精品解析：江苏省常州市第一中学2024-2025学年高一下学期5月月考物理试卷

江苏省常州市第一中学2024-2025学年高一下学期5月月考物理试卷 一、单选题 1. 下列关于功和功率说法中正确的是（ ） A. 摩擦力可能对物体做正功或做负功，也可能不做功 B. 若一个力对物体做功为零，则该物体一定处于静止状态 C. 速度大的汽车其发动机功率一定大 D. 有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，力对物体一定做功 2. 带负电的空心金属球壳置于绝缘支架上，将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置，A球用绝缘轻绳竖直悬挂，B球接地，C球用导线与球壳内部相连，D球与球壳内部接触．设大地及无穷远处电势为零，当达到静电平衡时，下列说法正确的是（ ） A. 由于静电感应A球带正电 B. B球接地带负电，但电势为零 C. C球不带电，但电势与球壳电势相等 D. D球不带电，但电势小于零 3. 如图所示，摆球质量为，悬线的长为，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中，空气阻力的大小不变，已知重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　） A. 重力做功为 B. 悬线拉力做负功 C. 空气阻力做功为 D. 空气阻力做功为 4. 如图所示，平行板电容器与电压恒为U的直流电源连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P 点且恰好处于平衡状态， 下列说法正确的是（ ） A. 带电油滴所带电荷为正电荷 B. 若将上极板竖直向上移动一小段距离，则带电油滴将竖直向上运动 C. 若将上极板水平向左移动一小段距离，则带电油滴仍然保持平衡状态 D. 向上或向左移动上极板均不改变平行板电容器所带的电荷量 5. 一条长为l、质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上，其中有三分之一悬在桌边，如图所示，在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条，当把链条全部拉到桌面上时，下列说法中正确的是（　　） A. 物体的动能增加了mgl B. 物体的重力势能增加了mgl C. 物体的机械能减少了mgl D. 物体克服重力所做的功为mgl 6. 一带正电的粒子在电场中由静止释放，仅在静电力作用下沿直线由A点运动到B点，如图甲所示。这个过程中粒子的电势能Ep与位移x的关系如图乙所示。用表示A、B间各点的电势，a表示粒子的加速度大小，v表示粒子的速度大小，Ek表示粒子的动能。下列图像中合理的是（　　） A. B. C. D. 7. 细胞电转染的原理简化如图所示，两带电的平行金属板间，由于细胞的存在形成如图所示的电场。其中实线为电场线，关于y轴对称分布。虚线为带电的外源DNA进入细胞膜的轨迹，M、N为轨迹上的两点，P点与N关于y轴对称，下列说法正确的是（　　） A. N、P两点的电场强度相同 B. M点的电势与N点的电势相等 C. DNA分子在M点的加速度比在N点大 D. DNA分子在M点的电势能比在N点大 8. 如图，氕、氘、氚和氦的原子核由静止开始经同一加速电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上。下列说法正确的是（ ） A. 荧光屏上有3个亮点 B. 四种原子核全程运动时间相同 C. 四种原子核在偏转电场中的偏移距离y不同 D. 氕、氘、氚3种原子核飞出偏转电场时的动能相同 9. 如图所示，充电后的平行板电容器竖直放置在水平绝缘地板上，将一根光滑绝缘细绳系在电容器、极板上的A、两点（点高于A点），再将一带正电的小球（可视为质点）悬挂在细绳上并处于静止状态。电容器不漏电，两板间的电场可视为匀强电场，小球始终未与极板接触。经下列操作，待小球再次稳定后，细绳张力一定变小的是（　　） A. A点下移一小段距离 B. 略微增大极板所带的电荷量 C. 板向左平移一小段距离 D. 正负极板电荷量不变，电性互换 10. 如图所示，在光滑水平面上，有一绝缘长木板B静止在水平向右的匀强电场中，电场强度大小为，现把电荷量为的小物块A从B的左端由静止释放，经过一段时间后（A未从B上掉落），A向右运动的位移大小为，B向右运动的位移大小为，已知A与B接触面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B的质量均为，下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 若，则 B. 若，则 C. 若，则该过程中因摩擦产生的热量 D. 该过程中， A、B系统的电势能减小，机械能增加 11. 如图所示，真空中有一匀强电场（图中未画出），电场方向与圆周在同一平面内，是圆的内接直角三角形，，O为圆心，半径。位于A处的粒子源向平面内各个方向发射初动能均为、电荷量为的粒子。有些粒子会经过圆周上不同的点。其中到达B点的粒子动能为，达到C点的粒子电势能为（取O点电势为零）、忽略粒子的重力和粒子间的相互作用，。下列说法正确的是（　　） A. 圆周上A、C两点的电势差为 B. 圆周上B、C两点的电势差为 C. 匀强电场的场强大小为 D. 当某个粒子经过圆周上某一位置时，可以具有的电势能，且同时具有的动能 二、实验题 12. 如图甲所示是观察电容器的充、放电现象实验装置的电路图。电源输出电压恒为，S是单刀掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。（已知电流） （1）当开关S接______时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较______（选填“大”或“小”）。电容器放电时，流经G表的电流方向与充电时______（选填“相同”或“相反”）。 （2）将G表换成电流传感器（可显示电流I的大小），电容器充电完毕后，将开关S扳到2，让电容器再放电，其放电电流I随时间t变化的图像如图乙所示，已知图线与横轴所围的面积约为41个方格，则电容器释放的电荷量Q为______，可算出电容器的电容C为______。 （3）在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图丙中a、b、c三条曲线中对应电阻最大的一条是______（选填“a”“b”或“c”）。 三、解答题 13. 平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图所示，两板间距离是5cm，两板间的电压是100V。试问： （1）两板间的电场强度是多大？ （2）电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5cm，P2点离B板也是0.5cm，P1和P2两点间的电势差为多大？ （3）若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少伏？ 14. “玉兔号”月球车成功抵达月背表面后，研究者对月球车模型的性能进行研究。月球车运动全过程的v-t图如图所示。月球车在t1~18s内以1.41×10-1W的额定功率行驶，在18s末关闭月球车的动力系统，运动过程中月球车受到的阻力大小不变，求月球车 （1）受到的阻力大小（保留2位有效数字）？ （2）质量（精确到1kg）？ （3）前15秒内的位移（保留2位有效数字）？ 15. 如图甲所示的装置由粒子源、加速电场、静电分析器、偏转电场四部分组成。S处的粒子源“飘”出一质量为m，电荷量为+q的粒子，经A、B间的加速电场加速后，粒子可以进入辐向电场（电场强度方向指向O），沿着半径为r的圆弧运动。从辐向电场射出后，粒子沿平行金属板M、N中的M板左端边缘以速度v0水平射入电场，并以此刻开始计时。平行金属板M、N间加有如图乙所示的交变电压UMN，电压的大小为U0，周期为T，不计粒子重力。 （1）求A、B间加速电场的电压U和C、D处的电场强度E的大小； （2）若粒子经过一段时间后从N板右侧边缘水平射出，求板长L和两板间距d分别满足的条件； （3）若金属板足够长，要求该粒子打到N板时动能最大，则两板间距d应当满足什么条件？ 16. 如图所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道，BC水平与圆环相切于C点，整个装置处于水平向右的匀强电场中。一质量为m带负电的小球从高为h＝12R的A处由静止开始下滑，沿轨道ABC运动后进入圆环内做圆周运动，不计B点碰撞的能量损失。已知小球所受电场力是其重力的，圆环半径为R，斜面倾角为，轨道水平段BC长度s＝2R，重力加速度为g，取，，空气阻力不计。求： （1）小球从A滑到B的时间； （2）小球运动到与圆心等高点D（圆环左侧）时对圆轨道的压力大小N； （3）改变A的位置使小球在运动过程中不脱离轨道，h满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省常州市第一中学2024-2025学年高一下学期5月月考物理试卷 一、单选题 1. 下列关于功和功率说法中正确的是（ ） A. 摩擦力可能对物体做正功或做负功，也可能不做功 B. 若一个力对物体做功为零，则该物体一定处于静止状态 C. 速度大的汽车其发动机功率一定大 D. 有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，力对物体一定做功 【答案】A 【解析】 【详解】A．摩擦力可能对物体做正功或做负功，也可能不做功，选项A正确； B．若一个力对物体做功为零，则该物体不一定处于静止状态，例如当力与物体的速度总垂直时力做功为零，选项B错误； C．根据P=Fv可知，牵引力小而速度大的汽车其发动机功率不一定大，选项C错误； D．有力作用在物体上，若物体发生的位移方向与力垂直，则力对物体不做功，选项D错误。 故选A。 2. 带负电的空心金属球壳置于绝缘支架上，将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置，A球用绝缘轻绳竖直悬挂，B球接地，C球用导线与球壳内部相连，D球与球壳内部接触．设大地及无穷远处电势为零，当达到静电平衡时，下列说法正确的是（ ） A. 由于静电感应A球带正电 B. B球接地带负电，但电势为零 C. C球不带电，但电势与球壳电势相等 D. D球不带电，但电势小于零 【答案】D 【解析】 【详解】由于静电感应，A球的左右两端带上不同的电荷，但整体不带电．故A错误；由于静电感应，B球带正电，但电势和大地的电势相等，为零．故B错误；C球在金属球壳的外部，会带上与球壳相同的电荷．故C错误；D球在球壳的内部，与球壳接触后成为球壳内部的一部分，所以D不带电，电势与球壳电势相同，电势小于零．故D正确．故选D． 【点睛】本题分析中要注意要学会找等势体．在这里，由于是等势体，同性电荷相斥，所以外部带负电，内表面不带电． 3. 如图所示，摆球质量为，悬线的长为，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中，空气阻力的大小不变，已知重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　） A. 重力做功为 B. 悬线拉力做负功 C. 空气阻力做功为 D. 空气阻力做功为 【答案】D 【解析】 【详解】A．重力做功与初末位置的高度差有关，所以重力做功为 故A错误； B．因为悬线的拉力F始终与球的运动方向垂直，故不做功，故B错误； CD．阻力f做功时，阻力大小不变，方向与运动方向相反，阻力f做功等于阻力与路程的乘积，阻力f做的功为 故C错误，D正确。 故选D。 4. 如图所示，平行板电容器与电压恒为U的直流电源连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P 点且恰好处于平衡状态， 下列说法正确的是（ ） A. 带电油滴所带电荷为正电荷 B. 若将上极板竖直向上移动一小段距离，则带电油滴将竖直向上运动 C. 若将上极板水平向左移动一小段距离，则带电油滴仍然保持平衡状态 D. 向上或向左移动上极板均不改变平行板电容器所带的电荷量 【答案】C 【解析】 【详解】A．电容器的上极板与电源正极相连，下极板与电源负极相连，则两极板间电场方向竖直向下。油滴静止，所受重力竖直向下，则所受电场力竖直向上，油滴带负电，故A错误； B．将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则两极板之间的距离增加，由于两极板间电压不变，根据知电场强度减小，则油滴所受电场力减小，可知油滴所受合力竖直向下，会向下运动，故B错误； C．将平行板电容器的上极板水平向左移动一小段距离，由于两极板间电压不变，两极板间距离不变，则电场强度不变，油滴所受电场力不变，油滴仍然保持平衡状态，故C正确； D．根据可知，向上或向左移动时电容都变化，由于两极板间电压不变，根据可知，平行板电容器所带的电荷量会改变，故D错误； 故选C。 5. 一条长为l、质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上，其中有三分之一悬在桌边，如图所示，在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条，当把链条全部拉到桌面上时，下列说法中正确的是（　　） A. 物体的动能增加了mgl B. 物体的重力势能增加了mgl C. 物体的机械能减少了mgl D. 物体克服重力所做的功为mgl 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．因为是缓慢拉动，所以物体动能不变，故A错误； B．根据功能关系，重力势能的增加量等于克服重力做的功，所以： 故B错误； C．物体动能不变，重力势能增加了，所以机械能增加了，故C错误； D．根据B选项分析物体克服重力所做的功为，故D正确。 故选D。 6. 一带正电的粒子在电场中由静止释放，仅在静电力作用下沿直线由A点运动到B点，如图甲所示。这个过程中粒子的电势能Ep与位移x的关系如图乙所示。用表示A、B间各点的电势，a表示粒子的加速度大小，v表示粒子的速度大小，Ek表示粒子的动能。下列图像中合理的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于 可知，图像斜率的绝对值表示电场力大小，根据图乙可知，沿直线由A点运动到B点，电场力逐渐减小，则加速度逐渐减小，故A错误； B．由于 可知，带正电的粒子的电势能与电势成正比，即图像与图像相同，故B错误； C．结合上述，图像斜率的绝对值表示电场力大小，根据图乙可知，沿直线由A点运动到B点，电场力逐渐减小，则加速度逐渐减小，则在相邻相等位移之内的速度变化量的减小，可知，图像不是一条直线，而是一条曲线，且图像斜率逐渐减小，故C错误； D．根据动能定理有 根据功能关系有 解得 可知，粒子的动能与粒子的电势能成线性关系，则图像的斜率与图像的斜率绝对值相等，图像的斜率为负值，图像的斜率为正值，结合上述可知，图像的斜率逐渐减小，故D正确。 故选D。 7. 细胞电转染的原理简化如图所示，两带电的平行金属板间，由于细胞的存在形成如图所示的电场。其中实线为电场线，关于y轴对称分布。虚线为带电的外源DNA进入细胞膜的轨迹，M、N为轨迹上的两点，P点与N关于y轴对称，下列说法正确的是（　　） A. N、P两点的电场强度相同 B. M点的电势与N点的电势相等 C. DNA分子在M点的加速度比在N点大 D. DNA分子在M点的电势能比在N点大 【答案】D 【解析】 【详解】A．电场中某点的电场强度的方向为电场线在该点的切线方向，由图可知N、P两点的电场强度的方向不同，故A错误； B．沿着电场线电势降低，故M点的电势低于N点的电势，故B错误； C．M处的电场线更稀疏，场强更小，由牛顿第二定律可知 DNA分子在M点的加速度比在N点小，故C错误； D．由轨迹可知，DNA分子由M向N运动的过程电场力做正功，电势能减小，故DNA分子在M点的电势能比在N点大，故D正确。 故选D。 8. 如图，氕、氘、氚和氦的原子核由静止开始经同一加速电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上。下列说法正确的是（ ） A. 荧光屏上有3个亮点 B. 四种原子核全程运动时间相同 C. 四种原子核在偏转电场中的偏移距离y不同 D. 氕、氘、氚3种原子核飞出偏转电场时的动能相同 【答案】D 【解析】 【详解】C．原子核在偏转电场中设偏转电场两极板的电压为，极板的长度为，在偏转电场中的运动时间为 联立四式可得 所以偏转距离y与原子核的质量、电荷量无关，四种原子核在偏转电场中的偏转距离y相同，故C错误； B．设加速电场两极板间的距离为，偏转电场右侧极板到荧光屏的距离为，则经加速电场加速后 得粒子离开加速电场的速度 设粒子在加速电场的运动时间为，则 得 离开加速电场到打到荧光屏上的时间为，则 得 全程运动时间 与粒子的比荷有关。四种原子核全程运动时间不全相同。故B错误； A．原子核离开偏转电场时速度偏转角设为，则 又 得 设荧光屏上亮点与中心的距离为，则 该距离与原子核的比荷无关。故荧光屏上有1个亮。故A错误； D．设偏转电场两极板间电势差大小为，由静止开始进入加速电场到飞出偏转电场的过程中，偏转距离y相同，根据动能定理有 所以原子核飞出偏转电场时的动能与原子核的电荷量有关，氕、氘、氚3种原子核的电荷量相同。因此，氕、氘、氚3种原子核飞出偏转电场时的动能相同。故D正确； 故选D。 9. 如图所示，充电后的平行板电容器竖直放置在水平绝缘地板上，将一根光滑绝缘细绳系在电容器、极板上的A、两点（点高于A点），再将一带正电的小球（可视为质点）悬挂在细绳上并处于静止状态。电容器不漏电，两板间的电场可视为匀强电场，小球始终未与极板接触。经下列操作，待小球再次稳定后，细绳张力一定变小的是（　　） A. A点下移一小段距离 B. 略微增大极板所带的电荷量 C. 板向左平移一小段距离 D. 正负极板电荷量不变，电性互换 【答案】D 【解析】 【详解】A．重力与电场力的合力F为定值，方向斜向右下，则球两边绳子拉力的合力与F等大反向，即两边绳子拉力的合力为定值，若A点下移一小段距离，球两边绳子之间的夹角增大，即沿两边绳子方向的两个拉力的夹角增大，而合力一定，则细绳张力一定变大，故A错误； B．略微增大极板所带的电荷量，电场力增大，重力与电场力的合力增大，则细绳张力一定变大，故B错误； C．板向左平移一小段距离，沿两边绳子方向的两个拉力的夹角增大，而合力一定，则细绳张力一定变大，故C错误； D．正负极板电荷量不变，电性互换，则重力与电场力的合力大小不变，方向斜向左下，则沿两边绳子方向的两个拉力的合力方向指向右上，沿两边绳子方向的两个拉力的夹角减小，则细绳张力一定变小，故D正确。 故选D。 10. 如图所示，在光滑水平面上，有一绝缘长木板B静止在水平向右的匀强电场中，电场强度大小为，现把电荷量为的小物块A从B的左端由静止释放，经过一段时间后（A未从B上掉落），A向右运动的位移大小为，B向右运动的位移大小为，已知A与B接触面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B的质量均为，下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 若，则 B. 若，则 C. 若，则该过程中因摩擦产生的热量 D. 该过程中， A、B系统的电势能减小，机械能增加 【答案】C 【解析】 【详解】设当场强为时，A、B刚好可以保持相对静止一起向右运动，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得 以B为对象，根据牛顿第二定律可得 联立解得 A．若，可知A、B可以保持相对静止一起向右运动，则有，故A错误； BC．若，可知A、B发生相对滑动，A相对于B向右运动，则有 A、B发生相对滑动的位移为 则该过程中因摩擦产生的热量为 故B错误，C正确； D．该过程中，电场力对A做的功为 可知A、B系统的电势能减小。若，A、B可以保持相对静止一起向右运动，则A、B系统不会产生内能，A、B系统的机械能增加量为 若，可知A、B发生相对滑动，A、B系统产生内能的内能为 A、B系统的机械能增加量为 故D错误。 故选C。 11. 如图所示，真空中有一匀强电场（图中未画出），电场方向与圆周在同一平面内，是圆的内接直角三角形，，O为圆心，半径。位于A处的粒子源向平面内各个方向发射初动能均为、电荷量为的粒子。有些粒子会经过圆周上不同的点。其中到达B点的粒子动能为，达到C点的粒子电势能为（取O点电势为零）、忽略粒子的重力和粒子间的相互作用，。下列说法正确的是（　　） A. 圆周上A、C两点的电势差为 B. 圆周上B、C两点的电势差为 C. 匀强电场的场强大小为 D. 当某个粒子经过圆周上某一位置时，可以具有的电势能，且同时具有的动能 【答案】D 【解析】 【详解】A．粒子在C点的电势能为，根据 可得 因为O点电势为零，所以 根据匀强电场的特点，及AOC为直径，可得 所以 A、C两点的电势差为8V，A错误； B．因为 所以 从A到B根据动能定理 可得 又因为 可得 B、C两点的电势差为4V，B错误； C．由于B点电势和O点电势相等，连接BO，则BO为匀强电场的等势面，A过做BO的垂线交BO于D点，则AD的方向为匀强电场电场线的方向，如图所示 根据几何关系可知 又因为 所以匀强电场的场强大小为 C错误； D．因为B点电势为0，则B点电势能也为0，粒子在B点的总能量为 根据能量守恒可知当某个粒子经过圆周上某一位置时，可以具有的电势能，且同时具有的动能，D正确。 故选D。 二、实验题 12. 如图甲所示是观察电容器的充、放电现象实验装置的电路图。电源输出电压恒为，S是单刀掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。（已知电流） （1）当开关S接______时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较______（选填“大”或“小”）。电容器放电时，流经G表的电流方向与充电时______（选填“相同”或“相反”）。 （2）将G表换成电流传感器（可显示电流I的大小），电容器充电完毕后，将开关S扳到2，让电容器再放电，其放电电流I随时间t变化的图像如图乙所示，已知图线与横轴所围的面积约为41个方格，则电容器释放的电荷量Q为______，可算出电容器的电容C为______。 （3）在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图丙中a、b、c三条曲线中对应电阻最大的一条是______（选填“a”“b”或“c”）。 【答案】 ①. 1 ②. 大 ③. 相反 ④. ⑤. ⑥. c 【解析】 【详解】（1）[1][2]电容器充电要与电源相连，所以当开关S接1时平行板电容器充电，由于极板上无电荷，刚开始在充电开始时电路中的电流比较大。 [3]电容器充电时电源正极接电容器上极板，放电时正电荷从上极板流出，所以电容器放电时，流经G表的电流方向与充电时相反。 （2）[4]根据 可知放电电流随时间变化曲线与x轴所围面积即为通过的电荷量，每个小格的电荷量为 由此可知 [5]电容器的电容C为 （3）[6]刚开始放电时，电容器极板上的电压与电源电压相同为8V，放电的最大电流为 所以最大电流较小对应的电阻较大，故c曲线符合要求。 三、解答题 13. 平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图所示，两板间距离是5cm，两板间的电压是100V。试问： （1）两板间的电场强度是多大？ （2）电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5cm，P2点离B板也是0.5cm，P1和P2两点间的电势差为多大？ （3）若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少伏？ 【答案】（1） （2） （3）10V，90V 【解析】 【小问1详解】 两极板间的场强 【小问2详解】 P1P2沿电场方向的距离为： P1和P2两点间的电势差 【小问3详解】 P1的电势 P2的电势 14. “玉兔号”月球车成功抵达月背表面后，研究者对月球车模型的性能进行研究。月球车运动全过程的v-t图如图所示。月球车在t1~18s内以1.41×10-1W的额定功率行驶，在18s末关闭月球车的动力系统，运动过程中月球车受到的阻力大小不变，求月球车 （1）受到的阻力大小（保留2位有效数字）？ （2）质量（精确到1kg）？ （3）前15秒内的位移（保留2位有效数字）？ 【答案】（1） （2）135 （3）0.71m 【解析】 【小问1详解】 ，月球车匀速运动，牵引力等于阻力，月球车受到的阻力大小 【小问2详解】 由，速度图像可得减速阶段的加速度大 由牛顿第二定律 联立解得月球车质量 【小问3详解】 时间，月球车做匀加速直线运动，牵引力为 根据牛顿第二定律有 根据运动学公式有 根据速度-位移公式 解得s，m 设﹣15s内的位移为，由动能定理得 则前15秒内的位移为 代入数据解得x=0.71m 15. 如图甲所示的装置由粒子源、加速电场、静电分析器、偏转电场四部分组成。S处的粒子源“飘”出一质量为m，电荷量为+q的粒子，经A、B间的加速电场加速后，粒子可以进入辐向电场（电场强度方向指向O），沿着半径为r的圆弧运动。从辐向电场射出后，粒子沿平行金属板M、N中的M板左端边缘以速度v0水平射入电场，并以此刻开始计时。平行金属板M、N间加有如图乙所示的交变电压UMN，电压的大小为U0，周期为T，不计粒子重力。 （1）求A、B间加速电场的电压U和C、D处的电场强度E的大小； （2）若粒子经过一段时间后从N板右侧边缘水平射出，求板长L和两板间距d分别满足的条件； （3）若金属板足够长，要求该粒子打到N板时动能最大，则两板间距d应当满足什么条件？ 【答案】（1）， （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 在A、B间加速电场，由动能定理 解得A、B间加速电场的电压 进入辐向电场后，由牛顿第二定律 解得 【小问2详解】 如图所示，由对称性可知，粒子可能在，即时从N板右边缘水平射出 板长应满足 两板间距应满足 解得 【小问3详解】 根据题意可知，若粒子从t=0时刻进入电场，要求粒子打到N板时动能最大，则粒子打到N板时，竖直分速度最大，即粒子在，，…时，恰好打到N板。两板间距应满足 解得 16. 如图所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道，BC水平与圆环相切于C点，整个装置处于水平向右的匀强电场中。一质量为m带负电的小球从高为h＝12R的A处由静止开始下滑，沿轨道ABC运动后进入圆环内做圆周运动，不计B点碰撞的能量损失。已知小球所受电场力是其重力的，圆环半径为R，斜面倾角为，轨道水平段BC长度s＝2R，重力加速度为g，取，，空气阻力不计。求： （1）小球从A滑到B的时间； （2）小球运动到与圆心等高点D（圆环左侧）时对圆轨道的压力大小N； （3）改变A的位置使小球在运动过程中不脱离轨道，h满足的条件。 【答案】（1）；（2）；（3）或 【解析】 【详解】（1）小球从A滑到B由动能定理得 解得 小球从A滑到B的加速度 小球从A滑到B的时间 （2）由A到D，由动能定理得 在D点电场力和轨道对小球的支持力提供向心力 解得 由牛顿第三定律可知小球运动到与圆心等高点D（圆环左侧）时对圆轨道的压力大小 （3）小球受到重力和电场力的合力为 合力与竖直方向的夹角正切值为 解得 小球在运动过程中恰好做完整的圆周运动，在圆轨道最高点需要的最小向心力由F提供 由动能定理可得 解得 小球运动到距圆周的等效最高点圆周的F点时，速度刚好为零，如图 由动能定理得 解得 所以改变A的位置使小球在运动过程中不脱离轨道，h满足的条件是 或 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $