福建省龙岩市2023-2024学年高二上学期期末教学质量检查物理试题(原卷版+解析版)

文档属性

名称 福建省龙岩市2023-2024学年高二上学期期末教学质量检查物理试题(原卷版+解析版)
格式 zip
文件大小 1.9MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-02-21 17:15:06

文档简介

龙岩市2023~2024学年第一学期期末高二教学质量检查
物理试题
(考试时间:75分钟 满分:100分)
注意:请将试题的全部答案填写在答题卡上。
一、单项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。)
1. 如图所示是当年法拉第实验装置示意图,两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流计,下列情况不可能使电流计G产生感应电流的是(  )
A. 开关S接通的瞬间
B. 开关S断开的瞬间
C. 开关S接通后一段时间
D. 开关S接通后,不断移动滑动变阻器滑片P时
2. 如图所示,两根互相平行长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上。则磁感应强度方向垂直MN连线沿纸面向下的点是(  )
A a点 B. b点 C. c点 D. d点
3. 交警部门所用酒驾检测仪中的“电子鼻子”是氧化锡半导体,它是一种气敏电阻,吸附酒精气体后表面能态会发生改变,从而引起电阻率发生变化。的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图甲,图乙是含有气敏电阻的电路。图中电源内阻很小,可忽略不计。当吸附酒精气体浓度升高时(  )
A. 电阻的阻值减小 B. 干路中的电流增大
C. 小灯泡L变亮 D. 消耗的功率增大
4. 如图所示,在直角坐标系第一象限存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为q的粒子从x轴上的P点射入磁场中,入射方向与x轴成,射入后恰好能垂直于y轴射出磁场,不计粒子重力,已知。则(  )
A. 粒子带正电荷
B. 射出点与O点距离为
C. 若只改变,粒子射出点与O点最远的距离为
D. 若只改变,粒子在磁场中运动时间最长为
二、双项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分。每小题给出的四个选项中,有两个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错选得0分。)
5. 如图所示,螺线管连接电阻R放置在水平地面上,上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下,当磁铁向下运动过程中(未插入线圈内部),下列说法正确的是(  )
A. 穿过螺线管的磁通量减少
B. 通过R感应电流方向为从
C. 磁铁与螺线管相互吸引
D. 螺线管对地面的压力变大
6. 扫地机器人是智能家用电器的一种,能凭借一定的人工智能,自动在房间内完成地板清理工作。若机器人直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为r,当它正常工作时,下列说法正确的是(  )
A. 电动机的电流
B. 电动机消耗的电功率
C. 电动机输出机械功率为
D. 电动机产生的热量
7. 反射式速调管:是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴,其电势随x的分布如图所示。一质量,电荷量的带负电的粒子从点由静止开始,仅在电场力作用下在x轴上往返运动。则(  )
A. 坐标原点左侧和右侧场强大小之比为
B. 该粒子在一个周期内运动距离为
C. 该粒子运动过程中的最大动能为
D. 该粒子运动的周期
8. 2023年12月26日,“龙龙”高铁(龙岩段)正式开通,高铁起于福建省龙岩市,终到广东省河源市龙川县,对促进闽西革命老区和粤港澳大湾区发展合作具有重要意义。如图所示,一列动车水平驶入新建的武平车站,其进站的电磁制动原理可简化如下:在车身下方固定一矩形线框,利用线框进入磁场时所受的安培力,辅助列车刹车。已知列车质量为m,车身长为s,线框的ab和cd长度均为L(L小于磁场的宽度),线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场方向竖直向上,其区域足够长,左边界与ab平行,磁感应强度大小为B。车头进入磁场瞬间的速度为,列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。则(  )
A. 列车进站过程中电流方向为badcb
B. 列车ab边进入磁场瞬间,加速度大小
C. 列车从进站到停下来的过程中,线框产生的热量
D. 列车从进站到停下来过程中,通过回路的电荷量
三、非选择题(共60分,考生根据要求作答)
9. 某静电除尘器的除尘原理示意图如图所示,一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场,它们之间的电场线分布如图所示,虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,不计烟尘颗粒的重力。由电场的分布特点可知,a点电场强度_________b点电场强度(填“大于”“小于”或“等于”);根据烟尘颗粒的运动轨迹,判断该颗粒是_________(填“正电荷”“负电荷”或“不带电”),在a点烟尘颗粒的动能_________在b点烟尘颗粒的动能(填“大于”“小于”或“等于”)。
10. 用某合金制成的甲、乙两根电阻丝的粗细相同,长度不同,其横截面积为,乙电阻丝的长度为,甲、乙电阻的图像如图所示,则电阻大的电阻丝为_________(填“甲”或“乙”),甲电阻丝的长度为_________,该合金的电阻率为_________。
11. 如图甲所示,在磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,有一段电流为I、长度为L的直导线ab,此时直导线所受安培力大小为_________;若将金属导线ab绕b点在纸面内顺时针转过,如图乙所示,则导线所受安培力大小为_________;若将直导线在中点处弯折成如图丙所示的导线,则此时导线ab所安培力大小为_________。
12. 小明同学欲将满偏电流、内阻的电流计G改装成量程为的电流表,他应选择下面_________(填“甲”或“乙”)实验电路设计图,电阻R的阻值应为_________(保留两位有效数字):改装完成后,在某次测量中,电流表的指针指到图丙所示位置,则该电流为_________。
13. 某兴趣小组利用多用电表测量某种电池的电动势E和内阻r(约),其实验电路如图甲所示,其中R为电阻箱,定值电阻,实验步骤如下:
(1)将多用电表的选择开关旋至直流电压挡,将一支表笔接电路中的a点,闭合开关S,另一支表笔接电路中的_________(选填“b”或“c”)点,调节电阻箱并记下其阻值R和电压表的示数U,接a点的那支表笔是_________(选填“红”或“黑”)表笔;
(2)多次改变电阻箱的阻值R,记录下对应的电压U;
(3)以为纵轴、为横轴,根据实验数据作出图线如图乙所示;
(4)若不考虑多用电表对电路的影响,结合图乙可知,电池的电动势_________,内阻_________(计算结果均保留两位有效数字)。若考虑多用电表内阻的影响,则电源内阻的测量值_________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
14. 如图甲所示,一圆形金属线圈,面积为,匝数,阻值为,线圈与电阻R、平行板电容器C组成闭合回路。电阻值,电容器电容,板间距离。在线圈中有垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,导线电阻不计。求:
(1)线圈产生的感应电流的大小;
(2)a、b两端的电压的大小;
(3)电容器所带的电荷量和两板间的场强。
15. 如图所示,电荷量为Q的正点电荷固定于O点,倾角的绝缘斜面体固定在水平面上,质量为m的光滑带电小球(可视为点电荷)放在斜面上的A点时处于静止。OA连线水平,长度为L,B、C为斜面上两点,,OB垂直于斜面。已知静电力常量为k,重力加速度为g。
(1)求小球所带电荷量的大小q;
(2)若在A点给小球一个沿斜面向下的初速度。
①求小球运动到C点时的动能。
②已知在电荷量为Q的正点电荷电场中,一个电荷量为q的正点电荷从无穷远移到距离Q为r处克服电场力做功为,求小球经过B点的动能。
16. 如图所示,在的“OPNQ”正方形区域中,存在沿y轴负方向的匀强电场,电场的周围分布着垂直纸面向外的匀强磁场。一个质量为m,电量为q的带正电粒子从OQ中点A沿x轴正方向,大小为的初速度进入电场,粒子依次经过P点和O点,不计粒子重力。求:
(1)电场的电场强度E的大小;
(2)磁场的磁感应强度B的大小;
(3)粒子从A点进入电场后返回A点所经历的时间t。龙岩市2023~2024学年第一学期期末高二教学质量检查
物理试题
(考试时间:75分钟 满分:100分)
注意:请将试题的全部答案填写在答题卡上。
一、单项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。)
1. 如图所示是当年法拉第实验装置示意图,两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流计,下列情况不可能使电流计G产生感应电流的是(  )
A. 开关S接通的瞬间
B. 开关S断开的瞬间
C. 开关S接通后一段时间
D. 开关S接通后,不断移动滑动变阻器滑片P时
【答案】C
【解析】
【详解】AB.将开关S接通或断开的瞬间,磁场由无到有,磁场由有到无,通过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中产生感应电流,故AB正确,不符合题意;
C.开关S接通一段时间之后,磁场不变,通过线圈B的磁通量不发生变化,线圈B中不能产生感应电流,故C错误,符合题意;
D.开关S接通后,改变滑动变阻器滑动头的位置时,A线圈电流发生变化,磁场变化,通过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中产生感应电流,故D正确,不符合题意。
故选C。
2. 如图所示,两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上。则磁感应强度方向垂直MN连线沿纸面向下的点是(  )
A. a点 B. b点 C. c点 D. d点
【答案】A
【解析】
【详解】AB.M在a处产生的磁场方向竖直向下,在b处产生的磁场方向竖直向下,a处的磁场较大;N在a处产生的磁场方向竖直向上,b处产生的磁场方向竖直向上,b处的磁场较大;根据场强的叠加知,如图:
a点处合成后磁场方向垂直MN连线竖直向下,b点处合成后磁场方向垂直MN连线竖直向上,故A正确,B错误;
CD.M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下,在d出产生的磁场方向垂直dM偏下,N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏上,在d处产生的磁场方向垂直于dN偏上,如图:
根据平行四边形定则,知c处的合磁场方向水平向右,d处的磁场方向水平向左,故CD错误。
故选A。
3. 交警部门所用酒驾检测仪中的“电子鼻子”是氧化锡半导体,它是一种气敏电阻,吸附酒精气体后表面能态会发生改变,从而引起电阻率发生变化。的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图甲,图乙是含有气敏电阻的电路。图中电源内阻很小,可忽略不计。当吸附酒精气体浓度升高时(  )
A. 电阻的阻值减小 B. 干路中的电流增大
C. 小灯泡L变亮 D. 消耗的功率增大
【答案】C
【解析】
【详解】如图可知,当吸附酒精气体浓度升高,电阻的阻值增大,电路总电阻增大,干路电流减小,干路部分电阻R1、R2的电压减小,并联部分电阻的电压增大,小灯泡L中电流增大,灯泡变亮,支路中电流减小,的电压减小,所以的电压增大,所以消耗的功率不一定增大。
故选C。
4. 如图所示,在直角坐标系第一象限存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为q的粒子从x轴上的P点射入磁场中,入射方向与x轴成,射入后恰好能垂直于y轴射出磁场,不计粒子重力,已知。则(  )
A. 粒子带正电荷
B. 射出点与O点距离为
C. 若只改变,粒子射出点与O点最远的距离为
D. 若只改变,粒子在磁场中运动时间最长为
【答案】D
【解析】
【详解】A.粒子受洛伦兹力做匀速圆周运动垂直于y轴射出磁场,即水平向左离开,由左手定则可知粒子带负电,故A错误;
B.粒子的运动轨迹如图所示
由几何关系可得
可得圆周的半径为
则射出点与O点距离为
故B错误;
C.若只改变,出射点与入射点为直径时,购成直角三角形使得粒子射出点与O点最远,如图所示

故C错误;
D.若只改变,粒子在磁场中运动时间由圆心角决定,圆心角最大时时间最长,则当时,即粒子的速度水平向右进入磁场时运动时间最大,如图所示

解得
则最长运动时间为
故D正确。
故选D。
二、双项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分。每小题给出的四个选项中,有两个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错选得0分。)
5. 如图所示,螺线管连接电阻R放置在水平地面上,上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下,当磁铁向下运动过程中(未插入线圈内部),下列说法正确的是(  )
A. 穿过螺线管的磁通量减少
B. 通过R的感应电流方向为从
C 磁铁与螺线管相互吸引
D. 螺线管对地面的压力变大
【答案】BD
【解析】
【详解】A.当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)。穿过螺线管的磁通量增大,故A错误;
B.由图可知,当磁铁竖直向下运动时,穿过线圈的磁场方向向下增大,由楞次定律可知感应电流的磁场应向上,由右手螺旋定则可知电流方向为从,故B正确;
CD.根据“来拒去留”可知,磁铁靠近线圈,则磁铁与线圈相互排斥,故线圈对地面的压力变大,故C错误,D正确。
故选BD。
6. 扫地机器人是智能家用电器的一种,能凭借一定的人工智能,自动在房间内完成地板清理工作。若机器人直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为r,当它正常工作时,下列说法正确的是(  )
A. 电动机的电流
B. 电动机消耗的电功率
C. 电动机输出的机械功率为
D. 电动机产生的热量
【答案】BC
【解析】
【详解】AC.电动机是非纯电阻,根据能量守恒有

明显

电动机输出机械功率为
故A错误,C正确;
B.经过时间t,电动机消耗的电能为
电动机消耗的电功率为
故B正确;
D.经过时间t,电动机产生的热量为
故D错误。
故选BC。
7. 反射式速调管:是常用微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴,其电势随x的分布如图所示。一质量,电荷量的带负电的粒子从点由静止开始,仅在电场力作用下在x轴上往返运动。则(  )
A. 坐标原点左侧和右侧场强大小之比为
B. 该粒子在一个周期内运动距离为
C. 该粒子运动过程中的最大动能为
D. 该粒子运动的周期
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据
结合图像可得,坐标原点左侧的场强为
坐标原点右侧的场强为
故A正确;
B.带负电的粒子在原点左侧受向右的电场力,匀加速运动,在原点右侧受向左的电场力,匀减速运动到速度为0,后匀加速至原点,再匀减速到初始位置,设在原点左侧运动的位移大小为,在原点右侧运动的位移大小为,根据动能定理,有
解得
所以该粒子在一个周期内运动距离为
故B错误;
C.该粒子在原点有最大速度,根据动能定理,有
解得
故C错误;
D.根据
可得,粒子运动到原点的速度为
设在原点左侧的加速时间为,在原点右侧的加速时间为,有
周期
联立,解得
故D正确。
故选AD。
8. 2023年12月26日,“龙龙”高铁(龙岩段)正式开通,高铁起于福建省龙岩市,终到广东省河源市龙川县,对促进闽西革命老区和粤港澳大湾区发展合作具有重要意义。如图所示,一列动车水平驶入新建的武平车站,其进站的电磁制动原理可简化如下:在车身下方固定一矩形线框,利用线框进入磁场时所受的安培力,辅助列车刹车。已知列车质量为m,车身长为s,线框的ab和cd长度均为L(L小于磁场的宽度),线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场方向竖直向上,其区域足够长,左边界与ab平行,磁感应强度大小为B。车头进入磁场瞬间的速度为,列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。则(  )
A. 列车进站过程中电流方向为badcb
B. 列车ab边进入磁场瞬间,加速度大小
C. 列车从进站到停下来的过程中,线框产生的热量
D. 列车从进站到停下来的过程中,通过回路的电荷量
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据右手定则可知,列车进站过程中电流方向为abcda,故A错误;
B.列车ab边进入磁场瞬间,感应电动势为
感应电流为
根据牛顿第二定律有
解得
故B正确;
C.列车从进站到停下来的过程中,有铁轨及空气阻力的合力做功,因此有内能产生,根据能量守恒定律可知,线框产生的热量
故C错误;
D.令线框进入磁场中有感应电流产生过程的位移为x,可知
感应电动势的平均值为
感应电流为
解得
故D正确。
故选BD。
三、非选择题(共60分,考生根据要求作答)
9. 某静电除尘器的除尘原理示意图如图所示,一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场,它们之间的电场线分布如图所示,虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,不计烟尘颗粒的重力。由电场的分布特点可知,a点电场强度_________b点电场强度(填“大于”“小于”或“等于”);根据烟尘颗粒的运动轨迹,判断该颗粒是_________(填“正电荷”“负电荷”或“不带电”),在a点烟尘颗粒的动能_________在b点烟尘颗粒的动能(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 ①. 大于 ②. 负电荷 ③. 小于
【解析】
【详解】[1]由电场的分布特点可知,a点电场线较b点密集,可知a点的电场强度大于b点电场强度;
[2][3]根据烟尘颗粒的运动轨迹,粒子受电场力大致向上,可知该颗粒是负电荷,从a到b电场力做正功,动能增加,则粒子在a点烟尘颗粒的动能小于在b点烟尘颗粒的动能。
10. 用某合金制成的甲、乙两根电阻丝的粗细相同,长度不同,其横截面积为,乙电阻丝的长度为,甲、乙电阻的图像如图所示,则电阻大的电阻丝为_________(填“甲”或“乙”),甲电阻丝的长度为_________,该合金的电阻率为_________。
【答案】 ①. 乙 ②. 16 ③.
【解析】
【详解】[1]根据
可知I-U图像的斜率的倒数等于电阻,可知电阻大的电阻丝为乙;
[2]因
根据

可得甲电阻丝的长度为
[3]根据
R甲=8Ω
该合金的电阻率为
11. 如图甲所示,在磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,有一段电流为I、长度为L的直导线ab,此时直导线所受安培力大小为_________;若将金属导线ab绕b点在纸面内顺时针转过,如图乙所示,则导线所受安培力大小为_________;若将直导线在中点处弯折成如图丙所示的导线,则此时导线ab所安培力大小为_________。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】[1]图甲直导线所受安培力大小
[2]图乙将金属导线ab绕b点在纸面内顺时针转过,电流方向与磁场方向仍然垂直,故安培力
[3]图丙中若将直导线在中点处弯折,根据左手定则可得上半段导线受到的安培力方向垂直导线斜向上,大小为
同理下半段导线受到的安培力方向垂直导线斜向下,大小为
两力的夹角为,根据力的合成可得此时导线所受磁场力大小为
12. 小明同学欲将满偏电流、内阻的电流计G改装成量程为的电流表,他应选择下面_________(填“甲”或“乙”)实验电路设计图,电阻R的阻值应为_________(保留两位有效数字):改装完成后,在某次测量中,电流表的指针指到图丙所示位置,则该电流为_________。
【答案】 ①. 甲 ②. 0.50 ③. 1.70
【解析】
【详解】[1][2]根据并联分流的原理知,小明同学欲将电流计G改装成量程为的电流表,他应选择下面甲实验电路设计图,有
解得电阻R的阻值应为
[3]改装完成后,在某次测量中,电流表的指针指到图丙所示位置,则该电流为。
13. 某兴趣小组利用多用电表测量某种电池的电动势E和内阻r(约),其实验电路如图甲所示,其中R为电阻箱,定值电阻,实验步骤如下:
(1)将多用电表的选择开关旋至直流电压挡,将一支表笔接电路中的a点,闭合开关S,另一支表笔接电路中的_________(选填“b”或“c”)点,调节电阻箱并记下其阻值R和电压表的示数U,接a点的那支表笔是_________(选填“红”或“黑”)表笔;
(2)多次改变电阻箱的阻值R,记录下对应的电压U;
(3)以为纵轴、为横轴,根据实验数据作出图线如图乙所示;
(4)若不考虑多用电表对电路的影响,结合图乙可知,电池的电动势_________,内阻_________(计算结果均保留两位有效数字)。若考虑多用电表内阻的影响,则电源内阻的测量值_________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 ①. ②. 黑 ③. 9.1 ④. 1.7 ⑤. 小于
【解析】
【详解】(1)[1]由于电池内阻r较小,为了使路端电压变化明显,应增大电源的等效内阻,即另一支表笔接电路中的b点。
[2]电路中的a点电势最高,根据多用电表“红进黑出”原则可知,接a点的表笔应当是黑表笔。
(2)[3][4]由闭合电路的欧姆定律有

结合图像有

解得

[5]考虑到多用电表的分流,设直流电压挡的内阻为,电动势的真实值为,测量值为,则
即测量值小于真实值。
14. 如图甲所示,一圆形金属线圈,面积为,匝数,阻值为,线圈与电阻R、平行板电容器C组成闭合回路。电阻值,电容器电容,板间距离。在线圈中有垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,导线电阻不计。求:
(1)线圈产生的感应电流的大小;
(2)a、b两端的电压的大小;
(3)电容器所带的电荷量和两板间的场强。
【答案】(1)I=0.5A;(2)4.5V;(3)4.5×10-3C,22.5 V/m,从上极板指向下极板
【解析】
【详解】(1)设线圈产生的感应电动势为E,有

解得
E=5V I=0.5A
(2)设a、b两端的电压为U,有
解得
U=4.5V
(3)电容器所带的电荷量
解得
Q=4.5×10-3C
两板间的场强
解得
E=22.5V/m
场强方向从上极板指向下极板(“向下”、“竖直向下”等等描述也正确)。
15. 如图所示,电荷量为Q的正点电荷固定于O点,倾角的绝缘斜面体固定在水平面上,质量为m的光滑带电小球(可视为点电荷)放在斜面上的A点时处于静止。OA连线水平,长度为L,B、C为斜面上两点,,OB垂直于斜面。已知静电力常量为k,重力加速度为g。
(1)求小球所带电荷量的大小q;
(2)若在A点给小球一个沿斜面向下的初速度。
①求小球运动到C点时的动能。
②已知在电荷量为Q的正点电荷电场中,一个电荷量为q的正点电荷从无穷远移到距离Q为r处克服电场力做功为,求小球经过B点的动能。
【答案】(1);(2)①;②
【解析】
【详解】(1)小球在斜面上的A点静止,根据平衡条件,有
解得
(2)①由几何关系得
由题意
OA=OC
可得
小球从A运动到C过程,电场力做功为0,根据动能定理有
解得
②取无穷远为零电势能参考点,根据已知条件可得,小球在A、B两点的电势能分别为

小球从A运动到B,电场力做的功
由动能定理有
联立并代入(1)中的q,得
16. 如图所示,在的“OPNQ”正方形区域中,存在沿y轴负方向的匀强电场,电场的周围分布着垂直纸面向外的匀强磁场。一个质量为m,电量为q的带正电粒子从OQ中点A沿x轴正方向,大小为的初速度进入电场,粒子依次经过P点和O点,不计粒子重力。求:
(1)电场的电场强度E的大小;
(2)磁场的磁感应强度B的大小;
(3)粒子从A点进入电场后返回A点所经历的时间t。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)粒子在电场中,有
水平方向
竖直方向
联立得
(2)设粒子离开电场是速度方向与x轴正方向夹角为,粒子离开电场速度为v,有

粒子在磁场中做匀速圆周运动有
由几何关系可知

(3)由(1) ,右图为粒子全程运动轨迹图
粒子第一次进入磁场中周期
运动时间
粒子第二次经过电场的为t3,由对称性可知
粒子从NP中点以v0速度水平方向第二次进入磁场,第二次经过磁场时间
t4 = t2
之后粒子将在OP中点竖直第三次进入电场,假设运动的时间为t5有

之后粒子从OP中点竖直方向第三次进入磁场,时间
t6 = t2
回到A点时间
N=1,2,3……

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