内容正文:
2025届高二下期期末考试
物理试卷
第I卷 选择题(共43分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细线悬挂,相互作用情况如图所示。如果丙带正电,则甲( )
A. 一定带正电 B. 一定带负电 C. 一定不带电 D. 可能带正电
2. 核酸检测采样时使用的“采样拭子”,其顶端是如图所示的植绒拭子,安全、无毒。有一种植绒方式是:植绒机产生数万伏的高压静电,通过电子转移让喷头中的绒毛带上负电荷,然后在被植绒物体表面喷涂上胶粘剂,移动喷头靠近被植绒物体,绒毛在高压静电作用下从喷头中飞升到被植绒物体表面,呈垂直状植在涂有胶粘剂的物体表面。上述植绒过程中蕴含了许多科学知识,下列描述不合理的是( )
A. 喷头中绒毛带上负电荷,是由于绒毛得到了电子
B. 以移动的喷头为参照物,被植绒物体是运动的
C. 绒毛能在高压静电作用下运动,是由于能量可以创生
D. 绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面后,采样拭子之间存在斥力
3. 如图为导体、的图像,由图可知( )
A. 导体的电阻随电流的增大而增大 B. 导体的电阻随电流的增大而减小
C. 导体的电阻大于导体的电阻 D. 导体的电阻小于导体的电阻
4. 如图所示的实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场中的电场线,若带负电的粒子由a 运动到b,电场力做正功。带电粒子在a、b两点所受电场力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是( )
A. Q为正电荷, B. Q为正电荷,
C. Q为负电荷, D. Q为负电荷,
5. 如图所示,在坐标轴上A、B、C三点分别固定三个点电荷,电荷量分别为-Q、-Q、+Q。M、N为坐标轴上的两点,已知OA=AM=MB=BC=CN,下列分析正确的是( )
A. M点电场强度方向沿x轴正方向
B. N点电场强度方向沿x轴正方向
C M点电势高于N点电势
D. 放入电荷量为+q的试探电荷,则试探电荷在O点的电势能大于N点电势能
6. 如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,场强方向平行于正方形ABCD所在平面。已知A、B、C三点的电势分别为,,,则( )
A. D点的电势,场强方向平行于AB方向
B. D点的电势,场强方向平行于AC方向
C. D点的电势,场强方向平行于BC方向
D. 把一个电子从C移到B,电场力做功为4eV
7. 如图所示,两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球,悬挂在O点,当两个小球静止时,它们处在同一水平面上,两细线与竖直方向间夹角分别为α、β,且α<β,则下列说法正确的是( )
A. 两球质量一定有ma<mb
B. 两球带电荷量一定有qa>qb
C. 若将两细线同时剪断,则两球一定同时落到同一水平地面上
D. 若将两细线同时剪断,落地时,两球水平位移的大小一定相等
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得5分,对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 两个相距较近的平行金属板A、B相距为d,接在电压为U的电源上.开关闭合时,质量为m的油滴恰好静止在两板间的点,如图所示。在保持其他条件不变的情况下,将A板缓慢地向下稍稍向下移动一小段距离(未与油滴相碰),在此过程中,以下说法正确的是( )
A. 油滴将向上运动
B. 电流计中的电流从a流向b
C. 点的电势增大
D. 若将油滴固定在P点,则其具有电势能不变
9. 如图所示,光滑绝缘水平面上的A、B两点分别固定两个带等量异种电荷的点电荷M、N,O为的中点,为的垂直平分线,a、c为上关于O点对称的两点,b、d为上关于O点对称的两点。下列说法正确的是( )
A. b、d两点的电场强度相同
B. a、c两点的电场强度大小相等,方向相反
C. a、b两点的电场强度大小不相等,方向相同
D. 将一点电荷由a点沿移动到c点,点电荷受到的库仑力先增大后减小
10. 如图所示,在水平向左的匀强电场中,一长为L的绝缘细线一端固定于O点,另一端系着一个质量为m、电荷量为q的带正电小球,小球静止在M点。现给小球一垂直于OM的初速度v0,使其在竖直平面内绕O点恰好做完整的圆周运动,AB为圆的竖直直径。已知匀强电场的场强大小为,重力加速度为g。当小球第二次运动到B点时细线突然断裂,则下列说法正确的是( )
A. 小球做完整的圆周运动时,粒子初速度的最小值
B. 细线断裂后,小球速度最小值为
C. 从细线断裂到小球的动能与B点动能相等的过程中,电势能增加了
D. 从细线断裂到小球的电势能与B点电势能相等的过程中,重力势能减少了2mgL
第II卷 非选择题(共57分)
三、实验题(11题6分,12题12分,满分18分。请将正确的答案写在答题卡上。)
11. 电荷的定向移动形成电流,电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量,即。电流传感器可以像电流表一样测量电流,并且可以和计算机相连。图甲是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V,S是单刀双掷开关,R为定值电阻,C为平行板电容器。
(1)当开关S接1时,平行板电容器________(选填“充电”或“放电”)。
(2)电容器充电完毕后,把开关S接2时,其放电电流随时间变化图像如图乙所示,此过程中,电路中的电流________(选填“增大”、“减小”或“不变”),电容器两极板间的场强________(选填“增大”、“减小”或“不变”);
12. 学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关 S ,调节滑动变阻器 R 的滑片 P 至适当位置, 电压表、 电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 ___________ V ,未知电阻Rx 的阻值为 ___________ Ω;
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关 S ,电流表 A1和A2的示数分别为 I1和 I2。已知定值电阻的阻值为 R0 ,则未知 电阻 Rx= ___________(用 I1、I2 和 R0表示);
(3)小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点 ___________ ,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关 S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使 ___________,此时电阻箱的读数为R0,则未知电阻Rx= ___________。
四、计算题(13题10分,14题13分,15题16分,满分39分。计算题要求写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤,只写出最后答案的不能给分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 质量为M=7kg的木板B静止于光滑水平面上,物块A质量为m=3kg,停在B的左端。质量为的小球用长为的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与A发生碰撞,碰撞时间极短且无机械能损失,物块与小球可视为质点,不计空气阻力。已知A、B间的动摩擦因数μ=0.14,重力加速度。求:
(1)小球与A碰撞前的瞬间,绳子对小球的拉力F的大小;
(2)小球与A碰撞后的瞬间,物块获得的速度的大小;
(3)为使A、B达到共同速度前A不滑离木板,木板至少多长。
14. 如图所示,平行金属板A、B间距为d,电压为,一电子由静止从A板开始加速,穿过B板的小孔,垂直进入平行金属板C、D间的匀强电场。C、D两板间距离和板长均为L,在C、D板的右侧L处有一垂直于C、D板的显示屏MN,当C、D间电压为零时,电子打在屏上O点。当C、D间电压为U时,电子打在MN屏的P点(图中没画出)。已知电子电量为e,质量为m,电子重力不计,求:
(1)电子经过AB板加速后的速度是多少?
(2)电子从静止开始运动到打到P点所经过的时间;
(3)OP间的距离。
15. 如图所示,以为圆心、为半径的圆与坐标轴的交点分别为、、、,空间有方向与轴正方向相同的匀强电场,同时在点固定一个电荷量为的点电荷。如果把一个电荷量为的试探电荷放在点,则恰好平衡,静电力常量为,则:
(1)匀强电场的场强大小为多少?
(2)、两点的实际场强大小分别为多少?
(3)cd间的电势差?
(4)该电荷从c运动到d过程中,电场力做了多少功?
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2025届高二下期期末考试
物理试卷
第I卷 选择题(共43分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细线悬挂,相互作用情况如图所示。如果丙带正电,则甲( )
A. 一定带正电 B. 一定带负电 C. 一定不带电 D. 可能带正电
【答案】B
【解析】
【详解】由图知,甲球与乙球靠近时相互排斥,所以甲球和乙球一定带同种电荷,甲可能带负电荷,也可能带正电荷,乙球和丙球相互吸引,丙带正电,则乙带负电,甲带负电。
故选B。
2. 核酸检测采样时使用的“采样拭子”,其顶端是如图所示的植绒拭子,安全、无毒。有一种植绒方式是:植绒机产生数万伏的高压静电,通过电子转移让喷头中的绒毛带上负电荷,然后在被植绒物体表面喷涂上胶粘剂,移动喷头靠近被植绒物体,绒毛在高压静电作用下从喷头中飞升到被植绒物体表面,呈垂直状植在涂有胶粘剂的物体表面。上述植绒过程中蕴含了许多科学知识,下列描述不合理的是( )
A. 喷头中的绒毛带上负电荷,是由于绒毛得到了电子
B. 以移动的喷头为参照物,被植绒物体是运动的
C. 绒毛能在高压静电作用下运动,由于能量可以创生
D. 绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面后,采样拭子之间存在斥力
【答案】C
【解析】
【详解】A.喷头中的绒毛带上负电荷,是由于绒毛得到了电子,合理,但不符合题意,故A错误;
B.以移动的喷头为参照物,被植绒物体与喷头的位置产生了变化,被植绒物体相对喷头是运动的,合理,但不符合题意,故B错误;
C.能量不能被创生,也不能被消灭,能量是守恒的,总量不变,不合理,符合题意,故C正确;
D.绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面后,采样拭子带负电,同种电荷相排斥,所以存在斥力,合理,但不符合题意。故D错误。
故选C。
3. 如图为导体、的图像,由图可知( )
A. 导体的电阻随电流的增大而增大 B. 导体的电阻随电流的增大而减小
C. 导体的电阻大于导体的电阻 D. 导体的电阻小于导体的电阻
【答案】C
【解析】
【详解】AB.导体的电阻只与导体本身有关,与电阻两端的电压,通过电阻的电流无关,故AB错误;
CD.根据欧姆定律
可知导体的电阻大于导体的电阻,故C正确,D错误。
故选C。
4. 如图所示的实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场中的电场线,若带负电的粒子由a 运动到b,电场力做正功。带电粒子在a、b两点所受电场力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是( )
A. Q为正电荷, B. Q为正电荷,
C. Q为负电荷, D. Q为负电荷,
【答案】C
【解析】
【详解】由于带负电的粒子由a 运动到b,电场力做正功,表明粒子所受电场力的方向由a 指向b,粒子带负电,表明电场方向由b指向a,即电场线指向场源点电荷,可知Q为负电荷,在电场中,电场线分布的疏密程度能够表示电场强弱,根据图像可知,a位置的电场线分布比b位置的密集一些,即a位置的电场强度大于b位置的电场强度,可知
综合上述可知,第三个选项判断正确。
故选C。
5. 如图所示,在坐标轴上A、B、C三点分别固定三个点电荷,电荷量分别为-Q、-Q、+Q。M、N为坐标轴上的两点,已知OA=AM=MB=BC=CN,下列分析正确的是( )
A. M点电场强度方向沿x轴正方向
B. N点电场强度方向沿x轴正方向
C. M点电势高于N点电势
D. 放入电荷量为+q的试探电荷,则试探电荷在O点的电势能大于N点电势能
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据对称性,结合电场的矢量叠加可知M点电场强度方向沿x轴负方向,故A错误;
B.令OA=AM=MB=BC=CN=R,根据点电荷的场强公式
选x轴正方向为场强方向,根据电场强度的叠加有
所以N点电场强度方向沿x轴正方向,故B正确;
C.根据对称性,N点离正电荷C较近,所以电势高于M点电势,故C错误;
D.若在M点放上一个+Q电荷,由对称性可知N点电势高于O点;因在M点的+Q电荷在N点的电势低于在O点的电势,则当M点不放+Q电荷时N点电势仍高于O点,则放入电荷量为+q的试探电荷,则试探电荷在O点的电势能小于N点电势能,选项D错误。
故选B。
6. 如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,场强方向平行于正方形ABCD所在平面。已知A、B、C三点的电势分别为,,,则( )
A. D点的电势,场强方向平行于AB方向
B. D点的电势,场强方向平行于AC方向
C. D点的电势,场强方向平行于BC方向
D. 把一个电子从C移到B,电场力做功为4eV
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.匀强电场中,由公式可知,沿着任意方向,每前进相同的距离,电势差都相等。则电场线如图所示
连接AC,AC连线的中点为E,则E点的电势为
连接BE,则BE为一条等势线,D点在BE连线上,所以D点电势
电场线垂直于等势线,且由高电势指向低电势,故上图所示场强方向平行AC方向,故AC错误,B正确;
D.把一个电子从C移到B,电场力做正功
故D错误。
故选B
7. 如图所示,两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球,悬挂在O点,当两个小球静止时,它们处在同一水平面上,两细线与竖直方向间夹角分别为α、β,且α<β,则下列说法正确的是( )
A. 两球质量一定有ma<mb
B. 两球带电荷量一定有qa>qb
C. 若将两细线同时剪断,则两球一定同时落到同一水平地面上
D. 若将两细线同时剪断,落地时,两球水平位移的大小一定相等
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.设库仑力为F,由a、b的受力可知
因为,所以,,故A错误;
B.库仑力是一对相互作用力,不能确定q1和q2的大小,故B错误;
CD.将两细线同时剪断,两球在水平方向上,做加速度减小的变加速运动
F相同,所以,a球加速度小于b球加速度,a球水平位移小于b球水平位移,则两球同时落在同一水平地面上时水平位移不相同,故C正确;D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得5分,对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 两个相距较近的平行金属板A、B相距为d,接在电压为U的电源上.开关闭合时,质量为m的油滴恰好静止在两板间的点,如图所示。在保持其他条件不变的情况下,将A板缓慢地向下稍稍向下移动一小段距离(未与油滴相碰),在此过程中,以下说法正确的是( )
A. 油滴将向上运动
B. 电流计中的电流从a流向b
C. 点的电势增大
D. 若将油滴固定在P点,则其具有的电势能不变
【答案】AC
【解析】
【详解】A.将A板缓慢地向下稍稍向下移动一小段距离,则根据
可知,场强变大,油滴受向上电场力变大,将向上运动,选项A正确;
B.将A板缓慢地向下稍稍向下移动一小段距离,根据
可知C变大,根据
Q=CU
可知,电容器充电,电流计中的电流从b流向a,选项B错误;
CD.因场强E变大,根据
可知p点的电势增大,因油滴带负电,则油滴具有的电势能减小,选项C正确,D错误;
故选AC。
9. 如图所示,光滑绝缘水平面上的A、B两点分别固定两个带等量异种电荷的点电荷M、N,O为的中点,为的垂直平分线,a、c为上关于O点对称的两点,b、d为上关于O点对称的两点。下列说法正确的是( )
A. b、d两点的电场强度相同
B. a、c两点的电场强度大小相等,方向相反
C. a、b两点的电场强度大小不相等,方向相同
D. 将一点电荷由a点沿移动到c点,点电荷受到的库仑力先增大后减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据等量异种点电荷产生的电场的性质可知,在两电荷连线的中垂线上,且关于两点电荷连线中点对称位置的电场强度大小相等,方向平行于两点电荷连线并指向负电荷所在一侧,即对称两点的电场强度相同,而b、d两点在两点电荷连线的中垂线上,且关于两点电荷连线中点对称,因此b、d两点的电场强度相同,故A正确;
B.根据等量异种点电荷产生的电场的性质可知,在两点电荷连线上关于中点对称的两点处的场强大小相等,且方向均沿着连线指向负电荷,而a、c两点在两点电荷连线上,关于中点对称,因此a、c两点的电场强度大小相等,方向相同,故B错误;
C.根据等量异种点电荷产生的电场的性质可知,两点电荷连线中点处的场强最小,而在其连线的中垂线上,中点处的场强最大,因此可知a点的场强大于b点的场强,而根据以上分析可知,a、b两点的电场强度的方向相同,故C正确;
D.等量异种点电荷连线上中点处的场强最小,因此,当将一点电荷由a点沿移动到c点的过程中,点电荷受到的库仑力先减小后增大,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示,在水平向左的匀强电场中,一长为L的绝缘细线一端固定于O点,另一端系着一个质量为m、电荷量为q的带正电小球,小球静止在M点。现给小球一垂直于OM的初速度v0,使其在竖直平面内绕O点恰好做完整的圆周运动,AB为圆的竖直直径。已知匀强电场的场强大小为,重力加速度为g。当小球第二次运动到B点时细线突然断裂,则下列说法正确的是( )
A. 小球做完整的圆周运动时,粒子初速度的最小值
B. 细线断裂后,小球速度的最小值为
C. 从细线断裂到小球的动能与B点动能相等的过程中,电势能增加了
D. 从细线断裂到小球的电势能与B点电势能相等的过程中,重力势能减少了2mgL
【答案】AB
【解析】
【详解】A.由题意等效最高点在OM连线的反向延长线与圆周的交点上,如图
设为N,则电场力和重力的等效合力为
所以
从M点到N点由动能定理
解得粒子初速度的最小值
故A正确;
B.电场力和重力的合力方向与水平方向的夹角为
可知
从M点到B点,由动能定理
解得
解得细线断裂后,小球做类平抛运动,当速度最小时到达“最高点”,则速度的最小值为
故B正确;
C.细线从B点断裂,当到达连线上某点动能与B点动能相等,因为到达圆周上的点时,克服电场力做功为
所以实际小球电势能增加不是,故C错误;
D.细线从B点断裂,当到达与A点在同一竖直线上时,小球的电势能与点电势能相等,则该过程中经过的时间
此过程中小球下落竖直高度
重力势能减少了
故D错误。
故选AB。
第II卷 非选择题(共57分)
三、实验题(11题6分,12题12分,满分18分。请将正确的答案写在答题卡上。)
11. 电荷的定向移动形成电流,电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量,即。电流传感器可以像电流表一样测量电流,并且可以和计算机相连。图甲是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V,S是单刀双掷开关,R为定值电阻,C为平行板电容器。
(1)当开关S接1时,平行板电容器________(选填“充电”或“放电”)。
(2)电容器充电完毕后,把开关S接2时,其放电电流随时间变化图像如图乙所示,此过程中,电路中的电流________(选填“增大”、“减小”或“不变”),电容器两极板间的场强________(选填“增大”、“减小”或“不变”);
【答案】 ①. 充电 ②. 减小 ③. 减小
【解析】
【详解】(1)[1]当开关S接1时,平行板电容器与电源连接,电容器充电。
(2)[2][3]电容器充电完毕后,把开关S接2时,其放电电流随时间变化图像如图乙所示,由图知此过程中,电路中的电流逐渐减小,电容器极板上的电荷量逐渐减小,根据可知,两极板间的电势差逐渐减小,由可知,两极板间的场强逐渐减小。
12. 学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关 S ,调节滑动变阻器 R 的滑片 P 至适当位置, 电压表、 电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 ___________ V ,未知电阻Rx 的阻值为 ___________ Ω;
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关 S ,电流表 A1和A2的示数分别为 I1和 I2。已知定值电阻的阻值为 R0 ,则未知 电阻 Rx= ___________(用 I1、I2 和 R0表示);
(3)小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点 ___________ ,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关 S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使 ___________,此时电阻箱的读数为R0,则未知电阻Rx= ___________。
【答案】 ①. 2.70 ②. 9.0 ③. ④. b ⑤. 电压表的示数仍为U ⑥. R0
【解析】
【详解】(1)[1]由图乙可知,电压表的量程为0~3V,精确度为0.1V,则电压表的示数为2.70V。
[2]由图丙可知,电流表的量程为0~0.6A,精确度为0.02A,则电流表的示数为0.30A,由欧姆定律,可得电阻Rx 的阻值为
(2)[3]由图丁可知,Rx和R0并联,则有
由欧姆定律可得
(3)[4]由题意可知,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点b,移动滑动变阻器R的滑片P 至适当位置,此时电压表的示数为U。
[5]保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使电压表的示数仍为U,此时电阻箱的读数为R0。
[6]由欧姆定律可知,Rx和R0相等,即Rx= R0。
四、计算题(13题10分,14题13分,15题16分,满分39分。计算题要求写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤,只写出最后答案的不能给分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 质量为M=7kg的木板B静止于光滑水平面上,物块A质量为m=3kg,停在B的左端。质量为的小球用长为的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与A发生碰撞,碰撞时间极短且无机械能损失,物块与小球可视为质点,不计空气阻力。已知A、B间的动摩擦因数μ=0.14,重力加速度。求:
(1)小球与A碰撞前的瞬间,绳子对小球的拉力F的大小;
(2)小球与A碰撞后的瞬间,物块获得的速度的大小;
(3)为使A、B达到共同速度前A不滑离木板,木板至少多长。
【答案】(1)30N;(2)2m/s;(3)1.0m
【解析】
【详解】(1)小球下摆过程机械能守恒,由机械能守恒定律得
代入数据解得
对小球,由牛顿第二定律得
代入数据解得
(2)小球与A碰撞过程系统动量守恒,以小球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
代入数据解得
(3)物块A与木板B相互作用过程,系统动量守恒,以A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得
代入数据解得
由能量守恒定律得
代入数据解得
14. 如图所示,平行金属板A、B间距为d,电压为,一电子由静止从A板开始加速,穿过B板的小孔,垂直进入平行金属板C、D间的匀强电场。C、D两板间距离和板长均为L,在C、D板的右侧L处有一垂直于C、D板的显示屏MN,当C、D间电压为零时,电子打在屏上O点。当C、D间电压为U时,电子打在MN屏的P点(图中没画出)。已知电子电量为e,质量为m,电子重力不计,求:
(1)电子经过AB板加速后的速度是多少?
(2)电子从静止开始运动到打到P点所经过的时间;
(3)OP间的距离。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)电子在加速电场中运动时,由动能定理得
解得
(2)对于加速过程,由
解得
电子在金属板CD间和右侧无场中运动时,水平方向都做速度为的匀速直线运动,相应的运动时间为
故总时间
(3)电子进入偏转电场时做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,则有
竖直方向做匀加速运动,则电子离开偏转电场时偏转的距离为
根据牛顿第二定律得
联立得
设,电子离开偏转电场后做匀速直线运动,好像从极板的“中点”射出,根据几何关系得
解得
15. 如图所示,以为圆心、为半径的圆与坐标轴的交点分别为、、、,空间有方向与轴正方向相同的匀强电场,同时在点固定一个电荷量为的点电荷。如果把一个电荷量为的试探电荷放在点,则恰好平衡,静电力常量为,则:
(1)匀强电场的场强大小为多少?
(2)、两点的实际场强大小分别为多少?
(3)cd间的电势差?
(4)该电荷从c运动到d的过程中,电场力做了多少功?
【答案】(1);(2),;(3);(4)
【解析】
【详解】(1)由电荷量为的试探电荷在c点处于平衡状态,受力分析可得
匀强电场的场强大小为
(2)正点电荷形成的电场的场强方向从圆心沿半径方向向外,大小为
a点的实际场强为两个等大、同方向场强的合成,为
d点的实际场强为两个等大、互相垂直的场强的合成,为
(3)在电荷量为的点电荷场中,c点和d点在同一等势面上,cd间的电势差为0,在与轴正方向相同的匀强电场中,cd间的电势差为
故cd间的电势差为;
(4)cd间的电势差为,故电荷从c运动到d的过程中,电场力做功为
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