精品解析:广西柳州高级中学2022-2023学年高二上学期9月开学考试物理试卷
2024-08-25
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-开学 |
| 学年 | 2022-2023 |
| 地区(省份) | 广西壮族自治区 |
| 地区(市) | 柳州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.38 MB |
| 发布时间 | 2024-08-25 |
| 更新时间 | 2024-10-09 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-08-25 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/47003341.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2021级高二上学期9月开学考物理试卷
一、选择题(本题共12小题。在给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不选全的得2分,有选错的得0分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 牛顿将理想斜面实验的结论加上合理外推,间接证明了自由落体运动是初速度为零的匀变速运动
B. 伽利略通过对理想斜面实验的研究得出:力不是维持运动的原因
C. 在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了理想化模型的思想方法
D. 力的国际单位“N”是属于基本单位
2. 如图所示,小物体A随圆盘逐渐加速做圆周运动,A始终相对转盘静止,下列说法正确的是( )
A. 小物体A的机械能守恒
B. 小物体A受到的摩擦力是恒力
C. 小物体A受到的合外力始终指向圆心O
D. 静摩擦力对小物体A做正功
3. 如图,实线表示某固定场源点电荷电场中的三条电场线,虚线为一正离子仅在电场力作用下从P点运动到Q点的轨迹,下列判定正确的是( )
A. 场源点电荷带正电
B. 正离子在P点的加速度大于在Q点的加速度
C. 正离子在P点的速度小于在Q点的速度
D. 正离子在P点的电势能大于在Q点的电势能
4. 如图所示,电源的内阻不能忽略,灯泡的电阻不变,当接入电路的灯泡增多时,下列说法正确的是( )
A. 通过原来灯泡中的电流将减小
B. 电源路端电压增大
C. 电源内阻消耗的功率减小
D. 电源消耗的总功率减小
5. 在离水平地面h高处将一质量为m的小球以速率v0水平抛出,落地时小球的速率为v。已知小球运动过程中受到空气阻力作用,重力加速度为g,则( )
A. 整个运动过程中,小球的重力势能增加了mgh
B. 整个运动过程中,小球的动能增加了mgh
C. 整个运动过程中,小球的机械能减少了mv02+mgh-mv2
D. 小球落地时,小球重力的瞬时功率为mgv
6. 如图所示,在光滑的水平面上静止放置两木块A和B,A的质量较大,现同时施加大小相等、方向相反的恒力F使它们相向运动,然后又同时撤去外力F,A和B迎面相碰后合在一起,则A和B合在一起后的运动情况是( )
A. 停止运动 B. 向右运动 C. 向左运动 D. 无法确定
7. 真空中有一竖直向上的匀强电场,其场强大小为E,电场中的A、B两点固定着两个等量异号点电荷、,A、B两点的连线水平,O为其连线的中点,c、d是两点电荷连线垂直平分线上的两点,,a、b两点在两点电荷的连线上,且与c、d两点的连线恰好形成一个正方形,则下列说法中正确的是( )
A. a、b两点的电势不同,a点的电势低于b点的电势
B. c、d两点的电场强度大小相等,方向不相同
C. 电子在c、d两点的电势能相等
D. 电子在O点时电势能小于其在b点时的电势能
8. 如图所示是有两个量程的电流表。已知表头的内阻,满偏电流,电阻,,则使用A、B两个端点时,电流表的量程为( )
A. 8mA B. 10mA C. 30mA D. 50mA
9. 如图所示电路中,输入电压U恒为12V,灯泡L上标有“6V 12W”字样,电动机线圈的电阻。若灯泡恰能正常发光,下列说法中正确的是( )
A. 电动机的输入功率为12W B. 电动机的输出功率为12W
C. 电动机的热功率为2.0W D. 整个电路消耗的电功率22W
10. 在水平桌面上,并排放置5个相同的木块,水平的推力F作用在第一个木块上使5个物块一起向右加速,则木块之间弹力的比例从左向右依次为( )
A. 若水平面光滑,弹力之比依次为1∶1∶1∶1
B. 若水平面光滑,弹力之比依次为4∶3∶2∶1
C. 若水平面粗糙,弹力之比依次为5∶4∶3∶2
D. 若水平面粗糙,弹力之比依次为4∶3∶2∶1
11. 宇航员在离地球表面高h处由静止释放一小球,经时间t小球落到地面:若他在某星球表面同样高处由静止释放一小球,需经时间4t小球落到星球表面(星球和地球上的空气阻力均不计)。已知该星球的半径与地球的半径之比为,则星球与地球的( )
A. 第一宇宙速度之比为
B. 第一宇宙速度之比为
C. 密度之比
D. 密度之比为
12. 如图所示倾角为30°的斜面放在地面上,一小滑块从斜面底端A冲上斜面,恰好到达最高点D后又返回A点,斜面始终保持静止。已知滑块上滑过程经过AB、BC、CD的时间相等,且BC比CD长0.8m,上滑时间为下滑时间的一半,已知,则下列说法正确的是( )
A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为
B. 斜面长为3.6m
C. 滑块向上运动和向下运动过程中,地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力
D. 地面对斜面的摩擦力先向左后向右
二、填空题(16分)
13. 某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量。
(1)甲同学用实验室的多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图所示。若所选挡位为直流50mA挡,则示数为___________mA;若所选挡位为“×10Ω”挡,则示数为___________Ω。
(2)乙同学用该表正确测量了一个约150Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻。在测量这个电阻之前,请选择以下必须的操作步骤,其合理的顺序是___________(填字母代号)。
A.将红表笔和黑表笔短接
B.把选择开关旋转到“×100Ω”挡
C.把选择开关旋转到“×1Ω”挡
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
14. 某同学欲测量一阻值大约为,粗细均匀的金属线的电阻率。实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外,还有以下器材可供选择:
A.电源E(电动势为)
B.电压表V(量程为,内阻约为)
C.电流表A1(量程为,内阻约为)
D.电流表A2(量程为,内阻约为)
E.滑动变阻器R2(最大阻值,额定电流)
(1)用游标卡尺测得该材料的长度L如图甲所示,读数______mm;用螺旋测微器测得该材料的直径D如图乙所示,读数______mm;
(2)测量导电材料的电阻时,为了便于调节,测量尽可能地准确,实验中所用电流表应选用______(填所选仪器前的字母符号),选择合适的实验器材,在图丙方框内把实验原理图补充完成,把器材符号标在电路图上______;
(3)设测得导电材料的电阻为R,导电材料的长度为L,导电材料的直径为D,求得导电材料的电阻率为______(用R、L、D三个物理量表述)。
三、计算题(36分)
15. 质量为1kg的小球自倾角为且光滑的斜面顶端下滑,斜面底端有一个垂直于斜面的挡板,小球滑至挡板处与挡板发生碰撞;小球碰前速度大小为碰后速度大小的2倍,碰撞时间为0.1s,斜面长度为1.6m,。求:
(1)小球到达斜面底端瞬间的速度大小;
(2)碰撞过程中挡板对球作用力。
16. 如图所示,一质量为的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的A端,随传送带运动到B端,小物块从C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道恰能做圆周运动。已知圆弧半径,轨道最低点为D,小物块离开D点后恰好垂直碰击到放在水平面上倾角为固定的挡板的E点(E刚好在地面上)。(g取sin53°=0.8 cos53°=0.6),求:
(1)小物体经过C点时速度的大小;
(2)小物块经过D点时受到的支持力大小;
(3)DE两点的水平距离。
17. 如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上极板接地,它的极板长L = 0.1m,两板间距离d = 0.4cm,有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两板中央平行极板射入,由于重力作用微粒能落到下板上,微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上.设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间.已知微粒质量为 m = 2×10-6kg,电量q = 1×10-8 C,电容器电容为C =10-6 F,取g=10m/s2.求:
(1)为使第一个微粒的落点范围能在下板中点到紧靠边缘的B点之内,求微粒入射的初速度的取值范围;
(2)若带电微粒以第一问中初速度的最小值入射,则最多能有多少个带电微粒落到下极板上.
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2021级高二上学期9月开学考物理试卷
一、选择题(本题共12小题。在给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不选全的得2分,有选错的得0分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 牛顿将理想斜面实验的结论加上合理外推,间接证明了自由落体运动是初速度为零的匀变速运动
B. 伽利略通过对理想斜面实验的研究得出:力不是维持运动的原因
C. 在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了理想化模型的思想方法
D. 力的国际单位“N”是属于基本单位
【答案】B
【解析】
【详解】A.伽利略将理想斜面实验的结论加上合理外推,间接证明了自由落体运动是初速度为零的匀变速运动,故A错误;
B.伽利略通过对理想斜面实验的研究得出:力不是维持运动的原因,故B正确;
C.在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了控制变量的思想方法,故C错误;
D.力的国际单位“N”是用基本单位推导出来的导出单位,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,小物体A随圆盘逐渐加速做圆周运动,A始终相对转盘静止,下列说法正确的是( )
A. 小物体A的机械能守恒
B. 小物体A受到的摩擦力是恒力
C. 小物体A受到的合外力始终指向圆心O
D. 静摩擦力对小物体A做正功
【答案】D
【解析】
【详解】AD.小物体与圆盘保持相对静止,随圆盘一起加速做圆周运动,动能增大,重力势能不变,则小物体A的机械能增大,静摩擦力对物体做正功,故A错误,D正确;
BC.小物体A受到的合外力等于静摩擦力,由于静摩擦力的一个分力产生向心加速度,改变小物体速度的方向,另一个分力产生切向加速度,改变小物体的速度大小,即静摩擦力不指向圆心,合外力不指向圆心,随圆盘转动,静摩擦力的方向不断改变,所以静摩擦力为变力,故BC错误。
故选D。
3. 如图,实线表示某固定场源点电荷电场中的三条电场线,虚线为一正离子仅在电场力作用下从P点运动到Q点的轨迹,下列判定正确的是( )
A 场源点电荷带正电
B. 正离子在P点的加速度大于在Q点的加速度
C. 正离子在P点的速度小于在Q点的速度
D. 正离子在P点的电势能大于在Q点的电势能
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据粒子的运动轨迹可知,正离子所受的电场力大致向右,可知电场线大致向右,则场源点电荷带负电,选项A错误;
B.因为P点的电场线较Q点密集,可知正离子在P点受到的电场力较大,则在P点的加速度大于在Q点的加速度,选项B正确;
CD.正离子从P点到Q点,电场力做负功,则动能减小,电势能变大,即在P点的速度大于在Q点的速度,在P点的电势能小于在Q点的电势能,选项CD错误;
故选B。
4. 如图所示,电源的内阻不能忽略,灯泡的电阻不变,当接入电路的灯泡增多时,下列说法正确的是( )
A. 通过原来灯泡中的电流将减小
B. 电源的路端电压增大
C. 电源内阻消耗的功率减小
D. 电源消耗的总功率减小
【答案】A
【解析】
【详解】AB.当接入电路的灯泡数目增多时,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得,干路电流增大,则内电压增大,路端电压减小,即灯泡两端电压减小,由欧姆定律知,通过原来灯泡中的电流将减小,故A正确,B错误;
C.电源内部消耗的功率为
因为干路电流I增大,内阻r不变,则电源内部消耗的功率P将增大,故C错误;
D.电源消耗总功率为
因为干路电流I增大,电动势不变,则电源消耗的功率P将增大,故D错误。
故选A。
5. 在离水平地面h高处将一质量为m的小球以速率v0水平抛出,落地时小球的速率为v。已知小球运动过程中受到空气阻力作用,重力加速度为g,则( )
A. 整个运动过程中,小球的重力势能增加了mgh
B. 整个运动过程中,小球的动能增加了mgh
C. 整个运动过程中,小球的机械能减少了mv02+mgh-mv2
D. 小球落地时,小球重力的瞬时功率为mgv
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于物体下落高度为h,重力做正功,因此重力势能减小了mgh,A错误;
B.根据动能定理
由于空气阻力作负功,动能增量小于mgh,B错误
C.以地面为参考面,初态机械能
末态机械能
因此机械能减小量
C正确;
D.落地时竖直分速度
因此落地时,小球重力的瞬时功率
D错误。
故选C。
6. 如图所示,在光滑的水平面上静止放置两木块A和B,A的质量较大,现同时施加大小相等、方向相反的恒力F使它们相向运动,然后又同时撤去外力F,A和B迎面相碰后合在一起,则A和B合在一起后的运动情况是( )
A. 停止运动 B. 向右运动 C. 向左运动 D. 无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】设恒力F的作用时间为,由动量定理可知,则有A的动量是
则有B的动量是
A和B迎面相碰过程中A、B组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可得
可知A和B相碰后合在一起,则停止运动。
故选A。
7. 真空中有一竖直向上的匀强电场,其场强大小为E,电场中的A、B两点固定着两个等量异号点电荷、,A、B两点的连线水平,O为其连线的中点,c、d是两点电荷连线垂直平分线上的两点,,a、b两点在两点电荷的连线上,且与c、d两点的连线恰好形成一个正方形,则下列说法中正确的是( )
A. a、b两点的电势不同,a点的电势低于b点的电势
B. c、d两点的电场强度大小相等,方向不相同
C. 电子在c、d两点的电势能相等
D. 电子在O点时的电势能小于其在b点时的电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A.由等量异种点电荷产生的电场特点可知,A、B两点的点电荷产生的电场方向向右,可知a点的电势高于b点的电势,a、b两点在匀强电场中的电势相等,电势是标量,则在a、b两点的电势相加后,a点的电势高于b点的电势,A错误;
B.c、d两点在A、B两点的点电荷产生的电场中连线的中垂线上,是对称点,电场强度大小相等,方向与匀强电场的方向都垂直,c、d两点在匀强电场中的电场强度大小相等,方向相同,因此c、d两点的电场强度叠加后,合电场强度大小相等,方向相同,B错误;
C.c、d两点在A、B两点的点电荷产生的电场中是对称点,电势相等,则电子在A、B两点的点电荷产生的电场中c、d两点的电势能相等,则在匀强电场中d点电势高于c点,则电子在d点的电势能小于在c点的电势能,因此电子在c、d两点的和电势能不相等,C错误;
D.在匀强电场中电子在O点时的电势能与在b点时的电势能相等,在A、B两点的点电荷产生的电场中,O点的电势高于b点的电势,则电子在O点时的电势能小于在b点时的电势能,电势能是标量,因此电子在O点时的电势能小于其在b点时的电势能,D正确。
故选D。
8. 如图所示是有两个量程的电流表。已知表头的内阻,满偏电流,电阻,,则使用A、B两个端点时,电流表的量程为( )
A. 8mA B. 10mA C. 30mA D. 50mA
【答案】D
【解析】
【详解】根据电流表改装原理,电流表的量程为
故选D。
9. 如图所示的电路中,输入电压U恒为12V,灯泡L上标有“6V 12W”字样,电动机线圈的电阻。若灯泡恰能正常发光,下列说法中正确的是( )
A. 电动机的输入功率为12W B. 电动机的输出功率为12W
C. 电动机的热功率为2.0W D. 整个电路消耗的电功率22W
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由P=UI可得,电路电流
电动机的输入功率为
故A正确;
BC.电动机的发热功率
P热=I2RM=(2A)2×0.5Ω=2W
电动机的输出功率
P输出=P-P热=12W-2W=10W
故B错误,C正确;
D.整个电路消耗的电功率
故D错误。
故选AC。
10. 在水平桌面上,并排放置5个相同的木块,水平的推力F作用在第一个木块上使5个物块一起向右加速,则木块之间弹力的比例从左向右依次为( )
A. 若水平面光滑,弹力之比依次为1∶1∶1∶1
B. 若水平面光滑,弹力之比依次为4∶3∶2∶1
C. 若水平面粗糙,弹力之比依次为5∶4∶3∶2
D. 若水平面粗糙,弹力之比依次为4∶3∶2∶1
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.若水平面光滑,以5个木块为整体,根据牛顿第二定律可得
把右面的4个物块作为一个整体,设2受到1的弹力为,根据牛顿第二定律可得
把最右面的3个物块作为一个整体,设3受到2的弹力为,根据牛顿第二定律
依次类推,可以得到弹力之比依次4:3:2:1,故A错误,B正确;
CD.若物块与水平面有摩擦,设每个物体与地面的摩擦力为,以5个木块为整体,根据牛顿第二定律可得
把右面的4个物块作为一个整体,设2受到1的弹力为,根据牛顿第二定律可得
解得
把最右面的3个物块作为一个整体,设3受到2的弹力为,根据牛顿第二定律可得
解得
依次类推,可以得到弹力之比依次为4:3:2:1,故C错误,D正确。
故选BD。
11. 宇航员在离地球表面高h处由静止释放一小球,经时间t小球落到地面:若他在某星球表面同样高处由静止释放一小球,需经时间4t小球落到星球表面(星球和地球上的空气阻力均不计)。已知该星球的半径与地球的半径之比为,则星球与地球的( )
A. 第一宇宙速度之比为
B. 第一宇宙速度之比为
C. 密度之比为
D. 密度之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.小球做自由落体运动,则
可得
可得表面附近的重力加速度之比为
根据万有引力提供向心力
根据万有引力与重力的关系
可得
第一宇宙速度之比为
故A错误,B正确;
CD.根据万有引力与重力的关系
球体体积为
密度为
联立可得
密度之比为
故C错误,D正确。
故选BD。
12. 如图所示倾角为30°的斜面放在地面上,一小滑块从斜面底端A冲上斜面,恰好到达最高点D后又返回A点,斜面始终保持静止。已知滑块上滑过程经过AB、BC、CD的时间相等,且BC比CD长0.8m,上滑时间为下滑时间的一半,已知,则下列说法正确的是( )
A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为
B. 斜面长为3.6m
C. 滑块向上运动和向下运动过程中,地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力
D. 地面对斜面的摩擦力先向左后向右
【答案】BC
【解析】
【详解】A.滑块上滑时,根据牛顿第二定律
滑块下滑时,根据牛顿第二定律
上滑时间为下滑时间的一半,设上滑时间为,则
联立解得
,,
故A错误;
B.根据匀变速直线运动相邻相等时间间隔内发生的位移差的关系
解得
斜面长为
故B正确;
CD.因为上滑加速度和下滑加速度方向都向下,故加速度水平分量向左,竖直分量向下,是失重现象,故地面对斜面的摩擦力始终水平向左,地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力,故C正确,D错误。
故选BC。
二、填空题(16分)
13. 某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量。
(1)甲同学用实验室的多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图所示。若所选挡位为直流50mA挡,则示数为___________mA;若所选挡位为“×10Ω”挡,则示数为___________Ω。
(2)乙同学用该表正确测量了一个约150Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻。在测量这个电阻之前,请选择以下必须的操作步骤,其合理的顺序是___________(填字母代号)。
A.将红表笔和黑表笔短接
B.把选择开关旋转到“×100Ω”挡
C.把选择开关旋转到“×1Ω”挡
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
【答案】 ①. 24 ②. 160 ③. CAD
【解析】
【详解】(1)[1]选择0~50一栏读数,精度为,示数为;
[2]示数为;
(2)[3]测量阻值约20Ω的电阻,需要选择“×1Ω”挡,重新选择挡位后,需要将红黑表笔短接后对欧姆表进行调零,所以合理的顺序是CAD。
14. 某同学欲测量一阻值大约为,粗细均匀的金属线的电阻率。实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外,还有以下器材可供选择:
A.电源E(电动势为)
B.电压表V(量程为,内阻约为)
C.电流表A1(量程为,内阻约为)
D.电流表A2(量程为,内阻约为)
E.滑动变阻器R2(最大阻值,额定电流)
(1)用游标卡尺测得该材料的长度L如图甲所示,读数______mm;用螺旋测微器测得该材料的直径D如图乙所示,读数______mm;
(2)测量导电材料电阻时,为了便于调节,测量尽可能地准确,实验中所用电流表应选用______(填所选仪器前的字母符号),选择合适的实验器材,在图丙方框内把实验原理图补充完成,把器材符号标在电路图上______;
(3)设测得导电材料的电阻为R,导电材料的长度为L,导电材料的直径为D,求得导电材料的电阻率为______(用R、L、D三个物理量表述)。
【答案】 ①. 60.20 ②. 0.732##0.731##0.733##0.734 ③. C ④. 见解析 ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1]20分度游标卡尺的精确值为0.05mm,游标卡尺的读数为
[2]螺旋测微器的精确值为0.01mm,螺旋测微器读数为
(2)[3][4]干路最大电流约为
则实验中所用电流表应选用电流表选,即选择C。滑动变阻器的最大阻值较小,采用分压式接法,待测电阻远小于电压表内阻,采用电流表外接法,电路图如图所示
(3)[5]根据电阻定律
解得
三、计算题(36分)
15. 质量为1kg的小球自倾角为且光滑的斜面顶端下滑,斜面底端有一个垂直于斜面的挡板,小球滑至挡板处与挡板发生碰撞;小球碰前速度大小为碰后速度大小的2倍,碰撞时间为0.1s,斜面长度为1.6m,。求:
(1)小球到达斜面底端瞬间的速度大小;
(2)碰撞过程中挡板对球的作用力。
【答案】(1);(2),方向沿斜面向上
【解析】
【详解】(1)小球由顶端到底端,由受力及牛顿第二定律
解得
设斜面长度为L、刚到达斜面底端速度为v,由运动学公式
解得
(2)设碰撞过程中挡板对球的作用力大小为F,规定向上为正,由动量定理
解得
方向沿斜面向上。
16. 如图所示,一质量为的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的A端,随传送带运动到B端,小物块从C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道恰能做圆周运动。已知圆弧半径,轨道最低点为D,小物块离开D点后恰好垂直碰击到放在水平面上倾角为固定的挡板的E点(E刚好在地面上)。(g取sin53°=0.8 cos53°=0.6),求:
(1)小物体经过C点时速度的大小;
(2)小物块经过D点时受到的支持力大小;
(3)DE两点的水平距离。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)对小物块在C点恰能做圆周运动,根据牛顿第二定律
解得
(2)从C到D根据动能定理
解得
在D点根据牛顿第二定律可得
解得
(3)小物块恰好垂直碰击挡板E,则小球水平方向速度与竖直方向速度关系为
解得
DE两点间的水平位移为
17. 如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上极板接地,它的极板长L = 0.1m,两板间距离d = 0.4cm,有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两板中央平行极板射入,由于重力作用微粒能落到下板上,微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上.设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间.已知微粒质量为 m = 2×10-6kg,电量q = 1×10-8 C,电容器电容为C =10-6 F,取g=10m/s2.求:
(1)为使第一个微粒的落点范围能在下板中点到紧靠边缘的B点之内,求微粒入射的初速度的取值范围;
(2)若带电微粒以第一问中初速度的最小值入射,则最多能有多少个带电微粒落到下极板上.
【答案】(1)粒子的初速度满足2.5m/s≤v0≤5m/s;(2)最多能落到下极板粒子的个数为600个
【解析】
【详解】(1)设粒子打在下极板中点、边缘的初速度分别为v1、v2 ,则
偏转位移:
水平方向:
联立解得:v1=2.5m/s v2=5m/s
粒子的初速度满足2.5m/s≤v0≤5m/s.
(2)设;粒子刚好从边缘飞出时极板带电为Q,场强为E,板间电压为U
由牛顿第二定律得:
偏转位移:
水平位移:,
联立解得:
解得
最多能落到下极板粒子的个数.
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