浙江省杭州市萧山中学2023-2024学年高三物理上学期10月月考试题（Word版附解析）

高三年级物理学科试题考生须知：1．本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。4．考试结束后，只需上交答题纸。5．重力加速度g均取选择题部分一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，选对的得3分，选错的得0分）1.下列四组物理量均为标量的是（　　）A.质量位移B.动能动量C.电场强度磁通量D.温度热量【答案】D【解析】【详解】矢量是既有大小，又有方向的物理量；标量是只有大小没有方向的物理量，所以位移、动量、电场强度为矢量；而质量、动能、磁通量、温度、热量为标量。故选D。2.今年国内的草根篮球赛事“村BA”非常火爆，关于“村BA”中事件下列说法中正确的是（　　）A.单节比赛12分钟为时刻B.研究某次篮球在空中运动时间时可以将篮球看作质点C.若不计空气阻力，篮球在空中做的是变加速曲线运动D.篮球出手后在空中运动时所受合力与速度方向一致【答案】B【解析】【详解】A．12分钟在时间轴上一时间段，即为时间间隔，故A错误；B．研究某次篮球在空中运动时间时可以将篮球看作质点，故B正确；C．若不计空气阻力，篮球在空中只受重力，加速度大小和方向都不变，所以篮球在空中做的是匀变速曲线运动，故C错误；D．篮球出手后在空中运动时只受重力，方向为竖直向下，所以篮球出手后合力与速度方向不一致，故D 错误。故选B。3.关于下列装置说法错误的是（　　）A.电容式话筒利用电磁感应原理工作B.光电计数利用光敏电阻自动计数C.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量D.半导体薄膜压力传感器的工作原理是半导体材料的“压阻效应”【答案】A【解析】【详解】A．电容式话筒利用电容大小的变化，将声音信号转化为电信号，故A错误，满足题意要求；B．光电计数利用光敏电阻自动计数，故B正确，不满足题意要求；C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故C正确，不满足题意要求；D．半导体薄膜压力传感器的工作原理是半导体材料的“压阻效应”，故D正确，不满足题意要求。故选A。4.图甲为排球课的某个场景。小王同学将排球从A点水平击出，排球飞到B点时，被小李同学垫起，球向斜上方飞出后落到A点正下方且与B点等高的D点，排球运动的最高点为C，C点与A点高度相同，不计空气阻力，将排球飞行过程简化为乙图。下列说法正确的是（　　）A.排球从A点飞到B点与B点飞到C点的时间相等B.排球到达C点的速率与离开A点的速率相等C.排球离开B点飞到C点的时间内处于超重状态D.排球从A点飞到B点与B点飞到C点的过程中重力对排球做的功相同 【答案】A【解析】【详解】AB．排球从A点飞到B点做平抛运动，从B点飞到C点可逆向看成也做平抛运动，则有，由于下落高度相同，所以排球从A点飞到B点与B点飞到C点的时间相等；由于A点飞到B点的水平位移大于B点飞到C点的水平位移，则排球到达C点的速率小于离开A点的速率，故A正确，B错误；C．排球离开B点飞到C点的时间内，只受重力作用，加速度为重力加速度，处于完全失重状态，故C错误；D．排球从A点飞到B点，重力对排球做的功为从B点飞到C点的过程中，重力对排球做的功故D错误。故选A。5.北京时间2022年7月25日3时13分，问天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，整个交会对接过程历时约13小时。问天实验舱变轨过程可简化为如图所示过程，问天实验舱原来在半径为的轨道I上绕地球做匀速圆周运动，经过椭圆轨道II的变轨过程进入半径为的圆形轨道III继续绕地球运动，其中P为轨道I与轨道II的切点，Q点为轨道II与轨道III的切点，下列有关说法正确的是（　　）A.问天实验舱在轨道I上的动能小于轨道II上的动能B.问天实验舱在轨道I上过P点的速度大于在轨道II上过P点的速度C.问天实验舱在轨道II上过Q点的加速度小于在轨道III上过Q点的加速度D.问天实验舱在轨道I上的周期小于在轨道II上的周期【答案】D【解析】 【详解】AB．根据万有引力提供向心力可得解得可知问天实验舱在轨道I上的速度大于在轨道III上的速度，由于卫星从低轨道变轨到高轨道，需要在相切点处点火加速度，则问天实验舱在轨道I上的速度小于在轨道II上P点的速度，问天实验舱在轨道II上Q点的速度小于在轨道III上的速度，则问天实验舱在轨道I上的速度大于在轨道II上Q点的速度，根据动能表达式可知问天实验舱在轨道I上的动能小于轨道II上P点的动能，大于轨道II上Q点的动能，故AB错误，C．根据牛顿第二定律可得解得由于、都相同，则问天实验舱在轨道II上过Q点的加速度等于在轨道III上过Q点的加速度，故C错误；D．由于轨道I的半径小于轨道II的半长轴，根据开普勒第三定律可知，问天实验舱在轨道I上的周期小于在轨道II上的周期，故D正确。故选D。6.8月24日日本福岛第一核电站核污染水开始排入海洋，核污染水含有大量放射性元素，如氚、碘、碳、锶、铯等，其中氚的衰变周期是12.3年，氚的衰变方程是，下列有关说法正确的是（）A.X粒子是中子B.氚的衰变是α衰变C.的结合能大于的结合能D.100个氚核经过12.3年后还有50个氚核没有发生衰变【答案】C【解析】 【详解】AB．根据电荷数守恒和质量数守恒可知X粒子是电子，故AB错误；C．由于该核聚变释放能量，生成物的原子核更稳定，氚核的比结合能小于氦核的比结合能，则氦核的结合能大于氚核的结合能，故C正确；D．半衰期是大量原子发生衰变的速度的统计规律，对少数的放射性原子发生衰变的速度没有意义，故D错误。故选C。7.如图甲的玩具吊车，其简化结构如图乙所示，杆AB固定于平台上且不可转动，其B端固定一光滑定滑轮；轻杆CD用较链连接于平台，可绕C端自由转动，其D端连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂一质量为m的重物，另一轻绳缠绕于电动机转轴O上，通过电动机的牵引控制重物的起落。某次吊车将重物吊起至一定高度后保持静止，此时各段轻绳与杆之间的夹角如图乙所示，其中两杆处于同一竖直面内，OD绳沿竖直方向，γ=37°，θ=90°，重力加速度大小为g，则（）A.α一定等于βB.AB杆受到绳子的作用力大小为C.CD杆受到绳子的作用力方向沿∠ODB的角平分线方向，大小为mgD.当启动电动机使重物缓慢下降时，AB杆受到绳子作用力将逐渐增大【答案】D【解析】【详解】A．杆AB固定于平台，杆力不一定沿杆，同一条绳的力大小相等，其合力一定在其角平分线上，由于杆力不一定沿杆，所以α不一定等于β，故A错误；B．如图所示 两个力所作力的平行四边形为菱形，根据平衡条件可得根据几何关系可得对角线为，则AB杆受到绳子的作用力大小为故B错误；C．根据题意D端连接两条轻绳，两条轻绳的力不一定大小相等，且杆为铰链连接，为“活”杆，杆力沿着杆的方向，水平方向，根据解得故C错误；D．当启动电动机使重物缓慢下降时，即不变，变小，根据可知变大，故D正确。故选D。8.渔业作业中，鱼虾捕捞上来后，通过“鱼虾分离装置”，实现了机械化分离鱼和虾，大大地降低了人工成本。某科学小组将“鱼虾分离装置”简化为如图所示模型，分离器出口与传送带有一定的高度差，鱼虾落在斜面时有沿着斜面向下的初速度。下列说法正确的是（） A.“虾”从掉落到传送带后，一定沿着传送带向下做加速直线运动B.“鱼”从掉落到传送带后，马上沿着传送带向上做加速直线运动C.“虾”在传送带运动时，摩擦力对“虾”做负功D.“鱼”在传送带运动时，加速度方向先向下后向上【答案】C【解析】【详解】A．虾的收集箱在下方，故虾一定是向下运动，虾的重力沿传送带斜面向下的分力可能小于虾受到的摩擦力，故可能向下做减速直线运动，故A错误；B．鱼在掉落到传送带后，有一个沿传送带斜面向下的初速度，故不可能马上向上做加速直线运动。鱼先向下减速到速度为零后，变为向上的加速运动，最终可能变为匀速直线运动，故B错误；C．虾向下运动与传送带运动方向相反，虾受到的摩擦力沿传送带斜面向上，摩擦力对虾做负功，故C正确；D．鱼在掉落到传送带后，受到的摩擦力的方向一直向上，所以有向上的加速度，后来如果加速到与传送带共速，加速度就为零，故D错误。故选C。9.地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。测得飞出阴极的光电子最大初动能为，下列说法正确的是（　　）A.光线发射器中发出的光有1种为可见光 B.光电管阴极材料的逸出功为C.题述a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光D.若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小【答案】A【解析】【详解】A．激发态的氢原子向低能级跃迁时释放的能量为可见光能量的范围为，所以只有E1在可见光光子能量范围内，故A正确；B．根据爱因斯坦光电效应方程得故B错误；C．根据图丙可知a光的遏止电压小于b光的遏止电压，根据可知a光子的能量小于b光子的能量，所以a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光，故C错误；D．部分光线被遮挡，不改变光子的能量，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变，故D错误。故选A。10.如图所示，L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻，线圈及导线电阻均不计。先闭合开关S，稳定后，再将其断开，并规定此时。当时，LC回路中电感线圈L通过的电流第一次达到0，则（　　） A.LC回路的振荡周期为B.时电容器中电场最强C.至回路中电场能减小磁场能增大D.时回路中电流沿顺时针方向【答案】C【解析】【详解】AB．LC回路中，在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，线圈及导线电阻均不计，先闭合开关S，稳定后，线圈两端没有电压，电容器不带电，线圈具有磁场能，在t=0时刻，断开开关S，线圈产生自感电动势，对电容器充电，电流逐渐减小，当0.01s时，LC回路中电感线圈L通过的电流第一次达到0，该过程经历的时间为，所以LC回路的振荡周期为T=0.04s故A错误；B．时电容器放电结束，电场能最小，故B错误；C．由上可知根据规律可知0.07s-0.08s电容器处于放电阶段，能量由电场能向磁场能转化，所以电场能减小磁场能增大，故C正确；D．由上可知由上分析可知在时刻，LC回路中电感线圈L通过的电流第一次达到0，所以回路的电流为零，故D错误。故选C。11.某实验小组探究点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为，手摇发电机线圈的面积为，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原副线圈匝数比为。下列说法正确的是（　　） A.图示位置线圈磁通量为零，电动势的瞬时值也为零B.线圈角速度等于时，点火器可以产生电火花C.电压表的示数为25V时，钢针与金属板间电压恒为2500VD.电压表的示数为40V时，点火器可以产生电火花【答案】D【解析】【详解】A．图示位置线圈磁通量为零，但磁通量变化率不为零，所以电动势的瞬时值不为零，故A错误；B．设点火器可以产生电火花的线圈最小角速度为，则有根据变压器电压比等于匝数比可得其中联立解得故B错误；C．电压表的示数为电压有效值，所以电压表的示数为25V时，钢针与金属板间电压不是恒为2500V，故C错误；D．电压表的示数为40V时，则原线圈电压最大值为副线圈电压最大值为 则点火器可以产生电火花，故D正确。故选D。12.在图甲的直角坐标系中，x轴上固定两点电荷M、N，距坐标原点O均为L，y轴上有、、三点，其纵坐标值分别为、、。y轴上各点电场强度E随y变化的关系如图乙所示该曲线关于O点中心对称，图中的阴影部分面积为，的阴影部分面积为。一个质量为m、电荷量为的带负电粒子，由点静止释放，仅在电场力作用下，将沿y轴负方向运动。下列有关说法正确的是（　　）A.M、N是等量负电荷B.带电粒子在、两点间做简谐运动C.带电粒子在、两点处加速度大小之比为D.带电粒子运动到位置时动能为【答案】C【解析】【详解】A．根据图像可知两电荷电量相等，电性相同，一个质量为m、电荷量为-q的带负电粒子，由P1点静止释放，仅在电场力作用下，将沿y轴负方向运动，受到引力作用，所以M、N是等量正电荷，故A错误；B．因为P1、P3位置并不关于O点对称，所以粒子在、两点间不是做简谐运动，故B错误；C．设电荷带电量为Q，根据库仑定律和牛顿第二定律，在P2点有 其中在P1点有其中联立可得故C正确；D．图乙中面积代表电势差，所以带电粒子运动到P3位置时，电场力做功为根据动能定理可知电粒子运动到P3位置时动能为，故D错误。故选C。13.如图所示为一玻璃工件的截面图，上半部ABC为等腰直角三角形，，BC边的长度为2R，下半部是半径为R的半圆，O是圆心，P、Q是半圆弧BDC上的两个点，AD、BC垂直相交于O点。现有一束某一频率平行光平行于AD方向射到AB面上，从A点射入玻璃的光射到P点。已知玻璃工件折射率为，不考虑反射光。下列有关说法正确的是（　　） A.B.从A点射到P点的光能发生全反射C.从AB面上射到圆弧界面上的最长时间D.圆弧界面上有光射出部分长为【答案】C【解析】【详解】A．由几何知识可知从A点射入玻璃的光的入射角为，故有解得故可知故A错误；B．光线在该玻璃工件内发生全反射的临界角为即临界角,为等腰三角形，故光射到P点时的入射角可知从A点射到P点的光不能发生全反射，故B错误；C．根据几何知识可知从AB面上射到圆弧界面上光的路径中沿A点射入到达P点时的路程最大，光在玻璃中的速度为，可知最长时间为 同时有，解得故C正确；D．设从E点入射的光线刚好在圆弧界面上M点发生全反射，由几何知识可得，故，故可知可知圆弧都有光线射出，故圆弧界面上有光射出部分长为故D错误。故选C。二、选择题II（本题共2小题，每小题3分，共6分，每小题给出的四个选项中至少有一个是正确的，全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）14.下列说法正确的是（　　）A.在不同的惯性参考系中，光的传播速度都是一样的B.第二类永动机违反了能量守恒定律C.用磙子压紧土壤可以更好的保存地下的水分D.当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率【答案】AD【解析】 【详解】A．在不同的参考系中光传播的速度都是一样的，故A正确；B．第二类永动机违反了热力学第二定律，故B错误；C．用磙子压紧土壤，使土壤中的毛细管变的更细，增强毛细现象，使地下水到地面上来，故C错误；D．根据多普勒效应可知，当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率，故D正确。故选AD。15.如图所示，在水面上有频率的波源A和B，点C也位于水面上。已知，，。时刻，波源B从平衡位置开始垂直水面向上做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。一段时间后，波源A开始垂直水面向下做简谐运动，时两列简谐波同时传到点C。两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。下列说法正确的是（　　）A.波的传播速度为10cm/sB.线段AB的中点是振动加强点C.波源B比波源A早振动D.线段AB、BC、AC上加强点的个数之比为【答案】AD【解析】【详解】A．由题意可得BC长为20cm，则波的传播速度为故A正确；BC．两波波长为A波传播到C点的时间 则波源B比波源A早振动则两列波传播到线段AB的中点时，波程差为是一个波长的距离，而两波源开始振动方向相反，所以线段AB的中点是振动减弱点，故BC错误；D．因为两波源开始振动方向相反，所以波程差为半波长奇数倍的点为振动加强点，则在AB上距离A点1m、3m、5m、7m、9m、11m的六个位置振动加强；设线段AC上距离A点x处振动加强，则有可得只有和所对应的两个位置振动加强；设，线段BC上距离O点x处振动加强，如图设AM=CM，根据几何关系可得在OB段，由计算可得对应的两个位置振动加强，在OM段，由 计算可得对应的位置振动加强，在CM段，由计算可得对应的位置振动加强，故BC段有4个加强点，所以线段AB、BC、AC上加强点的个数之比为。故D正确。故选AD。非选择题部分三、非选择题（本题共5小题，共55分）16.在“探究加速度与力的关系”的实验中，某同学设计了如图甲所示的实验装置。在调节桌面水平后，利用力传感器来测量细线拉力。（1）为探究加速度与力的关系，下列实验操作中正确的是_____。（多选）A．选用电火花计时器比选用电磁打点计时器实验误差会更小B．实验过程中，沙和沙桶的质量不需要远小于小车的质量C．力传感器的示数即小车所受合外力的大小D．先用手将小车按在远离打点计时器的位置，然后接通电源再释放小车（2）该同学在实验中得到一条纸带如图乙所示，相邻计数点间有4个点未画出，打点计时器所接交流电的频率为50Hz，小车的加速度大小为________（结果保留两位有效数字）。（3）该同学在小车内放置一质量为的砝码，多次改变砂的质量，通过实验得到多组a、F数据，并利用测量数据画出图像，已知图线的斜率大小为k，则小车的质量为________（用k、表示）。（4）该同学用图丙所示装置完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验，可通过位移的测量来代替加速度的测量，即，使用这种方法需要满足两小车________。 A．所受拉力相同B．运动时间相同C．小车质量相等【答案】①.AB##BA②.③.④.B【解析】【详解】（1）[1]A．电火花对纸带的阻力较小，实验误差较小，故A正确；B．传感器可测出小车所受拉力，对砂和砂桶的质量没有要求，故B正确；C．传感器示数的2倍减摩擦阻力等于小车所受合力，故C错误；D．小车应该在靠近打点计时器的位置释放，故D错误。故选AB。（2）[2]相邻计数点时间间隔为0.1s，所以小车得加速度为（3）[3]根据得则解得小车质量为（4）[4]根据可知需要满足运动时间相同。故选B。17.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从 目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________；A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=_________；（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。【答案】①.B②.③.630【解析】【详解】（1）[1]相邻两亮（暗）干涉条纹的Δx=，要增加观察到的条纹数，即Δx越小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确；（2）[2]由得（3）[3]所测单色光的波长18.某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。 电压表（量程，内阻约为）电流表（量程，内阻约为）滑动变阻器（，额定电流）待测电池组（电动势约为，内阻约为）开关、导线若干①该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________端（填“a”或者“b”）③实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________。（结果均保留两位有效数字）【答案】①.5②.a③.2.9④.0.80【解析】【详解】①[1]因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱；②[2]开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端；③[3][4]由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故E=2.9V；图线与横轴的交点为短路电流 I=0.50A，故可得等效内阻为又因为在开关和电池负极之间接有的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为19.甲、乙两种理想气体，分别被密封在两个容器中，其状态变化“p—V”图分别为图（甲）、图（乙）所示。（1）图（甲）中，1、2、3三个点代表甲气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁单位面积的次数，则T1_______T3，N1_______N2，N2_______N3（选填“大于、小于或等于”）（2）图（乙）中的气体，初始状态4的温度为300K、压强为1×105Pa，经等容过程，吸收400J的热量后温度上升100K，到达状态5；若从初始状态4，经等压过程，使气体温度上升100K到达状态6，需要吸收600J的热量。求：①等压过程气体内能的增加量______；②初始状态4下气体的体积______。【答案】①.等于②.大于③.大于④.400J⑤.6L【解析】【详解】（1）[1]根据理想气体的状态方程pV=CT，可知T1=T3[2]1、2状态体积相同但1状态的压强大于2状态的压强，则1状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁单位面积的次数，即N1>N2。[3]2、3状态压强相同但3状态的体积大于2状态的体积，则2状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁单位面积的次数，即N2>N3。（2）①理想气体等容变化吸收热量400J的热量后温度上升100K；等压变化温度上升相同，因此内能也增加400J。 ②等压变化过程中可得则解得V=6L20.如图所示，两个半径均为R、质量均为2m的四分之一光滑圆槽AB、CD静置在光滑水平地面上，圆槽低端点B、C所在平面与水平地面相切，BC相距R。将质量为m的小球从距A点正上方H处（H可调）静止释放，恰好从圆槽上端点A进入圆槽。小球可视为质点，重力加速度为g，不计空气阻力。（1）若，同时用水平向右的外力F使AB槽静止不动，求：①小球到达AB槽低端B处时的向心加速度a；②在小球下滑的过程中水平外力F的最大值。（2）若，求：③小球到达C点时，B、C之间的距离L；④小球冲上CD槽后上升的最大高度h。【答案】（1）①2g，方向向上，②；（2）③2R，④【解析】【详解】（1）①根据机械能守恒得根据向心加速度与线速度得关系得 an的方向向上。②下滑过程根据功能关系得结合合力提供向心力得综上解得所以（2）③全过程根据动量守恒解得即，④下滑过程根据能量守恒解得，上滑过程中得 21.如图所示，间距为2d（）的平行金属导轨放置在绝缘水平面上，导轨左端连一电容的电容器。空间分布着n个宽度为、间距为d的匀强磁场区域，磁感应强度，方向垂直水平面向下，磁场边界与导轨垂直，且导体棒ab左侧的无磁场区域导轨表面涂有绝缘涂层。长度为d的绝缘棒将导体棒ab和边长为d的正方形单匝线框连接组成“”型装置，总质量；导体棒电阻，线框电阻，其余电阻不计。线框右边与导体棒平行且固定在弹射器上，导体棒ab位于磁场右边界外。时刻，闭合开关S，同时将“”型装置以速度向左弹出。导体棒在整个运动过程中始终与导轨接触并且相互垂直，并认为导体棒在滑出任一磁场前已保持速度恒定。（不计空气和摩擦阻力）求：（1）刚进入磁场区域时，比较导体杆两端点a、b的电势高低；（2）整个过程中，电容器电量的最大值；（3）从导体棒ab离开磁场区域II至其刚进入磁场区域III的过程中，正方形线框上产生的焦耳热Q。【答案】（1）；（2）0.84C；（3）0.12J【解析】【详解】（1）刚进入磁场区域时，根据安培右手定则可知电流方向从a流向b，所以（2）对ab棒根据动量定理电容两端的电压为电容为 联立解得（3）ab棒由II根据动量定理流过的电流为即联立解得穿越磁场区域II过程，根据动量定理根据电容的定义式电压的变化量代入数据解得由II→III，根据动量定理代入数据解得正方形线框上产生的焦耳热为 22.如图所示，左侧足够长的平行栅极板M、N水平正对放置，板M上方和板N下方有左右范围足够大的有界磁场，磁感应强度大小、方向均相同。磁场的上边界与板M的距离为，磁场的下边界与板N的距离为。两板加上恒定电压，在板间产生方向向下的匀强电场（极板右侧延长虚线之间区域无电、磁场）。板M上有一可沿板移动的粒子源P，可在纸面内向上发射速度大小为、方向可调的负离子。足够大的粒子探测板垂直于栅极板放置于M、N板右边缘。粒子源发射负离子的质量为m、电荷量大小为q。不考虑离子的重力和离子间的相互作用。（1）某负离子发射后在上、下两磁场中来回运动，求该离子在上、下两磁场中运动的半径之比；（2）若上、下磁场磁感应强度大小，使粒子的速度方向与竖直方向的夹角最大值为，为使所有粒子不从上、下边界射出磁场，求角度的大小；（结果用三角函数表示）（3）若上、下磁场磁感应强度大小，且将探测板固定在距平行板右边缘处；改变离子源的位置，使垂直板向上发射的负离子打在平行板M与探测板的交点上，求满足要求的粒子源的位置与探测板间的距离。【答案】（1）；（2）；（3）（n=1，2，3…）【解析】【详解】（1）粒子在磁场中 粒子在电场中根据动能定理得综上可得即（2）恰不从上边界打出磁场时由几何关系得速度的最大偏角为恰不从下边界打出磁场时根据几何关系得，解得（3）经过n次加速后根据动能定理得即由几何关系解得由题意 ，得