精品解析:福建漳州市漳州艺术实验学校2024-2025学年高二上学期期中考物理试卷
2026-07-03
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 福建省 |
| 地区(市) | 漳州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.89 MB |
| 发布时间 | 2026-07-03 |
| 更新时间 | 2026-07-03 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-03 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58630152.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
漳州艺术实验学校2024-2025学年(下)期中考
高二年级物理试卷
考试时间:75分钟 满分:100分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;
2.请将答案正确填写在答题卡上(选择题用2B铅笔填涂,非选择题用黑色签字笔填写)
一、单选题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求的。
1. 磁场中某区域的磁感线如图所示,则( )
A. 带正电粒子在a、b两处受到的洛伦兹力方向一定相同
B. a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba < Bb
C. 同一通电导线放在a处受到的安培力比放在b处小
D. 带电粒子在a处受到的洛伦兹力比在b处小
2. 2024年4月25日,“神舟十八号”航天员顺利奔赴“天宫”。航天员不仅要完成空间站的首次出舱任务,还要进行碎片防护加固装置的安装。若舱外的航天员与舱内的航天员进行通话,则需通过( )
A. 直接对话 B. 紫外线
C. 红外线 D. 无线电波
3. 如图是远距离输电的示意图,下列说法正确的是( )
A. a是升压变压器,b是降压变压器
B. a是降压变压器,b是升压变压器
C. a的输出电压等于b的输入电压
D. a的输出电压等于输电线上损失的电压
4. 如图,光滑斜面的倾角为θ,斜面上放置一矩形导体线框abcd,ab边的边长为l1,bc边的边长为l2,线框的质量为m,电阻为R,线框通过细棉线绕过光滑的滑轮与重物相连,重物质量为M,斜面上ef线(ef平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度为B,如果线框从静止开始运动,进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的,且线框的边始终平行底边,则下列说法正确的是( )
A. 线框进入磁场前运动的加速度为
B. 线框进入磁场时匀速运动的速度为
C. 线框做匀速运动的总时间为
D. 该匀速运动过程产生的焦耳热为
二、双选题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 如图所示,水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环,圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。从上方俯视,当把条形磁铁水平向右平移时,圆环保持静止。下列说法正确的是( )
A. 环中产生逆时针的感应电流 B. 环对桌面的压力小于重力
C. 环受到向右的摩擦力 D. 环有收缩的趋势
6. 如图甲是一款无线充电手机的实物图,图乙是其原理图。送电线圈接电源,受电线圈接手机电池,则( )
A. 若送电线圈接余弦交流电,则受电线圈中将产生周期性变化的电流
B. 若送电线圈接直流电源,则受电线圈中将产生不变的电流
C. 当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变小时,受电线圈将产生向下的感应磁场
D. 当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变大时,受电线圈将产生向下的感应磁场
7. 下列说法正确的是( )
A. 甲图中,利用回旋加速器加速粒子,所加电压U越大,粒子射出时动能越大
B. 乙图中,可以用增大等离子体的速度的方法来增大磁流体发电机的电动势
C. 丙图中,带正电的粒子(不计重力)从P点进入速度选择器,当速度时向上极板偏转
D. 丁图中,霍尔元件由金属材料构成,通过图示方向电流后上表面电势高
8. 物理课上,老师在讲台上演示了滑块碰撞实验,桌面长L=1m,在中央处放置一滑块A,从桌边处给另一滑块B一初速度,两滑块发生弹性正碰,碰撞时间极短,碰后两滑块恰好都停在桌子两边沿,设两滑块的运动方向沿桌长边方向且在一条直线上(俯视图如图),滑块可视为质点,两滑块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2。则( )
A. 滑块A与滑块B质量之比为1:3
B. 碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小相等
C. 滑块B的初速度大小为m/s
D. 若滑块A的质量为3kg,整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为5J
三、非选择题:共60分,其中9~11题为填空题,12、13题为实验题,14~16题为解答题。考生根据要求作答。
9. 实验室有一台小型发电机,其产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。设发电机的线圈内阻为5Ω,外接一只电阻为95Ω的灯泡(阻值恒定),如图乙所示,在的时刻,电压表的示数为______________;若线圈匝数为100匝,其所在磁场为匀强磁场,磁感应强度为,则线圈面积为______________。
10. 由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如图(a)所示。螺线管处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B随时间t变化的B-t图像如图(b)所示。一电荷量为q的颗粒在t1~t2时间内能悬停在电容器中。则颗粒带__________(“负”或“正”)电;t1~t2时间内,a点电势__________(“高于”、“低于”或“等于”)b点电势。
11. 用小球和轻弹簧组成弹簧振子,使其沿水平方向振动,振动图像如图所示,1~2s内,小球的速度逐渐____(选填“增大”或“减小”);2~3s内,弹簧弹力逐渐____(选填“增大”或“减小”);t=4s时,弹簧的势能达到____(选填“最大值”或“最小值”)。
12. 在“探究单摆周期与摆长关系”的实验中
①某学习小组用秒表测量单摆的周期,如图甲为单摆完成40次全振动时秒表上记录的数据,该读数为___________;
②实验中的摆球可看成为质量均匀分布的球体,该小组同学将摆线长和小球直径之和当作单摆的摆长,那么在探究周期与摆长的关系时将会得到如图乙所示的___________线(填“A”、“ B”和“C”)。根据该图像得到g值______当地重力加速度值(选填“大于”“等于”“小于”)。
13. 某实验小组的同学利用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律,调节气垫导轨的充气源,轻推滑块使其在气垫导轨上做匀速直线运动;然后将安装有遮光条的滑块P由倾斜轨道上某位置静止释放,经过气垫导轨左侧的光电门1后与滑块Q发生碰撞,并粘合在一起,最终通过光电门2。已知滑块P、Q的质量分别为m、M,回答下列问题:
(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度如图乙所示,则宽度d=__________mm;
(2)若滑块P经过光电门1、光电门2时,遮光条的挡光时间分别为Δt1、Δt2,若碰撞过程系统的动量守恒,则关系式_________成立;该碰撞过程损失的机械能为___________(用测量的物理量符号表示)。
14. 如图所示,两根平行光滑金属导轨和放置在水平面内,其间距,磁感应强度B = 5T的匀强磁场垂直导轨平面向下。两导轨之间连接的电阻,在导轨上有一金属棒,其接入电路的电阻,金属棒与导轨垂直且接触良好。在棒上施加水平拉力使其以速度v= 5m/s向右匀速运动,设金属导轨足够长。求:
(1)金属棒产生的感应电动势;
(2)通过电阻R的电流大小和方向;
(3)水平拉力的大小F。
15. 如图所示,水平导轨间距为,导轨电阻忽略不计,导体棒的质量,电阻,与导轨接触良好;电源电动势,内阻,电阻;外加匀强磁场的磁感应强度,方向垂直于导轨平面。与导轨间动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),定滑轮摩擦不计,细线对的拉力为水平方向,重力加速度处于静止状态。求:
(1)通过的电流方向和大小;
(2)受到的安培力大小和方向;
(3)重物重力的最大值;
16. 如图所示,y轴上M点的坐标为(0,L),MN与x轴平行,MN与x轴之间有匀强磁场区域,磁场垂直纸面向里。在y > L的区域存在沿﹣y方向的匀强电场,电场强度为E,在坐标原点O处有一带正电粒子以速率v0沿 + x方向射入磁场,粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场。已知粒子的比荷为,粒子重力不计。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度的大小;
(2)该粒子第一次上升到最高点的坐标;
(3)从原点出发后经过多长时间,带电粒子第一次回到x轴。
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漳州艺术实验学校2024-2025学年(下)期中考
高二年级物理试卷
考试时间:75分钟 满分:100分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;
2.请将答案正确填写在答题卡上(选择题用2B铅笔填涂,非选择题用黑色签字笔填写)
一、单选题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求的。
1. 磁场中某区域的磁感线如图所示,则( )
A. 带正电粒子在a、b两处受到的洛伦兹力方向一定相同
B. a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba < Bb
C. 同一通电导线放在a处受到的安培力比放在b处小
D. 带电粒子在a处受到的洛伦兹力比在b处小
【答案】B
【解析】
【详解】A.带正电粒子在a、b两处的运动方向未知,到的洛伦兹力方向不一定相同,A错误;
B.磁场中磁感线疏密程度表示磁感应强度的大小,由图可知Ba < Bb,B正确;
C.同一通电导线在a处,b处的放置方式不确定,无法得到安培力的大小关系,C错误;
D.带电粒子在a处,b处的入射方向不确定,无法得到洛伦兹力的大小关系,D错误.
故选B。
2. 2024年4月25日,“神舟十八号”航天员顺利奔赴“天宫”。航天员不仅要完成空间站的首次出舱任务,还要进行碎片防护加固装置的安装。若舱外的航天员与舱内的航天员进行通话,则需通过( )
A. 直接对话 B. 紫外线
C. 红外线 D. 无线电波
【答案】D
【解析】
【详解】A.天宫舱位外处于真空状态,声波是机械波,传播需要介质,可知,舱外的航天员与舱内的航天员进行通话,不能够直接对话,故A错误;
BCD.现代移动通信均是利用无线电波进行通信,即舱外的航天员与舱内的航天员进行通话,通过的是无线电波,故BC错误,D正确。
故选D。
3. 如图是远距离输电的示意图,下列说法正确的是( )
A. a是升压变压器,b是降压变压器
B. a是降压变压器,b是升压变压器
C. a的输出电压等于b的输入电压
D. a的输出电压等于输电线上损失的电压
【答案】A
【解析】
【详解】AB.因能量损失与输送电压的平方成反比,故为减小电路能量损耗,要用高压送电,到用户要进行降压,故a为升压变压器,b是降压变压器,故A正确,B错误;
CD.因电路导线有电阻,会有电压损示,故a的输出电压要大于b的输入电压。且a的输出电压减去输电线上的损失电压等于b的输入电压,故CD错误。
故选A。
4. 如图,光滑斜面的倾角为θ,斜面上放置一矩形导体线框abcd,ab边的边长为l1,bc边的边长为l2,线框的质量为m,电阻为R,线框通过细棉线绕过光滑的滑轮与重物相连,重物质量为M,斜面上ef线(ef平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度为B,如果线框从静止开始运动,进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的,且线框的边始终平行底边,则下列说法正确的是( )
A. 线框进入磁场前运动的加速度为
B. 线框进入磁场时匀速运动的速度为
C. 线框做匀速运动的总时间为
D. 该匀速运动过程产生的焦耳热为
【答案】D
【解析】
【详解】A.线框进入磁场前,由牛顿第二定律得
解得线框进入磁场前运动的加速度为
故A错误;
B.由平衡条件
又
联立解得线框进入磁场时匀速运动的速度为
故B错误;
C.线框做匀速运动的总时间为
故C错误;
D.由能量守恒定律,该匀速运动过程中产生的焦耳热等于系统重力势能的减小量,则
故D正确。
故选D。
二、双选题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 如图所示,水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环,圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。从上方俯视,当把条形磁铁水平向右平移时,圆环保持静止。下列说法正确的是( )
A. 环中产生逆时针的感应电流 B. 环对桌面的压力小于重力
C. 环受到向右的摩擦力 D. 环有收缩的趋势
【答案】AB
【解析】
【详解】A.当条形磁铁沿水平向右平移时,闭合金属环内向上的磁通量减小,由楞次定律可知,金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流,A正确;
B.将金属圆环等效成条形磁体,则上面为N极,故与条形磁铁相吸,则环对桌面的压力小于重力, B正确;
C.当条形磁铁沿水平向右平移时同时将跟随磁铁运动的趋势,金属圆环受安培力水平分力跟条形磁铁运动的方向相同,则环受到向左的摩擦力,C错误;
D.闭合金属环内的磁通量减小,因此线圈做出的反应是面积有扩大的趋势,D错误.
故选AB。
6. 如图甲是一款无线充电手机的实物图,图乙是其原理图。送电线圈接电源,受电线圈接手机电池,则( )
A. 若送电线圈接余弦交流电,则受电线圈中将产生周期性变化的电流
B. 若送电线圈接直流电源,则受电线圈中将产生不变的电流
C. 当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变小时,受电线圈将产生向下的感应磁场
D. 当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变大时,受电线圈将产生向下的感应磁场
【答案】AD
【解析】
【详解】A.若送电线圈接入余弦交流电,其产生的磁场会随电流周期性变化,穿过受电线圈的磁通量也周期性变化
因此受电线圈会产生周期性变化的感应电流,A正确;
B.若送电线圈接入恒定直流电源,电流稳定后磁场不变,穿过受电线圈的磁通量不变,受电线圈中不会产生感应电流,B错误;
C.由图乙可知,原磁场方向向上;当原磁场逐渐变小时,穿过受电线圈的向上的磁通量减小
根据楞次定律增反减同,感应磁场方向与原磁场方向同向,即向上,阻碍磁通量减小,C错误;
D.原磁场方向向上,当原磁场逐渐变大时,穿过受电线圈的向上的磁通量增大
根据楞次定律增反减同,感应磁场方向与原磁场方向反向,即向下,阻碍磁通量增大,D正确。
故选AD 。
7. 下列说法正确的是( )
A. 甲图中,利用回旋加速器加速粒子,所加电压U越大,粒子射出时动能越大
B. 乙图中,可以用增大等离子体的速度的方法来增大磁流体发电机的电动势
C. 丙图中,带正电的粒子(不计重力)从P点进入速度选择器,当速度时向上极板偏转
D. 丁图中,霍尔元件由金属材料构成,通过图示方向电流后上表面电势高
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由洛伦兹力提供向心力可得
解得回旋加速器的最终速度为
则最大动能为
可知粒子最终动能与加速电压无关,故A错误;
B.对磁流体发电机有
解得
可通过增大离子体的速度的方法来增大发电机的电动势,故B正确;
C.根据左手定则与电场力方向特征,带正电的粒子所受洛伦兹力方向向上,电场力方向向下,由于,则
粒子向上极板偏转,故C正确;
D.由左手定则可知自由电子向上偏转,即上表面将聚集负电荷,所以上表面的电势比下表面的低,故D错误。
故选BC。
8. 物理课上,老师在讲台上演示了滑块碰撞实验,桌面长L=1m,在中央处放置一滑块A,从桌边处给另一滑块B一初速度,两滑块发生弹性正碰,碰撞时间极短,碰后两滑块恰好都停在桌子两边沿,设两滑块的运动方向沿桌长边方向且在一条直线上(俯视图如图),滑块可视为质点,两滑块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2。则( )
A. 滑块A与滑块B质量之比为1:3
B. 碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小相等
C. 滑块B的初速度大小为m/s
D. 若滑块A的质量为3kg,整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为5J
【答案】CD
【解析】
【详解】A.设滑块A与滑块B质量分别为m1和m2,滑块B的初速度为v0,与滑块A碰前速度为v,两滑块碰撞后的速度分别为v1和v2,两滑块发生弹性碰撞,则有
碰后对滑块A,根据动能定理有
碰后对滑块B,根据动能定理有
联立解得
故A错误;
B.根据牛顿第二定律可得
可知碰撞后两滑块的加速度大小相等,由于碰后速度大小也相等,则碰后运动时间相同。碰后滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小为
可知由于两滑块的质量不同,所以碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小不相等,故B错误;
C.碰前对滑块B分析,根据动能定理有
解得,滑块B的初速度大小为
故C正确;
D.若滑块A的质量为3kg,则滑块B的质量为
根据能量守恒可得,整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为
故D正确。
故选CD。
三、非选择题:共60分,其中9~11题为填空题,12、13题为实验题,14~16题为解答题。考生根据要求作答。
9. 实验室有一台小型发电机,其产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。设发电机的线圈内阻为5Ω,外接一只电阻为95Ω的灯泡(阻值恒定),如图乙所示,在的时刻,电压表的示数为______________;若线圈匝数为100匝,其所在磁场为匀强磁场,磁感应强度为,则线圈面积为______________。
【答案】 ①. 209V ②. 0.022
【解析】
【详解】[1] 电压表的示数为外电压的有效值
[2]由甲图可知,交流电周期
线圈转动的角速度
电动势的峰值
线圈面积
10. 由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如图(a)所示。螺线管处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B随时间t变化的B-t图像如图(b)所示。一电荷量为q的颗粒在t1~t2时间内能悬停在电容器中。则颗粒带__________(“负”或“正”)电;t1~t2时间内,a点电势__________(“高于”、“低于”或“等于”)b点电势。
【答案】 ①. 负 ②. 等于
【解析】
【详解】[1]如图(b)所示B随t增大,根据楞次定律可知,电容器上极板带正电,下极板带负电,则场强方向竖直向下,一电荷量为q的颗粒在t1~t2时间内悬停在电容器中,由平衡条件可知
电场力方向竖直向上,则颗粒带负电,故填负;
[2]如图(b)所示,t1~t2时间内
得感应电动势不变,电容器稳定时没有电流通过,则a点电势等于b点电势,故填等于。
11. 用小球和轻弹簧组成弹簧振子,使其沿水平方向振动,振动图像如图所示,1~2s内,小球的速度逐渐____(选填“增大”或“减小”);2~3s内,弹簧弹力逐渐____(选填“增大”或“减小”);t=4s时,弹簧的势能达到____(选填“最大值”或“最小值”)。
【答案】 ①. 增大 ②. 增大 ③. 最小值
【解析】
【详解】[1]由题图可知,1~2s内小球的位移减小,说明弹性势能转化为动能,即速度增大;
[2]2~3s内小球的位移增大,说明动能转化为弹性势能,即弹性势能增大,弹簧弹力逐渐增大;
[3]t=4s时,小球位于平衡位置,此时动能最大,由能量守恒可知,弹簧的势能达到最小值。
12. 在“探究单摆周期与摆长关系”的实验中
①某学习小组用秒表测量单摆的周期,如图甲为单摆完成40次全振动时秒表上记录的数据,该读数为___________;
②实验中的摆球可看成为质量均匀分布的球体,该小组同学将摆线长和小球直径之和当作单摆的摆长,那么在探究周期与摆长的关系时将会得到如图乙所示的___________线(填“A”、“ B”和“C”)。根据该图像得到g值______当地重力加速度值(选填“大于”“等于”“小于”)。
【答案】 ①. 75.2s ②. C ③. 等于
【解析】
【详解】①[1]秒表内圈读数为60s,外圈读数为15.2s,所以最终读数为。
②[2]根据周期公式得
其中为悬点到球心的距离,该小组同学将摆线长和小球直径之和当作单摆的摆长,则根据
可知偏大,故周期与摆长的关系为图中的C。
[3]根据可知图象的斜率
可得重力加速度
可知摆长不影响图象的斜率,根据该图像得到g值等于当地重力加速度值。
13. 某实验小组的同学利用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律,调节气垫导轨的充气源,轻推滑块使其在气垫导轨上做匀速直线运动;然后将安装有遮光条的滑块P由倾斜轨道上某位置静止释放,经过气垫导轨左侧的光电门1后与滑块Q发生碰撞,并粘合在一起,最终通过光电门2。已知滑块P、Q的质量分别为m、M,回答下列问题:
(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度如图乙所示,则宽度d=__________mm;
(2)若滑块P经过光电门1、光电门2时,遮光条的挡光时间分别为Δt1、Δt2,若碰撞过程系统的动量守恒,则关系式_________成立;该碰撞过程损失的机械能为___________(用测量的物理量符号表示)。
【答案】 ①. 1.881##1.882##1.883 ②. ③.
【解析】
【详解】(1)[1]由图乙可知挡光片的宽度为
(2)[2]滑块P经过光电门1、2时的速度分别为
①
②
根据动量守恒定律有
③
联立①②③并整理得
[3]该碰撞过程损失的机械能为
14. 如图所示,两根平行光滑金属导轨和放置在水平面内,其间距,磁感应强度B = 5T的匀强磁场垂直导轨平面向下。两导轨之间连接的电阻,在导轨上有一金属棒,其接入电路的电阻,金属棒与导轨垂直且接触良好。在棒上施加水平拉力使其以速度v= 5m/s向右匀速运动,设金属导轨足够长。求:
(1)金属棒产生的感应电动势;
(2)通过电阻R的电流大小和方向;
(3)水平拉力的大小F。
【答案】(1)5V;(2)1A,从M通过R流向P;(3)1N
【解析】
【详解】(1)依题意有
(2)根据楞次定律,回路中的电流方向为逆时针方向,即aMPb,则通过电阻R的方向为从M通过R流向P,根据欧姆定律,电流大小为
(3)导体棒匀速运动,则水平拉力F大小于等于安培力,则有
15. 如图所示,水平导轨间距为,导轨电阻忽略不计,导体棒的质量,电阻,与导轨接触良好;电源电动势,内阻,电阻;外加匀强磁场的磁感应强度,方向垂直于导轨平面。与导轨间动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),定滑轮摩擦不计,细线对的拉力为水平方向,重力加速度处于静止状态。求:
(1)通过的电流方向和大小;
(2)受到的安培力大小和方向;
(3)重物重力的最大值;
【答案】(1)2A,由b到a;(2)5N,垂直ab水平向左;(3)
【解析】
【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得ab的电流大小
方向由b到a;
(2)由安培力计算公式,可得ab受到的安培力大小
由左手定则可知,安培力的方向垂直ab水平向左;
(3)因最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则有最大静摩擦力为
当最大静摩擦力方向向右时,由平衡条件则有
当最大静摩擦力方向向左时,由平衡条件则有
由于重物平衡,则有
T=G
则有重物重力的最大值为。
16. 如图所示,y轴上M点的坐标为(0,L),MN与x轴平行,MN与x轴之间有匀强磁场区域,磁场垂直纸面向里。在y > L的区域存在沿﹣y方向的匀强电场,电场强度为E,在坐标原点O处有一带正电粒子以速率v0沿 + x方向射入磁场,粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场。已知粒子的比荷为,粒子重力不计。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度的大小;
(2)该粒子第一次上升到最高点的坐标;
(3)从原点出发后经过多长时间,带电粒子第一次回到x轴。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场,则粒子进电场时的速度方向沿y轴正方向,所以粒子在组合场中轨迹如图
由几何关系知,粒子在磁场中做圆周运动的半径为
根据洛伦兹力提供向心力得
解得
(2)粒子穿出磁场进入电场,当速度减小到0时粒子第一次上升到最高点,根据牛顿第二定律
根据运动学公式得匀减速直线运动的位移
粒子第一次上升到最高点的横坐标
粒子第一次上升到最高点的纵坐标
粒子第一次上升到最高点的坐标为
(3)粒子在磁场中运动的时间为
粒子在电场中运动的时间
又
解得
从原点出发后到带电粒子第一次回到x轴所用的时间
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