精品解析:陕西省商洛市镇安中学2024-2025学年高三下学期第七次月考物理试题
2026-08-16
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 陕西省 |
| 地区(市) | 商洛市 |
| 地区(区县) | 镇安县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.58 MB |
| 发布时间 | 2026-08-16 |
| 更新时间 | 2026-08-16 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-16 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59232906.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
镇安中学2025届高三年级第七次月考物理试题
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:高考全部内容。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 卢瑟福α粒子散射实验的装置示意图如图所示,荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置观察,下列说法正确的是( )
A. 只有在A位置才能观察到屏上的闪光
B. 若放射源中的铀元素的衰变方程是:,则Z=90
C. 升高放射源的温度,会使放射源的半衰期变短
D. 卢瑟福α粒子散射实验证明了原子是一个球体,正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内
2. 北京冬奥会开幕式以二十四节气作为倒计时的创意惊艳全球。春分如图所示,这是地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中对应的四个节气,春分、秋分时太阳光直射赤道,夏至时太阳光直射北回归线。下列说法正确的是( )
A. 夏至时地球的公转速度最大
B. 从夏至到冬至的时间为半年
C. 图中相邻两个节气间隔的时间相等
D. 春分和秋分时地球绕太阳运动的加速度相同
3. 通常积雨云层上部带正电荷,下部带负电荷,地面就感应出大量正电荷,形成一个强大的电场,云与地面间的空气层就会被击穿,发生云地闪电,如图甲。某片积雨云层与大地上一凸起建筑物间电场的电场线分布如图乙,P、M、N是电场中三点,PM=MN,则( )
A. P、M、N三点的场强大小为 EN<EM <EP
B. P、M 点间的电势差UPM小于M、N点间的电势差UMN
C. 电子在P点电势能大于在N点的电势能
D. 闪电发生时,放电电流由积雨云层指向地面凸起建筑物
4. 某匀质透明材料的横截面为半圆形,圆心为O。一激光束沿方向从空气中射入该材料,B为出射点。与界面夹角为,与法线夹角为,部分光路如图所示。则该材料的折射率为( )
A. B. C. D.
5. 一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻、为定值电阻,电流表和电压表均为理想交流电表,U为正弦交流电源,输入电压的有效值恒定。当开关S由断开变为闭合时,下列对两电表的示数变化情况判断正确的是( )
A. 电压表示数增大 B. 电压表示数减小
C. 电流表示数增大 D. 电流表示数减小
6. 如图所示是短道速滑接力比赛中,甲、乙两个运动员交接棒过程的简化模型,甲在前,乙在后,甲的质量,乙的质量,交棒前两人速度都为,方向向前.交棒时乙从后面用力推甲,当二人分开时乙的速度变为,方向仍然向前,不计二人所受冰面的摩擦力及空气阻力.则二人分开时甲的速度大小为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,一个光滑的固定斜面,倾角θ = 30°。劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端,另一端与质量为2m的物体A拴接,另有质量为4m的物体B靠在A上,并施加沿斜面向下的力F = 3mg作用在物体B上,系统处于静止。现减小F,使A、B以的加速度一起匀加速向上运动,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。则从开始匀加速后到F = 0的过程中( )
A. F随位移非均匀变化
B. 物体A、B动能增加量为
C. 时,物体A、B之间的弹力大小为
D. 弹簧弹性势能减小
二、多项选择题∶本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮,其“发电”原理如图乙所示,按下门铃按钮过程中,磁铁靠近螺线管,松开门铃按钮时,磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是( )
A. 按下按钮过程,螺线管P端电势较低
B. 按下按钮过程,螺线管P端电势较高
C. 按住按钮不动,螺线管中产生感应电动势最大
D. 按住按钮不动,螺线管中产生感应电动势为0
9. 空气悬挂有助于提升汽车乘坐舒适性,主要由避震筒和活塞组成,避震筒内密封有一定质量的理想气体,图甲为其简化示意图。在乘客上车时,避震筒内理想气体的压缩过程可简化为A→B的绝热压缩(快速压缩,忽略散热)和B→C的等压压缩(较慢)两个过程,其p-V图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. A→B过程,气体内能一直减小
B. B→C过程,外界对气体做功
C. A→B→C过程,气体温度先升高再降低
D. B→C过程,单位时间内碰撞单位面积筒内壁的气体分子个数减少
10. 日常带皮套的智能手机是利用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制作用。打开皮套,磁体远离霍尔元件手机屏幕亮;合上皮套,磁体靠近霍尔元件屏幕熄灭。如图所示,一块宽度为d、长为l、厚度为h的霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子。水平向右大小为I的电流通过元件时,手机套合上,元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中,元件的前、后表面产生稳定电势差U,以此来控制屏幕熄灭。下列说法正确的是( )
A. 前表面的电势比后表面的电势高
B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为
C. 用这种霍尔元件探测某空间的磁场时,霍尔元件摆放方向对产生的电势差U无影响
D. 元件内单位体积的自由电子数为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 在一次课外活动中,某同学用如图(a)所示的装置测量放在水平光滑桌面上金属板B与铁块A之间的动摩擦因数,已知铁块A的质量,金属板B的质量,用水平力向左拉金属板B,使其向左运动,铁块A静止,弹簧秤示数的放大情况如图所示。(取)则:
(1)图中弹簧测力计的读数为______N;
(2)A、B间的动摩擦因数______;
(3)该同学还设计性地将纸带连接在金属板B的后面,通过打点计时器连续打下一些计时点,相邻计数点间还有四个点没有画出,某次实验打下的纸带及相邻两计数点间距离的测量结果如图(b)所示,打点计时器所用电源频率为,由此可知金属板B的加速度为_________m/s2(结果保留两位有效数字)。
12. 物理小组的同学在实验室练习电阻的测量,老师提供了如下器材:
A.待测电阻(阻值较小)
B.电源(电动势为3V)
C.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A);
D.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A);
E.电流表(内阻未知)
F.电流表(内阻未知)
G.电阻箱R
H.开关S
I.导线若干
经过讨论,他们设计了如图1所示的电路,得到老师的肯定。
(1)应选择的滑动变阻器为__________(填“C”或“D”)。
(2)请根据电路图帮他们连接完整实物图。
(3)闭合开关S前,图1中滑动变阻器的滑片应放置在滑动变阻器__________(填“左端”“右端”或“中间”)位置。
(4)先将电阻箱R调为0,然后闭合开关S,改变滑动变阻器滑片位置使电流表的示数接近满量程,逐渐增加电阻箱R的阻值,同时记录电流表的示数、电流表的示数及电阻箱的R数值,并作出图像如图3所示,则电流表的内阻为__________,待测电阻阻值为__________(均用含a、b、c的式子表示)。
13. 一列简谐横波沿轴正方向传播,时刻的波形如图所示,介质中质点、分别位于、处.从时刻开始计时,当时质点Q刚好第4次到达波峰.
①求波速.
②写出质点做简谐运动的表达式(不要求推导过程)
14. 某科研小组为了研究离子聚焦的问题设计了如图所示的装置,在平行于x轴的虚线上方有一垂直于xy平面的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q的离子从M点处以速率v射出,当速度方向与x轴正方向成和时,离子均会经过N点。已知,不计离子重力,已知,。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)当离子速度方向与x轴正方向成时,从M运动到N的时间。
15. 如图所示,ABC是半径为R的光滑圆弧形轮滑赛道,A点与圆心O等高,B为最低点(位于水平地面上),圆弧BC所对的圆心角为60°。轮滑运动员从A点以一定的初速度沿圆弧面滑下,从C点滑出后,运动员上升到的最高点与O点在同一水平面上,此后运动员恰好落到平台上的D点,D点距水平地面的高为。已知运动员和轮滑鞋的总质量为m,重力加速度大小为g,运动员和轮滑鞋整体视为质点,不计空气阻力。求:
(1)运动员从C点滑出时的速度大小:
(2)运动员和轮滑鞋一起在B点受到轨道支持力的大小;
(3)平台D点离圆弧轨道C点的水平距离x及运动员离开C点在空中飞行时距直线OC的最大距离d。
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镇安中学2025届高三年级第七次月考物理试题
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:高考全部内容。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 卢瑟福α粒子散射实验的装置示意图如图所示,荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置观察,下列说法正确的是( )
A. 只有在A位置才能观察到屏上的闪光
B. 若放射源中的铀元素的衰变方程是:,则Z=90
C. 升高放射源的温度,会使放射源的半衰期变短
D. 卢瑟福α粒子散射实验证明了原子是一个球体,正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内
【答案】B
【解析】
【详解】A.绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,偏转很小。但有少数α粒子偏转角大于90°,甚至有偏转角等于150°的散射。因此不是只有A位置才能观察到屏上的闪光,故A错误;
B.若放射源中的铀元素的衰变方程是
则
解得
故B正确;
C.半衰期只由原子核自身决定,与环境温度无关,因此,升高放射源的温度,半衰期不变,故C错误;
D.卢瑟福α粒子散射实验证明了原子内部有一个很小的核,称为原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,故D错误。
故选B。
2. 北京冬奥会开幕式以二十四节气作为倒计时的创意惊艳全球。春分如图所示,这是地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中对应的四个节气,春分、秋分时太阳光直射赤道,夏至时太阳光直射北回归线。下列说法正确的是( )
A. 夏至时地球的公转速度最大
B. 从夏至到冬至的时间为半年
C. 图中相邻两个节气间隔的时间相等
D. 春分和秋分时地球绕太阳运动的加速度相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据开普勒第二定律可知,地球在近日点的公转速度最大,在远日点的公转速度最小,故夏至时地球的公转速度最小,故A错误;
BC.根据对称性知从夏至到冬至的时间为半年,从夏至到秋分的时间大于从秋分到冬至的时间,故B正确,C错误;
D.春分和秋分时地球绕太阳运动的加速度大小相等,方向不同,故D错误。
故选B。
3. 通常积雨云层上部带正电荷,下部带负电荷,地面就感应出大量正电荷,形成一个强大的电场,云与地面间的空气层就会被击穿,发生云地闪电,如图甲。某片积雨云层与大地上一凸起建筑物间电场的电场线分布如图乙,P、M、N是电场中三点,PM=MN,则( )
A. P、M、N三点的场强大小为 EN<EM <EP
B. P、M 点间的电势差UPM小于M、N点间的电势差UMN
C. 电子在P点电势能大于在N点的电势能
D. 闪电发生时,放电电流由积雨云层指向地面凸起建筑物
【答案】A
【解析】
【详解】A.电场线的疏密程度表示电场强度的大小,结合图甲内容可知,P、M、N三点的场强大小为EN<EM <EP,故A正确;
B.PM段电场线比MN段电场线密,则PM段电场强度较大,根据U=Ed
可知,P、M 点间的电势差UPM大于M、N点间的电势差UMN,故B错误;
C.根据沿电场方向电势降低,由图可知P、M、N三点的电势关系为
根据
由于电子带负电,则电子在P点的电势能小于在N点的电势能,故C错误;
D.闪电发生时,放电电流由地面凸起建筑物指向积雨云层,故D错误。
故选A。
4. 某匀质透明材料的横截面为半圆形,圆心为O。一激光束沿方向从空气中射入该材料,B为出射点。与界面夹角为,与法线夹角为,部分光路如图所示。则该材料的折射率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】该材料的折射率为
故选D。
5. 一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻、为定值电阻,电流表和电压表均为理想交流电表,U为正弦交流电源,输入电压的有效值恒定。当开关S由断开变为闭合时,下列对两电表的示数变化情况判断正确的是( )
A. 电压表示数增大 B. 电压表示数减小
C. 电流表示数增大 D. 电流表示数减小
【答案】C
【解析】
【详解】开关断开时原线圈两端电压为,根据
电压表示数
副线圈电流
电流表示数
当开关S闭合时,原线圈两端电压为,电压表示数
副线圈电流
电流表示数
故电压表示数不变,电流表示数增大,故选C。
6. 如图所示是短道速滑接力比赛中,甲、乙两个运动员交接棒过程的简化模型,甲在前,乙在后,甲的质量,乙的质量,交棒前两人速度都为,方向向前.交棒时乙从后面用力推甲,当二人分开时乙的速度变为,方向仍然向前,不计二人所受冰面的摩擦力及空气阻力.则二人分开时甲的速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】取初速度方向为正方向,根据动量守恒定律可得
解得
故选A。
7. 如图所示,一个光滑的固定斜面,倾角θ = 30°。劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端,另一端与质量为2m的物体A拴接,另有质量为4m的物体B靠在A上,并施加沿斜面向下的力F = 3mg作用在物体B上,系统处于静止。现减小F,使A、B以的加速度一起匀加速向上运动,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。则从开始匀加速后到F = 0的过程中( )
A. F随位移非均匀变化
B. 物体A、B动能增加量为
C. 时,物体A、B之间的弹力大小为
D. 弹簧弹性势能减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.最初A、B静止,弹簧弹力大小为
当A、B开始匀加速运动,运动位移为x时有
可得
故F随位移均匀变化,故A错误;
B.当F = 0时,结合上述有
根据动能定理有
结合上述解得
故B错误;
C.当,对B进行分析有
结合上述解得
故C错误;
D.弹性势能变化量的值等于弹簧弹力做功
故D正确。
故选D。
二、多项选择题∶本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮,其“发电”原理如图乙所示,按下门铃按钮过程中,磁铁靠近螺线管,松开门铃按钮时,磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是( )
A. 按下按钮过程,螺线管P端电势较低
B. 按下按钮过程,螺线管P端电势较高
C. 按住按钮不动,螺线管中产生感应电动势最大
D. 按住按钮不动,螺线管中产生感应电动势为0
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.按下按钮过程中,穿过线圈的磁通量向左增加,根据楞次定律可知,感应电动势的方向从P端经螺线管向Q端,则螺线管P端电势较低,故A正确,B错误;
CD.按住按钮不动,穿过螺线管的磁通量不变,螺线管中产生感应电动势为0,故C错误,D正确;
故选AD。
9. 空气悬挂有助于提升汽车乘坐舒适性,主要由避震筒和活塞组成,避震筒内密封有一定质量的理想气体,图甲为其简化示意图。在乘客上车时,避震筒内理想气体的压缩过程可简化为A→B的绝热压缩(快速压缩,忽略散热)和B→C的等压压缩(较慢)两个过程,其p-V图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. A→B过程,气体内能一直减小
B. B→C过程,外界对气体做功
C. A→B→C过程,气体温度先升高再降低
D. B→C过程,单位时间内碰撞单位面积筒内壁的气体分子个数减少
【答案】BC
【解析】
【详解】A.A→B过程为绝热压缩,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知气体内能增大,温度升高,故A错误;
C.B→C过程为等压压缩,根据
可知,则A→B→C过程,气体温度先升高再降低,故C正确;
B.B→C过程,外界对气体做功为
故B正确;
D.B→C过程,温度降低,分子的平均冲力减小,压强不变,根据压强微观意义可知单位时间内碰撞单位面积筒内壁的气体分子个数增多,故D错误。
故选BC。
10. 日常带皮套的智能手机是利用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制作用。打开皮套,磁体远离霍尔元件手机屏幕亮;合上皮套,磁体靠近霍尔元件屏幕熄灭。如图所示,一块宽度为d、长为l、厚度为h的霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子。水平向右大小为I的电流通过元件时,手机套合上,元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中,元件的前、后表面产生稳定电势差U,以此来控制屏幕熄灭。下列说法正确的是( )
A. 前表面的电势比后表面的电势高
B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为
C. 用这种霍尔元件探测某空间的磁场时,霍尔元件摆放方向对产生的电势差U无影响
D. 元件内单位体积的自由电子数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入水平向右大小为I的电流时,电子向左运动,由左手定律可得电子受洛伦兹力的作用往前表面偏转,故前表面的电势比后表面的电势低,故A错误;
B.元件的前、后表面产生稳定电势差时,自由电子受到的洛伦兹力大小与电场力平衡
即
故B错误;
C.由
解得
B为垂直于上表面的磁感应强度的大小,用这种霍尔元件探测某空间的磁场时,霍尔元件摆放方向对产生的电势差U有影响,故C错误;
D.由电流的微观表达式
又,解得元件内单位体积的自由电子数为
故D正确。
故选D。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 在一次课外活动中,某同学用如图(a)所示的装置测量放在水平光滑桌面上金属板B与铁块A之间的动摩擦因数,已知铁块A的质量,金属板B的质量,用水平力向左拉金属板B,使其向左运动,铁块A静止,弹簧秤示数的放大情况如图所示。(取)则:
(1)图中弹簧测力计的读数为______N;
(2)A、B间的动摩擦因数______;
(3)该同学还设计性地将纸带连接在金属板B的后面,通过打点计时器连续打下一些计时点,相邻计数点间还有四个点没有画出,某次实验打下的纸带及相邻两计数点间距离的测量结果如图(b)所示,打点计时器所用电源频率为,由此可知金属板B的加速度为_________m/s2(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)2.50
(2)0.25 (3)2.0
【解析】
【小问1详解】
图中弹簧测力计的读数为
【小问2详解】
A、B间的摩擦力
A、B间的动摩擦因数
【小问3详解】
金属板B的加速度
12. 物理小组的同学在实验室练习电阻的测量,老师提供了如下器材:
A.待测电阻(阻值较小)
B.电源(电动势为3V)
C.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A);
D.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A);
E.电流表(内阻未知)
F.电流表(内阻未知)
G.电阻箱R
H.开关S
I.导线若干
经过讨论,他们设计了如图1所示的电路,得到老师的肯定。
(1)应选择的滑动变阻器为__________(填“C”或“D”)。
(2)请根据电路图帮他们连接完整实物图。
(3)闭合开关S前,图1中滑动变阻器的滑片应放置在滑动变阻器__________(填“左端”“右端”或“中间”)位置。
(4)先将电阻箱R调为0,然后闭合开关S,改变滑动变阻器滑片位置使电流表的示数接近满量程,逐渐增加电阻箱R的阻值,同时记录电流表的示数、电流表的示数及电阻箱的R数值,并作出图像如图3所示,则电流表的内阻为__________,待测电阻阻值为__________(均用含a、b、c的式子表示)。
【答案】(1)C (2)
(3)左端 (4) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
因电路中滑动变阻器采用分压式接法,为了便于调节,滑动变阻器应选择小量程。
故选C。
【小问2详解】
根据电路图连接完整实物图,如图所示
【小问3详解】
为保障仪器安全,滑动变阻器的滑片应放置在滑动变阻器的左端,此时待测电路电压为0,从而保证电表的安全。
【小问4详解】
[1][2]对该电路有
由欧姆定律可得
变形得
由图像可得
联立可得,电流表的内阻为
待测电阻阻值为
13. 一列简谐横波沿轴正方向传播,时刻的波形如图所示,介质中质点、分别位于、处.从时刻开始计时,当时质点Q刚好第4次到达波峰.
①求波速.
②写出质点做简谐运动的表达式(不要求推导过程)
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据波形图得到波长;时刻,质点Q正向下运动;从时刻开始计时,当时质点Q刚好第4次到达波峰,故有
,
解得
故波速为
.
(2)时刻,质点P正在向上运动,振幅为:,
圆频率为:
故质点P做简谐运动的表达式为:
.
14. 某科研小组为了研究离子聚焦的问题设计了如图所示的装置,在平行于x轴的虚线上方有一垂直于xy平面的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q的离子从M点处以速率v射出,当速度方向与x轴正方向成和时,离子均会经过N点。已知,不计离子重力,已知,。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)当离子速度方向与x轴正方向成时,从M运动到N的时间。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)当粒子速度方向与x轴正方向成时,其运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径
粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力充当向心力有
联立以上两式解得
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
当粒子速度方向与x轴正方向成时,其运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在磁场中转过的圆心角
则粒子在磁场中运动的时间
粒子在非磁场区做匀速直线运动,根据几何关系可得
由此可知粒子在非磁场区运动的时间为
则粒子运动的总时间
求得
15. 如图所示,ABC是半径为R的光滑圆弧形轮滑赛道,A点与圆心O等高,B为最低点(位于水平地面上),圆弧BC所对的圆心角为60°。轮滑运动员从A点以一定的初速度沿圆弧面滑下,从C点滑出后,运动员上升到的最高点与O点在同一水平面上,此后运动员恰好落到平台上的D点,D点距水平地面的高为。已知运动员和轮滑鞋的总质量为m,重力加速度大小为g,运动员和轮滑鞋整体视为质点,不计空气阻力。求:
(1)运动员从C点滑出时的速度大小:
(2)运动员和轮滑鞋一起在B点受到轨道支持力的大小;
(3)平台D点离圆弧轨道C点的水平距离x及运动员离开C点在空中飞行时距直线OC的最大距离d。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
设运动员从C点滑出的速度大小为vC,运动员从C点滑出后,竖直上升的高度为
竖直方向有
联立解得
【小问2详解】
设运动员到B点时速度大小为vB,从B到C,根据动能定理可得
在B点,根据牛顿第二定律有
解得联立解得支持力大小为
【小问3详解】
运动员从C点滑出后,上升的过程有
设下降的时间为,则有
则D点与C点的水平距离
联立解得
由于从C点滑出时的速度与直线OC垂直,将运动员离开C点在空中的运动分解为沿C点速度方向和垂直C点速度方向两个分运动,其中沿C点速度方向的分加速度为
沿C点速度方向速度减为0所用时间为
则运动员离开C点在空中飞行时距直线OC的最大距离为
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