精品解析：重庆市重庆实验外国语学校2025-2026学年高三上学期12月考试物理试题

重庆实验外国语学校 2025-2026学年度（上）高2026届12月考试物理试题 （满分100分，75分钟完成） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1. 质子（H）和粒子（He）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在垂直于磁场的平面内都做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期的关系是（　　） A. RP：Ra=1：2，TP：Ta=1：2 B. RP：Ra=2：1，TP：Ta=2：1 C. RP：Ra=1：2，TP：Ta=2：1 D. RP：Ra=1：4，TP：Ta=1：4 2. 如图所示，用两根等长的轻细金属丝将质量为、长为的金属棒悬挂在、两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从到的电流后，两悬线偏离竖直方向角，处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为（　　） A. ，竖直向上 B. ，竖直向下 C. ，平行悬线向下 D. ，平行悬线向上 3. 一辆汽车在平直的公路上从静止开始运动，先做匀加速运动，再以最大速度做匀速运动，然后做匀减速运动至速度为零，全程的图像如图所示。已知全程用时50s，全程的平均速度为，最大速度为，则匀速运动的时间为（　　） A. 30s B. 36s C. 38s D. 40s 4. 如图所示，甲、乙两个同学在同一高度处将两个相同的篮球抛出，甲将篮球A以速度v1斜向上抛出，乙将篮球B以速度v2竖直向上抛出，篮球B运动到最高点时恰被篮球A水平击中，两个篮球均视为质点，不计空气阻力，则（　　） A. A球比B球抛出时刻早 B. 两球抛出时的初速度大小相等 C. 甲对篮球A做功等于乙对篮球B做功 D. 只增大甲、乙之间的距离（不超过A的水平射程），B球仍可能被击中 5. 2025年11月21日在南部天空可观测到天王星冲日，此时天王星、地球和太阳几乎在一条直线上，地球位于太阳和天王星之间。行星轨道可近似为圆轨道，地球公转周期为T0，轨道半径为R0，冲日时，天王星与地球距离为19R0，则（　　） A. 在相同时间内，天王星和太阳连线扫过的面积与日地连线扫过的面积相等 B. 天王星公转线速度是地球的倍 C. 天王星公转周期是地球的倍 D. 2026年不会观测到天王星冲日 6. 如图所示，电源电动势E、内阻r恒定，定值电阻R1的阻值等于r，定值电阻R2的阻值等于，闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器滑片向上滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（　　） A. 理想电压表、电流表A示数均增大 B. 带电液滴将向下运动，定值电阻中有从a到b的瞬间电流 C. D. 电源的工作效率减小 7. 如图所示，一辆小车放置在水平面上，一条轻质细线穿过质量为m的光滑小圆环，两端分别系在侧壁和车顶上，现控制小车沿着水平面向右运动，当环与车保持相对静止时，发现细线一部分1与竖直方向间的夹角为53°，另一部分2与水平方向间的夹角为53°，重力加速度为g，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，下列说法正确的是（　　） A. 细线1、2两部分的拉力大小可能不相等 B. 小车可能向右做匀速直线运动 C. 细线1部分的拉力大小为 D. 小车加速度的大小为 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 如图所示为A、B、C、D、E、F、G、H作为顶点构成一正方体空间，则下列说法正确的是（　　） A. 若只在A点放置一负点电荷，则< B. 若只在A、H两点处放置等量异种点电荷，则D、E两点电势相等 C. 若只在A、G两点处放置等量同种点电荷，则C、E两点电势不相等 D. 若只在A、E两点处放置等量异种点电荷，则D、F两点电场强度相同 9. 如图1是摄影师航拍到钱塘江两波潮水娓娓向对方走来，交织在一起形成壮观的景象。其原理为两列平面波相遇的干涉现象，可将两列波简化成如图2示意图其中实线表示波峰，虚线表示波谷，甲、乙两列频率均为的水波以的速度传播，振幅均为，波面间形成夹角，此时O点刚要开始起振，C点距O点8m，则（　　） A. B点是振动减弱点 B. 此后经过，波传到C点 C. 到图中时刻为止，A点经过的总路程比B点多 D. 干涉稳定后，O、C连线间只有三个振动加强点不含C、 10. 如图所示，竖直平面内存在一方向未知的匀强电场，质量为m，电荷量为+q的带电小球从a点以速度与水平方向成60°角斜向右上方抛出，先后经过a、b、c三点，其中a、c两点在同一水平线上，小球运动至b点时速度方向水平，大小为，且a至b的时间为。已知重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度的大小为 B. a、c两点间距离为 C. a、c两点间电势差为 D. 小球在c点的速度 三、实验题（本题共2小题，11题6分，12题10分，共16分。） 11. 某同学用如图1所示装置做“探究向心力与角速度关系”实验。物块放在水平转盘上，用轻绳与固定在竖直转轴上的力传感器相连，轻绳刚好伸直，物块的质量为m，物块做圆周运动的半径为r；转盘的半径为R；转盘边缘处固定一遮光片，重力加速度为g。 （1）用游标卡尺测遮光片的宽度，示数如图2所示、则遮光片的宽度d=______mm； （2）使转盘绕转轴匀速转动，测得遮光片通过光电门时挡光时间为t，则转盘转动的角速度ω=______（用题中物理量符号表示）； （3）改变转动的角速度，使转盘以不同的角速度做匀速圆周运动，记录每次力传感器的示数F及遮光片的挡光时间t，作图像，得到的图像如图3所示，如果图像的斜率______（用题中物理量符号表示），则表明，质量与半径一定时，物块做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。 12. （1）某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计的内阻，滑动变阻器的最大阻值远大于灵敏电流计的内阻。实验步骤如下： ①实验时，先断开开关，闭合开关，调节滑动变阻器，使得的示数为； ②保持的阻值不变，再闭合，调节电阻箱，使得的示数为，此时电阻箱的示数如图乙所示，则的内阻为_____； ③根据实验方案可知：该实验中G的内阻测量值_____（选填“大于”或“小于”）真实值。 （2）该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势和内阻，其中是辅助电源。实验步骤如下： ①闭合开关、，调节和，使灵敏电流计的示数为零，读出电流表和电压表的示数和； ②改变、的阻值，_____，读出电流表和电压表的示数和； ③重复②中的操作，得到多组和，根据所得数据作出图像如图丁所示；由图丁可得：电源电动势____V，内阻_____。（结果均保留2位小数） 四、计算题（第13题10分，第14题13分，第15题18分，共42分。要求写出必要的文字说明、主要公式和重要的演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不给分。） 13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面的夹角，金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源。现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，整个装置放在磁感应强度大小、垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。求： （1）导体棒受到的安培力大小； （2）若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，要使导体棒能静止，求磁感应强度大小B的取值范围。 14. 如图，两个半圆状同心圆弧，分别交于坐标轴上的、、点和、、点。大圆半径为，辐向电场（电场方向由原点O向外）分布于两圆弧之间，其间的电势差为；圆弧内为无场区。半圆弧、、外侧区域有垂直纸面向里的足够大匀强磁场，其上边界在处，O点处有一粒子源，可以在平面内向x轴上方各个方向均匀射出带正电的粒子（粒子的质量为m、电荷量为q），初速度均为，先后经过电场和磁场区域。不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，不考虑粒子从磁场返回圆形区域边界后的运动。求： （1）粒子刚进入磁场区域时的速度大小； （2）某粒子初速度方向与x轴正方向夹角为，恰好不能从磁场上边界射出，则磁感应强度为多少； （3）调节不同的磁感应强度，则能从磁场上边界垂直射出的粒子的运动半径不同。其中半径最小时对应的磁感应强度为多少。 15. 如图所示，竖直平面内有一段绝缘的圆弧轨道AB和绝缘的水平轨道BC相切于B，其中AB圆弧轨道的圆心为O，圆心角θ=53°，圆弧轨道光滑，BC轨道粗糙且足够长，滑块与轨道间的动摩擦因数μ=0.5，轨道AB左侧d=0.6m的区域存在一竖直向下匀强电场E1，BC轨道区域存在水平向右的匀强电场E2，一质量为m=0.2kg，电量的滑块以一定的初速度从电场E1的左边界水平抛入，滑块恰好能做直线运动，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6.求： （1）滑块的电性和E1的大小； （2）若电场E1大小不变，方向反向，要使滑块恰好能从A点沿切线滑入轨道，求滑块水平抛入电场E1时的初速度，以及进入A点时的速度； （3）在第（2）问的条件下，若电场E2的大小可在0到3×104N/C范围内调节，当E2取不同值时，求滑块在BC上运动的路程s。（s可用E2表示） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 重庆实验外国语学校 2025-2026学年度（上）高2026届12月考试物理试题 （满分100分，75分钟完成） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1. 质子（H）和粒子（He）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在垂直于磁场的平面内都做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期的关系是（　　） A. RP：Ra=1：2，TP：Ta=1：2 B. RP：Ra=2：1，TP：Ta=2：1 C. RP：Ra=1：2，TP：Ta=2：1 D. RP：Ra=1：4，TP：Ta=1：4 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】带电粒子在匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力，有 整理，得 代入数据，可得 根据周期与线速度关系，有 联立，可得 代入数据，可得 故选A。 2. 如图所示，用两根等长的轻细金属丝将质量为、长为的金属棒悬挂在、两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从到的电流后，两悬线偏离竖直方向角，处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为（　　） A. ，竖直向上 B. ，竖直向下 C. ，平行悬线向下 D. ，平行悬线向上 【答案】D 【解析】 【详解】由，在和这两个量不变的情况下，要求出最小的磁感应强度，则要求出最小的安培力，对金属棒受力分析，受重力、悬线拉力和安培力，如图所示： 由解析图与平衡条件可知，当金属棒所受安培力与悬线的拉力垂直时，安培力最小，则有磁场的磁感应强度最小，可得 联立可得 解得 由左手定则可知，所需磁场的最小磁感应强度的方向平行悬线向上，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 3. 一辆汽车在平直的公路上从静止开始运动，先做匀加速运动，再以最大速度做匀速运动，然后做匀减速运动至速度为零，全程的图像如图所示。已知全程用时50s，全程的平均速度为，最大速度为，则匀速运动的时间为（　　） A. 30s B. 36s C. 38s D. 40s 【答案】A 【解析】 【详解】设匀速时间为t，根据平均速度公式有 解得 故选A。 4. 如图所示，甲、乙两个同学在同一高度处将两个相同的篮球抛出，甲将篮球A以速度v1斜向上抛出，乙将篮球B以速度v2竖直向上抛出，篮球B运动到最高点时恰被篮球A水平击中，两个篮球均视为质点，不计空气阻力，则（　　） A. A球比B球抛出时刻早 B. 两球抛出时的初速度大小相等 C. 甲对篮球A做功等于乙对篮球B做功 D. 只增大甲、乙之间的距离（不超过A的水平射程），B球仍可能被击中 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于抛体运动在竖直方向上可以看成自由落体运动，A、B两球抛点在同一高度，上升的最高点相碰，即上升的竖直高度相等，根据 可知，A、B两球抛出的时刻相同，A错误； B．根据运动的分解可知，A、B两球抛出时的竖直速度相同，而A球抛出时具有水平方向的初速度，故A球抛出的速度大于B球抛出时的速度，B错误； C．根据动能定理可知，抛出时对篮球所做的功等于篮球动能的增加量，即有 结合上述分析可知，A球抛出时的初速度大于B球抛出时的初速度，故甲对篮球A做功大于乙对篮球B做功，C错误； D． B到达最高点时恰被A水平击中，两者竖直方向上相对静止，所以若AB之间距离变大，B也可能被击中，D正确。 故选D。 5. 2025年11月21日在南部天空可观测到天王星冲日，此时天王星、地球和太阳几乎在一条直线上，地球位于太阳和天王星之间。行星轨道可近似为圆轨道，地球公转周期为T0，轨道半径为R0，冲日时，天王星与地球距离为19R0，则（　　） A. 在相同时间内，天王星和太阳连线扫过的面积与日地连线扫过的面积相等 B. 天王星公转线速度是地球的倍 C. 天王星公转周期是地球的倍 D. 2026年不会观测到天王星冲日 【答案】C 【解析】 【详解】A.开普勒第二定律(面积定律)适用于同一行星与中心天体的连线，天王星和地球是不同行星，因此相同时间内两者与太阳连线扫过的面积不相等，故A错误。 B.冲日时地球位于太阳和天王星之间，且天王星与地球距离为，地球轨道半径为，因此天王星的轨道半径 由万有引力提供向心力，有 则天王星与地球的线速度之比，故B错误。 C.由开普勒第三定律，可得 即天王星公转周期是地球的倍，故C正确。 D.地球公转周期年，天王星周期年，冲日的时间间隔由两者的角速度差决定年 因此2026年(间隔年)会观测到天王星冲日，D错误。 故选C。 6. 如图所示，电源电动势E、内阻r恒定，定值电阻R1的阻值等于r，定值电阻R2的阻值等于，闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器滑片向上滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（　　） A. 理想电压表、电流表A示数均增大 B. 带电液滴将向下运动，定值电阻中有从a到b的瞬间电流 C. D. 电源的工作效率减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由电路可知，当开关S闭合，滑动变阻器与定值电阻串联后接在电源两端，将滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，电路电流减小，理想电流表A示数减小，定值电阻R1两端的电压减小，则理想电压表的示数减小，根据闭合电路欧姆定律可知，内电压减小，路端电压增大，则电压表示数增大，故A错误； B．由于路端电压增大，R1两端电压减小，则滑动变阻器两端的电压增大，则示数增大，根据电容的定义式，板间电场强度为，可知，电容器带电荷量增大，两极板间电场强度增大，电容器充电，所以定值电阻中有从b到a的瞬间电流，同时由于电场强度增大，液滴受到的电场力增大，则带电液滴将向上运动，故B错误； C．理想电压表V1测量定值电阻R1两端的电压，据欧姆定律可得 理想电压表V2测量电源的路端电压，据闭合电路欧姆定律可得 理想电压表V3测量滑动变阻器两端的电压，据闭合电路欧姆定律可得 电路中定值电阻R1的阻值等于电源内阻r的阻值，当电路中电流增大，电阻R1的阻值不变，故 所以，故C正确； D．电源的工作效率为 由此可知，当外电路电阻R增大时，电源的效率增大，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，一辆小车放置在水平面上，一条轻质细线穿过质量为m的光滑小圆环，两端分别系在侧壁和车顶上，现控制小车沿着水平面向右运动，当环与车保持相对静止时，发现细线一部分1与竖直方向间的夹角为53°，另一部分2与水平方向间的夹角为53°，重力加速度为g，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，下列说法正确的是（　　） A. 细线1、2两部分的拉力大小可能不相等 B. 小车可能向右做匀速直线运动 C. 细线1部分的拉力大小为 D. 小车加速度的大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．轻质细线穿过光滑的圆环，细线的拉力大小处处相等，即细线1、2两部分的拉力大小一定相等，故A错误； B．将细线1、2两部分的拉力分别沿着水平方向和竖直方向分解，则细线l部分沿水平向右的分力一定大于细线的2部分沿水平向左的分力，则环的合力一定水平向右，小车一定向右做匀加速直线运动，故B错误； C．设细线的拉力大小为F，竖直方向由二力平衡可得Fcos53°＋Fsin53°＝mg 解得 故C正确； D．水平方向由牛顿第二定律可得Fsin53°－Fcos53°＝ma 综合解得 故D错误。 故选C。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 如图所示为A、B、C、D、E、F、G、H作为顶点构成一正方体空间，则下列说法正确的是（　　） A. 若只在A点放置一负点电荷，则< B. 若只在A、H两点处放置等量异种点电荷，则D、E两点电势相等 C. 若只在A、G两点处放置等量同种点电荷，则C、E两点电势不相等 D. 若只在A、E两点处放置等量异种点电荷，则D、F两点电场强度相同 【答案】AB 【解析】 【详解】A．沿着电场线电势降低，若A点为负电荷，B点离该负电荷较近，则，A正确； B．若只在A、H两点处放置等量异种点电荷，，两点在两电荷连线的中垂线上，电势均为零，故电势相同，B正确； C．若只在A、G两点处放置等量同种点电荷，结合对称性可知，、两点电势相同，C错误； D．若只在A、E两点处放置等量异种点电荷，如图为等量异种电荷周围电场线 结合空间结构特点可知，、两点场强方向不同，D错误。 故选AB。 9. 如图1是摄影师航拍到钱塘江两波潮水娓娓向对方走来，交织在一起形成壮观的景象。其原理为两列平面波相遇的干涉现象，可将两列波简化成如图2示意图其中实线表示波峰，虚线表示波谷，甲、乙两列频率均为的水波以的速度传播，振幅均为，波面间形成夹角，此时O点刚要开始起振，C点距O点8m，则（　　） A. B点是振动减弱点 B. 此后经过，波传到C点 C. 到图中时刻为止，A点经过的总路程比B点多 D. 干涉稳定后，O、C连线间只有三个振动加强点不含C、 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据图2，B点为波峰与波峰相遇，则B点是振动加强点，故A错误； B．两列水波的波长为 根据对称性，两列波到C点的距离相等，传播时间为 而 解得 波传到C点，故B正确； C．左边水波同时传播到A、B两点，右边水波先传播到A点，后传播到B点，据图可知从A传播到B对应的时间为2T，则图中此刻A点经过的总路程 即A点比B点多，故C正确； D．稳定干涉后，O、C连线上所有的点都是振动加强点，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，竖直平面内存在一方向未知的匀强电场，质量为m，电荷量为+q的带电小球从a点以速度与水平方向成60°角斜向右上方抛出，先后经过a、b、c三点，其中a、c两点在同一水平线上，小球运动至b点时速度方向水平，大小为，且a至b的时间为。已知重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度的大小为 B. a、c两点间距离为 C. a、c两点间电势差为 D. 小球在c点的速度 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．速度变化量方向如图所示 由几何关系可知，方向与竖直方向成60°角斜向右下方，且 a到b时间 则加速度 方向与方向一致。由力的矢量图如图所示 由几何关系可知 所以电场强度的大小为 且场强方向与水平方向成30斜向右上方，故A正确； B．由类平抛运动知识可知，水平方向加速度为 水平方向速度为 竖直方向加速度为 竖直方向速度为 a至c的时间为a至b时间的两倍，则水平方向位移，故B错误； C．a、c间电势差，故C正确； D．由动能定理得a至c过程有 解得，故D正确。 故选ACD。 三、实验题（本题共2小题，11题6分，12题10分，共16分。） 11. 某同学用如图1所示装置做“探究向心力与角速度关系”实验。物块放在水平转盘上，用轻绳与固定在竖直转轴上的力传感器相连，轻绳刚好伸直，物块的质量为m，物块做圆周运动的半径为r；转盘的半径为R；转盘边缘处固定一遮光片，重力加速度为g。 （1）用游标卡尺测遮光片的宽度，示数如图2所示、则遮光片的宽度d=______mm； （2）使转盘绕转轴匀速转动，测得遮光片通过光电门时挡光时间为t，则转盘转动的角速度ω=______（用题中物理量符号表示）； （3）改变转动的角速度，使转盘以不同的角速度做匀速圆周运动，记录每次力传感器的示数F及遮光片的挡光时间t，作图像，得到的图像如图3所示，如果图像的斜率______（用题中物理量符号表示），则表明，质量与半径一定时，物块做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。 【答案】（1）7.8 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 遮光片的宽度 【小问2详解】 转盘转动的线速度 根据 可得转盘转动的角速度为 【小问3详解】 对物块由牛顿第二定律 化简可得 结合图像可知， 故当力传感器的示数为F时，物块做圆周运动的向心力等于 当图像的斜率时，质量与半径一定，物块做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。 12. （1）某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计的内阻，滑动变阻器的最大阻值远大于灵敏电流计的内阻。实验步骤如下： ①实验时，先断开开关，闭合开关，调节滑动变阻器，使得的示数为； ②保持的阻值不变，再闭合，调节电阻箱，使得的示数为，此时电阻箱的示数如图乙所示，则的内阻为_____； ③根据实验方案可知：该实验中G的内阻测量值_____（选填“大于”或“小于”）真实值。 （2）该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势和内阻，其中是辅助电源。实验步骤如下： ①闭合开关、，调节和，使灵敏电流计的示数为零，读出电流表和电压表的示数和； ②改变、的阻值，_____，读出电流表和电压表的示数和； ③重复②中的操作，得到多组和，根据所得数据作出图像如图丁所示；由图丁可得：电源电动势____V，内阻_____。（结果均保留2位小数） 【答案】（1） ①. 48.0 ②. 小于 （2） ①. 仍使灵敏电流计的示数为零 ②. 1.44 ③. 1.33 【解析】 【小问1详解】 [1]闭合S2前后认为干路电流不变，调节电阻箱，使得G的示数为，此时电阻箱的电流也为，故电流表内阻与电阻箱的阻值相等，如图乙所示，则G的内阻 [2]闭合开关时电流表与电阻箱并联，电路总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流变大，当电流表半偏时流过电阻箱的电流大于流过电流表的电流，电阻箱阻值小于电流表内阻，实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值，则电流表内阻的测量值小于真实值。 【小问2详解】 ）[1][2][3]根据实验原理，每次改变、的阻值，都应使灵敏电流计G的示数为零，则灵敏电流计上下两端点等势，则始终有 变形可得 由图丁可得纵截距表示电源电动势，则有 内阻为 四、计算题（第13题10分，第14题13分，第15题18分，共42分。要求写出必要的文字说明、主要公式和重要的演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不给分。） 13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面的夹角，金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源。现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，整个装置放在磁感应强度大小、垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。求： （1）导体棒受到的安培力大小； （2）若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，要使导体棒能静止，求磁感应强度大小B的取值范围。 【答案】（1）0.6N （2） 【解析】 【小问1详解】 回路电流为 安培力大小为 【小问2详解】 最大静摩擦力为 当最大静摩擦力沿斜面向上时，由 解得 当最大静摩擦力沿斜面向下时，由 解得 则磁感应强度大小的取值范围为 14. 如图，两个半圆状同心圆弧，分别交于坐标轴上的、、点和、、点。大圆半径为，辐向电场（电场方向由原点O向外）分布于两圆弧之间，其间的电势差为；圆弧内为无场区。半圆弧、、外侧区域有垂直纸面向里的足够大匀强磁场，其上边界在处，O点处有一粒子源，可以在平面内向x轴上方各个方向均匀射出带正电的粒子（粒子的质量为m、电荷量为q），初速度均为，先后经过电场和磁场区域。不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，不考虑粒子从磁场返回圆形区域边界后的运动。求： （1）粒子刚进入磁场区域时的速度大小； （2）某粒子初速度方向与x轴正方向夹角为，恰好不能从磁场上边界射出，则磁感应强度为多少； （3）调节不同的磁感应强度，则能从磁场上边界垂直射出的粒子的运动半径不同。其中半径最小时对应的磁感应强度为多少。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设粒子刚离开电场时的速度为v，则粒子在电场中有 解得 【小问2详解】 粒子的运动轨迹如图所示： 由图可知粒子做圆周运动的半径 则由洛伦兹力提供向心力有 解得 【小问3详解】 粒子的运动轨迹如下图所示： 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，是粒子做圆周运动的圆心，令间的距离为d，则由几何关系可知，d的大小总满足 当最小时，d也最小，由图可知 代入可求 由洛伦兹力提供向心力得 解得半径最小时对应的磁感应强度为 15. 如图所示，竖直平面内有一段绝缘的圆弧轨道AB和绝缘的水平轨道BC相切于B，其中AB圆弧轨道的圆心为O，圆心角θ=53°，圆弧轨道光滑，BC轨道粗糙且足够长，滑块与轨道间的动摩擦因数μ=0.5，轨道AB左侧d=0.6m的区域存在一竖直向下匀强电场E1，BC轨道区域存在水平向右的匀强电场E2，一质量为m=0.2kg，电量的滑块以一定的初速度从电场E1的左边界水平抛入，滑块恰好能做直线运动，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6.求： （1）滑块的电性和E1的大小； （2）若电场E1大小不变，方向反向，要使滑块恰好能从A点沿切线滑入轨道，求滑块水平抛入电场E1时的初速度，以及进入A点时的速度； （3）在第（2）问的条件下，若电场E2的大小可在0到3×104N/C范围内调节，当E2取不同值时，求滑块在BC上运动的路程s。（s可用E2表示） 【答案】（1）；滑块带负电；（2）；；（3）当时；当时；当时 【解析】 【详解】（1）依题意，滑块恰能做直线运动，有 解得 且滑块带负电。 （2）电场反向后，由牛顿第二定律可得 滑块做类平抛运动，有 又 联立，解得 且 （3）滑块滑到B点时，有 解得 滑块向右运动到速度为0时，有 解得 第一个临界值，当满足 有 第二个临界值，当滑块回到A点时，速度刚好减为0，有 解得 可知，当时，有 当时，滑块最终停在B点，有 解得 当时，有 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $