内容正文:
河南省许昌市禹州市第三高级中学2025-2026学年高二上学期第一次阶段性考试
物理试题
考试范围:第九、十章;考试时间:75分钟
一、单选题(每题4分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 元电荷实质上是指电子和质子本身
B. 一个带电体的电荷量可以是205.5倍的元电荷
C. 元电荷就是一个电荷
D. 元电荷e的值最早是由物理学家密立根通过实验测得的
2. 下列对于与静电现象有关的四幅图的说法正确的是( )
A. 甲图中,尺子吸收轻小纸片是因为尺子对小纸片有粘滞力
B. 乙图中,导线外包裹一层金属编织网是为了增加导线的强度,使其不易被拉坏
C. 丙图中,避雷针的工作原理是空气中的电荷被电离,离子吸附到金属上中和
D. 丁图中,工人进行超高压带电作业,穿戴的工作服是由金属丝织成,起静电平衡的作用
3. 一电子只在静电力作用下沿x轴正方向运动,其所在位置处的电势φ随位置x变化的图线如图中抛物线所示,下列说法正确的是( )
A. x1与x3处的电场强度方向相同
B. 从x1运动到x2,电场力对电子做负功
C. 电子从x2运动到x3,加速度逐渐减小
D. 电子在x1处的速率大于在x3处的速率
4. 两个点电荷固定在轴上的、点,轴上各点的电场强度与各点位置坐标之间的关系如图所示。取轴正方向为电场强度的正方向,无穷远处电势为零,下列说法正确的是( )
A. 从到电势先减小后增大
B. 点的电势等于零
C. 固定在处的电荷带正电
D. 固定在点的点电荷电量比固定在点的点电荷电量大
5. 如图所示,在真空中ABCD是由粗细均匀的绝缘线制成的正方形线框,其边长为d,O是线框的中心,线框上均匀地分布着正电荷。现在AD中点M处取下足够短的带电量为q的一小段,将其沿OM连线向左移的距离到N点处。设线框的其他部分的带电量与电荷分布保持不变,若此时在O点放一个带电量为Q的点电荷,静电力常量为k,则该点电荷受到的电场力大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,在某匀强电场中有一个正六面体,边长l=1m,已知A、D、H、G点的电势分别为、、、,则下列说法正确的是( )
A. F点的电势为14V
B. B点的电势为6V
C. 匀强电场场强大小为8V/m,方向沿DH水平向右
D. 匀强电场的场强大小为V/m,方向沿GD斜向上
7. 如图所示,用不可伸长的绝缘轻质细丝将带电的小球悬挂在固定点,在点正下方固定一带正电的点电荷,小球静止平衡稳定后,间距离为,,间库仑力大小为。仅将小球的电荷量减到原来的,待小球重新静止平衡稳定后( )
A. 小球带负电
B. 细丝对小球拉力变大
C. 间库仑力大小变为
D. 间距离变为
二、多选题(每题6分,错选多选不得分,少选得3分)
8. 如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。已知A点的电势为,B点的电势为,则下列说法中正确的是( )
A. C点的电势
B. C点的电势
C. 将正电荷从A点经C点移到B点,电场力对该正电荷做正功
D. 负电荷在A点电势能大于在B点的电势能
9. 两个带等量正电荷的点电荷,点为两电荷连线的中点,点在连线的中垂线上,若在点由静止释放一个电子,如图所示,关于电子的运动,下列说法正确的是( )
A. 电子在从向运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大
B. 电子运动到时,加速度最大,速度最大
C. 电子在从向运动的过程中,可能有加速度越来越小,速度越来越大
D. 电子通过后,速度越来越小,一直到速度为0
10. 如图所示,A、B为水平正对放置的平行板电容器的两极板,B极板接地,电容器接在电压恒定的电源两端,闭合开关S,一带电的小球静止在两极板间的P点。现将A极板缓慢向下移动一小段距离(未碰到小球),下列说法正确的是( )
A. 小球带正电
B. 小球将向上运动
C. 小球的电势能将减小
D. 电容器所带的电荷量减少
三、实验题(每空2分)
11. 为探究“影响电荷间相互作用力的因素”,小陕同学做了如下图所示实验。O是一个带电荷量为+Q1的带电体,把系在绝缘丝线上的所带电荷量为+Q2的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。
(1)为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小,下列方法最好的是__________。
A. 比较小球抬起的高度 B. 比较小球往右偏移的距离
C. 比较丝线偏离竖直方向的角度 D. 比较丝线的长度
(2)使小球系于同一位置,增大或减小小球所带的电荷量,比较小球所受作用力的大小。上述操作所采用的物理方法是__________。
A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 类比法
(3)(多选)通过上述操作可以得出结论:__________。
A. 当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越小
B. 当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越大
C. 当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越大
D. 当带电体与小球距离r不变时,Q2越大,静电力F越小
(4)小陕同学通过实验数据综合分析研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们电量的乘积成_______(填“正比”或“反比”),与它们之间距离的二次方成___________(填“正比”或“反比”),这个规律即被称为库仑定律。
12. 如图甲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,使电容器带电后与电源断开,将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的金属球相连。观察静电计指针偏转角度的大小,可推知电容器两极板间电势差的大小。
(1)在实验中观察到的现象是______(填正确答案的标号)。
A. 将左极板向上移动一段距离,静电计指针的张角变小
B. 向两板间插入陶瓷片时,静电计指针张角变大
C. 将左极板右移,静电计指针的张角变小
D. 将左极板拿走,静电计指针的张角变为零
(2)某同学用两片锡箔纸做电极,用三张电容纸(某种绝缘介质材料)依次间隔夹着两层锡箔纸,一起卷成圆柱形,然后各自接出引线,如图乙、丙所示,最后密封在塑料瓶中,电容器便制成了。
①为增大该电容器的电容,下列方法可行的有______(填正确答案的标号)。
A.增大电容纸的厚度 B.增大锡箔纸的厚度
C.减小电容纸的厚度 D.同时增大锡箔纸和电容纸的面积
②用如图丁所示的电路观察电容器的放电电流变化。换用不同阻值的电阻R放电,在图戊中所描绘的a、b、c三条放电电流的i-t图线中,对应电阻最小的一条是______(填“a”“b”或“c”)。
③a、b、c三条曲线中,a曲线与横轴围成的面积______(填“大于”“小于”或“等于”)b曲线与横轴围成的面积。
四、解答题
13. 如图所示,长为L的轻质绝缘细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角为θ。已知小球所带电荷量为q,匀强电场的场强为E,重力加速度g。求:
(1)小球的质量m;
(2)撤去电场瞬间,小球的加速度大小。
14. 如图所示,匀强电场的方向平行于直角三角形ABC所在的平面,匀强电场范围足够大,∠C是直角,,,A、B、C三点的电势分别是,,。已知电子的电荷量大小。求:
(1)匀强电场的电场强度大小和方向;
(2)将一电子从A点由静止释放,电子运动位移大小为40cm过程中电势能的变化量。
15. 如图,空间中有两块带电平行金属板,两板间距为,两板间的电压。一可视为质点的小球以的水平速度从紧靠板的点飞入,从下极板的右端点点飞出,并沿切线方向飞入竖直光滑圆轨道。点与光滑竖直圆轨道平滑连接,圆轨道的半径。平行金属板的右侧垂线的右侧区域存在水平向右的匀强电场,电场强度大小。已知小球带正电,质量,电荷量,重力加速度取,不计空气阻力。求:
(1)小球在点的速度大小;
(2)极板的长度;
(3)小球在竖直圆轨道上滚动时的最大速度的大小为多少?
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
河南省许昌市禹州市第三高级中学2025-2026学年高二上学期第一次阶段性考试
物理试题
考试范围:第九、十章;考试时间:75分钟
一、单选题(每题4分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 元电荷实质上是指电子和质子本身
B. 一个带电体的电荷量可以是205.5倍的元电荷
C. 元电荷就是一个电荷
D. 元电荷e的值最早是由物理学家密立根通过实验测得的
【答案】D
【解析】
【详解】A.元电荷是电荷量的最小单位,不是指电子或质子本身,故A错误;
B.带电体的电荷量必须是元电荷的整数倍,205.5倍不符合整数倍条件,故B错误;
C.元电荷是电荷量的基本单位,而非实际存在的“电荷”,故C错误;
D.密立根通过油滴实验首次精确测定了元电荷的值,故D正确。
故选D。
2. 下列对于与静电现象有关的四幅图的说法正确的是( )
A. 甲图中,尺子吸收轻小纸片是因为尺子对小纸片有粘滞力
B. 乙图中,导线外包裹一层金属编织网是为了增加导线的强度,使其不易被拉坏
C. 丙图中,避雷针的工作原理是空气中的电荷被电离,离子吸附到金属上中和
D. 丁图中,工人进行超高压带电作业,穿戴的工作服是由金属丝织成,起静电平衡的作用
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中,尺子吸收轻小纸片是因为带电体能够吸引轻小物体的性质,故A错误;
B.乙图中,导线外包裹一层金属编织网是为了形成静电屏蔽,保护导线不受外界电场的影响,故B错误;
C.丙图中,避雷针的工作原理是空气中的电荷被电离,离子吸附到金属上中和,故C正确;
D.丁图中,工人进行超高压带电作业,穿戴工作服是由金属丝织成,起静电屏蔽的作用,故D错误。
故选C。
3. 一电子只在静电力作用下沿x轴正方向运动,其所在位置处的电势φ随位置x变化的图线如图中抛物线所示,下列说法正确的是( )
A. x1与x3处的电场强度方向相同
B. 从x1运动到x2,电场力对电子做负功
C. 电子从x2运动到x3,加速度逐渐减小
D. 电子在x1处的速率大于在x3处的速率
【答案】B
【解析】
【详解】A.在的图像中,斜率
处图像的斜率为负值,则电场强度的方向沿轴正方向;处图像的斜率为正值,则电场强度的方向沿轴负方向,所以x1与x3处的电场强度方向不同,故A错误;
B.从图像中可以看出,从运动到过程,电势降低,所以电子电势能增加,则电场力对电子做负功,故B正确;
C.在的图像中,斜率的绝对值表示电场强度的大小,电子从运动到的过程,图像斜率的绝对值逐渐变大,则电场强度逐渐变大,对电子,由牛顿第二定律方程有
解得
所以电子的加速度逐渐变大,故C错误;
D.电子运动过程中只有电场力做功,则电势能和动能之和守恒。根据可判断,由于处电势小于处电势,故电子在处的电势能大于在处的电势能,所以电子在处的动能小于在处的动能,电子在处的速率也小于在处的速率,故D错误。
故选B。
4. 两个点电荷固定在轴上的、点,轴上各点的电场强度与各点位置坐标之间的关系如图所示。取轴正方向为电场强度的正方向,无穷远处电势为零,下列说法正确的是( )
A. 从到电势先减小后增大
B. 点的电势等于零
C. 固定在处的电荷带正电
D. 固定在点的点电荷电量比固定在点的点电荷电量大
【答案】D
【解析】
【详解】D.、连线中点处场强大于,且两点间场强最小位置处距离点较近,可知,固定在点的点电荷电量比固定在点的点电荷电量大,故D正确。
B.若有一正点电荷由点向右侧无穷远处运动,电场力做正功,电势能不断减小,一直到零,所以点的电势大于零,故B错误。
AC.MN之间的电场线由M到N,则由到电势一直减小,处电荷为负电荷,故A、C错误。
故选D。
5. 如图所示,在真空中ABCD是由粗细均匀的绝缘线制成的正方形线框,其边长为d,O是线框的中心,线框上均匀地分布着正电荷。现在AD中点M处取下足够短的带电量为q的一小段,将其沿OM连线向左移的距离到N点处。设线框的其他部分的带电量与电荷分布保持不变,若此时在O点放一个带电量为Q的点电荷,静电力常量为k,则该点电荷受到的电场力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】没有截取一小段时,根据对称性可知,O点的合场强为零,则截取的部分和剩下的部分在O点产生的场强等大反向,剩下的部分在O点产生的场强大小为
方向向左,当截取部分移到N点时,其在O点产生的场强大小为
方向向右,则O点的合场强大小为
方向向左,若此时在O点放一个带电量为Q点电荷,该点电荷受到的电场力大小为
故选A。
6. 如图所示,在某匀强电场中有一个正六面体,边长l=1m,已知A、D、H、G点的电势分别为、、、,则下列说法正确的是( )
A. F点的电势为14V
B. B点的电势为6V
C. 匀强电场的场强大小为8V/m,方向沿DH水平向右
D. 匀强电场场强大小为V/m,方向沿GD斜向上
【答案】D
【解析】
【详解】A.因AD与FG平行,则
因则
选项A错误;
B.因AB与HG平行,则
则
选项B错误;
CD.因AD和FG都是等势面,可知场强方向垂直于AD和FG,沿GD斜向上,场强大小为
选项C错误,D正确。
故选D。
7. 如图所示,用不可伸长的绝缘轻质细丝将带电的小球悬挂在固定点,在点正下方固定一带正电的点电荷,小球静止平衡稳定后,间距离为,,间库仑力大小为。仅将小球的电荷量减到原来的,待小球重新静止平衡稳定后( )
A. 小球带负电
B. 细丝对小球的拉力变大
C. 间库仑力大小变为
D. 间距离变为
【答案】C
【解析】
【详解】A.对小球进行受力分析,如图所示
可知球相互排斥,球带正电,故A错误;
B.由三角形相似可得
可得,
可知在小球的电荷量减小的过程中,小球受到细线的拉力大小不变,故B错误;
CD.根据
结合
可得
可知间距离变为,间库仑力变为,故C正确,D错误。
故选C。
二、多选题(每题6分,错选多选不得分,少选得3分)
8. 如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。已知A点的电势为,B点的电势为,则下列说法中正确的是( )
A. C点的电势
B. C点的电势
C. 将正电荷从A点经C点移到B点,电场力对该正电荷做正功
D. 负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.由题图可知,AC段电场线比CB段的电场线密,则有AC段的电场强度比CB段的电场强度大,由U=Ed可知,AC间的电势差UAC大于CB间的电势差UCB,则有
φA−φC>φC−φB
已知φA=30V,φB=−20V,可得
φC <5V
A错误,B正确;
C.正电荷在电势高处电势能大,将正电荷从A点经C点移到B点,电荷的电势能减小,则电场力对该正电荷做正功,C正确;
D.A点的电势高于B点的电势,负电荷在电势高处电势能小,所以负电荷在A点的电势能小于在B点的电势能,D错误。
故选BC。
9. 两个带等量正电荷的点电荷,点为两电荷连线的中点,点在连线的中垂线上,若在点由静止释放一个电子,如图所示,关于电子的运动,下列说法正确的是( )
A. 电子在从向运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大
B. 电子运动到时,加速度最大,速度最大
C. 电子在从向运动的过程中,可能有加速度越来越小,速度越来越大
D. 电子通过后,速度越来越小,一直到速度为0
【答案】CD
【解析】
【详解】AC.根据等量同种正点电荷的电场分布规律可知,在点电荷连线的中垂线上,由于无穷远处电场强度为零,垂足处电场强度为零,则中垂线上无穷远到垂足位置的电场强度先增大后减小,即中垂线上无穷远到垂足之间的某位置一定存在电场强度的最大值,电子在从向运动的过程中,由于不能够确定a点与电场强度最大值的位置关系,则电子在从向运动的过程中,有可能做加速度越来越小,速度越来越大的加速运动,也有可能做加速度先增大后减小,速度越来越大的加速运动,故A错误、C正确;
D.根据等量同种正点电荷的电场分布规律可知,电子通过后,所受电场力方向与速度方向相反,则电子速度越来越小,一直到速度为0,故D正确;
B.O点电场强度为0,电子在O点所受电场力为0,即电子在O点的加速度为0,结合上述可知,电子运动到时,加速度最小,速度最大,故B错误。
故选CD。
10. 如图所示,A、B为水平正对放置的平行板电容器的两极板,B极板接地,电容器接在电压恒定的电源两端,闭合开关S,一带电的小球静止在两极板间的P点。现将A极板缓慢向下移动一小段距离(未碰到小球),下列说法正确的是( )
A. 小球带正电
B. 小球将向上运动
C. 小球的电势能将减小
D. 电容器所带的电荷量减少
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图可知,A极板带正电,B极板带负电,故两极板间的场强竖直向下,由小球受力平衡可知,小球所受电场力竖直向上,故小球带负电,故A错误;
B.两极板始终与电源两极相连,故两极板间电压不变,因两极板间的距离减小,根据可知,两极板间场强增大,小球所受的电场力增大,合力向上,小球将向上运动,故B正确;
C.因小球所受电场力方向与运动方向相同,故电场力做正功,电势能减小,故C正确;
D.因两极板间的距离减小,根据可知,电容器的电容增大,又因两极板间电压不变,根据可知,电容器所带的电荷量增大,故D错误。
故选BC。
三、实验题(每空2分)
11. 为探究“影响电荷间相互作用力的因素”,小陕同学做了如下图所示实验。O是一个带电荷量为+Q1的带电体,把系在绝缘丝线上的所带电荷量为+Q2的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。
(1)为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小,下列方法最好的是__________。
A. 比较小球抬起的高度 B. 比较小球往右偏移的距离
C. 比较丝线偏离竖直方向的角度 D. 比较丝线的长度
(2)使小球系于同一位置,增大或减小小球所带的电荷量,比较小球所受作用力的大小。上述操作所采用的物理方法是__________。
A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 类比法
(3)(多选)通过上述操作可以得出结论:__________。
A. 当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越小
B. 当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越大
C. 当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越大
D. 当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越小
(4)小陕同学通过实验数据综合分析研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们电量的乘积成_______(填“正比”或“反比”),与它们之间距离的二次方成___________(填“正比”或“反比”),这个规律即被称为库仑定律。
【答案】(1)C (2)B (3)AC
(4) ①. 正比 ②. 反比
【解析】
【小问1详解】
对小球分析可知F=mgtanθ,θ为丝线与竖直方向的夹角,小球的质量一定,则为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小,下列方法最好的是比较丝线偏离竖直方向的角度,故选C。
【小问2详解】
由题意知,不改变小球系的位置,改变小球电荷量,属于控制变量法,故选B。
【小问3详解】
AB.根据连接绝缘丝线上的小球受力分析可知,当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越小,A正确,B错误;
CD.当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越大,C正确,D错误。
故选AC。
【小问4详解】
[1][2]小陕同学通过实验数据综合分析研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们电量的乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比,这个规律即被称为库仑定律。
12. 如图甲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,使电容器带电后与电源断开,将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的金属球相连。观察静电计指针偏转角度的大小,可推知电容器两极板间电势差的大小。
(1)在实验中观察到的现象是______(填正确答案的标号)。
A. 将左极板向上移动一段距离,静电计指针的张角变小
B. 向两板间插入陶瓷片时,静电计指针的张角变大
C. 将左极板右移,静电计指针的张角变小
D. 将左极板拿走,静电计指针的张角变为零
(2)某同学用两片锡箔纸做电极,用三张电容纸(某种绝缘介质材料)依次间隔夹着两层锡箔纸,一起卷成圆柱形,然后各自接出引线,如图乙、丙所示,最后密封在塑料瓶中,电容器便制成了。
①为增大该电容器的电容,下列方法可行的有______(填正确答案的标号)。
A.增大电容纸的厚度 B.增大锡箔纸的厚度
C.减小电容纸的厚度 D.同时增大锡箔纸和电容纸的面积
②用如图丁所示的电路观察电容器的放电电流变化。换用不同阻值的电阻R放电,在图戊中所描绘的a、b、c三条放电电流的i-t图线中,对应电阻最小的一条是______(填“a”“b”或“c”)。
③a、b、c三条曲线中,a曲线与横轴围成的面积______(填“大于”“小于”或“等于”)b曲线与横轴围成的面积。
【答案】(1)C (2) ①. CD ②. ③. 等于
【解析】
【小问1详解】
A.电容器带电后与电源断开,电容器极板所带电荷量一定,根据,可知,将左极板向上移动一段距离,极板正对面积减小,电容减小,则电势差增大,即静电计指针的张角变大,A错误;
B.结合上述可知,向两板间插入陶瓷片时,介电常数增大,电容增大,则电势差减小,静电计指针的张角变小,B错误;
C.结合上述可知,将左极板右移,极板之间间距减小,电容增大,电势差减小,则静电计指针的张角变小,C正确;
D.结合上述可知,将左极板拿走,右极板带正电,右极板与接地点之间电势差不等于零,即静电计指针的张角不会变为零,D错误。
故选C。
【小问2详解】
[1]AC.两片锡箔纸做电极,电容纸为绝缘介质,两片锡箔纸可以等效为平行板电容器,由于用三张电容纸(某种绝缘介质)依次间隔夹着两层锡箔纸,一起卷成圆柱形,改变电容纸的厚度相当于改变极板之间的间距,根据,当电容纸的厚度增大时,极板间距增大,电容减小,当电容纸的厚度减小时,极板间距减小,电容增大,A错误,C正确;
B.结合上述,增大锡箔纸的厚度时,极板间距不变,电容不变,B错误;
D.结合上述可知,同时增大锡箔纸和电容纸的面积,相当于增大极板正对面积,则电容增大,D正确。
故选CD。
[2]电容器充电稳定后,极板之间电压的最大值一定,根据欧姆定律可知,电阻越小,电流的最大值越大,可知,a、b、c三条曲线中,对应电阻最小的一条是b。
[3]由于三次充电电量相等,所以三条曲线与横轴围成面积相等。
四、解答题
13. 如图所示,长为L的轻质绝缘细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角为θ。已知小球所带电荷量为q,匀强电场的场强为E,重力加速度g。求:
(1)小球的质量m;
(2)撤去电场瞬间,小球的加速度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对小球受力分析,受到重力,绳子拉力和电场力,根据平衡可知
可得
【小问2详解】
撤去电场瞬间,小球只受到重力和拉力,小球将沿垂直绳方向运动,将重力分解,根据牛顿第二定律
解得
14. 如图所示,匀强电场的方向平行于直角三角形ABC所在的平面,匀强电场范围足够大,∠C是直角,,,A、B、C三点的电势分别是,,。已知电子的电荷量大小。求:
(1)匀强电场的电场强度大小和方向;
(2)将一电子从A点由静止释放,电子运动位移大小为40cm过程中电势能的变化量。
【答案】(1),方向由B指向A
(2)减少
【解析】
【小问1详解】
由等差法可得AB中点D的电势为6V,BD中点E的电势为8V,故CE连线为等势线,,则场强方向由B指向A,如图
由可得
代入解得
【小问2详解】
电子在A点静止释放后将沿AB方向一直做匀加速直线运动,则有
该过程电子电势能减少
15. 如图,空间中有两块带电平行金属板,两板间距为,两板间的电压。一可视为质点的小球以的水平速度从紧靠板的点飞入,从下极板的右端点点飞出,并沿切线方向飞入竖直光滑圆轨道。点与光滑竖直圆轨道平滑连接,圆轨道的半径。平行金属板的右侧垂线的右侧区域存在水平向右的匀强电场,电场强度大小。已知小球带正电,质量,电荷量,重力加速度取,不计空气阻力。求:
(1)小球在点的速度大小;
(2)极板的长度;
(3)小球在竖直圆轨道上滚动时的最大速度的大小为多少?
【答案】(1)5m/s
(2)0.75m (3)
【解析】
【小问1详解】
小球从A点到B点由动能定理可得
解得
【小问2详解】
小球在两板间做类平抛运动,在水平方向,有
在竖直方向,有
根据牛顿第二定律,有
联立解得
【小问3详解】
小球圆弧轨道上运动时,在等效平衡位置时速度最大,等效平衡位置如图所示
由图可知
解得
小球在点时,设与的夹角为,可知
解得
小球从B点到等效平衡位置由动能定理可得
解得
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$