河南省许昌市建安区一高2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题(PDF版含解析)

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名称 河南省许昌市建安区一高2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题(PDF版含解析)
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文件大小 1.5MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-01-17 23:39:39

文档简介

许昌市建安区第一高级中学高二年级 12 月考试
物理试题
Ⅰ卷、选择题
注意:第 1--8 小题只有一个正确选项,每题 3分。第 9--12 小题有多个选项,
每题 5 分,选对选不全得 3分,选错 0 分。
1.为研究一些微观带电粒子的成分,通常先利用加速电场将带电粒子加速,然后使
带电粒子进入位于匀强磁场中的云室内,通过观察带电粒子在匀强磁场中运动的
轨迹情况,便可分析出带电粒子的质量、电荷量等信息。若某带电粒子的运动方向
与磁场方向垂直,其运动轨迹如图所示,已知此带电粒子在云室中运动过程中质量
和电荷量保持不变,但动能逐渐减少,重力的影响可忽略不计,下列说法中正确的
是( )
A.粒子从 a到 b,带正电
B.粒子从 b到 a,带正电
C.粒子从 b到 a,带负电
D.粒子运动过程中洛伦兹力对它做负功
2.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核的运动可等效为环形
电流。设电荷量为 e 的电子以速率 v 绕原子核沿顺时针方向做半径为 r 的匀速圆
周运动,关于该环形电流的说法,正确的是( )
ve ve
A.电流大小为 ,电流方向为顺时针 B.电流大小为 ,电流方向为顺时针
2πr r
ve ve
C.电流大小为 ,电流方向为逆时针 D.电流大小为 ,电流方向为逆时针
2πr r
3.人类已探明某星球带负电,假设它是一个均匀带电的球体,将一带负电的粉尘置
于该星球表面 h 高处,恰处于悬浮状态,现设科学家将同样的带电粉尘带到距星
球表面 2h高处无初速度释放,则此带电粉尘将(不考虑星球的自转影响)( )
A.向星球中心方向下落 B.被推向太空
C.仍在那里悬浮 D.无法确定
4.汽车自动控制刹车系统(ABS)的原理如图所示.铁质齿轮 P与车轮同步转动,右端
有一个绕有线圈的磁体(极性如图),M 是一个电流检测器.当车轮带动齿轮 P 转动
时,靠近线圈的铁齿被磁化,使通过线圈的磁通量增大,铁齿离开线圈时又使磁通
量减小,从而能使线圈中产生感应电流,感应电流经电子装置放大后即能实现自动
1
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控制刹车.齿轮从图示位置开始转到下一个铁齿正对线圈的过程中,通过 M 的感应
电流的方向是( )
A.总是从左向右
B.总是从右向左
C.先从右向左,然后从左向右
D.先从左向右,然后从右向左
5.如图所示,等离子气流(由高温、高压、等电荷量的正、负离子组成)由左侧连续
不断地以速度 v0 水平射入 P1和 P2 两极板间的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度
垂直于纸面向里,导线 ab和 cd 之间的作用情况:0 ~1s 内互相排斥,1~ 3s内互相
吸引,3 ~ 4 s内互相排斥.保持滑动变阻器滑片位置不变,规定向左为通电螺线管
A内磁感应强度 B的正方向,则通电螺线管 A 内磁感应强度 B随时间 t变化的图像
可能是( )
A. B.
C. D.
6.如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。为方便研究,现将问题
做如下简化:设受电线圈的匝数为 n,面积为 S,该区域的磁场可视为匀强磁
场;若在 t1到 t2 时间内,匀强磁场的磁感线垂直于受电线圈平面向上穿过线圈,
其磁感应强度由 B1均匀增加到 B2 ,下列说法正确的是( )
2
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A.c点的电势高于 d 点的电势
B.受电线圈中感应电流方向由 d到 c
n(B B )S
C.受电线圈中产生的感应电动势为 2 1
t2 t1
D.若想增加 c、d之间的电势差,可以仅均匀增加送电线圈中的电流
7.如图所示为某种电流表的原理示意图。质量为 m 的匀质细金属杆的中点处通过
一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧的劲度系数为 k,在矩形区域 abcd 内
有匀强磁场,磁感应强度大小为 B,方向垂直纸面向外。与 MN 的右端 N 连接的一
绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN 的长度大于 ab 的长度。当 MN 中没有电流通
过且处于平衡状态时,MN 与矩形区域的 cd 边重合且指针恰指在零刻度线;当 MN
中有电流通过时,指针示数可表示电流强度。已知 k 2N/m,ab 的长度为 0.4m,
bc 的长度为 0.1m, B 0.2 T,重力加速度为 g。不计通电时电流产生的磁场的影
响,下列说法正确的是( )
A.当电流表示数为零时,弹簧处于原长
B.若要使电流表正常工作,则金属杆 MN的
N端与电源正极相接
C.此电流表的量程应为 2.5A
D.若要将电流表量程变为原来的 2倍,可以将磁感应强度变为 0.4T
8.如图甲所示,M 、 N 是水平面内平行放置且足够长的光滑金属导轨,导轨右端
接有一个阻值为 R 的电阻,导轨间存在垂直于导轨平面的磁场(图中未画出)。虚
线Q将磁场分为 I、II 两个区域,其中区域 I 中存在非匀强磁场,区域 II 中存在
匀强磁场。虚线 P 是区域 I中的一条参考线, P 、Q间的距离为1.0m,图乙所示图
像描述的是磁感应强度 B 和虚线 P 的右侧各点到虚线 P 的距离 x的关系。金属棒 ab
3
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静止在导轨上,与导轨始终垂直且接触良好,某时刻开始,金属棒 ab在外力作用
下经过区域 I 运动到区域 II,已知在金属棒 ab经过虚线 P 后的运动过程中电阻 R
消耗的电功率不变,金属棒 ab和导轨的电阻不计,则下列说法正确的是( )
A.金属棒 ab经过 x 0、 x 0.5m和 x 1.5m处时,速度大小之比为 1:2:3
B.在金属棒 ab从虚线 P 运动到虚线Q的过程和从虚线Q运动到 x 2.0m处的过程中,
通过电阻 R 的电荷量之比为 1:1
C.金属棒 ab在 x 0.5m处和 x 1.5m处受到的安培力大小之比为 1:2
D.在金属棒 ab从虚线 P 运动到虚线Q的过程和从虚线Q运动到 x 2.0m处的过程中,
电阻 R 消耗的电能之比为 2:1
9.如图所示,在 xOy 坐标系 第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在 P点以与 x
轴正方向成 60 的方向垂直磁场射入,并恰好垂直于 y轴射出磁场。已知带电粒子
质量为 m、电荷量为 q,OP = a。不计重力。根据上述信息不可以得出( )
A. 带电粒子在磁场中运动的轨迹方程
B. 带电粒子在磁场中运动的速率
C. 带电粒子在磁场中运动的时间
D. 该匀强磁场的磁感应强度
10.如图所示,金属棒 ab置于水平放置的 U形光滑导轨上,在 ef右侧存在有界匀
强磁场 B,磁场方向垂直导轨平面向下,在 ef 左侧的无磁场区域 cdef 内有一半径
很小的金属圆环 L,圆环与导轨的在同一平面内。当金属棒 ab 在水平恒力 F 作用下从磁场左边界 ef处由静止开始向右运动后,对圆环 L,下列说法正确的是( )
A.圆环 L有收缩趋势
B.圆环 L有扩张趋势
C.ab受到的安培力方向向左
D.ab受到的安培力方向向右
4
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11.如图所示,真空中有一匀强电场(图中未画出),电场方向与圆周在同一平面内,
△ABC 是圆的内接直角三角形, BAC 63.5 ,O 为圆心,半径R 5cm。位于 A
处的粒子源向平面内各个方向发射初动能均为8eV、电荷量为 e的粒子。有些粒
子会经过圆周上不同的点。其中到达 B点的粒子动能为12eV ,达到 C点的粒子电
势能为 4eV(取 O点电势为零)、忽略粒子的重力和粒子间的相互作用,sin53 0.8。
下列说法正确的是( )
A. 圆周上 A、C 两点的电势差为16V
B. 圆周上 B、C 两点的电势差为 4V
C. 当某个粒子经过圆周上某一位置时,可以具有3eV的电势能,
且同时具有9eV的动能
D. 匀强电场的场强大小为 200V / m
12如图所示,电源电动势为 E,内阻为 r,R0 、R R1为定值电阻, 2 为滑动变阻器,
电压表 V及电流表A1 ,A2 均为理想电表。电压表的示数为 U,电流表A1 的示数为
I1、电流表A2 的示数为 I 2 ,将滑动变阻器的滑片向上移动一些,电压表的示数变
化量的大小为 U ,电流表A1 的示数变化量大小为 I1,电流表A2 的示数变化量大
小为 I2 ,则当滑动变阻器的滑片向上移动时( )
A. U变大
B. I1变小, I 2 变大
U
C. 变大
I1
U U
D.
I1 I2
5
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Ⅱ卷、非选择题
13.(10 分)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图(a)所示电
路,所用器材如下:
电压表(量程0~3V,内阻很大);
电流表(量程0~0.6A);
电阻箱(阻值0 ~ 999.9 );
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线。
(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值 R、
相应的电流表示数 I 和电压表示数 U。根据记录数据作出的U I 图像如图(c)所
示,则干电池的电动势为__________V(保留 3位有效数字)、以图像上相聚最远、
读数最准确的两点坐标计算出内阻为__________Ω(保留 2位有效数字)。
1
(3)该小组根据记录数据进一步探究,作出 R图像如图(d)所示。利用图(d)
I
中图像的纵轴截距,结合(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为
__________Ω(保留 2位有效数字)。
6
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(4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值__________(填“偏
大”或“偏小”)。
14.(12分)图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中电池电动
E 1.5V,表头 G的满偏电流为100μA,内阻为990Ω。A端和 B端分别与两表笔
相连,1、2、3为换挡开头,其中 1挡位是直流电流10mA挡,3挡位是直流电压
5V挡。
(1)定值电阻 R1 ________Ω,R3 ________Ω。
(2)如果换挡开关接在 2时,红、黑表笔短接,其中________表笔(选填“A”
或“B”)为红表笔,调节 R2 进行欧姆调零,指在________(选填“电阻”或
“电流”)的零刻度上。
(3)某次测量时多用电表的指针位置如图乙所示,若此时开关 S与 2相连,则
待测电阻的阻值为________Ω;若此时开关 S与 3相连,则读数为________V 。
15.(8分)在如图 1所示的电路中,螺线管匝数n 1500匝,横截面积
S 20cm2 ,螺线管导线电阻 r 0.60 ,R1 4.0 ,R2 6.0 。穿过螺线管的磁场
的磁感应强度 B随时间的变化规律如图 2所示。求:
(1)螺线管中产生的感应电动势 E;
(2)电阻 R R1、 2 消耗的总电功率 P。
7
{#{QQABBYQAggggAAJAABhCQQVICAEQkBECCCoOgFAMIAAAABNABCA=}#}
16.(12分)光滑的平行金属导轨长 L=2m,两导轨间距 d=0.5m,轨道平面与水平
面的夹角θ=30°,导轨上端接一阻值为 R=0.6Ω 的电阻,轨道所在空间有垂直
轨道平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度 B=1T,如图所示。有一质量
m=0.5kg、电阻 r=0.4Ω 的金属棒 ab,放在导轨最上端,其余部分电阻不计。已
知棒 ab从轨道最上端由静止开始下滑到最底端脱离轨道的过程中,电阻 R上产
生的热量 Q1=0.6J,取 g=10m/s
2,试求:
(1)当棒的速度 v=2 m/s 时,电阻 R两端的电势差 Uab;
(2)棒下滑到轨道最底端时速度 v的大小;
(3)棒下滑到轨道最底端时加速度 a的大小;
(4)整个过程流过 R的电量 q。
17.(14分)如图所示,在 xOy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向外的匀强
磁场,在第四象限内存在沿 x轴负方向的匀强电场。两个质量均为 m、电荷量均
为+q的粒子从 y轴上的点 P(0,l0)同时以速率 v0分别沿与 y轴正方向和负方向
成 60°角射入磁场中,两粒子均垂直穿过 x轴进入电场,最后分别从 y轴上的
M、N点(图中未画出)离开电场,测得 M、N两点间的距离为 l0 。两粒子所受重
力及粒子之间的相互作用均不计。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小 B
(2)匀强电场的电场强度大小 E
(3)粒子到达 M、N 两点的时间差。
8
{#{QQABBYQAggggAAJAABhCQQVICAEQkBECCCoOgFAMIAAAABNABCA=}#}物理答案
1、答案:B
v2 mv
解析:带电粒子在磁场中做圆周运动,有 qvB m ,可得 r ,根据题意可知,
r qB
粒子的动能逐渐减小,即粒子的速度越来越小,则粒子的轨迹半径越来越小,由图可
知粒子从 b 运动到 a,由粒子的轨迹可以判断洛伦兹力的方向,再根据左手定则可
知,粒子带正电,粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对它不做功,故 B正确。
2、答案:C
q e ve
I
解析:由电流定义式,电流大小为 t 2πr 2πr
v
方向与电子运动的方向相反,即沿逆时针方向。故选 C。
3、答案:C
Mm Qq
解析:当带负电粉尘在高度为 h处处于平衡.则有G =k2 2 ,当 h变 2h(R h) (R h)
时,两力仍然平衡.故选 C.
4、答案:C
解析:由图可得,线圈中磁场方向从右向左,有题可得当车轮带动齿轮 P转动时,靠
近线圈的铁齿被磁化,使得通过线圈的磁通量增大,由楞次定律得到,线圈中感应电
流产生的磁场抵抗磁场的增大,电流产生的磁场从左向右,通过右手螺旋定律可得,
通过 M的感应电流从左向右。同理可分析,铁齿离开线圈时又使磁通量减小,线圈中
的感应电流产生的磁场从右向左,则通过 M的感应电流从右向左.从图示位置开始转到
下一个铁齿正对线圈的过程中是铁齿先离开线圈,下一个铁磁靠近线圈,则通过 M的
电流方向先从右向左,再从左向右。
A.总是从左向右,与分析结论不符,故 A错误;
B.总是从右向左,与分析结论不符,故 B错误;
C.先从右向左,然后从左向右,与分析结论相符,故 C正确;
D.先从左向右,然后从右向左,与分析结论不符,故 D错误。
5、答案:D
解析:由左手定则可知,等离子气流由左侧射入两极板间,正离子向上偏转,负离子
向下偏转,则上极板带正电,下极板带负电,且 ab导线中能形成稳定的电流,电流方
{#{QQABBYQAggggAAJAABhCQQVICAEQkBECCCoOgFAMIAAAABNABCA=}#}
向为由 a到 b,由题可知,0 ~1s 内 cd中电流方向为由 d到 c,1~ 3s内 cd中电流方
向为由 c到d,3 ~ 4 s内 cd中电流方向为由 d到 c,根据楞次定律判断可知,D正确.
6、答案:C
解析:AB.受电线圈内部磁场向上且增强,由楞次定律可知,产生的感应电流方向俯视
为顺时针,即受电线圈中感应电流方向由 c到 d,电源内部电流由电势较低的负极流
向电势较高的正极,故 c点的电势低于 d点的电势,AB错误;C.根据法拉第电磁感应
B n(B2 B1)S定律可得,受电线圈中产生的感应电动势为E n S 故 C正确。
t t2 t1
D.若想增加 c、d之间的电势差,可以增加送电线圈中电流的变化率,而仅均匀增加送
电线圈中的电流不能达到此目的,D错误。故选 C。
7、答案:C
解析:A.当电流表示数为零时,弹簧弹力与金属杆的重力平衡,所以此时弹簧处于伸
长状态,故 A错误;
B.若要使电流表正常工作,应使通入电流后金属杆所受安培力向下,根据左手定则可
知金属杆 MN 中的电流方向应为M N ,所以 M端与电源正极相接,故 B错误;
C.根据胡克定律可知 F k x则当所测电流最大时,有BI ab k bc解得 I 2.5A 故
C正确;
D.根据 C项分析可知,若要将电流表量程变为原来的 2倍,可以将磁感应强度变为原
来的二分之一,即 0.1T,故 D错误。故选 C。
8、答案:D
解析:A.根据 P=I2R可知电路中电流 I不变,故导体棒 ab产生的电动势不变,根据
E=BLv(L为金属棒 ab的长度),将 x=0、x=0.5m 和 x=1.5m处对应的磁感应强度大小 B
的值 3.0T、2.0T、1.0T,代入可得,速度大小之比为 2:3:6,故 A错误;

B.通过电阻 R的电荷量, q 为图线与坐标轴所围成的面积与 L 的乘积,可以
R
计算出两个过程通过电阻 R的电荷量之比为 2:1,故 B错误;
C.安培力 F=BIL式中 IL不变,将 x=05m处和 x=15m处对应的磁感应强度大小 B的值
2.0T和 1.0T 代入解得安培力大小之比为 2:1,故 C错误;
D.根据 Q=I2Rt和 q=It 可得 Q=IRq将电荷量之比 2:1,代入可得电阻 R 消耗的电能之
比为 2:1,故 D正确。故选 D。
{#{QQABBYQAggggAAJAABhCQQVICAEQkBECCCoOgFAMIAAAABNABCA=}#}
9、答案:BCD
解析:粒子恰好垂直于 y 轴射出磁场,做两速度的垂线交点为圆心O1,轨迹如图所示
A.由几何关系可知 3 a 2 3OO ,1 a tan30 = a R = a ,因圆心的坐标为
3 cos30 3
3
(0, a),则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为 x2
3
(y a)2
4
a2,故 A 错误;
3 3 3
v2
BD.洛伦兹力提供向心力,有 qvB m ,解得带电粒子在磁场中运动的速率为
R
qBR
v 因轨迹圆的半径 R 可求出,但磁感应强度 B 未知,则无法求出带电粒子在磁场
m
中运动的速率,故 BD 正确;
2 2 R 2 m
C.带电粒子圆周的圆心角为 ,而周期为T ,则带电粒子在磁场中运
3 v qB
2

动的时间为 3 2 m ,因磁感应强度 B 未知,则运动时间无法求得,故 C 正t T
2 3qB
确;故选 BCD。
10、答案:AC
解析:由于金属棒 ab 在恒力 F 的作用下向右运动,由右手定则知 abcd 回路中产生逆
时针方向的感应电流。由于 ab 金属棒由静止开始向右运动,速度增大,感应电流增
大,故回路 abcd 中感应电流产生的磁场也随之增大。圆环 L 处于回路 abcd 的感应电
流的磁场中,由于磁感应强度增大,穿过 L 的磁通量增加,由楞次定律可知,圆环 L
有收缩面积的趋势。由左手定则知,ab 受向左的安培力。故选 AC
11、答案:BC
解析:A.粒子在 C 点的电势能为 4eV,根据EpC = Cq可得 4VC ,因为 O 点电
势为零,所以UCO C O 4V,根据匀强电场的特点,及 AOC 为直径,可得
{#{QQABBYQAggggAAJAABhCQQVICAEQkBECCCoOgFAMIAAAABNABCA=}#}
UCO UOA 4V ,所以UCA UCO UOA 8V,UAC UCA 8V,A、C 两点的电势
差为 8V,A 错误;
B.因为UAC A C 8V,所以 A 4V 。从 A 到 B 根据动能定理
UABq EkB EkA 12eV 8eV 4eV ,可得UAB 4V,又因为UAB A B 4V
可得 B 0V ,UBC B C 4V ,B、C 两点的电势差为 4V,B 正确;
C.因为 B 点电势为 0,则 B 点电势能也为 0,粒子在 B 点的总能量
EB =EpB EkB 12eV,根据能量守恒可知当某个粒子经过圆周上某一位置时,可
以具有3eV的电势能,且同时具有9eV的动能,C 正确;
D、由于 B 点电势和 O 点电势相等,连接 BO,则 BO 为匀强电场的等势面,A 过做
BO 的垂线交 BO 于 D 点,则 AD 的方向为匀强电场电场线的方向,如图所示
根据几何关系可知 AOB 53 , AD AOsin53 4cm,又因为UAD UAB 4V ,所
U
以匀强电场的场强大小为E AD 100V/m,D 错误;故选 BC。
AD
12、答案:AD
解析:A.当滑动变阻器的滑片向上移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻增大,电
路中总电阻增大,总电流 I1变小,内电压变小, R1两端电压变小,则 U 增大,故 A 正
确;
B.总电流 I1变小,U 增大,则流过 R0 电流增大, I 2 变小,故 B 错误;
U
C.根据U E I1(R r), R1 1 r为定值,不变,故 C 错误; I1
U E U U E 1 1
D.根据 I2 I1 ( )U
R0 R1 r R0 R1 r R1 r R0
I 1 1 R0 R1 r U (R1 r)R2 0 U U得 所以 则
U R1 r R0 (R1 r)R0 I2 R0 R1 r I1 I2
{#{QQABBYQAggggAAJAABhCQQVICAEQkBECCCoOgFAMIAAAABNABCA=}#}
故 D 正确。 故选 AD。
13、答案:(1) ;
(2)1.58;0.64; (3)2.5;(4)偏小
14、答案: ①. 10 ②. 490.1 ③. B ④. 电阻 ⑤. 120 ⑥. 2.90
15、答案:(1)1.2V;(2)0.384W
解析:(1)根据法拉第电磁感应定律
n B
E n S
t t
求出
E 1.2V
(2)根据全电路欧姆定律
E
I 0.4A
r R12

R
R 1
R2
12 2.4Ω
R1 R2
P I 2R12
解得
P 0.384W
16、答案:(1)0.6V;(2)4m/s;(3)3m/s2;(4)1C
解析:(1)当棒的速度 v1=2m/s 时,棒中产生的感应电动势为
E Bdv1 1V
此时电路中的电流为
E
I1 1A
R r
所以电阻 R 两端的电势差为
Uab I1R 0.6V
{#{QQABBYQAggggAAJAABhCQQVICAEQkBECCCoOgFAMIAAAABNABCA=}#}
(2)电阻 R 中产生的热量 Q1=0.6J,则在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量为
r
Q2 Q1 0.4J
R
设棒到达最底端时的速度为 v2,则有
1
mgLsin mv22 Q1 Q2
2
解得
v2=4 m/s
(3)棒到达最底端时回路中产生的感应电流
Bdv
I 22 2A
R r
根据牛顿第二定律有
mg sin BI2d ma
解得
a=3 m/s2
(4)整个过程流过 R 的电量
BdL
q 1C
R r R r
3mv 8 3 12 mv2 0 9 2 3 l0
17、答案:(1)B 0 ,E ;(2) t 2ql 9 v0 3ql0 0
【详解】(1)因两粒子均垂直 x轴进入电场,粒子运动轨迹如图所示
由几何关系可知,粒子在磁场中运动的轨迹半径
l
r 0
sin 60o
粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力,则有
mv2
qv0B
0
r
解得
{#{QQABBYQAggggAAJAABhCQQVICAEQkBECCCoOgFAMIAAAABNABCA=}#}
3mv
B 0
2ql0
(2)粒子在电场中做类平抛运动,则有
r 1
at21
2 2
3r 1
at22
2 2
其中
qE
a
m
距离为
v0 t2 t1 l0
联立解得
8 3 12 mv20
E
3ql0
(3)由几何关系可知,两粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角分别 60°和 120°,则两
粒子在磁场中运动的时间差为
T 1 2 m m
t1
6 6 qB 3qB
粒子在电场中运动的时间差
l
t2 t2 t
0
1
v0
所以粒子到达 M、N 两点的时间差
9 2 3 l
t t1 t
0
2
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