2021-2022学年江西省赣州市高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年江西省赣州市高二（上）期末物理试卷

1.     下列叙述正确的是(    )

A. 楞次最早提出了分子电流假说
B. 法拉第最先发现通电导体周围存在磁场
C. 安培最先通过油滴实验测定了元电荷的大小
D. 电场强度，磁感应强度，电容都是采用比值法定义的

2.     如图所示，用1表示有信号输出，用0表示无信号输出，则当A、B、C的输入分别为0、1、0时，在输出端Y的结果是(    )

A. 0 B. 1 C. 0或1 D. 无法确定

3.     如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点，下列说法正确的是(    )

A. 三个等势面中等势面a的电势最高
B. 质点在Q点时的动能比在P点时小
C. 质点在Q点时的电势能比在P点时大
D. 质点在Q点时的加速度比在P点时的大

4.     近期黑龙江省部分地区出现停电的情况，很多电厂、电站都以煤做燃料的工厂，每天排出的烟气带走大量的煤粉如图甲所示，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，为了消除烟气中的煤粉，如图乙所示为静电除尘示意图，m、n为金属管内两点。在P、Q两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是(    )

A. Q接电源的正极，且电场强度 B. Q接电源的正极，且电场强度
C. P接电源的正极，且电场强度 D. P接电源的正极，且电场强度

5.     用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容C的因素．设两极板正对面积为S，极板间的距离为极板所带电荷量为Q，静电计指针偏角为实验中(    )

A. 保持Q、S不变，增大d，则变大，C变小
B. 保持d、S不变．增大则变大，C变大
C. 保持Q、d不变，减小则变小，C变小
D. 保持Q、S、d不变，在两极板间插入电介质．则变小，C变小

6.     如图，两个相距l的固定点电荷A、B，所带电量均为另有一质量为m的点电荷C，以速度v绕AB连线中点O点做匀速圆周运动，且所在圆平面与AB连线垂直，AC的距离为l。已知静电力常量为k，电荷C的重力忽略不计，电荷C所带电量为(    )

A.
B.
C.
D.

7.     如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理示意图，图丙和图丁分别为速度选择器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的狭缝中的加速时间，下列说法错误的是(    )
    

A. 图甲中，将一束等离子体喷入磁场中，A、B板间产生电势差，B板电势更高
B. 图乙中，、、三种粒子初速度为0，经加速电场加速后射入磁场，在磁场中偏转半径最大
C. 图丙中，若质子可以自上而下平行极板匀速通过，则速率相同的电子可以自下而上平行极板匀速通过
D. 图丁中，随着粒子速度的增大，回旋加速器接入的交变电流的频率可保持不变

8.     如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R是定值电阻，热敏电阻的阻值随温度的降低而增大，C是平行板电容器，电路中的电表均为理想电表。闭合开关S，平行板电容器内的带电液滴恰好静止。分别用I、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数，用、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数变化量的绝对值。当温度降低时，关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是(    )
    

A. 和的示数均增加 B.
C. 电源的输出功率可能先增加后减小 D. 带电液滴可能向下加速运动

9.     我军自主研发的强力武器轨道电磁炮在试射中将炮弹以5倍音速射向200千米外的目标，射程为常规武器的10倍，且破坏力惊人．电磁炮原理可简化如图所示，若炮弹质量为m，水平轨道长L，宽为d，轨道摩擦不计，假设炮弹在轨道上做匀加速运动，要使炮弹达到5倍音速设音速为，则(    )

A. 炮弹在轨道上加速的时间为 B. 磁场力做的功为
C. 磁场力做功的最大功率为 D. 磁场力的大小为

10. 如图所示，质量为m、电荷量为的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给该圆环向右的初速度，在以后的运动过程中，关于圆环运动的速度v、动能以及圆环受到的摩擦力f，洛仑兹力图象可能正确的是
    (    )

A.  B.
C.  D.

11. 电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率
    
    用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径为______mm；用游标卡尺测其长度，示数如图乙所示，可知其长度为______mm。
    用多用电表粗测其电阻约为。为了减小实验误差，需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻，要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大，滑动变阻器采用分压式接法。除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下：
    A.电压表量程3V，内阻约为
    B.电压表量程15V，内阻约为
    C.电流表量程，内阻约为
    D.滑动变阻器阻值范围，
    E.滑动变阻器阻值范围，
    F.直流电源电动势为
    G.开关S，导线若干
    则电压表应选______，滑动变阻器应选______。均填器材前的字母代号
    在图丙的虚线框中画出实验电路图。
    实验测出圆柱体的电阻为R，圆柱体横截面的直径为D，长度为L，则圆柱体电阻率为______。用D、L、R表示
12. 某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻阻值为、一个电流表内阻为、一根均匀电阻丝电阻丝总阻值大于，并配有可在电阻丝上移动的金属夹、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：
    将器材如图连接；
    
    开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的______端填“a”或“b”；
    改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数I，得到多组数据；
    整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图所示，图线斜率为k，与纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为，该电池电动势和内阻可表示为______，______；用、、k、d、表示
    为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验，在图方框中画出实验电路图电阻丝用滑动变阻器符号表示；
    利用测出的，可得该电池的电动势和内阻。
13. 如图所示，足够长的平行金属导轨AB、CD水平放置，两金属导轨的间距为L，在导轨左侧接有定值电阻R，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面．时刻，磁感应强度大小为，金属杆MN与导轨左侧所围面积为，当金属杆MN以速度v向右匀速滑动，整个过程杆与导轨垂直并接触良好，要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，试推导磁感应强度B与时间t的关系式．
14. 如图所示，利用电动机来提升重物的模型，已知电源的电动势、内阻，电阻，重物的质量挂上重物电动机不转动时，电压表的示数为10V；电动机以稳定的速度匀速提升该重物时，电压表的示数为不计一切摩擦，重力加速度g取，求：
    电动机线圈的电阻；
    重物上升时的速度大小；
    电动机提升重物时的效率．

15. 如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨上端连接一直流电源，电源的电动势、内阻；金属杆ab垂直放在导轨上，其有效长度、质量，与导轨间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．空间存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场．要使ab杆在导轨上保持静止，求：滑动变阻器R接入电路的阻值范围．其他电阻均不计，重力加速度g取，，
16. 如图所示，在直角坐标系xOy平面内的区域内存在与坐标平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在时刻，从原点O发射一束等速率的同种带电粒子，粒子的速度方向与y轴正方向的夹角分布在范围内，其中沿y轴正方向发射的粒子在时刻刚好从磁场右边界上点离开磁场，不计粒子重力，不考虑粒子间的碰撞，求：
    带电粒子的比荷；
    带电粒子的发射速率；
    带电粒子在磁场中运动的最长时间．

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：A、安培最早提出了分子电流假说，故A错误；
B、奥斯特最先发现电流周围存在磁场，故B错误；
C、密立根最先通过油滴实验测定了元电荷的大小，故C错误；
D、比值法定义就是用两个物理量的比值来定义一个新的物理量的方法，比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的属性，与参与定义的物理量无关，电场强度，磁感应强度，电容都是采用比值法定义的，故D正确；
故选：D。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可；所谓比值法定义，就是用两个物理量的比值来定义一个新的物理量的方法。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
 

2.【答案】B 

【解析】

【分析】
与门的特点：事件的所有条件满足，事件才能发生．
或门的特点：只要有一个条件满足，事件就能发生．
非门的特点：输入状态和输出状态完全相反．
本题是与、或、非门的复合门，关键掌握三种门电路的特点，基础题．
【解答】
当或门的A、B输入分别为0、1时，输出1；
当非门的C输入为0时，输出为1；
故与门的输入端为1、1，故输出为1；
故选：B。  

3.【答案】A 

【解析】解：根据质点的运动轨迹可知，质点所受电场力指向运动轨迹的凹侧，即电场力方向斜向下，因质点带负电，则电场线方向斜向上，则等势面c的电势最低，等势面a的电势最高，且质点的电势能为，因Q在等势面a上，P在等势面c上，且质点带负电，根据公式可以推出质点在Q点时的电势能比P点时小，故C错误，A正确；
B.质点在Q点时的电势能比P点时小，根据能量守恒定律可知质点在Q点时的电势能比在P点时大，故B错误；
D.等差等势面P处密，P处电场强度大，电场力大，加速度大，故D错误。
故选：A。
负电荷的在电场中受力方向和电场方向相反，根据轨迹弯曲的方向可知，电场线向上。故a点电势最高；根据推论，负电荷在电势高处电势能小，可知电荷在P点的电势能大；总能量守恒；由电场线疏密确定出，P点场强大，电场力大，加速度大。
解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，结合粒子电性进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化。
 

4.【答案】B 

【解析】解：管内接通高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子。负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电。所以金属管Q应接高压电源的正极，金属丝P接负极。构成类似于点电荷的辐向电场，所以越靠近金属丝的电场强度越强，即电场强度，故ACD错误，B正确，
故选：B。
从静电除尘的原理出发即可解题．当管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子．负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电．因此，带电尘粒在电场力的作用下，向管壁移动，并附在管壁上，这样，消除了烟尘中的尘粒．
本题考查了静电在实际生产中的应用，要求同学们熟练掌握静电的防止与应用的具体实例．
 

5.【答案】A 

【解析】解：A、B、根据电容的决定式\(C=\dfrac{ɛS}{4\pi kd}\)得知，电容与极板间距离成反比，当保持Q、S不变，增大d时，电容C减小，因电容器的电量Q不变，由电容的定义式\(C=\dfrac{Q}{U}\)分析可知板间电势差增大，则静电计指针的偏角\(θ\)变大．故A正确；
B、当保持d、S不变，增大Q时，根据电容的决定式\(C=\dfrac{ɛS}{4\pi kd}\)得知，电容C不变，由电容的定义式\(C=\dfrac{Q}{U}\)分析可知板间电势差增大，则\(θ\)变大，B错误．
C、根据电容的决定式\(C=\dfrac{ɛS}{4\pi kd}\)得知，电容与极板的正对面积成正比，当保持d不变，减小S时，电容C减小，电容器极板所带的电荷量Q不变，则由电容的定义式\(C=\dfrac{Q}{U}\)分析可知板间电势差增大，静电计指针的偏角\(θ\)变大，故C错误；
D、当保持Q、S、d不变，在两极板间插入电介质，根据电容的决定式\(C=\dfrac{ɛS}{4\pi kd}\)得知，电容C变大，而由电容的定义式\(C=\dfrac{Q}{U}\)分析可知板间电势差减小，则\(θ\)变小，故D错误．
故选：
静电计测定电容器极板间的电势差，电势差越大，指针的偏角越大．根据电容的决定式\(C=\dfrac{ɛS}{4\pi kd}\)分析极板间距离、正对面积变化时电容的变化情况，由于极板所带电荷量不变，再由电容的定义式\(C=\dfrac{Q}{U}\)分析板间电势差的变化，即可再确定静电计指针的偏角变化情况．
本题是电容动态变化分析问题，关键抓住两点：一是电容器的电量不变；二是掌握电容的两个公式：电容的决定式\(C=\dfrac{ɛS}{4\pi kd}\)和\(C=\dfrac{Q}{U}.\)
 

6.【答案】B 

【解析】解：由几何关系可知：，A点电荷与C点电荷间的引力、B点与C点电荷间的引力两者大小相等，由两引力的合力提供向心力，则有：
，联立解得：且A点电荷与C电荷间为引力，则C点电荷带负电，故B正确，ACD错误；
故选：B。
根据库仑定律可知A、B对C的引力，结合力的合成可计算出合力，联立即可解出电荷C点电荷量。
本题考查了库仑力，解题的关键是灵活使用库仑定律结合力的合成进行解题。
 

7.【答案】C 

【解析】解：A、由左手定则知，正离子向下偏转，负离子向上偏转，A板带负电，B板带正电，A、B板间产生电势差，B板电势高，故A正确；
B、带电粒子经过加速电场加速，由动能定理得：
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：，比荷越小，粒子轨道半径r越大，的比荷最小，则在磁场中的偏转半径最大，故B正确；
C、若质子可以自上而下平行极板匀速通过，由左手定则可知，洛伦兹力水平向左，则所受电场力水平向右，电场方向水平向右；电子自下而上运动时，电子所受电场力向左，由左手定则可知，电子所受洛伦兹力向左，电子所受合力不为零，电子不能匀速通过极板，故C错误；
D、回旋加速器正常工作时，交变电流的周期等于粒子在磁场中做圆周运动的周期，粒子在磁场中做圆周运动周期，粒子做圆周运动的频率不变，周期T与频率f与粒子速度大小无关，随着粒子速度的增大，回旋加速器接入的交变电流的频率可保持不变，故D正确。
本题选错误的，故选：C。
等离子体进入磁场，根据左手定则可以判断离子受力方向，可以判断出上下极板的电势高低；
应用动能定理求出粒子经加速器加速后的速度，应用牛顿第二定律求出粒子的轨道半径，然后分析答题；
粒子在速度选择器中做匀速直线运动，根据平衡条件分析答题；
粒子在磁场中洛伦兹力充当向心力，随着半径的增大，速率也增大，但圆周运动周期不变，交流电的周期也不变。
本题考查带电粒子在复合场中运动的实际应用问题，同学们注意分析粒子在场中受力问题，结合圆周运动、动能定理、受力平衡等相关知识求解。
 

8.【答案】AC 

【解析】解：A、在温度降低的过程，热敏电阻阻值变大，回路中电流变小，则R两端电压变小；又因为路端电压变大，两端电压一定变大，故A正确；
B、根据欧姆定律可得，可知保持不变；根据闭合电路的欧姆定律可得，可得，可知保持不变；
根据闭合电路的欧姆定律可得，；可知不变，故，B错误；
C、在温度降低的过程，热敏电阻阻值变大，若电源内阻大于，则当时，电源输出功率最大，故C正确；
D、带电液滴在平行板中受到向上的电场力和向下的重力处于平衡状态，在温度降低的过程，热敏电阻阻值变大，回路中电流变小，路端电压增大，由于流过定值电阻R的电流变小，所以分的电压也就变小，而路端电压增大，故读数增大，平行板间的电场强度也增大，导致带电液滴一定向上运动，故D错误。
故选：AC。
利用程序法分析电表的读数变化；利用欧姆定律和闭合电路的欧姆定律分析的变化；当内阻和外阻相等的时候，电源的输出功率最大；分析电容器的电压变化，根据场强的变化分析液滴的运动情况。
本题主要考查了电容器的动态分析，同时涉及到了电容器的分析和电源输出功率的变化问题，整体难度较大，可以利用“串反并同”快速解题，要注意“串反并同”的使用条件为电源有内阻或干路上有等效内阻。
 

9.【答案】ABD 

【解析】解：A、根据，解得，故A正确；
B、根据动能定理可知，磁场力做的功等于炮弹动能的增加量，即，故B正确；
CD、由得，根据牛顿第二定律可知，磁场力的大小为，根据，得最大的功率为，故C错误，D错正确；
故选：ABD。
根据平均速度法求解炮弹运动时间，炮弹在磁场力作用下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可以求出磁场力，根据动能定理可以求出磁场力做的功；根据可以求出最大功率。
本题考查动能定理、牛顿第二定律以及安培力的计算，要注意准确理解题意，明确对应的模型，从而根据所学物理规律求解即可。
 

10.【答案】ABD 

【解析】解：由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直细杆的弹力及向左的摩擦力，
当时，小环做匀速运动，v不变，摩擦力为零，动能不变，故B正确；
当时，，此时：，所以小环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以，洛伦兹力不断减小至零，摩擦力逐渐增大，停止后为零，故D正确。
当时，，此时：，所以小环做加速度逐渐减小的减速运动，洛伦兹力不断减小，直到时，小环开始做匀速运动，摩擦力不断减小至零，故A正确；
综上所述，没有摩擦力保持某一不为零的值不变的情况，故C错误；
故选：ABD。
带正电的小环向右运动时，受到的洛伦兹力方向向上，注意讨论洛伦兹力与重力的大小关系，然后即可确定其运动形式，注意洛伦兹力大小随着速度的大小是不断变化的。
分析洛伦兹力要用动态思想进行分析，注意讨论各种情况，同时注意结合牛顿运动定律知识，总之本题比较全面的考查了高中所学物理知识，较难。
 

11.【答案】 

【解析】解：螺旋测微器的精确度为，读数为固定刻度读数+可动刻度读数+估读，由题图甲知，圆柱体的直径为
；
游标卡尺精确度为，读数为主尺读数+游标尺读数精确度，由题图乙知，长度为
；
待测电阻大约，若用滑动变阻器阻值范围，调节非常不方便，且额定电流太小，所以应用滑动变阻器阻值范围，，电源电动势为3V，所以电压表应选3V量程的。故选A；为了测多组实验数据，滑动变阻器应用分压接法，故滑动变阻器选择阻值小的即可，故选D。
电压表内电阻较大，待测圆柱体的电阻较小，故采用电流表外接法误差较小；根据以上分析，设计的电路图如图所示

由，
联立解得：。
故答案为：，，图见解析
螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数；游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数。
根据电源电动势选择电压表；为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器。
根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后完成实验电路图。
应用电阻定律求出电阻率的表达式。
本题考查了螺旋测微器与游标卡尺读数、实验器材选择、设计实验电路与实验数据处理问题，是实验的常考问题；根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法是设计实验电路图的关键。
 

12.【答案】  

【解析】解：由图所示电路图可知，电阻丝串联接入电路，为保护电路，开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的b端。
由图所示电路图，根据闭合电路的欧姆定律得：
整理得：，
由图所示图象可知，图线的斜率，纵轴截距，
解得，电池电动势，电池内阻；
可以用等效法测单位角度对应电阻丝的阻值，电池、电流表、单刀双掷开关、电阻丝、定值电阻组成实验电路如图所示；
先把单刀双掷开关接1，读出电流表示数I，然后把单刀双掷开关接2，改变金属夹的位置直到电流表示数为I，读出此时金属丝接入电路对应的角度；
由闭合电路的欧姆定律得：，，解得，金属丝接入电路的阻值：，单位角度对应电阻丝的阻值；

故答案为：；；；实验电路图如图所示。
为保护电路安全，闭合开关前金属丝接入电路的阻值应为最大阻值。
根据图示电路图应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象求出电源的电动势与内阻。
根据实验器材与实验目的设计实验电路图。
本题考查了测电池的电动势与内阻实验，考查了实验注意事项、实验数据处理与实验电路设计等问题；理解实验原理是解题的前提与关键；应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式，根据图示图象可以求出电池电动势与内阻。
 

13.【答案】解：时刻，穿过闭合回路的磁通量：
设在t时刻磁感应强度大小为B，回路的面积为S，则t时刻穿过闭合回路的磁通量：
其中
要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，则穿过闭合回路的磁通量不变，故
联立解得
答：磁感应强度B与时间t的关系式为。 

【解析】要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，穿过闭合回路的磁通量应保持不变，根据时刻和t时刻穿过回路的磁通量相等列式，即可求出磁感应强度B与时间t的关系式。
解答本题的关键要掌握不产生感应电流的条件：穿过回路的磁通量不发生变化，结合磁通量的定义来解答。
 

14.【答案】解：不挂重物时，根据闭合电路欧姆定律得电路中电路
电动机线圈电阻
重物匀速上升时，电压表示数
此时电路中电流
电动机电压
电动机消耗的电功率
根据能量守恒，得
所以电动机的效率为
答：电动机线圈的电阻为，重物上升时的速度大小为，电动机提升重物时的效率约为。 

【解析】根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流，重物固定相当于电动机不转动，视为纯电阻，利用欧姆定律求解电阻；
根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小；
根据电动机的效率为输出功率与电源总功率的比值可得电动机的效率。
本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用。对于电动机电路，不转动时，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立。
 

15.【答案】解：导体棒受最大静摩擦力沿导轨平面向上，此时滑动变阻器电阻为，导体棒受力如图所示

由平衡条件可知，沿斜面方向有
垂直于斜面方向有
安培力的大小
最大静摩擦力
由欧姆定律可得
联立解得
导体棒受最大静摩擦力沿导轨平面向下，此时滑动变阻器电阻为，导体棒受力如图所示
由平衡条件可知，沿斜面方向有
同理得
综合得
答：滑动变阻器R接入电路的阻值范围为。 

【解析】金属杆ab处于静止状态，合力为零，根据摩擦力的方向向上和向下两种情况计算滑动变阻器R接入电路的阻值。
此题考查应用平衡条件解决磁场中导体的平衡问题，关键在于安培力的分析和计算，同时需要用到欧姆定律。
 

16.【答案】解：沿y轴正方向发射的带电粒子在磁场中的运动轨迹如图1所示，设粒子运动轨迹的半径为r，

图1
由几何关系可得：
解得：
由几何关系：
带电粒子在磁场中转过的圆心角为
带电粒子在磁场中运动的时间：
得：
设粒子速率为，带电粒子在磁场中运动的时间：
解得：
设带电粒子的速度方向与x轴正方向成时，带电粒子在磁场中运动的时间最长，此时粒子的运动轨迹如图2所示

图2
由几何关系可得：
解得：
此时带电粒子在磁场中转过的圆心角为
所以带电粒子在磁场中运动的最长时间为：
答：带电粒子的比荷为；
带电粒子的发射速率为；
带电粒子在磁场中运动的最长时间为 

【解析】沿y轴正方向发射的粒子在磁场中的运动轨迹如给出图所示，由几何知识结合运动时间求出其比荷大小；
利用速度公式解得速度大小；
分析其转过的圆心角即可求出粒子在磁场中运动的最长时间。
本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，要掌握住半径公式、周期公式，画出粒子的运动轨迹后，利用洛伦兹力提供向心力，结合几何关系进行求解；运用粒子在磁场中转过的圆心角，结合周期公式，求解粒子在磁场中运动的时间。