浙江省杭州地区（含周边）重点中学2020届高三上学期期中考试物理试题

浙江省杭州地区（含周边）重点中学2020届高三上学期期中考试物理试题

‎2019学年第一学期期中杭州地区(含周边)重点中学 高三年级物理学科试题 考生须知:，‎ 本卷满分 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卷上，写在试卷上无效:‎ ‎4.考试结束后，只需上交答题卷。‎ 一、选择题I(共10小题，每题3分，共30分。在每小题列出的四个备选选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分。) ‎ ‎1.在物理学发展过程中，许多物理学家做出了贡献，他们的科学发现和所采用的科学方法推动了人类社会的进步，以下说法正确的是（ ）‎ A. 牛顿利用轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢的比较推理，推翻了亚里士多德重的物体下落快、轻的物体下落慢的结论 B. 元电荷e的数值为，最早由法国物理学家汤姆逊通过实验测量得出 C. 卡文迪许用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法 D. 开普勒利用行星运动的规律，并通过“月-地检验”，得出了万有引力定律 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．伽利略利用轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢的比较推理，推翻了亚里士多德重的物体下落快、轻的物体下落慢的结论，故A错误；‎ B．元电荷e的数值为，最早由美国物理学家密立根通过油滴实验测量得出，故B错误；‎ C．卡文迪许用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法，故C正确；‎ D．牛顿利用行星运动的规律，并通过“月-地检验”，得出了万有引力定律，故D错误。‎ 故选C．‎ ‎2.下列说法正确的是（ ）‎ A. 根据公式可知，I与q成正比，I与t成反比 B. 公式适用任何电路，适用纯电阻电路 C. 电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能越多 D. 把小量程的电流表改装成电压表要串联一个阻值较大的电阻 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．公式是电流的定义式，I与q、t无关，故A错误；‎ B．公式适用任何电路，用于求解焦耳热，适用于任何电路，故B错误；‎ C．电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越大，但不能说明电源把其他形式的能转化为电能越多，与电荷量也有关系，故C错误；‎ D．把小量程的电流表改装成电压表要串联一个阻值较大的电阻，用来分到更大的电压，达到改装电压表的目的，故D正确。‎ 故选D．‎ ‎3.2018年5月2日，港珠澳大桥沉管隧道最后接头成功着床。如图所示是6000吨重的“接头"由世界最大单臂全旋回起重船"振华30”安装的情景。“接头”经15分钟缓慢下降15米的过程中，其机械能的改变量，所受重力的平均功率P，起重机对重物做的功W，(不考虑空气阻力)表述正确的是 A. 机械能的增加量 B. 机械能的增加量 C. 机械能的减小量 D. 机械能的减小最 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】重物缓慢下降，其动能不变，重力势能减少，所以机械能的减少量 所受重力的平均功率为 根据动能定理知外力对重物所做的总功零，则起重机对重物做的功 故选C ‎4.某斜面固定在水平地面上，一小球沿斜面向上做匀减速运动，运动过程中小球依次经过A、B、C三点，最后恰好能到达最高点D，其中AB=12m，BC=8m，从A点运动到B点，从B点运动到C点两个过程速度变化量都是-2m/s，下列说法正确的是（　　）‎ A. 小球的加速度大小为2m/s²‎ B. 小球到达B点速度大小为10m/s C. A、D两点间的距离为24.5m D. 小球从C点运动到D点的时间为2s ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由题目中的从A点运动到B点，从B点运动到C点两个过程速度变化量都是可知，AB和BC段的时间相同，由和可得：，，A错误；‎ B．由公式可得，B错误；‎ C．由公式得，AD之间的距离为24.5m，C正确；‎ D．在AD之间运动的时间为，所以CD之间所用的时间为3s，D错误．‎ ‎5.如图，一光滑的轻滑轮用细绳悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b，外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则（ ）‎ A. 绳的张力也在一定范围内变化 B. 物块b一定受到5个力作用 C. 连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D. 物块b与桌面间的摩擦力方向可能水平向右 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．由于整个系统处于静止状态，所以滑轮两侧连接和的绳子的夹角不变；物块只受重力以及绳子的拉力，由于物体平衡，则连接和的绳子张力保持不变；由于绳子的张力及夹角均不变，所以中的张力保持不变，故AC错误；‎ B．物块受到重力、支持力、间绳子的拉力以及拉力的作用，可能不受摩擦力，也可能受到摩擦力，故可能受到5个力作用，也可能受到4个力的作用，故B错误；‎ D．处于静止即平衡状态，对受力分析有：‎ 和与轴所成夹角均保持不变，由平衡条件可得：‎ 由于的大小不变，当大小发生变化时，可能小于，的摩擦力可能水平向右，故D正确。‎ 故选D．‎ ‎6.A、B两颗卫星围绕地球做匀速圆周运动，A卫星运行的周期为，轨道半径为；B卫星运行的周期为，下列说法正确的是（ ）‎ A. B卫星的轨道半径为 B. A卫星的机械能一定大于B卫星的机械能 C. 在发射B卫星时候，发射速度可以小于7.9km/s D. 某时刻卫星A、B在轨道上相距最近，从该时起每经过时间，卫星A、B再次相距最近 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据开普勒第三定律可得：‎ 则得卫星的轨道半径为：‎ 故A错误；‎ B．因．由上分析知，，根据将卫星从低轨道进入高轨道，火箭要点火加速做功，但由于与的质量都未知，故无法判定谁的机械能更大，故B错误；‎ C．发射地球的卫星，其发射速度必须大于第一宇宙速度，即发射速度大于，故C错误；‎ D．设从两卫星相距最近到再次相距最近经历时间为。则有：‎ 得：，故D正确。‎ 故选D．‎ ‎7.如图甲所示，a、b是一条竖直电场线上的两点，一带正电的粒子从a运动到b的速度—时间图象如图乙所示，则下列判断正确的是 A. b点的电场方向为竖直向下 B. a点的电场强度比b点的大 C. 粒子从a到b的过程中电势能先减小后增大 D. 粒子从a到b的过程中机械能先增大后减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.粒子在a点时受到的电场力方向向上，大小大于重力，所以电场的方向为竖直向上，故A错误；‎ B.粒子在b点时受到的电场力小于重力，所以a点的电场强度比b点的大，故B正确；‎ C.粒子从a到b的过程中电场力一直做正功，所以电势能一直减小，故C错误；‎ D.粒子从a到b的过程中，除重力做负功外，只有电场力做正功，则机械能一直增大，故D错误．‎ ‎8.如图所示，质量m=75kg的滑雪运动员在倾角θ=37°的直滑道上由静止开始向下滑行的速度—时间图象，图中的OA直线是t=0时刻速度图线的切线，速度图线末段BC平行于时间轴，运动员与滑道间的动摩擦因数为μ，所受空气阻力与速度成正比，比例系数为k．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则 A. 物体开始时做加速度增大的加速直线运动，最后做匀速运动 B. t=0时刻运动员的加速度大小为2m/s2‎ C. 动摩擦因数μ为0.25‎ D. 比例系数k为15kg/s ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由速度-时间图像可知 ，物体开始时做加速度减小的加速直线运动，最后做匀速运动，故A错误；在t=0时刻，图线切线的斜率即为该时刻的加速度，故有  ，故B错误；在t=0时刻开始加速时，v0=0，由牛顿第二定律可得 ，最后匀速时有：vm=10m/s，a=0，由平衡条件可得，联立解得： μ=0.25，k=30kg/s，故C正确、D错误．所以C正确，ABD错误．‎ ‎9.风速仪结构如图（a）所示．光源发出的光经光纤传输，被探测器接收，当风轮旋转时，通过齿轮带动凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住．已知风轮叶片转动半径为r，每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈．若某段时间Δt内探测器接收到的光强随时间变化关系如图（b）所示，则该时间段内风轮叶片 ‎ A. 转速逐渐减小，平均速率为 B. 转速逐渐减小，平均速率 C. 转速逐渐增大，平均速率为 D. 转速逐渐增大，平均速率 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意，从图（b）可以看出，在时间内，探测器接收到光的时间在增长，圆盘凸轮的挡光时间也在增长，可以确定圆盘凸轮的转动速度在减小；在时间内可以从图看出有4次挡光，即圆盘转动4周，则风轮叶片转动了4n周，风轮叶片转过的弧长为，叶片转动速率为：，故选项B正确．‎ ‎【点睛】先通过图示判断圆盘凸轮的转动速度变化和转动圈数，再通过圆周运动的关系计算叶片转动速率．‎ ‎10.如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，将a、b两种单色细光束射入到P点，入射角为，，若a光折射后恰好射至AD面上，b光从CD面射出，则（ ）‎ A. 在介质中b光比a光速度大 B. a光在介质中的折射率 C. 若要a光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足 D. 改变入射角θ的大小，b光一定可以从AD面射出 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．光的折射角大于光的折射角，由折射定律知光的折射率大于光的折射率，由：‎ 分析知在介质中光比光速度小，故A错误；‎ B．光折射后恰好射至面上点，如图所示。根据几何关系可知：‎ 光在介质中的折射率为：‎ 故B错误；‎ C．若要光束在面上发生全反射，则有：‎ 得：‎ 由得：‎ 可知：‎ 故C正确；‎ D．光的折射率大于光的折射率，由知光的临界角小于光的临界角，但不确定光临界角的范围，因此，改变入射角的大小，光不一定可以从面射出，故D错误。‎ 故选C．‎ 二、选择题I (本题共4小题，每小题4分，共16分.每小题列出的四个各选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)‎ ‎11.如图所示为某时刻两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，此时a波上某质点P的运动方向如图所示，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 两列波具有相同的波速 B. 此时b波上的质点Q正向下运动 C. 在P质点完成30次全振动的时间内Q质点可完成20次全振动 D. 若b波的周期为T，则Q质点从图位置第一次到波谷时间 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．两列简谐横波在同一介质中传播，波速相同，故A正确；‎ B．此时波上质点的运动方向向下，由波形平移法可知，波向左传播，则知此时波上的质点正向上运动，故B错误；‎ C．由图可知，两列波波长之比：‎ 波速相同，由波速公式得、两波频率之比为：‎ 所以在质点完成30次全振动的时间内质点可完成20次全振动，故C正确；‎ D．质点此时的纵坐标为，那么其第一次到达平衡位置的时间，再由B选项分析可知，质点此时向上振动，则质点从图位置第一次到波谷时间：‎ 故D正确。‎ 故选ACD．‎ ‎12.如下列几幅图的有关说法中正确的是（　　）‎ A. 图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应 B. 图丙表示LC振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小 C. 图乙是铀核裂变图，其核反应方程为，若该过程质量亏损为，则铀核的结合能为 D. 图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．从图中可以看出，光线在水中偏折程度更大，即光的折射率大于光的折射率，则光的频率大于光的频率，结合光电效应发生的条件可知，若光能使某金属发生光电效应，则采用光照射也一定能发生光电效应，故A正确；‎ B．图丙磁场中由安培定则可知，电路电流沿顺时针方向，由电容器极板间电场方向可知，电容器上极板带正电，则此时正处于充电过程，电路电流逐渐减小，线圈磁感应强度正在减小；电容器极板上的电荷量正在增加；电容器中的电场强度正在变大，磁场能正在转化为电场能，故B正确；‎ C．图乙是铀核裂变图，其核反应方程为，若该过程质量亏损为，则该过程中释放的能量为，不是铀核的结合能，故C错误；‎ D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。‎ 故选ABD．‎ ‎13.如图所示，甲为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系．以下说法正确的是（ ）‎ ‎　　　‎ ‎ 　　　　‎ A. 若b光为绿光，c光可能是紫光 B. 若a光为绿光，c光可能是紫光 C. 若b光光子能量为2.81ev，用它照射由金属铷构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于n=3激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 D. 若6光光子能量为2.81ev，用它直接照射大量处于n=2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】由光电效应的方程和遏止电压的方程联立解得，即光子照射同一块金属的时候，只要遏止电压一样，说明光子的频率一样，遏止电压越大，光子的频率越大，因此可知b光和c光的频率一样大于a光的频率，故A错B对；‎ b光的光电效应方程为,电子照射氢原子，氢原子只吸收两个能级差的能量，剩下的能量不吸收留给电子，因此n=3的的只需要吸收的能量为，这是氢原子处在n=4的能级上，可向下辐射6种频率的光，C正确；‎ 若用光子照射氢原子，氢原子智能吸收光子的能量恰好为能级之差的光子，2.81eV不满足能级差，因此此光子不被吸收，D错误．‎ ‎14.一足够长的传送带与水平面的夹角为θ，以一定的速度匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块（如图a所示）。以此时为时刻记录了物块之后在传送带上运动的速度随时间的变化关系，如图b所示图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两速度大小。已知传送带的速度保持不变。则下列判断正确的是（ ）‎ A. 若物块与传送带间的动摩擦因数为μ，则 B. 内，物块沿皮带向下运动，内沿皮带向上运动，时刻回到原位置 C. 内，系统产生的热量一定比物块动能的减少量大 D. 内，传送带对物块做的功等于物块动能的减少量 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在内，物块向上运动，则有：‎ 得：，故A正确；‎ B．物块先向下运动后向上运动，图像的“面积”表示位移，时间内，物体的总位移为负，即沿斜面向下，则时刻物块没有回到原位置，故B错误；‎ C．根据图像的“面积”表示位移，时间内，物体的位移为负，即沿斜面向下，重力对物块做正功，物块的重力势能减小、动能也减小，都转化为系统产生的内能，由能量守恒得知，系统产生的热量一定比物块动能的减少量大，故C正确；‎ D．内，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力做正功，则重力做功与传送带对物块做的功之和等于物块动能的减少量，故D错误。‎ 故选AC．‎ 三、实验题(共18分，15题6分，16题6分 17题6分)‎ ‎15.某实验小组采用如图甲所示装置来探究“功与速度变化的关系”。实验中，将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，在长木板的另一端固定打点计时器，小车碰到制动装置前，砝码和砝码盘尚未到达地面。现通过分析小车位移与速度的变化关系来探究合外力对小车所做的功与速度变化的关系。把小车拉到靠近打点计时器的位置，接通电源，从静止开始释放小车，得到一条纸带。‎ ‎（1）图乙是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，A、B、C是纸带的三个计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图乙所示，已知所用交变电源的频率为50Hz，则打B点时刻小车的瞬时速度_____m/s（结果保留两位有效数字）‎ ‎（2）实验中，该小组同学画出小车位移x与速度v的关系图像如图丙所示。若仅根据该图形状，某同学对W与v的关系作出的猜想，肯定不正确的是_______。‎ A. B. C. D. ‎ ‎（3）在本实验中，能不能用一条橡皮筋代替细线连接小车进行操作，为什么？（假设仅提供一条橡皮筋，实验其他装置和条件不变）_______。‎ ‎【答案】 (1). 0.40 (2). AC (3). 不能，用橡皮筋连接小车，小车在运动过程中重物的重力势能减小，转化为橡皮筋的弹性势能和小车动能，不易找出外力做功和小车动能变化的关系 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]由题意知，计数点的时间间隔为：‎ 点时刻小车的瞬时速度为：‎ ‎（2）[2]由于，且为定值，因此，由图像知与不成正比，所以不成立，故A错误；根据图像当增大时，增大，合外力做的功也会增大，故不正确，故C错误；‎ ‎（3）[3]不能，用橡皮筋连接小车，小车在运动过程中重物的重力势能减小，转化为橡皮筋的弹性势能和小车动能，不易找出外力做功和小车动能变化的关系。‎ ‎16.为准确测绘小灯泡的伏安特性曲线，利用如下器材设计了甲乙两个电路 A.小灯泡（额定电压为2.5V，额定电流为0.3A）‎ B.电流表（量程0-0.6A，内阻约2Ω）‎ C.电压表V（量程0-3V内阻约10kΩ）‎ D.滑动变阻器（0-52Ω，3A）‎ E.直流电源B（约为3V）‎ F.开关、导线若干 ‎（1）实验电路选择______。（填甲或乙）‎ ‎（2）如图丙是利用欧姆表测定小灯泡的电阻______Ω.‎ ‎（3）按照实验测得的伏安特性曲线如丁图中的1曲线，考虑误差因素，真实的伏安特性曲线更接近______曲线（填2或3）。‎ ‎【答案】 (1). 乙 (2). 5.6 (3). 2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]小灯泡的额定电阻：‎ 故电流表采用外接法，故电路图选择图乙；‎ ‎（2）[2]欧姆表读数为表盘刻度乘以倍率，小灯泡电阻为：‎ ‎（3）[3]由于电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，实际测得的通过小灯泡的电流偏大，相同电压下，小灯泡的真是电流小于电流表示数，故真实的伏安特性曲线更接近2。‎ ‎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0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm．则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）．‎ ‎【答案】 (1). B (2). (3). 630‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（i）由Δx= ，因Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意；‎ ‎（ii）由，λ= ‎ ‎（iii）λ==‎ 四、计算题(共36分，18题10分，19题12分， 20题14分)‎ ‎18.某同学设计了一款益智类的儿童弹射玩具，模型如图所示，段是长度连续可调的竖直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆， 与AB杆稍稍错开．竖直标杆内装有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的小球．每次将弹簧的长度压缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将小球弹出．在弹射器的右侧装有可左右移动的宽为2R的盒子用于接收小球，盒子的左端最高点Q和P点等高，且与E的水平距离为x，已知弹簧锁定时的弹性势能Ep=9mgR ‎，小球与水平杆的动摩擦因μ=0.5，与其他部分的摩擦不计，不计小球受到的空气阻力及解除锁定时的弹性势能损失，不考虑伸缩竖直轩粗细变化对小球的影响且管的粗细远小于圆的半径，重力加速度为g．求：‎ ‎ (1)当h=3R时，小球到达管道的最高点C处时的速度大小vc；‎ ‎ (2)在(1)问中小球运动到最高点C时对管道作用力的大小；‎ ‎ (3)若h连续可调，要使该小球能掉入盒中，求x的最大值？‎ ‎【答案】（1）；（2）F=9mg；（3）xmax=8R ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设小球从P点运动至C点的过程中，机械能守恒，则有：‎ 解得：‎ ‎(2)设小球在C点时受到管道给的作用力向下．大小为F ‎ ‎ 得：F=9mg 根据牛顿第三定律，小球对管道的作用力大小为9mg ‎(3)从P到E的过程中，由动能定理得：‎ 要使小球落入盒中且x取极值的临界是正好从Q点掉入盒子，由E到Q做平抛运动得：‎ 联立可得： ‎ 故当h=5R时，有 判断：该情况小球能通过最高点C，结果成立 ‎19.如图甲所示。在同一水平面上，两条足够长的平行金属导轨MNPQ间距为，右端接有电阻，导轨EF连线左侧光滑且绝缘.右侧导轨粗糙，EFGH区域内有垂直导轨平面磁感应强度的矩形匀强磁场；一根轻质弹簧水平放置，左端固定在K点，右端与质量为的金属棒a接触但不栓接，且与导轨间的动摩擦因数，弹簧自由伸长时a棒刚好在EF处，金属棒a垂直导轨放置，现使金属棒a在外力作用下缓慢地由EF向左压缩至AB处锁定，压缩量为。此时在EF处放上垂直于导轨质量电阻的静止金属棒b。接着释放金属棒a，两金属棒在EF处碰撞，a弹回并压缩弹簧至CD处时速度刚好为零且被锁定，此时压缩量为，b棒向右运动，经过从右边界GH离开磁场，金属棒b在磁场运动过程中流经电阻R的电量。设棒的运动都垂直于导轨，棒的大小不计，已知弹簧的弹力与形变量的关系图像（如图乙）与x轴所围面积为弹簧具有的弹性势能。求：‎ ‎（1）金属棒a碰撞金属棒b前瞬间的速度 ‎（2）金属棒b离开磁场时的速度 ‎（3）整个过程中电阻R上产生的热量 ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）如乙图所示，最初弹簧具有的弹性势能：‎ 根据机械能守恒得：‎ 可得 ‎ ‎（2）设棒反弹的速度为，棒碰后速度为，金属棒离开磁场时的速度。‎ 弹回至处时弹簧具有的弹性势能为：‎ 根据机械能守恒得：‎ 解得 对于碰撞过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得：‎ 可得 棒通过磁场的过程，根据动量定理得：‎ 又：‎ 可得 ‎（3）根据：‎ 可得 整个过程中回路产生的总热量：‎ 电阻上产生的热量：‎ 联立解得：‎ ‎20.如图所示，质量为m电荷量为q的带负电的粒子从O点以大小为的速率沿与水平线ON夹角为的方向射入I区圆形磁场，经偏转能平行于ON进入IV区真空区域。已知粒子的比荷，I区圆形磁场半径，磁感应强度大小.（不计带电粒子的重力和带电粒子之间的相互作用）‎ ‎（1）求粒子的初速度的大小；‎ ‎（2）控制II区磁场的大小使得粒子第一次射出该磁场时，速度方向与ON夹角都为45°求与的关系；‎ ‎（3）在第2小题的条件下，仅分析的粒子射入圆形磁场，当该粒子进入II区磁场时，立即在IV区加上竖直向上，场强大小的电场，粒子能打在水平线ON上的D点，D点与N点距离L=2m。若粒子在III，IV区运动过程中不再回到II区磁场。求III区磁场磁感应强度大小。‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎（3）在磁场中到打到点，，取1，‎ 在电场中打到点，，取1，2，3，‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）洛伦兹力完全提供向心力，可知半径：‎ 所以：‎ 代入数据解得：‎ ‎（2）根据几何关系可知：‎ 解得：‎ ‎（3）根据几何知识有：‎ 解得：‎ 在区转过在磁场中偏转距离为：‎ 在电场中做类抛体运动水平距离为：‎ 解得：‎ 在区磁场中偏转的距离：‎ 之后在电场磁场中做周期性运动没经过一个周期往左移动的距离：‎ 前提条件为：‎ 得：‎ 第一种情况：在磁场中到打到点：‎ 得，取1，‎ 第二种情况：在电场中打到点：‎ 得：，取1，2，3，‎ ‎ ‎ ‎ ‎