【題目】如圖所示，Ⅰ、Ⅲ區域（足夠大）存在著垂直紙面向外的勻強磁場，虛線MN、PQ分別為磁場區域邊界，在Ⅱ區域內存在著垂直紙面向里的半徑為R的圓形勻強磁場區域，磁場邊界恰好與邊界MN、PQ相切，S、T為切點，A、C為虛線MN上的兩點，且AS=CS=
R，有一帶正電的粒子以速度v沿與邊界成30°角的方向從C點垂直磁場進入Ⅰ區域，隨后從A點進入Ⅱ區域，一段時間后粒子能回到出發點，并最終做周期性運動，已知Ⅱ區域內磁場的磁感應強度B2為Ⅰ區域內磁場的磁感應強度B1的6倍，Ⅲ區域與Ⅰ區域磁場的磁感應強度相等，不計粒子的重力。求：
(1)粒子第一次進入Ⅱ區域后在Ⅱ區域中轉過的圓心角；
(2)粒子從開始運動到第一次回到出發點所經歷的總時間。
【答案】(1)120°(2)
【解析】
(1)粒子的運動軌跡如圖所示，由幾何關系得
，
半徑
粒子轉過的圓心角為
粒子從
點進入Ⅱ區域，先做勻速直線運動，且速度延長線剛好過Ⅱ區域圓形磁場的圓心
，接著在磁場中做圓周運動，離開時速度方向的反向延長線仍然過圓心
設軌跡半徑為
，由牛頓運動定律知
得
故
即
連接
，得
得
故此粒子第一次進入Ⅱ區域后在Ⅱ區域轉過的圓心角為
(2)粒子進入Ⅲ區域時，速度方向仍與邊界
成30°角，故此粒子的軌跡圖左右對稱，上下對稱，粒子在一個周期內，在Ⅰ、Ⅲ區域總共要經歷兩次圓周運動過程，每次轉過的圓心角均為
所用總時間為
在Ⅱ區域要經歷兩次圓周運動過程，每次轉過的圓心角均為
，所用時間為
在Ⅱ區域要經過4次勻速直線運動過程，每次運動的距離為
所用總時間
故此粒子在一個周期內所經歷的總時間為
快樂5加2金卷系列答案科目：高中物理 來源： 題型：
【題目】如圖所示，豎直放置的光滑金屬導軌水平間距為L，導軌下端接有阻值為R 的電阻。質量為m、電阻為r的金屬細桿ab與豎直懸掛的絕緣輕質彈簧相連，彈簧上端固定。整個裝置處在磁感應強度大小為B、方向垂直于導軌平面的勻強磁場中。現使細桿從彈簧處于原長位置由靜止釋放，向下運動距離為h時達到最大速度vm， 此時彈簧具有的彈性勢能為Ep。導軌電阻忽略不計，細桿與導軌接觸良好，重力加速度為g，求：
（1）細桿達到最大速度m時，通過R的電流大小I；
（2）細桿達到最大速度vm時，彈簧的彈力大小F；
（3）上述過程中，R上產生的焦耳熱Q。
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【題目】某同學利用如圖甲所示的電路測定電源的電動勢和內電阻，實驗中電表內阻對實驗結果的影響很小，均可以忽略不計．閉合電鍵S后，變阻器的滑動觸頭P由變阻器的一端滑到另一端的過程中，兩電壓表示數隨電流變化情況分別如圖乙中的直線a、b所示．
（1）將如圖丙所示實物圖中未連接的部分元件，按電路圖連接成實驗電路；
（2）通過分析可知，圖乙中直線______（填a或b）表示電壓表V1示數隨電流表A示數變化的關系；
（3）根據U－I圖象中坐標軸表示的數據，可求出電源電動勢E＝______，內電阻r＝______．
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【題目】為了做好疫情防控工作，小區物業利用紅外測溫儀對出入人員進行體溫檢測。紅外測溫儀的原理是：被測物體輻射的光線只有紅外線可被捕捉，并轉變成電信號。圖為氫原子能級示意圖，已知紅外線單個光子能量的最大值為1.62eV，要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉，最少應給處于
激發態的氫原子提供的能量為（ ）
A.10.20eVB.2.89eVC.2.55eVD.1.89eV
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【題目】如圖所示，勻強磁場垂直銅環所在的平面向里，磁感應強度大小為B．導體棒A的一端固定在銅環的圓心O處，可繞O勻速轉動，與半徑分別為r1、r2的銅環有良好接觸。通過電刷把大小銅環與兩豎直平行正對金屬板P、Q連接成電路。R1、R2是定值電阻，R1=R0，R2=2R0，質量為m、電荷量為Q的帶正電小球通過絕緣細線掛在P、Q兩板間，細線能承受的最大拉力為2mg，已知導體棒與銅環電阻不計，P、Q兩板間距為d，重力加速度大小為g。現閉合開關，則（ ）
A.當小球向右偏時，導體棒A沿逆時針方向轉動
B.當細線與豎直方向夾角為45°時，平行板電容器兩端電壓為
C.當細線與豎直方向夾角為45°時，電路消耗的電功率為
D.當細線恰好斷裂時（此時小球的加速度為零），導體棒A轉動的角速度為
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【題目】如圖，“神州”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖，其過程可簡化為：打開降落傘一段時間后，整個裝置勻速下降，為確保安全著陸，需點燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運動。則（ ）
A.火箭開始噴氣瞬間返回艙獲得向上加速度
B.火箭開始噴氣瞬間傘繩對返回艙的拉力不變
C.返回艙在噴氣過程中（返回艙質量的變化可忽略）機械能在增加
D.返回艙在噴氣過程中處于失重狀態
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【題目】自從釣魚島危機以來，我國海監漁政船為維護我國領海主權，奉命赴東海釣魚島海域開始對我國漁船執行護漁任務。我國的一艘漁船正在勻速行駛，到達A處時，船老大突然發現后側面不遠處有日本巡邏艦正在向他們靠近，并預計還有40min就會追上漁船，于是立即向在C處海域執行任務的我國某海監漁政船發出求援信號，我海監執法人員立即推算出40min后的漁船位置應在D處，馬上調好航向，沿D直線方向從靜止出發恰好在40min內到達D處，假設艦體受海水的阻力始終不變，該海監船以最大速度勻速航行時輪機輸出的總功率為
，艦體質量為7000噸，海監船運動的速度—時間圖象如圖所示，求：
(1)海監船走的航線CD的長度；
(2)則在第36分鐘時，輪機通過渦輪對海水的推力為多大？方向如何？
(3)艦船前面35分鐘消耗的能量是多少？
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【題目】均質均勻圓環半徑略大于圓柱體半徑，空間存在垂直于圓柱體表面沿半徑向外的磁場，圓環所在位置的磁感應強度大小為B。圓環的質量為m，半徑為r，給環以豎直向上的初速度v，圓環上升最大的高度為H，然后落回拋出點，此過程中（ ）
A.圓環先有擴張后有收縮趨勢
B.圓環上升時間比下降時間短
C.圓環上升過程和下降過程產生的熱量相同
D.圓環上升過程經過
位置時的速度有可能大于
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【題目】如圖所示，質量為2m、m的小滑塊P、Q，P套固定豎直桿上，Q放在水平地面上。P、Q間通過鉸鏈用長為L的剛性輕桿連接，一輕彈簧左端與Ｑ相連，右端固定在豎直桿上，彈簧水平，當α=30°時，彈簧處于原長。當α=30°時，P由靜止釋放，下降到最低點時α變為60°，整個運動過程中，P、Q始終在同一豎直平面內，彈簧在彈性限度內，忽略一切摩擦，重力加速度為g。則P下降過程中
A. P、Q組成的系統機械能守恒
B. 彈簧彈性勢能最大值為
C. 豎直桿對P的彈力始終大于彈簧彈力
D. P下降過程中動能達到最大前，Q受到地面的支持力小于3mg
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