江西省吉安市多校聯(lián)考2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期3月月考物理試題（Word版附答案）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

考生注意：
1．本試卷分選擇題和非選擇題兩部分。滿分100分，考試時(shí)間75分鐘。
2．答題前，考生務(wù)必用直徑0.5毫米黑色墨水簽字筆將密封線內(nèi)項(xiàng)目填寫清楚。
3．考生作答時(shí)，請(qǐng)將答案答在答題卡上。選擇題每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑；非選擇題請(qǐng)用直徑0.5毫米黑色墨水簽字筆在答題卡上各題的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效，在試題卷、草稿紙上作答無效。
4．本卷命題范圍：選擇性必修第一冊(cè)。選擇性必修第二冊(cè)第一章第1節(jié)至第二章第2節(jié)。
一、選擇題（本題共10小題，共46分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~7題中只有一項(xiàng)符合題目要求，每小題4分，第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分）
1. 2019年4月10日人類第一次發(fā)布了世界上首張黑洞圖像，利用了射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)電磁波的捕捉。下列關(guān)于波的說法，正確的是（）
A. 兩列波疊加一定會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣
B. 在干涉圖樣中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的位移一定大于振動(dòng)減弱區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的位移
C. 當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者接收到的波的頻率比波源頻率低
D. 只有障礙物或孔的尺寸與波長比較相差不多或小得多，波才能發(fā)生衍射
【答案】C
【解析】
【詳解】A．只有頻率相同時(shí)，兩列波疊加才能發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。故A錯(cuò)誤；
B．干涉圖樣中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，其位移時(shí)大時(shí)小，也可能為零。故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者接收到的波的頻率比波源頻率低。故C正確；
D．如果障礙物的尺寸大于波長，也會(huì)發(fā)生衍射，但衍射不明顯。故D錯(cuò)誤。
故選C。
2. 自然界有許多地方有共振的現(xiàn)象，人類也在其技術(shù)中利用共振現(xiàn)象．如圖把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來（后排的兩根彈簧未畫出），篩子上有一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這樣就做成了一個(gè)共振篩，篩子做自由振動(dòng)時(shí)，完成7次全振動(dòng)用時(shí)21s，在某電壓下，電動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)速是30r/min，已知增大電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高；增加篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，那么要使篩子的振幅增大，下列說法正確的是（）
A. 篩子振動(dòng)的固有周期為2s
B. 電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為2s
C. 要使篩子的振幅增大，需增加篩子質(zhì)量
D. 要使篩子的振幅增大，需提高輸入電壓
【答案】B
【解析】
【詳解】A．由題意可知篩子振動(dòng)固有周期為
故A 錯(cuò)誤；
B．電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為
故B正確；
CD．要使篩子振幅增大，就是使這兩個(gè)周期值靠近，可采用兩種做法：第一，減小輸入電壓使偏心輪轉(zhuǎn)得慢一些，增大驅(qū)動(dòng)力的周期；第二，減小篩子的質(zhì)量使篩子的固有周期減小；故CD錯(cuò)誤。
故選B。
3. 如圖所示，兩根通電導(dǎo)線、沿垂直紙面的方向放置，導(dǎo)線、中通有電流、，電流的方向圖中未畫出，點(diǎn)為兩導(dǎo)線垂直紙面連線的中點(diǎn)，、兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱，、兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱，將一段通有垂直紙面向外的電流的直導(dǎo)線放在點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力為零，放在點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力水平向右，則下列說法正確的是（）
A. 中電流方向向外、中的電流方向向里
B.
C. 通電直導(dǎo)線垂直紙面放在點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力為零
D. 通電直導(dǎo)線垂直紙面放在、兩點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力相同
【答案】A
【解析】
【詳解】AB．因?yàn)橐欢瓮ㄓ写怪奔埫嫦蛲獾碾娏鞯闹睂?dǎo)線放在c點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力為零，則c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，即P、Q導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)等大反向，則P、Q導(dǎo)線的電流反向，又因?yàn)镼c大于Pc，所以Q中的電流大于P中的電流；通有垂直紙面向外的電流的直導(dǎo)線放在d點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力水平向右，根據(jù)左手定則，d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，又因?yàn)镻d大于Qd，且Q中的電流大于P中的電流，所以Q在d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度向下，P在d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度向上，根據(jù)安培定則，Q的電流方向向里，P的電流方向向外，故B錯(cuò)誤，A正確；
C．因?yàn)镼中的電流大于P中的電流，PO等于OQ，則O點(diǎn)處的磁場(chǎng)豎直向上，則通電直導(dǎo)線垂直紙面放在O點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力不為零，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)對(duì)稱關(guān)系可知，a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向不同，則通電直導(dǎo)線垂直紙面放在a、b兩點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力大小相等，方向不同，故D錯(cuò)誤。
故選A。
4. 水下一點(diǎn)光源，發(fā)出a、b兩單色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ區(qū)域有a光、b光射出，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，如圖所示。下列判斷正確的是（）
A. a、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時(shí)，b光的折射角小
B. 水對(duì)a光的折射率大于水對(duì)b光的折射率
C. a光在水中傳播速度大于b光在水中傳播速度
D. a光在水面發(fā)生全反射臨界角小于b光在水面發(fā)生全反射臨界角
【答案】C
【解析】
【詳解】AB.b光先發(fā)生全反射，b光折射率大，故Ⅰ區(qū)域的某點(diǎn)傾斜射出時(shí)b光折射角大，故A、B均錯(cuò)誤；
C.由可知，b光在水中傳播速度小，故C正確；
D.設(shè)全反射臨界角為C，由可知，b光在水面發(fā)生全反射臨界角小，故D錯(cuò)誤；
故選C。
5. 在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)，導(dǎo)體環(huán)面積為，導(dǎo)體環(huán)的總電阻為。磁場(chǎng)向上為正，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如乙圖所示，。下列說法正確的是（）
A. 時(shí)，導(dǎo)體環(huán)中電流為零
B. 第2s內(nèi)，導(dǎo)體環(huán)中電流為俯視順時(shí)針方向
C. 第3s內(nèi)，導(dǎo)體環(huán)中電流的大小為0.1A
D. 第4s內(nèi)，通過導(dǎo)體環(huán)中某一截面的電荷量為零
【答案】B
【解析】
【詳解】A．時(shí)，穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量變化率不為零，則導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流不為零，A錯(cuò)誤；
B．第2s內(nèi)，向上穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量增大，根據(jù)楞次定律感應(yīng)磁場(chǎng)方向向下，由安培定則可知，導(dǎo)體環(huán)中電流為俯視順時(shí)針方向，B正確；
C．第3s內(nèi)，導(dǎo)體環(huán)中電流大小為
C錯(cuò)誤；
D．第3s內(nèi)與第4s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流相同，則第4s內(nèi)，通過導(dǎo)體環(huán)中某一截面的電荷量為
D錯(cuò)誤；
故選B。
6. 某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖甲所示裝置研究單擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，O是單擺的平衡位置，單擺在豎直平面內(nèi)左右擺動(dòng)，M、N是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置。取向右為正方向。圖乙是單擺的振動(dòng)圖像。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮=10m/s2，取π2=10，下列說法中正確的是（）

A. 單擺的振幅是0.14m，振動(dòng)的頻率是1Hz
B. 振動(dòng)的表達(dá)式為x=0.07sin（2πt）m
C. 單擺的擺長為1m
D. t=1.5s時(shí)擺球在N點(diǎn)
【答案】C
【解析】
【詳解】A．由題圖乙知振幅A=0.07m，周期T=2s，則頻率
A錯(cuò)誤；
B．振動(dòng)的表達(dá)式為
x=Asin2πft=0.07sinπtm
選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．由單擺的周期公式
解得
C正確；
D．由題圖乙知，t=1.5s時(shí)擺球在負(fù)向最大位移處，因向右為正方向，所以擺球在M點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選C。
7. 2023年6月2日下午，深圳龍崗區(qū)法治宣傳走進(jìn)校園，開展“杜絕高空拋物”專題活動(dòng)．高空拋物現(xiàn)象曾被稱為“懸在城市上空的痛”，威脅著人們的安全，刑法修正案新增高空拋物罪．假設(shè)質(zhì)量為100g的梨子從離地面180m高的高樓窗戶自由下落到地面，假設(shè)其高度（）一時(shí)間（）圖像如圖所示，梨子與地面撞擊時(shí)間為0.02s，撞擊后不反彈，梨子可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，則（）
A. 當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?br>B. 時(shí)該圖像切線的斜率為速度大小，即40m/s
C. 梨子落地時(shí)的速度大小為60m/s
D. 梨子對(duì)地面平均作用力大小為299N
【答案】C
【解析】
【詳解】A．由圖可知，前3s梨子下落的高度為
該處的重力加速度大小為
故A錯(cuò)誤；
B．t=3s時(shí)該圖像切線的斜率即為t=3s時(shí)的速度大小，即
故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)題意可知，梨子下落的總高度為
則梨子落地時(shí)間為
梨子落地時(shí)的速度為
故C正確；
D．梨子與地面撞擊時(shí)受到自身的重力mg和地面的彈力F，規(guī)定向上為正方向，由動(dòng)量定理可知
解得
根據(jù)牛頓第三定律可知梨子對(duì)地面平均作用力的大小為301N，故D錯(cuò)誤。
故選C。
8. 一列簡諧橫波沿軸傳播，速度大小為5m/s，在時(shí)刻的波形圖如圖中實(shí)線所示，經(jīng)0.2s后的波形如圖中虛線所示，下列說法正確的是（）
A. 經(jīng)0.2s波傳播的距離為1m，波沿軸正方向傳播
B. 質(zhì)點(diǎn)在時(shí)刻沿軸正方向運(yùn)動(dòng)
C. 處的質(zhì)點(diǎn)的位移表達(dá)式為
D. 從時(shí)刻開始質(zhì)點(diǎn)經(jīng)1.6s通過的路程為152cm
【答案】ABD
【解析】
【詳解】A．由圖可知該波波長
經(jīng)0.2s波傳播的距離
經(jīng)0.2s波傳播的距離為
根據(jù)波形的平移規(guī)則可知，這列波應(yīng)沿x軸正方向傳播，選項(xiàng)A正確；
B．根據(jù)波的傳播方向與波動(dòng)規(guī)律可知，時(shí)刻質(zhì)點(diǎn) P 沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；
C．由得
則
處的質(zhì)點(diǎn)的位移表達(dá)式為
選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．從時(shí)刻經(jīng)1.6s時(shí)，由于
所以質(zhì)點(diǎn)通過的路程等于
選項(xiàng)D正確。
故選ABD。
9. 2023年9月日本向太平洋排放核廢水引起了我國的強(qiáng)烈抗議，核廢水中包含了具有放射性的碘的同位素，利用質(zhì)譜儀可分析碘的各種同位素．如圖所示，電荷量均為的帶正電的和，質(zhì)量分別為和（），它們從容器下方的小孔進(jìn)入電壓為的加速電場(chǎng)（初速度忽略不計(jì)），經(jīng)電場(chǎng)加速后從小孔射出，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片上，下列說法正確的是（）
A. 磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外
B. 在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑更小
C. 與在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差值為
D. 打到照相底片上的與之間的距離為
【答案】AD
【解析】
【詳解】A．由于粒子向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外，故A正確；
B．對(duì)碘在加速度電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理可得
碘在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有
聯(lián)立有
131I和127I電荷量相同，質(zhì)量有，所以131I的半徑更大，故B錯(cuò)誤；
C．由圖可知，兩個(gè)粒子在磁場(chǎng)中都恰好運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期，因此運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差值為
故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)
可得碘131在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為
同理可得碘127在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌道半徑為
由于兩個(gè)粒子在磁場(chǎng)中都恰好運(yùn)動(dòng)了半個(gè)圓周，則打到照相底片上的碘131與碘127之間的距離為
故D正確。
故選AD。
10. 如圖所示，邊長為的正方形金屬線框從某一高度處由靜止釋放，在下落過程中經(jīng)過一個(gè)有水平邊界、寬度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直紙面向外，已知邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框剛好以速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)（整個(gè)下落過程中邊始終水平），線框質(zhì)量為，電阻為，重力加速度為，忽略空氣阻力。則下列說法中正確的是（）
A. cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向
B. 邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，兩端的電壓為
C. 從邊進(jìn)入磁場(chǎng)至邊離開磁場(chǎng)過程中，線框始終做勻速運(yùn)動(dòng)
D. 線框穿越磁場(chǎng)的全過程中，產(chǎn)生的焦耳熱為
【答案】ACD
【解析】
【詳解】A．cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，切割磁感線，根據(jù)安培定則可知，線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，故A正確；
B．a(chǎn)b邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
則ab兩端的電壓為
故B錯(cuò)誤；
CD．線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力和安培力平衡
線框穿越磁場(chǎng)的過程中，一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知，系統(tǒng)減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
故CD正確。
故選ACD。
二、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，共14分）
11. 某同學(xué)用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率（如圖所示）．
（1）在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針、確定入射光線，并讓入射光線過圓心；在半圓形玻璃磚（圖中實(shí)線部分）另一側(cè)垂直紙面插大頭針，使擋住、的像，連接；實(shí)驗(yàn)中要求三枚大頭針的______（選填“針帽”或“針尖”）在同一視線上；
（2）圖中為分界線，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，、分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，、均垂直于法線并分別交法線于A、點(diǎn)，設(shè)的長度為，的長度為，的長度為，的長度為，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量______，則玻璃磚的折射率可表示為______；
【答案】（1）針尖（2） ①. 和 ②.
【解析】
【小問1詳解】
實(shí)驗(yàn)中要求三枚大頭針的針尖在同一視線上，而不是針帽，針帽的在視線方向上的橫截面積比較大，會(huì)帶來較大誤差。
【小問2詳解】
[1][2]光線的入射角和折射角的正弦值分別為
，
根據(jù)光的折射定律可知玻璃磚的折射率
因此只需測(cè)量和即可。
12. 某同學(xué)用雙縫干涉測(cè)量某種單色光的波長，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。
（1）下列說法正確的是___________.（填選項(xiàng)前的字母）
A.調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，應(yīng)放上單縫和雙縫
B.測(cè)量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測(cè)微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對(duì)齊
C.為了減小測(cè)量誤差，可用測(cè)微目鏡測(cè)出n條亮紋中心間距離a，求出相鄰兩條亮紋間距
（2）做實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)先將測(cè)量頭的分劃板中心刻度線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第一條亮紋，此時(shí)手輪上的刻度如圖乙所示，讀數(shù)為____________mm。
（3）該同學(xué)接著轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，當(dāng)分劃板中心刻度線與第6條亮紋中心對(duì)齊時(shí)，讀數(shù)是14.690mm，已知裝置中雙縫間距為0.2mm，雙縫到屏的距離是1.0m，則測(cè)得此單色光的波長為__________m（保留兩位有效數(shù)字）
（4）在其他條件不變的情況下，僅將光換成波長較長的光做實(shí)驗(yàn)，則光屏上相鄰兩亮條紋的中心間距_____（選填“變大”“變小”或“不變”）。
【答案】 ①. BC##CB ②. 2.188##2.199##2.190##2.191##2.192 ③. ④. 變大
【解析】
【詳解】（1）[1]A．調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，不需放單縫和雙縫，故A錯(cuò)誤；
B．測(cè)量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測(cè)微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對(duì)齊，故B正確；
C．n條亮紋之間有個(gè)間距，相鄰條紋的間距為
故C正確。
故選BC。
（2）[2]手輪上的刻度讀數(shù)為
（3）[3]相鄰兩條亮紋間距為
其中
解得
（4）[4]根據(jù)
在其他條件不變的情況下，光的波長增大，相鄰兩亮條紋的中心間距變大。
三、計(jì)算題（本題共3小題，共計(jì)40分．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）
13. 如圖所示，光滑水平面上有一矩形長木板A和靜止的滑塊C，滑塊B置于A的最左端（滑塊B、C均可視為質(zhì)點(diǎn)）。若木板A和滑塊B一起以的速度向右運(yùn)動(dòng)，A與C發(fā)生時(shí)間極短的碰撞后粘在一起。已知木板A與滑塊B間的動(dòng)摩擦因數(shù)，且=2kg，g取10，求：
（1）長木板A與滑塊C碰后瞬間，滑塊C的速度大??；
（2）B最終與A相對(duì)靜止時(shí)速度的大?。?br>（3）要使滑塊B不從木板A上滑下，木板A至少多長？

【答案】（1）；（2）；（3）2.5m
【解析】
【詳解】（1）A與C碰撞過程中，動(dòng)量守恒，以向右為正，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得
解得
（2）B在A上滑行，A、B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得
解得
（3）根據(jù)能量守恒定律得
解得長木板A的長度最小值
L=2.5m
14. 如圖所示，在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度，有一水平放置的光滑金屬框架，寬度為，框架上放置一質(zhì)量為0.5kg、接入電路的阻值為的金屬桿和一阻值為的定值電阻，金屬桿長度也為0.5m且與框架垂直并接觸良好，框架電阻不計(jì)，若桿在水平外力的作用下以恒定速度向右沿框架做勻速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)時(shí)開始。則：
（1）在0~2s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和水平外力分別是多少？
（2）在0~2s內(nèi)通過電阻的電荷量是多少？
（3）2s后撤去外力，從開始，全過程中金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱是多少？
【答案】（1），；（2）1C；（3）1.5J
【解析】
【詳解】（1）0~2s內(nèi)金屬桿向右沿框架做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可知平均電動(dòng)勢(shì)等于瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，則有
根據(jù)閉合電路歐姆定律可得
根據(jù)受力平衡可得
（2）在0~2s內(nèi)通過電阻的電荷量為
（3）在0~2s內(nèi)金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱為
2s后撤去外力，從撤去外力后到金屬桿停下過程，根據(jù)能量守恒可得回路產(chǎn)生的總焦耳熱為
則從撤去外力后到金屬桿停下過程，金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱為
從開始，全過程中金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱為
15. 如圖所示，水平虛線MN的下方存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)（大小未知），虛線上方有一以MN上一點(diǎn)O為圓心、R為半徑的半圓形區(qū)域，該區(qū)域中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E（E大小未知，圖中均未畫出），磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，O點(diǎn)正下方固定一粒子源S，能源源不斷地產(chǎn)生初速度為零的同種正粒子，經(jīng)過一段時(shí)間粒子由O點(diǎn)進(jìn)入半圓區(qū)域，粒子在半圓區(qū)域的軌跡為直線，在半圓區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，粒子的重力以及粒子間相互作用均忽略不計(jì)。
（1）求半圓區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向；
（2）若僅將半圓區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)撤去，結(jié)果粒子在半圓區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變?yōu)?，求粒子的比荷以及S、O兩點(diǎn)的電勢(shì)差；
（3）若將半圓區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)撤去，且將虛線MN下方的電場(chǎng)強(qiáng)度增大到原來的16倍，求粒子在半圓形區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
【答案】（1），水平向右；（2），；（3）
【解析】
【詳解】（1）帶正電粒子經(jīng)過點(diǎn)進(jìn)入半圓形區(qū)域，并沿豎直半徑方向做直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子所受洛倫茲力與電場(chǎng)力二力平衡，由左手定則可知粒子所受洛倫茲力方向水平向左，所以粒子所受電場(chǎng)力方向水平向右，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向右，粒子在半圓形區(qū)域內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，則速度為
根據(jù)平衡條件有
解得
（2）若僅將半圓形區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)撤去，粒子仍從S處靜止釋放，粒子在半圓形區(qū)域內(nèi)做類平拋運(yùn)動(dòng)，粒子在垂直于MN方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在平行于MN方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示
粒子運(yùn)動(dòng)到半圓形區(qū)域的a點(diǎn)，垂直于MN方向的位移大小為
由數(shù)學(xué)知識(shí)可得粒子在平行于MN方向上的位移大小為
粒子在平行于MN方向上做勻加速直線運(yùn)，則有
，
結(jié)合上述解得粒子的比荷
粒子從S到O過程，根據(jù)動(dòng)能定理有
結(jié)合上述解得S、之間的電勢(shì)差
（3）將虛線下方的電場(chǎng)強(qiáng)度增大到原來的16倍，粒子仍從S處靜止釋放，由
可知粒子進(jìn)入半圓形區(qū)域的速度為
粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，則有
解得
令粒子從b點(diǎn)射出半圓形區(qū)域，如圖所示
設(shè)粒子在半圓形區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的圓心角為，由余弦定理有
解得
粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的周期
結(jié)合上述解得
粒子在半圓形區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
結(jié)合上述解得

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷更多

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷 更多

相關(guān)試卷更多