2022屆山東省濟(jì)寧市高三（上）期末物理試題（解析版）

高三第一學(xué)期質(zhì)量檢測物理試題注意事項(xiàng)：1.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號(hào)等填寫在答題卡和試卷指定位置。認(rèn)真核對條形碼上的姓名、考生號(hào)和座號(hào)，并將條形碼粘貼在指定位置上。2.選擇題答案必須使用2B鉛筆（按填涂樣例）正確填涂；非選擇題答案必須使用0.5mm黑色簽字筆書寫，字體工整，筆跡清楚。3.請按照題號(hào)在各題目的答題區(qū)域內(nèi)答題，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在草稿紙、試卷上答題無效；保持卡面清潔，不折疊、不破損。一、單項(xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。1.質(zhì)點(diǎn)甲、乙沿同一直線同方向運(yùn)動(dòng)，甲的位置-時(shí)間圖像如圖甲所示，乙的速度-時(shí)間圖像如圖乙所示，若2s末兩質(zhì)點(diǎn)相遇，下列說法正確的是（）A.甲的加速度為2m/s2B.1s末，甲、乙的間距最大C.1s末，甲在乙的前方D.t=0時(shí)刻，甲、乙的間距為1m【答案】D【解析】【詳解】A．根據(jù)圖像可知，甲做勻速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為零，故A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)圖像可知甲做勻速直線運(yùn)動(dòng)乙做勻加速運(yùn)動(dòng)，，若2s末兩質(zhì)點(diǎn)相遇，且甲的速度大于乙的速度，所以剛開始乙在甲的前面，甲、乙的間距最大，故BC錯(cuò)誤；D．根據(jù)圖像可知故D正確。故選D。2.如圖所示，電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為E和r，在滑動(dòng)變阻器的滑片P由a向b緩慢移動(dòng)的過程中，下列說法正確的是（）A.電路的總電阻先減小后增大B.電源的總功率先增大后減小C.電容器所帶電荷量先減少后增多D.電源的效率先減小后增大【答案】C【解析】【詳解】A．滑動(dòng)變阻器Pa段與Pb段并聯(lián)，然后與和電源串聯(lián)，滑片從a向b緩慢移動(dòng)的過程中，電路的總電阻先增大后減小，故A錯(cuò)誤；B．由閉合電路歐姆定律可知干路中的電流先減小后增大，因此電源總功率先減小后增大，故B錯(cuò)誤；C．兩端的電壓先減小后增大，它與電容器并聯(lián)，根據(jù)可知電容器所帶電荷量先減少后增多，故C正確；D．電源的效率滑片從a向b緩慢移動(dòng)的過程中，路端電壓為由于I先減小后增大，因此U先增大后減小，可知電源效率先增大后減小，故D錯(cuò)誤。故選C。3.2021年10月16日，中國神舟十三號(hào)載人飛船成功發(fā)射升空，與天和核心艙成功對接，將中國三名航天員送入“太空家園”?！憋w船與核心艙對接過程的示意圖如圖所示，天和核心艙處于半徑為r3的圓軌道III上，神舟十三號(hào)飛船先被發(fā)送至半徑為r1的圓軌道I上，運(yùn)行周期為T1，通過變軌操作后，沿橢圓軌道II運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)地點(diǎn)B處與天和核心艙對接。關(guān)于神舟十三號(hào)飛船，下列說法正確的是（）A.沿軌道II從近地點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)地點(diǎn)B的過程中，速度不斷增大B.沿軌道I運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能等于沿軌道II運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能C.沿軌道II運(yùn)行的周期為D.沿軌道I運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)的加速度小于沿軌道II運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)的加速度【答案】C【解析】【詳解】A．由開普勒第二定律知，飛船沿軌道II從近地點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)地點(diǎn)B的過程中，速度不斷減小，故A錯(cuò)誤；B．飛船在軌道I上的A點(diǎn)加速后才能進(jìn)入橢圓軌道，此過程中燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B錯(cuò)誤；C．設(shè)飛船在軌道II運(yùn)行的周期為，由開普勒第三定律可知可解得故C正確；D．飛船沿軌道I運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)和沿軌道II運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)受到的萬有引力相同，因此加速度相同，故D錯(cuò)誤。故選C。4.黑板擦在手施加的恒定推力F作用下勻速擦拭黑板，已知黑板擦與豎直黑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，不計(jì)黑板擦的重力。則黑板擦所受的摩擦力大小是（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】設(shè)板擦與黑板間的彈力為N，摩擦力為f，由勾股定理可得滑動(dòng)摩擦力公式為聯(lián)立可得故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。5.某同學(xué)設(shè)計(jì)了測定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的實(shí)驗(yàn)，他用兩根不可伸長的絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒水平懸掛在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)突然給導(dǎo)體棒通入大小為I的恒定電流，棒沿弧線“彈起”到最高點(diǎn)時(shí)，懸線與豎直方向的夾角剛好為53°，整個(gè)過程導(dǎo)體棒一直處于水平狀態(tài)，其側(cè)視圖如圖所示，已知重力加速度為g，sin53°=0.8，cos53°=0.6，則（）

A.，電流方向?yàn)閭?cè)視圖中垂直紙面向外B.，電流方向?yàn)閭?cè)視圖中垂直紙面向外C.，電流方向?yàn)閭?cè)視圖中垂直紙面向里D.，電流方向?yàn)閭?cè)視圖中垂直紙面向里【答案】A【解析】【詳解】導(dǎo)體棒受到的安培力向右，由左手定則可知電流方向?yàn)閭?cè)視圖中垂直紙面向外。在導(dǎo)體棒由最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理可知可解得故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。6.如圖甲所示，戰(zhàn)國時(shí)期開始出現(xiàn)的撥浪鼓現(xiàn)在為一種小型兒童玩具，其簡化模型如圖乙所示，撥浪鼓邊緣上與圓心等高處關(guān)于轉(zhuǎn)軸對稱的位置固定有長度分別為、的兩根不可伸長的細(xì)繩，兩根細(xì)繩另一端分別系著質(zhì)量不同的小球、，其中?，F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使兩小球均在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，連接、的細(xì)繩與豎直方向的夾角分別為和，下列判斷正確的是（）A.一定有 B.一定有C.一定有 D.和的大小關(guān)系與懸球質(zhì)量有關(guān)【答案】A【解析】【分析】【詳解】設(shè)撥浪鼓半徑為，細(xì)繩長為，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為，有解得可知細(xì)繩與豎直方向的夾角與小球的質(zhì)量無關(guān)，根據(jù)題述可知兩小球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同，由于，根據(jù)公式可判斷出。故選A。7.如圖所示，理想變壓器原線圈接有一阻值為R的電阻，理想電壓表V1的示數(shù)為110V，副線圈匝數(shù)為1100匝，接有一個(gè)阻值恒為RL的燈泡。繞過鐵芯的單匝線圈接有一理想電壓表V2，其示數(shù)為0.20V。已知RL：R=4：1，則原線圈的匝數(shù)為（）

A.225 B.550 C.1100 D.2200【答案】B【解析】【詳解】設(shè)副線圈兩端電壓為，根據(jù)理想變壓器線圈兩端電壓之比為線圈匝數(shù)之比可知，副線圈與單匝線圈之間滿足解得副線圈輸入電壓為設(shè)副線圈中電流為，則原線圈電流根據(jù)電流與匝數(shù)的比例關(guān)系，有代入RL：R=4：1，可解得原線圈匝數(shù)為故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。8.如圖甲所示，傾角為θ的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時(shí)針方向運(yùn)行。t=0時(shí)，將質(zhì)量m=1kg的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）輕放在傳送帶上，物體相對地面的v-t圖像如圖乙所示，2s末滑離傳送帶。設(shè)沿傳送帶向下為正方向，重力加速度g=10m/s2。下列說法正確的是（）

A.物體所受摩擦力方向一直沿傳送帶向上B.傳送帶的傾角θ=30°C.物體在傳送帶上留下的痕跡為6mD.物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量為24J【答案】D【解析】【詳解】A．由圖知，物體先做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，摩擦力沿斜面向下，速度達(dá)到傳送帶速度后，由于重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，物塊繼續(xù)向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，摩擦力沿斜面向上，故A錯(cuò)誤，

B．在0-

1.0s內(nèi)，物體摩擦力方向沿斜面向下，勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為在1.0

-

2.0s,物體的加速度為聯(lián)立解得故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)“面積”表示位移、可知0~1

.0s物體相對地面的位移傳送帶的位移可知0.1~2

.0s物體相對地面的位移傳送帶的位移物體相對傳送帶的位移物體在傳送帶上留下的痕跡為5m，故C錯(cuò)誤；D．物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量為故D正確。故選D。二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。9.如圖所示，真空中有一勻強(qiáng)電場（圖中未畫出），電場方向與圓周在同一平面內(nèi)，是圓內(nèi)接直角三角形，∠BAC=63.5°，O為圓心，半徑R=5cm。位于A處的粒子源向平面內(nèi)各個(gè)方向發(fā)射初動(dòng)能均為8eV、電荷量+e的粒子，有些粒子會(huì)經(jīng)過圓周上不同的點(diǎn)，其中到達(dá)B點(diǎn)的粒子動(dòng)能為12eV，達(dá)到C點(diǎn)的粒子電勢能為4eV（取O點(diǎn)電勢為零）。忽略粒子的重力和粒子間的相互作用，sin53°=0.8。下列說法正確的是（）A.B點(diǎn)電勢高于O點(diǎn)電勢B.圓周上A點(diǎn)的電勢最高C.圓周上A、B兩點(diǎn)的電勢差為4VD.勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為100V/m【答案】CD【解析】【詳解】AC．根據(jù)電勢的定義可知C點(diǎn)的電勢所以根據(jù)勻強(qiáng)電場的特點(diǎn)，結(jié)合AOC是直徑可知所以粒子由A→B，根據(jù)動(dòng)能定理得所以所以B點(diǎn)電勢等于O點(diǎn)電勢，故A錯(cuò)誤，故C正確；BD．由于，所以O(shè)與B是等勢點(diǎn)，連接OB，則OB為勻強(qiáng)電場的等勢面，過A點(diǎn)作OB的垂線交OB于D點(diǎn)，則AD的方向就是該電場的電場強(qiáng)度方向，如圖所示

O點(diǎn)是圓心，由幾何關(guān)系可知所以所以由于ODB等勢面，所以D正確；沿電場線方向電勢逐漸降低，圓周上點(diǎn)的電勢最高，故B錯(cuò)誤；故選CD。10.“娛樂風(fēng)洞”是一項(xiàng)新型娛樂項(xiàng)目，在一個(gè)特定的空間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)制造的氣流把人“吹”起來，使人產(chǎn)生在天空翱翔的感覺。其簡化模型如圖所示，一質(zhì)量為m的游客恰好靜止在直徑為d的圓柱形豎直風(fēng)洞內(nèi)，已知?dú)饬髅芏葹?，游客受風(fēng)面積（游客在垂直風(fēng)力方向的投影面積）為S，風(fēng)洞內(nèi)氣流豎直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度為g。假設(shè)氣流吹到人身上后速度變?yōu)榱悖瑒t下列說法正確的是（）A.氣流速度大小為B.單位時(shí)間內(nèi)流過風(fēng)洞內(nèi)某橫截面的氣體體積為C.單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)做的功為D.若風(fēng)速變?yōu)樵瓉淼?，游客開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為【答案】AC【解析】【詳解】A．對時(shí)間內(nèi)吹向游客的氣體，設(shè)氣體質(zhì)量為，由動(dòng)量定理可得由于游客處于靜止?fàn)顟B(tài)，故滿足另外聯(lián)立可得A正確；B．單位時(shí)間內(nèi)流過風(fēng)洞某橫截面的氣體體積為聯(lián)立解得B錯(cuò)誤；C．風(fēng)洞單位時(shí)間流出的氣體質(zhì)量為M單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)做的功為C正確；D．若風(fēng)速變?yōu)樵瓉淼?，設(shè)風(fēng)力為，由動(dòng)量定理可得另外聯(lián)立可得由牛頓第二定律可得解得D錯(cuò)誤。故選AC。11.如圖所示，水平面上足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，左側(cè)接定值電阻，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。金屬桿MN從圖示位置以某一初速度沿導(dǎo)軌向右滑行，且與導(dǎo)軌始終垂直并接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。則金屬桿在運(yùn)動(dòng)過程中，穿過閉合電路的磁通量、金屬桿的速度大小v、金屬桿的加速度大小a、流過電阻R的電荷量q與位移x的關(guān)系圖像正確的是（）A. B.C. D.【答案】BD【解析】【詳解】A．設(shè)金屬桿長為L，它從圖示位置以某一初速度沿導(dǎo)軌向右滑行，穿過閉合電路的磁通量為由題圖知，故A錯(cuò)誤；B．取向右為正方向，則金屬桿向右滑行過程中，加速度為兩邊同乘極短時(shí)間，結(jié)合，可知因此整個(gè)過程中，有可解得故B正確；C．金屬棒向右運(yùn)動(dòng)過程中，加速度不斷減小，由于速度減小，因此加速度減小的越來越慢，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)電荷量計(jì)算公式可得故D正確。故選BD。12.如圖所示，一頂角為直角的“∧”形光滑細(xì)桿豎直放置，質(zhì)量均為m的兩金屬環(huán)套在細(xì)桿上，高度相同，用一勁度系數(shù)為k、原長為l0的輕質(zhì)彈簧相連，彈簧處于原長狀態(tài)。兩金屬環(huán)同時(shí)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。若彈簧的長度為l時(shí)彈性勢能、重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A.釋放時(shí)金屬環(huán)的加速度為 B.金屬環(huán)的最大速度為C.兩金屬環(huán)之間的最大距離為 D.金屬環(huán)達(dá)到最大速度時(shí)重力的功率為【答案】AD【解析】【詳解】A．開始釋放瞬間，金屬環(huán)受到重力和桿的彈力，沿桿方向根據(jù)牛頓第二定律mgsin45°=ma解得故A正確；B．當(dāng)金屬環(huán)的加速度為0時(shí)，速度最大，受力分析如圖

設(shè)彈簧長度為l1時(shí)彈簧對圓環(huán)的拉力等于重力，則有此時(shí)有圓環(huán)沿桿方向合力為零，加速度為零，有最大速度。由幾何關(guān)系可得對系統(tǒng)只有重力、彈力做功，對兩個(gè)金屬環(huán)和彈簧，根據(jù)機(jī)械能守恒有解得故B錯(cuò)誤；C．當(dāng)金屬環(huán)下落到最低點(diǎn)時(shí)，金屬環(huán)速度為0，彈簧的伸長量最大。設(shè)此時(shí)彈簧的伸長量為x，由機(jī)械能守恒定律得解得因此兩金屬環(huán)之間的最大距離為故C錯(cuò)誤；D．金屬環(huán)達(dá)到最大速度時(shí)重力的功率為故D正確。故選AD。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13.實(shí)驗(yàn)小組做“探究在質(zhì)量不變的情況下物體的加速度與所受合外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)以下說法正確的是__________。A.安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，要調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行B.平衡摩擦力時(shí)，撤去砂桶，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)C.實(shí)驗(yàn)過程中，向砂桶內(nèi)加砂時(shí)，必須保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量MD.準(zhǔn)確地平衡摩擦力后，實(shí)驗(yàn)過程中讀出拉力傳感器的示數(shù)即為小車受到的合外力（2）如圖乙是實(shí)驗(yàn)中選擇的一條合適的紙帶（紙帶上相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出），相關(guān)的測量數(shù)據(jù)已標(biāo)在紙帶上，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz，則小車的加速度a=_________m/s2。

（3）保持小車的質(zhì)量不變，改變砂桶中砂的質(zhì)量，記錄多組傳感器的讀數(shù)F和對應(yīng)紙帶的加速度a的數(shù)值，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，繪制出如圖丙所示的a-F圖像，實(shí)驗(yàn)小組仔細(xì)分析圖像，得出了實(shí)驗(yàn)所用小車的質(zhì)量為________kg（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

【答案】①.AB②.0.75③.0.67【解析】【詳解】（1）[1]A．安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，要調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行，這樣才能保證拉力方向與運(yùn)動(dòng)方向一致，故A正確；B．平衡摩擦力時(shí)要撤去砂桶，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，輕推小車，從打出的紙帶相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)間隔是否均勻來判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)，故B正確；C．由于有拉力傳感器，所以不用保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M，故C錯(cuò)誤；D．實(shí)驗(yàn)中有兩根繩子，所以小車受到的合外力為拉力傳感器示數(shù)的2倍，故D錯(cuò)誤。故選AB。（2）[2]根據(jù)逐差法可得，小車的加速度為（3）[3]對小車，根據(jù)牛頓第二定律有整理得可得由圖像計(jì)算可得解得14.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的電路測量某電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，其中R為電阻箱。（1）進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作：①按圖示電路進(jìn)行連接，閉合開關(guān)之前，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為__________（選填“最大”或“最小”）；②閉合開關(guān)S1，把S2與1連接，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，記錄對應(yīng)的電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I；③以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作U-I圖線，如圖乙所示。則待測電源的電動(dòng)勢E=______V，內(nèi)阻r=_______Ω。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。（2）上述操作測得電源內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差主要來源于__________________，為了消除這個(gè)系統(tǒng)誤差，進(jìn)行了如下的操作：閉合開關(guān)S1，把開關(guān)S2與2連接，當(dāng)電阻箱的阻值為1.5Ω時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.0V，電流表的示數(shù)為0.4A?？汕蟮秒娫磧?nèi)阻的精確值r'=____________Ω?！敬鸢浮竣?最大②.2.0③.2.5④.電流表的分壓⑤.1.5【解析】【詳解】（1）[1]閉合開關(guān)之前，為了保護(hù)電路，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為最大值。[2][3]根據(jù)閉合電路歐姆定律，有由圖像可知可解得（2）[4]實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)誤差主要來源于電流表的分壓作用。[5]閉合開關(guān)S1，把開關(guān)S2與2連接時(shí)，有可得在題圖乙中，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有圖線的斜率為聯(lián)立，可得第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)將于2022年在中國北京和張家口舉行。如圖所示為簡化后的雪道示意圖，運(yùn)動(dòng)員以一定的初速度從半徑R=20m的圓弧軌道AB末端水平飛出，落在傾角為θ=37°的斜坡上，已知運(yùn)動(dòng)員到B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力是其重力的3倍，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不計(jì)空氣阻力。求：（1）運(yùn)動(dòng)員飛出圓弧軌道時(shí)的速度大?。唬?）運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)員距斜坡的最大距離d及從B點(diǎn)到距斜坡距離最大時(shí)所用的時(shí)間t?！敬鸢浮浚?）；（2），1.5s【解析】【詳解】（1）由題意，根據(jù)牛頓第三定律可知運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)受軌道的支持力大小為設(shè)運(yùn)動(dòng)員飛出圓弧軌道時(shí)的速度大小為vB，由牛頓第二定律得解得（2）運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)飛出時(shí)，將其速度和加速度分別沿斜坡方向和垂直斜坡方向分解，如圖所示，則當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在垂直斜面方向上的速度減為零時(shí)，運(yùn)動(dòng)員距斜坡最遠(yuǎn)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有解得在芯片制造過程中，離子注入是其中一道重要的工序。如圖所示是離子注入工作原理示意圖，離子經(jīng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器，然后通過磁分析器，選擇出特定比荷的離子，經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后注入處在水平面內(nèi)的晶圓（硅片）。速度選擇器和磁分析器中的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向均垂直紙面向外；速度選擇器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小均為E，方向分別為豎直向上和垂直紙面向外。磁分析器截面是內(nèi)外半徑分別為R1和R2的四分之一圓環(huán)，其兩端中心位置M和N處各有一個(gè)小孔；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中電場的分布區(qū)域是一邊長為L的正方體，其底面與晶圓所在水平面平行，間距為2L。當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)不加電場時(shí)，離子恰好豎直注入到晶圓上的O點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)置于真空中，不計(jì)離子重力。求：（1）離子通過速度選擇器的速度大小v和磁分析器選擇出來離子的比荷；（2）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)加電場時(shí)，離子從偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)底面飛出，注入到晶圓所在水平面的位置到O點(diǎn)的距離x。【答案】（1），；（2）【解析】【詳解】離子通過速度選擇器時(shí)，有解得速度為離子在磁分析器中，有由幾何關(guān)系可得聯(lián)立解得在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，由牛頓第二定律得垂直電場方向偏移的距離偏轉(zhuǎn)角度離開偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后，偏移的距離注入晶圓的位置到O點(diǎn)的距離聯(lián)立解得如圖甲所示，水平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的第一象限有磁場分布，方向垂直于水平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿y軸方向沒有變化，沿x軸方向B與x成反比，如圖乙所示。頂角θ=53°的光滑金屬長導(dǎo)軌MON固定在水平面內(nèi)，ON與x軸重合，一根與ON垂直的長導(dǎo)體棒在水平向右的外力作用下沿導(dǎo)軌向右滑動(dòng)，導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。已知t=0時(shí)，導(dǎo)體棒位于頂點(diǎn)O處，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m=1.0kg，OM與ON接觸點(diǎn)的總電阻恒為R=1.0Ω，其余電阻不計(jì)?；芈冯娏鱥與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示，圖線是過原點(diǎn)的直線。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6。求：（1）t=2s時(shí)，回路的電動(dòng)勢E；（2）0~2s時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒的位移s；（3）0~2s時(shí)間內(nèi)，水平外力的沖量I的大小；（4）導(dǎo)體棒滑動(dòng)過程