精品解析：湖北宜昌市2026届高三下学期4月调研考试物理试题

宜昌市2026届高三4月调研考试 物 理 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将答题卡上交。 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 港珠澳大桥是世界上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最大的桥梁工程。港珠澳大桥在设计和建造中采用了一种安装在桥塔与梁体之间的阻尼器，其作用主要是通过消耗振动能量来减小桥梁的振幅。阻尼器的使用主要改变了（　　） A. 桥梁的固有频率 B. 桥梁系统的总阻尼 C. 外来驱动力的频率 D. 桥梁的固有周期 2. 氢原子的能级图如图所示，已知钠的逸出功为，现有大量氢原子从能级向低能级跃迁，用辐射的光照射金属钠，下列说法正确的是（　　） A. 氢原子仅能辐射出2种不同频率的光 B. 氢原子从向能级跃迁辐射的光波长最短 C. 氢原子辐射的各种频率的光均能使金属钠发生光电效应 D. 金属钠逸出光电子的动能可能为 3. 如图所示，空间直角坐标系中有一个三棱柱，线段、相等，长度为，线段、、、、相等，长度为。该空间存在匀强磁场，通过面的磁通量为，通过面的磁通量，通过的磁通量为，则匀强磁场的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，边长为的正方形导线框以为轴匀速转动。线框内有一正方形匀强磁场区域，磁场区域的边长为，磁感应强度方向垂直纸面向里。若以图示位置作为计时起点，规定方向为电流的正方向，则导线框内感应电流随时间变化图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 5. 激光干涉仪是高精度位移测量工具，如图所示为其核心部分结构及光路图。激光源发出光束1，被分光镜分为反射光束2和透射光束3，两光束分别经角锥镜A、B反射后再经分光镜汇聚为光束4。角锥镜B固定在被测物体上，当物体向右移动时，通过传感器记录光束4的强弱变化得到物体的位移。已知激光波长为，在传感器记录的相邻三次极强过程中，物体位移大小为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，一固定杆与水平方向夹角为，将一滑块套在粗糙的杆上，通过轻绳悬挂一个小球，若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度一起运动，此时绳子与竖直方向夹角为，且，则滑块的运动情况是（　　） A. 沿着杆加速下滑 B. 沿着杆加速上滑 C. 沿着杆减速下滑 D. 沿着杆减速上滑 7. 如图所示，有一探测器组合体绕地球做半径为的匀速圆周运动，组合体由弹射器与探测器两部分组成，弹射器质量为，探测器质量为。某时刻探测器以3倍原速度大小沿运行方向弹出后飞向深空，弹射器则在地球引力作用下做椭圆运动，弹射器离地心最近距离为。已知弹射器与地心连线在任意相等时间内扫过的面积相等，引力常量为，地球质量为，弹射器在处的引力势能（规定无穷远处引力势能为0）。则的值为（　　） A. 3 B. 8 C. 17 D. 18 8. 如图所示，三个点电荷分别固定在等边三角形ABC的三个顶点，P、M、N分别为三条边的中点，O为三角形的中心。已知N点的电场强度E沿BN方向。下列说法正确的是（　　） A. 三个点电荷一定为等量正电荷 B. P点的电势一定等于M点的电势 C. O点的场强大小一定大于N点的场强大小 D. P点的场强大小一定等于M点的场强大小 9. 一中学生将篮球从点斜向上抛出，经最高点后，落入篮筐点，已知与水平方向的夹角为60°，，如图所示。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 段的运动时间为段的3倍 B. 段的运动时间为段的倍 C. 长度为长度的3倍 D. 长度为长度的倍 10. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为，一厚度不计、长度为的木箱静止倒扣在水平地面上。电荷量为、大小不计、表面光滑的小物块紧靠箱子左端，由静止释放。物块与箱子质量均为，箱子与地面间的滑动摩擦力大小是物块所受电场力大小的倍，。物块与箱子之间的碰撞为弹性碰撞，物块的电荷量保持不变，下列说法正确的是（　　） A. 第二次碰后箱子速度大小 B. 箱子运动的总时间为 C. 箱子通过的总位移大小为 D. 物块电势能总减少量为 二、非选择题：本题共5小题，共60分 11. 为了测量在平直路面上行驶的公共汽车的加速度，某物理兴趣小组同学设计了一个如图（a）所示的简易加速度测量仪，其原理示意图可简化为图（b）。将贴有白纸的木板竖直固定在车上，细绳悬点正对位置标注为点，过点正下方处的点作一条水平直线，在直线上点两侧画出均匀分布的刻度线，并将点标为零刻度，细绳和该直线交点的刻度值可标注为加速度的大小，重力加速度取。 （1）水平直线上标注的加速度刻度值是_____（选填“均匀”或“不均匀”）分布的； （2）若细绳长为，则加速度测量仪可测的最大加速度为_____（结果保留一位小数）； （3）若需增大该加速度测量仪的精确度，下列操作可行的是_____（单选）； A. 换用质量更大的钢球 B. 增加细绳的长度 C. 增大距离 （4）若用该加速度测量仪直接测量正在加速爬坡的公共汽车加速度，则加速度的测量值_____真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。 12. 细电阻丝、表面涂有绝缘膜（厚度不计），已知电阻丝材料的电阻率为，物理小组同学设计实验测定电阻丝材料的电阻率。 （1）如图（a），分别用细电阻丝、在半径较大的圆柱形玻璃棒上紧密缠绕相同匝数制作电阻和，测得、的螺旋长度分别为和。则电阻丝与的横截面积之比为______； （2）按图（b）连接好电路，在闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到______（选填“左端”或“右端”）； （3）闭合开关，调节滑动变阻器，读出、表的示数分别为、。微调滑动变阻器阻值，得到多组测量数据。根据测量数据作出图像，如图（c）所示，测得图线斜率为，则待测电阻丝材料的电阻率______（用、、、表示）。 （4）小组同学为了判断电压表内阻对实验误差的影响，设计了如图（d）所示电路，在电路中加了一个灵敏电流计。闭合开关，灵敏电流计中有从向的微小电流，说明测量结果相对于真实值______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 13. 如图所示，一竖直放置的导热汽缸被轻质活塞和固定隔板分成两个气室，上安装一单向阀门，当气室1中气压大于气室2中气压时，阀门单向开启。气室1内气体压强为，气室2内气体压强为，两气室内气体长度均为，活塞面积为，活塞与汽缸壁间无摩擦，汽缸导热性能良好，重力加速度大小为，大气压强为，外界温度恒定。现在活塞上方缓慢添加细砂。 （1）若所加细砂质量为，求活塞下移的距离； （2）若所加细砂质量为，求从1气室内进入2气室的气体质量与初始时1气室内原来气体质量之比。 14. 如图所示，平面直角坐标系中，第一象限存在沿轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小可调。一带正电的粒子从坐标原点以与轴正方向夹角、大小为的速度进入电场，经过轴上的点第一次进入磁场。已知该粒子质量为，带电荷量为，不计重力。 （1）求粒子由到运动过程中距轴的最远距离； （2）若粒子第一次进入磁场后，到达轴时速度方向恰好与轴垂直，求粒子在电场和磁场中运动的总时间； （3）若粒子某次出磁场后能经过点，求磁感应强度的大小。 15. 如图所示，两根光滑且足够长的平行金属导轨水平固定放置，导轨间距为，电容均为的两电容器和定值电阻通过单刀双掷开关连接在导轨左端。长为质量均为的匀质导体棒、始终与导轨保持垂直。整个装置处于磁感应强度大小为方向竖直向下的匀强磁场中。棒锁定，开关接1，在棒的中点施加水平向右的恒力，使其从静止开始运动，当运动距离时速度为，此时将开关接2，同时撤去恒力，解除棒锁定。运动过程中、棒刚好不相碰，棒、金属导轨和导线的电阻不计，棒的电阻为。求： （1）撤去前瞬间通过棒的电流和作用过程中通过棒的电荷量； （2）撤去前瞬间棒的加速度大小； （3）、棒初始时刻的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 宜昌市2026届高三4月调研考试 物 理 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将答题卡上交。 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 港珠澳大桥是世界上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最大的桥梁工程。港珠澳大桥在设计和建造中采用了一种安装在桥塔与梁体之间的阻尼器，其作用主要是通过消耗振动能量来减小桥梁的振幅。阻尼器的使用主要改变了（　　） A. 桥梁的固有频率 B. 桥梁系统的总阻尼 C. 外来驱动力的频率 D. 桥梁的固有周期 【答案】B 【解析】 【详解】A．桥梁的固有频率由其自身质量、结构等固有属性决定，阻尼器不会改变这些属性，因此固有频率不变，故A错误； B．阻尼器通过消耗振动能量减小振幅，本质是增大了桥梁系统的总阻尼，使振动更快衰减，故B正确； C．外来驱动力的频率由外界振源（如风、通行车辆等）决定，阻尼器无法改变外界振源的频率，故C错误； D．根据可知固有周期与固有频率互为倒数，由桥梁自身固有属性决定，不受阻尼器影响，因此固有周期不变，故D错误。 故选B。 2. 氢原子的能级图如图所示，已知钠的逸出功为，现有大量氢原子从能级向低能级跃迁，用辐射的光照射金属钠，下列说法正确的是（　　） A. 氢原子仅能辐射出2种不同频率的光 B. 氢原子从向能级跃迁辐射的光波长最短 C. 氢原子辐射的各种频率的光均能使金属钠发生光电效应 D. 金属钠逸出光电子的动能可能为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．大量氢原子从能级向低能级跃迁，能辐射出3种不同频率的光，其中从向能级跃迁辐射的能级差最小，由 故辐射的光波长最长，故AB错误； C．在上述的3种光中，向能级跃迁辐射的光子的能级差为 由 用其照射金属钠不能发生光电效应，其它两种频率的光的能量均大于钠的逸出功为，故用它们照射金属钠能发生光电效应，故C错误； D．因 又 联立解得逸出光电子的最大动能可能为，故金属钠逸出光电子的动能可能为，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，空间直角坐标系中有一个三棱柱，线段、相等，长度为，线段、、、、相等，长度为。该空间存在匀强磁场，通过面的磁通量为，通过面的磁通量，通过的磁通量为，则匀强磁场的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】匀强磁场中，磁通量公式（是垂直于磁场方向的投影面积）。三棱柱的三个互相垂直的面，磁通量分别对应磁场的三个分量，总磁感应强度是各分量的矢量和。 面（平面）： 面（平面）： 面（平面）： 磁通量等于磁感应强度分量乘以对应垂直面的面积，， 总磁感应强度大小 故选B。 4. 如图所示，边长为的正方形导线框以为轴匀速转动。线框内有一正方形匀强磁场区域，磁场区域的边长为，磁感应强度方向垂直纸面向里。若以图示位置作为计时起点，规定方向为电流的正方向，则导线框内感应电流随时间变化图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】若以图示位置作为计时起点，正方形导线框需转动以后磁通量才发生变化，才有感应电流，转动时，磁通量表达式为 可得感应电流大小为 根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针，与规定的正方向相反；在，即转过时，磁通量始终为零，没有感应电流；转过时，磁通量逐渐增大，根据楞次定律可得感应电流方向为逆时针，与规定的正方向相同，转过时，磁通量不变，没有感应电流。 故选D。 5. 激光干涉仪是高精度位移测量工具，如图所示为其核心部分结构及光路图。激光源发出光束1，被分光镜分为反射光束2和透射光束3，两光束分别经角锥镜A、B反射后再经分光镜汇聚为光束4。角锥镜B固定在被测物体上，当物体向右移动时，通过传感器记录光束4的强弱变化得到物体的位移。已知激光波长为，在传感器记录的相邻三次极强过程中，物体位移大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设物体在某位置时光束极强，可知物体每向右运动时，两束光的光程差为 可知下一极强点物体向右运动了，可以记录相邻三次极强过程，即物体位移大小为。 故选B。 6. 如图所示，一固定杆与水平方向夹角为，将一滑块套在粗糙的杆上，通过轻绳悬挂一个小球，若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度一起运动，此时绳子与竖直方向夹角为，且，则滑块的运动情况是（　　） A. 沿着杆加速下滑 B. 沿着杆加速上滑 C. 沿着杆减速下滑 D. 沿着杆减速上滑 【答案】D 【解析】 【详解】设小球的质量为，以小球为对象，由于，可知绳子对小球的拉力沿杆方向的分力向下，则有 可得小球的加速度大小 方向沿杆向下；设滑块的质量为，以小球和滑块为整体， 由于 可知滑块受到的滑动摩擦力沿杆向下，则滑块沿杆向上运动，由于加速度方向沿杆向下，所以滑块的运动情况是沿着杆减速上滑。 故选D。 7. 如图所示，有一探测器组合体绕地球做半径为的匀速圆周运动，组合体由弹射器与探测器两部分组成，弹射器质量为，探测器质量为。某时刻探测器以3倍原速度大小沿运行方向弹出后飞向深空，弹射器则在地球引力作用下做椭圆运动，弹射器离地心最近距离为。已知弹射器与地心连线在任意相等时间内扫过的面积相等，引力常量为，地球质量为，弹射器在处的引力势能（规定无穷远处引力势能为0）。则的值为（　　） A. 3 B. 8 C. 17 D. 18 【答案】C 【解析】 【详解】探测器组合体绕地球做半径为的匀速圆周运动，设线速度大小为，由万有引力提供向心力得 弹射器与探测器分离过程，根据动量守恒可得 其中 联立可得 弹射器则在地球引力作用下做椭圆运动，设弹射器在近地点的速度大小为，根据开普勒第二定律可得 可得 弹射器做椭圆运动过程，只有万有引力做功，根据机械能守恒可得 设，联立整理可得 解得或（舍去，因为） 故选C。 8. 如图所示，三个点电荷分别固定在等边三角形ABC的三个顶点，P、M、N分别为三条边的中点，O为三角形的中心。已知N点的电场强度E沿BN方向。下列说法正确的是（　　） A. 三个点电荷一定为等量正电荷 B. P点的电势一定等于M点的电势 C. O点的场强大小一定大于N点的场强大小 D. P点的场强大小一定等于M点的场强大小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由对称性可知，B点的电荷一定为正电荷，AC两点的电荷为等量同种电荷，则三个点电荷不一定为等量正电荷，A错误； BD．由以上分析，结合对称性可知，P点的电势一定等于M点的电势，P点的场强大小一定等于M点的场强大小，BD正确； C．若三点的电荷为等量正电荷，则O点的场强大小为零，而N点的场强不为零；若B点为正电荷，AC为等量负电荷，则O点的场强大于N点的场强，则O点的场强大小不一定大于N点的场强大小，C错误； 故选BD。 9. 一中学生将篮球从点斜向上抛出，经最高点后，落入篮筐点，已知与水平方向的夹角为60°，，如图所示。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 段的运动时间为段的3倍 B. 段的运动时间为段的倍 C. 长度为长度的3倍 D. 长度为长度的倍 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．将OP段和PN段逆向均看作平抛运动，根据几何关系可知， 联立解得，故A正确，B错误； CD．根据上述分析可得， 解得 由几何知识可得， 联立解得，故C错误，D正确。 故选AD。 10. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为，一厚度不计、长度为的木箱静止倒扣在水平地面上。电荷量为、大小不计、表面光滑的小物块紧靠箱子左端，由静止释放。物块与箱子质量均为，箱子与地面间的滑动摩擦力大小是物块所受电场力大小的倍，。物块与箱子之间的碰撞为弹性碰撞，物块的电荷量保持不变，下列说法正确的是（　　） A. 第二次碰后箱子速度大小 B. 箱子运动的总时间为 C. 箱子通过的总位移大小为 D. 物块电势能总减少量为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据动能定理可得 解得物块与箱子第一次碰撞前的速度大小为 由于碰撞是弹性碰撞，因此满足动量守恒定律和能量守恒定律，则有， 其中为第一次碰撞后箱子的速度，联立解得， 每次物块与箱子发生碰撞后，速度发生交换。物块撞击箱子后做初速度为零、加速度为的匀加速直线运动。箱子受到地面的摩擦力，箱子以物块碰撞前的速度向前做匀减速直线运动，加速度大小为 第一次碰撞后箱子停止运动的时间和位移分别为， 在这段时间内物块在电场加速作用下运动的距离为 这表明箱子在停止运动时，物块与箱子还没有发生第二次碰撞，物块还在继续向前运动，当物块运动的距离后，与静止的箱子发生碰撞，此时物块的速度大小为 此时物块与箱子碰撞又发生速度交换，因此第二次碰撞后，箱子的速度大小，故A正确； C．箱子从第二次碰撞到停止运动通过的位移为 由此可得物块第三次与箱子碰撞前的速度大小为 如此可得第三次碰撞后，箱子通过的距离为 由此可知第次碰撞后箱子通过的距离为 是一个公比为的等比数列，因此箱子总的通过的位移为，故C错误； B．第一次碰撞后箱子位移，有 箱子从第二次碰撞到停止，有 依次类推，可得，… 可得箱子运动的总时间，故B错误； D．物块电势能总减少量为，故D正确。 故选AD。 二、非选择题：本题共5小题，共60分 11. 为了测量在平直路面上行驶的公共汽车的加速度，某物理兴趣小组同学设计了一个如图（a）所示的简易加速度测量仪，其原理示意图可简化为图（b）。将贴有白纸的木板竖直固定在车上，细绳悬点正对位置标注为点，过点正下方处的点作一条水平直线，在直线上点两侧画出均匀分布的刻度线，并将点标为零刻度，细绳和该直线交点的刻度值可标注为加速度的大小，重力加速度取。 （1）水平直线上标注的加速度刻度值是_____（选填“均匀”或“不均匀”）分布的； （2）若细绳长为，则加速度测量仪可测的最大加速度为_____（结果保留一位小数）； （3）若需增大该加速度测量仪的精确度，下列操作可行的是_____（单选）； A. 换用质量更大的钢球 B. 增加细绳的长度 C. 增大距离 （4）若用该加速度测量仪直接测量正在加速爬坡的公共汽车加速度，则加速度的测量值_____真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】（1）均匀 （2）7.5 （3）C （4）大于 【解析】 【小问1详解】 根据牛顿第二定律和几何关系可得 可得 故加速度与小钢球相对零刻度的位移x成正比，故加速度值的刻度为均匀的。 【小问2详解】 若细绳长为50cm，根据勾股定理可知交点的刻度值最大为 则加速度测量仪的量程为 【小问3详解】 A．加速度测量仪的精确度为 可知换用质量更大的钢球对精确度没有影响，故A错误； B．增加细绳的长度，对精确度没有影响，故B错误； C．增大距离，变大，减小，可知精确度变高，故C正确。 故选C。 【小问4详解】 若用加速度测量仪直接测量正在爬坡的汽车加速度，测量的加速度为细绳和直线交点的刻度值，大于实际加速度，实际加速度沿斜坡方向，其为重力分力与拉力沿斜坡方向的合力，故测量值大于真实值。 12. 细电阻丝、表面涂有绝缘膜（厚度不计），已知电阻丝材料的电阻率为，物理小组同学设计实验测定电阻丝材料的电阻率。 （1）如图（a），分别用细电阻丝、在半径较大的圆柱形玻璃棒上紧密缠绕相同匝数制作电阻和，测得、的螺旋长度分别为和。则电阻丝与的横截面积之比为______； （2）按图（b）连接好电路，在闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到______（选填“左端”或“右端”）； （3）闭合开关，调节滑动变阻器，读出、表的示数分别为、。微调滑动变阻器阻值，得到多组测量数据。根据测量数据作出图像，如图（c）所示，测得图线斜率为，则待测电阻丝材料的电阻率______（用、、、表示）。 （4）小组同学为了判断电压表内阻对实验误差的影响，设计了如图（d）所示电路，在电路中加了一个灵敏电流计。闭合开关，灵敏电流计中有从向的微小电流，说明测量结果相对于真实值______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【答案】（1） （2）右端 （3） （4）偏小 【解析】 【小问1详解】 根据题意可得，， 与直径的平方成正比，故横截面积之比为 【小问2详解】 闭合开关前，滑动变阻器要调到阻值最大，保护电路。图（b）中滑片在右端时，接入电路的电阻丝最长，阻值最大。 【小问3详解】 串联电路电流相同， 所以 图像斜率 由电阻定律， 联立解得 【小问4详解】 灵敏电流计中电流从，说明点电势比点高。这意味着的读数偏大（两端实际电压比测量值小），而读数偏小。计算时用的会偏大，代入公式，得到的会偏小。 13. 如图所示，一竖直放置的导热汽缸被轻质活塞和固定隔板分成两个气室，上安装一单向阀门，当气室1中气压大于气室2中气压时，阀门单向开启。气室1内气体压强为，气室2内气体压强为，两气室内气体长度均为，活塞面积为，活塞与汽缸壁间无摩擦，汽缸导热性能良好，重力加速度大小为，大气压强为，外界温度恒定。现在活塞上方缓慢添加细砂。 （1）若所加细砂质量为，求活塞下移的距离； （2）若所加细砂质量为，求从1气室内进入2气室的气体质量与初始时1气室内原来气体质量之比。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设细砂质量为时，1气室内气体压强达到 由平衡条件 解得 所加细砂质量，阀门未打开 设1气室内气体压强设为，由平衡条件 解得 设活塞下移距离为，则 解得 【小问2详解】 方法一 若所加细砂质量，阀门已经打开。设1气室内气体未完全进入2气室，设整个气体压强为，则有 解得 设活塞距距离为， 解得 假设1气室内气体压强变为，阀门不打开，距离距离为，则 解得 解得 假设成立，故 方法二 若所加细砂质量，阀门已经打开。设1气室内气体未完全进入2气室，设整个气体压强为 由平衡条件 解得 联立解得 14. 如图所示，平面直角坐标系中，第一象限存在沿轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小可调。一带正电的粒子从坐标原点以与轴正方向夹角、大小为的速度进入电场，经过轴上的点第一次进入磁场。已知该粒子质量为，带电荷量为，不计重力。 （1）求粒子由到运动过程中距轴的最远距离； （2）若粒子第一次进入磁场后，到达轴时速度方向恰好与轴垂直，求粒子在电场和磁场中运动的总时间； （3）若粒子某次出磁场后能经过点，求磁感应强度的大小。 【答案】（1） （2） （3）或 【解析】 【小问1详解】 设粒子从运动到点时间为，粒子距离轴的最远距离为，则， 联立得， 【小问2详解】 粒子在磁场中圆周运动的半径为，周期为，粒子在磁场中运动的时间为，由几何关系有， 又由圆周运动周期 根据几何关系 联立得： 运动总时间满足 解得 【小问3详解】 如图所示 由几何关系 设粒子重复n次后经过Q点，则有 因 联立得：， 即或 因为 时， 时， 15. 如图所示，两根光滑且足够长的平行金属导轨水平固定放置，导轨间距为，电容均为的两电容器和定值电阻通过单刀双掷开关连接在导轨左端。长为质量均为的匀质导体棒、始终与导轨保持垂直。整个装置处于磁感应强度大小为方向竖直向下的匀强磁场中。棒锁定，开关接1，在棒的中点施加水平向右的恒力，使其从静止开始运动，当运动距离时速度为，此时将开关接2，同时撤去恒力，解除棒锁定。运动过程中、棒刚好不相碰，棒、金属导轨和导线的电阻不计，棒的电阻为。求： （1）撤去前瞬间通过棒的电流和作用过程中通过棒的电荷量； （2）撤去前瞬间棒的加速度大小； （3）、棒初始时刻的距离。 【答案】（1），； （2）； （3） 【解析】 【小问1详解】 棒切割磁感线有 根据欧姆定律 联立得撤去前瞬间通过棒的电流 作用过程中，电容器所带电量为，通过导体棒的电荷量为 任意时刻导体棒速度为，取，则 又因为 联立得 【小问2详解】 撤去瞬间棒中电流为，电容充电电流为，棒中的电流为 对棒由牛顿第二定律可得 联立得 【小问3详解】 任意时刻、棒中电流分别为、，中电流为，则有 即 任意时刻 取，微元求和可得 即 设、棒达共速，分别对、棒应用动能定理可得， 即， 又因为 联立得 、棒初始时刻的距离为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $