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      天津市第五中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题(原卷版+解析版)

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      天津市第五中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题(原卷版+解析版)

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      这是一份天津市第五中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题(原卷版+解析版),共21页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
      一、选择题:(本题共8小题,共40分。1-5小题只有一个选项符合题意,6-8小题有多个选项符合题意,全部选对得5分,不全得3分,选错或多选得0分。)
      1. “析万物之理,判天地之美”,物理学是研究物质及其运动规律的学科,下列说法正确的是( )
      A. 麦克斯韦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体
      B. 牛顿用实验方法得出了万有引力定律,他是第一个“称”地球质量的人
      C. 磁感应强度,运用了比值定义法
      D. 通过单位运算,的单位为m/s²(其中m为质量,v为速度,p为压强,t为时间)
      2. 如图所示,长方体物块静止在水平地面上,表面光滑的球在竖直墙壁和物块间处于静止状态。现将物块缓慢向右移动一小段距离,若物块仍然保持静止,则移动物块后( )

      A. 球对物块的压力不变B. 球对墙壁的压力减小
      C. 地面对物块的摩擦力增大D. 地面对物块的支持力减小
      3. 如图所示,地球的三个卫星A、B、C分别运行在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上,Ⅱ为椭圆轨道,其半长轴为a,周期为T,Ⅰ、Ⅲ为圆轨道,且Ⅲ的半径与Ⅱ的半长轴相等,Ⅲ与Ⅱ相交于M点,Ⅰ与Ⅱ相切于N点,P点为Ⅱ的远地点。已知引力常量为G,下列说法正确的是( )

      A. 卫星C的运行周期等于T
      B. 由题中条件不能求出地球的质量
      C. 卫星B、C经M点的加速度相同,速度也相同
      D. 卫星A经N点的速度等于卫星B经N点的速度
      4. 中国队在巴黎奥运会获得艺术体操项目集体全能冠军,体操运动员在“带操”表演中,彩带会形成波浪图形。某段时间内彩带的波形可看作一列简谐横波,波形图如图甲所示,实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图,P、Q分别是平衡位置为为和的两质点,质点Q的振动图像如图乙所示。根据图中信息,下列说法正确的是( )
      A. 该列简谐横波沿x轴负方向传播
      B. 该列简谐横波的波速大小为
      C. 质点P从0时刻到时刻经过路程可能为
      D. 质点P的振动方程为
      5. 如图所示为某发电站输电示意图,发电机输出电压恒定,变压器均为理想变压器,在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器,甲、乙两互感器原副线圈的匝数比分别为200:1和1:20,降压变压器原副线圈匝数比为200:1,电压表的示数为220V,电流表的示数为5A,输电线路总电阻r=20Ω。则下列说法正确的是( )
      A. 互感器甲中圈内接入电流表,互感器乙圈内接入电压表
      B. 输电线路上损耗的功半约占输电总功率的6%
      C. 用户端电压U4为200V
      D. 用电高峰相对平时用电时,用户端的电压偏小
      6. 如图所示,带电平行板电容器两极板水平放置,充电后与电源断开。带电小球静止于电容器内的A点,B点位于上极板附近,忽略电容器极板的边缘效应及带电小球对电场的影响。下列说法正确的是( )
      A. 把小球由A点移到B点,小球的电势能增大
      B. 把小球由A点移到B点,小球的电势能减小
      C. 若将下极板向上移动一小段距离,小球在A点时的电势能减小
      D. 若将下极板向上移动一小段距离,小球在A点时的电势能增大
      7. 2023年8月24日日本向太平洋排放核污水后,近百名日本民众游行抗议核污水排海计划,同时也导致许多国家禁止进口日本水产品。核污水中的放射性元素对人类社会和海洋生态环境健康的潜在威胁难以估量,其中核反应之一为,的半衰期为28年,下列说法正确的是( )
      A. 该核反应中发生了衰变
      B. 环境温度升高,分子热运动剧烈程度增大,的半衰期减小
      C. 100个原子核经过28年,只剩50个原子核未衰变
      D. 的比结合能比的比结合能大
      8. 如图所示,带有活塞的汽缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能)将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中,热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接,汽缸和活塞均具有良好的绝热性能下列说法正确的是( )

      A. 若发现欧姆表读数变大,则汽缸内气体内能一定减小
      B. 若推动活塞使汽缸内气体体积减小,则汽缸内气体内能减小
      C. 若推动活塞使汽缸内气体体积减小,则汽缸内气体压强减小
      D. 若推动活塞使汽缸内气体体积减小,则欧姆表读数将变小
      二、非选择题:本题共6小题,共60分。
      9. 某物理兴趣小组在研学过程中改进了“探究小车加速度与力关系”的实验装置,如图所示,长木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的细绳通过动滑轮与固定的“力传感器”相连,“力传感器”可显示绳中拉力F的大小,改变桶中砂的质量进行了多次实验。完成下列问题:
      (1)实验时,下列操作或说法正确的是________:
      A. 本实验不需要平衡摩擦力
      B. 调节定滑轮高度,确保细绳与桌面平行
      C. 为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
      D. 选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小
      (2)实验中若未平衡摩擦力,以拉力传感器的示数F为横坐标,以加速度a为纵坐标,画出的图像可能正确的是________。
      A. B.
      C. D.
      (3)如图乙所示为某次实验得到一条纸带,相邻计数点间还有四个点没有画出。由于疏漏,B、C两计数点之间的距离忘记了标注,根据纸带上现有的数据情况,可计算出小车运动的加速度为________。

      10. 如图甲所示是使用光电管的原理图; 当频率为的可见光照射到阴极K上时,电流表中有电流通过。
      (1)当电流表电流刚减小到零时,电压表的读数为U,则阴极K的逸出功为______(已知电子电荷量为e,普朗克常量h)。
      (2)如果不改变入射光的强度,而增大入射光的频率,则光电子的最大初动能将______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
      (3)用不同频率的光照射某金属产生光电效应,测量金属的遏止电压 Uc 与入射光频率,得到图像如图乙所示,根据图像求出该金属的截止频率____Hz(已知电子电荷量 )。
      11. 如图所示,小明和滑块P均静止在光滑平台上,某时刻小明将滑块P以一定速度从A点水平推出后,滑块P恰好B点无碰撞滑入半径R1=3m光滑圆弧轨道BC,然后从C点进入与圆弧轨道BC相切于C点的水平面CD,与放置在水平面E点的滑块Q发生弹性正碰,碰后滑块Q冲上静止在光滑水平面上的、半径为的四分之一光滑弧槽S,圆弧槽与水平面相切于点,最高点为。已知滑块P的质量,滑块Q的质量,圆弧槽S的质量,两点的高度差,光滑圆弧轨道对应的圆心角53°,,滑块P与部分的动摩擦因数,点右侧水平面足够长且光滑,将滑块P和Q看做质点,重力加速度,,。求:
      (1)滑块P被推出时的速度大小v0;
      (2)滑块P和Q相碰后Q的速度vQ;
      (3)滑块Q冲上圆弧槽S后能从弧槽S最高点G冲出的最大高度hm。

      12. 某研学小组设计了一套电气制动装置,其简化模型如图所示。在车身下方固定一单匝矩形导线框,利用线框进入磁场时所受的安培力,辅助列车刹车。已知列车的总质量为m,车身长为s,线框的短边和分别安装在车头和车尾,长度均为L(L小于匀强磁场的宽度),线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长(大于车长s),磁感应强度的大小为B,方向竖直向上,若边刚进入磁场时列车关闭发动机,此时列车的速度为边进入磁场瞬间,列车恰好停止,假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。求:
      (1)线框边进入磁场瞬间,产生感应电流大小和列车加速度的大小;
      (2)线框从进入磁场到停止的过程中产生的焦耳热Q;
      (3)线框从进入磁场到停止的过程中通过其横截面的电荷量q。
      13. 如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在x<0区域的圆形区域内存在垂直平面向里的匀强磁场,在x>0的区域内存在沿y轴负方向的匀强电场,圆形磁场的直径与电场的宽度均为L,在圆形磁场区域的左边界P点先后分别沿与x轴呈θ角射入两个质量为m、电荷量为q的正负粒子,粒子的初速度为v0,两粒子恰好通过O点进入匀强电场,最后两粒子均以垂直于电场方向的速度离开电场,不计粒子重力和粒子间的相互作用力。求:
      (1)匀强磁场的磁感应强度为B和匀强电场的电场强度为E分别是多少?
      (2)两粒子射出电场位置间的高度差h?

      物理学科试卷
      一、选择题:(本题共8小题,共40分。1-5小题只有一个选项符合题意,6-8小题有多个选项符合题意,全部选对得5分,不全得3分,选错或多选得0分。)
      1. “析万物之理,判天地之美”,物理学是研究物质及其运动规律的学科,下列说法正确的是( )
      A. 麦克斯韦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体
      B. 牛顿用实验方法得出了万有引力定律,他是第一个“称”地球质量的人
      C. 磁感应强度,运用了比值定义法
      D. 通过单位运算,的单位为m/s²(其中m为质量,v为速度,p为压强,t为时间)
      【答案】C
      【解析】
      【详解】A.爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体,故A错误;
      B.牛顿通过“月—地检验”得出了万有引力定律,卡文迪什被称为第一个“称”地球质量的人,故B错误;
      C.磁感应强度,运用了比值定义法,故C正确;
      D.由于质量的单位为kg,速度的单位为m/s,压强的单位为N/m2,时间的单位为s,所以为m4/s2,故D错误。
      故选C。
      2. 如图所示,长方体物块静止在水平地面上,表面光滑的球在竖直墙壁和物块间处于静止状态。现将物块缓慢向右移动一小段距离,若物块仍然保持静止,则移动物块后( )

      A. 球对物块的压力不变B. 球对墙壁的压力减小
      C. 地面对物块的摩擦力增大D. 地面对物块的支持力减小
      【答案】C
      【解析】
      【详解】AB.对球受力分析如下图所示

      设物块对球的支持力与竖直方向的夹角为,则根据平衡条件有
      当拉动物块缓慢向右移动一小段距离后,与竖直方向的夹角将增大,则可知都将增大,而根据牛顿第三定律可知球对物块的压力及球对墙壁的压力都将增大,故AB错误;
      C.由AB选项分析可知,地面对物块的摩擦力等于,增大,故C正确;
      D.根据整体法,将球和物块看成一个整体,则整体受力平衡,竖直方向始终有整体的重力等于地面对整体的支持力,可知地面对物块的支持力不变,故D错误。
      故选C。
      3. 如图所示,地球的三个卫星A、B、C分别运行在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上,Ⅱ为椭圆轨道,其半长轴为a,周期为T,Ⅰ、Ⅲ为圆轨道,且Ⅲ的半径与Ⅱ的半长轴相等,Ⅲ与Ⅱ相交于M点,Ⅰ与Ⅱ相切于N点,P点为Ⅱ的远地点。已知引力常量为G,下列说法正确的是( )

      A. 卫星C的运行周期等于T
      B. 由题中条件不能求出地球的质量
      C. 卫星B、C经M点的加速度相同,速度也相同
      D. 卫星A经N点的速度等于卫星B经N点的速度
      【答案】A
      【解析】
      【详解】AB.椭圆轨道II的半长轴为,周期为,I、III为圆轨道,由于轨道III的半径与轨道II的半长轴相等,由开普勒第三定律可知卫星C的周期为,则
      解得地球的质量
      故A正确,B错误;
      C.由
      解得
      所以卫星B、C在点的加速度大小相等,由于卫星B做椭圆运动,卫星B的速度与卫星C的速度不相等,故C错误;
      D.由C选项分析可知卫星A、B在点的加速度大小相等,卫星从轨道Ⅰ从N点进入轨道Ⅱ要加速,则两星在AB两点的速度大小不相等,故D错误。
      故选A。
      4. 中国队在巴黎奥运会获得艺术体操项目集体全能冠军,体操运动员在“带操”表演中,彩带会形成波浪图形。某段时间内彩带的波形可看作一列简谐横波,波形图如图甲所示,实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图,P、Q分别是平衡位置为为和的两质点,质点Q的振动图像如图乙所示。根据图中信息,下列说法正确的是( )
      A. 该列简谐横波沿x轴负方向传播
      B. 该列简谐横波的波速大小为
      C. 质点P从0时刻到时刻经过的路程可能为
      D. 质点P的振动方程为
      【答案】D
      【解析】
      【详解】A.根据图乙,0时刻质点Q沿y轴正方向振动,利用同侧法可知,该波沿x轴正方向传播,A错误;
      B.根据图甲可知波长为8m,根据图乙可知周期为2s,则传播速度为
      B错误;
      C.根据图像,从实线时刻到虚线时刻经过的时间为
      处于平衡位置的质点从0时刻到t2时刻经过的路程
      当n=1时
      由于质点P不在平衡位置,从0时刻到t2时刻经过的路程不可能为50cm,C错误;
      D.质点Q的振动方程为
      质点P与质点Q相位差恒定,为
      故质点P的振动方程为
      D正确。
      故选D。
      5. 如图所示为某发电站输电示意图,发电机输出电压恒定,变压器均为理想变压器,在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器,甲、乙两互感器原副线圈的匝数比分别为200:1和1:20,降压变压器原副线圈匝数比为200:1,电压表的示数为220V,电流表的示数为5A,输电线路总电阻r=20Ω。则下列说法正确的是( )
      A. 互感器甲中圈内接入电流表,互感器乙圈内接入电压表
      B. 输电线路上损耗的功半约占输电总功率的6%
      C. 用户端的电压U4为200V
      D. 用电高峰相对平时用电时,用户端电压偏小
      【答案】D
      【解析】
      【详解】A.互感器甲并联在零火线上,所以是电压互感器,互感器乙串联在电路中,是电流互感器,故A错误;
      B.电流表的示数为5A,互感器原、副线圈的匝数比1:20,则线路上电流I=100A,线路上损耗的功率
      电压表的示数为220V,匝数比为200:1,所以输送电压U=44000V,功率
      则输电线路上损耗功率约占输电总功率的
      故B错误;
      C.降压变压器初级电压
      用户端的电压
      故C错误;
      D.用户使用的用电设备越多,用户电流增大,输电电流增大,输电线损失电压增大,降压变压器输入电压减小,降压变压器输出电压减小,故D正确。
      故选D。
      6. 如图所示,带电平行板电容器两极板水平放置,充电后与电源断开。带电小球静止于电容器内的A点,B点位于上极板附近,忽略电容器极板的边缘效应及带电小球对电场的影响。下列说法正确的是( )
      A. 把小球由A点移到B点,小球的电势能增大
      B. 把小球由A点移到B点,小球的电势能减小
      C. 若将下极板向上移动一小段距离,小球在A点时的电势能减小
      D. 若将下极板向上移动一小段距离,小球在A点时的电势能增大
      【答案】BD
      【解析】
      【详解】AB.由于小球静止在A点,对小球分析有,其受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力,结合题图可知,图中电场线方向竖直向上,即小球受到的电场力方向与场强方向一致。所以小球带正电,沿电场线方向,电势逐渐降低,所以B点的电势比A点的电势低,由
      即小球在B点的电势能低,把小球由A点移到B点,小球的电势能减小,故A错误,B正确;
      CD.由于平行板电容器与电源不相连,对平行板电容器有
      平行板电容器间的场强有
      整理有
      有上述分析可知,将下极板向上移动一小段距离,其平行板电容器间的场强不变,设下极板为C,有
      将下极板向上移动一小段距离,所以A点和下极板之间距离的减小,由于下极板C接地,电势不变,所以A点电势增大,由于
      又因为小球带正电,所以小球在A点时的电势能增大,故C错误,D正确。
      故选BD。
      7. 2023年8月24日日本向太平洋排放核污水后,近百名日本民众游行抗议核污水排海计划,同时也导致许多国家禁止进口日本水产品。核污水中的放射性元素对人类社会和海洋生态环境健康的潜在威胁难以估量,其中核反应之一为,的半衰期为28年,下列说法正确的是( )
      A. 该核反应中发生了衰变
      B. 环境温度升高,分子热运动剧烈程度增大,的半衰期减小
      C. 100个原子核经过28年,只剩50个原子核未衰变
      D. 的比结合能比的比结合能大
      【答案】AD
      【解析】
      【详解】A.由电荷数和质量数守恒可知X为电子,因此该核反应为发生衰变,故A正确;
      B.环境温度变化,不会改变原子核的半衰期,故B错误;
      C.半衰期是一个统计规律,只有针对大量原子核才有统计意义,100个衰变具有随机性,故C错误;
      D.衰变为放出粒子,发生了质量亏损,而核子数不变,所以平均核子质量变小,比结合能变大,故D正确。
      故选AD。
      8. 如图所示,带有活塞的汽缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能)将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中,热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接,汽缸和活塞均具有良好的绝热性能下列说法正确的是( )

      A. 若发现欧姆表读数变大,则汽缸内气体内能一定减小
      B. 若推动活塞使汽缸内气体体积减小,则汽缸内气体内能减小
      C. 若推动活塞使汽缸内气体体积减小,则汽缸内气体压强减小
      D. 若推动活塞使汽缸内气体体积减小,则欧姆表读数将变小
      【答案】AD
      【解析】
      【详解】A.发现欧姆表读数变大时,热敏电阻变大,说明热敏电阻的温度降低,则气体内能减小,故A正确;
      B.若推动活塞使汽缸内气体体积减小,外界对气体做功,汽缸和活塞均具有良好的绝热性能,由热力学第一定律知,气体的内能增大,故B错误;
      C.汽缸内气体体积减小,气体的内能增大,温度升高,根据
      可知汽缸内气体压强增大,故C错误;
      D.汽缸内气体体积减小时,气体的温度升高,则知热敏电阻变小,即欧姆表读数将变小,故D正确。
      故选AD。
      二、非选择题:本题共6小题,共60分。
      9. 某物理兴趣小组在研学过程中改进了“探究小车加速度与力关系”的实验装置,如图所示,长木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的细绳通过动滑轮与固定的“力传感器”相连,“力传感器”可显示绳中拉力F的大小,改变桶中砂的质量进行了多次实验。完成下列问题:
      (1)实验时,下列操作或说法正确的是________:
      A. 本实验不需要平衡摩擦力
      B. 调节定滑轮高度,确保细绳与桌面平行
      C. 为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
      D 选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小
      (2)实验中若未平衡摩擦力,以拉力传感器的示数F为横坐标,以加速度a为纵坐标,画出的图像可能正确的是________。
      A. B.
      C. D.
      (3)如图乙所示为某次实验得到的一条纸带,相邻计数点间还有四个点没有画出。由于疏漏,B、C两计数点之间的距离忘记了标注,根据纸带上现有的数据情况,可计算出小车运动的加速度为________。

      【答案】(1)B (2)A
      (3)0.52
      【解析】
      【小问1详解】
      A.本实验需要平衡摩擦力,使绳的拉力合力为小车的合力,选项A错误;
      B.调节定滑轮高度,确保细绳与桌面平行,选项B正确;
      C.由于有力传感器测量小车受到的拉力,则实验中不一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量,选项C错误;
      D.选用电火花计时器比选用电磁打点计时器实验误差小,因为打点过程中阻力小,选项D错误。
      故选B。
      【小问2详解】
      因实验中若未平衡摩擦力,由图根据牛顿第二定律可知
      解得
      则a-F图像如图A所示。
      【小问3详解】
      相邻计数点间还有四个点没有画出,时间间隔
      根据逐差法可知
      10. 如图甲所示是使用光电管的原理图; 当频率为的可见光照射到阴极K上时,电流表中有电流通过。
      (1)当电流表电流刚减小到零时,电压表的读数为U,则阴极K的逸出功为______(已知电子电荷量为e,普朗克常量h)。
      (2)如果不改变入射光的强度,而增大入射光的频率,则光电子的最大初动能将______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
      (3)用不同频率的光照射某金属产生光电效应,测量金属的遏止电压 Uc 与入射光频率,得到图像如图乙所示,根据图像求出该金属的截止频率____Hz(已知电子电荷量 )。
      【答案】(1)
      (2)变大 (3)
      【解析】
      【小问1详解】
      当电流表电流刚减小到零时,电压表的读数为U,根据动能定理得
      则阴极K的逸出功为
      【小问2详解】
      根据光电效应方程
      知入射光的频率变大,则光电子的最大初动能变大。
      【小问3详解】
      根据

      图象横轴截距的绝对值等于金属的截止频率为
      11. 如图所示,小明和滑块P均静止在光滑平台上,某时刻小明将滑块P以一定速度从A点水平推出后,滑块P恰好B点无碰撞滑入半径R1=3m的光滑圆弧轨道BC,然后从C点进入与圆弧轨道BC相切于C点的水平面CD,与放置在水平面E点的滑块Q发生弹性正碰,碰后滑块Q冲上静止在光滑水平面上的、半径为的四分之一光滑弧槽S,圆弧槽与水平面相切于点,最高点为。已知滑块P的质量,滑块Q的质量,圆弧槽S的质量,两点的高度差,光滑圆弧轨道对应的圆心角53°,,滑块P与部分的动摩擦因数,点右侧水平面足够长且光滑,将滑块P和Q看做质点,重力加速度,,。求:
      (1)滑块P被推出时的速度大小v0;
      (2)滑块P和Q相碰后Q的速度vQ;
      (3)滑块Q冲上圆弧槽S后能从弧槽S最高点G冲出的最大高度hm。

      【答案】(1);(2),方向水平向右;(3)
      【解析】
      【详解】(1)设滑块P被推出后瞬间,P速度为,滑块P在点的速度为,其竖直分速度为,有
      联立解得
      (2)滑块P从A点到点,设到点速度为,有

      滑块P、Q碰后,设P、Q的速度分别为和,有

      ,方向水平向右
      (3)滑块从点冲上圆弧槽S,对Q与S组成的系统,有

      12. 某研学小组设计了一套电气制动装置,其简化模型如图所示。在车身下方固定一单匝矩形导线框,利用线框进入磁场时所受的安培力,辅助列车刹车。已知列车的总质量为m,车身长为s,线框的短边和分别安装在车头和车尾,长度均为L(L小于匀强磁场的宽度),线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长(大于车长s),磁感应强度的大小为B,方向竖直向上,若边刚进入磁场时列车关闭发动机,此时列车的速度为边进入磁场瞬间,列车恰好停止,假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。求:
      (1)线框边进入磁场瞬间,产生的感应电流大小和列车加速度的大小;
      (2)线框从进入磁场到停止的过程中产生的焦耳热Q;
      (3)线框从进入磁场到停止的过程中通过其横截面的电荷量q。
      【答案】(1),
      (2)
      (3)
      【解析】
      【小问1详解】
      线框边进入磁场瞬间,产生的感应电流大小
      设车头刚进入磁场时的加速度为,根据牛顿第二定律
      解得
      【小问2详解】
      列车减少的动能部分转化为线框的焦耳热,部分转化为因铁轨及空气阻力产生的热量,根据能量守恒定律
      解得
      【小问3详解】
      根据法拉第电磁感应定律

      整理可得,此过程流过线框的电荷量为
      13. 如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在x<0区域的圆形区域内存在垂直平面向里的匀强磁场,在x>0的区域内存在沿y轴负方向的匀强电场,圆形磁场的直径与电场的宽度均为L,在圆形磁场区域的左边界P点先后分别沿与x轴呈θ角射入两个质量为m、电荷量为q的正负粒子,粒子的初速度为v0,两粒子恰好通过O点进入匀强电场,最后两粒子均以垂直于电场方向的速度离开电场,不计粒子重力和粒子间的相互作用力。求:
      (1)匀强磁场的磁感应强度为B和匀强电场的电场强度为E分别是多少?
      (2)两粒子射出电场位置间的高度差h?

      【答案】(1),;(2)Ltanθ
      【解析】
      【详解】(1)在磁场中,由牛顿第二定律得
      Bqv0=m
      由几何关系得
      rsinθ=
      解得
      B=
      在电场中,粒子沿x轴方向做匀速运动,即
      L=v0csθ×t
      在竖直方向做匀减速运动,即
      0=v0sinθ-at
      由牛顿第二定律得
      Eq=ma
      解得
      E=
      (2)在电场中,在竖直方向做匀减速运动,即
      02-(v0sinθ)2=2(-a)y
      两粒子射出电场位置间的高度差
      h=2y
      解得
      h=Ltanθ

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