精品解析:河南省郑州市第三十一高级中学2024-2025学年高二上学期10月月考物理试题
2024-10-31
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 河南省 |
| 地区(市) | 郑州市 |
| 地区(区县) | 金水区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.96 MB |
| 发布时间 | 2024-10-31 |
| 更新时间 | 2024-11-05 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-10-31 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/48338622.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:
2024—2025学年高二年级上期10月月考试题
物理
一、单选题(每题4分,共44分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 电场和电场线一样,是人为设想出来的,其实并不存在
B. 根据,当两点电荷间的距离趋近于零时,电场力将趋向无穷大
C. 从公式来看,场强大小与成正比,与成反比
D. 当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体才可以看成点电荷
2. 如图所示为等量异种点电荷的电场线,a、b、c、d分别为点电荷连线和点电荷连线的中垂线上的点,则( )
A. b点处的电场强度最大
B. d点处的电场强度最大
C. a、b、c、d点处的电场强度方向不同
D. a、b、c、d点处的电场强度方向相同
3. 如图所示,在电场强度为的匀强电场中有A、B两点,A、B两点间距离为10cm,AB和电场线方向夹角为,现将电荷量为的负电荷从A点移到B点,下列说法正确的是( )
A 静电力对电荷做正功,电势能减少
B. 静电力对电荷做正功,电势能减少
C. 电荷克服静电力做功,电势能增加
D. 电荷克服静电力做功,电势能增加
4. 在下图中若开关是闭合的,一带负电的油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离,则下列说法正确的是( )
A. 平行板电容器的电容将变小
B. 静电计指针张角变小
C. 带电油滴电势能减少
D. 若将上极板与电源断开后再将下极板左移一小段距离,则油滴所受电场力不变
5. 在x轴上O、P两点分别放置电荷量为q1、q2的点电荷,一个带负电的试探电荷在两电荷连线上的电势能Ep随x变化关系如图所示,其中A、B两点电势能为零,BD段中C点电势能最大,则下列说法中正确的是( )
A. q1是负电荷,q2是正电荷
B. B、C间场强方向沿x轴负方向
C. C点的电场强度大于A点的电场强度
D 将一个正点电荷从B点移到D点,电场力先做负功后做正功
6. 如图所示,将一不带电的枕形导体放在一个点电荷+Q()的右侧,C、D为枕形导体内部的两点,沿过D点的竖直虚线将导体视为左、右两部分,当达到静电平衡时,下列说法正确的是( )
A. 枕形导体左边部分带正电
B. 枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量
C. C、D两点的电场强度相等
D. 将点电荷缓慢靠近枕形导体,C点的电场强度逐渐增大
7. 如图所示,两点电荷分别固定在M、N两点,其间距为L,M处点电荷带正电,N处点电荷带负电,它们的电荷量关系为,则直线MN上电场强度为零的点( )
A. 在直线MN上M点左侧L处 B. 在直线MN上M点右侧处
C. 在直线MN上N点左侧处 D. 在直线MN上N点右侧处
8. 在一个点电荷的电场中,让x轴与它的一条电场线重合,x轴上A、B两点的坐标如图甲所示。在A、B两点分别多次放置试探电荷,规定沿x轴正方向的静电力方向为正方向,试探电荷受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度大小为 B. 点电荷是负电荷
C. 点电荷恰好位于x轴原点 D. AB中点的电场强度恰好为A点电场强度的
9. 一带负电的粒子从电场中的A点运动到B点,该过程中,粒子受到的电场力做的功为(),粒子受到的重力做的功为(),除重力和电场力外的其他力做的功为()。关于该过程中功与能量变化的关系,下列说法正确的是( )
A. 电势能减少了 B. 重力势能增加了
C. 机械能减少了 D. 动能的变化量是
10. 如图所示,一均匀带电绝缘细棒的电荷量为,在过细棒中点c的中垂线上有a、b、d三点,且。在a点固定一负点电荷,其电荷量为,已知d点的电场强度为零,静电力常量为k,则b点的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
11. 图(a)为示波管的原理图.如果在电极之间所加的电压图按图(b)所示的规律变化,在电极之间所加的电压按图(c)所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是
A B.
C. D.
二、多选题(每题6分,共12分,少选得3分,错选不得分)
12. 某区域的电场线分布如图中实线所示,一带电粒子仅在电场力的作用下先通过M点,后通过N点,运动路径如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 带电粒子带负电
B. 带电粒子在M点的加速度小于在N点的加速度
C. 带电粒子在M点的速度大于在N点的速度
D. 带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
13. 如图甲所示,两个带正电的等量同种点电荷固定于光滑绝缘水平地面上,间距为L,其连线的中点为O点,A、B为水平地面上两点电荷连线的中垂线上的两个点。一电荷量为q、质量为m的试探电荷从A点由静止释放,其运动的v—t图像如图乙所示,已知试探电荷时刻位于B点,且B点是图乙中图线切线斜率最大的位置(图乙中画出了该切线),下列说法正确的是( )
A. 试探电荷带正电
B. B点的电场强度大小为
C. 试探电荷从A点到B点电势能减小了
D A点电场强度大于B点电场强度
三、实验题(每空2分,共12分)
14. 如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器带电后与电源断开。
(1)影响平行板电容器电容的因素有___________ ;
A.两极板的正对面积 B.两板间距离
C.电介质的介电常数 D.极板的材料
(2)在实验室中完成这个实验的方法是___________ ;
A.类比法 B.控制变量法
C.假设法 D.微小量放大法
(3)可观察到静电计指针偏角变大的是___________ 。
A.左极板上移 B.左极板右移 C.插入云母片
15. 某同学取一对带有绝缘支座的导体A和B使它们接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔片是闭合的,做了如下的实验:
如图所示,把一带正电荷的物体D移近导体A,贴在A、B导体下的金属箔片会张开,这时先把A和B分开一小段距离,然后移去D,金属箔片将仍张开,张角比之前______(填“变大”、“变小”或“不变”),此时导体B带______(填“正电”、“负电”或“不带电”),再让导体A和B接触,金属箔片会_____(填“张开”或“闭合”)。
四、解答题(16、17题各10分,18题12分,共32分)
16. 如图所示,直角三角形ABC的为直角,,直角边。分别在A、B两点固定两个点电荷,已知固定在A点的点电荷的电荷量为(),静电力常量为,若在C点放置一带正电的试探电荷,它受到的电场力平行于AB指向右方,求:
(1)固定在A点的点电荷在C点产生的电场强度的大小;
(2)C点的电场强度大小。
17. 如图所示,在A点固定一电荷量为()的正点电荷,在离A点高度为的B处由静止释放带电小球,开始运动瞬间小球的加速度大小为(为重力加速度大小),小球运动到C点时达到最大速度。带电小球的质量为、带电荷量为,静电力常量为,带电小球可视为点电荷,不计空气阻力。题中、均为未知量,其他物理量为已知量,求:
(1)A、C两点间的距离;
(2)小球从B点到C点的过程中电势能的变化量。
18. 如图所示,有一质子(质量为m、电荷量为e)由静止开始经电压为U1的电场加速后,进入两极板间距离为d,板间电压为U2的平行金属板间,若质子从两板正中间垂直电场方向射入电场,并且恰能从下板右边缘穿出电场,求:
(1)质子刚进入偏转电场时的速度;
(2)质子在偏转电场中运动的时间和金属板的长度;
(3)质子穿出偏转电场时的动能。
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2024—2025学年高二年级上期10月月考试题
物理
一、单选题(每题4分,共44分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 电场和电场线一样,是人为设想出来的,其实并不存在
B. 根据,当两点电荷间的距离趋近于零时,电场力将趋向无穷大
C. 从公式来看,场强大小与成正比,与成反比
D. 当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体才可以看成点电荷
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场线是人为设想出来的,其实并不存在,但电场是客观存在的,最早由法拉第提出,故A错误;
B.当两个点电荷距离趋于0时,两电荷体积大小不可忽略,公式
不适用,故电场力并不是趋于无穷大,故B错误;
C.场强公式
采用比值定义法,E由电场本身的性质决定,与F、q均无关,故C错误;
D.当带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力影响可以忽略时,可以看成点电荷,这是建立理想模型的思想方法,故D正确。
故选D。
2. 如图所示为等量异种点电荷的电场线,a、b、c、d分别为点电荷连线和点电荷连线的中垂线上的点,则( )
A. b点处的电场强度最大
B. d点处的电场强度最大
C. a、b、c、d点处的电场强度方向不同
D. a、b、c、d点处的电场强度方向相同
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据等量异种电荷的电场线分布可知,在两电荷的连线各点中,连线的中点处电场线最稀疏,在两电荷连线的中垂线上各点中,中垂线与两电荷连线的交点处电场线最密集,则说明在a、b、c、d点四点中a点处的电场强度最大,AB错误;
CD.由题图可看出,a、b、c、d点处的电场线均水平向右,则a、b、c、d点处的电场强度方向相同,C错误、D正确。
故选D。
3. 如图所示,在电场强度为的匀强电场中有A、B两点,A、B两点间距离为10cm,AB和电场线方向夹角为,现将电荷量为的负电荷从A点移到B点,下列说法正确的是( )
A. 静电力对电荷做正功,电势能减少
B. 静电力对电荷做正功,电势能减少
C. 电荷克服静电力做功,电势能增加
D. 电荷克服静电力做功,电势能增加
【答案】D
【解析】
【详解】A、B两点的电势差为
将电荷量为的负电荷从A点移到B点,静电力做功为
故电荷克服静电力做功,根据功能关系,电势能增加。
故选D。
4. 在下图中若开关是闭合的,一带负电的油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离,则下列说法正确的是( )
A. 平行板电容器的电容将变小
B. 静电计指针张角变小
C. 带电油滴的电势能减少
D. 若将上极板与电源断开后再将下极板左移一小段距离,则油滴所受电场力不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.将电容器的上极板下移后,极板间距减小,根据电容器的电容变大,故A错误;
B.电容器始终与电源相连,两极板的电势差不变,所以静电计指针张角不变,故B错误;
C.电容器的电势差不变,d减小,则电场强度E变大,P点与下极板间的电势差变大,即P点的电势增大,因为该油滴带负电,所以其电势能减少,故C正确;
D.若将电容器上极板与电源断开,则电容器的电荷量不变,当正对面积S减小时,电容器的电容变小,由可知电势差增大,根据可知电场强度变大,故油滴所受电场力变大,故D错误。
故选C。
5. 在x轴上O、P两点分别放置电荷量为q1、q2点电荷,一个带负电的试探电荷在两电荷连线上的电势能Ep随x变化关系如图所示,其中A、B两点电势能为零,BD段中C点电势能最大,则下列说法中正确的是( )
A. q1是负电荷,q2是正电荷
B. B、C间场强方向沿x轴负方向
C. C点电场强度大于A点的电场强度
D. 将一个正点电荷从B点移到D点,电场力先做负功后做正功
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题图可知,从O到P电势能一直减小,试探电荷带负电,则电势一直增加,两个点电荷必定是异种电荷,且q1是负电荷,q2是正电荷,故A正确;
B.由题图可知,从B到C电势能增加,试探电荷带负电,则电势降低,根据沿电场线方向电势降低可知,B、C间电场强度方向沿x轴正方向,故B错误;
C.根据图像的切线斜率表示电场力,可知C点场强为零,A点的场强不等于零,则A点的场强大于C点的场强,故C错误;
D.由题图可知,从B点到D点,试探电荷带负电,电势能先增大后减小,则电势先降低后升高,将一个正点电荷从B点移到D点,电势能先减小后增大,则电场力先做正功后做负功,故D错误。
故选A。
6. 如图所示,将一不带电的枕形导体放在一个点电荷+Q()的右侧,C、D为枕形导体内部的两点,沿过D点的竖直虚线将导体视为左、右两部分,当达到静电平衡时,下列说法正确的是( )
A. 枕形导体左边部分带正电
B. 枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量
C. C、D两点的电场强度相等
D. 将点电荷缓慢靠近枕形导体,C点的电场强度逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知,当达到静电平衡时,枕形导体左边部分带负电、右边部分带正电,故A错误;
B.因为枕形导体整体为电中性,则左边部分的电荷量等于右边部分的电荷量,故B错误;
C.枕形导体处于静电平衡,其内部电场强度处处为零,即C、D两点的电场强度均为零,故C正确;
D.将点电荷缓慢靠近枕形导体,导体内部电场强度仍处处为零,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,两点电荷分别固定在M、N两点,其间距为L,M处点电荷带正电,N处点电荷带负电,它们的电荷量关系为,则直线MN上电场强度为零的点( )
A. 在直线MN上M点左侧L处 B. 在直线MN上M点右侧处
C. 在直线MN上N点左侧处 D. 在直线MN上N点右侧处
【答案】A
【解析】
【详解】BC.在直线MN上电场强度为零的点,M处点电荷和N处点电荷电场强度大小相等,方向相反,合场强为零,则在直线MN上电场强度为零的点不可能在M、N两点间,故BC错误;
AD.由于,因此该点应在M点左侧,设该点到M点的距离为x,则有
解得
故A正确,D错误。
故选A
8. 在一个点电荷的电场中,让x轴与它的一条电场线重合,x轴上A、B两点的坐标如图甲所示。在A、B两点分别多次放置试探电荷,规定沿x轴正方向的静电力方向为正方向,试探电荷受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度大小为 B. 点电荷是负电荷
C. 点电荷恰好位于x轴原点 D. AB中点的电场强度恰好为A点电场强度的
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图乙可知,A点的电场强度大小为
故A错误;
B.B点的电场强度大小为
由于带正电的试探电荷受到的电场力的方向都跟x轴正方向相同,且,可知场源电荷是正电荷,位置在A点的左侧,故B错误;
C.设场源电荷的位置坐标为,则有
、
联立解得
故C错误;
D.A点到场源电荷的距离,AB中点到场源荷的距离,即
根据
可知,AB中点的电场强度恰好为A点电场强度的,故D正确。
故选D。
9. 一带负电的粒子从电场中的A点运动到B点,该过程中,粒子受到的电场力做的功为(),粒子受到的重力做的功为(),除重力和电场力外的其他力做的功为()。关于该过程中功与能量变化的关系,下列说法正确的是( )
A. 电势能减少了 B. 重力势能增加了
C. 机械能减少了 D. 动能的变化量是
【答案】A
【解析】
【详解】AB.功是能量变化的量度,根据
可知,带电粒子从A点运动到B点的过程中,电势能减少了,重力势能减少了,故A正确,B错误;
C.根据
可知,带电粒子的机械能变化了,故C错误;
D.根据动能定理可得
可知该过程中带电粒子动能的变化量为,故D错误。
故选A。
10. 如图所示,一均匀带电绝缘细棒的电荷量为,在过细棒中点c的中垂线上有a、b、d三点,且。在a点固定一负点电荷,其电荷量为,已知d点的电场强度为零,静电力常量为k,则b点的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】电荷量为的负点电荷在d点产生的电场强度方向向左,大小为
根据电场的叠加原理可知,细棒在d点产生的电场强度方向向右,大小为
根据对称性可知,细棒在b点产生的电场强度方向向左,大小为
电荷量为的负点电荷在b点产生的电场强度方向向左,大小为
根据电场的叠加原理可知,b点的电场强度方向向左,大小为
故选D。
11. 图(a)为示波管的原理图.如果在电极之间所加的电压图按图(b)所示的规律变化,在电极之间所加的电压按图(c)所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】电子在和间沿电场方向均做初速度为零的匀加速直线运动,由位移公式:
前半个周期0-t1时间内,电子受到的力偏向一侧,所以电子前半周期偏向一侧.
前半个周期0-t1时间内,电子受到的力偏向Y一侧,所以电子前半周期偏向Y一侧.综上,前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限.
同理,后半周期的图像应在第四象限.
A.分析可知,前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限,后半周期的图像应在第四象限.故A错误.
B.分析可知,前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限,后半周期的图像应在第四象限.故B正确.
C.分析可知,前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限,后半周期的图像应在第四象限.故C错误.
D.分析可知,前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限,后半周期的图像应在第四象限.故D错误.
二、多选题(每题6分,共12分,少选得3分,错选不得分)
12. 某区域电场线分布如图中实线所示,一带电粒子仅在电场力的作用下先通过M点,后通过N点,运动路径如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 带电粒子带负电
B. 带电粒子在M点的加速度小于在N点的加速度
C. 带电粒子在M点的速度大于在N点的速度
D. 带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
【答案】BD
【解析】
【详解】A.带电粒子仅在电场力的作用下做曲线运动,其受到的电场力指向运动轨迹的内侧且与电场线相切,结合图像可知,电场力的方向与场强方向相同,所以带电粒子带正电,故A错误;
B.电场线越密的地方电场强度越大,因此带电粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力,结合牛顿第二定律可知,带电粒子在M点的加速度小于在N点的加速度,故B正确;
CD.沿着电场线方向电势降低,则M点电势大于N点电势,结合可知,带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能;带电粒子从M点到N点,电势能减小,电场力做正功,根据动能定理可知带电粒子在M点的速度小于在N点的速度,故C错误,故D正确。
故选BD。
13. 如图甲所示,两个带正电的等量同种点电荷固定于光滑绝缘水平地面上,间距为L,其连线的中点为O点,A、B为水平地面上两点电荷连线的中垂线上的两个点。一电荷量为q、质量为m的试探电荷从A点由静止释放,其运动的v—t图像如图乙所示,已知试探电荷时刻位于B点,且B点是图乙中图线切线斜率最大的位置(图乙中画出了该切线),下列说法正确的是( )
A. 试探电荷带正电
B. B点的电场强度大小为
C. 试探电荷从A点到B点电势能减小了
D. A点电场强度大于B点电场强度
【答案】AC
【解析】
【详解】AD.由乙图可知,试探电荷先做加速度逐渐增加的加速运动,再做加速度逐渐减小的加速运动,试探电荷受到电场力的方向从A到B,故带正电,由于A点的加速度小于B点的加速度,所以A点的电场强度小于B点的电场强度,故A正确、D错误;
B.由乙图可知,B点的加速度
由牛顿第二定律
解得
故B错误;
C.A到B的过程中,电场力做正功,电势能减小,由动能定理可知
故C正确。
故选AC。
三、实验题(每空2分,共12分)
14. 如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器带电后与电源断开。
(1)影响平行板电容器电容的因素有___________ ;
A.两极板的正对面积 B.两板间距离
C.电介质的介电常数 D.极板的材料
(2)在实验室中完成这个实验的方法是___________ ;
A.类比法 B.控制变量法
C.假设法 D.微小量放大法
(3)可观察到静电计指针偏角变大的是___________ 。
A.左极板上移 B.左极板右移 C.插入云母片
【答案】 ①. ABC ②. B ③. A
【解析】
【详解】(1)[1]A.本实验中,当两极板的正对面积减小时,静电计指针偏角变大,说明两极板电势差变大,由于电容器的带电荷量不变,根据电容的定义式
当电势差变大时,电容减小,故A正确;
B.当两极板间的距离增大时,静电计指针偏角变大,说明两极板电势差变大,电容器的带电荷量不变,则电容减小,故B正确;
C.当两极板间插入电介质时,静电计指针偏角变小,说明两极板电势差变小,由于电容器的带电荷量不变,则电容增大,故C正确;
D.当改变极板的材料,指针偏角不变,说明电势差不变,电荷量保持不变时,电容就不变,故D错误。
故选ABC。
(2)[2]本实验中,若研究电容与两极板正对面积的关系时,需要保持极板间距、电介质等其他量保持不变,所以采用的科学方法是控制变量法。
故选B。
(3)[3]根据实验结果,本实验中左极板上移时,静电计指针偏角变大;当左极板右移时,静电计指针偏角变小;当极板间插入云母片时,可观察到静电计指针偏角变小。
故选A。
15. 某同学取一对带有绝缘支座的导体A和B使它们接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔片是闭合的,做了如下的实验:
如图所示,把一带正电荷的物体D移近导体A,贴在A、B导体下的金属箔片会张开,这时先把A和B分开一小段距离,然后移去D,金属箔片将仍张开,张角比之前______(填“变大”、“变小”或“不变”),此时导体B带______(填“正电”、“负电”或“不带电”),再让导体A和B接触,金属箔片会_____(填“张开”或“闭合”)。
【答案】 ①. 变小 ②. 正电 ③. 闭合
【解析】
【详解】[1][2]把一带正电荷物体D移近导体A、B,由于静电感应现象,导体B的右端感应正电荷,导体A的左端感应负电荷;这时把A和B分开,然后移去D,则导体A还是带负电,导体B带正电,A、B的金属箔片仍会张开,但是电荷会分别均匀分布在整个导体A、B中,两端电荷量相对减少,所以金属箔片张角变小;
[3]由于感应起电过程中,使得导体A和导体B带有等量的异种电荷,现在再把导体A和导体B接触,它们的电荷就会中和,中和之后,导体A和导体B都不带电,金属箔片会闭合。
四、解答题(16、17题各10分,18题12分,共32分)
16. 如图所示,直角三角形ABC的为直角,,直角边。分别在A、B两点固定两个点电荷,已知固定在A点的点电荷的电荷量为(),静电力常量为,若在C点放置一带正电的试探电荷,它受到的电场力平行于AB指向右方,求:
(1)固定在A点的点电荷在C点产生的电场强度的大小;
(2)C点的电场强度大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据几何关系可知
根据库仑定律结合电场强度定义式可知,固定在A点的点电荷在C点产生的电场强度的大小为
(2)根据题意可知,C点的电场强度方向平行于AB向右,如图所示
根据矢量合成的知识可知,固定在B点的点电荷在C点产生的电场强度方向竖直向下,根据几何关系可知
解得
17. 如图所示,在A点固定一电荷量为()的正点电荷,在离A点高度为的B处由静止释放带电小球,开始运动瞬间小球的加速度大小为(为重力加速度大小),小球运动到C点时达到最大速度。带电小球的质量为、带电荷量为,静电力常量为,带电小球可视为点电荷,不计空气阻力。题中、均为未知量,其他物理量为已知量,求:
(1)A、C两点间的距离;
(2)小球从B点到C点的过程中电势能的变化量。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)对带电小球在B点时受力分析,根据牛顿第二定律有
根据库仑定律有
小球运动到C点时,根据小球受力平衡有
根据库仑定律有
联立解得
(2)带电小球从B点到C点的过程中,根据动能定理有
根据电场力做功和电势能变化的关系有
联立解得
18. 如图所示,有一质子(质量为m、电荷量为e)由静止开始经电压为U1的电场加速后,进入两极板间距离为d,板间电压为U2的平行金属板间,若质子从两板正中间垂直电场方向射入电场,并且恰能从下板右边缘穿出电场,求:
(1)质子刚进入偏转电场时的速度;
(2)质子在偏转电场中运动的时间和金属板的长度;
(3)质子穿出偏转电场时的动能。
【答案】(1);(2),;(3)
【解析】
【详解】(1)质子在加速电场中,根据动能定理有
解得
(2)质子在偏转电场中的运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动,则水平方向有
L=v0t
竖直方向有
加速度
由以上各式解得极板长
运动时间
(3)质子从静止释放到穿出偏转电场,根据动能定理可得
可得质子穿出偏转电场时的动能为
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