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第第頁2025屆湖南省婁底市高三下學(xué)期二模物理試題一、選擇題:本題共6小題,每小題4分,共24分,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合要求的1.關(guān)于物質(zhì)波、光電效應(yīng)、原子模型、黑體輻射,下列說法正確的是()A.黑體輻射中,隨著溫度升高,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動B.波爾的原子結(jié)構(gòu)假說認(rèn)為原子中電子的軌道是連續(xù)的C.德布羅意關(guān)于物質(zhì)波的假說至今仍未被實驗證實D.光電效應(yīng)中,遏止電壓會隨光強變大而變大2.某實驗小組利用甲、乙兩小車的傳感器來比較它們的運動情況,如圖為測繪出它們在同一平直賽道上運動時的v?t圖像,t=0時刻,乙車在甲車前方x0位置處,t=t1A.若它們在t=t1B.若它們在t=t1C.若它們在t=t1D.若它們在t=t13.2025年3月12日,澳大利亞悉尼大學(xué)的伊里斯·德·魯伊特帶領(lǐng)團隊終于解開了一個自去年被發(fā)現(xiàn)以來一直困擾著他們的神秘重復(fù)無線電信號之謎。經(jīng)過深入研究,研究團隊將這一信號追蹤至一個奇特的雙星系統(tǒng),該系統(tǒng)包含一顆白矮星和一顆紅矮星伴星,設(shè)白矮星質(zhì)量為m1,紅矮星質(zhì)量為m2,兩個星體質(zhì)量分布均勻且二者之間的距離為L,萬有引力常量為G,不計其他星球的影響,下列說法正確的是()A.白矮星與紅矮星的向心力相同B.白矮星與紅矮星的線速度大小之比為mC.白矮星的角速度大小為GD.白矮星與紅矮星的動量大小之比為m4.在美麗的夏日雨后,我們通常能看見的彩虹是紅色在外、紫色在內(nèi),這被稱為“虹”,有時還能看見一組相對“虹”而言顏色較淡的彩色圓弧,這被稱為“霓”,圖甲和圖乙為霓虹產(chǎn)生的原理圖,圖中用虛線或?qū)嵕€代表紅光或紫光,下列說法正確的是()A.“霓”顏色較淡的主要原因是水滴距離人眼更遠(yuǎn)B.“霓”與“虹”順序剛好相反,是紅色在內(nèi)、紫色在外C.圖甲表示“虹”的產(chǎn)生原理,其中虛線代表紫光D.圖乙表示“霓”的產(chǎn)生原理,其中虛線代表紫光5.在水平面上,從A點將一小球斜向上拋出,而后落于水平面上的B點?,F(xiàn)將空間中加上豎直方向的電場,將一帶電小球仍從A點以相等的速率斜向上拋出,最后還是落在B點,不計空氣阻力。則下列說法正確的是()A.兩小球在空中運動的時間相等B.兩小球在最高點時的速度相等C.帶電小球在空中運動時的加速度一定大于重力加速度D.若僅將電場方向改為水平方向,帶電小球的落地點一定不在B點6.如圖,AB等高,B為可視為質(zhì)點的光滑定滑輪,C為大小可忽略的輕質(zhì)光滑動滑輪。AB之間距離為2d,一根足夠長的輕質(zhì)不可伸長的細(xì)繩一端系在A點,穿過光滑動滑輪C再繞過定滑輪B,動滑輪下掛著質(zhì)量為m的小球P,繩另一端吊著質(zhì)量為m的小球Q。初始時整個系統(tǒng)都靜止,然后在外力作用下,將動滑輪C緩慢上移到與AB等高并由靜止釋放。已知重力加速度為g,整個過程中Q未與滑輪B相撞,不計空氣阻力和一切摩擦則下列說法正確的是()A.初始時刻,AC與BC夾角為60°B.C可以下降的最大高度為2dC.P下降高度為d時系統(tǒng)的動能最大D.系統(tǒng)運動過程中最大動能為E二、多選題:本題共4小題,每小題5分,共20分,在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求,全部選對得5分,選對但不全對得3分,有選錯的得0分。7.在水面上有兩個波源,振動情況完全相同,其振動圖像如圖1。圖2是振源發(fā)出的兩列水波在水面離波源較遠(yuǎn)某區(qū)域中形成的干涉圖樣,實線表示波峰,虛線表示波谷,M、N、Q皆為兩振源連線中垂線上的點,R為PQ連線上一點。(不考慮水波傳播過程中能量的耗散)圖2區(qū)域內(nèi)的振動情況若用圖3中的甲、乙、丙描述,則下列說法可能正確的是()A.M點振動如甲所示 B.N點振動如乙所示C.R點振動如甲所示 D.Q點振動如丙所示8.某小型發(fā)電機結(jié)構(gòu)可簡化為如圖甲所示,矩形交流發(fā)電機匝數(shù)為n=50,線圈、導(dǎo)線的電阻均不計,在勻強磁場中以矩形線圈中軸線OO'為軸勻速轉(zhuǎn)動,線圈中磁通量Φ隨時間t的變化如圖乙所示,其中ΦmA.可以通過變壓器調(diào)節(jié)交流電的頻率B.電壓表的示數(shù)為50C.變壓器的原副線圈匝數(shù)比為5:22D.當(dāng)副線圈的負(fù)載增加時,發(fā)電機的輸出功率增加9.如圖所示在光滑水平面上有兩個小木塊A和B,其質(zhì)量mA=2kg,mB=4kg,它們中間用一根輕彈簧相連。一顆水平飛行的子彈質(zhì)量為m0=50gA.子彈射穿A木塊過程中系統(tǒng)損失的機械能為3975JB.子彈打穿兩個木塊后的過程中彈簧最大的彈性勢能為4.5C.彈簧再次恢復(fù)原長時A的速度為5D.彈簧再次恢復(fù)原長時B的速度為2510.如圖甲,光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ水平放置,電阻不計。兩導(dǎo)軌間距d=10cm,導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直。每根棒在導(dǎo)軌間部分的電阻均為R=1.0Ω,質(zhì)量均為m=1.0×10?5kg,用長為L=20A.0~2s的時間內(nèi)電路中電流為順時針方向,2B.0~2s的時間內(nèi),電路中感應(yīng)電流的大小為C.0~2sD.在3s時兩導(dǎo)體棒均以1三、非選擇題:本大題共5小題,共56分11.某研究小組要測量一未知電阻(約為幾百歐姆)Rx電源E電壓表3滑動變阻器R(A:“0~10Ω”或B:“0~100Ω”)電阻箱R開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)要使cd兩端電壓U0在實驗過程中基本不變,滑動變阻器選(2)正確連線,實驗操作如下:①將滑動變阻器的滑片P移到最左端,電阻箱調(diào)至合適阻值,合上開關(guān)S1②開關(guān)S2切換到a,調(diào)節(jié)滑片P使電壓表示數(shù)為U0=2.5V;再將開關(guān)S切換到b,保持滑片P位置不變,當(dāng)電阻箱調(diào)至R1=250.0Ω(3)本實驗由于測量方法的原因存在系統(tǒng)誤差,請說明一種產(chǎn)生誤差的原因:12.某同學(xué)用如圖(a)所示的裝置驗證機械能守恒定律。不可伸長的輕繩繞過定滑輪,輕繩兩端分別連接物塊P與感光細(xì)鋼柱K,兩者質(zhì)量均為m=0.140kg,鋼柱K下端與質(zhì)量為M=0.200kg的物塊Q相連鐵架臺下部固定一個電動機,電動機豎直轉(zhuǎn)軸上裝一支激光筆,電動機帶動激光筆繞轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動,每轉(zhuǎn)一周激光照射在細(xì)鋼柱表面時就會使細(xì)鋼柱感光并留下痕跡。初始時P、K、Q系統(tǒng)在外力作用下保持靜止,輕繩與細(xì)鋼柱均豎直查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為(1)開啟電動機,待電動機以ω=40πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動后。將P、K、Q系統(tǒng)由靜止釋放,Q落地前,激光器在細(xì)鋼柱K上留下感光痕跡。取下K,用刻度尺測出感光痕跡間的距離如圖(b)所示。激光束照射到D點時,細(xì)鋼柱速度大小為v(2)經(jīng)判斷系統(tǒng)由靜止釋放時激光筆光束恰好經(jīng)過O點。參照圖(b),經(jīng)計算,在OD段,系統(tǒng)動能的增加量ΔEk=0.154J(3)選取相同的另一感光細(xì)鋼柱K,若初始時激光筆對準(zhǔn)K上某點,開啟電動機的同時系統(tǒng)由靜止釋放,電動機的角速度按如圖(c)所示的規(guī)律變化,圖像斜率為k,記錄下如圖(d)所示的感光痕跡,其中兩相鄰感光痕跡間距均為d,重力加速度取g。當(dāng)mM=即可證明系統(tǒng)在運動過程中機械能守恒(用含字母(4)驗證實驗結(jié)束后,該同學(xué)突發(fā)奇想:如果系統(tǒng)(物塊P、Q與感光細(xì)鋼柱K)的機械能守恒,不斷增大物塊Q的質(zhì)量M,物塊Q的加速度a也將不斷增大,已知重力加速度為g,請你幫該同學(xué)寫出a與m、M之間的關(guān)系式:(用題中所給字母表示,下同),當(dāng)M遠(yuǎn)大于m時,a將趨近于13.夏天,某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的估測室溫的裝置。用質(zhì)量為m的絕熱活塞和導(dǎo)熱良好的汽缸封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞的橫截面積為S,室溫時測得活塞到汽缸底部的距離為L1。將汽缸豎直放置于同一房間的冰水中,已知冰水溫度恒為T2,活塞緩慢下降,穩(wěn)定時測得活塞到汽缸底部的距離為L2(1)求室溫T1(2)若已知該氣體內(nèi)能U與溫度T滿足U=kT,k為已知量,求在上述過程中該氣體向外釋放的熱量Q。14.如圖,在xOy坐標(biāo)系內(nèi),有幾個電磁場區(qū)域,在y>d的上方有一個垂直平面向里的勻強磁場區(qū)域I,圓心為O1,磁感應(yīng)強度B1=mvqd,在y≤d到x軸之間,有一個沿x軸正向的勻強電場區(qū)域II(圖中未畫出)。I區(qū)域下邊界與II區(qū)域上邊界相切在第三、四象限有一個垂直平面向外的勻強磁場區(qū)域III,磁感應(yīng)強度未知。A為一個與O1等高的處于磁場區(qū)域邊沿的粒子源,可以源源不斷地向右側(cè)區(qū)域各個方向發(fā)射質(zhì)量為m,帶電量為?q的粒子,粒子速度大小相同都為v。所有粒子均沿y軸負(fù)向垂直進入?yún)^(qū)域(1)A點的坐標(biāo):(2)電場強度E與B1的比值,及粒子進入?yún)^(qū)域III(3)若粒子從III區(qū)域再次穿過x軸時,II區(qū)域的電場方向變?yōu)榈却蠓聪颍罱K所有粒子從I區(qū)域與A等高的B點離開磁場,求III區(qū)域的磁感應(yīng)強度B215.如圖所示為一緩沖機構(gòu)工作的原理示意圖。兩滑塊A、B可在光滑水平面上做直線運動,mA=m,mB=4m,滑塊B中貫穿一輕質(zhì)摩擦桿,靡擦桿和滑塊B之間的滑動摩擦力可以通過改變滑塊B中安裝的液壓裝置所提供的壓力進行調(diào)節(jié),摩擦桿前端固定一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,當(dāng)A擠壓彈簧達到一定壓縮量時可以導(dǎo)致摩擦桿與B之間達到最大靜摩擦力,并出現(xiàn)相對運動,某次實驗時,調(diào)節(jié)B與摩擦桿之間的壓力使得它們之間的最大靜摩擦力大小為f=5mg((1)若摩擦桿與B剛好出現(xiàn)相對運動時所對應(yīng)A的初速度的值以及此條件下A、B分離后的速度(2)若A的初始速度大小為258
答案解析部分1.【答案】A【解析】【解答】A.黑體輻射的“維恩位移定律”表明,溫度升高時,輻射強度最大值對應(yīng)的波長向短波方向移動,A正確;B.玻爾原子模型的核心是“電子軌道量子化”(軌道不連續(xù)),B錯誤;C.德布羅意關(guān)于物質(zhì)波的假說已經(jīng)被實驗證實,C錯誤;D.光電效應(yīng)中,遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),與光強無關(guān),D錯誤。故答案為:A。
【分析】結(jié)合黑體輻射、玻爾模型、物質(zhì)波、光電效應(yīng)的核心結(jié)論,逐一判斷選項。2.【答案】D【解析】【解答】AB.若它們在t=t1第一次相遇,甲車位移為x,則乙的位移為x4,則xCD.甲車停止運動的時刻為3t12,根據(jù)圖像的對稱性,可知,若它們在t=t12第一次相遇,則下次相遇時刻為3t12,但是若它們在t=故答案為:D。
【分析】利用v-t圖像的“面積表示位移”,結(jié)合兩車的初始位置差,分析相遇時的位移關(guān)系;再根據(jù)甲車的運動時間(減速到停止的時刻),判斷多次相遇的時刻。3.【答案】C【解析】【解答】A.白矮星與紅矮星的向心力由相互間的萬有引力提供,大小相等、方向相反,向心力(矢量)不同,故A錯誤;B.白矮星與紅矮星可以看做角速度相等,由于v=ωr,則v1v可以得到m1r1C.根據(jù)Gm1m2LD.根據(jù)動量的公式p=mv,則m1v1故答案為:C。
【分析】雙星系統(tǒng)的核心是“兩星角速度相同,萬有引力提供向心力”,結(jié)合向心力、線速度、角速度、動量的公式分析各選項。4.【答案】B【解析】【解答】A.“霓”顏色較淡,是因為光在水滴內(nèi)發(fā)生了兩次反射,能量損耗更多,并非水滴距離人眼更遠(yuǎn),故A錯誤;B.由甲乙兩圖分析可知,甲乙兩圖均為實線光線偏轉(zhuǎn)大,為紫光,則霓與虹順序剛好相反,是紅色在內(nèi)、紫色在外,故B正確;CD.圖甲表示虹的產(chǎn)生原理,進入人眼的是靠上水滴中的虛線和靠下水滴中的實線,紫光折射率較大偏轉(zhuǎn)大,因此實線是紫光,圖乙是霓,紫光偏轉(zhuǎn)較大,因此實線是紫光,故CD錯誤。故答案為:B。
【分析】結(jié)合“虹”“霓”的光的折射/反射規(guī)律,以及紫光、紅光的偏折程度(紫光折射率大,偏折更明顯)來判斷選項。5.【答案】D【解析】【解答】A.帶電小球,在電場中由于受電場力,豎直方向的加速度一定不等于重力加速度,但兩小球均落于B點,拋出時的夾角一定不同,時間不等,A錯誤;B.由于夾角不相等,水平分速度不等,在最高點時的速度不相等,B錯誤;C.由于不明確電場的方向和帶電小球的電性,所以加速度可能大于也可能小于重力加速度,C錯誤;D.電場豎直方向時,水平方向的分運動始終是勻速運動,電場方向改變后,水平方向的分運動變?yōu)樽兯龠\動,所以落點發(fā)生改變,D正確。故答案為:D。
【分析】將斜拋運動分解為水平方向(勻速/變速)和豎直方向(勻變速),結(jié)合電場力對豎直/水平分運動的影響,分析各選項。6.【答案】D【解析】【解答】A.初始時刻靜止,繩子中拉力T=mg,對動滑輪C進行受力分析可得,AC與BC夾角為120°,故A錯誤;B.設(shè)C可以下降的最大高度為h,由能量守恒可得,mgh=2mgh2+CD.P和Q總動能最大時系統(tǒng)的總勢能最小,即總勢能取極小值,對應(yīng)系統(tǒng)靜止時的平衡位置,即AC與BC夾角為120°,此時P下降高度h=33d,Q上升高度h'故答案為:D。
【分析】結(jié)合受力平衡(判斷角度)、機械能守恒(分析高度與動能),將動滑輪的繩長變化與物體高度變化關(guān)聯(lián),分析各選項。7.【答案】C,D【解析】【解答】根據(jù)題意,由圖2可知,M、N、Q皆為兩振源連線中垂線上的點,到兩振源距離相等,均為振動加強點,則M、N、Q振動如圖丙所示,R到兩振源距離之差介于0~12λ故答案為:CD。
【分析】根據(jù)干涉加強/減弱條件(兩列波的路程差與波長的關(guān)系),結(jié)合振動圖像的振幅、相位,判斷各點的振動情況。8.【答案】B,C,D【解析】【解答】A.變壓器的作用是改變電壓、電流,不能改變交流電的頻率(頻率由發(fā)電機的轉(zhuǎn)動頻率決定),A錯誤;BC.根據(jù)圖像可得T=0.02s,線圈的角速度線圈產(chǎn)生的電動勢的峰值為E則電壓表的示數(shù)為U變壓器的匝數(shù)比n1D.當(dāng)副線圈的負(fù)載增加時,副線圈的總電阻減小,副線圈消耗的功率P2=U故答案為:BCD。
【分析】先由交變電流的電動勢公式計算發(fā)電機的輸出電壓,再結(jié)合理想變壓器的電壓、功率規(guī)律分析各選項。9.【答案】A,C【解析】【解答】A.設(shè)子彈射穿A木塊后A和子彈的速度分別為vA和v1,由題意可知v1=35v0=300m/B.設(shè)子彈射穿B木塊后B和子彈的速度分別為vB和v2由題意可知1聯(lián)立解得vB=2.5m/s,子彈穿過B以后,彈簧開始被壓縮,A、解得v根據(jù)機械能守恒定律可得彈簧的最大彈性勢能為EpmCD.彈簧再次恢復(fù)原長時A、B的速度分別為vA'機械能守恒定律有1聯(lián)立解得vA故答案為:AC。
【分析】分階段用動量守恒定律分析子彈與木塊的作用過程,結(jié)合機械能變化公式計算損失的機械能,再通過系統(tǒng)動量守恒+機械能守恒分析彈簧的彈性勢能與木塊速度。10.【答案】B,D【解析】【解答】AB.從圖像可知,ΔBΔt=0.1T/s,E=nCD.由于電路中電流恒定,在磁場最強時安培力最大,則F故0~2.0s不會被拉斷,電流為恒定電流,在0~2.0s內(nèi),安培力隨B的變化而變化,逐漸減小,在3s時,故C錯誤,D正確。故答案為:BD。
【分析】利用法拉第電磁感應(yīng)定律計算感應(yīng)電動勢與電流,結(jié)合安培力公式和牛頓第二定律分析導(dǎo)線的受力、運動情況。11.【答案】(1)A(2)230.8(3)cd兩端電壓會大于U0,即U【解析】【解答】(1)要使得cd兩端電壓U0在實驗中基本不變,則滑動變阻器應(yīng)該選擇阻值較小的A,因為阻值小的滑動變阻器在分壓時,滑片移動過程中,輸出電壓變化相對平緩,更能近似保證cd兩端電壓基本不變。
故答案為:(2)由電路可知Rx=(3)開關(guān)S2從a切換到b,由于分壓電路電阻變大,實際cd兩端電壓會大于U0,即Ux>U0-U1,或電壓表存在分流。
故答案為:cd兩端電壓會大于U(1)要使得cd兩端電壓U0在實驗中基本不變,則滑動變阻器應(yīng)該選擇阻值較小的A(2)由電路可知R(3)開關(guān)S2從a切換到b,由于分壓電路電阻變大,實際cd兩端電壓會大于U0,即12.【答案】(1)0.8(2)滑輪的質(zhì)量不可忽略或繩與滑輪之間有摩擦或空氣阻力(3)πg(shù)(4)a=Mg【解析】【解答】(1)根據(jù)角速度與周期的關(guān)系有T=根據(jù)運動學(xué)公式v1=x(2)在OD段,系統(tǒng)動能的增加量為Δ重力勢能的減少量為Δ滑輪的質(zhì)量不可忽略,滑輪轉(zhuǎn)動時有動能,或繩與滑輪之間有摩擦,或空氣阻力導(dǎo)致系統(tǒng)重力勢能的減少量大于物塊與鋼柱的動能增加量。
故答案為:(3)從初始時激光筆對準(zhǔn)K上某點開始選取連續(xù)的n段,根據(jù)時間關(guān)系有2nπ=根據(jù)運動學(xué)公式有1根據(jù)機械能守恒定律有Mgnd=解得mM=(4)根據(jù)牛頓第二定律Mg=所以a=MgM+2m;當(dāng)M遠(yuǎn)大于m時,a≈g
故答案為:
【分析】(1)速度計算:利用激光筆轉(zhuǎn)動周期與鋼柱位移的關(guān)系,結(jié)合勻變速運動的平均速度公式求速度。
(3)機械能守恒推導(dǎo):結(jié)合電動機角速度的變化規(guī)律、相鄰痕跡間距的運動學(xué)公式,聯(lián)立機械能守恒定律推導(dǎo)質(zhì)量比。(1)根據(jù)角速度與周期的關(guān)系有T=根據(jù)運動學(xué)公式v1(2)在OD段,系統(tǒng)動能的增加量為Δ重力勢能的減少量為Δ滑輪的質(zhì)量不可忽略,滑輪轉(zhuǎn)動時有動能,或繩與滑輪之間有摩擦,或空氣阻力導(dǎo)致系統(tǒng)重力勢能的減少量大于物塊與鋼柱的動能增加量。(3)從初始時激光筆對準(zhǔn)K上某點開始選取連續(xù)的n段,根據(jù)時間關(guān)系有2nπ=根據(jù)運動學(xué)公式有1根據(jù)機械能守恒定律有Mgnd=解得m(4)[1]根據(jù)牛頓第二定律Mg=所以a=[2]當(dāng)M遠(yuǎn)大于m時,a≈g13.【答案】(1)解:由等壓變化得S解得T(2)解:根據(jù)公式U=kT,得初、末狀態(tài)的氣體的內(nèi)能為U內(nèi)能變化量為Δ活塞緩慢下降,設(shè)氣體壓強為p,對活塞受力分析可得:pS=氣體經(jīng)歷等壓變化,外界對氣體做功為W=pS由熱力學(xué)第一定律Δ得氣體向外界釋放的熱量Q=【解析】【分析】(1)等壓變化規(guī)律:利用蓋-呂薩克定律(等壓下體積與溫度成正比),結(jié)合氣體初末狀態(tài)的體積(活塞位移與橫截面積的乘積),求解室溫。
(2)熱力學(xué)第一定律應(yīng)用:先確定內(nèi)能變化(由內(nèi)能公式)和外界對氣體的做功(由壓強、位移與橫截面積的關(guān)系),再通過熱力學(xué)第一定律推導(dǎo)氣體釋放的熱量。(1)由等壓變化得S解得T(2)根據(jù)公式U=kT,得初、末狀態(tài)的氣體的內(nèi)能為U內(nèi)能變化量為Δ活塞緩慢下降,設(shè)氣體壓強為p,對活塞受力分析可得:pS=氣體經(jīng)歷等壓變化,外界對氣體做功為W=pS由熱力學(xué)第一定律Δ得氣體向外界釋放的熱量Q=14.【答案】(1)解:所有粒子均沿y軸負(fù)向垂直進入?yún)^(qū)域II,所以可知,帶電粒子做圓周運動的半徑與磁場區(qū)域半徑相同;
由qvB1=mv2r,可得r=d(2)解:最右側(cè)的粒子恰好經(jīng)過原點O進入?yún)^(qū)域III,則有d=化簡可得E=所以E設(shè)粒子進入?yún)^(qū)域II的速度大小為v',則有可得v(3)解:所有粒子在區(qū)域II和區(qū)域III運動過程中間距始終相等,若最右側(cè)的粒子恰好經(jīng)過原點O進入?yún)^(qū)域III,則最左側(cè)粒子從A點正下方的x=?d處進入電場,又因為最終所有粒子從I區(qū)域與A等高的B點離開磁場,根據(jù)運動的對稱性可知,最左側(cè)粒子恰好從原點O返回區(qū)域II。其全程運動軌跡如圖所示即所有粒子在區(qū)域III中運動后向右偏移2d。對粒子沿y方向用動量定理有∑q即2q解得B【解析】【分析】(1)圓周運動軌跡分析:利用洛倫茲力提供向心力,結(jié)合磁場區(qū)域的幾何關(guān)系,確定A點坐標(biāo)。
(2)電場加速與速度合成:將粒子在電場中的運動分解為x、y方向,結(jié)合運動學(xué)公式求電場強度,再合成速度得進入?yún)^(qū)域Ⅲ的速度。
(3)圓周運動對稱性:根據(jù)粒子返回的軌跡對稱性,確定區(qū)域Ⅲ中圓周運動的半徑,結(jié)合洛倫茲力公式求解磁感應(yīng)強度。(1)所有粒子均沿y軸負(fù)向垂直進入?yún)^(qū)域II,所以可知,帶電粒子做圓周運動的半徑與磁場區(qū)域半徑相同;由qv可得r=d所以A點坐標(biāo)為(?d,2d)。(2)最右側(cè)的粒子恰好經(jīng)過原點O進入?yún)^(qū)域III,則有d=化簡可得E=所以E設(shè)粒子進入?yún)^(qū)域II的速度大小為v',則有可得v(3)所有粒子在區(qū)域II和區(qū)域III運動過程中間距始終相等,若最右側(cè)的粒子恰好經(jīng)過原點O進入?yún)^(qū)域III,則最左側(cè)粒子從A點正下方的x=?d處進入電場,又因為最終所有粒子從I區(qū)域與A等高的B點離開磁場,根據(jù)運動的對稱性可知,最左側(cè)粒子恰好從原點O返回區(qū)域II。其全程運動軌跡如圖所示即所有粒子在區(qū)域III中運動后向右偏移2d。方法一:對粒子沿y方向用動量定理有∑q即2q解得B方法二:由類平拋運動規(guī)律可知,進入?yún)^(qū)域
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