安徽省阜阳市临泉田家炳实验中学(临泉县教师进修学校)2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题(含解析)

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安徽省阜阳市临泉田家炳实验中学(临泉县教师进修学校)2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题(含解析)

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2024-2025 学年第二学期高二年级期中教学质量检测
物理试卷
一、单选题(本大题共 8 小题,共计 32 分)
1.下述关于机械波的说法正确的是( )
A. 物体做机械振动一定产生机械波
B. 在一个周期内介质中的质点所走过的路程等于波长
C. 某一频率的声波从空气进入水中时,波长和频率均增大
D. 发生干涉现象时,介质中振动加强的质点振动的振幅最大
2.关于物理概念和规律的理解,下列说法正确的是(  )
A. 根据磁感应强度的定义式可知,磁感应强度B与F成正比,与IL成反比
B. 安培力F的方向一定垂直于磁感应强度B的方向,但是磁感应强度B的方向不一定垂直于电流I的方向
C. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处的磁感应强度一定为零
D. 通电导线在磁场中受力越大,说明磁场越强
3.下列四幅图所涉及的光学现象和相应的陈述中,错误的是(  )
A. 图①中的明暗相间的条纹,是由干涉形成的
B. 图②中的亮斑,是一种光的衍射现象
C. 图③是内窥镜,利用了光的全反射把光传送到人体内部进行照明
D. 图④是用偏振眼镜观看立体电影,说明光是一种纵波
4.有a、b、c三根相互平行的水平长直导线通有大小相等的电流I,连接三点构成的三角形为等腰直角三角形(ab=bc),O为连线ac的中点。观察得到如图所示的截面图。已知单独一根通电导线a在O处产生的磁感应强度大小为B,已知直导线电流形成的磁场,其磁感应强度大小与到导线距离有关,不计地磁场的影响,则下列说法正确的是(  )
A. O点的磁感应强度大小为3B
B. O点的磁感应强度方向是从O指向a
C. 导线b受到的安培力为零
D. 导线b受到的安培力方向竖直向上
5.如图所示,CD为透明圆柱体的水平直径,a、b两束单色光分别从A、B两点平行于CD射入圆柱体,A、B两点到CD的距离相等。两束光线经圆柱体折射后相交于E点,E点在CD上方。下列说法正确的是(  )
A. 在圆柱体中,a光的传播速度大于b光的传播速度
B. 圆柱体对a光的折射率大于圆柱体对b光的折射率
C. b光在圆柱体中发生全反射的临界角大于a光在圆柱体中发生全反射的临界角
D. 进入圆柱体中,a光和b光的频率均将变小
6.如图所示,三个相同的带正电的小球,以同一高度开始自由下落,A直接落地,B经过一个水平方向的匀强电场,C球经过一垂直纸面向里的匀强磁场,若不计空气阻力,则三球落地速度、的关系为(  )
A. B.
C. D.
7.如图所示,两个速度大小不同的同种带电粒子、,沿水平方向从同一点垂直射入匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。当它们从磁场下边界飞出时相对入射方向的偏转角分别为、,则它们在磁场中运动的(  )
A. 轨迹半径之比为1:2 B. 速度之比为2:1 C. 时间之比为2:3 D. 周期之比为2:1
8.如图所示,图甲为沿x轴传播的一列简谐机械波在t=0时刻的波动图像,图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是(  )
A. 波速大小为4m/s
B. 波沿x轴负方向传播
C. 该波可以与另一列频率为2Hz的波发生干涉
D. 波在传播过程中遇到2m尺度的障碍物不能发生明显的衍射
二、多选题(本大题共 2 小题,共计 10 分)
9.如图所示,金属杆ab的质量为m,有效长度为l,通过的电流大小为I,处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向斜向上与导轨平面成角,现金属杆ab静止于水平导轨上。已知金属杆ab与导轨间的动摩擦因数为重力加速度为g。下列说法正确的是(  )
A.金属杆ab受到的安培力方向水平向左
B.金属杆ab受到的安培力大小为BIl
C. 金属杆ab对导轨的摩擦力为
D. 金属杆ab对导轨的压力为
10.如图所示,关于不计重力的粒子在以下四种器件中的运动,说法正确的是(  )
A. 甲图中从左侧射入的带电粒子,若能沿直线射出, 其速度大小为
B. 乙图中等离子体进入上下极板之间后上极板a带正电
C. 丙图中通过励磁线圈的电流越大,电子的运动径迹半径越小
D. 丁图中只要回旋加速器D形盒足够大,粒子就能获得无限大的速度
三、实验题(本大题共 2 题,其中 11 题 9 分,12 题 12 分。共计 21 分)
11(9分).如图甲,在利用双缝干涉测定光波波长时,首先调节光具座上的白炽灯、滤光片、单缝、双缝和遮光筒,使他们的中心在同一水平线上,并使单缝和双缝竖直并且互相平行。已知单缝与双缝间的距离,双缝与屏的距离,双缝间距d。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图乙所示,记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。问:
(1)下列说法正确的是(多选):______
A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄
B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽
C.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄
D.去掉滤光片后,干涉现象消失
(2)分划板的中心刻线分别对准第1条(丙图左)和第7条(丙图右)亮纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时读数:________mm;对准第7条时读数为。
(3)写出计算波长的表达式:__________________。(用题中出现的字母表示)
12.(12分)低折射率玻璃因其具有良好的透光性,被广泛应用于反射镜、透镜当中。某实验小组想利用“插针法”测量某种低折射率长方形玻璃砖的折射率。其主要实验步骤如下:
①在白纸上画出一条直线a作为界面,过直线a上的一点O做出法线NN',并画出AO作为入射光线,再把玻璃砖放到白纸上,让玻璃砖的上界面和直线a对齐,并画出玻璃砖的下界面b;
②在表示入射光线的AO上插上大头针、;
③在玻璃砖的另一侧先后插上大头针和,位置如图甲所示。
(1)在步骤③中,插大头针时,需要挡住______;
(2)撤去玻璃砖和大头针,正确完成光路图,如图甲所示,、的连线与直线b交于E点,AO延长线与直线b交于F点,NN'与直线b交于O'点,测得,,,该玻璃砖的折射率可以表示为n=________(结果用d、、表示);
(3)由于该玻璃砖的折射率很小,在实际测量中E、F两点离得很近,为了减小实验误差,该同学在直线b的下方再画一条平行线c,分别延长OE和OF至直线c,再进行相应测量,计算出折射率,如图乙所示。直线c离直线b的距离适当________(选填“远”或者“近”)一些比较好。
(4)甲同学用学过的“插针法”测量透明半圆柱玻璃砖折射率。他每次使入射光线跟玻璃砖的直径平面垂直,O为玻璃砖截面的圆心,表示入射光线,表示经过玻璃砖后的出射光线。下列四幅图中,插针合理且能准确测出折射率的是__________。
A.  B.
C.  D.
四.计算题(本大题共 3 题,其中 13 题 15 分,14 题 10 分,15 题 12 分。共计 37 分)
13.(15分)如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为l,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向,大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡。
(1)导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式。
(2)当n=9,l=10.0cm,I=0.10A,m=10.0g时,磁感应强度是多少
14.(10分)现代技术中经常利用电场或磁场都可以实现对带电粒子的控制。如图所示,质子由静止开始,从M板到N板经电场加速后获得速度v,并从A点以此速度垂直于磁场左边界射入匀强磁场,质子恰好不从右边界穿出磁场。已知质子质量为m,带电量为q,磁场宽度为d。求:
(1)M、N板间的电压U;
(2)匀强磁场的磁感应强度B;
(3)质子在磁场中运动的时间t。
15(12分).如图所示,整个装置处在向右的电场强度为的匀强电场中,质量为、电荷量为的带正电的小滑块,从固定的半径为的竖直光滑绝缘圆弧轨道上,由静止自端滑下,从点飞出,圆弧轨道处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度,求:
(1)滑块到达点时的速度大小;
(2)滑块在圆弧轨道上受到的最大支持力大小。
参考答案
一、单选题(本大题共 8 小题,共计 32 分)
1.下述关于机械波的说法正确的是( )
A. 物体做机械振动一定产生机械波
B. 在一个周期内介质中的质点所走过的路程等于波长
C. 某一频率的声波从空气进入水中时,波长和频率均增大
D. 发生干涉现象时,介质中振动加强的质点振动的振幅最大
【答案】D
【解析】物体作机械振动时,不一定产生机械波,还需要有传播振动的介质,故A错误;一个周期内,介质的质点所走过的路程为(4A),与波长无关,故B错误;当波从一种介质进入另一种介质时,波速、波长都发生变化,但频率不变,故C错误;发生干涉现象时,介质中振动加强的质点振动的振幅最大,故D正确。
2.关于物理概念和规律的理解,下列说法正确的是(  )
A. 根据磁感应强度的定义式可知,磁感应强度B与F成正比,与IL成反比
B. 安培力F的方向一定垂直于磁感应强度B的方向,但是磁感应强度B的方向不一定垂直于电流I的方向
C. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处的磁感应强度一定为零
D. 通电导线在磁场中受力越大,说明磁场越强
【答案】B
【解析】磁感应强度是比值定义法定义的物理量,B与F不成正比,与IL也不成反比,B是由磁场本身性质决定的物理量,故A错误;安培力垂直于B与I所在的平面,但B与I可以互成夹角,故B正确;如果一小段通电导体与磁场平行放置,则导体不受安培力,不能说明此处没有磁场,故C错误;安培力的大小与B、I、L以及B与I的夹角的正弦值均有关系,故D错误。故选B。
3.下列四幅图所涉及的光学现象和相应的陈述中,错误的是(  )
A. 图①中的明暗相间的条纹,是由干涉形成的
B. 图②中的亮斑,是一种光的衍射现象
C. 图③是内窥镜,利用了光的全反射把光传送到人体内部进行照明
D. 图④是用偏振眼镜观看立体电影,说明光是一种纵波
【答案】D
【解析】图①中的明暗相间的条纹,是由干涉形成的,A正确,不满足题意要求;图②中的亮斑,是一种光的衍射现象,B正确,不满足题意要求;图③是内窥镜,利用了光的全反射把光传送到人体内部进行照明,C正确,不满足题意要求;图④是用偏振眼镜观看立体电影,说明光是一种横波,D错误,满足题意要求。
4.有a、b、c三根相互平行的水平长直导线通有大小相等的电流I,连接三点构成的三角形为等腰直角三角形(ab=bc),O为连线ac的中点。观察得到如图所示的截面图。已知单独一根通电导线a在O处产生的磁感应强度大小为B,已知直导线电流形成的磁场,其磁感应强度大小与到导线距离有关,不计地磁场的影响,则下列说法正确的是(  )
A. O点的磁感应强度大小为3B
B. O点的磁感应强度方向是从O指向a
C. 导线b受到的安培力为零
D. 导线b受到的安培力方向竖直向上
【答案】D
【解析】a、b、c在O点形成的磁场如图
因为O点到a、b、c距离相等,故所以O点的磁感应强度大小为B,方向由O指向c,AB错误;b受到的安培力如上图,故导线b受到的安培力不为零,方向竖直向上,C错误,D正确。故选D。
5.如图所示,CD为透明圆柱体的水平直径,a、b两束单色光分别从A、B两点平行于CD射入圆柱体,A、B两点到CD的距离相等。两束光线经圆柱体折射后相交于E点,E点在CD上方。下列说法正确的是(  )
A. 在圆柱体中,a光的传播速度大于b光的传播速度
B. 圆柱体对a光的折射率大于圆柱体对b光的折射率
C. b光在圆柱体中发生全反射的临界角大于a光在圆柱体中发生全反射的临界角
D. 进入圆柱体中,a光和b光的频率均将变小
【答案】A
【解析】根据可知,a光在圆柱体中的传播速度大于b光的传播速度,A正确;A、B两点到CD的距离相等,所以两束单色光射入透明圆柱体的入射角相等,由图可知,单色光b的折射角小于单色光a的折射角,由折射定律可知,圆柱体对a光的折射率小于圆柱体对b光的折射率,B错误;根据可知,b光在圆柱体中发生全反射的临界角小于a光在圆柱体中发生全反射的临界角,C错误;由真空进入圆柱体中,a光和b光的频率不变,D错误。故选A。
6.如图所示,三个相同的带正电的小球,以同一高度开始自由下落,A直接落地,B经过一个水平方向的匀强电场,C球经过一垂直纸面向里的匀强磁场,若不计空气阻力,则三球落地速度、的关系为(  )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A球下落中只有重力做功,则落地时的动能等于mgh;B球下落时除了重力做功外还有电场力做正功,则落地时的动能大于mgh;C球下落时只有重力做功,洛伦兹力不做功,则落地时的动能仍为mgh,则三球落地时的速度关系为,故选A。
7.如图所示,两个速度大小不同的同种带电粒子、,沿水平方向从同一点垂直射入匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。当它们从磁场下边界飞出时相对入射方向的偏转角分别为、,则它们在磁场中运动的(  )
A. 轨迹半径之比为1:2 B. 速度之比为2:1 C. 时间之比为2:3 D. 周期之比为2:1
【答案】A
【解析】设粒子的入射点到磁场下边界的磁场宽度为,画出粒子轨迹过程图,如图所示,
由几何关系可知:第一个粒子的圆心为,由几何关系可知,第二个粒子的圆心为;由几何关系可知,解得,故各粒子在磁场中运动的轨道半径之比为::,故A正确;由,可知与成正比,故速度之比也为:,故B错误;粒子在磁场中运动的周期的公式为,由此可知,粒子的运动的周期与粒子的速度的大小无关,所以粒子在磁场中的周期相同;由粒子的运动的轨迹可知,两种速度的粒子的偏转角分别为、,所以偏转角为的粒子的运动的时间为,偏转角为的粒子的运动的时间为,所以有时间比,故CD错误。故选A。
8.如图所示,图甲为沿x轴传播的一列简谐机械波在t=0时刻的波动图像,图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是(  )
A. 波速大小为4m/s
B. 波沿x轴负方向传播
C. 该波可以与另一列频率为2Hz的波发生干涉
D. 波在传播过程中遇到2m尺度的障碍物不能发生明显的衍射
【答案】B
【解析】根据图像可知,A错误;根据图乙可知,在t=0时刻,质点P沿y轴负方向振动,根据同侧法,由图甲可知,波沿x轴负方向传播,B正确;根据图乙可知,周期为2s,则频率为0.5Hz,则该波不能够与另一列频率为2Hz的波发生干涉,C错误;根据图甲可知,波长为4m,大于障碍物的尺度2m,则在传播过程中遇到2m尺度的障碍物能够发生明显的衍射,D错误。故选B。
二、多选题(本大题共 2 小题,共计 10 分)
9.如图所示,金属杆ab的质量为m,有效长度为l,通过的电流大小为I,处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向斜向上与导轨平面成角,现金属杆ab静止于水平导轨上。已知金属杆ab与导轨间的动摩擦因数为重力加速度为g。下列说法正确的是(  )
A.金属杆ab受到的安培力方向水平向左
B.金属杆ab受到的安培力大小为BIl
C. 金属杆ab对导轨的摩擦力为
D. 金属杆ab对导轨的压力为
【答案】BD
【解析】对金属杆ab进行受力分析,金属杆ab受到的安培力大小为根据左手定则可知安培力方向垂直金属杆ab斜向左上方,故A错误,B正确;根据共点力的平衡,水平方向有竖直方向有可得可知金属杆ab对导轨的摩擦力为金属杆ab对导轨的压力为故C错误,D正确。故选BD。
10.如图所示,关于不计重力的粒子在以下四种器件中的运动,说法正确的是(  )
A. 甲图中从左侧射入的带电粒子,若能沿直线射出, 其速度大小为
B. 乙图中等离子体进入上下极板之间后上极板a带正电
C. 丙图中通过励磁线圈的电流越大,电子的运动径迹半径越小
D. 丁图中只要回旋加速器D形盒足够大,粒子就能获得无限大的速度
【答案】AC
【解析】甲图中带正电的粒子从左侧射入复合场中时,带电粒子沿直线射出,则粒子受力平衡,有,解得,故A正确;乙图中等离子体进入上下极板之间后,受到洛伦兹力作用,由左手定则可知,正粒子向b极板偏转,负粒子向a极板偏转,因此极板a带负电,极板b带正电,故B错误;丙图中通过励磁线圈的电流越大,线圈产生的磁场越强,电子的运动由洛伦兹力提供向心力,则有,解得;由上式可知,当电子的速度一定时,磁感应强度越大,电子的运动径迹半径越小,故C正确;丁图中只要回旋加速器的D形盒足够大,加速粒子就能获得较大的能量,具有较大的速度,可当能量达到25MeV~30 MeV后就很难再加速了,原因是按照狭义相对论,粒子的质量随速度的增大而增大,而质量的变化会导致其回旋周期的变化,从而破坏了与电场变化周期的同步,因此加速粒子就不能获得无限大的速度,故D错误。
三、实验题(本大题共 2 题,其中 11 题 9 分,12 题 12 分。共计 21 分)
11(9分).如图甲,在利用双缝干涉测定光波波长时,首先调节光具座上的白炽灯、滤光片、单缝、双缝和遮光筒,使他们的中心在同一水平线上,并使单缝和双缝竖直并且互相平行。已知单缝与双缝间的距离,双缝与屏的距离,双缝间距d。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图乙所示,记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。问:
(1)下列说法正确的是(多选):______
A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄
B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽
C.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄
D.去掉滤光片后,干涉现象消失
(2)分划板的中心刻线分别对准第1条(丙图左)和第7条(丙图右)亮纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时读数:________mm;对准第7条时读数为。
(3)写出计算波长的表达式:__________________。(用题中出现的字母表示)
【答案】(1)ABC  (2)0.892/0.893/0.894/0.895/0.896/0.897  (3)
【解析】(1)根据双缝干涉条纹间距公式可知将屏移近双缝,则l减小,所以干涉条纹间距变窄,故A正确;将滤光片由蓝色的换成红色的,则波长λ变长,干涉条纹间距变宽,故B正确;换一个两缝之间距离较大的双缝,则d增大,干涉条纹间距变窄,故C正确;去掉滤光片后,出现白光干涉现象,故D错误。故选ABC。
(2)螺旋测微器的精确度为0.01mm,根据螺旋测微器的读数规则,读数x1=0.5mm+39.4×0.01mm=0.894mm
(3)依题意有;解得
12.(12分)低折射率玻璃因其具有良好的透光性,被广泛应用于反射镜、透镜当中。某实验小组想利用“插针法”测量某种低折射率长方形玻璃砖的折射率。其主要实验步骤如下:
①在白纸上画出一条直线a作为界面,过直线a上的一点O做出法线NN',并画出AO作为入射光线,再把玻璃砖放到白纸上,让玻璃砖的上界面和直线a对齐,并画出玻璃砖的下界面b;
②在表示入射光线的AO上插上大头针、;
③在玻璃砖的另一侧先后插上大头针和,位置如图甲所示。
(1)在步骤③中,插大头针时,需要挡住______;
(2)撤去玻璃砖和大头针,正确完成光路图,如图甲所示,、的连线与直线b交于E点,AO延长线与直线b交于F点,NN'与直线b交于O'点,测得,,,该玻璃砖的折射率可以表示为n=________(结果用d、、表示);
(3)由于该玻璃砖的折射率很小,在实际测量中E、F两点离得很近,为了减小实验误差,该同学在直线b的下方再画一条平行线c,分别延长OE和OF至直线c,再进行相应测量,计算出折射率,如图乙所示。直线c离直线b的距离适当________(选填“远”或者“近”)一些比较好。
(4)甲同学用学过的“插针法”测量透明半圆柱玻璃砖折射率。他每次使入射光线跟玻璃砖的直径平面垂直,O为玻璃砖截面的圆心,表示入射光线,表示经过玻璃砖后的出射光线。下列四幅图中,插针合理且能准确测出折射率的是__________。
A.  B.
C.  D.
【答案】(1)、的像和  (2)  (3)远 (4)C
【解析】(1)光在同一均匀介质中沿直线传播, 所以插大头针时,需要挡住、的像和。
(2)入射角的正弦为,折射角的正弦为
由折射定律得,解得该玻璃砖的折射率可以表示为
由于该玻璃砖的折射率很小,在实际测量中E、F两点离得很近不方便测量,那么可以采用等比例放大,所以直线c离直线b的距离适当远一点好。
A图,将入射光线和折射光线补充完整如图所示
光路图中从玻璃砖出射时,不满足实际在空气中的折射角大于玻璃砖中的入射角,故A错误;B图,将入射光线和折射光线补充完整如图所示
光路图虽然正确,但入射角和折射角均为零度,测不出折射率,故B错误;C图,将入射光线和折射光线补充完整如图所示
光路图中,光线可以满足从玻璃砖出射时,在空气中的折射角大于玻璃砖中的入射角,可以比较准确地测定折射率,故C正确;D图,将入射光线和折射光线补充完整如图所示
光路图中,光线不满足从玻璃砖出射时,在空气中的折射角大于玻璃砖中的入射角,故D错误
四.计算题(本大题共 3 题,其中 13 题 15 分,14 题 10 分,15 题 12 分。共计 37 分)
13.(15分)如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为l,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向,大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡。
(1)导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式。
(2)当n=9,l=10.0cm,I=0.10A,m=10.0g时,磁感应强度是多少
【答案】(1)设电流方向未改变时,电流天平的左盘内砝码质量为m ,右盘内砝码的质量为m ,则由平衡条件有
电流方向改变后,同理可得
两式联立,得
(2)将n=9、l=10.0cm、I=0.10A、m=10.0g代入B=得B=0.56T。
说明:把安培力的知识与天平结合,可以“称出”磁感应强度。
14.(10分)现代技术中经常利用电场或磁场都可以实现对带电粒子的控制。如图所示,质子由静止开始,从M板到N板经电场加速后获得速度v,并从A点以此速度垂直于磁场左边界射入匀强磁场,质子恰好不从右边界穿出磁场。已知质子质量为m,带电量为q,磁场宽度为d。求:
(1)M、N板间的电压U;
(2)匀强磁场的磁感应强度B;
(3)质子在磁场中运动的时间t。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)质子在电场中加速的过程,只有电场力做功,由动能定理有
解得
(2)质子进入磁场后,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由几何关系可得
根据牛顿第二定律和向心力公式,有
解得
(3)根据周期的定义有
根据分析可知质子速度偏转角等于转过的圆心角为,质子在磁场中运动的时间
15(12分).如图所示,整个装置处在向右的电场强度为的匀强电场中,质量为、电荷量为的带正电的小滑块,从固定的半径为的竖直光滑绝缘圆弧轨道上,由静止自端滑下,从点飞出,圆弧轨道处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度,求:
(1)滑块到达点时的速度大小;
(2)滑块在圆弧轨道上受到的最大支持力大小。
【答案】(1)(2)
【解析】(1)到动能定理:
解得
(2)滑块进入光滑圆轨道后,所受的电场力和重力的合力为
方向斜向右下,与竖直方向的夹角的正切值为
解得
所以等效最低点与夹角,设滑块在等效最低点的速度为,设轨道对滑块的支持力为,由动能定理有
根据牛顿第二定律有
联立解得

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