精品解析:四川省达州市普通高中2024-2025学年高二上学期期末质量监测物理试题
2025-02-26
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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-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 四川省 |
| 地区(市) | 达州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.68 MB |
| 发布时间 | 2025-02-26 |
| 更新时间 | 2025-02-26 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-02-26 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50673919.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
达州市2024年普通高中二年级秋季学期教学质量监测
物理试题
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的班级、姓名、准考证号用0.5毫米的黑色签字笔填写在答题卡上,并检查条形码粘贴是否正确。
2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上,非选择题用0.5毫米的黑色签字笔书写在答题卡的对应题框内,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
3考试结束以后,将答题卡收回。
第I卷(选择题,共46分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 接触起电是因为电荷的转移,摩擦起电是因为创造了电荷
B. 一切波都能发生衍射现象,当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长差不多或比波长小时,才能看到明显衍射现象
C. 物体做受迫振动时,其振动频率仅与物体固有频率有关,与驱动频率无关
D. 将地球视为磁体,地球地理南北极与地磁南北极重合
2. 如图,有、(质量之比为,电荷量之比为)两种带正电粒子分别在电压为的加速电场中的O点由静止开始加速,然后射入电压为的平行金属板间的偏转电场中,入射方向与极板平行,在重力大小不计,两带电粒子均能射出平行板电场区域的条件下( )
A. 两种粒子在离开加速电场时速度之比为
B. 两种粒子在离开加速电场时速度之比为
C. 两种粒子在偏转电场中的竖直位移之比为
D. 两种粒子在偏转电场中的竖直位移之比为
3. 如图甲所示是用来测量脂肪积累程度仪器,其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电),模拟电路如图乙所示。测量时,闭合开关,测试者分握两手柄A、B,体型相近的两人相比,脂肪含量高者( )
A. 电流表示数大 B. 消耗的功率大
C. 电源的效率高 D. 电压表示数与电流表示数的比值小
4. 静电透镜是电子透镜中的一种,是由带电体所产生的静电场来使电子束聚焦或成像的装置。某种电子透镜中的等差等势线分布如图中虚线所示(截取其中一部分),电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示,a、b、c、d、e是轨迹上的五个点,若a处电势为,电子从a点运动到d点电势能变化了,则下列说法正确的是( )
A. b点电场强度为0
B. 电子在c点的动能可能小于
C. d点电势为
D. 电子从c到e克服电场力做功
5. 如图所示为两列同频率的简谐波在时刻的叠加情况,实线表示波峰,虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为,波速为,波长为,C点是BE连线和FQ连线的交点,下列说法正确的是( )
A. D、Q两点是振动加强点
B. 时刻,A、B两点的竖直高度差为
C. 时,C点正在向下振动
D. 时,B点位于平衡位置处
6. 两个电荷量为q的负电荷固定在等高的M、N两个位置,距离为。另一个质量为m、电荷量为Q的带正电粒子,在AB连线的中垂面上绕中点O做匀速圆周运动,该粒子与两点电荷的连线和直线MN的夹角始终保持不变,不计粒子重力,k为静电力常量。该粒子做匀速圆周运动的角速度大小为()
A. B.
C D.
7. 如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的关系图像。当时,在此匀强电场中静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受电场力的作用,则下列说法正确的是( )
A. 内和内带电粒子的速度变化量相同
B 末与末带电粒子速度方向相反
C. 末带电粒子离出发点最远
D. 内,电场力做的总功为零
二、多项选择题(本题共3个小题,每个小题6分,漏选得3分,错选或多选不得分)
8. 关于下列四幅情景图,其中判断正确的是( )
A. 图甲中小磁针正上方直导线中通有水平向右电流时,小磁针N极会垂直纸面向外转动
B. 图乙中线框由实线位置转动到虚线位置,穿过线框的磁通量变小
C. 图丙中磁铁向右插入不闭合线圈,线圈中会产生感应电流
D. 图丁中条形磁体附近水平放置的金属框从A下落到C的过程中,金属框中有感应电流产生
9. 手机是现代社会的高科技产物,其内置的加速度传感器可以测量手机运动时的加速度,小明学习了简谐振动的相关知识后,用质量为的手机和轻弹簧制作了一个如图甲所示的振动装置。并记录了手机在竖直方向振动过程中加速度a随时间t变化的关系图像,如图乙所示,若取竖直向下为正方向( )
A. 时,弹簧弹力为0
B. 时,弹簧的弹性势能最大
C. 至,手机的动能不断增大
D. 时,弹簧对手机的弹力大小为,方向竖直向上
10. 如图甲所示,a、b、c为同一水平直线上的三点,在点c右边固定着两点电荷、,时一电荷量为的试探电荷从b点沿着ba方向运动,速度大小为,时刻到达a点,其图像如图乙所示,若带负电,则( )
A. 一定带正电,且电荷量大于
B. 从c点到a点电势先增大后减小
C. c点和b点之间可能存在电场强度为零的点
D. c点电场强度方向一定水平向左
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
三、实验题(本题共2个小题,每空2分)
11. 小明欲利用一固定光滑圆弧面测定重力加速度,圆弧面如图甲所示,图中虚线为圆弧面最低处,圆弧面半径为R,该同学取一光滑小铁球进行实验。
(1)小明用游标卡尺测量小铁球的直径时,发现游标尺上的零刻度线处被遮挡,如图乙所示,他根据游标卡尺的测量原理和读数规则还是正确读出了小球的直径,则小铁球的直径_____。
(2)若小明测得小铁球振动的周期为T,则测得的重力加速度表达式为_____(用题干中物理量T、R、d表示)
(3)同组的小军同学更换半径不同的金属球进行实验,根据实验记录的数据,绘制的图像如图丙所示,图中图像的横、纵截距均已标出,则当地的重力加速度_____。
12. 某小组同学在实验室完成“测量电池组的电动势和内阻”的实验,实验室提供的器材如下:
A.几节干电池组成的电池组
B.电压表V(量程,内阻)
C.电流表A(量程,内阻约为)
D.定值电阻
E.定值电阻(阻值未知)
F.滑动变阻器R:调节范围
该组同学根据提供的器材,设计的电路图如图甲所示。
(1)虚线框内的电路表示将电压表的量程扩大,若要将电压表的量程扩大到,的阻值应该为_____。
(2)实验时记录了多组电压表V示数U和电流表A的示数I,并描点作图作出如图乙所示的图线,忽略电表内阻的影响时,由图线可知该干电池组的电动势_____V,内阻_____。(结果均保留两位有效数字)
(3)在以下选项中,实线是由实验数据描点得到的图像,虚线表示该干电池真实的路端电压和干路电流的关系图像,表示正确的是_____;分析图像可知,干电池电动势的测量值_____(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
A.B.C.D.
四、解答题(共38分,13题10分,14题13分,15题15分;在答题卡上写出必要的文字说明和主要计算步骤及明确答案)
13. 如图所示的电路中,电源电动势为,内阻为,白炽灯的灯丝电阻为,电动机M线圈的电阻为。当开关S闭合后,白炽灯的电功率为。若灯丝电阻保持不变。
(1)求电源总功率P;
(2)求电动机效率。
14. 如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,P是平衡位置为处的质点,Q是平衡位置为处的质点,M是平衡位置为处的质点,图乙为质点Q的振动图像。
(1)求到,该波沿x轴传播的距离x1;
(2)若从开始计时,求质点P第一次回到平衡位置与质点M第一次回到平衡位置的时间差;
(3)若从开始计时,当质点M通过的路程为时,求质点P通过的路程S。
15. 如图所示,一内壁光滑的绝缘圆管ADB固定在竖直平面内。圆管围成的圆的圆心为,内外管的间距远小于圆管半径,D点为圆管的最低点,A、B两点关于坐标原点O对称地分布在x轴上,B点坐标为。在x轴上方和下方均存在范围足够大的电场强度相等的匀强电场;x轴上方的电场水平向右,x轴下方的电场竖直向下。坐标原点O正上方有一坐标为的点P,在P处无初速释放一质量为m、电荷量为q的带正电小球(视为质点)。经过一段时间,小球恰好从B点切线处无碰撞地进入圆管内,并继续运动。重力加速度用g表示。
(1)求小球从P点运动到B点的时间;
(2)求小球经过D点时圆管对小球支持力N大小;
(3)小球从管口A离开后,经过一段时间运动到x轴上的M点(图中未标出M点),求M点的横坐标。
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达州市2024年普通高中二年级秋季学期教学质量监测
物理试题
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的班级、姓名、准考证号用0.5毫米的黑色签字笔填写在答题卡上,并检查条形码粘贴是否正确。
2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上,非选择题用0.5毫米的黑色签字笔书写在答题卡的对应题框内,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
3考试结束以后,将答题卡收回。
第I卷(选择题,共46分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 接触起电是因为电荷的转移,摩擦起电是因为创造了电荷
B. 一切波都能发生衍射现象,当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长差不多或比波长小时,才能看到明显衍射现象
C. 物体做受迫振动时,其振动频率仅与物体固有频率有关,与驱动频率无关
D. 将地球视为磁体,地球地理南北极与地磁南北极重合
【答案】B
【解析】
【详解】A.不论是接触起电、摩擦起电还是感应起电,都是因为电子的转移,并没有创生了电荷,自然界中的电荷是守恒的,故A错误;
B.一切波都能发生衍射现象,当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长差不多或比波长小时,才能看到明显衍射现象,故B正确;
C.物体做受迫振动时,其振动频率仅与驱动频率有关,与物体固有频率无关,故C错误;
D.将地球视为磁体,地球地理南北极与地磁南北极不重合,存在磁偏角,故D错误。
故选B。
2. 如图,有、(质量之比为,电荷量之比为)两种带正电粒子分别在电压为的加速电场中的O点由静止开始加速,然后射入电压为的平行金属板间的偏转电场中,入射方向与极板平行,在重力大小不计,两带电粒子均能射出平行板电场区域的条件下( )
A. 两种粒子在离开加速电场时速度之比为
B. 两种粒子在离开加速电场时速度之比为
C. 两种粒子在偏转电场中的竖直位移之比为
D. 两种粒子在偏转电场中的竖直位移之比为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.粒子在加速电场中,根据动能定理可得
可得
则两种粒子在离开加速电场时速度之比为
故AB错误;
CD.粒子在偏转电场中做类平抛运动,设板长为,板间为,则有,,
联立可得粒子在偏转电场中的竖直位移为
可知粒子在偏转电场中的竖直位移与粒子的电荷量和质量均无关,则两种粒子在偏转电场中的竖直位移之比为,故C正确,D错误。
故选C。
3. 如图甲所示是用来测量脂肪积累程度的仪器,其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电),模拟电路如图乙所示。测量时,闭合开关,测试者分握两手柄A、B,体型相近的两人相比,脂肪含量高者( )
A. 电流表示数大 B. 消耗的功率大
C. 电源的效率高 D. 电压表示数与电流表示数的比值小
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于脂肪不容易导电,所以当脂肪含量较高时,即测试时接在电路中的电阻R较大,根据闭合电路欧姆定律
可知,脂肪含量高者R大,电路中的总电流I小,电流表的示数小,故A错误;
B.消耗的功率
电路中的总电流I小,所以消耗的功率小,故B错误;
C.电源的效率为
脂肪含量高者,电路中电流小,电源的效率高,故C正确;
D.电压表示数与电流表示数的比值
脂肪含量高者的电阻大,所以电压表示数与电流表示数的比值大,故D错误。
故选C。
4. 静电透镜是电子透镜中的一种,是由带电体所产生的静电场来使电子束聚焦或成像的装置。某种电子透镜中的等差等势线分布如图中虚线所示(截取其中一部分),电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示,a、b、c、d、e是轨迹上的五个点,若a处电势为,电子从a点运动到d点电势能变化了,则下列说法正确的是( )
A. b点电场强度为0
B. 电子在c点的动能可能小于
C. d点电势为
D. 电子从c到e克服电场力做功
【答案】D
【解析】
【详解】A.等差等势线分布的密集程度能够表示电场强弱,可知,b点电场强度不为0,故A错误;
B.电子从a点运动到d点过程,根据功能关系有
由于相邻等势线之间电势差相等,则有
电子从a点运动到c点过程,根据动能定理有,
其中不等于0,则有
故B错误;
C.由于a处电势,根据
解得
故C错误;
D.由于相邻等势线之间电势差相等,则有
可知,电子从c到e克服电场力做功,故D正确。
故选D。
5. 如图所示为两列同频率的简谐波在时刻的叠加情况,实线表示波峰,虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为,波速为,波长为,C点是BE连线和FQ连线的交点,下列说法正确的是( )
A. D、Q两点是振动加强点
B. 时刻,A、B两点的竖直高度差为
C. 时,C点正在向下振动
D. 时,B点位于平衡位置处
【答案】C
【解析】
【详解】A.D、Q两点分别为波峰与波谷叠加,为振动减弱点,故A错误;
B.时刻,A点在该时刻波峰与波峰叠加,振动加强,偏离平衡位置的位移为8cm,B点在该时刻波谷与波谷叠加,振动加强,偏离平衡位置的位移为-8cm,则A、B两点在该时刻的竖直高度差为16cm,故B错误;
C.波传播的周期
在时刻C点在平衡位置向上振动,在
C点正在向下振动,故C正确;
D.在时刻B点在波谷处,时,B点位于波峰处,故D错误。
故选C。
6. 两个电荷量为q的负电荷固定在等高的M、N两个位置,距离为。另一个质量为m、电荷量为Q的带正电粒子,在AB连线的中垂面上绕中点O做匀速圆周运动,该粒子与两点电荷的连线和直线MN的夹角始终保持不变,不计粒子重力,k为静电力常量。该粒子做匀速圆周运动的角速度大小为()
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】粒子做圆周运动的向心力由两个点电荷的静电力的合力提供,则
解得
故选A。
7. 如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的关系图像。当时,在此匀强电场中静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受电场力的作用,则下列说法正确的是( )
A. 内和内带电粒子的速度变化量相同
B. 末与末带电粒子速度方向相反
C. 末带电粒子离出发点最远
D. 内,电场力做的总功为零
【答案】D
【解析】
【详解】A.由牛顿第二定律可得
速度变化量为
内和内电场强度大小不同,带电粒子的加速度大小不同,速度变化量不相同,故A错误;
B.E-t图像相当于a-t图像,作出带电粒子的0~14s内的v-t图像如下图所示
由图像可知末与末带电粒子速度方向相同,故B错误;
C.图像与时间轴围成的面积表示位移,可知14s末带电粒子离出发点最远,故C错误;
D.根据图像可知内粒子初末速度相等,根据动能定理可知内,电场力做的总功为0,故D正确。
故选D。
二、多项选择题(本题共3个小题,每个小题6分,漏选得3分,错选或多选不得分)
8. 关于下列四幅情景图,其中判断正确的是( )
A. 图甲中小磁针正上方直导线中通有水平向右电流时,小磁针N极会垂直纸面向外转动
B. 图乙中线框由实线位置转动到虚线位置,穿过线框的磁通量变小
C. 图丙中磁铁向右插入不闭合线圈,线圈中会产生感应电流
D. 图丁中条形磁体附近水平放置的金属框从A下落到C的过程中,金属框中有感应电流产生
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据安培定则,小磁针正上方直导线中通有水平向右电流时,小磁针N极会垂直纸面向里转动,A错误;
B.根据磁通量可知,图乙中线框由实线位置转动到虚线位置,穿过线框的磁通量变小,B正确;
C.图丙中磁铁向右插入不闭合线圈,由于电路不闭合,所以线圈中不会产生感应电流,C错误;
D.图丁中条形磁体附近水平放置的金属框从A下落到C的过程中,穿过金属框的磁通量发生变化,所以金属框中有感应电流产生,D正确。
故选BD。
9. 手机是现代社会的高科技产物,其内置的加速度传感器可以测量手机运动时的加速度,小明学习了简谐振动的相关知识后,用质量为的手机和轻弹簧制作了一个如图甲所示的振动装置。并记录了手机在竖直方向振动过程中加速度a随时间t变化的关系图像,如图乙所示,若取竖直向下为正方向( )
A. 时,弹簧弹力为0
B. 时,弹簧的弹性势能最大
C. 至,手机的动能不断增大
D. 时,弹簧对手机的弹力大小为,方向竖直向上
【答案】BC
【解析】
【详解】A.时手机的加速度为零,弹簧弹力大小等于手机的重力,故A错误;
B.时,加速度大小为,方向竖直向上,由牛顿第二定律得
可知弹簧的弹力最大,又由,可知弹簧的形变量最大,弹簧的弹性势能最大,故B正确;
C.至,加速度逐渐减小,位移逐渐减小,手机的动能增大,平衡位置动能最大,故C正确;
D.时,手机的加速度大小为,方向竖直向下,由牛顿第二定律得
解得
方向竖直向上,故D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示,a、b、c为同一水平直线上的三点,在点c右边固定着两点电荷、,时一电荷量为的试探电荷从b点沿着ba方向运动,速度大小为,时刻到达a点,其图像如图乙所示,若带负电,则( )
A. 一定带正电,且电荷量大于
B. 从c点到a点电势先增大后减小
C. c点和b点之间可能存在电场强度为零的点
D. c点电场强度方向一定水平向左
【答案】AB
【解析】
【详解】AC.由v-t图像可知,在ab之间存在加速度为零的位置,即在ab之间某位置场强为零,因Q1带负电,可知Q2一定带正电,因Q2距离场强为零的位置较远,可知Q2带电量一定大于Q1带电量,选项A正确,C错误;
BD.从c到a带正电的粒子动能先减小后增加,可知电场力先做负功后做正功,可知在E=0位置右侧电场线向右,在其左侧电场线向左,沿电场线电势降低,可知从c点到a点电势先增大后减小,选项B正确,D错误。
故选AB。
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
三、实验题(本题共2个小题,每空2分)
11. 小明欲利用一固定光滑圆弧面测定重力加速度,圆弧面如图甲所示,图中虚线为圆弧面最低处,圆弧面半径为R,该同学取一光滑小铁球进行实验。
(1)小明用游标卡尺测量小铁球的直径时,发现游标尺上的零刻度线处被遮挡,如图乙所示,他根据游标卡尺的测量原理和读数规则还是正确读出了小球的直径,则小铁球的直径_____。
(2)若小明测得小铁球振动的周期为T,则测得的重力加速度表达式为_____(用题干中物理量T、R、d表示)
(3)同组的小军同学更换半径不同的金属球进行实验,根据实验记录的数据,绘制的图像如图丙所示,图中图像的横、纵截距均已标出,则当地的重力加速度_____。
【答案】(1)16.6
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
油标尺的第6条刻度线与主尺的22mm刻度对齐,则小铁球的直径d=22mm-0.9mm×6=16.6mm
【小问2详解】
根据
可得
【小问3详解】
根据
可得
由图像可知
可得
12. 某小组同学在实验室完成“测量电池组的电动势和内阻”的实验,实验室提供的器材如下:
A.几节干电池组成电池组
B.电压表V(量程,内阻)
C.电流表A(量程,内阻约为)
D.定值电阻
E.定值电阻(阻值未知)
F.滑动变阻器R:调节范围
该组同学根据提供的器材,设计的电路图如图甲所示。
(1)虚线框内电路表示将电压表的量程扩大,若要将电压表的量程扩大到,的阻值应该为_____。
(2)实验时记录了多组电压表V的示数U和电流表A的示数I,并描点作图作出如图乙所示的图线,忽略电表内阻的影响时,由图线可知该干电池组的电动势_____V,内阻_____。(结果均保留两位有效数字)
(3)在以下选项中,实线是由实验数据描点得到的图像,虚线表示该干电池真实的路端电压和干路电流的关系图像,表示正确的是_____;分析图像可知,干电池电动势的测量值_____(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
A.B.C.D.
【答案】(1)3000
(2) ①. 6.0 ②. 2.0
(3) ①. D ②. 小于
【解析】
【小问1详解】
根据
解得
【小问2详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律
整理,可得
结合乙图图像可知,
解得,
【小问3详解】
[1]电路中因电压表的分流会导致干路电流真实值大于测量值,外电路短路时,电流真实值等于测量值,即两图线在横轴交于一点,如图所示
故选D。
[2]U-I图像中图线的斜率绝对值表示电源内阻,由图可知内阻的测量值小于真实值。
四、解答题(共38分,13题10分,14题13分,15题15分;在答题卡上写出必要的文字说明和主要计算步骤及明确答案)
13. 如图所示电路中,电源电动势为,内阻为,白炽灯的灯丝电阻为,电动机M线圈的电阻为。当开关S闭合后,白炽灯的电功率为。若灯丝电阻保持不变。
(1)求电源总功率P;
(2)求电动机效率。
【答案】(1)12W (2)
【解析】
【小问1详解】
灯泡消耗的功率
解得灯泡两端电压
则通过电源的电流
电源总功率
【小问2详解】
流过电动机的电流为
电动机M输出的机械功率为
电动机的效率为
14. 如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,P是平衡位置为处的质点,Q是平衡位置为处的质点,M是平衡位置为处的质点,图乙为质点Q的振动图像。
(1)求到,该波沿x轴传播的距离x1;
(2)若从开始计时,求质点P第一次回到平衡位置与质点M第一次回到平衡位置的时间差;
(3)若从开始计时,当质点M通过的路程为时,求质点P通过的路程S。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由图甲可知,波长,由图乙可知周期则波速
则在到,该波在水平方向传播距离为
【小问2详解】
由于M点处于最大位移处,则M点到平衡位置的最短时间为
由Q的振动图像可知该简谐波向左传播,质点P以最短时间振动到平衡位置与质点Q的振动形式传播到P点的时间相等。
则有
【小问3详解】
由于质点M处于最大位移处,且M点经过的路程恰好为振幅的整数倍。则M点振动的次数为(次)
开始计时后P点的振动时间与M点的振动时间相同,P点振动时间为
一个周期内质点振动路程为。
由于质点P平衡位置为,根据波的图形为正弦函数图,在时,P的位移
并向最大位移处振动,根据振动图像为正弦函数图像可知,后质点P到最大位移处,再经过,再次回到处,故共振动路程
可知
15. 如图所示,一内壁光滑的绝缘圆管ADB固定在竖直平面内。圆管围成的圆的圆心为,内外管的间距远小于圆管半径,D点为圆管的最低点,A、B两点关于坐标原点O对称地分布在x轴上,B点坐标为。在x轴上方和下方均存在范围足够大的电场强度相等的匀强电场;x轴上方的电场水平向右,x轴下方的电场竖直向下。坐标原点O正上方有一坐标为的点P,在P处无初速释放一质量为m、电荷量为q的带正电小球(视为质点)。经过一段时间,小球恰好从B点切线处无碰撞地进入圆管内,并继续运动。重力加速度用g表示。
(1)求小球从P点运动到B点的时间;
(2)求小球经过D点时圆管对小球支持力N的大小;
(3)小球从管口A离开后,经过一段时间运动到x轴上的M点(图中未标出M点),求M点的横坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由于释放后的小球沿PB做初速为零的匀加速直线运动,则小球的合力方向必沿PB方向,根据分力与合力关系可知
根据牛顿第二定律,小球运动加速度
由几何关系可知PB之间距离为
由,得
【小问2详解】
依题根据受力分析可知,电场力大小为
圆的半径
小球由P到B由动能定理有
解得
由B到D根据动能定理有
在D点圆管对小球的支持力为N,对小球受力分析有
代入数据解得
【小问3详解】
根据功能关系可知小球在A点速度大小与B点速度大小相等
小球从管口B离开时,斜向左上,与水平方向夹角为,将小球的运动分解为沿y轴的类竖直上抛运动,则B到M时间为
小球沿x轴的匀加速直线运动且水平方向加速度
则小球在x轴上的位移为
小球在x轴上坐标
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