内容正文:
新建二中2025-2026学年度上学期11月份月考
高二物理
考试范围∶ 必修三第十一、十二、十三章、选择性必修第一章
时 量: 75分钟 总 分: 100分
一、选择题(其中1-6题为单选题,7-10题为多选题,单选每小题4分,多选每小题6分,多选题漏选得3分,共计48分)
1. 下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据左手定则判断得出正电荷的洛伦兹力方向向上.故A正确,B错误.
CD.根据左手定则判断可知,负电荷的洛伦兹力方向向上.故CD错误.
2. 下列关于运动电荷和磁场的说法中,正确的是( )
A. 运动电荷在某点不受洛伦兹力作用,这点的磁感应强度必为零
B. 只要带电粒子在磁场中某点的速度大小不变,带电粒子所受洛伦兹力大小就不变
C. 电子束垂直进入磁场发生偏转,这是洛伦兹力对电子做功的结果
D. 电荷与磁场没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A .如果运动电荷的速度方向与磁场方向平行,该运动电荷不受洛伦兹力作用,故A错误;
B.根据
粒子所受洛伦兹力大小不仅与速度大小有关,还与速度方向和磁场方向有关,带电粒子在磁场中某点的速度大小不变,带电粒子所受洛伦兹力大小可能会变,故B错误;
C.洛伦兹力始终垂直于粒子的速度方向,故洛伦兹力对运动电荷不做功,故C错误;
D.电荷只有相对磁场运动,且相对运动方向与磁场方向不平行时才受磁场力作用,所以电荷与磁场没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力,故D正确。
故选D。
3. 如图,四根导线分布在圆平面内,、是圆的直径且互成60°,O为圆心,导线所通电流方向在图中标出。已知每条导线在O点磁感应强度大小为,则圆心O处磁感应强度的大小和方向为( )
A. 大小为零
B. 大小,方向水平向左
C. 大小,方向水平向右
D. 大小,方向水平向右
【答案】C
【解析】
【详解】根据右手定则,每根通电导线在中心O点产生磁场的磁感应强度的方向如图所示,由平行四边形定则可知
方向水平向右,C正确,ABD错误。
故选C。
4. 边长为L的正方形区域内部有磁感应强度为B的匀强磁场,将边长为2L的n匝正方形线框置于磁场外围,如图所示,则穿过线框的磁通量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】穿过线框的磁通量为
故选A。
5. 1932年劳伦斯和利文斯顿设计出首台回旋加速器,其工作原理如图所示,置于真空中的两个D形金属盒半径均为R,两个D形盒间接交流电源,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场与D 形盒面垂直,A处粒子源能产生质量为m、电荷量为的粒子(粒子初速度很小,可以忽略),通过加速电压为U的电场进入磁场,加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。则下列说法中正确的是( )
A. 粒子在回旋加速器中始终做加速运动
B. 粒子第二次进入磁场中的速度大小为
C. 要使粒子每次经过电场都被加速,则交流电源的周期为
D. 可以采取提高加速电压来增大粒子离开加速器时的最大动能
【答案】C
【解析】
【详解】A.粒子在回旋加速器中的D型盒中做匀速圆周运动,在D型盒的狭缝中做加速运动,选项A错误;
B.粒子第二次进入磁场时被电场加速了2次,则
解得粒子的速度大小为
选项B错误。
C.要使粒子每次经过电场都被加速,则交流电源的周期应等于粒子在磁场中运动的周期,即为
选项C正确;
D.粒子离开加速器时的动能最大,则
最大动能
可知,粒子离开加速器时的最大动能与加速电压无关,则不能采取提高加速电压来增大粒子离开加速器时的最大动能,选项D错误。
故选C。
6. 如图所示,足够长的水平虚线MN上方有一匀强电场,方向竖直向下(与纸面平行):下方有一匀强磁场,方向垂直纸面向里。一个带电粒子从电场中的A点以水平初速度向右运动,第一次穿过MN时的位置记为P点,第二次穿过MN时的位置记为Q点,P、Q两点间的距离记为d,从P点运动到Q点的时间记为t。不计粒子的重力,若只适当减小的大小,则( )
A. t变大,d变小 B. t不变,d变小 C. t变大,d不变 D. t变小,d变大
【答案】C
【解析】
【详解】粒子在电场中做类平抛运动,轨迹如图
设第一次到达P点竖直速度(大小不变),则粒子进入磁场的速度
速度方向与MN的夹角
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,半径
第二次经过MN上的Q点时由几何关系可得
代入可得
即当减小时d不变;运动的时间
则当减小时,增大,θ增大,t增大。
故选C。
7. 电流计等磁电式电表是利用永久磁铁对通电线圈的作用原理制成的,其优点是灵敏度高。构造如图甲所示,圆柱形铁芯固定于U形磁铁两极间,其中磁场是均匀辐向分布,铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框,铝框的转轴上装有指针和游丝(又称螺旋弹簧)。下列说法中正确的是( )
A. 极靴和铁质圆柱之间磁场是匀强磁场
B. 线圈中电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也越大,线圈偏转的角度也越大
C. 图乙中当线圈通以如图所示电流,图中指针往右偏
D. 线圈无论转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行,所以线圈不受安培力
【答案】BC
【解析】
【详解】A.匀强磁场的定义为磁感应强度大小和方向处处不变的磁场,本题中极靴和铁柱之间的磁场为均匀辐向变化。虽然大小不变但方向不同,因此不是匀强磁场。故A错误;
B.根据安培力公式可知,在磁感应强度和导体棒长度不变的前提条件下,线圈中电流越大安培力就越大。故B正确;
C.当线圈中通以图乙所示电流时,根据左手定则可知a侧线圈受到向上的安培力、b侧线圈受到向下的安培力,整体线圈有顺时针转动的趋势。根据图甲可知指针将会向右偏转。故C正确;
D.线圈平面与磁感线平行不代表电流方向与磁场方向平行,由图乙可知ab两条导线内部电流方向始终与磁感线方向垂直。因此线圈始终受安培力。故D错误。
故选BC。
8. 如图所示,一带电绝缘小球用绝缘细线悬挂于点,点下方有一匀强磁场。现将小球拉至A点并由静止释放,点为最低点,为左侧最高点,小球可视为质点,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 点与A点等高 B. 相邻两次过点的速度不相同
C. 相邻两次过点的加速度相同 D. 相邻两次过点的绳子拉力相同
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.小球运动过程中绳子拉力不做功,洛伦兹力始终与速度方向垂直也不做功,只有重力做功,机械能守恒;小球在点和点速度均为零,由机械能守恒可知点与点等高,故A正确;
B.相邻两次过点时,小球均在同一最低位置,机械能相同,所以速率相同,但运动方向相反,速度是矢量,因此速度不相同,故B正确;
C.点为最低点,重力和洛伦兹力均沿竖直方向,而该处切线水平,切向合力为零;两次经过点时速率相同,设绳长为,向心加速度大小均为,方向均指向点,所以加速度相同,故C正确;
D.设两次经过点时速率均为,绳长为,洛伦兹力大小为。若小球带正电且第一次过点向左运动,则两次经过点时洛伦兹力方向相反。对两次过点沿半径方向列式,可分别写成,
比较可知;若小球带负电,只是两式中洛伦兹力方向整体互换,绳子拉力仍不相同,故D错误。
故选ABC。
9. 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、方向向下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. 元件内单位体积的自由电子数为
D. 增大霍尔元件中的电流,霍尔电压减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由左手定则可知,自由电子所受洛伦兹力方向指向后表面,后表面聚集负电荷,前表面电势较高,故A正确;
B.稳定时电场力与洛伦兹力平衡,电场强度
洛伦兹力,故B错误;
C.由电流微观表达式及平衡条件
联立解得,故C正确;
D.由可知,增大电流,霍尔电压增大,故D错误。
故选AC。
10. 我国空间站的霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。xOy 平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射,入射速度为v0时,电子沿x轴做直线运动;入射速度为v(v<v0)时,电子的运动轨迹如图中的虚线所示,且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用,下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小E =v0B
B. 电子向上运动的过程中动能逐渐减少
C. 电子运动到最高点的速度大小为2v0+v
D. 电子运动到最高点的速度大小为2v0-v
【答案】AD
【解析】
【详解】A.当入射速度为v0时,电子沿x轴做直线运动,则有
可得电场强度大小为
A正确;
B.若入射速度小于v0时,则,且电子向上偏转,则受到向上的电场力做正功,洛伦兹力不做功,故电子向上运动的过程中动能逐渐增加,B错误;
CD.入射速度为v(v<v0)时,可将电子的入射速度分解为水平向右的速度和水平向左的速度,电子运动可看成水平向右的匀速直线运动和顺时针的匀速圆周运动,电子运动到最高点的速度大小为
C错误,D正确。
故选AD。
二、实验题(每空2分,共18分)
11. 某同学欲测量某直流电源的电动势和内阻,实验室提供的实验器材有:
A.待测直流电源(电动势约为,内阻约为,允许输出的最大电流为);
B.电压表V(量程为,内阻约为);
C.电阻箱(最大阻值为);
D.开关、导线若干。
(1)根据以上器材,将虚线框中的实验电路图补充完整__________________。
(2)改变电阻箱的阻值,读出电压表对应的示数,以为横坐标、为纵坐标,作出图像。若图线的斜率为,纵轴的截距为,则该电源的电动势的测量值为___________、内阻的测量值为___________。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】(1)[1]电路图如图所示
(2)[2][3]由闭合电路欧姆定律可得
转换可得
则有
解得
12. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下操作:
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度L,再用螺旋测微器测量金属丝的直径D,如图甲所示,则______mm。
(2)该同学接着用欧姆表粗测该金属丝的电阻,他进行了如下操作:先用“”挡测量时发现指针偏转角度过大,则应该换用______(选填“”或“×1k”)挡,正确换挡、重新欧姆调零后再进行测量,指针静止时位置如图乙所示,则该金属丝的电阻______。
(3)若用伏安法测量该金属丝的阻值,电路如图丙所示。除电源(电动势为3V,内阻不计)、电流表A(量程为20mA,内阻约)、待测金属丝、导线、开关外,电压表(量程为3V,内阻约),滑动变阻器应选用______(填以下给定器材前的字母)。电压表的左端应与电路中的______(选填“a”或“b”)点相连。
A、滑动变阻器(总阻值为20Ω,额定电流为2A) B、滑动变阻器(总阻值为,额定电流为2A)
(4)若某次测量中,电压表和电流表示数分别为U和I,请用上述直接测量的物理量(D、L、U、I)写出金属丝的电阻率的表达式,即______。
【答案】(1)1.416##1.415##1.417##1.418
(2) ①. ②. 170
(3) ①. B ②. a
(4)
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器的读数规则可知,金属丝的直径为
【小问2详解】
[1] 用“×100”挡测量时发现指针偏转角度过大,表明通过表头的电流过大,待测电阻阻值过小,为了减小欧姆表读数的偶然误差,应换用“×10”挡;
[2] 根据欧姆表的读数规律可知,该金属丝的电阻为
【小问3详解】
[1] 待测电阻的阻值约为170Ω,滑动变阻器采用限流式接法,为了测多组实验数据,滑动变阻器应选用B;
[2] 根据题中数据有
可知电压表分流影响较大,则实验时应该排除电压表分流影响,所以测量电路采用电流表内接法,则电压表的左端应与电路中的a点相连。
【小问4详解】
根据电阻定律有
又因为
联立解得金属丝的电阻率为
三、解答题(8分+11分+15分,共34分)
13. 如图所示,在与水平方向成60°的光滑金属导轨间连一电源,在相距1m的平行导轨上垂直于导轨放一重力为3N的金属棒ab,棒上通以3A的电流,磁场方向竖直向上,这时棒恰好静止.求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)ab棒对导轨的压力.
【答案】(1) T ;(2)6N
【解析】
【详解】(1)(2)作出受力侧视图,如图.导体棒处于静止状态,根据平衡条件得
F安=mgtan60°=3N
FN==2mg=6N
根据牛顿第三定律得ab棒对导轨的压力大小为6N,方向垂直导轨向下.
又导体棒与磁场垂直
F安=BIL
则
14. 某一质谱仪原理如图所示,A为粒子加速器,粒子由静止加速后以一定速度进入B;B为速度选择器,磁场与电场正交,速度选择器两板间电压为,两板间距离为d;C为偏转分离器,磁感应强度为。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力),经加速后,该粒子恰能沿直线通过速度选择器,粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求:
(1)磁感应强度的方向和进入磁场的速度v的大小;
(2)加速器的加速电压
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
【答案】(1)方向垂直纸面向里,
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
正电荷受电场力水平向左,根据平衡条件可知,洛伦兹力水平向右,结合左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里,
解得
【小问2详解】
粒子加速过程根据动能定理可得
解得=
【小问3详解】
粒子做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律可得
解得=
15. 在坐标平面内,y轴右侧有垂直坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。第一象限有一半径为R的中空D型薄收集盒,直径紧贴y轴放置,圆心位于,如图所示。在坐标原点O处有一粒子源,可同时沿x轴正方向持续发射各种不同速率的带正电的粒子,粒子质量均为m,电荷量均为q,忽略粒子间的相互作用,且不计重力,。求:
(1)刚好到达D型盒N点的粒子速率;
(2)能沿D型盒半径方向到达D型盒的粒子速率;
(3)能进入D型盒的粒子,到达D型盒前在磁场中运动的最短时间t。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由几何关系得
由
解得
【小问2详解】
如下图,由几何关系得
解得
由
解得
【小问3详解】
过O做D型盒的切线,则粒子打到切点时时间最短,如下图所示
根据几何关系
解得,
根据,
解得
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新建二中2025-2026学年度上学期11月份月考
高二物理
考试范围∶ 必修三第十一、十二、十三章、选择性必修第一章
时 量: 75分钟 总 分: 100分
一、选择题(其中1-6题为单选题,7-10题为多选题,单选每小题4分,多选每小题6分,多选题漏选得3分,共计48分)
1. 下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是
A. B.
C. D.
2. 下列关于运动电荷和磁场的说法中,正确的是( )
A. 运动电荷在某点不受洛伦兹力作用,这点的磁感应强度必为零
B. 只要带电粒子在磁场中某点的速度大小不变,带电粒子所受洛伦兹力大小就不变
C. 电子束垂直进入磁场发生偏转,这是洛伦兹力对电子做功的结果
D. 电荷与磁场没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力
3. 如图,四根导线分布在圆平面内,、是圆的直径且互成60°,O为圆心,导线所通电流方向在图中标出。已知每条导线在O点磁感应强度大小为,则圆心O处磁感应强度的大小和方向为( )
A. 大小为零
B. 大小,方向水平向左
C. 大小,方向水平向右
D. 大小,方向水平向右
4. 边长为L的正方形区域内部有磁感应强度为B的匀强磁场,将边长为2L的n匝正方形线框置于磁场外围,如图所示,则穿过线框的磁通量为( )
A. B. C. D.
5. 1932年劳伦斯和利文斯顿设计出首台回旋加速器,其工作原理如图所示,置于真空中的两个D形金属盒半径均为R,两个D形盒间接交流电源,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场与D 形盒面垂直,A处粒子源能产生质量为m、电荷量为的粒子(粒子初速度很小,可以忽略),通过加速电压为U的电场进入磁场,加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。则下列说法中正确的是( )
A. 粒子在回旋加速器中始终做加速运动
B. 粒子第二次进入磁场中的速度大小为
C. 要使粒子每次经过电场都被加速,则交流电源的周期为
D. 可以采取提高加速电压来增大粒子离开加速器时的最大动能
6. 如图所示,足够长的水平虚线MN上方有一匀强电场,方向竖直向下(与纸面平行):下方有一匀强磁场,方向垂直纸面向里。一个带电粒子从电场中的A点以水平初速度向右运动,第一次穿过MN时的位置记为P点,第二次穿过MN时的位置记为Q点,P、Q两点间的距离记为d,从P点运动到Q点的时间记为t。不计粒子的重力,若只适当减小的大小,则( )
A. t变大,d变小 B. t不变,d变小 C. t变大,d不变 D. t变小,d变大
7. 电流计等磁电式电表是利用永久磁铁对通电线圈的作用原理制成的,其优点是灵敏度高。构造如图甲所示,圆柱形铁芯固定于U形磁铁两极间,其中磁场是均匀辐向分布,铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框,铝框的转轴上装有指针和游丝(又称螺旋弹簧)。下列说法中正确的是( )
A. 极靴和铁质圆柱之间磁场是匀强磁场
B. 线圈中电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也越大,线圈偏转的角度也越大
C. 图乙中当线圈通以如图所示电流,图中指针往右偏
D. 线圈无论转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行,所以线圈不受安培力
8. 如图所示,一带电绝缘小球用绝缘细线悬挂于点,点下方有一匀强磁场。现将小球拉至A点并由静止释放,点为最低点,为左侧最高点,小球可视为质点,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 点与A点等高 B. 相邻两次过点的速度不相同
C. 相邻两次过点的加速度相同 D. 相邻两次过点的绳子拉力相同
9. 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、方向向下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. 元件内单位体积的自由电子数为
D. 增大霍尔元件中的电流,霍尔电压减小
10. 我国空间站的霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。xOy 平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射,入射速度为v0时,电子沿x轴做直线运动;入射速度为v(v<v0)时,电子的运动轨迹如图中的虚线所示,且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用,下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小E =v0B
B. 电子向上运动的过程中动能逐渐减少
C. 电子运动到最高点的速度大小为2v0+v
D. 电子运动到最高点的速度大小为2v0-v
二、实验题(每空2分,共18分)
11. 某同学欲测量某直流电源的电动势和内阻,实验室提供的实验器材有:
A.待测直流电源(电动势约为,内阻约为,允许输出的最大电流为);
B.电压表V(量程为,内阻约为);
C.电阻箱(最大阻值为);
D.开关、导线若干。
(1)根据以上器材,将虚线框中的实验电路图补充完整__________________。
(2)改变电阻箱的阻值,读出电压表对应的示数,以为横坐标、为纵坐标,作出图像。若图线的斜率为,纵轴的截距为,则该电源的电动势的测量值为___________、内阻的测量值为___________。
12. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下操作:
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度L,再用螺旋测微器测量金属丝的直径D,如图甲所示,则______mm。
(2)该同学接着用欧姆表粗测该金属丝的电阻,他进行了如下操作:先用“”挡测量时发现指针偏转角度过大,则应该换用______(选填“”或“×1k”)挡,正确换挡、重新欧姆调零后再进行测量,指针静止时位置如图乙所示,则该金属丝的电阻______。
(3)若用伏安法测量该金属丝的阻值,电路如图丙所示。除电源(电动势为3V,内阻不计)、电流表A(量程为20mA,内阻约)、待测金属丝、导线、开关外,电压表(量程为3V,内阻约),滑动变阻器应选用______(填以下给定器材前的字母)。电压表的左端应与电路中的______(选填“a”或“b”)点相连。
A、滑动变阻器(总阻值为20Ω,额定电流为2A) B、滑动变阻器(总阻值为,额定电流为2A)
(4)若某次测量中,电压表和电流表示数分别为U和I,请用上述直接测量的物理量(D、L、U、I)写出金属丝的电阻率的表达式,即______。
三、解答题(8分+11分+15分,共34分)
13. 如图所示,在与水平方向成60°的光滑金属导轨间连一电源,在相距1m的平行导轨上垂直于导轨放一重力为3N的金属棒ab,棒上通以3A的电流,磁场方向竖直向上,这时棒恰好静止.求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)ab棒对导轨的压力.
14. 某一质谱仪原理如图所示,A为粒子加速器,粒子由静止加速后以一定速度进入B;B为速度选择器,磁场与电场正交,速度选择器两板间电压为,两板间距离为d;C为偏转分离器,磁感应强度为。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力),经加速后,该粒子恰能沿直线通过速度选择器,粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求:
(1)磁感应强度的方向和进入磁场的速度v的大小;
(2)加速器的加速电压
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
15. 在坐标平面内,y轴右侧有垂直坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。第一象限有一半径为R的中空D型薄收集盒,直径紧贴y轴放置,圆心位于,如图所示。在坐标原点O处有一粒子源,可同时沿x轴正方向持续发射各种不同速率的带正电的粒子,粒子质量均为m,电荷量均为q,忽略粒子间的相互作用,且不计重力,。求:
(1)刚好到达D型盒N点的粒子速率;
(2)能沿D型盒半径方向到达D型盒的粒子速率;
(3)能进入D型盒的粒子,到达D型盒前在磁场中运动的最短时间t。
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