探测一个正常的二极管,某次探测时,发现指针偏转角度很大,则与二极管正极相连的是多用电表的_______(填“红表笔”或“黑表笔”)。
(3)图乙为一正在测量中的多用电表表盘,如果选择开关在电阻挡“×100”,则读数为_______Ω;如果选择开关在直流电压“2.5 V”挡,则读数为_______V;如果选择开关在直流电流“100 mA”挡,则读数为_______mA。
【答案】(1) ①. ×1 ②. B
(2)黑表笔 (3) ①. 1500 ②. 1.25 ③. 50.0
【解析】
【小问1详解】
选择开关置于“×10”挡测电阻时,表盘指针偏角过大,为了使测量值更准确,指针需要指在中央刻线附近,即需要换低倍率挡,选择开关应置于电阻“×1”挡;电阻表换挡后,需要重新进行欧姆调零,即将两表笔短接,调节题图甲中B(欧姆调零旋钮)重新调零后进行测量。
【小问2详解】
某次用多用电表的电阻挡去探测一个正常的二极管时,发现指针偏转角度很大,表明通过的电流较大,即待测电阻较小,可知测量的是二极管的正向电阻,根据电流“红进黑出”规律可知,与二极管正极相连的是多用电表的黑表笔。
【小问3详解】
[1]根据多用电表的读数规则,选择开关在电阻“×100”挡时,读取最上方刻度线,则电阻表读数为;
[2]选择开关在直流电压“2.5 V”挡时,读取中间的刻度线,则读数为1.25V;
[3]选择开关在直流电流“100 mA”挡时,读取中间的刻度线,则读数为50.0mA。
四、计算题
13. 如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=1000匝,线圈面积S=400cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,线圈处在一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。求:
(1)第4s时线圈的磁通量;
(2)前4s内通过线圈回路的电流。
【答案】(1)0.016Wb;(2)0.4A
【解析】
【详解】(1)线圈面积S=400cm2=0.04m2,由图乙所示图象可知,t=4s时B=0.4T,第4s时线圈的磁通量
(2)由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势
感应电流
14. 如图所示,足够长的平行金属导轨、与水平面间的夹角,其宽度,导轨下端之间连接的电阻,上端之间连接的电阻,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中。一根质量、电阻、长度的金属杆由静止释放,下滑距离前已达到稳定速度。已知金属杆运动过程中始终与导轨接触良好,导轨电阻不计,金属杆与导轨间的动摩擦因数,取,,重力加速度。
(1)求磁感应强度的大小;
(2)当金属杆的速度时,求金属杆的加速度大小;
(3)在金属杆从静止开始下滑距离的过程中,求电阻上产生的焦耳热。
【答案】(1)1T (2)1m/s2
(3)
【解析】
【小问1详解】
当金属杆ab达到稳定速度时,金属杆所受的重力沿斜面的分力、摩擦力和安培力达到平衡状态,设金属杆的速度为v时,感应电动势为
感应电流为
安培力为
外电阻为
联立可得安培力大小为
处于稳定状态时,根据平衡条件可得
代入数据解得
【小问2详解】
当金属杆的速度时,安培力大小为
根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
【小问3详解】
(3)在金属杆从静止释放到下滑距离的过程中,根据能量守恒可得
代入数据解得电路产生的总焦耳热为
所以
又因
又有
联立解得
15. 2026年广东省第十七届运动会将在“好心之城”茂名举行,图甲是运动会会徽。茂名某学校课外研究小组从“心”出发,结合所学知识设计如下:在x轴上方第一和第二象限加上垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,第一和第二象限同时还存在着匀强电场E1,方向还没画出来。在x轴的下方第三和第四象限存在着竖直向上另一匀强电场E2,如图乙所示。现有一个质量为m,电荷量为q的正电小球从y轴(在竖直方向)上的a(0,3L0)点,沿着y轴正方向以速度大小为开始运动,恰好在第二象限做圆周运动,经过一段时间后该小球从x轴负半轴进入第三象限匀强电场E2,经过y轴b点时速度方向刚好与y轴垂直,求:(sin53°=0.8,cos53°=0.6)
(1)匀强电场E1大小和方向;
(2)带电小球第一次进入x轴与坐标原点的距离;
(3)带电小球在第三、四象限运动的加速度a和带电小球从开始运动到再一次回到a点所花的时间t总。
【答案】(1),方向竖直向上
(2)
(3),方向沿着y轴正方向;
【解析】
【小问1详解】
对带电小球,做圆周运动,则
解得
方向竖直向上;
【小问2详解】
对带电小球,做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设半径为r,则
解得
如图,由几何关系可知
【小问3详解】
对带电小球,设小球进入第三象限与x轴正方向成θ角,由第(2)可知
可求
由于带电小球经过y轴b点时速度方向刚好与y轴垂直,由对称性可知小球做类平抛运动。设带电小球在第三象限匀强电场E2中运动时间为t1,则,,
方向沿着y轴正方向;
设带电小球在匀强磁场中运动时间为t2,则
其中,
解得
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