内容正文:
射洪中学高2023级高二上期第一学月考试物理试题
(时间:75分钟 满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的班级、姓名、考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答非选择题时,将答案写在答题卡对应题号的位置上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后,将答题卡交回。
第I卷(选择题)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32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. 某同学在学习了静电场及其应用后,归纳整理了如下笔记,其中错误的是( )
A. 自然界中的电荷只有正电荷和负电荷两种
B. 点电荷和元电荷都类似于质点,都是一种理想化模型
C. 电场是物质存在的一种形式
D. 仅受电场力的带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线不一定重合
2. 用金属箔做成一个不带电的细小圆筒,放在干燥的绝缘桌面上。用丝绸摩擦过的玻璃棒慢慢靠近圆筒,当距离较近时圆筒被吸引到玻璃棒上,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 摩擦使玻璃棒带了负电荷
B. 玻璃棒靠近圆筒时,圆筒上部感应出正电荷
C. 圆筒被吸引到玻璃棒的过程中,受到的静电力大于其重力
D. 圆筒碰到玻璃棒后,玻璃棒所带电荷会被中和
3. 空间中a、b、c、d四点位于正四面体的四个顶点,m、n两点分别ab是和cd的中点。在a、b两点分别固定等量正电荷,正四面体对电场分布没有影响。下列说法正确的是( )
A. m、n两点的电势相等
B. c、d两点的电场强度相同
C. 带正电的试探电荷从c点沿cm移动到m点,试探电荷的电势能减小
D. 带负电的试探电荷从c点沿cd移动到d点,试探电荷的电势能先减少后增加
4. 如图所示,A、B是材料相同的两个金属块,体积相等,上表面均为正方形,B的上表面积是A的上表面积的2倍,在A、B左右两侧分别加上相同的电压,则A、B两金属块中的电流之比为( )
A. B. 2:1 C. D. 4:1
5. 图中实线为一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时运动轨迹的一部分,a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中,只受电场力的作用,则由该图可确定的是( )
A. 粒子在a点的速度大于b点的速度
B. 粒子在a点的加速度小于b点的加速度
C. 粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 电场中a点电势一定高于b点电势
6. 平行板电容器的两个极板为A、B,B极板接地,A极板带有电荷量+Q,极板间电场中有一固定点P,若将B极板固定,A极板下移一些,或者将A极板固定,B极板上移一些,在这两种情况下,下列说法正确的是( )
A. A极板下移时,P点电势不变 B. A极板下移时,P点电势升高
C. B极板上移时,P点电势不变 D. B极板上移时,P点电势升高
7. 如图所示,在等边三角形ABC三个顶点上固定两个正点电荷和一个负点电荷,它们周围等势面的电势已在图中标注,A、B两点关于O点对称,且AB边水平,OC连线竖直,A、B、C三点分别在对应的等势面上,下列说法正确的是( )
A. O点的电场强度为零 B. A、B两点的电场强度相同
C. B、C之间的电势差为−40 V D. 电子在A点的电势能小于在C点的电势能
8. 如图所示,真空中等量同种正点电荷放置在M、N两点,在MN的连线上有对称点a、c,MN连线的中垂线上有对称点b、d,则下列说法正确的是( )
A. a、c两点电场强度相同
B. 正电荷+q在c点电势能大于在a点电势能
C. 在MN连线的中垂线上,O点电势最高
D. 负电荷从d点静止释放,在它从d点运动到b点的过程中,加速度先减小再增大
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,漏选3分,错选0分。
9. 某静电场中的x轴正半轴上的电势随x变化的图像如图所示。一电荷量大小为q的点电荷,从坐标原点处以某一速度出发,仅在电场力作用下沿x轴正方向运动到x=5x0处时速度刚好为零,则该电荷沿x轴正方向运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 点电荷带正电
B. 点电荷的加速度先减小后增大
C. 电场力先做正功后做负功
D. 点电荷在O点的动能大小为qφ0
10. 如图,在匀强电场中,质量为m、电荷量为+q的小球由静止释放沿斜向下做直线运动,轨迹与竖直方向的夹角为θ,则( )
A. 场强最小值为 B. 电场力对小球可能不做功
C. 电场方向可能水平向左 D. 小球的电势能可能增加
11. 金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示,A,B,C,D为电场中的四个点,则( )
A. A、C两点的电场强度方向相同
B. B点的电场强度比D点的大
C. 正电荷在C点的电势能高于在A点的电势能
D. 正电荷由D点静止释放,只受电场力作用沿电场线运动到B点
第II卷(非选择题)
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)。
12. 在“探究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中,实验装置如图所示,平行板电容器的极板与一静电计相接,极板接地。
(1)静电计的指针偏转程度显示两极板间的____________大小。
(2)当极板电荷量不变,仅使两极板正对面积减小,可知电容器电容__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。当极板电荷量不变,仅使两极板距离减小,可观察到静电计指针的偏转角__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
13. 某兴趣小组为了测量一待测电阻丝的阻值Rx,先用多用电表粗测出它的阻值约为9Ω,再用千分尺测量该段电阻丝的直径,如图所示,然后再用伏安法精确地测量,实验室里除待测电阻丝外,还准备了以下器材:
A.多用电表 B.电压表Vl(3V,5kΩ)
C.电压表V2(15V,25kΩ) D.电流表Al(0.6A,0.2Ω)
E.电流表A2(3A,0.04Ω) F.电源(E=4.5V,内阻不计)
G.滑动变阻器Rl(5Ω,3A) H.滑动变阻器R2(200Ω,1.5A)
I.电键S、导线若干
(1)待测电阻丝的直径是_______mm;
(2)在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求尽可能准确,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,则在上述提供的器材中电压表应选________;电流表应选________;滑动变阻器应选________;(填器材前面的字母代号)
(3)在实验中,既要满足实验要求,又要减小误差,应选用的实验电路图是_______。
四、计算题(本题共3小题,共37分。每个题请写出必要的文字说明和推导过程。)
14. 如图所示,在真空中的O点放一个点电荷Q=+1.0×10-9C,直线MN通过O点,OM的距离r=30 cm,M点放一个点电荷q=-1.0×10-10C,求:
(1)q在M点受到的电场力;
(2)M点的场强;
(3)拿走q后M点的场强;
(4)M、N两点的场强哪点大?
15. 如图所示,一真空示波管的电子从灯丝K发出(初速度不计),在灯丝与A板间经加速电压加速后,从A板中心小孔射出,然后进入由M、N两个水平极板形成的偏转电场(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,射出时没有与极板相碰。已知M、N两板间的距离为d,电压为,板长为L,电子的质量为m,电荷量为e,不计电子的重力。求:
(1)电子穿过A板小孔时的速度大小v;
(2)电子从偏转电场射出时的速度偏转角的正切值;
(3)电子从偏转电场射出时的偏转距离y。
16. 如图所示, 倾角为的斜面末端与竖直的半径R=1m的光滑绝缘半圆轨道平滑连接,O为圆心, a、b为竖直直径的上、下两端点。现有一质量为m=0.4kg、带电荷量为q=1.0×10-5C的带正电小球(可视为质点),从斜面上的c点以一定大小的速度斜向上抛出(图中未画出), 小球从半圆轨道的最高点a沿水平方向飞入半圆轨道, 对轨道a点的压力大小为2.4N。若小球刚过a点时, 立即在整个空间施加水平向右的匀强电场(图中未画出),电场强度大小为E=3.0×105N/C,重力加速度g=10m/s2,不计一切阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小球在a点的速度va大小;
(2)小球从c点运动到a点的时间t;
(3)小球第一次在半圆轨道上滑行过程中对轨道的最大压力。
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射洪中学高2023级高二上期第一学月考试物理试题
(时间:75分钟 满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的班级、姓名、考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答非选择题时,将答案写在答题卡对应题号的位置上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后,将答题卡交回。
第I卷(选择题)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32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. 某同学在学习了静电场及其应用后,归纳整理了如下笔记,其中错误的是( )
A. 自然界中的电荷只有正电荷和负电荷两种
B. 点电荷和元电荷都类似于质点,都是一种理想化模型
C. 电场是物质存在的一种形式
D. 仅受电场力的带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线不一定重合
【答案】B
【解析】
【详解】A.自然界中的电荷只有正电荷和负电荷两种,A正确,不符合题意;
B.点电荷类似于质点,是一种理想化模型,元电荷是指最小电荷量,B错误,符合题意;
C.电场是物质存在的一种形式,C正确,不符合题意;
D.仅受电场力的带电粒子在电场中的运动轨迹上某点的切线方向为速度方向,而电场线上某点的切线方向为电场强度方向,与带电粒子所受的电场力方向相同或相反,若电场线与轨迹重合,带电粒子的速度方向与合力方向共线,粒子一定做直线运动,若电场线为曲线,轨迹与电场线必定不重合,D正确,不符合题意。
故选B。
2. 用金属箔做成一个不带电的细小圆筒,放在干燥的绝缘桌面上。用丝绸摩擦过的玻璃棒慢慢靠近圆筒,当距离较近时圆筒被吸引到玻璃棒上,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 摩擦使玻璃棒带了负电荷
B. 玻璃棒靠近圆筒时,圆筒上部感应出正电荷
C. 圆筒被吸引到玻璃棒的过程中,受到的静电力大于其重力
D. 圆筒碰到玻璃棒后,玻璃棒所带电荷会被中和
【答案】C
【解析】
【详解】A. 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,故A错误;
B.玻璃棒靠近圆筒时,圆筒会感应出与玻璃棒近异远同的异号电荷,所以圆筒上部感应出负电荷,故B错误;
C.圆筒被吸引到玻璃棒的过程中,受到的静电力大于其重力,故C正确;
D.圆筒碰到玻璃棒后,圆筒会带上与玻璃棒电性相同的正电荷,故D错误。
故选C。
3. 空间中a、b、c、d四点位于正四面体的四个顶点,m、n两点分别ab是和cd的中点。在a、b两点分别固定等量正电荷,正四面体对电场分布没有影响。下列说法正确的是( )
A. m、n两点的电势相等
B. c、d两点的电场强度相同
C. 带正电的试探电荷从c点沿cm移动到m点,试探电荷的电势能减小
D. 带负电的试探电荷从c点沿cd移动到d点,试探电荷的电势能先减少后增加
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据题意可知,等量同种电荷的等势面分布图,如图所示
由沿电场线方向,电势逐渐降低可知,离两个点电荷的距离越远电势越低,由于点离两个点电荷的距离大于点离两个点电荷的距离,则有
故A错误;
BD.c、d两点离两个点电荷的距离相等,由对称性可知,c、d两点电势相等,电场强度的大小相等,但方向不同,由于点离两个点电荷的距离小于c、d两点离两个点电荷的距离,则有
由可知,带负电的试探电荷从c点沿cd移动到d点,试探电荷的电势能先减少后增加,故B错误,D正确;
C.由于c点离两个点电荷的距离大于点离两个点电荷的距离,则有
则带正电的试探电荷从c点沿cm移动到m点,试探电荷的电势能增加,故C错误。
故选D。
4. 如图所示,A、B是材料相同的两个金属块,体积相等,上表面均为正方形,B的上表面积是A的上表面积的2倍,在A、B左右两侧分别加上相同的电压,则A、B两金属块中的电流之比为( )
A. B. 2:1 C. D. 4:1
【答案】B
【解析】
【详解】设A的上表面边长为L,厚度为d,则B的上表面边长为,厚度为,左右两侧加上电压后,A的电阻
B的电阻
由于两侧加上的电压相同,因此A、B两金属块中电流之比为2:1。
故选B。
5. 图中实线为一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时运动轨迹的一部分,a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中,只受电场力的作用,则由该图可确定的是( )
A. 粒子在a点的速度大于b点的速度
B. 粒子在a点的加速度小于b点的加速度
C. 粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 电场中a点电势一定高于b点电势
【答案】A
【解析】
【详解】B.根据电场线的疏密与电场强度的强弱的关系,判断出a点的电场强度大,故a点的电场力大,根据牛顿第二定律可知,带电粒子在a点的加速度比b点的加速度大,故B错误;
D.粒子的运动轨迹向左下弯曲,说明粒子受到的电场力大体向左,电场线方向不明,无法判断粒子的电性,无法比较a点与b点电势的高低,故D错误;
AC.若粒子从b运动到a,电场力对粒子做正功,粒子的动能增大,电势能减小,则粒子在a点的速度较大,在a点电势能较小,同理若粒子从a运动到b,得到的结果不变,故A正确,C错误。
故选A。
6. 平行板电容器的两个极板为A、B,B极板接地,A极板带有电荷量+Q,极板间电场中有一固定点P,若将B极板固定,A极板下移一些,或者将A极板固定,B极板上移一些,在这两种情况下,下列说法正确的是( )
A. A极板下移时,P点电势不变 B. A极板下移时,P点电势升高
C. B极板上移时,P点电势不变 D. B极板上移时,P点电势升高
【答案】A
【解析】
【详解】AB.由题意,电容器两板所带电量不变,根据
,
则电场强度
可知,极板之间间距改变,极板之间的电场强度不变,由于
可知,A极板下移时,dPB不变,则P点电势不变,故A正确,B错误;
CD.结合上述,B极板上移时,dPB减小,则P点电势减小,故CD错误。
故选A。
7. 如图所示,在等边三角形ABC三个顶点上固定两个正点电荷和一个负点电荷,它们周围等势面的电势已在图中标注,A、B两点关于O点对称,且AB边水平,OC连线竖直,A、B、C三点分别在对应的等势面上,下列说法正确的是( )
A. O点的电场强度为零 B. A、B两点的电场强度相同
C. B、C之间的电势差为−40 V D. 电子在A点的电势能小于在C点的电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A.两个正点电荷在O处的合场强为零,负点电荷在O处的场强不为零,根据场强的叠加原理可知,O点场强不为零,故A错误;
B.电场线垂直于等势面,根据对称性可知,A、B两点的电场强度大小相等,由于负点电荷的存在,A点叠加后的场强方向斜向左上方,B点叠加后的场强方向斜向右上方,方向不同,故B错误;
C.B、C之间的电势差
故C错误;
D.电子在A点的电势能为
电子在C点的电势能为
所以电子在A点的电势能EpA小于在C点的电势能EpC,故D正确。
故选D。
8. 如图所示,真空中等量同种正点电荷放置在M、N两点,在MN的连线上有对称点a、c,MN连线的中垂线上有对称点b、d,则下列说法正确的是( )
A. a、c两点电场强度相同
B. 正电荷+q在c点电势能大于在a点电势能
C. 在MN连线的中垂线上,O点电势最高
D. 负电荷从d点静止释放,在它从d点运动到b点的过程中,加速度先减小再增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据等量同种电荷电场线的分布可知,a、c两点电场强度大小相等,方向相反,故A错误;
B.根据等量同种电荷电场线的分布情况和对称性可知,a、c两点的电势相等,则点电荷在a点电势能等于在c点电势能,故B错误;
C.沿电场线方向电势降低,在MN连线的中垂线上,O点电势最高,故C正确;
D.由对称性知O点的场强为零,MN连线的中垂线上无穷远处电场强度为零,电荷从d点静止释放,在它从d点运动到b点的过程中,加速度可能先减小再增大,也可能先增大后减小再增大再减小,故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,漏选3分,错选0分。
9. 某静电场中的x轴正半轴上的电势随x变化的图像如图所示。一电荷量大小为q的点电荷,从坐标原点处以某一速度出发,仅在电场力作用下沿x轴正方向运动到x=5x0处时速度刚好为零,则该电荷沿x轴正方向运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 点电荷带正电
B. 点电荷的加速度先减小后增大
C. 电场力先做正功后做负功
D. 点电荷在O点的动能大小为qφ0
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.设点电荷在O点的动能为,根据题意,点电荷从O点运动到x=5x0处时速度刚好为零,根据动能定理可得
可知电场力对电荷做功,由于O点与x=5x0处的电势差为
根据电场力做功与电势差的关系可知,点电荷带负电,故A错误;
B.根据图像的切线斜率表示电场强度,可知该电荷沿x轴正方向运动过程中,场强先变小后变大,点电荷受到的电场力先变小后变大,则点电荷的加速度先减小后增大,故B正确;
C.从图像上可以看出,电势先增大后减小,则负电荷的电势能先减小后增大,根据功能关系可以,电场力先做正功后做负功,故C正确;
D.点电荷从O点运动到x=5x0处,根据动能定理可得
解得点电荷在O点的动能大小为
故D正确。
故选BCD。
10. 如图,在匀强电场中,质量为m、电荷量为+q的小球由静止释放沿斜向下做直线运动,轨迹与竖直方向的夹角为θ,则( )
A. 场强最小值为 B. 电场力对小球可能不做功
C. 电场方向可能水平向左 D. 小球的电势能可能增加
【答案】BD
【解析】
【详解】A.分析带电小球受力,受重力mg、电场力F,小球运动轨迹为直线,那么小球受力的合力也必定沿运动轨迹直线斜向下,由力合成的三角形定则求合力,如图所示,由解析图可知,当电场力F与小球运动轨迹直线垂直时,电场力F最小,场强最小,则有
F=qEmin=mgsinθ
解得
A错误;
B.场强是最小值时,电场力与小球运动方向垂直,所以电场力对小球可能不做功,B正确;
C.小球带正电,受电场力方向只能向右侧,所以电场方向不可能向左,C错误;
D.如果小球受电场力方向与运动方向之间的夹角大于90°,则电场力对小球可能做负功,小球的电势能可能增加,D正确;
故选BD。
11. 金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示,A,B,C,D为电场中的四个点,则( )
A. A、C两点的电场强度方向相同
B. B点的电场强度比D点的大
C. 正电荷在C点的电势能高于在A点的电势能
D. 正电荷由D点静止释放,只受电场力作用沿电场线运动到B点
【答案】AC
【解析】
【详解】A.电场强度方向沿电场线的切线方向,由图可知,A、C两点的电场强度方向相同,故A正确;
B.电场线的疏密表示电场强度的大小,由图可知,B点的电场强度比D点的小,故B错误;
C.沿着电场线电势逐渐降低,由图看出,C点电势比A点电势高,由
正电荷在C点的电势能高于在A点的电势能, 故C正确;
D.正电荷由D点静止释放,受电场力方向沿曲线的切线方向,所以运动的轨迹不会沿电场线的方向,故D错误。
故选AC。
第II卷(非选择题)
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)。
12. 在“探究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中,实验装置如图所示,平行板电容器的极板与一静电计相接,极板接地。
(1)静电计的指针偏转程度显示两极板间的____________大小。
(2)当极板电荷量不变,仅使两极板正对面积减小,可知电容器电容__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。当极板电荷量不变,仅使两极板距离减小,可观察到静电计指针的偏转角__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
【答案】 ①. 电势差(电压) ②. 减小 ③. 减小
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]静电计指针偏转程度表示电容器两极板间电势差的大小;
(2)[2]两极板正对面积减小,根据
得出电容减小;
[3]两极板距离减小,电容增大,由
可知,两极板电势差减小,指针偏转角减小。
13. 某兴趣小组为了测量一待测电阻丝的阻值Rx,先用多用电表粗测出它的阻值约为9Ω,再用千分尺测量该段电阻丝的直径,如图所示,然后再用伏安法精确地测量,实验室里除待测电阻丝外,还准备了以下器材:
A.多用电表 B.电压表Vl(3V,5kΩ)
C.电压表V2(15V,25kΩ) D.电流表Al(0.6A,0.2Ω)
E.电流表A2(3A,0.04Ω) F.电源(E=4.5V,内阻不计)
G.滑动变阻器Rl(5Ω,3A) H.滑动变阻器R2(200Ω,1.5A)
I.电键S、导线若干
(1)待测电阻丝的直径是_______mm;
(2)在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求尽可能准确,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,则在上述提供的器材中电压表应选________;电流表应选________;滑动变阻器应选________;(填器材前面的字母代号)
(3)在实验中,既要满足实验要求,又要减小误差,应选用的实验电路图是_______。
【答案】 ①. 1.010 ②. (2)B ③. D ④. G ⑤. C
【解析】
【详解】(1)[1]固定刻度读数为1mm,可动刻度读数为
则此金属丝的直径为1.010mm;
(2)[2]电源的电动势E=4.5V,所以电压表选B;
[3]待测电阻中最大电流约为Imax=0.5A,故电流表选D;
[4]为方便实验操作,且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,所以滑动变阻器应选较小阻值的,即选G;
(3)[5]根据题意得灯泡电阻远小于电压表内阻,所以选择电流表外接法,由于待测电阻的电压从零开始可以连续调节,变阻器采用分压式接法,故ABD错误,C正确。
故选C。
四、计算题(本题共3小题,共37分。每个题请写出必要的文字说明和推导过程。)
14. 如图所示,在真空中的O点放一个点电荷Q=+1.0×10-9C,直线MN通过O点,OM的距离r=30 cm,M点放一个点电荷q=-1.0×10-10C,求:
(1)q在M点受到的电场力;
(2)M点的场强;
(3)拿走q后M点的场强;
(4)M、N两点的场强哪点大?
【答案】(1)1.0×10-8N,方向沿MO指向O (2)100 N/C,方向沿OM连线背离O (3)100 N/C,方向沿OM连线背离O (4)M点场强大
【解析】
【详解】(1)电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力,根据库仑定律,得FM=.因为Q带正电,q带负电,库仑力是吸引力,所以电场力的方向沿MO指向O.
(2)M点的场强EM=N/C=100 N/C,其方向沿OM连线背离O,因为它的方向跟负电荷所受电场力的方向相反.
(3)场强是反映电场的力的性质的物理量,它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的,与试探电荷q是否存在无关.故M点的场强仍为100 N/C,方向沿OM连线背离O.
(4)由E∝得,M点场强大.
15. 如图所示,一真空示波管的电子从灯丝K发出(初速度不计),在灯丝与A板间经加速电压加速后,从A板中心小孔射出,然后进入由M、N两个水平极板形成的偏转电场(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,射出时没有与极板相碰。已知M、N两板间的距离为d,电压为,板长为L,电子的质量为m,电荷量为e,不计电子的重力。求:
(1)电子穿过A板小孔时的速度大小v;
(2)电子从偏转电场射出时的速度偏转角的正切值;
(3)电子从偏转电场射出时的偏转距离y。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)在加速电场中,根据动能定理得
解得
(2)电子在偏转电场中做类平抛运动,在平行于极板方向做匀速运动,运动时间为
在垂直于极板方向做匀加速运动,根据牛顿第二定律得
电子从偏转电场射出时垂直于极板方向的分速度为
速度偏转角正切值
(3)电子从偏转电场射出时的偏转距离为
16. 如图所示, 倾角为的斜面末端与竖直的半径R=1m的光滑绝缘半圆轨道平滑连接,O为圆心, a、b为竖直直径的上、下两端点。现有一质量为m=0.4kg、带电荷量为q=1.0×10-5C的带正电小球(可视为质点),从斜面上的c点以一定大小的速度斜向上抛出(图中未画出), 小球从半圆轨道的最高点a沿水平方向飞入半圆轨道, 对轨道a点的压力大小为2.4N。若小球刚过a点时, 立即在整个空间施加水平向右的匀强电场(图中未画出),电场强度大小为E=3.0×105N/C,重力加速度g=10m/s2,不计一切阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小球在a点的速度va大小;
(2)小球从c点运动到a点的时间t;
(3)小球第一次在半圆轨道上滑行过程中对轨道的最大压力。
【答案】(1)
(2)
(3),与竖直方向成角斜向下
【解析】
【小问1详解】
在a点,根据牛顿第二定律得
解得小球在a点的速度大小
【小问2详解】
小球由c到a过程,逆向为平抛运动如图所示
水平方向
竖直方向
由几何关系知
联立解得
【小问3详解】
由分析可知,小球受到的重力mg与电场力qE的合力F沿着轨道半径时对轨道的压力最大,如图d点所示。
故
方向
解得
小球从a到d过程中,由动能定理有
在d点,根据牛顿第二定律有
联立解得
根据牛顿第三定律得小球对轨道的最大压力大小,与竖直方向成角斜向下。
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