陕西省西安市长安区第一中学2023-2024学年高二上学期期中考物理Word版含解析.docx

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长安一中2023—2024学年度高二第一学期期中考试（选择考）物理试题（考试时间：75分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号，写在本试卷上无效。3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。第Ⅰ卷一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。1．如图是某款扫地机器人的照片，下表是它的一些重要参数。下列说法正确的是（　　）额定电压220V额定功率40W电池输入电压20V电池容量3000mAh充电时间3h工作时间120minA．扫地机器人正常工作时的电阻B．电池充电时的充电电流为2AC．电池充满电时储存的能量为2.16×105JD．在工作时间内，机器人的电流一直为2A2．雷雨天气会经常发生闪电击中建筑物的情况。假设发生闪电的云层带负电，则在闪电瞬间，在中国北方建筑物受到地磁场在水平方向的作用力方向是（　　）A．向南B．向东C．向北D．向西3．下列关于万用表的使用和操作正确的是（　　）   A．用多用电表测量不同的电阻R时，均需要重新进行欧姆调零B．欧姆表欧姆调零后，用“×10”挡测量电阻的阻值，发现表针偏转如图甲所示，为了提高测量精度，应换用“×100”挡，重新调零后再测量C．若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管，结果如图乙所示，可知该二极管的正极为B端D．多用电表用完后，应将选择开关调至OFF档或直流电压最高档4．如图所示，圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿直径AB方向从A点射入磁场中，分别从圆弧上的P、Q两点射出，下列说法正确的是（　　）A．两粒子分别从A到P、Q经历时间之比为3∶1B．粒子在磁场中做匀速圆周运动周期之比为2∶1C．粒子在磁场中速率之比为3∶1D．粒子在磁场中运动轨道半径之比为1∶35．将一个粗细均匀的“  ”形导体环放置在粗糙绝缘的水平面上，俯视图如图所示，范围足够大的磁感应强度大小为的匀强磁场垂直水平面向下。导体环的一部分为正方形的三边，另一部分为等边三角形的两边，将间距为的A、B两端接入电路并通以从左向右的电流，导体环的部分和部分受到的安培力大小之比为（    ）A．B．1:1C．D．6．磁电式电流表的优点是灵敏度很高，可以测出很弱的电流，蹄形磁铁和铁芯间的磁场如图乙所示。线圈中通以如图所示的电流，下列说法正确的是（　　）   A．当线圈通有如乙图所示电流时，线圈将顺时针转动B．该磁场是匀强磁场C．线圈转动时，穿过线圈的磁通量减少D．转动时线圈所受安培力的方向不变7.如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成53°角斜向右上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中。导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，其质量m=1kg，电阻R=0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，电源电动势E=10V，其内阻r=0.1Ω，定值电阻的阻值R0=4Ω。不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳对ab的拉力沿水平方向，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则（　　）A．导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右B．导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左C．重物重力G最小值是0.5ND．重物重力G最大值是4.5N8．如图所示，质量为、带电荷量为+q的物块，在水平向外的匀强磁场中，沿着竖直绝缘墙壁由静止开始下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为，磁感应强度为B，墙壁无限高，下列说法正确的是（　　）A．物块在下滑过程中只受重力、摩擦力和洛伦兹力B．物块下滑过程中先做加速度减小的加速运动，后匀速运动C．物块下滑的最大速度为D．物块在下滑过程中，受到的洛伦兹力不做功，物块机械能守恒二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。9.一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向如图所示，现有一质子从直导线下方以水平向右的初速度v 开始运动，不考虑质子重力，关于接下来质子的运动，下列说法正确的是（　　）A．质子将向下偏转，运动的半径逐渐变大B．质子将向上偏转，运动的半径逐渐变小C．质子将向下偏转，运动的动能不变D．质子将向上偏转，运动的动能逐渐变小10．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R是定值电阻，热敏电阻的阻值随温度的降低而增大，C是平行板电容器，电路中的电表均为理想电表。闭合开关S，平行板电容器内的带电液滴恰好静止。分别用I、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数，用、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数变化量的绝对值。当温度降低时，关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是（　　）A．和的示数均增加B．C．带电液滴一定向下运动D．电源的输出功率可能先增加后减小11．实验室里有三根等长细直通电导体棒a、b、c水平放置，如图所示，P、M、N分别是三根导体棒上的点且在同一竖直面内，导体棒b、c中的电流方向垂直纸面向里，导体棒之间的距离，PM与PN之间的夹角为，导体棒b、c固定，导体棒a所受的重力G刚好与它所受的安培力的合力平衡，则下列说法中正确的是（   ）A．导体棒a中的电流方向垂直纸面向里B．导体棒b对c的安培力方向水平向左C．导体棒b、c对导体棒a的安培力大小均为D．导体棒b、c在P点产生的合磁场方向水平向右12．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆固定在竖直平面内，且与水平面的夹角为，空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，质量为的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直于杆向下的、大小为的压力。已知小环的带电荷量为，重力加速度，。下列说法正确的是（　　） A．小环带正电B．小环滑到P处时的速度为C．小环下滑的加速度大小为D．小环经过P处开始计时，后恰好与杆没有相互作用第Ⅱ卷三、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。13．某同学为了练习各种仪表的读数规则，他做了如图的练习：其中甲图为10分度的游标卡尺的读数，其值为mm；乙图为20分度的游标卡尺的读数，其值为mm；丙图为螺旋测微器的读数，其值为mm。  14．某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。他根据老师提供的以下器材，画出了如图所示的原理图。①电压表V（量程3V，内阻约为10kΩ）②电流表G（量程3mA，内阻）③电流表A（量程3A，内阻约为0.5Ω）④滑动变阻器（0—20Ω，2A）⑤滑动变阻器（0—500Ω，1A）⑥定值电阻⑦开关S和导线若干（1）该同学发现电流表A的量程太大，于是他将电流表G与定值电阻并联，实际上是进行了电表的改装，要求改装后的电流表量程是0.6A。则（保留两位有效数字）。（2）为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是。（填写器材编号）（3）该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V的读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的内阻r＝Ω（结果取二位有效数字），电压表某次测量如图丙所示，则其读数为V，理论上利用该电路测量结果与电池实际内阻相比（填“偏大”、“偏小”、“相等”）。   四、计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15（10分）.如下图所示，轻绳上端固定，下端连接一个质量的带电小球（可视为质点）。小球位于电场强度、方向水平向右的匀强电场中。小球静止时，绳与竖直方向的夹角θ=60°（sin60°=32，cos60°=0.5，）。（1）求小球受轻绳拉力F的大小；（2）若剪断细线，求小球在0.2秒内的位移大小；（3）求0.2秒内小球初末位置的电势差。  16（12分）.如图所示，直角三角形的AB边长为L，∠C＝30°，三角形区域内存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q的带负电粒子(不计重力)从A点沿AB方向以速度v0射入磁场，要使粒子不从BC边穿出磁场。（1）求磁感应强度的最小值（2）求粒子在磁场中运动的最长时间 17（14分）.如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从y轴正半轴上y=h处的M点，以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上x=2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求：（1）电场强度的大小E；（2）粒子垂直于y轴射出磁场后经过y轴一点Q，求Q点坐标。（3）粒子从进入电场到到达y轴经历的总时间t；   长安一中2023—2024学年度第一学期期中考试高二物理试题（选择考）（考试时间：75分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号，写在本试卷上无效。3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。第Ⅰ卷一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。1．如图是某款扫地机器人的照片，下表是它的一些重要参数。下列说法正确的是（　　）额定电压220V额定功率40W电池输入电压20V电池容量3000mAh充电时间3h工作时间120minA．扫地机器人正常工作时的电阻B．电池充电时的充电电流为2AC．电池充满电时储存的能量为2.16×105JD．在工作时间内，机器人的电流一直为2A【答案】C【详解】B．根据表格信息可知电池充电时有故B错误；A．考虑到扫地机器人的一部分电功率转化为机械功率，即其不是纯电阻电路，故电阻无法计算，故A错误；C．电池充满电具有的能量为故C正确； D．扫地机器人正常工作时电流为若在工作时间内，扫地机器人不正常工作，则其电流不是2A，故D错误。故选C。2．雷雨天气会经常发生闪电击中建筑物的情况。假设发生闪电的云层带负电，则在闪电瞬间，在中国北方建筑物受到地磁场在水平方向的作用力方向是（　　）  A．向南B．向东C．向北D．向西【答案】D【详解】在中国北方磁场水平分量向北，云层带负电，带负电的粒子向下运动，根据左手定则，粒子受到的磁场力向西，所以建筑物受力方向向西。故选D。3．下列关于万用表的使用和操作正确的是（　　）  A．用多用电表测量不同的电阻R时，均需要重新进行欧姆调零B．欧姆表欧姆调零后，用“×10”挡测量电阻的阻值，发现表针偏转如图甲所示，为了提高测量精度，应换用“×100”挡，重新调零后再测量C．若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管，结果如图乙所示，可知该二极管的正极为B端D．多用电表用完后，应将选择开关调至OFF档或直流电压最高档【答案】B【详解】A．换挡时需要重新欧姆调零，不换挡则不需要重新欧姆调零，故A错误； B．欧姆表欧姆调零后，用“×10”挡测量电阻的阻值，发现表针偏转如图甲所示，说明电阻读数较大，量程挡位选小了，为了把电阻测得更准一些，应换用“×100”挡，重新调零后再测量，故B正确；C．若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管，结果如图乙所示，由图内可知左图中电阻较大，所测的为二极管的反向电阻；右图中电阻较小，测的是正向电阻，则该极管的正极为A端，故C错误；D．为保护电路与多用电表，多用电表使用完后应把开关置于OFF挡或交流电压最高档，故D错误。故选B。4．如图所示，圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿直径AB方向从A点射入磁场中，分别从圆弧上的P、Q两点射出，下列说法正确的是（　　）  A．两粒子分别从A到P、Q经历时间之比为3∶1B．粒子在磁场中做匀速圆周运动周期之比为2∶1C．粒子在磁场中速率之比为3∶1D．粒子在磁场中运动轨道半径之比为1∶3【答案】C【详解】AB．做出带电粒子运动轨迹如图所示   根据几何关系可知，到达Q点的粒子在磁场中转过的角度为，到达P点的粒子在磁场中转过的角度为，而粒子在磁场中做圆周运动的周期比荷相同且在同一磁场中做圆周运动，因此周期相同，则可得可得故AB错误；C．设圆形磁场的半径为R，根据几何关系可得解得而根据可得 故C正确，D错误。故选C。5．将一个粗细均匀的“  ”形导体环放置在粗糙绝缘的水平面上，俯视图如图所示，范围足够大的磁感应强度大小为的匀强磁场垂直水平面向下。导体环的一部分为正方形的三边，另一部分为等边三角形的两边，将间距为的A、B两端接入电路并通以从左向右的电流，导体环的部分和部分受到的安培力大小之比为（    ）  A．B．1:1C．D．【答案】D【详解】设匀强磁场的磁感应强度大小为，“  ”形导体环两端接入电路部分有效长度均为，由电阻定律可知，导体环两部分的电阻之比为由并联电路特点可知，导体环的部分和部分受到的安培力大小之比为故选D。6．磁电式电流表的优点是灵敏度很高，可以测出很弱的电流，蹄形磁铁和铁芯间的磁场如图乙所示。线圈中通以如图所示的电流，下列说法正确的是（　　）   A．当线圈通有如乙图所示电流时，线圈将顺时针转动B．该磁场是匀强磁场C．线圈转动时，穿过线圈的磁通量减少D．转动时线圈所受安培力的方向不变【答案】A【详解】A．当线圈转动到题图乙所示的位置时，a端所受到的安培力方向向上，b端所受到的安培力方向向下，使线圈顺时针转动，故A正确；B．该磁场并不是处处磁场大小同等、方向相同，故不是匀强磁场，故B错误；C．线圈平面始终和磁场平行，穿过线圈平面的磁通量始终为零D．转动时线圈所受安培力的方向与磁感线垂直，时刻变化，故D错误。故选A。7.如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成53°角斜向右上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中。导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，其质量m=1kg，电阻R=0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，电源电动势E=10V，其内阻r=0.1Ω，定值电阻的阻值R0=4Ω。不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳对ab的拉力沿水平方向，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则（　　）  A．导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右B．导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左 C．重物重力G最小值是0.5ND．重物重力G最大值是4.5N【答案】C【详解】B．由闭合电路欧姆定律可得ab受到的安培力大小为方向垂直于磁场左下，故B错误；ACD．若导体棒ab恰好有水平向左的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向右，则由共点力平衡条件可得联立解得若导体棒ab恰好有水平向右的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向左，则由共点力平衡条件可得联立解得所以重物重力G的取值范围为故AD错误，C正确。故选C。8．如图所示，质量为、带电荷量为+q的物块，在水平向外的匀强磁场中，沿着竖直绝缘墙壁由静止开始下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为，磁感应强度为B，墙壁无限高，下列说法正确的是（　　） A．物块在下滑过程中只受重力、摩擦力和洛伦兹力B．物块下滑过程中先做加速度减小的加速运动，后匀速运动C．物块下滑的最大速度为D．物块在下滑过程中，受到的洛伦兹力不做功，物块机械能守恒【答案】B【详解】A．物块在下滑过程中受重力、弹力、摩擦力和洛伦兹力，故A错误；B．物块下滑过程中，根据牛顿第二定律得摩擦力为所以物块下滑过程中做加速度减小的加速运动，最终做匀速运动，故其加速度小于重力加速度，故B正确；C．当物块匀速时，速度最大，有解得故C错误；D．物块在下滑过程中，尽管物块受到洛伦兹力作用，但洛伦兹力不做功，而摩擦力做功，所以物块的机械能减小，故D错误。故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。 9.一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向如图所示，现有一质子从直导线下方以水平向右的初速度v开始运动，不考虑质子重力，关于接下来质子的运动，下列说法正确的是（　　）A．质子将向下偏转，运动的半径逐渐变大B．质子将向上偏转，运动的半径逐渐变小C．质子将向下偏转，运动的动能不变D．质子将向上偏转，运动的动能逐渐变小【答案】AC【详解】根据安培定则可判断在导线下方磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则可知质子受向下的洛伦兹力，根据可得越靠近导线B越小，故半径R越大，洛伦兹力对质不做功，根据动能定理可知运动的动能不变，故选AC。10．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R是定值电阻，热敏电阻的阻值随温度的降低而增大，C是平行板电容器，电路中的电表均为理想电表。闭合开关S，平行板电容器内的带电液滴恰好静止。分别用I、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数，用、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数变化量的绝对值。当温度降低时，关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是（　　）  A．和的示数均增加B．C．带电液滴一定向下运动 D．电源的输出功率可能先增加后减小【答案】AD【详解】A．当温度降低时，热敏电阻的阻值随温度的降低而增大，回路中电流变小，则R两端电压减小，路端电压增大，电压增大，和的示数均增加，故A正确；B．根据欧姆定律可知可得根据闭合电路欧姆定律可得得可知根据闭合电路欧姆定律可得得可知不变，满足故B错误；C．初始带电液滴受到向上的电场力与重力平衡，当温度降低时，热敏电阻的阻值随温度的降低而增大，导致增大，根据电场强度与电势差的关系以及电场力表达式可得 可知电场力增大且大于重力带电液滴一定向上运动，故C错误。D．温度降低的过程中，热敏电阻的阻值随温度的降低而增大，电源内阻大于时，输出功率可能先增大后减小，故D正确；故选AD。11．实验室里有三根等长细直通电导体棒a、b、c水平放置，如图所示，P、M、N分别是三根导体棒上的点且在同一竖直面内，导体棒b、c中的电流方向垂直纸面向里，导体棒之间的距离，PM与PN之间的夹角为，导体棒b、c固定，导体棒a所受的重力G刚好与它所受的安培力的合力平衡，则下列说法中正确的是（   ）  A．导体棒a中的电流方向垂直纸面向里B．导体棒b对c的安培力方向水平向左C．导体棒b、c对导体棒a的安培力大小均为D．导体棒b、c在P点产生的合磁场方向水平向右【答案】BD【详解】AD．导体棒a所受的重力G刚好与它所受的安培力的合力平衡，则b、c对导体棒a的安培力向上，根据右手安培定则及磁场的叠加可知导体棒b、c在P点产生的合磁场方向水平向右，结合左手定则可知导体棒a中的电流方向垂直纸面向外，故A错误，D正确；B．b、c的电流方向相同，则有相互作用的吸引力，导体棒b对c的安培力方向水平向左，故B正确；C．PM与PN之间的夹角为，根据力的分解可知导体棒b、c对导体棒a的安培力大小均为G，故C错误；故选BD。12．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆固定在竖直平面内，且与水平面的夹角为，空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，质量为的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直于杆向下的、大小为的压力。已知小环的带电荷量为，重力加速度，。下列说法正确的是（　　）   A．小环带正电B．小环滑到P处时的速度为C．小环下滑的加速度大小为D．小环经过P处开始计时，后恰好与杆没有相互作用【答案】CD【详解】A．小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直于杆向下的、大小为的压力，故在P处小环所受弹力垂直于杆向上，大小为，对小环受力分析如下图  在垂直杆方向，小环受力平衡，有解得方向垂直杆向上，由左手定则可知，小环应带负电，故A错误；B．由洛伦兹力定义式可知解得故B错误；C．在沿杆方向，由牛顿第二定律可知解得 故C正确；D．当小环恰好与杆没有相互作用时，满足解得由匀加速运动规律可知解得故D正确；故选CD。第Ⅱ卷三、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。13．某同学为了练习各种仪表的读数规则，他做了如图的练习：其中甲图为10分度的游标卡尺的读数，其值为mm；乙图为20分度的游标卡尺的读数，其值为mm；丙图为螺旋测微器的读数，其值为mm。  【答案】2.720.304.593（4.592~4594）【详解】[1]根据游标卡尺的读数规律，该读数为[2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为[3]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 14．某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。他根据老师提供的以下器材，画出了如图所示的原理图。①电压表V（量程3V，内阻约为10kΩ）②电流表G（量程3mA，内阻）③电流表A（量程3A，内阻约为0.5Ω）④滑动变阻器（0—20Ω，2A）⑤滑动变阻器（0—500Ω，1A）⑥定值电阻⑦开关S和导线若干（1）该同学发现电流表A的量程太大，于是他将电流表G与定值电阻并联，实际上是进行了电表的改装，要求改装后的电流表量程是0.6A。则（保留两位有效数字）。（2）为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是。（填写器材编号）（3）该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V的读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的内阻r＝Ω（结果取二位有效数字），电压表某次测量如图丙所示，则其读数为V，理论上利用该电路测量结果与电池实际内阻相比（填“偏大”、“偏小”、“相等”）。   【答案】0.50④1.01.30偏小【详解】（1）[1]根据欧姆定律有（2）[2]实验中为方便调节，滑动变阻器的阻值与电源内阻接近，所以应选用的滑动变阻器是④；（3）[3]电流表G与R3并联，则有解得根据闭合电路欧姆定律有整理得图像的斜率解得[4]3V量程的最小分度值为0.1V，则电压表读数为1.30V[5]理论上利用该电路测量结果实际是电源内阻和电压表内阻的并联后的电阻，所以电池测量结果与实际内阻相比偏小。四、计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15（10分）.如下图所示，轻绳上端固定，下端连接一个质量的带电小球（可视为质点）。小球位于电场强度、方向水平向右的匀强电场中。小球静止时，绳与竖直方向的夹角θ=60°（sin60°=32，cos60°=0.5，）。（1）求小球受轻绳拉力F的大小；（2）若剪断细线，求小球在0.2秒内的位移大小；（3）求0.2秒内小球初末位置的电势差。   【答案】（1）8×10−3N；（2）0.4m；（3）6003V【详解】（1）根据共点力平衡可知小球受轻绳拉力F的大小为F=mgcos60°=4×10−4×100.5=8×10−3N（2）若剪断细线，小球将做匀加速运动，加速度大小为a=Fm=20m/s2小球在0.2秒内的位移大小为（3）求0.2秒内小球初末位置的电势差16（12分）.如图所示，直角三角形的AB边长为L，∠C＝30°，三角形区域内存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q的带负电粒子(不计重力)从A点沿AB方向以速度v0射入磁场，要使粒子不从BC边穿出磁场。（1）求磁感应强度的最小值（2）求粒子在磁场中运动的最长时间[带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律可得qv0B＝m，可得B＝，可知半径r越大，磁感应强度越小，要使粒子不从BC边穿出磁场，画出半径r最大时的轨迹，如图所示， 由几何关系可知，四边形OABD是正方形，故圆弧轨迹半径为L，可得磁感应强度的最小值Bmin＝，粒子从AC边射出时在磁场中转过的圆心角为120°，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T＝，可知B最小时，周期最大，粒子运动时间最长，最长时间为t＝Tmax＝×＝，17（14分）.如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从y轴正半轴上y=h处的M点，以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上x=2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求：（1）电场强度的大小E；（2）粒子垂直于y轴射出磁场后经过y轴一点Q，求Q点坐标。（3）粒子从进入电场到到达y轴经历的总时间t；  【答案】（1）；（2）（0，）（3）；【详解】粒子的运动轨迹如图所示   （1）设粒子在电场中运动的时间为t1，粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的研究方法可得x、y方向有2h=v0t1，根据牛顿第二定律有Eq=ma联立解得(2)粒子射入磁场时的速度由解得粒子在磁场中运动的轨迹半径为则由几何关系可得粒子出磁场后做匀速直线运动，到达轴上的坐标为可知坐标Q（0，）（3）粒子在电场中运动的时间由几何关系可得，粒子在电场中位移偏向角的正切值为 根据平抛运动的推论，可得速度偏向角的正切值由此可知，粒子与x轴成45度角射入磁场；粒子在磁场中运动的周期设粒子在磁场中运动的时间为t2，则由几何关系可知粒子在磁场中的偏转角为，则磁场出射点到y轴之间做匀速直线运动，由几何关系可得，距离所以所以总时间