2024年安徽省合肥六中高考物理模拟试卷（含解析）.doc

2024年安徽省合肥六中高考物理模拟试卷一单选题本大题共8小题共32分在近代物理发展的进程中实验和理论相互推动促进了人类对自然界认识的不断深入对下列四幅图描述不正确的是图1为黑体辐射强度随波长的变化规律由图可知11987911198792图2所示的现象由爱因斯坦给出了合理的解释图3中氢原子从1198992能级跃迁到1198991能级辐射出的光照射逸出功为634119890119881的金属铂能发生光电效应现象图4中由原子核的比结合能与质量数的关系可知若12119867和13119867发生核反应则结合过程一定会吸收能量天体运动中有一种有趣的潮汐锁定现象被锁定的天体永远以同一面朝向锁定天体如月球就被地球潮汐锁定即月球永远以同一面朝向地球月球绕地球公转周期等于月球自转周期已知月球绕地球做匀速圆周运动且环绕半径为119903地球半径为119877地球表面两极的重力加速度为119892由上述条件不能求出月球绕地球运动的角速度大小月球的自转周期引力常量月球的线速度大小如图1所示质量为04119896119892的物块在水平力119865的作用下由静止释放物块与足够高的竖直墙面间的动摩擦因数为04力119865随时间119905变化的关系图像如图2所示最大静摩擦力等于滑动摩擦力重力加速度大小119892101198981199042不计空气阻力在08119904时间内下列判断正确的是物块运动的最大速度为10119898119904物块一直向下运动且速度不为01199056119904时物块距离出发点最远04119904内摩擦力的冲量大小为32119873119904如图所示为由24个光滑铁环组成的铁链其两端等高地悬挂在竖直的固定桩上铁环从左到右依次编号为12324在重力作用下铁链自然下垂形成一条曲线曲线两端点的切线与竖直方向的夹角均为45第12个和第13个铁环水平穿连每个铁环质量相等均为119898已知重力加速度为119892关于铁环之间的弹力下列说法正确的是每个铁环受上方铁环的弹力比受下方铁环的弹力小第24个铁环受到固定桩的弹力大小等于12119898119892第7个和第8个铁环之间的弹力大小为13119898119892第12个和第13个铁环之间的弹力大小为119898119892直径为119889的半圆形金属线框放置在磁感应强度为119861的匀强磁场中磁场方向垂直纸面向外119875119876两点连线与磁场垂直线框绕119875119876轴以角速度120596匀速转动将线框接入如图所示的电路中理想变压器原副线圈匝数比为12已知线框电阻也为1198770与原线圈串联电阻的阻值为1198770副线圈两端的滑动变阻器接入电路的阻值为1198771其他电阻不计则通过滑动变阻器的电流方向不变若119877141198770则1198771两端电压等于2120587119889211986112059624若滑动变阻器的滑片上滑则1198771消耗的功率一定增大滑动变阻器的滑片下滑原线圈两端的电压减小在一个均匀带负电的绝缘实心球体中沿直径开一个光滑水平细管道119860119861将一个带正电的小球119875视为质点从入口的119860点由静止释放小球119875将穿过管道到达另一端的119861点在运动过程中球体和小球的带电量及电荷分布均无变化已知均匀带电的球壳在球内任意位置产生的电场强度为0下列判断正确的是球心119874处的电场强度大小为零电势最高小球119875在管道119860119861中做简谐运动小球119875从入口的119860点运动到119861点的过程中电势能先增大后减小在管道119860119861上119860点的电场强度最大电势最低如图所示小玺同学站在向东以速度1199071匀速直线运动的滑板上该同学侧面有一堵沿东西方向的墙并且墙侧壁固定一根竖直细管119874点在细管正南方该同学在运动过程中某时刻在固定高度将箭水平射出已知弓静止时发射箭的速度大小为1199070且11990701199071忽略空气阻力则不管在何位置发射箭在其击中细管前空中运动的时间都相同为使细管上的击中位置最高小玺同学应在119874点西侧某位置发射箭小玺同学运动到119874点时为击中细管他应瞄准细管发射箭为使箭命中细管且在水平方向位移最短小玺同学应在119874点西侧发射箭如图1所示质量为1198981119896119892的物体119861放在水平面上通过轻弹簧与质量为1198722119896119892的物体119860连接现在竖直方向给物体119860一初速度当物体119860运动到最高点时物体119861与水平面间的作用力刚好为零从某时刻开始计时取竖直向上为位移正方向物体119860的位移随时间的变化规律如图2所示已知重力加速度119892101198981199042不计空气阻力下列说法正确的是物体119860在任意一个125119904内通过的路程均为50119888119898231199041112119904这段时间内物体119860的速度方向与加速度方向相反物体119860的振动方程为1199100111990411989411989921205871199051205874119898弹簧的劲度系数119896300119873119898二多选题本大题共2小题共10分局部空间的地磁场对宇宙射线的作用原理可以用如下的简化模型来研究如图所示正圆柱体形状的空间内存在沿轴线方向大小为119861的匀强磁场一个带电量为119890质量为119898的电子以初速度1199070从圆柱体的上底面圆心119874点射入磁场速度方向与轴线成30夹角一段时间后恰好经过该圆柱体空间的另一底面圆心119874点已知粒子在此过程中不会与圆柱体壁发生碰撞不考虑洛伦兹力以外的其他力下列说法正确的是圆柱体空间的底面半径可能等于11989811990702119890119861电子在圆柱体空间内运动的时间可能为2120587119898119890119861圆柱体空间的高可能为312058711989811990702119890119861电子在圆柱体空间内运动的某段时间里动量变化量的大小可能为1198981199070如图所示两条足够长的光滑导轨119872119873119875119876平行固定在水面上导轨间距为1198711119898电阻不计两导体棒119886119887垂直放置于导轨上导体棒119886的电阻不计119887棒接入电路的阻值为1198771120570单刀双掷开关1接电容为11986205119865的电容器上初始状态电容器不带电电容器的右侧有竖直向下的匀强磁场11986111119879电容器左侧有竖直向上的匀强磁场119861205119879导体棒119886通过细线跨过光滑定滑轮与竖直悬挂的重物119860相连已知重物119860两导体棒119886119887三者的质量均为1198981119896119892现将开关119878置于1位置由静止释放重物119860同时开始计时1199051025119904时断开开关1198781199052045119904时将开关119878置于2位置导体棒119887开始运动1199053时刻两导体棒的加速度大小相等已知运动过程中119886119887两棒始终垂直于导轨重力加速度119892101198981199042不计空气阻力下列说法正确的是1199051时刻电容器极板上储存的电荷量为0511986201199052时间内导体棒119886的位移大小为04251198981199053时刻导体棒119886的加速度大小为10311989811990421199053时刻回路的产热功率为25119882三实验题本大题共1小题共8分利用双缝干涉测定光的波长的实验中双缝间距11988904119898119898双缝到光屏间的距离11987106119898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1实验中选用红色滤光片测量红光波长当分划板的中心刻线与第3条亮条纹的中心对齐时手轮上读数为8995119898119898转动手轮使分划线向一侧移动当分划板的中心刻线与第8条亮条纹的中心对齐时手轮上示数如图2所示其读数为119898119898由以上数据求得红光的波长为119898结果保留3位有效数字2用单色光照射双缝后在目镜中观察到如图3所示的情形若其他操作无误想对图中的情形进行调整则需要的操作是单选前后移动透镜左右拨动拨杆其他不动同步旋转单缝和双缝3关于本实验下列说法正确的是多选增大双缝到屏的距离干涉条纹间距增大减小双缝间距干涉条纹间距减小若挡住双缝中的一条缝屏上也会有条纹去掉滤光片后干涉现象消失四简答题本大题共4小题共50分利用如图甲所示的电路测量电流表1198601的内阻实验仪器有待测电流表1198601量程3119898119860内阻约10120570电流表1198602量程6119898119860内阻约5120570直流电源119864电动势15119881内阻不计滑动变阻器119877102000120570额定电流05119860电阻箱1198772最大阻值9999120570主要实验步骤如下1开关1198781闭合1198782断开调节滑动变阻器1198771的阻值使电流表1198601指针偏转到满刻度读出此时电流表1198602的示数1198680开关11987811198782均闭合同时调节滑动变阻器1198771和变阻箱1198772使电流表1198602的示数仍为1198680并使电流表1198601指针偏转到满刻度的一半记录此时变阻箱1198772的阻值若步骤中记录的变阻箱1198772的阻值为99120570则电流表1198601内阻的测量值为120570该测量值选填大于小于或等于电流表1198601内阻的实际值2若将该电流表1198601改装成量程为100119898119860的电流表119860则改装表119860的内阻119877119860120570结果保留2位有效数字3为测量一节旧干电池的电动势119864和内阻119903现利用电流表119860和其他实验器材设计了如图乙所示的电路在实验中多次改变电阻箱阻值记录每组的电阻箱阻值1198770和电流表119860的读数119868画出11198681198770图像为一条直线如图丙所示由图中数据可计算出该电池的电动势119864119881内阻119903120570结果均保留3位有效数字如图是一种由汽缸活塞柱柱体汽缸内活塞卡环弹簧和上下支座构成的汽车氮气减震装置汽缸内的气体可视为理想气体该装置未安装到汽车上时弹簧处于原长状态这时汽缸内封闭气体长度为020119898气体压强119901140105119875119886活塞被卡环锁住将四台这样的减震装置竖直安装在车架和车轮之间解除卡环稳定时封闭气体被压缩了004119898弹簧仍在弹性限度内已知活塞柱横截面积201198881198982弹簧的劲度系数1198961105119873119898该装置的质量活塞柱与汽缸间的摩擦均可忽略不计汽缸导热性和气密性良好环境温度不变重力加速度119892101198981199042大气压强119901010105119875119886求1压缩后汽缸内氮气的压强2由四台减震装置支撑的汽车部分的质量119872如图1所示极板长11987110119888119898间距11988910119888119898的平行正对金属极板垂直纸面放置板间接有如图2所示的周期性变化的电场周期1198792106119904以极板右端为左边界的正方形内适当区域中存在垂直纸面向外的匀强磁场图中未画出位于极板左侧中点119874处的粒子源不断沿纸面平行于极板方向射出比荷1199021198985106119862119896119892初速度11990705104119898119904的带正电粒子所有粒子都从119875点离开磁场已知1199050时刻从粒子源射出的粒子恰好从上极板右端119872点离开电场不计粒子重力120587取314求1电压119880的大小21199051198794时刻从粒子源射出的粒子在磁场中运动的时间结果保留2位有效数字3磁场区域的最小面积结果保留2位有效数字如图所示光滑轨道119860119861水平固定紧靠119861的右侧水平地面上停放着质量1198722119896119892的小车其上表面119864119865段粗糙与水平轨道119860119861等高119864119865段长度11987118119898119865119866段为半径11987702119898的14光滑圆弧轨道小车与地面间的阻力忽略不计水平轨道119860119861左端墙体与物块119875间压缩着一轻质弹簧并锁定弹簧左端与墙体固定物块与弹簧不连接物块119875的质量1198981119896119892且可视为质点与119864119865间的动摩擦因数为12058305重力加速度119892101198981199042现解除弹簧锁定物块119875被弹簧弹出后以某一速度从小车的左端119864点滑上小车不计物块经过各连接点时的机械能损失1若初始弹簧的弹性势能11986411990118119869求物块运动到119865点时速度的大小2若初始弹簧的弹性势能11986411990118119869求物块冲出小车后运动到最高点处与119865点竖直距离3若弹簧解除锁定后物块向右滑上小车后能通过119865点并且后续运动过程始终不滑离小车求被锁定弹簧的弹性势能取值范围答案和解析答案119863解析解图1中随着温度的升高辐射强度的最大值向波长校短的方向移动故1198791198792故正确针对图2中的光电效应现象爱因斯坦根据光电效应方程给出了合理的解释故正确图3中根据能级的计算公式可知氢原子从1198992能级跃迁到1198991能级辐射出的光子能量为11986434119890119881136119890119881102119890119881此能量大于金属铂的逸出功能发生光电效应故正确图4中由原子核的比结合能与顺量数的关系可知若12119867和13119867发生核反应形成24119867119890后组合能变大则全过程一定会放出能量故错误本题选错误的故选119863答案119862解析解119860根据万有引力提供月球向心力可得119866119898地119898月1199032119898月1205962119903在地球上有119866119898地1198981198772119898119892可得12059611989211987721199033可求出故正确119861119863根据环绕周期与角速度的关系可得公转周期11987921205871205962120587119892119877211990332120587119903311989211987721199072120587119903119879公转周期与自转周期相同所以119861119863可求出故正确因为月球作为地球的环绕天体在万有引力提供向心力的公式中无法求出地球质量也无法求出引力常量故错误本题选择不能求出的故选119862答案119860解析解119861119862以竖直向下方向为正方向物块在竖直方向受重力119898119892竖直向上的摩擦力119891当物块受到的摩擦力与重力相等时加速度大小为零此时物块有最大速度设此时对应的119891为1198910对应的119865为1198650则有11989811989211989101205831198650解得119865010119873119886119905图像如下图线与时间轴围成的面积表示速度变化量02119904内根据牛顿第二定律有1198981198921205831198651198981198860可知物块向下做加速度减小的加速运动1199052119904时刻图21198860物体速度达到最大值11990711989811988611990921199044119904内根据牛顿第二定律有1198981198921205831198651198981198860物块向下做加速度增大的减速运动1199054119904时刻物块的速度为零41199046119904内119898119892119891静119898119886119909120583119865所以物块静止61199048119904内根据牛顿第二定律有1198981198921205831198651198981198860物块向下做加速度增加的加速运动1199058119904时刻物块速度再次达到最大值119907119898119886119909所以1199058119904时物块离出发点最远故错误令1199052211990402119904内对物块由动量定理有119898119892119905212058311986511990521198981199071198981198861199090代入数据解得11990711989811988611990910119898119904故正确04119904内根据119891120583119865结合图2可知物体受到的摩擦力119891从08119873均匀变化所以04119904内摩擦力的冲量大小为119868119891111989111199051082411987311990416119873119904故错误故选119860119861119862物块释放后在重力和摩擦力的作用下向下运动根据摩擦力公式119891120583119865最大静摩擦力知识牛顿第二定律结合图2可画出物块运动的119886119905图像逐段时间分析物块的运动情况可判断119861119862的对错当物块所受合力为零时加速度为零此时物块有最大速度根据动量定理可求最大速度根据119891120583119865结合图2可知摩擦力变化情况根据冲量公式119868119891119905可求04119904内摩擦力的冲量大小解答本题要能利用牛顿第二定律分析物块的运动情况结合动量定理最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系119886119905图像冲量等知识可解答案119862解析解119860对单个铁环受力分析由于铁环本身有重力所以上方铁环施加的弹力119865上较大故错误对整个铁链受力分析如图所示根据平衡条件可得21198651198881199001199044524119898119892解得119865122119898119892故第24个铁环受到固定桩的弹力大小等于122119898119892故错误119862119863设第12个和第13个铁环之间的拉力为119879对112个铁环分析如图所示水平方向根据平衡条件可得11986511990411989411989945119879解得11987912119898119892对第812个铁环受力分析根据平衡条件可得119865785119898119892212119898119892213119898119892故正确错误故选119862对单个铁环受力分析根据受力情况可知上方铁环施加的弹力较大对整个铁链受力分析竖直方向根据平衡条件进行解答对112个铁环分析水平方向根据平衡条件可得第12个和第13个铁环之间的弹力大小对第812个铁环受力分析根据平衡条件可得第7个和第8个铁环之间的弹力大小答案119861解析解119860线框绕119875119876轴以角速度120596匀速转动若从图示位置计时线圈产生正弦式交流电根据变压器的原理可知通过滑动变阻器的电流方向变化故错误原线圈的等效电阻119877等1198991119899221198771141198771由119864119898119873119861119878120596121198611205871199032120596181205871198892119861120596得到有效值11986411986411989822161205871198892119861120596根据欧姆定律11986411986811198770119877等119877串119877141198770时119877等1198770得到1198801131198642481205871198892119861120596故正确等效内阻11990321198770当119877等119903时119877等的功率最大1198771的功率中最大因为不知道1198771和1198770的关系不等判断1198771消耗的功率一定增大故错误变阻器的滑片下滑时1198771的阻值增加电流减小线框和1198770的分压变小故1198801增加故错误故选119861答案119861解析解119860119863设带电球体的电荷密度为120588到球心119874点的距离为119909的点电场强度为119864根据电场强度的定义可得电场强度大小1198641198961198761199092119896431205881205871199093119909243119896120588120587119909球心119874处的电场强度为零电势最低119860点的电场强度最大电势最高故错误设小球119875到119874点的距离为119909则根据库仑定律可得119865119896119902120588431205871199093119909243119902119896120587120588119909小球119875在管道119860119861中做简谐运动故正确小球119875从入口的119860点运动到119861点的过程中电场力先做正功后做负功电势能先减小后增大故错误故选119861答案119861解析解119860119861根据题意人运动方向与墙面平行而弓静止时发射箭的速度大小一定方向不定箭在速度1199070方向上做匀速直线运动当人运动到119874点西侧某一位置时箭垂直墙壁发射击中细管用时最短则由121198921199052可知击中位置最高故错误正确119862119863当运动到119874点时由运动的合成可知向左前方发射箭才能获得指向细管的水平合速度此时箭指向细管的水平合速度方向恰好与墙面垂直此方式水平位移最短故错误故选119861答案119863解析解119860题图2可知振幅为11986010119888119898周期为11987910119904物体119860由特殊位置平衡位置或最大位移处开始计时在任意一个12511990454119879内质点通过的路程等于振幅的5倍除此外在125119904的时间内通过的路程不等于振幅的5倍故错误角速度为12059621205871198792120587101199031198861198891199042120587119903119886119889119904规定向上为正方向1199050时刻位移为005119898表示振子由平衡位置上方005119898处开始运动所以初相为12059301205876则振子的振动方程为11991011986011990411989411989912059611990512059300111990411989411989921205871199051205876119898故错误11990523119904时11991001119904119894119899232120587120587611989801119898物体119860由最低点回到平衡位置其速度方向与加速度方向相同故错误物体119860在最高点时物体119861与水平面间的作用力刚好为零可知此时弹簧的拉力为1198651198981198611198921198961199091物体119860在平衡位置1198981198601198921198961199092由图像知物体119860运动的振幅为10119888119898且119909111990921011988811989811989611989811986111989211989811986011989211990911199092110119873210119873101198881198983119873119888119898300119873119898故正确故选119863答案119861119863解析解119860将电子的初速度分解为沿磁场方向分速度其大小为1199071119907011988811990011990430321199070和垂直于磁场方向的分速度其大小为119907211990701199041198941198993011990702则电子在沿磁场方向做匀速直线运动在垂直于磁场方向做匀速圆周运动根据洛伦兹力提供向心力得119890119907211986111989811990722119903解得其匀速圆周运动的半径为11990311989811990702119890119861可知圆柱体半径应不小于21199031198981199070119890119861故错误已知电子恰好经过该圆柱体的另一底面圆心119874点则运动时间与圆周运动周期的关系为1199051198991198792119899120587119898119890119861119899123当1198991时1199052120587119898119890119861故正确电子沿磁场方向位移为119907111990531198991205871198981199070119890119861119899123不可能取值为312058711989811990702119890119861故错误电子在沿磁场方向做匀速直线运动故沿磁场方向的动量分量不变电子的动量变化量等于圆周运动过程中的动量变化量当电子运动时间为圆周运动周期的12时或者是12周期的奇数倍时圆周运动的初末线速度方向相反动量变化量大小为211989811990721198981199070故正确故选119861119863答案119860119861119863解析解11986001199051时间内对导体棒119886与重物119860整体根据牛顿第二定律得119898119892119861111986811987121198981198861由1198681205491198761205491199051205491198761198621205491198801205491198801205491198641198611119871120549119907可得119868119862119861111987112054911990712054911990511986211986111198711198861联立解得此时间内导体棒119886的加速度为11988611198981198922119898119862119861121198712解得119886141198981199042可知此时间内导体棒119886做匀加速运动1199051时刻导体棒119886的速度大小为119907111988611199051402511989811990411198981199041199051时刻电容器极板上储存的电荷量为119876119862119861111987111990710511111986205119862故正确断开开关119878后对导体棒119886与重物119860整体根据牛顿第二定律得119898119892211989811988621199052时刻导体棒119886的速度大小为11990721199071119886211990521199051解得1199072211989811990401199051时间段导体棒119886运动的位移大小为119909112119886111990512解得1199091012511989811990511199052时间段导体棒119886运动的位移大小为1199092119907111990722119905211990511220450251198980311989801199052时间内导体棒119886的位移大小为119909111990920125119898031198980425119898故正确119862119863设1199053时刻导体棒119886的加速度大小为1198863此时根据牛顿第二定律得对导体棒119886与重物119860整体有1198981198921198611119868111987121198981198863对导体棒119887有119861211986811198711198981198863联立解得119886325119898119904211986815119860此时回路的产热功率为119875119868211987752111988225119882故错误正确故选119860119861119863答案13870650107119862119860119862解析解1螺旋测微器固定刻度上的读数为135119898119898可动刻度第37格和固定刻度轴线对齐因此可读得读数为13511989811989837000111989811989813870119898119898由题图可知条纹间距12054911990911990981199093513870899550975119898119898根据120549119909119871119889120582变形得到120582120549119909119889119871097510304103066501071198982119860119861前后移动透镜会影响进光量进而影响条纹亮度拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行获得清晰的干涉图样因为已有清晰图样不用调节故错误图中成因是单双缝与分划板的中心刻线不平行所以需要旋转单双缝使分划线与干涉条纹平行故正确故选1198623119860增大双缝到屏的距离119871干涉条纹间距将增大故正确由120549119909119871119889120582可知减小双缝间距119889干涉条纹间距将增大故错误发生干涉现象时若挡住双缝中的一条缝屏上也会有条纹是衍射条纹故正确去掉滤光片后干涉现象不会消失会出现彩色的干涉条纹故错误故选119860119862故答案为1138701386913871均正确65010721198623119860119862答案99等于030113110解析解1题中图1是半偏法测电流表的内阻由于第步中同时调整滑动变阻器使得电路中总电流保持119868119892不变由题意有12119868119892119877119892119868119892121198681198921198772可得119877119892119877299120570因为总电流等于119868119892不变所以该测量值等于电流表1198601内阻的实际值没有系统误差2若将该电流表1198601改装成量程为100119898119860的电流表119860则改装后的电流表119860的内阻119877119860119868119892119877119892119868解得1198771198600301205703根据1198681198641199031198771198601198770整理得111986811198641198770119877119860119903119864根据题意结合图3可得1119864005001451031198811119903119877119860119864001103120570119881解得119864113119881119903110120570故答案为199等于203031131101根据半偏法原理及欧姆定律解得电流表内阻并分析误差2根据电流表的改装原理解答3根据闭合电路欧姆定律结合图像的斜率与截距解答本题考查了半偏法测毫安表内阻及安阻法测电源电动势和内阻两个实验考查考生的理解能力实验探究能力创新能力考查了串并联电路电表改装闭合电路欧姆定律有效数字误差分析等知识点答案解1当减震装置安装到汽车上后设汽缸压缩后的体积为1198812压强为1199012由玻意耳定律可知1199011119881111990121198812代入数据解得119901251051198751198862设汽车对一个减震装置的压力为119865取上支座及活塞为研究对象受力分析可知11990101198781198651199012119878119896120549119909代入题中数据解得1198654800119873撑起的汽车部分的重力1198721198924119865解得1198721920119896119892答1压缩后汽缸内氮气的压强为51051198751198862由四台减震装置支撑的汽车部分的质量119872为1920119896119892解析1由玻意耳定律求压强2以减震装置气缸上表面为研究对象受力分析根据平衡条件列式求汽车质量本题以车辆的空气减震装置为素材创设了定量气体等温压缩的情境主要考查了学生的理解能力和推理论证能力考查了气体实验定律理想气体胡克定律共点力平衡等知识点答案解1粒子在电场中沿极板方向做匀速运动可得粒子穿过电场的时间为1199051198711199070解得1199052106119904119879粒子在电场中运动的加速度大小为119886119902119880119898119889已知1199050时刻从粒子源射出的粒子恰好从上极板右端119872点离开电场由于119905119879故该粒子在垂直极板方向上做对称的匀加速匀减速运动则有1211988912119886119879222其中1198891011988811989801119898联立解得11988010001198812由119905119879任意时刻进入电场的粒子在垂直于极板的方向上加速的总时间等于减速的总时间经过电场后垂直于极板方向的速度都为零即都是以速度1199070平行于极板方向射出根据对称性1199051198792时刻入射的粒子会从下极板右端的119873点射出电场可知在119872119873之间为一束运动方向相互平行的粒子进入磁场做匀速圆周运动偏转后都从119875点离开磁场根据磁聚焦模型可知磁场是以119875为最低点的圆形磁场区域的一部分且圆形磁场区域的半径119877等于119889粒子在磁场中的运动半径119903也等于119889即11987711990311988910119888119898011198981199051198794时刻从粒子源射出的粒子在电场中总的侧移量为零该粒子从119872119873的中点射出电场在磁场中的运动轨迹如下图所示轨迹的圆心角为120579由几何关系得1199031198881199001199041205791199031198892解得1205791205873该粒子在磁场中运动的时间为1199051205791199031199070解得11990512058715105119904211061199043根据2的分析可得最小磁场面积应该是圆形磁场区域的左下14圆弧和119872点入射的粒子轨迹所包围的面积如下图所示磁场区域的最小面积为11987811989811989411989912058711987724119903222解得119878119898119894119899571031198982答1电压119880的大小为100011988121199051198794时刻从粒子源射出的粒子在磁场中运动的时间为211061199043磁场区域的最小面积为571031198982解析1粒子在电场中沿极板方向做匀速运动据此求得粒子穿过电场的时间根据牛顿第二定律求得粒子在电场中运动的加速度对1199050时刻从粒子源射出的粒子在垂直于极板的方向的运动应用运动学公式求解2分析粒子从电场射出的情况已知所有粒子都从119875点离开磁场根据磁聚焦模型确定圆形磁场区域的半径119877和粒子在磁场中的运动半径1199051198794时刻从粒子源射出的粒子在电场中总的侧移量为零该粒子从119872119873的中点射出电场由几何关系求得该粒子在磁场中的轨迹圆心角根据运动轨迹的弧长与线速度的比求解粒子在磁场中运动的时间3根据2的分析可得确定最小磁场区域的形状根据几何知识求解磁场区域的最小面积本题主要考查了学生的理解能力和推理论证能力考查了带电粒子在交变电场中在匀强磁场中的运动规律处理曲线运动的方法是将运动分解为两个直线运动解答时利用好对称性掌握磁聚焦与磁发散模型的特点及应用答案解1物块119875被弹出到运动到119861过程根据动能定理有1198641199011211989811990702解得11990706119898119904物块在小车119864119865段运动时取向右为正方向根据动量守恒定律119898119907011989811990711198721199072能量守恒定律可得121198981199070212119898119907121211987211990722120583119898119892119871解得1199071411989811990411990721119898119904所以物块运动到119865点时速度的大小为4119898119904小车的速度大小为11198981199042滑块滑上圆周轨道到最高点过程取向右为正方向对二者在水平方向根据动量守恒定律有1198981199070119898119872119907119909根据能量守恒定律有12119898119907121211987211990722121198981198721199071199092119898119892其中119907119909为二者的共同速度大小解得031198983当物块119876向右滑上小车后恰好到达119865点与小车共速时弹簧弹性势能最小弹开过程根据功能关系可得119864119901112119898119907012取向右为正方向对物块119875和小车有119898119907011198981198721199073根据能量守恒定律可得11986411990111211989811987211990732120583119898119892119871解得1198641199011135119869由于1198981198921198771010021198692119869120583119898119892119871051010181198699119869119898119892119877弧恰好在119866点与小车共速时弹簧弹性势能达到最大值弹开过程好根据功能关系可得119864119901212119898119907022取向右为正方向对二者在水平方向根据动量守恒定律有119898119907021198981198721199074根据能量守恒定律有11986411990121211989811987211990742120583119898119892119871119898119892119877解得1198641199012165119869综合上述物块向右滑上小车后能通过119865点并且后续运动过程始终不滑离小车被锁定弹簧的弹性势能取值范围135119869119864119901165119869答1若初始弹簧的弹性势能11986411990118119869则物块运动到119865点时速度的大小为41198981199042若初始弹簧的弹性势能11986411990118119869则物块冲出小车后运动到最高点处与119865点竖直距离为031198983若弹簧解除锁定后物块向右滑上小车后能通过119865点并且后续运动过程始终不滑离小车被锁定弹簧的弹性势能取值范围为135119869119864119901165119869解析1物块119875被弹出到运动到119861过程根据动能定理求解离开弹簧的速度大小物块在小车119864119865段运动时根据动量守恒定律能量守恒定律列方程联立求解2滑块滑上圆周轨道到最高点过程水平方向根据动量守恒定律列方程再根据能量守恒定律列方程联立求解3当物块119876向右滑上小车后恰好到达119865点与小车共速时弹簧弹性势能最小根据功能关系动量守恒定律其最小的弹性势能当物块119875冲上119865119866圆弧恰好在119866点与小车共速时弹簧弹性势能达到最大值根据功能关系动量守恒定律能量守恒定律列方程求解最大的弹性势能由此得到被锁定弹簧的弹性势能取值范围本题主要是考查了动量守恒定律和能量守恒定律对于动量守恒定律其守恒条件是系统不受外力作用或合外力为零解答时要首先确定一个正方向利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程再根据能量关系列方程求解