2024年高考物理考前信息必刷卷03（人教）

絕密★啟用前

2024年新高考考前信息必刷卷（RJ2019版）03

物理

（試卷滿分：100分考試時間：75分鐘）

從近幾年高考看，綜合考查牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律的頻率很高，備考

中應(yīng)注重生產(chǎn)、生活、當(dāng)今熱點、現(xiàn)代科技的聯(lián)系。不只在選擇題中考查牛頓運

動定律的應(yīng)用，在實驗題和計算題中仍然是考查的重點。

涉及動力學(xué)問題仍然是高考考查的重點，命題次數(shù)較多，本卷從勻變速直線

運動規(guī)律的應(yīng)用為重點轉(zhuǎn)向動力學(xué)方法的應(yīng)用為重點。如試題第2題以“摩擦角”

的物理意義為背景，考查學(xué)生對新情景下的動力學(xué)方法的遷移應(yīng)用。

一、單項選擇題:本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個選項中，只有

一項是符合題目要求的。

1.2023年諾貝爾物理學(xué)獎授予了“為研究物質(zhì)中的電子動力學(xué)而產(chǎn)生阿秒（10,ss）光脈沖

實驗方法”的三位物理學(xué)家，他們的實驗為人類探索原子和分子內(nèi)部的電子世界提供了新的

工具.科學(xué)研究表明，人類所能測量的最短長度和最短時間都存在一個極限，分別稱為普朗

克長度勿和普朗克時間辦兩者之間滿足關(guān)系勿="c（c為真空中的光速）.推導(dǎo)普朗克長

度和普朗克時間需要用到三個常數(shù)：萬有引力常量G、光速。和普朗克常數(shù)/1.已知普朗克常

數(shù)人的單位為J*下列關(guān)系式正確的是（）

答案D

［試題解析］普朗克常數(shù)。的單位為Js,G萬有引力常量的單位為N?m2/kg\結(jié)合

lN=lkgm/s2,可知G/?單a?為mb",則普朗克長度為/=J厚，且普朗克時間為

/=叵.故選D.

2.如圖（a）,摩擦角的物理意義是：當(dāng)兩接觸面間的靜摩擦力達到最大值時，靜摩擦力/與

支持面的支持力N的合力/與接觸面法線間的夾角即為摩擦角外可知tan。=〃.利用摩擦角

的知識可以用來估料，如圖(b)所示.物料自然堆積成圓錐體，圓錐角底角必定是該物料的摩

擦角3.若已知物料的摩擦角9和高h,動摩擦因數(shù)為〃.物料所受滑動摩擦力等于最大靜摩擦

力.可求出圓錐體的體積為()

［試題解析］物料自然堆積成圓錐體，圓錐角底角必定是該物料的摩擦角，對物料作受力分析

如圖所示〃，當(dāng)?shù)捉窍Υ笥趙時,物料將沿錐面下滑，為使物料不下滑,

應(yīng)使。減??；當(dāng)?shù)捉?。小于。時，物料將停留在錐面上，那么使物料恰好不下滑應(yīng)使。增大,

且讓8=0,所以底角會保持為定值少若已知6和錐體的高兒則可求出它的體積

y=L/h=AE.故選A.

331tan。)3tarr°3//

3.在圖(〃)的LC振蕩演示電路中，開關(guān)先撥到位置“1”，電容器充滿電后，在/=0時刻開

關(guān)撥到位置“2”.若電流從傳感器的“+”極流入，電流顯示為正，圖b為振蕩電流隨時間變化

的圖線，則下面有關(guān)說法正確的是()

由油化成雙

圖(a)圖(A)圖3

A.若電阻R減小，電流變化如圖(c)中實線

B.若電阻R減小，電流變化如圖(c)中虛線

C.在圖(6)中A點時刻電容器上極板帶正電

D.電容器內(nèi)有感應(yīng)磁場

答案D

［試題解析］A.若電阻〃減小，電流值應(yīng)該比對應(yīng)時刻的電流值大，故A錯誤：B.若電阻

R減小,周期不變，故B錯誤：C.在圖（力）中力點時刻磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化，且方

向為正，則電容器上極板帶負(fù)電，故C錯誤；D.電容器內(nèi)電場不斷變化，有感應(yīng)磁場，故

D正確.故選D.

4.2023年太陽風(fēng)暴頻發(fā)，進而引發(fā)地磁暴，對航空航天器的運行、通訊信息傳輸?shù)犬a(chǎn)生了

一系列不良影響.我國2022年發(fā)射的“夸父一號”衛(wèi)星，肩負(fù)著探測太陽”一磁兩爆（即太陽

磁場、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射）”的任務(wù)，為了能完成使命，它的運行軌道設(shè)定在距地面

高度約為〃=720km的太陽同步晨昏軌道.已知地球的半徑為凡地球極地表面重力加速度為

go,則下列說法正確的是（）

"夸父一號”；

A.“夸父一號”與地球同步衛(wèi)星雖然運行高度不同，但運行周期相同

B.“夸父一號”的運行周期為"但亙

R'go

C.太空中運行的航天器處于完全失重狀態(tài)，所以“夸父一號”搭載的科學(xué)儀器不再受重力作

用

D."夸父一號”所處位置的重力加速度大小為J7go

R+h

答案B

［試題解析］A.根據(jù)開普勒第三定律，“夸父一號”與地球同步衛(wèi)星運行高度不同，運行周期

一定不相同，選項A錯誤；B.根據(jù)GMm=m￡（R+/fhG必!乜=小總，解得“夸父一

（R+4T2R2強

號”的運行周期為7_2%（R+力）區(qū)亙，選項B正確；C.太空中運行的航天器處于完全失重

RVg。

狀態(tài)，但是“夸父一號”搭載的科學(xué)儀器仍受重力作用，選項C錯誤；D.根據(jù)G'"加二

（R+h）2"

可得“令父一號”所處位置的重力加速度大小為，選項D錯誤.故選B.

g一（R+%心

5.在2022年卡塔爾世界杯期間，“電梯球”（好像電梯一樣急?卜.急下）成為球迷們討論的熱

門話題.某次訓(xùn)練中，一運動員在發(fā)“電梯球”時，踢在足球上較硬的部位，足球立即獲得30m/s

的速度飛出，由于氣流的影響，足球在飛行過程中會顫動，最后以更大的陡度（斜坡的傾斜

程度）急墜,飛進球門，測得“電梯球''在此過程中的阻力系數(shù)CD隨速度v的變化關(guān)系如圖

所示.下列說法正確的是（）

A.研究如何踢出足球時可將其看做質(zhì)點

B.足球在上升過程中總是處于超重狀態(tài)

C.足球在飛行過程中阻力系數(shù)逐漸減小，機械能減少

D.足球急墜，是因為速度減小到某一數(shù)值后阻力系數(shù)隨速度減小而增大

答案D

［試題解析］A.研究如何踢出足球時，足球的形狀大小不能忽略不計，不可將其看做質(zhì)點，

故A錯誤；B.球在上升過程中，最后做減速上升，加運度方向向下，處于失重狀態(tài)，故B

錯誤：C.足球在飛行過程中阻力系數(shù)隨速度減小而增大，阻力做負(fù)功，機械能減少，故C

錯誤；D.足球急墜，是因為速度減小到某一數(shù)值后阻力系數(shù)隨速度減小而增大，故D正確.

故選D.

6.華為在2023年10月發(fā)布了一款據(jù)稱可實現(xiàn)“一秒一公里”的全液冷超級充電樁，其最大

輸出電流為600A,充電電壓范圍為200V至1000V,并且該充電樁能根據(jù)很多電動汽車車

型的充電需求智能分配所需充電功率.某天，小振開著自己的某款電動汽車來這種充電站體

驗,其車總質(zhì)量為1.為所用電池組規(guī)格為“360V,150Ah”（內(nèi)阻不能忽略），車上顯示屏

顯示此次充電電量由30%充至IJ80%用時1（）分鐘，本次充電共消費60元（充電樁計費規(guī)則

為每度電2元）.經(jīng)他幾天實測，顯示屏電量由80%下降到50%共行駛了120公里，已知他

的車行駛時的阻力為車重的0.02倍，則（）

A.充電樁上標(biāo)識的“6（）0kW”表示給各車充電時的平均功率

B.小振本次充電的平均功率約為30（）kW

C.小振本次充電的充電效率約為90%

D.小振汽車電機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率約為40%

答案C

［試題解析］A.根據(jù)最大充，電電流與最大充電也壓可知，600kW指的是最大充電功率.而最

大功率m夕ax=UmaxImax=1000x600kW=600kW,由于“充電板能根據(jù)很多電動汽車車型的充

電需求智能分配所需充電功率”，所以充電機?的平均充電功率必定小于最大功率，故A錯誤；

B.本次齊，電時的平均功生約為p_%=360xl50x3600x（80%—30%）w_］62kv/.故B錯

t10x60

誤；C.充/效率約為7;150X3600X(80%-30%)x360二1。妙二四％,故C正確；D.機

—X1000x3600

2

械效率約為〃=_002x16000x120000___*100%=66%,故D錯誤.故選C.

2360xl50x3600x(80%-50%)

7.如圖1所示，在均勻介質(zhì)中/、8兩點處有兩波源，其中x.=2m,XLlOm,這兩波源的

頻率、振動方向、步調(diào)均一致，兩波源的振動圖像如圖2所示，產(chǎn)生的簡諧橫波在某一平面

內(nèi)傳播，/=5s時簡諧橫波4傳播到實線圓面處.在該平面內(nèi)，還存在M、N、P、Q四點，如

圖3所示，其中x“=2m,A/Q=47m,MN=4m,則片8s時，MVP。連接的邊框上的振動加

N

A

.....>x/m

-20481216

?！?P

圖3

D.8個

答案B

［試題解析］由圖1可知，5s內(nèi)機械波的傳播距離為5m,則機械波的傳播速度為

口=包=』m/s=lm/s，由圖2可知，波源的振動周期為4s,根據(jù)丫=色，解得機械波的波長為

Ar5T

zl=4m“=8s時，兩列波在該平面內(nèi)傳播的范圍為半徑為8m的圓，其中兩波登加的部分如

圖所示，由幾何關(guān)系可知力到a、c間距為8m,B到。、c間距也為

8m.發(fā)生干涉的部分與MNPQ連接的邊框交點僅有4個，分別計算兩列波的波源到這四個點

的波程差A(yù)Ta=O，仙=0，Aq=O，AXd=4m,可知波程差為波長的整數(shù)倍，所以這四個

點均為振動加強點，因此MNPQ邊框上有4個振動加強點.故選B.

8.浦耳弗里許折射計的原理圖如圖所示.會聚光照射載有待測物質(zhì)的折射面.48,然后用望

遠鏡從棱鏡的另一側(cè)力C進行觀測.由于棱鏡的折射率大于待測物的折射率，即電＞〃，所以

在棱鏡中將沒有折射角大于4的光線（包是棱鏡一待測物界面的全反射臨界角）.由望遠鏡

觀察到的視場是半暗半明為，中間的分界線與折射角為小的光線對應(yīng).〃與理與和，的關(guān)系為

)

22

A.=n-sin0B.//“"sir4>?。CX.4=〃sin0D.〃=〃用110

答案B

［試題解析］CD.在棱鏡中將沒有折射角大于q的光線，根據(jù)光的折射互逆可知在AB分界

故CD錯誤；AB.在分解面AC上發(fā)生折射，入射角為90。-6C，折射角為8，由折射定律

有〃g-sin（90O-a.）=l?sin必聯(lián)立解得="+siM。,可得〃2=〃；_而2氏故A錯誤，B正確.

故選B.

二、多項選擇題:本題共2小題，每小題5分，共10分。在每小題給出的四個選項中，每

題有多項符合題目要求。全部選對得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。

9.《J夏門志?風(fēng)俗記》中記載：“（度門人）俗好啜茶，…如啜酒然，以餉客，客必辨其色、香、

味而細(xì)啜之，名曰功夫茶”在茶葉生產(chǎn)過程中有道茶葉茶梗分離的工序，可通過電暈放電、

感應(yīng)極化等方式讓茶葉茶梗都帶上正電荷，且茶葉的比荷包小于茶梗的比荷，之后兩者通

過靜電場便可分離.如圖所示，圖中力、8分別為帶電量不同的兩個帶電球，之間產(chǎn)生非勻強

電場，茶葉、茶梗通過電場分離，并沿光滑絕緣分離器落入小桶.假設(shè)有一茶梗?電荷量為

3xl0-8c，質(zhì)量為2x104kg,以lm/s的速度離開彳球表面。點，最后落入桶底，。點電勢

為Ixio^v,距離桶底高度為0.8m,桶底電勢為零.不計空氣阻力、茶葉茶梗間作用力及一切

碰撞能量損失，重力加速度g取lOm/s?,則（）

M處電場強度大廣N處電場強度

茶葉落入左桶，茶梗落入右桶

茶梗P落入桶底速度為Mm/

茶梗P落入桶底速度為2后m/s

答案BD

［試題解析］A.電場線分布的密集程度表示也場強弱，M處電場線分布比N處電場線稀疏一

些，則M處電場強度小于N處電場強度，故A錯誤；B.根據(jù)牛頓第二定律有=,因

解得4=它，由于茶葉、茶梗帶正包，則電場力產(chǎn)生的加速度方向整體向右，由于茶葉的比

m

荷包小于茶梗的比荷，可知茶葉所受電場力產(chǎn)生的加速度小于茶梗所受電場力產(chǎn)生的加速

m

度，即在相等時間內(nèi)，茶葉的水平分位移小于茶梗的水平分位移，可知，茶葉落入左桶，茶

梗落入右桶，故B正確：CD.對茶梗進行分析，根據(jù)動能定理有〃?g/7+gU=L〃?v，：_L〃l，：

22

其中UulxlO'V-OulxlD'V,解得％=2后m/s,故C錯誤，D正確.故選BD.

10.如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系X。，，整個空間存在著磁感應(yīng)強度大小為8、

方向垂直xQy平面向里的勻強磁場.一質(zhì)量為“、帶正電的微粒從原點。沿），軸負(fù)方向以初

速度W）射入磁場，微粒帶電量大小為9=〃喀，重力加速度為g，下列說法正確的是（）

--y

X

%

A.微粒一定能運動到工軸上方區(qū)域

B.微粒運動軌跡最低點的縱坐標(biāo)為-（亞-1）5

C.微粒運動過程中的最大速率為（后+1,。

D.微粒運動過程中的最小速率為五為

答案AC

［試題解析］A.根據(jù)補償法，將微粒速度分解成％,

其中qv/=〃?g,則匕=%,v,=0%,微粒的運動可以看作速度大小為叫的向右勻速直線運動

與速度大小為匕的勻速圓周運動的合運動，故微粒一定能運動到x軸上方區(qū)域，故A正確;

B.速度大小為匕的向右勻速直線運動不影響微粒運動軌跡的縱坐標(biāo)，根據(jù)洛

倫茲力提供向心力qv,B=m上，微粒運動軌跡最低點的縱坐標(biāo)為

y=_?［+sin45'）=-（&-1）馬?，故B錯誤；C.當(dāng)匕速度方向與匕速度同向時，微粒運動過

程中的速率最大，為匕皿=匕+匕=（夜+1卜。，故C正確；D.當(dāng)匕速度方向與匕速度反向時,

微粒運動過程中的速率最小，為Vmjn=v,_Vi=（&7）%,故D錯誤.故選AC.

三、非選擇題：本題共5小題，共58分。

11.（6分）某同學(xué)用圖1所示裝置，通過實驗來驗證玻意耳定律.封閉于注射器內(nèi)的空氣可

視為理想氣體，其體積可由注射器筒壁上的刻度直接讀出，已知大氣壓強為4，重力加速

度為g.回答下列問題：

弋3"斤?一鉤碼框架

一注射器活塞

丫觸mL234單位：cm

IcI01020

圖I圖2

（1）關(guān)于該實驗，下列說法正確的有（填選項序號）.

A.注射器一定要豎直固定

B.在框架上懸掛鉤碼時要兩側(cè)對稱

C.改變被封閉氣體的壓強后，測量氣體體積時越快越好

D.處理數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)被封氣體壓強與體積的乘積漸漸增大，可能是因為存在漏氣現(xiàn)象

（2）測量注射器活塞橫截面的直徑”時，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)為cm.

（3）若操作正確且測得活塞及框架的總質(zhì)量為〃?0,當(dāng)框架上掛上質(zhì)量為，"的鉤碼，穩(wěn)定后被

封氣體的壓強為（用測得及已知物理量字母表示）.

（4）測出氣體體積并改變鉤碼質(zhì)量測出多組壓強、體積數(shù)據(jù)即可驗證玻意耳定律.

答案（1）AB（2分）（2）2.060（2分）（3）〃。+也土粵度（2分）

n'd'

［試題解析］（1）A.為了減4、誤差，固定注射器針筒時必須保持針筒豎直，故A正確；

B.在實驗過程中，為了使氣體溫度不變，在框架上懸掛鉤碼時要兩側(cè)對稱，保證注射器活

塞豎直向下，故B正確；C.改變被封閉氣體的壓強后，測量氣體體積時要待穩(wěn)定后再讀數(shù)，

故C錯誤；D.實臉時若注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程莊=c

常數(shù)。與質(zhì)量有關(guān)，則p/乘積減小，故D錯誤.故選AB.（2）測量注射器活塞橫橫面的直徑

d時,游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)為2.0cm+0.005xl2cm=2.060cm

⑶根據(jù)受力平衡可得〃5=〃。5+（/〃+必應(yīng),其中5=尤，聯(lián)立解得空氣柱的壓強為

4

4（〃7+"%）g

P=P°+FT

12.（10分）某一電勢差計原理簡化如圖甲所示，氏為標(biāo)準(zhǔn)電源，凡為保護電阻，尺由粗細(xì)

均勻的電阻絲制成，阻值恒定.某實驗小組用它來測顯一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻.

甲

⑴當(dāng)虛線框內(nèi)接電池M（￡>1.5OV,內(nèi)阻不計）時，調(diào)節(jié)滑片C當(dāng)/。間長度為1234cm

時，靈敏電流計示數(shù)為零.如果虛線框內(nèi)接待測電池N（電動勢為反，內(nèi)阻為外.），調(diào)節(jié)滑片

C,當(dāng)4C間長度為12.50cm時，靈敏電流計示數(shù)為零.

（2）該實驗小組將圖乙電路接入圖甲虛線框內(nèi)，來測量測量電池的內(nèi)阻人.他們將電阻箱調(diào)至

某一阻值R,閉合開關(guān)S?,移動滑片C使電流計G示數(shù)為零，測量出此時的力。長度A；

改變電阻箱的阻值R，重復(fù)調(diào)節(jié)滑片。使電流計G示數(shù)為零，記錄下多組R及對應(yīng)的上值.

利用記錄的多組〃、L數(shù)據(jù)，作出。-上圖像如圖丙.

LR

待測電壓與

乙

丙

⑶待測電池的電動勢反=__________V,內(nèi)阻引=C（保留三位有效數(shù)字）

（4）本實驗中若標(biāo)準(zhǔn)電池"的內(nèi)阻不可忽略，則待測電池內(nèi)阻的測量結(jié)果將（填

“偏大”“不變”或“偏小”）.

答案（3）1.46（4分）1.50（4分）（4）不變（2分）

［試題解析］(3)由圖甲可知，當(dāng)UAC等于虛線框內(nèi)接電池也動勢時，靈敏電流計示數(shù)為零,

設(shè)R/總長￡o,4。間長度為L,由閉合電路歐姆定律得u二線X，?則當(dāng)虛線框內(nèi)接

“風(fēng)十號Lj

電池/時U=_^x±R=E，當(dāng)虛線框內(nèi)接電池N時0，=E°);L'口:后，兩式相

4C1

-q+a4M4R°+R\LqI'

除，則有旦=支，解得E=146V，將圖乙電路接入虛線框時，當(dāng)UAC等于圖乙的S?時，

%葭

靈敏電流計示數(shù)為零，則有匕。XLR="xxR.今k=七。&,則上式變形為

火。+A￡0G+火(&o+)L。

_!_=幺x，+V，由此可律圖像為一傾斜直線，其截距為上，其斜率為生，故由圖

LEKRExLRExE,

丙得_L=8,幺=1±述=12,解得r=1500(4)將電池"接入虛線框后需調(diào)節(jié)滑片C直至靈

紇紇0.5

敏也流計示數(shù)為零，故而電池M中并無電流，所以即使電池M的內(nèi)阻不可忽喀，也不會對

實驍產(chǎn)生影響，故而待測電池內(nèi)阻的測量結(jié)果不變.

13.(1()分)2024年哈爾濱成為了全國旅游的最熱門的城市，美食和冰雪項目深受大量游客

喜愛，如圖I所示的滑雪招是網(wǎng)紅打卡項目之一.圖2為某滑雪圈項目軌道的示意圖，該項

目的軌道由傾角6=37。、長L=10m滑道48與水平冰雪地面平滑連接構(gòu)成，雪圈與傾斜滑

道間的動摩擦因數(shù)自=：，與水平冰雪地面的動摩擦因數(shù)外="游客甲從滑道頂端力點由靜

83

止開始下滑，雪圈過8點前后速度大小不發(fā)生變化，當(dāng)游客甲滑至水平地面上C處時與停

在。處未及時起身圈開的游客乙發(fā)生正碰，作用時間很短，8c間距離x=9m.已知兩游客

最終都停在了水平面上，不計空氣阻力引起的能最損失，兩游客連同雪圈可看成質(zhì)點，游客

甲連同雪圈總質(zhì)最叫=50kg,游客乙連同雪圈總質(zhì)最為嗎=30kg,g=10m/s2.^：

(1)碰撞前游客甲的速度；

(2)全過程中兩游客與軌道摩擦可能產(chǎn)生的熱量的最小值

解：(1)游客從4點由靜止開始下滑至C處，根據(jù)動能定理

2

町gLsin。一〃〃1g￡cos6一〃叫g(shù)r町g.Q分）

~2

碰撞前游客甲的速度為％=8m/s(1分)

(2)當(dāng)兩游客碰撞后，速度相等，碰撞損失的能量最大，全過程中兩游客與軌道摩擦產(chǎn)生的

熱量最小，根據(jù)動量守恒犯%=(犯+恤＞(2分)

解得v=5m/s（1分）

222

碰撞損失的能量為△￡=（叫+加”2=Lx50x8-U（50+30）x5J=600J（分）

全過程中兩游客與軌道摩擦產(chǎn)生的熱量的最小值為

Q=m.gLsin0-^E=50xlOxlOx0.6-600J=2400J（2分）

14.（14分）如圖甲所示，M/V和A/N是固定在水平面上間距/=0.1m的兩條平行、足夠長

的光滑金屬導(dǎo)軌，電阻不計.金屬棒尸。垂直導(dǎo)軌放置，長度也為/=0.1m、質(zhì)量，〃=0.5kg、

電阻火=0.03C,與導(dǎo)軌始終接觸良好.MM'右側(cè)區(qū)域存在豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度

為9=21兩軌道左端點〃和AT分別與單匝水平放置的圓形金屬線圈的兩端點。和b相連，

線圈直徑d=2m,電阻/M0.02Q.某時刻起在線圈區(qū)域內(nèi)施加豎直向下的磁場，其磁感應(yīng)強

度層隨時間變化如圖乙所示.在金屬棒尸。從靜止開始加速運動直至最大速度的過程中，求:

（1）金屬棒PQ開始運動瞬間線圈兩端電壓；

（2）金屬棒PQ開始運動瞬同加速度a的大?。?/p>

（3）在該過程中，流過金屬棒尸。某?橫截面的電荷量小

解：（1）由圖乙可知磁感應(yīng)強度及變化率絲=1（1分）

△/71

線圈中感應(yīng)電動勢E=〃絲=乃（《丫竺=.（2分）

A/\2）M

線圖兩端電1壓為外電壓u=_2_￡=O.6V（1分）

R+r

（2）線圍、導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒構(gòu)成閉合回路，設(shè)金屬棒P0開始運動瞬間，流經(jīng)導(dǎo)體棒電流為/,

則/=±=20A（1分）

R+r

方向0.尸；金屬棒P。受到安培力F=B]〃=4N（1分）

加速度〃=￡=8m/s2（1分）

m

（3）金屬棒。。速度不斷增大，產(chǎn)生的反電動勢也不斷增大，回路中總電動勢不斷減小，總電

流不斷減小，也流為0時，金屬棒受安培力為0,不再加速，速度達到最大值，記為ymax,

即即k=1V（1分）

解得匕1ax=5m/s（1分）

對金屬棒P0列動量定理，有

F2-invmn-0（2分）

F=Bjl（1分）

q=74（1分）

聯(lián)立解得夕=12,5C（1分）

15.（18分）某粒子分析裝置的部分簡化結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由粒子源、圓柱形磁場區(qū)和6

面是熒光屏的長方體儀器。18CQEFG構(gòu)成，粒子打在屏上會被吸收.以長方體儀器的頂點0

為坐標(biāo)原點，建立三維坐標(biāo)系Oryz.長方體儀器的長48、寬AO、高X。分別為2〃、2a、〃，

長方體所在空間存在方向沿x軸正向的勻強磁場I（圖中未畫出）.圓柱形區(qū)域的長為2”，

底面圓半徑為R,圓柱形位于長方體儀器的正上方，兩者通過長方體正上方狹縫P0連通，

P為DE的中點,。為G廠的中點，圓柱形區(qū)域所在空間存在方向沿x軸正向的勻強磁場H

（圖中未畫出），在xoz平面有一與圓柱體等高等長的長方形粒子源，能沿著y軸正方句發(fā)

射速率均為I，的正電粒子，所有進入圓柱體空間的粒子都恰能通過狹縫PQ再進入長方體儀

器，恰好沒有粒子打到BCFE面..已知帶電粒子的比荷為k,不計粒子重力及粒子間相互作用，

試求：

（1）勻強磁場I磁感應(yīng)強度用的大小；

（2）打在頂面DEFG粒子數(shù)目乂和打在底面OABC的粒子數(shù)目M之比；

（3）若僅將勻強磁場【的方向調(diào)整為沿y軸正方向，大小不變，且其他條件不變，對于從0

點入射的粒子，能打到長方體儀器8cFE面上的粒子最長運動時間以及能打在8CFE面上的

粒子數(shù)目N,與。點入射的粒子總數(shù)N之比.（已知cos”=4,則夕的大小可表示為

0=arccosA）

解：（1）帶電粒子經(jīng)圓柱體儀器磁場作用后聚焦于狹縫Q0,再經(jīng)過狹縫尸0平行于yQz平面

沿各個方向均勻射入長方體儀器，以。點射入粒子為例，