精品解析:辽宁大连育明高级中学2026-2027学年高二上学期期中考试物理试题
|
2份
|
26页
|
11人阅读
|
0人下载
内容正文:
大连育明高级中学2026-2027学年度高二年级期中考试物理试题
一 、选择题(共10题,合计46分。其中1-7为单选题,每题4分,8-10为多选题,每题6分,全部全对得6分,选对但不全得3分,有错误选项的得0分)
1. 如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,、、三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是( )
A. 、、的极都向纸里转
B. 的极向纸里转,而、的极向纸外转
C. 、的极向纸里转,而的极向纸外转
D. 的极向纸外转,而、的极向纸里转
2. 如图电路中,材质相同的金属导体a和b,横截面积分别为、,长度分别为、。闭合开关后,a和b中自由电子定向移动的平均速率之比为( )
A. B. C. D.
3. 电磁流量计可以测量导电液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。如图所示,内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成,空间有垂直管道轴线的匀强磁场,磁感应强度为B。液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动,圆管壁上的两点连线为直径,且垂直于磁场方向,两点的电势差为。下列说法错误的是( )
A. N点电势比M点高 B. 正比于流量Q
C. 在流量Q一定时,管道半径越小,越小 D. 若直径与磁场方向不垂直,测得的流量Q偏小
4. 如图所示,一通电金属环固定在绝缘的水平面上,在其左端放置一可绕其中点自由转动且可在水平方向自由移动的金属棒,最初金属棒垂直于金属圆环所在的平面,且中点与金属环在同一水平面内,当在金属环与金属棒中通有图中所示方向的电流时,则( )
A. 金属始终静止
B. 金属棒的上半部分向纸面外转,下半部分向纸里面转,同时靠近金属环
C. 金属棒的上半部分向纸面里转,下半部分向纸面外转,同时靠近金属环
D. 金属棒的上半部分向纸面里转,下半部分向纸面外转,同时远离金属环
5. 在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为、内电阻为,、为定值电阻,为滑动变阻器,C为电容器,A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑片P自b端向a端滑动的过程中,下列说法中错误的是( )
A. 电压表示数减小 B. 电流表示数减小
C. 电容器C所带电荷量增多 D. b点的电势升高
6. 如图所示,B、C、D处放置三根长为L的通电导线,其中B、C处电流大小均为I,D处电流大小为2I,A在BD的延长线上,,其中B、D处电流的方向均垂直于纸面向外,C处电流的方向垂直于纸面向里。已知电流产生磁场的磁感应强度B的大小与电流I、距离r的关系为,k为常数;若B处电流在C处产生的磁感应强度的大小为,C处导线位于绝缘水平地面上且处于静止状态,关于C处导线受到的摩擦力的大小和方向,下列正确的是( )
A. ,水平向右
B. ,水平向右
C. ,水平向左
D. ,水平向左
7. 如图甲所示,闭合电路中开关,将滑动变阻器的滑片从右端逐渐滑至左端的过程中,电压表和的示数随电流表示数变化的图像如图乙中Ⅰ、Ⅱ两条线所示,两条线中、段为直线。各电表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 图线Ⅰ对应电压表
B. 电源的电动势为
C. 滑动变阻器的最大阻值是
D. 当滑动变阻器滑片在最左端时,电动机M的输出功率为
8. 如图所示,一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组成,两斜面在B处用一光滑小圆弧相连接,P是BC的中点,竖直线BD右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,B处可认为处在磁场中,一带电小球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动,C点为小球在BD右侧运动的最高点,则下列说法正确的是( )
A. C点与A点在同一水平线上
B. 小球向右或向左滑过B点时,对轨道压力相等
C. 小球向上或向下滑过P点时,其所受洛伦兹力相同
D. 小球从A到B的时间是从C到P时间的 倍
9. 如图所示,在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(重力不计)从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域,若该三角形的两直角边长均为2l,则下列关于粒子运动的说法中正确的是( )
A. 若该粒子的入射速度为,则粒子一定从CD边射出磁场,且距点C的距离为
B. 若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为
C. 若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为
D. 当该粒子以不同的速度入射时,在磁场中运动的最长时间为
10. 如图所示,在xOy坐标系第二象限有一个半径为R的圆形区域,圆心为C,圆形边界分别与x轴、y轴相切于M、N两点。圆形区域内存在垂直坐标平面向外的匀强磁场。第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场。在M点放置一粒子源,粒子源可向磁场中各个方向发射速率均为的同种带正电粒子,其中沿MC方向射入磁场的粒子恰好从N点进入电场,后从x轴上的P点离开电场。已知磁感应强度大小为B,电场强度大小。不计粒子所受重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是( )
A. 带电粒子的比荷为
B. P点与坐标原点O的距离为
C. 粒子运动至P点时的速度大小为
D. x正半轴上有粒子经过的范围长度为2R
二、实验题(11题6分,12题8分,合计14分)
11. 用螺旋测微器测量某金属丝直径,其示数如图所示,由图可知该金属丝直径为___________mm;
12.
(1)图1使用量程时,图中表针示数是___________;当使用量程时,图中表针示数为___________。
(2)图2使用较小量程时,图中表针的示数为___________。若使用的是较大量程,图中表针示数为___________。
13. 新式游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”,使得读数显得清晰明了,便于使用者正确读取数据。通常游标卡尺有10分度、20分度、50分度三种规格;新式游标卡尺也有相应的三种,但游标尺上的刻度却是:19mm等分成10份,39mm等分成20份,99mm等分成50份,以“39mm等分成20份”的新式游标卡尺为例,如图所示:
(1)它的准确度是___________mm;
(2)用它测量某物体的厚度,示数如图所示,正确的读数是___________cm。
14. 某实验小组用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内电阻,其中R为电阻箱。
(1)进行了如下的实验操作:
①按图示电路进行连接,闭合开关之前,调节电阻箱的阻值为__________(选填“最大”或“最小”);
②闭合开关S1,把S2与1连接,调节电阻箱的阻值,记录对应的电压表示数U和电流表示数I;
③以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线,如图乙所示。则待测电源的电动势E=______V,内阻r=_______Ω。(结果均保留2位有效数字)。
(2)上述操作测得电源内阻的系统误差主要来源于__________________,为了消除这个系统误差,进行了如下的操作:闭合开关S1,把开关S2与2连接,当电阻箱的阻值为1.5Ω时,电压表的示数为1.0V,电流表的示数为0.4A。可求得电源内阻的精确值r'=____________Ω。
三、解答题(13题10分,14题12分,15题18分,合计40分)
15. 如图所示,电源电动势、内阻,电阻,电流表为理想电表,电容器的电容。闭合开关S,电路稳定后,求:
(1)电流表的示数;
(2)S断开后通过的电荷量为多少?
16. 如图,绝缘粗糙的竖直平面左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,电场强度大小为,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为.一质量为、电荷量为的带正电的小滑块从点由静止开始沿下滑,到达点时离开做曲线运动.、两点间距离为,重力加速度为.
(1)求小滑块运动到点时的速度大小;
(2)求小滑块从点运动到点过程中克服摩擦力做的功;
(3)若点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的点.已知小滑块在点时的速度大小为,从点运动到点的时间为,求小滑块运动到点时速度的大小.
17. 如图所示,三维坐标系中,在的空间同时存在沿轴正方向的匀强电场和沿轴负方向的匀强磁场,在的空间存在轴正方向的匀强磁场。带负电的离子从以速度在平面内沿轴正方向发射,恰好做匀速直线运动。两处磁场磁感应强度大小均为,不计离子重力,答案可含。
(1)求匀强电场的电场强度大小;
(2)撤去空间内的匀强磁场,离子仍从点以相同速度发射,且经进入的磁场空间,求离子在点的速度;
(3)离子在的磁场空间中速度第一次垂直轴时,求离子的坐标。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
大连育明高级中学2026-2027学年度高二年级期中考试物理试题
一 、选择题(共10题,合计46分。其中1-7为单选题,每题4分,8-10为多选题,每题6分,全部全对得6分,选对但不全得3分,有错误选项的得0分)
1. 如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,、、三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是( )
A. 、、的极都向纸里转
B. 的极向纸里转,而、的极向纸外转
C. 、的极向纸里转,而的极向纸外转
D. 的极向纸外转,而、的极向纸里转
【答案】D
【解析】
【详解】由于圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,会形成一个逆时针的等效电流,根据安培定则可知,圆环内部感应磁场的方向垂直纸面向外,圆环外部感应磁场的方向垂直纸面向里,磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向,则a、c的N极向纸面里转,b的N极向纸面外转,故ABC错误D正确。
故选D。
2. 如图电路中,材质相同的金属导体a和b,横截面积分别为、,长度分别为、。闭合开关后,a和b中自由电子定向移动的平均速率之比为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据电阻定律
可得,;
两支路并联有,结合电流的微观表达式;对于同种材料n、q相同;
联立可得;
即
故选B。
3. 电磁流量计可以测量导电液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。如图所示,内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成,空间有垂直管道轴线的匀强磁场,磁感应强度为B。液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动,圆管壁上的两点连线为直径,且垂直于磁场方向,两点的电势差为。下列说法错误的是( )
A. N点电势比M点高 B. 正比于流量Q
C. 在流量Q一定时,管道半径越小,越小 D. 若直径与磁场方向不垂直,测得的流量Q偏小
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据左手定则可知正离子向下偏,负离子向上偏,故N点电势比M点高,故A正确;
BC.设管道半径为r,稳定时,离子受到的洛伦兹力与电场力平衡有
同时有
联立解得
故正比于流量Q;流量Q一定时,管道半径越小,越大;
故B正确,C错误;
D.若直径MN与磁场方向不垂直,根据可知此时式中磁场强度为磁感应强度的一个分量,即此时测量时代入的磁场强度偏大,故测得的流量Q偏小;
故D正确。
本题选错误的,故选C。
4. 如图所示,一通电金属环固定在绝缘的水平面上,在其左端放置一可绕其中点自由转动且可在水平方向自由移动的金属棒,最初金属棒垂直于金属圆环所在的平面,且中点与金属环在同一水平面内,当在金属环与金属棒中通有图中所示方向的电流时,则( )
A. 金属始终静止
B. 金属棒的上半部分向纸面外转,下半部分向纸里面转,同时靠近金属环
C. 金属棒的上半部分向纸面里转,下半部分向纸面外转,同时靠近金属环
D. 金属棒的上半部分向纸面里转,下半部分向纸面外转,同时远离金属环
【答案】B
【解析】
【详解】由通电金属环产生的磁场特点可知,其在金属棒的上半部分产生有水平向左的磁场分量,由左手定则可判断金属棒上半部分受到方向向外的安培力,故向纸面外转;同理可判断金属棒的下半部分向纸面里转.当金属棒转至水平面时,由左手定则可知,金属棒在靠近金属环,故选项B正确.
5. 在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为、内电阻为,、为定值电阻,为滑动变阻器,C为电容器,A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑片P自b端向a端滑动的过程中,下列说法中错误的是( )
A. 电压表示数减小 B. 电流表示数减小
C. 电容器C所带电荷量增多 D. b点的电势升高
【答案】D
【解析】
【详解】A.在滑动变阻器滑动头P自b端向a端滑动的过程中,变阻器接入电路中的电阻增大,外电路总电阻增大,根据可知干路电流I减小,电阻R1两端电压减小,则电压表示数减小,故A正确;
BC.电阻R2两端的电压
I减小,则U2变大,电容器C的电压等于电阻R2两端的电压,则电容器板间电压变大,根据可知电容器C所带电荷量增多;根据可知通过R2的电流I2增大,通过电流表的电流为
可知电流表示数减小,故BC正确;
D.因为b点与接地的电源负极直接相连,所以b点的电势始终不变,故D错误。
本题选错误的,故选D。
6. 如图所示,B、C、D处放置三根长为L的通电导线,其中B、C处电流大小均为I,D处电流大小为2I,A在BD的延长线上,,其中B、D处电流的方向均垂直于纸面向外,C处电流的方向垂直于纸面向里。已知电流产生磁场的磁感应强度B的大小与电流I、距离r的关系为,k为常数;若B处电流在C处产生的磁感应强度的大小为,C处导线位于绝缘水平地面上且处于静止状态,关于C处导线受到的摩擦力的大小和方向,下列正确的是( )
A. ,水平向右
B. ,水平向右
C. ,水平向左
D. ,水平向左
【答案】B
【解析】
【详解】设AC长度为r,根据几何关系有BC长度为
CD长度为
因电流产生磁场的磁感应强度与距离成反比,且B处电流在C处产生的磁感应强度的大小为,即
可知D处电流在C处产生的磁感应强度的大小为
B对C的安培力为
D对C的安培力
两安培力在水平方向分力的合力为
方向水平向左。
C处导线处于静止状态,则在水平面上所受安培力与摩擦力大小相等,即摩擦力大小为
方向水平向右。
故选B。
7. 如图甲所示,闭合电路中开关,将滑动变阻器的滑片从右端逐渐滑至左端的过程中,电压表和的示数随电流表示数变化的图像如图乙中Ⅰ、Ⅱ两条线所示,两条线中、段为直线。各电表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 图线Ⅰ对应电压表
B. 电源的电动势为
C. 滑动变阻器的最大阻值是
D. 当滑动变阻器滑片在最左端时,电动机M的输出功率为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由可知,闭合电路中路端电压随电流按线性规律变化,测量的是路端电压,可知图线Ⅰ对应电压表,故A错误;
B.根据图线Ⅰ中提供的两组数据,可得,
求得电源电动势和内阻为,
故B错误;
C.图线Ⅱ对应电压表,当电流表读数最小为0.5A时,滑动变阻器的阻值为最大,此时可得滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器最大阻值为
故C错误;
D.由图线Ⅱ可看出,在段电动机两端电压与电流按线性规律变化,可知该过程电动机未转动,为纯电阻电路,可得电动机内阻为
当滑动变阻器滑片在最左端时,此时干路中电流最大为1.5A,电动机两端电压为4.5V,则电动机M的输出功率为
故D正确。
故选D。
8. 如图所示,一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组成,两斜面在B处用一光滑小圆弧相连接,P是BC的中点,竖直线BD右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,B处可认为处在磁场中,一带电小球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动,C点为小球在BD右侧运动的最高点,则下列说法正确的是( )
A. C点与A点在同一水平线上
B. 小球向右或向左滑过B点时,对轨道压力相等
C. 小球向上或向下滑过P点时,其所受洛伦兹力相同
D. 小球从A到B的时间是从C到P时间的 倍
【答案】AD
【解析】
【详解】A.小球在运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用,因洛伦兹力永不做功,支持力始终与小球运动方向垂直,也不做功,即只有重力做功,满足机械能守恒,因此C点与A点等高,在同一水平线上,选项A正确;
B.小球向右或向左滑过B点时速度等大反向,即洛伦兹力等大反向,小球对轨道的压力不等,选项B错误;
C.同理小球向上或向下滑过P点时,洛伦兹力也等大反向,选项C错误;
D.因洛伦兹力始终垂直BC,小球在AB段和BC段(设斜面倾角均为θ)的加速度均由重力沿斜面的分力产生,大小为gsin θ,由
x=at2
得小球从A到B的时间是从C到P的时间的倍,选项D正确。
故选AD。
9. 如图所示,在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(重力不计)从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域,若该三角形的两直角边长均为2l,则下列关于粒子运动的说法中正确的是( )
A. 若该粒子的入射速度为,则粒子一定从CD边射出磁场,且距点C的距离为
B. 若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为
C. 若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为
D. 当该粒子以不同的速度入射时,在磁场中运动的最长时间为
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A.根据洛伦兹力充当向心力可知
解得
根据几何关系可知,粒子一定从距C点为l的位置离开磁场;故A错误;
BC.根据洛伦兹力充当向心力可知
因此半径越大,速度越大;根据几何关系可知,使粒子与AD边相切时速度最大,则由几何关系可知
最大半径为
故最大速度应为
故B正确,C错误;
D.粒子运行周期为
根据几何关系可知,粒子在磁场中最大圆心角为180°,故最长时间为
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,在xOy坐标系第二象限有一个半径为R的圆形区域,圆心为C,圆形边界分别与x轴、y轴相切于M、N两点。圆形区域内存在垂直坐标平面向外的匀强磁场。第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场。在M点放置一粒子源,粒子源可向磁场中各个方向发射速率均为的同种带正电粒子,其中沿MC方向射入磁场的粒子恰好从N点进入电场,后从x轴上的P点离开电场。已知磁感应强度大小为B,电场强度大小。不计粒子所受重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是( )
A. 带电粒子的比荷为
B. P点与坐标原点O的距离为
C. 粒子运动至P点时的速度大小为
D. x正半轴上有粒子经过的范围长度为2R
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由题可知,粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R,根据洛伦兹力提供向心力
解得比荷,故A错误;
B.粒子从N点垂直电场进入第一象限,沿y方向有
解得
沿x方向有,故B正确;
C.沿y向的速度为
则粒子运动至P点时的速度大小为,故C错误;
D.粒子在磁场中运动的轨迹圆半径等于磁场圆半径R,由磁发散的规律可知,沿各个方向入射的粒子从磁场圆的右半圆上所有点离开,且离开时速度均沿x轴正向,进入电场后沿x轴方向的最小距离为0,即打在O点。从M点正上方离开的粒子在电场中的x轴方向的位移最大,此时
解得
则沿x轴方向有
因此x正半轴上有粒子经过的范围长度为2R,故D正确。
故选BD。
二、实验题(11题6分,12题8分,合计14分)
11. 用螺旋测微器测量某金属丝直径,其示数如图所示,由图可知该金属丝直径为___________mm;
【答案】4.699(4.698~4.700)
【解析】
【详解】固定刻度读数为4.5mm,可动刻度读数为19.9×0.01mm
螺旋测微器读数为4.5mm+19.9×0.01mm=4.699mm
12.
(1)图1使用量程时,图中表针示数是___________;当使用量程时,图中表针示数为___________。
(2)图2使用较小量程时,图中表针的示数为___________。若使用的是较大量程,图中表针示数为___________。
【答案】(1) ①. 0.44 ②. 2.20
(2) ①. 1.70 ②. 8.5
【解析】
【小问1详解】
[1]使用量程时,最小分度为。指针指在右侧第2个小格,读数为
[2]使用量程时,最小分度为。指针指在右侧第2个小格,读数为
【小问2详解】
[1]使用较小量程()时,最小分度为,需估读到,指针指在右侧第7个小格,读数为
[2] 使用较大量程()时,最小分度为,需估读到。指针指在左侧第3个小格,读数为
13. 新式游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”,使得读数显得清晰明了,便于使用者正确读取数据。通常游标卡尺有10分度、20分度、50分度三种规格;新式游标卡尺也有相应的三种,但游标尺上的刻度却是:19mm等分成10份,39mm等分成20份,99mm等分成50份,以“39mm等分成20份”的新式游标卡尺为例,如图所示:
(1)它的准确度是___________mm;
(2)用它测量某物体的厚度,示数如图所示,正确的读数是___________cm。
【答案】(1)0.05
(2)3.030
【解析】
【小问1详解】
以“39mm等分成20份”的新式游标卡尺为例,每等份为1.95mm,可知它的准确度是
【小问2详解】
示数如图所示,正确的读数是
14. 某实验小组用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内电阻,其中R为电阻箱。
(1)进行了如下的实验操作:
①按图示电路进行连接,闭合开关之前,调节电阻箱的阻值为__________(选填“最大”或“最小”);
②闭合开关S1,把S2与1连接,调节电阻箱的阻值,记录对应的电压表示数U和电流表示数I;
③以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线,如图乙所示。则待测电源的电动势E=______V,内阻r=_______Ω。(结果均保留2位有效数字)。
(2)上述操作测得电源内阻的系统误差主要来源于__________________,为了消除这个系统误差,进行了如下的操作:闭合开关S1,把开关S2与2连接,当电阻箱的阻值为1.5Ω时,电压表的示数为1.0V,电流表的示数为0.4A。可求得电源内阻的精确值r'=____________Ω。
【答案】 ①. 最大 ②. 2.0 ③. 2.5 ④. 电流表的分压 ⑤. 1.5
【解析】
【详解】(1)[1]闭合开关之前,为了保护电路,调节电阻箱的阻值为最大值。
[2][3]根据闭合电路欧姆定律,有
由图像可知
可解得
(2)[4]实验中,系统误差主要来源于电流表的分压作用。
[5]闭合开关S1,把开关S2与2连接时,有
可得
在题图乙中,根据闭合电路欧姆定律,有
图线的斜率为
联立,可得
三、解答题(13题10分,14题12分,15题18分,合计40分)
15. 如图所示,电源电动势、内阻,电阻,电流表为理想电表,电容器的电容。闭合开关S,电路稳定后,求:
(1)电流表的示数;
(2)S断开后通过的电荷量为多少?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
闭合开关S且电路稳定后,电容器相当于断路,因此中间竖直支路中无电流,电阻两端无电压降。因此外电路总电阻为
电流表串联在电源支路,测量的是干路电流,因此电流表示数为
【小问2详解】
两端的电压等于路端电压为
闭合开关S,电路稳定后,电容器的电压等于两端的电压,为
电容器所带的电荷量为
若S断开,电容器放电,相当于电源,与串联后再与并联,通过、的电流与的电流之比为
根据
可得通过与的电荷量之比
所以通过的电荷量为
16. 如图,绝缘粗糙的竖直平面左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,电场强度大小为,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为.一质量为、电荷量为的带正电的小滑块从点由静止开始沿下滑,到达点时离开做曲线运动.、两点间距离为,重力加速度为.
(1)求小滑块运动到点时的速度大小;
(2)求小滑块从点运动到点过程中克服摩擦力做的功;
(3)若点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的点.已知小滑块在点时的速度大小为,从点运动到点的时间为,求小滑块运动到点时速度的大小.
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【分析】小滑块到达点时离开,此时与间的作用力为零,对小滑块受力分析计算此时的速度的大小;由动能定理直接计算摩擦力做的功;撤去磁场后小滑块将做类平抛运动,根据分运动计算最后的合速度的大小。
【详解】(1)由题意知,根据左手定则可判断,滑块在下滑的过程中受水平向左的洛伦兹力,当洛伦兹力等于电场力时滑块离开开始做曲线运动,即
解得小滑块运动到点时的速度
(2)从到根据动能定理:
解得:
(3)当小滑块速度最大时,所受合外力为零,即滑块在点的速度方向与重力、电场力的合力方向垂直,故撤去磁场后,小滑块将做类平抛运动,设等效重力加速度为,则有
且
联立解得:
【点睛】解决本题的关键是分析清楚小滑块的运动过程,在与分离时,小滑块与间的作用力为零,在撤去磁场后小滑块将做类平抛运动,根据滑块的不同的运动过程逐步求解即可.
17. 如图所示,三维坐标系中,在的空间同时存在沿轴正方向的匀强电场和沿轴负方向的匀强磁场,在的空间存在轴正方向的匀强磁场。带负电的离子从以速度在平面内沿轴正方向发射,恰好做匀速直线运动。两处磁场磁感应强度大小均为,不计离子重力,答案可含。
(1)求匀强电场的电场强度大小;
(2)撤去空间内的匀强磁场,离子仍从点以相同速度发射,且经进入的磁场空间,求离子在点的速度;
(3)离子在的磁场空间中速度第一次垂直轴时,求离子的坐标。
【答案】(1)
(2),速度与轴正方向夹角
(3)
【解析】
【详解】(1)离子做匀速直线运动,有
解得
(2)撤去磁场后,离子做类平抛运动,(y方向上)电场力方向上,有
初速度方向上,有
电场力方向上的速度分量
点时的速度大小为
解得
由
得速度与轴正方向夹角
(3)当离子进入的磁场后,在方向做匀速直线运动,在平面做匀速圆周运动,当圆周运动转过的圆心角为时,速度第一次垂直轴
在电场中
在磁场中,平面
解得
又
转过圆心角的时间为
可得此时离子坐标。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$