【精编】2016年山东省济宁市高考物理三模试卷与解析
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2016年山东省济宁市高考物理三模试卷
一、选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1-5题只有一项符合题目要求,第6-8题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
1.(6分)如图所示,质量均为m的两个小球用长为l的轻质细线连接套在竖直固定的光滑圆环上.已知圆环半径为l,重力加速度为g,则小球平衡时细线受到的拉力大小为()
A.mg B.mg C.mg D.mg
2.(6分)如图甲所示,在粗糙水平面上,物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其速度一时间图象如图乙所示,下列判断正确的是()
A.在0~1s内,外力F不断增大
B.在1s~2s内,外力F等于零
C.在2s~4s内,物体受到的合力不断增大
D.在0~2s内,物块的位移大小为10m
3.(6分)如图所示,直角坐标系xOy平面内有一与该平面平行的匀强电场,以O点为圆心,R=0.2m为半径画圆,圆周与坐标轴的交点分别为a、b、c、d四个点,测得a、b、c三点的电势分别为1V、2V、3V,则下列说法正确的是()
A.d点的电势为4V
B.匀强电场的方向沿y轴正方向
C.将一电子从c点移到O点,电子的电势能增加2eV
D.将一电子沿圆周逆时针从a 点移到b点,电子的电勢能先减小后增大4.(6分)如图所示,一根跨过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳,两端各有一杂技演员.a站在地面上,b从图示位置由静止开始向下摆动,运动过程中绳始终处于伸直状态,当演员b摆至最低点时,a刚好对地面无压力,不计空气阻力,则下列说法正确的是()
A.a、b两演员的质量相等
B.b演员运动过程中机械能不守恒
C.b演员从图示位置运动到最低点的过程中所受到的合力的功率一直增大D.b演员从图示位置运动到最低点的过程中受到绳子的拉力一直增大
5.(6分)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1,滑动变阻器的最大阻值R=10Ω,图中电表均为理想交流电表,原线圈两端加上如图乙所示的正弦交变电压,下列说法中正确的是()
A.开关S断开时电流表示数不为零
B.开关S断开时电压表示数为零
C.开关S闭合,滑动变阻器的触头位于b端时,变压器的输入功率为48.4W D.开关S闭合,滑动变阻器的触头位于b端滑动过程中电压表示数变大6.(6分)我国未来将在月球上建立月球基地,并在绕月轨道上建造空间站.如图所示,关闭发动机的航天飞机在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近,并将
在椭圆的近月点B处进入空间站圆轨道.已知空间站绕月轨道的半径为r,周期为T,引力常量为G.下列说法正确的是()
A.航天飞机在A点时正在加速运动
B.要使对接成功,飞机在接近B点时必须减速
C.月球的第一宇宙速度为
D.月球的质量为
7.(6分)如图所示,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,间距为L,导轨弯曲部分光滑,水平部分粗糙,右端接一个阻值为R的电阻.水平部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.质量为m、电阻不计的金属棒从高度为h处静止释放,到达磁场右边界处恰好停止.已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒与导轨间接触良好.重力加速度为g.则金属棒穿过磁场区域的过程中()
A.金属棒克服安培力所做的功为mgh
B.流过金属棒的最大电流为
C.流过金属棒的电荷量为
D.金属棒产生的焦耳热为mg(h﹣μd)
8.(6分)如图所示,直角坐标系xOy平面中,在x≥0与y≤y0的范围内存在电场强度大小为E、方向沿x轴正方向的匀强电场.一带电粒子(重力不计)从O 点沿与x轴正方向成θ、以初速度v0射入匀强电场,粒子飞出电场时速度恰好沿y轴正方向.下列分析正确的是()
A.粒子在电场中的运动时间为
B.粒子飞出电场时的横坐标为
C.粒子的比荷为
D.粒子在电场中做匀变速运动的加速度大小为
二、非选择题:包括必考题和选考题两部分(一)[必考题]
9.(6分)某同学要测量木块与木板之间的动摩擦因数,他先将粗糙木板M水平固定,再用另一粗糙木板N做成斜面,倾斜板与水平板间用一小段光滑曲面连接,保证木块在两板间通过时速度大小不变.使木块从相对水平板高h处由静止滑下,并在水平板上滑行一段距离x后停止运动,改变h的大小,进行多次实验,在改变h的同时改变倾斜板的倾角,让木块每次由静止开始下滑的位置在同一条竖直线上,测出该竖直线与两板连接处的水平距离为l=0.5m,如图甲所示.将每次实验得到的h、x相关数据绘制出h﹣x图象,如图乙所示,则木块与倾斜板间的动摩擦因数μ1=,木块与水平板间的动摩擦因数μ2=.
10.(9分)某学习小组要精确测定一只额定电压为6V的新型灯泡正常工作时的电阻.已知该灯正常工作时电阻大约为800Ω.可供选用的器材如下:
A.电流表A1:量程0~2mA,内阻r1=10Ω
B.电流表A2:量程0~50mA,内阻r2约为2Ω
C.电压表V1:量程0~3V,内阻r3约为1kΩ
D.电压表V2:量程0~15V,内阻r4=1.5kΩ
E.标准电阻R1:R1=490Ω
F.标准电阻R2:R2=4990Ω
G.滑动变阻器R3:阻值范围0~20Ω,允许最大电流2A
H.直流电源E:输出电压20V,内阻不计
L.开关S一个,导线若干
(1)该小组设计了如图所示的电路图,实验时要求各电表指针偏转均超过表盘的三分之一.则a应选用,b应选用,c应选用.(以上均填器材前字母代号)
(2)写出测量该灯正常工作时的电阻的字母表达式R x=.(电表A1、A2、V1、V2的示数分别用字母I1、I2、U1、U2表示)
(3)当电表a的示数达到时,记下电表b的示数并代入上面的表达式,其结果即为该新型灯泡正常工作时电阻.
11.(12分)如图所示,一汽车停在小山坡底端处,突然司机发现山坡上距坡底x=100m处有一泥石流,泥石流以a1=2m/s2加速度由静止匀加速滑下,泥石流在坡底拐弯的瞬间速度大小不变,然后在水平地面上做加速度大小a2=1m/s2的匀减速直线运动,泥石流开始运动时司机立即启动汽车,并使汽车做匀加速直线运动,汽车恰好逃离泥石流.求:
(l)泥石流到达坡底时的速度大小?
(2)汽车做匀加速运动的加速度大小a3.
12.(20分)如图所示,在直角坐标系的第一象限分布着电场强度E=100V/m,方向水平向左的匀强向左的匀强电场,其余三象限分布着垂直纸面向里的匀强磁
场,现从电场中A(0.25m,0.2m)点由静止释放一比荷=2×104C/kg、不计重力的带正电微粒.
(1)若该微粒第一次进入磁场后垂直通过x轴,求匀强磁场的磁感应强度和带电微粒第二次进入磁场时的位置坐标;
(2)为了使微粒第一次返回第一象限时还能回到释放点A,在微粒第一次进入磁场后撤掉第一的电场,求此情况下匀强磁感应强度大小.
选做题[物理-选修3-3]
13.(5分)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是()A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
B.当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能为零
C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能都随分子间距离的减小而增大D.布朗运动不是分子的运动,但它反映了液体分子运动的无规则性
E.外界对系统做功,系统内能一定增加
14.(10分)如图如示,竖直放置、开口向下的玻璃管总长L=40cm.管中有长l2=6cm的水银柱,封闭有长l1=19cm的理想气体,管内外气体的温度恒为T1=280K,大气压强P0=76cmHg.
①若将玻璃管在离地面一定高度处由静止释放(开口向下),求玻璃管在下落过程水银柱相对玻璃管静止时管内封闭气体的长度;
②若对玻璃管内封闭气体缓慢加热,求温度上升到T2=592K时封闭气体的长度.
选做题[物理-选修3-4]
15.某简谐横波在介质中沿x轴正方向传播,t=0时刻,O点开始振动,并沿y 轴负方向运动,经t=0.3s,O点第一次到达正方向最大位移处,某时刻形成的波形如图所示,下列说法正确的是()
A.该波的波速为5m/s
B.图示波形图可能是t=0.4s时刻的
C.在0.2s的时间内质点M通过的路程一定为0.4m
D.质点L与质点N都运动起来后,它们的运动方向总相反
E.在t=2.5s时刻,质点M处于平衡位置,正沿y轴正方向运动
16.一足够大的水池水深h=m,水池底部中心有一点光源S,其中一条光线斜射到水面上,其在水面上的反射光线和折射光线恰好垂直,并测得点光源S到水面反射点的距离l=2m,求:
①水的折射率n;
②水面上能被光源照亮部分的面积(取π=3).
选做题[物理-选修3-5]
17.氢弹原理是:首先由普通炸药引爆原子弹,再由原子弹爆炸产生的高温使原
子核H和H剧烈运动产生足够的动能,克服库仑斥力的作用,使分子间的
距离达到核力的作用范围,发生聚变.原子核H和H发生聚变的反应方程式为;核聚变与裂变相比有哪些优点,请列举两点:.18.如图所示,上端固定有弹射装置的小车静止在粗糙水平地面上,小车和弹射装置的总质量M=0.95kg,弹射装置中放有两个质量均为m=50g的小球,弹射装置把小球一个一个地向左水平弹射出,每个小球被弹出时相对地面的速度v0=10m/s,每次弹射都在小车静止的情况下进行,已知小车运动时受到的阻力为
小车对地面压力的0.2倍,忽略小球的弹射时间,重力加速度g取10m/s2,求小车向右运动的最大距离.
2016年山东省济宁市高考物理三模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1-5题只有一项符合题目要求,第6-8题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
1.(6分)如图所示,质量均为m的两个小球用长为l的轻质细线连接套在竖直固定的光滑圆环上.已知圆环半径为l,重力加速度为g,则小球平衡时细线受到的拉力大小为()
A.mg B.mg C.mg D.mg
【解答】解:对小球受力分析,如图所示:
两个小球位置点和圆心构成等边三角形,根据平衡条件,有:
T=mgtan30°=mg
故选:C
2.(6分)如图甲所示,在粗糙水平面上,物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其速度一时间图象如图乙所示,下列判断正确的是()
A.在0~1s内,外力F不断增大
B.在1s~2s内,外力F等于零
C.在2s~4s内,物体受到的合力不断增大
D.在0~2s内,物块的位移大小为10m
【解答】解:A、在0~1s内,直线的斜率不变,加速度不变,由牛顿第二定律得:F﹣f=ma,可知外力F是恒力,故A错误.
B、在1~2s内,速度不变,物体做匀速直线运动,加速度等于零,则F=f,故外力F不等于零,故B错误.
C、在2~4s内,图象的斜率越来越大,说明加速度大小越来越大,由牛顿第二
=ma,得知物体受到的合力不断增大,故C正确.
定律得:F
合
D、根据“面积”表示位移,可知,在0~2s内,物块的位移大小为x=+5×1=7.5m.故D错误;
故选:C
3.(6分)如图所示,直角坐标系xOy平面内有一与该平面平行的匀强电场,以O点为圆心,R=0.2m为半径画圆,圆周与坐标轴的交点分别为a、b、c、d四个点,测得a、b、c三点的电势分别为1V、2V、3V,则下列说法正确的是()
A.d点的电势为4V
B.匀强电场的方向沿y轴正方向
C.将一电子从c点移到O点,电子的电势能增加2eV
D.将一电子沿圆周逆时针从a 点移到b点,电子的电勢能先减小后增大
【解答】解:A、由题意,连接ac,由匀强电场的特点,ac中点的电势为2V,则bd是一条等势线,则d点的电势为2V,故A错误;
B、根据电场线与等势面垂直垂直画出电场线.且沿着电场线方向电势降低;电场方向如图,沿y轴的负方向,故B错误;
C、由于bd是等势线,O点的电势为2V,c点的电势为3V,电子从电势高的地方移动到电势低的地方,势能增加,△E P=U cO e=1eV,故C错误;
D、将一电子沿圆周逆时针从a 点移到b点,电子先移动到电势高的地方,然后在移动到电势低的地方,故电子的电勢能先减小后增大,故D正确;
故选:D
4.(6分)如图所示,一根跨过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳,两端各有一杂技演员.a站在地面上,b从图示位置由静止开始向下摆动,运动过程中绳始终处于伸直状态,当演员b摆至最低点时,a刚好对地面无压力,不计空气阻力,则下列说法正确的是()
A.a、b两演员的质量相等
B.b演员运动过程中机械能不守恒
C.b演员从图示位置运动到最低点的过程中所受到的合力的功率一直增大D.b演员从图示位置运动到最低点的过程中受到绳子的拉力一直增大
【解答】解:A、b到达最低点时,因做圆周运动,受到的绳子的拉力要大于b 的重力,即有T>m b g;此时a刚好对地面无压力,说明此时绳子对a的拉力等于a的重力,即T=m a g,所以演员a的质量要大于演员b的质量,故A错误;
B、b演员在过程中,受重力和绳子的拉力,绳子的拉力方向始终与速度的方向垂直,所以拉力不做功,只有重力做功,b演员的机械能守恒.故B错误;
C、b演员从图示位置运动到最低点的过程中,开始时速度为零,合力的功率为零,达到最低点时,合力竖直向上,与速度垂直,合力的功率为零,所以该过程合力的功率是先增大后减小,故C错误;
D、b演员从图示位置运动到最低点的过程中,速率越来越大,需要的向心力越来越大,向心力是由绳子的拉力和重力沿绳子方向上的分力的合力提供,随着b 的下落,重力在绳子方向上的分量越来越大,由此可知,该过程中过程中受到绳子的拉力一直增大,故D正确.
故选:D
5.(6分)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1,滑动变阻器的最大阻值R=10Ω,图中电表均为理想交流电表,原线圈两端加上如图乙所示的正弦交变电压,下列说法中正确的是()
A.开关S断开时电流表示数不为零
B.开关S断开时电压表示数为零
C.开关S闭合,滑动变阻器的触头位于b端时,变压器的输入功率为48.4W D.开关S闭合,滑动变阻器的触头位于b端滑动过程中电压表示数变大
【解答】解:A、开关S断开时,输出电流,输出功率,根据
,,知开关S断开时电流表的示数为0,故A错误;
B、原线圈两端电压的有效值,根据电压与匝数成正比,,代入数据得,开关S断开时电压表的示数不变,仍为22V,故B错误;
C、开关S闭合,滑动变阻器的触头位于b端时,变压器的输出功率
,故C正确;
D、开关S闭合,滑动变阻器的触头位于b端滑动过程中电压表的示数不变,故D错误;
故选:C
6.(6分)我国未来将在月球上建立月球基地,并在绕月轨道上建造空间站.如图所示,关闭发动机的航天飞机在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近,并将在椭圆的近月点B处进入空间站圆轨道.已知空间站绕月轨道的半径为r,周期为T,引力常量为G.下列说法正确的是()
A.航天飞机在A点时正在加速运动
B.要使对接成功,飞机在接近B点时必须减速
C.月球的第一宇宙速度为
D.月球的质量为
【解答】解:A、根据开普勒定律可知,航天飞机由A点向近月点B运动时速度越来越大,则航天飞机在A点时正在加速运动.故A正确;
B、要使航天飞机在椭圆轨道的近月点B处与空间站C对接,必须在接近B点时减速.否则航天飞机将继续做椭圆运动.故B正确;
C、空间站绕月圆轨道的半径为r,周期为T,其运行速度为,其速度小
于月球的第一宇宙速度,所以月球的第一宇宙速度大于,故C错误;
D、设空间站的质量为m,由得,月球的质量M=.故D
正确.
故选:ABD
7.(6分)如图所示,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,间距为L,导轨弯曲部分光滑,水平部分粗糙,右端接一个阻值为R的电阻.水平部分导轨左边区
域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.质量为m、电阻不计的金属棒从高度为h处静止释放,到达磁场右边界处恰好停止.已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒与导轨间接触良好.重力加速度为g.则金属棒穿过磁场区域的过程中()
A.金属棒克服安培力所做的功为mgh
B.流过金属棒的最大电流为
C.流过金属棒的电荷量为
D.金属棒产生的焦耳热为mg(h﹣μd)
【解答】解:A、金属棒在整个运动过程中,由动能定理得:mgh﹣W B﹣μmgd=0﹣0,则得克服安培力做功:W B=mgh﹣μmgd,故A错误;
B、金属棒下滑过程中,机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgh=mv2,则金
属棒到达水平面时的速度为:v=金属棒到达水平面后受到向左的安培力而做减速运动,则刚进磁场时速度最大,产生的感应电动势最大,感应电流最大,最大的感应电动势为:E=BLv,最大感应电流为:I==,故B正确;
C、通过定值电阻的电荷量为:q==,故C错误;
D、克服安培力做功转化为焦耳热,电阻与导体棒电阻相等,通过它们的电流相等,则金属棒产生的焦耳热Q R=Q=W B=mg(h﹣μd),故D正确.
故选:BD.
8.(6分)如图所示,直角坐标系xOy平面中,在x≥0与y≤y0的范围内存在电场强度大小为E、方向沿x轴正方向的匀强电场.一带电粒子(重力不计)从O 点沿与x轴正方向成θ、以初速度v0射入匀强电场,粒子飞出电场时速度恰好沿y轴正方向.下列分析正确的是()
A.粒子在电场中的运动时间为
B.粒子飞出电场时的横坐标为
C.粒子的比荷为
D.粒子在电场中做匀变速运动的加速度大小为
【解答】解:A、将粒子的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解,竖直分运动位移为y0,分速度为v y=v0sinθ,竖直分位移为y0,故运动时间为:t=,故A错误;
B、粒子水平分运动是末速度为零、初速度为v0cosθ的匀减速直线运动,故水平分位移为:x==,故B正确;
C、对水平分运动,采用逆向思维法,根据位移时间关系公式,有:x=,其
中a=,x=,t=,故=,故C正确;
D、粒子在电场中做匀变速运动的加速度大小:a===,故D错误;
故选:BC
二、非选择题:包括必考题和选考题两部分(一)[必考题]
9.(6分)某同学要测量木块与木板之间的动摩擦因数,他先将粗糙木板M水平固定,再用另一粗糙木板N做成斜面,倾斜板与水平板间用一小段光滑曲面
连接,保证木块在两板间通过时速度大小不变.使木块从相对水平板高h处由静止滑下,并在水平板上滑行一段距离x后停止运动,改变h的大小,进行多次实验,在改变h的同时改变倾斜板的倾角,让木块每次由静止开始下滑的位置在同一条竖直线上,测出该竖直线与两板连接处的水平距离为l=0.5m,如图甲所示.将每次实验得到的h、x相关数据绘制出h﹣x图象,如图乙所示,则木块与倾斜板间的动摩擦因数μ1=0.8,木块与水平板间的动摩擦因数μ2=0.5.
【解答】解:对全程运用动能定理,有:mgh﹣μ1mgcosθ•x1﹣μ2mgx=0(θ为斜面的坡角)
由几何关系得到:L=x1cosθ
得到:h=μ2x+μ1L
图线的延长线与两坐标轴的交点坐标分别为(a,0)和(0,﹣b),故:μ2=(斜率)
μ1l=b (截距)
解得:
μ1==0.8
μ2==0.5
故选:0.8,0.5
10.(9分)某学习小组要精确测定一只额定电压为6V的新型灯泡正常工作时的电阻.已知该灯正常工作时电阻大约为800Ω.可供选用的器材如下:
A.电流表A1:量程0~2mA,内阻r1=10Ω
B.电流表A2:量程0~50mA,内阻r2约为2Ω
C.电压表V1:量程0~3V,内阻r3约为1kΩ
D.电压表V2:量程0~15V,内阻r4=1.5kΩ
E.标准电阻R1:R1=490Ω
F.标准电阻R2:R2=4990Ω
G.滑动变阻器R3:阻值范围0~20Ω,允许最大电流2A
H.直流电源E:输出电压20V,内阻不计
L.开关S一个,导线若干
(1)该小组设计了如图所示的电路图,实验时要求各电表指针偏转均超过表盘的三分之一.则a应选用A,b应选用D,c应选用F.(以上均填器材前字母代号)
(2)写出测量该灯正常工作时的电阻的字母表达式R x=.(电
表A1、A2、V1、V2的示数分别用字母I1、I2、U1、U2表示)
(3)当电表a的示数达到 1.2mA时,记下电表b的示数并代入上面的表达式,其结果即为该新型灯泡正常工作时电阻.
【解答】解:(1)要精确测定额定电压为6V的灯泡正常工作时的电阻,需测量灯泡两端的电压和通过灯的电流,
由于两个电压表的量程一个太小另一个较大,测量误差较大,不能用已知的电压表测量灯泡两端的电压,可以将电流表A1与定值电阻串联改装为电压表测量电压;所以a为小电流表A;
改装电压表的内阻:R===3000Ω,A1的内阻约为10Ω,则定值电阻应选R2;即c选F;
灯正常工作时的电流约为I===7.5mA左右,电流表A2的量程太大,电流表不能精确测量电流,可以用电压表V2测量电流;即b选d;
(2)根据闭合电路欧姆定律知,灯两端的电压U=I1(R+R A2),通过灯泡的电流
I=﹣I1=,所以灯泡正常工作时的电阻R X==.
(3)改装后的电压表内阻为R V=4990+10=5000Ω,则当灯两端的电压为6V,达到额定电压,则:,测出来的电阻为正常工作时的电阻.
故答案为:(1)A;D;F;(2);(3)1.2mA.
11.(12分)如图所示,一汽车停在小山坡底端处,突然司机发现山坡上距坡底x=100m处有一泥石流,泥石流以a1=2m/s2加速度由静止匀加速滑下,泥石流在坡底拐弯的瞬间速度大小不变,然后在水平地面上做加速度大小a2=1m/s2的匀减速直线运动,泥石流开始运动时司机立即启动汽车,并使汽车做匀加速直线运动,汽车恰好逃离泥石流.求:
(l)泥石流到达坡底时的速度大小?
(2)汽车做匀加速运动的加速度大小a3.
【解答】解:(1)由速度位移公式得泥石流到达坡底的速度
m/s=20m/s,
(2)由公式v1=a1t1可知,泥石流在斜坡上运动的时间,
因汽车恰好逃离泥石流,所以当泥石流到达汽车位置时,他们的速度恰好相等,设为v2,则有:
v2=v1﹣a2t2=a3(t1+t2),
=,
代入数据解得.
答:(1)泥石流到达坡底时的速度大小为20m/s;
(2)汽车做匀加速运动的加速度大小为0.8m/s2.
12.(20分)如图所示,在直角坐标系的第一象限分布着电场强度E=100V/m,方向水平向左的匀强向左的匀强电场,其余三象限分布着垂直纸面向里的匀强磁场,现从电场中A(0.25m,0.2m)点由静止释放一比荷=2×104C/kg、不计重力的带正电微粒.
(1)若该微粒第一次进入磁场后垂直通过x轴,求匀强磁场的磁感应强度和带电微粒第二次进入磁场时的位置坐标;
(2)为了使微粒第一次返回第一象限时还能回到释放点A,在微粒第一次进入磁场后撤掉第一的电场,求此情况下匀强磁感应强度大小.
【解答】解:(1)设微粒质量为m,电量为q,第一次进入磁场时速度为v0,磁感应强度为B,在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,
如图一所示,O即为粒子在磁场中做圆周运动的圆心;
由几何关系可得:r=0.2m ①
根据动能定理可得:qEx=m②
洛伦兹力提供向心力可得:qv0B=m③
联立①②③式得:v0==1000m/s ④
B==0.25T
微粒在磁场中刚好运动圆周后,从点(0.2m,0)处垂直电场方向进入电场做类平抛运动.
设微粒第二次进入磁场的位置坐标为(0,y)
则根据类平抛规律有:x=at2 ⑤
y=v0t ⑥
根据牛顿第二定律得:Eq=ma ⑦
联立④⑤⑥⑦式得:y=m
所以微粒第二次进入磁场的位置坐标为(0,m)
(2)设A点坐标为(x,y),根据已知:x=0.25m,y=0.2m
经分析可知,为了使微粒第一次返回第一象限时还能回到释放点A,存在两种情况
第一种:如图二所示,设磁感应强度为B1,粒子半径为r1,圆心为O1,粒子从C 点进入第一象限并经过A点,
洛伦兹力提供向心力可得:qv0B1=m⑧
几何关系有:OC=x+,根据对称性:AC=x=2.5m,两式联立得:OC=4m
对△OO1C运用勾股定理得:+OC2=;将OC=4m代入得:r1=5m ⑨联立④⑧⑨式得:B1==0.01T
第二种:如图三所示,设磁感应强度为B2,粒子半径为r2,圆心为O2,粒子从D 点进入第一象限并经过A点,
洛伦兹力提供向心力可得:qv0B2=m⑩
几何关系有:OD=x﹣,根据对称性:AD=x=2.5m,两式联立得:OD=1m 对△OO1C运用勾股定理得:+OD2=;将OD=1m代入得:r2=1.25m⑪联立④⑩⑪式得:B2==0.04T
答:(1)若该微粒第一次进入磁场后垂直通过x轴,匀强磁场的磁感应强度为0.25T,带电微粒第二次进入磁场时的位置坐标为(0,m);。