精品解析:广东省深圳市宝安中学2024-2025学年高二上学期期中物理试卷
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内容正文:
深圳市宝安中学(集团)高中部2024级高二年级期中考试
一、单选题(每小题只有一个选项符合题意。共7小题,每小题4分,共28分)
1. 如图所示,四幅图涉及物理学史上的四个重大发现,其中有关说法正确的是( )
A. 牛顿利用图甲的实验装置测出了万有引力常量
B. 安培通过图乙的实验,发现了电源周围存在磁场
C. 赫兹利用图丙的实验线圈,发现了“磁生电”现象
D. 法拉第通过图丁的实验捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦关于“电磁波”的预言
2. 为了减少污染,工业废气需用静电除尘器除尘,某除尘装置如图所示,其收尘极为金属圆筒,电晕极位于圆筒中心.当两极接上高压电源时,电晕极附近会形成很强的电场使空气电离,废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积,以达到除尘目的.假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变,下列判断正确的是
A. 金属圆筒内存在匀强电场
B. 金属圆筒内越靠近收尘极电势越低
C. 带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
D. 带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小
3. 如图所示是某一质点做简谐运动的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 质点振动的周期为 B. 末质点受到的回复力改变方向
C. 时与时质点速度相同 D. 质点振动方程为
4. 有两段电阻丝,材料相同,长度也相同,它们的横截面的直径之比为,把它们串联在电路中,则下列说法正确的是( )
A. 它们的电阻之比
B. 通过它们的电流之比
C. 电子在两段中定向移动速度之比
D. 两段中的电场强度之比
5. 如图是某电场的部分电场线分布图。M、N、Q是以电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点,OQ连线垂直于MN。以下说法正确的是( )
A. 点电势与点电势相等
B. 将一正电荷由点移到点,电荷的电势能减少
C. 间的电势差等于间的电势差
D. 将一正电荷放在点,正电荷所受电场力沿与垂直的方向竖直向上
6. 如图所示的装置中,竖直圆盘绕固定水平转轴转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架下面用弹簧吊着的小球做受迫振动。当圆盘静止时,小球在竖直方向振动,其振动的频率约为,现在圆盘以的周期匀速转动带动小球上下振动。下列说法正确的是( )
A. 圆盘上的小圆柱转到圆心等高处时,T形支架的瞬时速度为零
B. 小球振动达到稳定时,它振动的频率是
C. 小球振动达到稳定时,它振动的频率是
D. 若圆盘以的周期匀速转动,小球振动达到稳定时,振幅比原来大
7. 如图所示,绝缘箱子放在水平地面上,平行金属板A、B放在箱子内,A板固定在箱子顶部,B板用绝缘弹簧支撑在箱底,两板平行相对,带等量的异种电荷,一个带正电的小球用绝缘细线悬于上板,小球受到细线的拉力恰好为零,现让箱子竖直向上做匀加速运动,B板再次相对箱子静止(不考虑电场运动产生的影响),则下列判断正确的是( )
A. A板带正电
B. 箱子运动过程中,电容器的电容变大
C. 箱子运动过程中,两板间的电压变大
D. 箱子运动过程中,细线对小球的拉力仍为零
二、多选题:(每小题有两个或两个以上的选项符合题意,共3小题,每小题6分,共18分)
8. 如图所示,正方形ABCD四个顶点固定四个等量点电荷,其中A、B处电荷带正电,C、D处电荷带负电,E、F、G、H分别为正方形四条边的中点,O为正方形的中心,下列说法正确的是( )
A. O点的电势为0
B. O点的电场强度为0
C. 电子在E点的电势能小于在F点的电势能
D. 将电子从G点沿直线移动到H点,电场力做正功
9. 某学校创建绿色校园,新装了一批节能灯,该路灯通过光控开关实现自动控制,电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图为其内部电路简化原理图,电源电动势为,内阻为,为光敏电阻(光照强度增加时,其电阻值减小),两灯电阻为定值。当天色渐暗时,下列判断正确的是( )
A. 两端电压增大 B. A灯变亮,B灯变亮
C. 电源的总功率减小 D. 电源效率减小
10. 如图,是竖直面内的固定半圆形光滑轨道,O为其圆心,A、C两点等高,过竖直半径的虚线右侧足够大的区域内存在沿方向的匀强电场。一带正电小球从A点正上方P由静止释放,沿轨道通过B、C两点时的动能分别为和,离开C点后运动到最高点D(图中未画出)。已知P与A间距离等于轨道半径,则( )
A. D点与P点等高 B. 小球在电场中受到的电场力是其重力的两倍
C. 小球在C处对轨道的压力是其重力的两倍 D. 小球通过D点时的动能大于
三、实验题(2小题,共16分)
11. 某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作:
(1)用游标卡尺测量摆球直径如图所示,摆球直径为_____cm,把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长。
(2)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为次。单摆每经过最低点记一次数,当数到次时秒表的读数为,该单摆的周期_________________(用、表示)。
(3)实验中,某同学测量种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况,并将记录的结果描绘在如图所示的坐标系中,图中各坐标点分别对应实验中种不同摆长的情况.由图像可知重力加速度_____:(结果保留位有效数字)
(4)实验中,三位同学作出的图线分别如图中的所示,其中和平行,和都过原点,图线对应的值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线和.下列分析正确的是_______(填选项前的字母)
A. 出现图线的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长
B. 出现图线的原因可能是误将次全振动记为次
C. 图线对应的值小于图线对应的值
12. 酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”,即气敏电阻,气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的变化而变化,下表显示了某气敏电阻的阻值随酒精气体浓度变化的情况。
酒精气体浓度()
阻值()
为了较准确测量气敏电阻的阻值,实验室提供了如下器材:
A.直流电源,电动势,内阻不计;
B.电压表,量程为,内阻为;
C.电压表,量程为,内阻为;
D.电流表,量程为,内阻不计;
E.电流表,量程为,内阻不计;
F.定值电阻;
G.定值电阻;
H.滑动变阻器,最大电阻值约为;
I.开关与导线若干
(1)小明设计了如图甲所示的实验电路原理图,其中电压表应选择_______,电流表应选择_______,定值电阻应选择_______。(选填实验器材代号)。
(2)请在图乙中将实物连线补充完整。
(3)当气敏电阻处于一定浓度的酒精气体中,闭合开关S,测得两个电表的读数分别为和,则某气敏电阻____________Ω。(计算结果保留位有效数字)
四、计算题(3小题,共38分)
13. 如图为密立根油滴实验装置:平行金属板分别与电源正、负极相连接,若两极板间不加电压时,带电油滴在平行金属板之间最终以速度竖直匀速下落;若两极板间加上电压时,该带电油滴最终以速度匀速竖直上升。已知两极板间距为,油滴所受阻力大小与其速度大小成正比,即,其中比例系数已知,重力加速度大小为。
(1)求该油滴的质量;
(2)判断该带电油滴的电性,求该油滴所带电荷量;
14. 如图所示,电源电动势,内阻,定值电阻,电动机线圈电阻,电容器的电容。开关S闭合后电路稳定时,电流表的示数,求:
(1)电源路端电压;
(2)电动机的机械功率;
(3)电容器所带电荷量。
15. 如图所示,两条相距2L的竖直平行直线和间的区域里有两个场强大小不等、方向相反的有界匀强电场,其中水平直线下方的匀强电场方向竖直向上,上方的匀强电场方向竖直向下。在电场左边界上宽为L的区域内连续分布着质量为m、电荷量为的不计重力的粒子,从某时刻起由M到Q间的带电粒子依次以相同的初速度沿水平方向垂直射入匀强电场。已知从Q点射入的粒子通过上的P点进入上方匀强电场,后从边上的F点水平射出,且F点到N点的距离为。求:
(1)不同位置射入的粒子在电场中飞行的时间t;
(2)下方匀强电场的电场强度大小;
(3)能沿水平方向射出的粒子在的射入位置。
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深圳市宝安中学(集团)高中部2024级高二年级期中考试
一、单选题(每小题只有一个选项符合题意。共7小题,每小题4分,共28分)
1. 如图所示,四幅图涉及物理学史上的四个重大发现,其中有关说法正确的是( )
A. 牛顿利用图甲的实验装置测出了万有引力常量
B. 安培通过图乙的实验,发现了电源周围存在磁场
C. 赫兹利用图丙的实验线圈,发现了“磁生电”现象
D. 法拉第通过图丁的实验捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦关于“电磁波”的预言
【答案】D
【解析】
【详解】A.库仑利用图甲的实验装置测提出了库仑定律,故A错误;
B.奥斯特通过图乙的实验,发现了电流周围存在磁场,故B错误;
C.法拉第利用图丙的实验线圈,发现了“磁生电”现象,故C错误;
D.赫兹通过图丁的实验捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦关于“电磁波”的预言,故D正确。
故选D。
2. 为了减少污染,工业废气需用静电除尘器除尘,某除尘装置如图所示,其收尘极为金属圆筒,电晕极位于圆筒中心.当两极接上高压电源时,电晕极附近会形成很强的电场使空气电离,废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积,以达到除尘目的.假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变,下列判断正确的是
A. 金属圆筒内存在匀强电场
B. 金属圆筒内越靠近收尘极电势越低
C. 带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
D. 带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据图像信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场,电场线方向由收尘极指向电晕极,故A错误;
B.逆电场线方向,电势变高,故越靠近收尘极,电势越高,故B错误;
C.尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动,电场力做正功,电势能越来越小,故C错误;
D.离电晕极越远,场强越小,尘埃带电量不变,电场力越小,故D正确.
故选D.
3. 如图所示是某一质点做简谐运动的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 质点振动的周期为 B. 末质点受到的回复力改变方向
C. 时与时质点速度相同 D. 质点振动方程为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,质点振动的周期为,故A错误;
B.末前后质点受到的回复力都沿轴负方向,故B错误;
C.由 图象斜率表示速度可知,时与时质点速度大小相同,方向相反,故C错误;
D.由A选项可得
设质点振动方程为
时
代入数据解得
可得
故D正确。
故选D。
4. 有两段电阻丝,材料相同,长度也相同,它们的横截面的直径之比为,把它们串联在电路中,则下列说法正确的是( )
A. 它们的电阻之比
B. 通过它们的电流之比
C. 电子在两段中定向移动速度之比
D. 两段中的电场强度之比
【答案】C
【解析】
【详解】A.长度、材料均相同,它们的横截面的直径之比为
则横截面积之比为
根据
可知,故A错误;
B.因两者是串联,它们的电流总相等,故B错误;
C.根据电流的微观表达式
有定向移动速率与横截面面积成反比,因此,故C正确;
D.串联电路,电流相等,则两段中的电场强度
因此电场强度与电压成正比,则,故D错误;
故选C。
5. 如图是某电场的部分电场线分布图。M、N、Q是以电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点,OQ连线垂直于MN。以下说法正确的是( )
A. 点电势与点电势相等
B. 将一正电荷由点移到点,电荷的电势能减少
C. 间的电势差等于间的电势差
D. 将一正电荷放在点,正电荷所受电场力沿与垂直的方向竖直向上
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据电场线与等势线垂直特点,在MN上找到Q点的等势点,应在O点上方,根据沿电场线电势降低可知,O点的电势比Q点的电势高,故A错误;
B.根据沿电场线电势降低可知,Q点的电势比M点的电势低,正电荷在电势高的地方电势能大,在电势低的地方电势能小,则电荷在Q点的电势能比在M点的电势能小,故从M到Q电荷电势能减少,故B正确;
C.根据电场线密的地方等差等势线也密,MO与ON长度相同,则MO间等差等势线密,则MO电势差变化比ON变化的多,MO间的电势差大于ON间的电势差,故C错误;
D.Q点的电场强度方向为该点电场线切线方向(斜向右上方),则正电荷在Q点所受电场力方向斜向右上方,故D错误。
故选B。
6. 如图所示的装置中,竖直圆盘绕固定水平转轴转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架下面用弹簧吊着的小球做受迫振动。当圆盘静止时,小球在竖直方向振动,其振动的频率约为,现在圆盘以的周期匀速转动带动小球上下振动。下列说法正确的是( )
A. 圆盘上的小圆柱转到圆心等高处时,T形支架的瞬时速度为零
B. 小球振动达到稳定时,它振动的频率是
C. 小球振动达到稳定时,它振动的频率是
D. 若圆盘以的周期匀速转动,小球振动达到稳定时,振幅比原来大
【答案】D
【解析】
【详解】A.小圆柱转到圆心等高处时,小圆柱的速度不为零,T形支架的瞬时速度也不为零,故A错误;
BC.经过一段时间后,小球振动达到稳定时,它振动的频率和驱动力频率相同,即
故BC错误;
D.圆盘以的周期匀速运动,驱动力频率为
驱动力频率接近小球的固有频率,所以振幅比原来大,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,绝缘箱子放在水平地面上,平行金属板A、B放在箱子内,A板固定在箱子顶部,B板用绝缘弹簧支撑在箱底,两板平行相对,带等量的异种电荷,一个带正电的小球用绝缘细线悬于上板,小球受到细线的拉力恰好为零,现让箱子竖直向上做匀加速运动,B板再次相对箱子静止(不考虑电场运动产生的影响),则下列判断正确的是( )
A. A板带正电
B. 箱子运动过程中,电容器的电容变大
C. 箱子运动过程中,两板间的电压变大
D. 箱子运动过程中,细线对小球的拉力仍为零
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球所受拉力为0,表明电场力与重力平衡,则电场力方向竖直向上,小球带正电,则电场方向竖直向上,可知,A板带负电,故A错误;
B.箱子竖直向上做匀加速运动,加速度方向向上,稳定时,弹簧弹力增大,即B板下移,极板之间间距增大,根据
可知,箱子运动过程中,电容器的电容变小,故B错误;
C.极板所带电荷量一定,根据
结合上述可知,电容减小,则两板间的电压变大,故C正确;
D.根据
,
解得电场强度为
可知,电场强度不变,小球所受电场力不变,为使加速度向上,则细线对小球的拉力不为零,故D错误。
故选C。
二、多选题:(每小题有两个或两个以上的选项符合题意,共3小题,每小题6分,共18分)
8. 如图所示,正方形ABCD四个顶点固定四个等量点电荷,其中A、B处电荷带正电,C、D处电荷带负电,E、F、G、H分别为正方形四条边的中点,O为正方形的中心,下列说法正确的是( )
A. O点的电势为0
B. O点的电场强度为0
C. 电子在E点的电势能小于在F点的电势能
D. 将电子从G点沿直线移动到H点,电场力做正功
【答案】AC
【解析】
【详解】AD.点分别在和的中垂线上,处和处分别放置等量异种点电荷,为0等势线,所以点的电势为零,将电子从点沿直线移动到点,电场力不做功,选项A正确、选项D错误;
B.处和处分别放置等量同种点电荷,它们在中垂线上产生的电场强度方向均由指向,所以点电场强度不为0,选项B错误;
C.因电场强度方向均由指向,所以点电势高于点电势,带负电的电子在电势高处电势能小,所以电子在点的电势能小于在点的电势能,选项C正确。
故选AC。
9. 某学校创建绿色校园,新装了一批节能灯,该路灯通过光控开关实现自动控制,电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图为其内部电路简化原理图,电源电动势为,内阻为,为光敏电阻(光照强度增加时,其电阻值减小),两灯电阻为定值。当天色渐暗时,下列判断正确的是( )
A. 两端电压增大 B. A灯变亮,B灯变亮
C. 电源的总功率减小 D. 电源效率减小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.当天色渐暗时,变大,总电阻变大,干路电流减小,电源的内电压减小,路端电压变大,则A灯变亮;增大,通过的电流,减小,两端电压减小;、B灯的电压之和等于路端电压,路端电压变大,则知的电压变大,灯变亮,选项A错误,B正确;
C.干路电流减小,电源的总功率
减小,选项C正确;
D.电源效率
外电阻变大,则电源效率变大,选项D错误。
故选BC。
10. 如图,是竖直面内的固定半圆形光滑轨道,O为其圆心,A、C两点等高,过竖直半径的虚线右侧足够大的区域内存在沿方向的匀强电场。一带正电小球从A点正上方P由静止释放,沿轨道通过B、C两点时的动能分别为和,离开C点后运动到最高点D(图中未画出)。已知P与A间距离等于轨道半径,则( )
A. D点与P点等高 B. 小球在电场中受到的电场力是其重力的两倍
C. 小球在C处对轨道的压力是其重力的两倍 D. 小球通过D点时的动能大于
【答案】BD
【解析】
【详解】A.若在A点速度等于C点的速度,在竖直方向对称性可知,D点与P点等高,由动能定理可知A点的速度小于C点的速度,所以D点高于P点,故A错误;
B.设小球在电场中所受电场力为,轨道半径为,小球从P到B过程,由动能定理得
小球从P到C过程,由动能定理得
联立可得
故B正确;
C.由动能定理的表达式
在C点时,由牛顿第二定律得
结合
联立可得
由牛顿第三定律得小球在C处对轨道的压力
故C错误;
D.因为
可知小球从C点飞出后,竖直方向的加速度小于水平方向的加速度,竖直方向,由逆向思维,看成反向的初速度为零的匀加速直线运动,则小球从C到D过程中,水平方向的位移大于竖直放的位移,根据
可知电场力所做正功大于重力做所负功,则小球通过D点时的动能大于,故D正确。
故选BD。
三、实验题(2小题,共16分)
11. 某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作:
(1)用游标卡尺测量摆球直径如图所示,摆球直径为_____cm,把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长。
(2)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为次。单摆每经过最低点记一次数,当数到次时秒表的读数为,该单摆的周期_________________(用、表示)。
(3)实验中,某同学测量种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况,并将记录的结果描绘在如图所示的坐标系中,图中各坐标点分别对应实验中种不同摆长的情况.由图像可知重力加速度_____:(结果保留位有效数字)
(4)实验中,三位同学作出的图线分别如图中的所示,其中和平行,和都过原点,图线对应的值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线和.下列分析正确的是_______(填选项前的字母)
A. 出现图线的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长
B. 出现图线的原因可能是误将次全振动记为次
C. 图线对应的值小于图线对应的值
【答案】(1)
(2)
(3) (4)B
【解析】
【小问1详解】
根据游标卡尺的示数得,摆球直径为
【小问2详解】
当数到次时秒表的读数为,该单摆的周期
【小问3详解】
根据单的周期公式
变形得
可知图像斜率为
由图可求得
联立可得
【小问4详解】
A.若误将悬点到小球下端的距离记为摆长,则应满足
图线应与平行且在的下方,故A错误;
B.实验中误将次全振动记为次,则周期的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏大,则图线的斜率偏小,图线符合题意,故B正确;
C.当地的重力加速度的表达式为
由图可知,图线对应的斜率偏小,则图线对应的值大于图线对应的值,故C错误。
故选B。
12. 酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”,即气敏电阻,气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的变化而变化,下表显示了某气敏电阻的阻值随酒精气体浓度变化的情况。
酒精气体浓度()
阻值()
为了较准确测量气敏电阻的阻值,实验室提供了如下器材:
A.直流电源,电动势,内阻不计;
B.电压表,量程为,内阻为;
C.电压表,量程为,内阻为;
D.电流表,量程为,内阻不计;
E.电流表,量程为,内阻不计;
F.定值电阻;
G.定值电阻;
H.滑动变阻器,最大电阻值约为;
I.开关与导线若干
(1)小明设计了如图甲所示的实验电路原理图,其中电压表应选择_______,电流表应选择_______,定值电阻应选择_______。(选填实验器材代号)。
(2)请在图乙中将实物连线补充完整。
(3)当气敏电阻处于一定浓度的酒精气体中,闭合开关S,测得两个电表的读数分别为和,则某气敏电阻____________Ω。(计算结果保留位有效数字)
【答案】(1) ①. B ②. E ③. F
(2) (3)75.0
【解析】
【小问1详解】
[1][2][3]电压表C量程过大,用电压表B与定值电阻F串联相当于改装成了量程为6V的电压表,可满足实验要求,则电压表选择B;电路中最大电流,电流表应选择E;定值电阻应选择F。
【小问2详解】
电路连线如图
【小问3详解】
气敏电阻
四、计算题(3小题,共38分)
13. 如图为密立根油滴实验装置:平行金属板分别与电源正、负极相连接,若两极板间不加电压时,带电油滴在平行金属板之间最终以速度竖直匀速下落;若两极板间加上电压时,该带电油滴最终以速度匀速竖直上升。已知两极板间距为,油滴所受阻力大小与其速度大小成正比,即,其中比例系数已知,重力加速度大小为。
(1)求该油滴的质量;
(2)判断该带电油滴的电性,求该油滴所带电荷量;
【答案】(1)
(2)负电,
【解析】
【小问1详解】
不加电压时,根据平衡条件有
解得
【小问2详解】
两板间加电压时带电油滴向上运动,说明电场力竖直向上,而电场方向竖直向下,故油滴带负电。在极板间加上电压,极板间的电场强度为
在极板间加上电压,极板间的电场力为
油滴向上匀速运动,根据平衡条件有
解得
14. 如图所示,电源电动势,内阻,定值电阻,电动机线圈电阻,电容器的电容。开关S闭合后电路稳定时,电流表的示数,求:
(1)电源路端电压;
(2)电动机的机械功率;
(3)电容器所带电荷量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
电源路端电压为
【小问2详解】
根据闭合电路欧姆定律,电路的总电流为
则通过和电动机的电流为
电动机两端电压为
电动机的机械功率为
【小问3详解】
两端电压为
两端电压为
可知电容器极板间的电势差为
故所带电荷量为
15. 如图所示,两条相距2L的竖直平行直线和间的区域里有两个场强大小不等、方向相反的有界匀强电场,其中水平直线下方的匀强电场方向竖直向上,上方的匀强电场方向竖直向下。在电场左边界上宽为L的区域内连续分布着质量为m、电荷量为的不计重力的粒子,从某时刻起由M到Q间的带电粒子依次以相同的初速度沿水平方向垂直射入匀强电场。已知从Q点射入的粒子通过上的P点进入上方匀强电场,后从边上的F点水平射出,且F点到N点的距离为。求:
(1)不同位置射入的粒子在电场中飞行的时间t;
(2)下方匀强电场的电场强度大小;
(3)能沿水平方向射出的粒子在的射入位置。
【答案】(1);(2);(3)(,2,3…)
【解析】
【详解】(1)从间水平射入电场的粒子在水平方向上都做匀速直线运动
故所有粒子在电场中的飞行时间均为
(2)设粒子从Q到P的时间为,P到F的时间为,到达P时的竖直速度大小为
在下方匀强电场中,根据牛顿第二定律,有
解得加速度大小为
同理,在上方匀强电场中,粒子的加速度大小为
根据类平抛规律,竖直方向上,由位移公式有
由速度公式有
由时间关系有
联立解得
(3)设粒子到M点的距离为y,在下方电场中运动时间为,在上方电场中运动时间为,若水平射入,水平射出,有
得
粒子可能经过n次循环到达边界,故
(,2,3,…)
解得
(,2,3,…)
竖直方向有
联立解得
(,2,3…)
【点睛】最终水平射出,意味着每次竖直方向速度从0变为0所占时间为原来时间的(,2,3,…),又匀加速运动中路程与时间的平方成正比,故(,2,3,…)。考生宜将常见物理量之间的联系熟稔于心,同时考生在日常的练习中,对于多过程的题目可多思考其中本质,去抓住一些不变量、相关量,这样常常可以简化问题,事半功倍。
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