精品解析:福建省福州市2024-2025学年高二上学期期末质量检测物理试卷
2025-02-23
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2份
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25页
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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-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 福建省 |
| 地区(市) | 福州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 10.68 MB |
| 发布时间 | 2025-02-23 |
| 更新时间 | 2025-12-20 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-02-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50597943.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2024-2025学年第一学期福州市高二年级质量检测物理试卷
(完卷时间:75分钟; 满分:100分)
友情提示:请将所有答案填写到答题卡上!请不要错位、越界答题!
一、单项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选中,只有一项符合题目要求)
1. 在电磁学的发展过程中,下列叙述符合史实的是( )
A. 安培发现了电流的磁效应 B. 法拉第发现电磁感应现象
C. 库仑提出了分子电流假说 D. 奥斯特首先提出场的概念
2. 下列各电场的电场线分布图中,A、B两点的电场强度相同的是( )
A. B.
C. D.
3. 某静电场的电势在x轴正半轴的分布如图所示,下列说法正确的是( )
A. 处的电场强度为零
B. 该静电场是匀强电场
C. x轴正半轴的电场强度方向不变
D. 将一个正电荷从移到,电势能逐渐减小
4. 一平行板电容器充放电电路如图甲所示。开关S接1,电源E给电容器C充电;开关S接2,电容器C对电阻R放电。实验中电流随时间变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 充电过程中,电容器两极板间的电势差减小
B. 放电过程中,流过电阻R的电流方向由N到M
C. 仅增大电阻R,充电过程图中图线与坐标轴所围的面积不变
D. 放电时图中图线与坐标轴所围的面积约为40个小方格,则电容器释放的电荷量约为0.8C
二、双项选择题(本小题共4题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
5. 2024年11月18日,福州市科技馆举行了开馆仪式,新馆内有一个法拉第笼,它是一个圆柱形金属笼子,笼体与大地相连。人进入笼子后关闭笼门,工作人员接通高压电源,放电杆尖端靠近笼体时,出现放电火花,人却安然无恙。下列说法正确的是( )
A. 该装置主要利用了静电屏蔽的原理
B. 该装置主要利用了磁偏转的原理
C. 法拉第笼内的电场强度为零
D. 法拉第笼内的电场强度不为零
6. 粒子物理研究领域利用磁场来辨别粒子的身份。一个圆形区域内有垂直于平面向外的匀强磁场,两个带电粒子a和b,以相同的速率从A点沿AO方向射入磁场,它们在磁场中的运动轨迹如图所示。不计重力、空气阻力和粒子间的作用力,下列说法正确的是( )
A. a粒子带负电,b粒子带正电 B. a粒子带正电,b粒子带负电
C. a粒子的比荷较大 D. b粒子的比荷较大
7. 磁流体发电机工作原理如图所示,等离子体高速垂直射入磁场中,a、b两板间会产生电势差。已知等离子体速率为v,匀强磁场的磁感应强度为B,a、b两板间距为d,发电机的内阻为r,电阻箱R和电流表A(内阻不计)与两板相连。下列说法正确的是( )
A. a极板带正电
B. b极板带正电
C. 稳定工作时,电流表读数为
D. 当时,R消耗的电功率最大
8. 如图所示,空间中存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。在该空间中固定一光滑绝缘管道,管道轴线与水平方向夹角为30°。一带电小球先在管外以速度做直线运动,轨迹与管道轴线重合,如图中虚线所示,之后小球穿入管中,管道内径略大于小球直径。下列说法正确的是( )
A. 小球带正电
B. 电场强度和磁感应强度的大小关系为
C. 小球从管道的乙端运动到甲端
D. 若小球刚进入管道时将磁场加倍,小球将在管道中做匀加速直线运动
三、非选择题(共60分,其中9、10、11题为填空题,12、13题为实验题、14、15、16题为计算题)
9. 电子束焊接机的核心部件内的高压电场的电场线分布如图所示,K极为阴极。电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点。则A点场强______B点场强(选填“大于”、“等于”或“小于”),A点电势______B点电势(选填“高于”、“等于”或“低于”),电子从A点运动B点,电场力做______(选填“正功”或“负功”)。
10. 某玩具的直流电动机线圈电阻一定,在线圈两端加上0.3V的电压时,电流为0.3A,此时因电压过低,电动机不能转动,则电动机的线圈电阻R为______Ω;若在线圈两端加2V的电压,电流为0.8A,此时电动机正常工作。正常工作时,该电动机的输入电功率是______W,电动机的输出机械功率是______W。
11. 如图所示,四根完全相同的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框,O为正方形线框的中心。当强度为I的电流从a点流入b点流出时,则
(1)ab边电流和ad边电流大小之比为______;
(2)ab边在O点产生的磁场方向为______(选填“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”);
(3)已知直导线在O点产生的磁感应强度大小与流经导线的电流大小成正比,若ab边在O点产生的磁感应强度为B,则整个线框在O点产生的磁感应强度为______。
12. 某实践探究小组同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池电动势E和内阻r。
(1)实验操作步骤如下:
①按图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整______;
②将滑动变阻器的滑片P滑到______端(选填“a”或“b”),闭合开关S;
③调节滑动变阻器,记录6组数据,如下表所示;
④断开开关,整理实验仪器。
次数
1
2
3
4
5
6
电压
1.34
1.30
1.26
1.22
1.17
1.12
电流
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
(2)实验测得的6组数据已在图像中描出,如图丙所示,请根据数据点位置完成图线。
(3)根据图丙中作出的图线求出电源电动势______V,内阻______。(结果均保留两位小数)
13. 有一长度为L、电阻率为ρ的圆柱形金属管,管内部中空,其横截面如图甲所示。现需要测量中空部分的横截面积S,某同学设计了一个实验方案,实验操作步骤如下:
(1)用多用电表“×1”挡粗测金属管的电阻,指针位置如图乙所示,则金属管的阻值为______Ω。
(2)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列器材:
A.电流表A(量程为0.6A,内阻约为3Ω);
B.电压表V(量程3.0V,内阻约为3kΩ);
C.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω);
D.电源E(电动势为3V,内阻可忽略);
E.待测金属管Rx、开关S、导线若干。
下列给出的丙、丁两个电路中,更合理的是______(选填“丙”或“丁”)电路,利用此电路测得的电阻值______(选填“大于”或“小于”)真实值。
(3)用螺旋测微器测出金属管(如戊图)的直径d = ______mm。
(4)实验还需要直接测量的物理量有电压表示数U、电流表示数I,则金属管的中空截面积S = ______(结果用题目所给物理量U、I、L、ρ、d符号表示)。
14. MN、PQ为水平放置、间距的平行导轨,接有如图所示的电路。电源电动势、内阻。将导体棒ab静置于导轨上,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小,导体棒接入电路的部分阻值。调节电阻箱使接入电路的阻值时,闭合开关S,导体棒仍处于静止状态。不计导轨的电阻。求:
(1)通过导体棒电流I大小;
(2)导体棒在磁场中受到的安培力F的大小和方向。
15. 密立根油滴实验装置如图所示。两块正对着水平放置的金属板A、B分别与电源正、负极相连,板间距离为d。油滴从喷雾器喷出,落到两极板间。已知重力加速度为g,不计空气浮力、布朗运动及油滴间相互作用力的影响。
(1)某次实验两板加电压U时,观察某油滴在两板间处于静止状态,判定该油滴的电性并求出该油滴的比荷。
(2)撤去电压(两极板不带电),稳定后该油滴匀速运动距离s,所用时间为t。已知该油滴运动时所受到空气的粘滞阻力大小与其速率成正比,比例系数为k,求该油滴的质量m和电量q(结果用题中已知物理量U、d、g、s、k、t表示)。
16. 如图所示,在平面直角坐标系的第三、四象限内存在垂直纸面向里且足够长的有界匀强磁场,磁感应强度为B,磁场宽度。第二象限内存在竖直向下的匀强电场,现有一带正电的粒子从A点以垂直y轴的速度进入电场,经电场偏转后从P点进入磁场,恰好不从MN边界射出。已知P点速度v方向与x轴负方向的夹角为60°,OA的长度,粒子比荷,不计重力和空气阻力。则:
(1)求粒子经过P点时速度v大小;
(2)求在磁场中运动轨迹的半径R和磁感应强度B的大小;
(3)若磁感应强度大小可调节,要使粒子恰好可以回到A点,求调节后的磁感应强度的大小。
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2024-2025学年第一学期福州市高二年级质量检测物理试卷
(完卷时间:75分钟; 满分:100分)
友情提示:请将所有答案填写到答题卡上!请不要错位、越界答题!
一、单项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选中,只有一项符合题目要求)
1. 在电磁学的发展过程中,下列叙述符合史实的是( )
A. 安培发现了电流的磁效应 B. 法拉第发现电磁感应现象
C. 库仑提出了分子电流假说 D. 奥斯特首先提出场的概念
【答案】B
【解析】
【详解】A.奥斯特发现了电流的磁效应,故A错误;
B.1831年物理学家法拉第首次发现电磁感应现象,故B正确;
C.安培提出了分子电流假说,故C错误;
D.法拉第首先提出场的概念,故D错误。
故选B。
2. 下列各电场的电场线分布图中,A、B两点的电场强度相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.A、B两点电场强度大小相等,方向不同,故A错误;
B.A点电场强度大于B点电场强度,方向相同,故B错误;
C.A、B两点电场强度大小相等,方向相同,故C正确;
D.A点电场强度大于B点电场强度,方向不同,故D错误
故选C。
3. 某静电场的电势在x轴正半轴的分布如图所示,下列说法正确的是( )
A. 处的电场强度为零
B. 该静电场是匀强电场
C. x轴正半轴的电场强度方向不变
D. 将一个正电荷从移到,电势能逐渐减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.图像斜率的绝对值表示电场强度的大小,根据图像可知,处图像的斜率为零,即处的电场强度为零,故A正确;
B.随横坐标的增大,图像斜率的绝对值在发生变化,即电场强度大小发生变化,可知,该静电场不是匀强电场,故B错误;
C.电场方向由高电势点指向低电势点,可知,0~之间的电场强度方向x轴负方向,位置右侧的电场强度方向沿x轴正方向,即x轴正半轴的电场强度方向在处发生了变化,故C错误;
D.0~之间的电场强度方向x轴负方向,将一个正电荷从移到,电场力做负功,则电势能逐渐增大,故D错误。
故选A。
4. 一平行板电容器充放电电路如图甲所示。开关S接1,电源E给电容器C充电;开关S接2,电容器C对电阻R放电。实验中电流随时间变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 充电过程中,电容器两极板间的电势差减小
B. 放电过程中,流过电阻R的电流方向由N到M
C. 仅增大电阻R,充电过程图中图线与坐标轴所围的面积不变
D. 放电时图中图线与坐标轴所围的面积约为40个小方格,则电容器释放的电荷量约为0.8C
【答案】C
【解析】
【详解】A.充电过程中,随着电容器带电量的增加,电容器两极板间电势差增加,故A错误;
B.根据电路图可知,充电过程中,电容器的左极板带正电,放电过程中,流过电阻R的电流方向由M到N,故B错误;
C.图像与坐标轴围成的面积表示电容器放电量,仅增大电阻R,电容器放电量不变,图像与坐标轴所围的面积不变,故C正确;
D.图像与坐标轴所围图形的方格数约为40,则电容器释放的电荷量约为C=C
故D错误。
故选C。
二、双项选择题(本小题共4题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
5. 2024年11月18日,福州市科技馆举行了开馆仪式,新馆内有一个法拉第笼,它是一个圆柱形金属笼子,笼体与大地相连。人进入笼子后关闭笼门,工作人员接通高压电源,放电杆尖端靠近笼体时,出现放电火花,人却安然无恙。下列说法正确的是( )
A. 该装置主要利用了静电屏蔽的原理
B. 该装置主要利用了磁偏转的原理
C. 法拉第笼内的电场强度为零
D. 法拉第笼内的电场强度不为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A.法拉第笼是金属笼子,可知,该装置主要利用了静电屏蔽的原理,故A正确;
B.结合上述可知,该装置主要利用了静电屏蔽的原理,没有利用了磁偏转原理,故B错误;
CD.法拉第笼处于静电平衡状态时,笼内的电场强度为零,故C正确,D错误。
故选AC。
6. 粒子物理研究领域利用磁场来辨别粒子的身份。一个圆形区域内有垂直于平面向外的匀强磁场,两个带电粒子a和b,以相同的速率从A点沿AO方向射入磁场,它们在磁场中的运动轨迹如图所示。不计重力、空气阻力和粒子间的作用力,下列说法正确的是( )
A. a粒子带负电,b粒子带正电 B. a粒子带正电,b粒子带负电
C. a粒子的比荷较大 D. b粒子的比荷较大
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.由题可知,两粒子以相同的速率从A点沿AO方向射入磁场,a粒子向下偏,b粒子向上偏,磁场垂直纸面向外,根据左手定则,可知a粒子带正电,b粒子带负电,故A错误,B正确;
CD.两粒子在磁场中偏转,根据洛伦兹力提供向心力,则有
解得
由图可知,a粒子的偏转半径更小, 故a粒子的比荷较大,故C正确,D错误。
故选BC。
7. 磁流体发电机工作原理如图所示,等离子体高速垂直射入磁场中,a、b两板间会产生电势差。已知等离子体速率为v,匀强磁场的磁感应强度为B,a、b两板间距为d,发电机的内阻为r,电阻箱R和电流表A(内阻不计)与两板相连。下列说法正确的是( )
A. a极板带正电
B. b极板带正电
C. 稳定工作时,电流表读数为
D. 当时,R消耗的电功率最大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.根据左手定则可知,正离子在洛伦兹力作用下,向b极板聚集,可知,b极板带正电,故A错误,B正确;
C.稳定时,离子所受洛伦兹力与电场力平衡,则有
根据闭合电路欧姆定律有
解得
故C错误;
D.电源输出功率
根据数学函数规律可知,当时,R消耗的电功率最大,故D正确。
故选BD。
8. 如图所示,空间中存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。在该空间中固定一光滑绝缘管道,管道轴线与水平方向夹角为30°。一带电小球先在管外以速度做直线运动,轨迹与管道轴线重合,如图中虚线所示,之后小球穿入管中,管道内径略大于小球直径。下列说法正确的是( )
A. 小球带正电
B. 电场强度和磁感应强度的大小关系为
C. 小球从管道的乙端运动到甲端
D. 若小球刚进入管道时将磁场加倍,小球将在管道中做匀加速直线运动
【答案】AB
【解析】
【详解】A.小球先在管外以速度做直线运动,该运动一定为匀速直线运动,根据左手定则可知,洛伦兹力方向始终垂直于速度方向,若小球带负电,则电场力方向水平向左,重力方向竖直向下,洛伦兹力垂直于虚线,此时,小球所受外力的合力一定不等于0,假设不成立,则小球一定带正电,故A正确;
C.若小球从从管道的乙端运动到甲端,即速度方向沿虚线向下,小球带正电,根据左手定则可知,洛伦兹力方向垂直于虚线向下,电场力方向水平向右,重力方向竖直向下,此时,小球所受外力合力不可能等于0,假设不成立,则小球一定从管道的甲端运动到乙端,故C错误;
B.结合上述可知,小球受重力、水平向右的电场力与垂直于虚线向上的洛伦兹力,三个力的合力为0,根据平衡条件有
解得
故B正确;
D.小球刚进入管道时将磁场加倍,洛伦兹力也加倍,此时管道对小球有弹力作用,弹力与洛伦兹力方向均垂直于管道,则电场力与重力沿管道的分力大小相等,方向相反,即小球所受外力的合力仍然为0,可知,小球仍然做匀速直线运动,故D错误。
故选AB。
三、非选择题(共60分,其中9、10、11题为填空题,12、13题为实验题、14、15、16题为计算题)
9. 电子束焊接机的核心部件内的高压电场的电场线分布如图所示,K极为阴极。电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点。则A点场强______B点场强(选填“大于”、“等于”或“小于”),A点电势______B点电势(选填“高于”、“等于”或“低于”),电子从A点运动B点,电场力做______(选填“正功”或“负功”)。
【答案】 ① 小于 ②. 低于 ③. 正功
【解析】
【详解】[1]电场线分布的密集程度表示电场的强弱,可知,A点场强小于B点场强;
[2]沿电场线电势降低,可知,A点电势低于B点电势;
[3]电子带负电,所受电场力方向与电场方向相反,可知,电子从A点运动B点,电场力做正功。
10. 某玩具的直流电动机线圈电阻一定,在线圈两端加上0.3V的电压时,电流为0.3A,此时因电压过低,电动机不能转动,则电动机的线圈电阻R为______Ω;若在线圈两端加2V的电压,电流为0.8A,此时电动机正常工作。正常工作时,该电动机的输入电功率是______W,电动机的输出机械功率是______W。
【答案】 ①. 1 ②. 1.6 ③. 0.96
【解析】
【详解】[1]在线圈两端加上0.3V的电压时,电流为0.3A,此时因电压过低,电动机不能转动,则电动机的线圈电阻为
[2][3]若在线圈两端加2V的电压,电流为0.8A,此时电动机正常工作,则正常工作时,该电动机的输入电功率为
线圈产生的热功率为
电动机的输出机械功率为
11. 如图所示,四根完全相同的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框,O为正方形线框的中心。当强度为I的电流从a点流入b点流出时,则
(1)ab边电流和ad边电流的大小之比为______;
(2)ab边在O点产生的磁场方向为______(选填“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”);
(3)已知直导线在O点产生的磁感应强度大小与流经导线的电流大小成正比,若ab边在O点产生的磁感应强度为B,则整个线框在O点产生的磁感应强度为______。
【答案】(1)
(2)垂直于纸面向里 (3)0
【解析】
【小问1详解】
ab边电阻和adcb边电阻大小之比为1:3,两支路两端电压相等,可知ab边电流和ad边电流的大小之比为3:1.
【小问2详解】
根据安培定则可知,ab边在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里;
【小问3详解】
若ab边在O点产生的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,则其它三边在O点产生的磁感应强度均为,方向均垂直纸面向外,则整个线框在O点产生的磁感应强度为0。
12. 某实践探究小组同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池电动势E和内阻r。
(1)实验操作步骤如下:
①按图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整______;
②将滑动变阻器的滑片P滑到______端(选填“a”或“b”),闭合开关S;
③调节滑动变阻器,记录6组数据,如下表所示;
④断开开关,整理实验仪器。
次数
1
2
3
4
5
6
电压
1.34
1.30
1.26
1.22
1.17
1.12
电流
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
(2)实验测得的6组数据已在图像中描出,如图丙所示,请根据数据点位置完成图线。
(3)根据图丙中作出的图线求出电源电动势______V,内阻______。(结果均保留两位小数)
【答案】(1) ①. ②.
(2) (3) ①. 1.42##1.43##1.44##1.45 ②. 0.85##0.86##0.87##0.88##0.89##0.90##0.91##0.92##0.93
【解析】
【小问1详解】
①[1]按图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整,如图所示
②[2]为了保护电路安全,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P滑到b端。
【小问2详解】
根据表格中的数据,描点连线作图,如图所示
【小问3详解】
根据闭合电路欧姆定律
结合图丙中作出图线可得,
13. 有一长度为L、电阻率为ρ的圆柱形金属管,管内部中空,其横截面如图甲所示。现需要测量中空部分的横截面积S,某同学设计了一个实验方案,实验操作步骤如下:
(1)用多用电表“×1”挡粗测金属管的电阻,指针位置如图乙所示,则金属管的阻值为______Ω。
(2)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列器材:
A.电流表A(量程为0.6A,内阻约为3Ω);
B.电压表V(量程为3.0V,内阻约为3kΩ);
C.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω);
D.电源E(电动势为3V,内阻可忽略);
E.待测金属管Rx、开关S、导线若干。
下列给出的丙、丁两个电路中,更合理的是______(选填“丙”或“丁”)电路,利用此电路测得的电阻值______(选填“大于”或“小于”)真实值。
(3)用螺旋测微器测出金属管(如戊图)的直径d = ______mm。
(4)实验还需要直接测量的物理量有电压表示数U、电流表示数I,则金属管的中空截面积S = ______(结果用题目所给物理量U、I、L、ρ、d符号表示)。
【答案】(1)9.0##9
(2) ①. 丁 ②. 小
(3)10.400 (4)
【解析】
【小问1详解】
根据欧姆表的读数规律,该读数为9.0 Ω。
【小问2详解】
[1]由于电压表的内阻远远大于待测电阻的阻值与电流表的内阻,可知,电流表的分压影响较大,实验中应排除电流表分压影响,可知,测量电路采用电流表外接法,即更合理的是丁电路;
[2]由于测量电路采用电流表的外接法,则实验误差在电压表的分流,由于电压表分流影响,导致电流的测量值偏大,则利用此电路测得的电阻值小于真实值。
【小问3详解】
根据螺旋测微器读数规律可知,该读数为
【小问4详解】
根据欧姆定律有
根据电阻定律有
解得
14. MN、PQ为水平放置、间距的平行导轨,接有如图所示的电路。电源电动势、内阻。将导体棒ab静置于导轨上,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小,导体棒接入电路的部分阻值。调节电阻箱使接入电路的阻值时,闭合开关S,导体棒仍处于静止状态。不计导轨的电阻。求:
(1)通过导体棒电流I的大小;
(2)导体棒在磁场中受到的安培力F的大小和方向。
【答案】(1)
(2),方向水平向右
【解析】
【小问1详解】
根据闭合电路欧姆定律有
代入数据,解得电流大小为
【小问2详解】
根据安培力公式有
解得,方向水平向右
15. 密立根油滴实验装置如图所示。两块正对着水平放置的金属板A、B分别与电源正、负极相连,板间距离为d。油滴从喷雾器喷出,落到两极板间。已知重力加速度为g,不计空气浮力、布朗运动及油滴间相互作用力的影响。
(1)某次实验两板加电压U时,观察某油滴在两板间处于静止状态,判定该油滴的电性并求出该油滴的比荷。
(2)撤去电压(两极板不带电),稳定后该油滴匀速运动距离s,所用时间为t。已知该油滴运动时所受到空气的粘滞阻力大小与其速率成正比,比例系数为k,求该油滴的质量m和电量q(结果用题中已知物理量U、d、g、s、k、t表示)。
【答案】(1)
(2),
【解析】
【小问1详解】
根据示意图可知,A极板带正电,极板之间电场方向向下,由于油滴静止,油滴所受电场力方向向上,可知,油滴带负电。根据平衡条件有
解得
【小问2详解】
匀速直线时
油滴受到的空气阻力
根据平衡条件有
解得
代入上述比荷的表达式,可以解得电量
16. 如图所示,在平面直角坐标系的第三、四象限内存在垂直纸面向里且足够长的有界匀强磁场,磁感应强度为B,磁场宽度。第二象限内存在竖直向下的匀强电场,现有一带正电的粒子从A点以垂直y轴的速度进入电场,经电场偏转后从P点进入磁场,恰好不从MN边界射出。已知P点速度v方向与x轴负方向的夹角为60°,OA的长度,粒子比荷,不计重力和空气阻力。则:
(1)求粒子经过P点时的速度v大小;
(2)求在磁场中运动轨迹的半径R和磁感应强度B的大小;
(3)若磁感应强度大小可调节,要使粒子恰好可以回到A点,求调节后的磁感应强度的大小。
【答案】(1)
(2);B=2T
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场中只受竖直向下的电场力作用,故粒子做类平抛运动,水平方向匀速直线运动,则
代入数据得
小问2详解】
粒子在磁场中只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,由
得
粒子恰好不从MN边界射出时的运动轨迹如图1所示,则有
解得
磁感应强度
代入数据得B=2T
【小问3详解】
粒子离开磁场运动至A点的过程做匀速直线运动,故粒子运动轨迹如图2所示
根据粒子在磁场中的匀速圆周运动,可得
根据粒子在电场中的类平抛运动,可得,
且
则
在如图所示的圆周中
由
可得
代入数据,解得
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