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广西2024年春季学期高一期末教学质量监测数学试卷答案

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如图所示,在xOy直角坐标系所在的平面内,第三象限内存在着电场强度大小为E、沿x轴正方向的匀强电场,第四象限内半径为r的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场B1(大小未知),磁场边界圆刚好与两个坐标轴相切,与x轴的切点为M。第一象限内与x轴正方向夹角为30^的虚线ON与x轴间存在着垂直纸面向外的匀强磁场B2(大小未知)。一个带正电的粒子从P点(-r,-32r)由静止释放,经电场加速后从圆形区域磁场边界上的Q点沿x轴正方向射入磁场,经圆形区域磁场偏转后刚好从M点射入x轴上方的磁场,最后粒子刚好未从虚线ON射出磁场而从x轴上的S点(图中未画出)射出磁场。已知带正电粒子的比荷为k,不计粒子的重力,求:(1)粒子在电场中运动的时间和匀强磁场B1t2。t1的磁感应强度大小;(2)粒子从M点进入磁场到从S点射出磁场所用的时间y30%M。xxx×P

分析（I）由$2{S_n}={3^n}+3$．利用递推关系可得：a_n=$\left\{\begin{array}{l}{3，n=1}\\{{3}^{n-1}，n≥2}\end{array}\right.$．
（II）a_nb_n=log₃a_n，b₁=$\frac{1}{3}$．n≥2时，b_n=$\frac{n-1}{{3}^{n-1}}$．利用“错位相减法”与等比数列的前n项和公式即可得出．

解答解：（I）∵$2{S_n}={3^n}+3$．
∴当n=1时，2a₁=3+3，解得a₁=3；
当n≥2时，$2{S}_{n-1}={3}^{n-1}+3$，∴2a_n=2×3^n-1，解得a_n=3^n-1．
∴a_n=$\left\{\begin{array}{l}{3，n=1}\\{{3}^{n-1}，n≥2}\end{array}\right.$．
（II）a_nb_n=log₃a_n，∴b₁=$\frac{1}{3}lo{g}_{3}3$=$\frac{1}{3}$．
n≥2时，b_n=$\frac{lo{g}_{3}{3}^{n-1}}{{3}^{n-1}}$=$\frac{n-1}{{3}^{n-1}}$．
∴n≥2时，{b_n}的前n项和T_n=$\frac{1}{3}$+$\frac{1}{3}+\frac{2}{{3}^{2}}$+…+$\frac{n-1}{{3}^{n-1}}$．
$\frac{1}{3}{T}_{n}$=$\frac{1}{9}$+$\frac{1}{{3}^{2}}+\frac{2}{{3}^{3}}$+…+$\frac{n-2}{{3}^{n-1}}$+$\frac{n-1}{{3}^{n}}$，
可得：$\frac{2}{3}{T}_{n}$=$\frac{2}{9}$+$\frac{1}{3}+\frac{1}{{3}^{2}}$…+$\frac{1}{{3}^{n-1}}$-$\frac{n-1}{{3}^{n}}$=$\frac{2}{9}$+$\frac{\frac{1}{3}（1-\frac{1}{{3}^{n-1}}）}{1-\frac{1}{3}}$-$\frac{n-1}{{3}^{n}}$=$\frac{13}{18}$-$\frac{2n+1}{2•{3}^{n}}$，
∴T_n=$\frac{13}{12}$-$\frac{2n+1}{4•{3}^{n-1}}$，当n=1时也成立，
∴${T_n}=\frac{13}{12}-\frac{6n+3}{{4•{3^n}}}$．
②由${T_{n+1}}-{T_n}={b_{n+1}}=n•{3^{-n}}＞0$知道T_n递增，
而${T_1}=\frac{1}{3}$，当$n→+∞，{T_n}→\frac{13}{12}$，
若P＜T_n＜Q对于n∈N^*恒成立，有$P＜\frac{1}{3}，Q≥\frac{13}{12}$．

点评本题考查了“错位相减法”、等比数列的通项公式与前n项和公式、递推关系的应用，考查了推理能力与计算能力，属于中档题．