2023-2024学年上海市松江重点中学高二（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年上海市松江重点中学高二（上）期末物理试卷（含解析），共16页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.发现电流周围存在磁场的科学家是( )
A. 库仑B. 奥斯特C. 密立根D. 法拉第
2.关于点电荷的说法中，正确的是( )
A. 只有体积很小的带电体，才能看作点电荷
B. 体积很大的带电体，一定不能看作点电荷
C. 任何形状的带电体，在一定条件下都可以看作点电荷
D. 只有球形的带电体，才能看作点电荷
3.下列式子不属于比值法定义物理量的是( )
A. a=FmB. E=FqC. B=FILD. R=UI
4.如图所示，小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱。关于上述过程，下列说法中正确的是( )
A. 男孩和木箱组成的系统动量守恒
B. 小车与木箱组成的系统动量守恒
C. 男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D. 木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小不相等
5.如图，2s内通过金属导体某截面S的电子总电荷量为5C，则该导线中电流强度的大小和方向分别为( )
A. 2.5A，向右B. 10A，向右C. 2.5A，向左D. 10A，向左
6.如图所示平面内，在通有图示方向电流Ⅰ的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流Ⅰ使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则( )
A. 线框中产生的感应电流方向为 a→b→c→d→a
B. 线框中产生的感应电流逐渐增大
C. 线框ad边所受的安培力大小恒定
D. 线框整体受到的安培力方向水平向右
7.如图所示，一带电粒子从a运动到b，径迹如虚线所示，下列说法错误的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子的加速度不断减小
C. 粒子在a点时电势能小于在b点时的电势能
D. 粒子在a点的动能比b处大
8.如图所示，两个单匝线圈ab的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过ab两线圈的磁通量之比为( )
A. 2：1
B. 1：1
C. 1：4
D. 4：1
9.在光滑水平地面上放置一辆小车，车上放置有木盆，在车与木盆以共同的速度向右运动时，有雨滴以极小的速度竖直落入木盆中而不溅出，如图所示，则在雨滴落入木盆的过程中，小车速度将( )
A. 保持不变B. 变大C. 变小D. 不能确定
10.如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为B，一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下．经过足够长的时间，金属杆的速度趋近于一个最大速度vm，则( )
A. 如果B增大，vm将变大B. 如果α变大，vm将变大
C. 如果R变小，vm将变大D. 如果m变小，vm将变大
11.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图、若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )
A. 三个粒子都带负电荷B. c粒子运动速率最小
C. c粒子在磁场中运动时间最短D. 它们做圆周运动的周期Ta12.在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表.若将照射R3的光的强度减弱，则( )
A. 小灯泡消耗的功率变小B. 电压表的示数变大
C. 通过R2的电流变小D. 灯泡L变亮
二、填空题：本大题共5小题，共20分。
13.质量为2kg的小球沿光滑水平面以4m/s的速度冲向墙壁，又以4m/s的速度反向弹回，此过程中小球的合力冲量的大小为______ N⋅s；小球的动能变化量的大小为______ J。
14.在如图所示的电场中，A点的电势φA=15V，B点的电势φB=10V，则A、B两点的电势差UAB= ______ V。现把电量为q=−5×10−9C的点电荷，从电场中的A点移到B点，此过程中电场力做的功为______ J。
15.匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，受到6.0×10−2N的磁场力，则磁场的磁感应强度是______ 特；当通电导线长度缩短一半时，磁场的磁感应强度是______ 特.
16.学习楞次定律的时候，老师往往会做如下图所示的实验。图中，a、b都是很轻的铝环，环a是闭合的，环b是不闭合的。a、b环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，开始时整个装置静止。当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，a环将______；当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环将_______。(选填“靠近磁铁”、“远离磁铁”或“静止不动”)
17.如图所示，在光滑的水平面上有A和B两小车，质量分别为m1、m2，A车上有一质量为m3的人，开始时两车和人均静止．现人以速度v0向右跳上B车，并与B车保持相对静止，则人跳离A车后，A车的速度大小为______；人跳上B车后，A、B两车的速度大小之比为______．
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
18.“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图(a)所示，其中R1为定值电阻，R为滑动变阻器．
(1)下列关于图(a)电路的说法中正确的有______
(A)甲为电压传感器，R的作用是保护电路
(B)甲为电压传感器，R1的作用是保护电路
(C)乙为电压传感器，R的作用是保护电路
(D)乙为电压传感器，R1的作用是保护电路
(2)实验测得电池①的路端电压U与电流I的拟合曲线如图(b)中①图线所示，由此得到电池①的电源电动势E1=______V，内阻r1=______Ω；
(3)改用电池②，重复上述实验方法，得到图(b)中的图线②.用阻值相同的两个定值电阻分别与电池①及电池②连接，两电池的输出功率相等，则这两个定值电阻的阻值为______Ω，电池①和电池②的效率η1______η2(选填“>”“=”或“<”)．
四、简答题：本大题共2小题，共20分。
19.如图所示，在竖直平行光滑导电导轨上端接一阻值为R的电阻，导轨间距为l，电阻不计，导轨上套有一根金属棒ab，其电阻为R2，质量为m，空间有匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，求：
(1)ab棒下落的最大速度；
(2)此时ab两端的电压。
20.质量为M=40kg的平板车置于光滑的水平地面上，车上有一质量为m=50kg的人，初始时人和车都静止。现在人以v0=2m/s的水平速度从车的右边缘向右跳出，不计空气阻力，g=10m/s2。求：
(1)人跳离车后车的速度大小；
(2)人跳车过程人做了多少功。
五、计算题：本大题共1小题，共10分。
21.如图所示，水平放置的平行金属板长为L，上级板MM′带正电、下极板NN′带负电。在平行金属板右侧区域有垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电量为q的带正电的粒子，从上板左侧边缘M处以水平速度v0射入电场，从下板边缘N′射出后进入磁场区域，再以2v0的速度从上板边缘M′返回电场区域，粒子落到金属板上不反弹，不计粒子重力，忽略粒子所带电荷对极板内电场的影响。求：
(1)电场强度E的大小：
(2)粒子在电场和磁场中运动的总时间。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，证明电流周围存在磁场，故ACD错误，B正确；
故选：B。
根据物理学史分析判断。
该题考查物理学史，解题关键掌握奥斯特发现电流的磁效应。
2.【答案】C
【解析】解：如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。所以带电体能否看作点电荷，不取决于带电体的大小和形状，而取决于它们的大小、形状与距离相比能否忽略。故ABD错误，C正确。
故选：C。
点电荷是静电学中的一个理想模型，当带电体之间的距离远大于带电体本身的尺寸，以至于带电体本身的大小和形状对带电体间的作用力影响可忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。
如果在研究的问题中，带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计，才可以看成点电荷。本题关键是对带电体可看成点电荷条件的理解。
3.【答案】A
【解析】解：A、根据牛顿第二定律，可知加速度a与合外力成正比，与质量成反比，所以公式a=Fm不属于比值定义法，故A错误；
B、某点的电场强度E由电场本身决定，所以电场强度公式E=Fq属于比值定义法，故B正确；
C、磁感应强度与在磁场中的电流元无关，B=FIL运用的是比值定义法，故C正确；
D、电阻R与电压及电流无关，所以电阻公式R=UI属于比值定义法，故D正确。
本题选不属于比值定义法的，
故选：A。
所谓比值定义法，就是用两个物理量的“比值”来定义一个新的物理量的方法，比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的属性，与参与定义所用的物理量无关。根据物理量的定义分析是否是比值定义法。
本题的关键是理解比值定义法的特点：被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。
4.【答案】C
【解析】【分析】
男孩、小车、木箱组成的系统合外力为零，系统动量守恒，根据动量守恒定律进行分析。
本题考查了判断系统动量是否守恒，知道动量守恒的条件、明确研究对象即可正确解题。
【解答】
ABC.男孩、小车、木箱组成的系统合外力为零，男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒，男孩和木箱组成的系统动量不守恒，小车与木箱组成的系统动量也不守恒，故AB错误，C正确；
D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等，方向相反，故D错误。
5.【答案】C
【解析】解：电子带负电，电流方向与负电荷定向移动方向相反，所以电流向左；
电流大小I=qt=52A=2.5A，故C正确，ABD错误。
故选：C。
明确电流的定义，根据定义式列式求解电流强度大小，知道电流方向与负电荷定向移动的方向相反。
本题考查电流的大小和方向的定义，要注意明确电流的方向规定为与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反。
6.【答案】D
【解析】解：A、根据右手螺旋定则可知，线框处于垂直纸面向里的磁场中，且空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针，即a→d→c→b→a，故A错误；
B、空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，根据法拉第电磁感应定律E=nΔBΔtS可知，感应电流恒定不变，故B错误；
C、线框ad边所受安培力F=BIL，因为B在随时间均匀增加，所以线框ad边所受的安培力变大，故C错误；
D、通电导线周围磁场不是均匀磁场，离导线越近，磁场越强，所以线框中ad边所在的磁感应强度大于cd边所在磁感应强度，根据F=BIL可知，ad边所受安培力大，由左手定则确定ad边受安培力向右，bc边受安培力向左，上下两边合力为零，所以线框整体受到的安培力方向水平向右，故D正确；
故选：D。
当通过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将会产生感应电流，根据楞次定律判断感应电流的方向；根据左手定则确定受力方向；由法拉第电磁感应定律判定线框中感应电流的变化。
本题主要考查了电磁感应现象，解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流周围的磁场方向，掌握感应电流的产生条件，会根据楞次定律判断感应电流的方向。
7.【答案】A
【解析】解：A.因电场方向未知，所以无法判定粒子的电性，故A正确；
CD.由轨迹可知所受电场力指向轨迹内测，可知从a到b电场力做负功，电势能增大，动能减小，所以粒子在a点时电势能小于在b点时的电势能，粒子在a点的动能比b处大，故CD错误。
B.粒子从a到b，电场线越来越疏，故电场强度越来越小，所受电场力减小，加速度变小，故B错误；
故选：A。
只知电场力的方向，场强的方向不知，则不能判断粒子的电性，轨迹，受力方向已知，则由a到b电场力做的功正负就可判断，则电势能的增减就可以判断出来了，由动能定理，则动能的大小也可以判断出来。
抓住电场力做功的正负，来判断电势能的增减为本题的关键。
8.【答案】B
【解析】解：由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为：Φ=BS，半径为r的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为：S=πr2
结合图可知，穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的，所以磁通量都是：Φ=πBr2.与线圈的大小无关，故B正确，ACD错误；
故选：B。
在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量，故当B与S平面垂直时，穿过该面的磁通量Φ=BS。
本题考查了磁通量的定义式和公式Φ=BScsθ的适用范围，只要掌握了磁通量的定义和公式Φ=BScsθ的适用条件就能顺利解决。
9.【答案】C
【解析】解：雨滴落入木盆的过程中，小车、木盆、雨滴组成的系统水平方向满足动量守恒
设小车、木盆的总质量为M，雨滴的质量为m，设向右方向为正方向
由动量守恒定律得Mv=(M+m)v共
解得v共=MvM+m在雨滴落入木盆的过程中，小车速度将变小。故ABD错误，C正确。
故选：C。
雨滴在下落的过程中，落入木盆，会增加车和木盆组成的系统的质量
系统水平方向上不受外力，那么依旧遵循动量守恒定律，列方程求解即可。
本题考查学生对动量守恒定律的理解和运用，需要注意系统在某个方向上不受外力，系统也动量守恒。
10.【答案】B
【解析】解：金属杆受重力、支持力、安培力，开始时重力沿斜面的分力大于安培力，所以金属杆做加速运动。
随着速度的增加，安培力在增大，所以金属杆加速度逐渐减小，当加速度减小到零，速度最大。
当加速度为零时，速度最大。有mgsinα=BIL，
I=BLVmR
vm=mgsinα⋅RB2L2
A、如果B增大，vm将变小，故A错误。
B、如果α变大，vm将变大，故B正确。
C、如果R变小，vm将变小，故C错误。
D、如果m变小，vm将变小，故D错误。
故选：B。
金属杆受重力、支持力、安培力做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零，速度最大．根据合力为零，求出金属杆的最大的速度．
根据最大的速度的表达式进行求解．
解决本题的关键知道金属杆做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大．
11.【答案】C
【解析】解：A、三个带电粒子均向上偏转，射入磁场时所受的洛伦兹力均向上，根据左手定则判断得知：三个粒子都带正电荷。故A错误；
B、粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据qvB=mv2r，可得：r=mvqB，则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，a粒子的轨迹半径最小，c粒子的轨迹半径最大，则a粒子速率最小，c粒子速率最大，故B错误；
CD、三个带电粒子的质量和电荷量都相同，由粒子运动的周期T=2πrv=2πmqB及t=θ2πT，θ是粒子轨迹对应的圆心角，也等于速度的偏转角，可知，三粒子运动的周期相同，即Ta=Tb=Tc。
由图知，a在磁场中运动的偏转角最大，运动的时间最长，c在磁场中运动的偏转角最小，c粒子在磁场中运动时间最短，即ta>tb>tc。
综上所述，故C正确，D错误。
故选：C。
三个质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率垂直进入匀强磁场中，则运动半径的不同，导致运动轨迹也不同．运动轨迹对应的半径越大，粒子的速率也越大。而运动周期它们均一样，运动时间由圆弧对应的圆心角决定。
带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下，运动的半径与速率成正比，从而根据运动圆弧来确定速率的大小；运动的周期均相同的情况下，可根据圆弧的对应圆心角来确定运动的时间的长短。
12.【答案】A
【解析】解：B、将照射R3的光的强度减弱，R3的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知干路中电流减小，故R1两端的电压减小，电压表示数减小，故B错误；
ACD、因干路中电流减小，根据U=E−Ir可知，电源的内电压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过R2的电流变大，流过小灯泡的电流变小，小灯泡L消耗的功率变小，则小灯泡L变暗，故A正确，CD错误。
故选：A。
将照射R3的光的强度减弱，R3的阻值增大，分析电路中总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律得出干路电流的变化，由欧姆定律可得出电压表示数的变化，同时还可得出路端电压的变化和内电压的变化；由串联电路的规律分析并联部分电压的变化，再由并联电路的规律可得出通过小灯泡中电流的变化，即可知道小灯泡亮度的变化。
对于电路的动态分析问题，一般按从外电路到内电路，再到外电路的分析思路进行；分析内电路主要根据总电流及内阻分析内压，而外电路较为复杂，要注意灵活应用电路的性质。
13.【答案】16 0
【解析】解：规定原来的运动方向为正方向，根据动量定理有
I=−mv−mv
代入数据解得I=−16N⋅s，则合力冲量的大小为16N⋅s，方向与原来的运动方向相反；
根据动能的公式Ek=12mv2可知，小球的动能变化量的大小为0J
故答案为：16，0
根据初末状态的速度求出动量的变化量，结合动量定理求出小球在碰撞过程中受到的平均冲力的大小，根据动能的公式分析动能的变化。
本题考查了动量定理的基本运用，知道合力的冲量等于动量的变化量，注意公式的矢量性．
14.【答案】5 −2.5×10−8
【解析】解：A点电势为：φA=15V，B点电势为：φB=10V，
则AB间的电势差为：
UAB=φA−φB=15V−10V=5V
把电量为q=−5×10−9C的点电荷，从电场中的A点移到B点，电场力做的功为：
WAB=qUAB=−5×10−9×5J=−2.5×10−8J
故答案为：5，−2.5×10−8
根据电势差的计算公式解得A、B两点的电势差。根据W=qUAB求解电场力做功。
电势、电势能是电场中重要的概念，要正确理解电势、电势能之间以及电场力做功和电势能之间关系。要掌握电场力做功的公式W=qUAB，运用该公式时各个量均要代符号运算。
15.【答案】0.1 0.1
【解析】解：由题，通电导线与磁场垂直，则磁场的磁感应强度为B=FIL=6×10−23×0.2T=0.1T
磁场的磁感应强度由磁场本身决定，与通电导线的长度无关，故磁场的磁感应强度仍为0.1T．
故答案为：0.1，0.1；
由磁感应强度的定义式B=FIL可以求出磁感应强度大小；磁场的磁感应强度与导线的长度无关．
熟练应用磁感应强度定义式即可求出磁感应强度，要注意定义式的适用条件．
16.【答案】远离磁铁 静止不动
【解析】解：当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，磁铁对a环产生安培力，阻碍两者相对运动，a环将远离磁铁．
当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环中不产生感应电流，磁铁对b环没有安培力作用，b环将静止不动．
故本题答案是：远离磁铁；静止不动．
当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，根据楞次定律判断a环的运动情况．
当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环不闭合，不产生感应电流，根据有无安培力判断b环的运动情况．
本题也可以根据楞次定律的另一种表述：感应电流的磁场总要阻碍导体与磁体间的相对运动来直接判断．
17.【答案】m3m1v0；m3+m2m1
【解析】解：以人和A车为系统，规定向右为正方向，根据动量守恒定律得
0=m3v0+m1v1，
解得：v1=−m3v0m1，可知方向向左．
所以A车的速度大小为m3v0m1．
以人和B车为系统，规定向右为正方向，有：
m3v0=(m3+m2)v2，
解得：v2=m3v0m2+m3，
解得：v1v2=m3+m2m1．
故答案为：m3m1v0，m3+m2m1
人跳离A车，以人和A车为系统，结合动量守恒定律求出A车的速度大小．人跳上B车，以人和B车为系统，结合动量守恒求出B车的速度，从而得出A、B两车的速度大小之比．
本题考查了动量守恒定律的基本运用，知道人和A车、人和B车组成的系统动量守恒，注意表达式的矢量性，基础题．
18.【答案】(1)D；(2)6.0，2.4；(3)1.6，<
【解析】【分析】
(1)明确测量电动势和内电阻的实验原理，知道电压表和电流表的正确接法以及电阻的作用即可求解；
(2)根据闭合电路欧姆定律以及图象进行分析，从而求出电动势和内电阻；
(3)分析两图象的性质，明确要想使同一电阻功率相同，则两电源的输出电压和电流必须相同，从而只能是两图象的交点，由欧姆定律可求得电阻大小，根据效率公式即可求得效率．
本题考查测量电源的电动势和内电阻的实验，要注意明确实验原理，掌握实验中数据处理的基本方法才能准确求解．
【解答】
解：(1)根据测量电动势和内电阻的实验原理可知，滑动变阻器应与电流传感器串联后与电压表并联，从而电压表测量路端电压，电流表测量电路中电流，故甲为电流传感器、乙为电压传感器；滑动变阻器R起到调节电流作用，R1起保护电路作用，故D正确ABC错误．
(2)根据U=E−Ir可知，图象与纵轴的交点表示电动势，故E=6.0V；图象的斜率表示内阻，故r=6.0−Ω；
(3)要使两电源分别与同一电阻串联后功率相同，则电阻的工作点只能是两电源U−I图象的交点处，故由图可知，U=2.4V，I=1.5A，由欧姆定律可知，R=UI=Ω；
根据效率公式η=UE×100%，由图可知，可知电池①的效率小于电池②的效率；
故答案为：(1)D；(2)6.0，2.4；(3)1.6，<
19.【答案】解：(1)根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势：E=Blv
根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流：I=ER+R2
根据安培力的计算公式结合平衡条件可得：mg=BIl
解得最大速度：v=3mgR2B2l2
(2)此时ab两端的电压为U=I⋅R2
解得U=mgR2Bl
答：(1)此过程金属棒的最大速度为3mgR2B2l2；
(2)此时ab两端的电压为mgR2Bl。
【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律和平衡条件求解最大速度；
(2)根据串联电路规律解答。
对于电磁感应问题研究思路常常是从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程。
20.【答案】解：(1)人和车水平方向动量守恒，设人跳出的方向为正方向，则有：
mv0=Mv1
解得车获得的速度为：v1=2.5m/s；
(2)根据功能关系可知，人做的功等于人和车动能的增加量，则有：
W=12Mv12+12mv02
解得 W=225J
答：(1)人跳离车后车的速度大小为2.5m/s；
(2)人跳车过程人做了225J的功。
【解析】(1)对人和车分析，根据动量守恒定律即可求出人跳离车后车的速度；
(2)根据功能关系即可确定人做的功。
本题考查动量守恒定律与功能关系的综合应用问题，要注意明确人跳起时，人和车水平动量守恒，同时注意功能关系的应用。
21.【答案】解：(1)根据题意，粒子从磁场回到电场的速度为2v0，由于粒子在磁场中运动时洛伦兹力不做功，所以粒子射出电场时的速度也为2v0，将射出时的速度按水平方向与竖直方向分解，设射出速度与水平方向夹角为θ，则有：csθ=v02v0=12
解得：θ=60°
则射出时的竖直方向分速度为：vy=2v0sinθ= 3v0
根据带电粒子在电场中类平抛运动，有：vy=at1=qEm⋅Lv0
联立解得：E= 3mv02qL
(2)设粒子第一次在 电场中运动的时间为t1，在磁场中运动的时间为t2，第二次在电场中运动的时间为t3，极板间距离为d；
由粒子的运动轨迹和受力分析可知，粒子第一次在电场中运动和回到电场后的运动总时间可等效于粒子在该电场中连续的类平抛运动的时间，则有：12a(t1+t3)2=2d
其中 a=qEm
由几何关系可得：d= 3L3
解得：t1+t3= 2Lv0
粒子在磁场中运动时，由几何关系可得粒子在磁场中运动的圆心角为：θ2=300°=5π6
半径r=d= 3L2
粒子在磁场中运动的时间为：t2=θ22πT
粒子在磁场中运动的周期为：T=2πmqB
由牛顿第二定律得：q⋅2v0B=m(2v0)2r
联立以上各式，得：t2=5 3πL12v0
故粒子在电场和磁场中运动的总时间为：
t=t1+t2+t3=(5 3π12+ 2)Lv0
答：(1)电场强度E的大小是 3mv02qL。
(2)粒子在电场和磁场中运动的总时间是(5 3π12+ 2)Lv0。
【解析】(1)粒子在电场中做类平抛运动，由射出电场的速度分解可求得竖直方向获得的速度，再由速度公式和牛顿第二定律可求得电场强度的大小；
(2)粒子第一次在电场中运动和回到电场后的运动总时间可等效于粒子在该电场中连续的类平抛运动的时间，据此可求得在电场中运动的时间，在磁场中由几何关系求得轨道半径和转过的圆心角，据此求得在磁场中运动的时间，则总的运动时间可求解。
做好此题的关键是画出粒子运动的轨迹图，利用几何知识求出粒子运动的半径，再结合半径公式和周期公式去分析，难度较大。