精品解析:北京市第二中学2023-2024学年高二上学期学段考试物理试卷(合格考)
2025-10-13
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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 | 高考复习-学业考试 |
| 学年 | 2023-2024 |
| 地区(省份) | 北京市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.39 MB |
| 发布时间 | 2025-10-13 |
| 更新时间 | 2025-10-13 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-10-13 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54336653.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
北京二中2023—2024年度第一学段高二年级学段考试试卷
物理必修Ⅲ(合格考)
一、单项选择题(本题共20小题。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的。每小题3分,共60分)
1. 在国际单位制中,电荷量单位是( )
A. 库仑 B. 牛顿
C. 伏特 D. 焦耳
2. 下列哪位科学家得到了静电力的平方反比定律( )
A. 富兰克林 B. 库仑 C. 奥斯特 D. 安培
3. 真空中大小相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小分别为和,相隔一段距离且距离远大于小球的直径,此时两球之间的库仑引力大小为,现将它们接触后,放回原处,A、B两球之间的库仑力大小为( )
A B. C. D.
4. 铜是良好的导电材料.在一段通电铜导线内,定向移动形成电流的微粒是( )
A. 电子
B. 原子核
C. 既有电子也有原子核
D. 原子
5. 电荷在导体中定向移动形成电流。一段导体中的电流是2.0A,在20s内通过这段导体横截面的电荷量是( )
A. 10C B. 20C C. 40C D. 80C
6. 关于电流的下列说法中,正确的是( )
A. 电路中的电流越大,表示通过导体横截面的电荷量越多
B. 在相同时间内,通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大
C. 通电时间越长,电流越大
D. 导体中通过一定的电荷量所用时间越长,电流越大
7. 如图所示,一个带电球体M放在绝缘支架上,把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的、和处。当小球N静止时,观察丝线与竖直方向的夹角。通过观察发现:当小球N挂在时,丝线与竖直方向的夹角最大;当小球N挂在时,丝线与竖直方向的夹角最小。根据三次实验结果的对比,可知( )
A. 小球N距球体M越近,它们之间的静电力越小
B. 在距球体M越远的位置,M产生的电场越弱
C. 小球N与球体M间的作用力与它们电荷量的乘积成正比
D. 小球N与球体M间的作用力与它们电荷量的乘积成反比
请阅读下列文字,完成下列3小题:
如图所示,a、b、c是电场中的三个点,其电场强度大小分别为、、,电势分别为、、。
8. 关于、、的比较,下列说法中正确的是( )
A. B. C. D.
9. 关于、、的比较,下列说法中正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中,关于电场力对电所做的功及电势能的变化,下列说法中正确的是( )
A. 电场力做正功,电势能减少 B. 电场力做正功,电势能增如
C. 电场力做负功,电势能增加 D. 电场力做负功,电势能减少
电容器是一种重要的电学元件,有广泛的应用。它能够储存电,储存电荷的特性可以用电容来描述。
11. 电容表征了电容器储存电荷的特性。在国际单位制中,电容的单位是( )
A. 伏特(V) B. 安培(A) C. 法拉(F) D. 欧姆(Ω)
12. 关于电容器的电容,下列说法正确的是( )
A. 电容器两极板间电势差越小,其电容越大
B. 电容器不带电时,其电容为零
C. 电容器所带电荷量越多,其电容越大
D. 电容器的电容只由它本身决定
13. 在电容器充电过程中,下列说法正确的是( )
A. 电容器所带的电荷量逐渐增大
B. 电容器所带电荷量逐渐减小
C. 电容器两极间的电压保持不变
D. 电容器两极间的电压逐渐减小
14. 一个固定电容器在充电过程中,两个极板间的电压随电容器所带电荷量的变化而变化。下图中正确反映随变化关系的是( )
A. B.
C. D.
15. 如果在某电场中,将电荷量为q的点电荷从A点移至B点,电场力所做的功为W,那么A、B两点间的电势差U为:
A. B. C. D. qW
16. 十九世纪末发现电子以后,物理学家密立根通过实验比较准确地测定了电子的电荷量。如图所示为密立根实验的示意图,两块金属板水平放置,板间存在匀强电场,方向竖直向下。用一个喷雾器把许多油滴从上极板中间的小孔喷入电场,油滴由于摩擦而带电,当一些微小的带电油滴受到的电场力和重力恰好平衡时,油滴处于悬浮状态。当极板间的电压为U、距离为d时,一质量为m的油滴恰好悬浮于电场中,重力加速度为g,则该油滴( )
A. 带负电,电荷量为
B. 带正电,电荷量
C. 带负电,电荷量为
D. 带正电,电荷量为
如图所示,、、是同一条直线上三个点,将电荷量为的点电荷放置在点。点电荷在点产生的电场强度为,在点产生的电场强度为。一个电荷量为的点电荷放在点,受到的电场力大小为。若将该点电荷从点移动到点,电场力做功为。
17. 关于的大小和方向,下列说法中正确的是( )
A. 的大小为 B. 的大小为
C. 的大小为 D. 的方向由指向
18. 下列关系式中正确的是( )
A. B. C. D.
场是物质的一种存在形式。如果某种场的场力做功与路径无关,在这种场中就可以引入“势能”的概念,势能的变化可以用场力做功来量度。静电力存在的空间称为静电场,由于静电力做功与路径无关,在静电场中可以引入“电势能”的概念。
如图所示,在真空中等量异种点电荷产生的电场中,、为同一条电场线上的两点。取虚线处为电势能零点。电荷量为的检验电荷,在点的电势能为,在点的电势能为,电荷从点运动到点的过程中,电场力做功为。
19. 关于该检验电荷在点和点电势能高低,以下判断正确的是( )
A. B. C. D.
20. 以下关于、两点间的电势差的关系式正确的是( )
A. B. C. D.
二、填空题(本题共3小题。每小题4分,共12分)
21. 把的检验电荷放入点电荷产生的电场中的点,测得所受静电力大小为,方向水平向右。则:
(1)点的场强大小为_______N/C,方向水平向_______(填“左”或者“右”)。
(2)若移走,而在点放置一个的点电荷,则点的场强大小为_______N/C,方向水平向_______(填“左”或者“右”)。
22. 如图所示,一带正电的导体球M放在绝缘支架上,把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上。当小球N静止时,丝线与竖直方向成θ角由此推出小球N带______电荷 (选填“正”或“负”)。现用另一与M完全相同的不带电导体球与M接触后移开,则丝线与竖直方向的夹角θ将________(选填“变大”或“变小”)。
23. 如图所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U,现使B板带正电,实验中,电荷量不变。
(1)如果增大两极板之间距离,静电计指针张角将_____________(填变大、变小、不变)
(2)如果将A板稍微上移,静电计指针张角将__________(填变大、变小、不变)
(3)如果将玻璃板插入两板之间,则静电计指针张角将_________(填变大、变小、不变)
三、计算论证题(本题共5小题。第24、25题各5分,第26、27、28题各6分,共28分)
解题要求:写出必要的文字说明、方程式、论证推导公式、演算步骤和答案。有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位。
24. 电场中某区域的电场线分布如图所示,已知点的电场强度。将电荷量的点电荷放在电场中的点。
(1)求该点电荷在点所受电场力的大小;
(2)在图中画出该负点电荷在点所受电场力的方向。
25. 如图所示,在匀强电场中,A、B为同一条电场线上的两点。已知电场的电场强度大小,A、B两点之间的距离。
(1)求A、B两点之间的电势差UAB;
(2)将电荷量的试探电荷沿电场线由A点移至B点,求在此过程中静电力对试探电荷所做的功W。
26. 带电荷量为的点电荷从点移到点时,克服静电力做功,已知点的电势为,求:
(1)、之间的电势差
(2)点的电势
(3)从到的电势能变化
27. 如图所示,一段平行金属极板相距为,板间匀强电场场强大小为,方向向下,其中下极板接地(零电势),点距下极板为,B点距下极板为,试求:(电子电荷量为)
(1)将一个电子从点移动到点静电力做的功
(2)间的电势差
28. 图为北京正负电子对撞机,它是我国第一台高能加速器,于1990年建成,后经多次重大升级改造,是迄今为止世界上20亿到50亿电子伏特能量区域亮度最高的对撞机。直线加速器是该对撞机的重要组成部分,长达202米,由多级加速电场组成。下图是某一级加速电场的原理示意图,A、B两板为加速电场的两个极板,其间的电场可视为匀强电场。电子沿水平方向向右从A板上的小孔进入加速电场,经加速后从B板上的小孔穿出,再进入下一级加速装置中。已知A、B两板间的电压为U、距离为d,电子的电荷量为e、质量为m,电子从A板上的小孔进入电场时的初速度为v0。忽略电子之间的相互作用以及电子所受的重力。
(1)求电子在A、B板间的加速度大小a;
(2)求电子经过B板时的动能Ek;
(3)我们知道,力在空间上的累积效应可以用功表示。与此类似,力在时间上也有累积效应,可以用冲量I表示。冲量I等于力F与力的作用时间t的乘积,即。在电子由A板运动到B板的过程中,请写出电子所受电场力冲量I的表达式。
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北京二中2023—2024年度第一学段高二年级学段考试试卷
物理必修Ⅲ(合格考)
一、单项选择题(本题共20小题。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的。每小题3分,共60分)
1. 在国际单位制中,电荷量的单位是( )
A. 库仑 B. 牛顿
C. 伏特 D. 焦耳
【答案】A
【解析】
【详解】A.库仑是电荷量的单位,所以A正确;
B.牛顿是力的单位,所以B错误;
C.伏特是电压或电势的单位,所以C错误;
D.焦耳是功、能量的单位,所以D错误;
故选A。
2. 下列哪位科学家得到了静电力的平方反比定律( )
A. 富兰克林 B. 库仑 C. 奥斯特 D. 安培
【答案】B
【解析】
【详解】A.富兰克林主要研究电荷性质及雷电,未提出平方反比定律,A错误;
B.库仑通过扭秤实验定量研究了电荷间作用力,总结出库仑定律,即静电力与距离平方成反比,B正确;
C.奥斯特发现电流磁效应,与静电力无关,C错误;
D.安培研究电流间作用力,提出安培定则,亦非静电力平方反比关系,D错误。
故选B。
3. 真空中大小相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小分别为和,相隔一段距离且距离远大于小球的直径,此时两球之间的库仑引力大小为,现将它们接触后,放回原处,A、B两球之间的库仑力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】接触前,两球带异种电荷(因库仑力为引力),电荷量分别为和(符号相反)。根据库仑定律,初始力大小为
接触后,总电荷为
因两球大小相同,电荷均分,每球带电量。放回原处后,库仑力大小为
将与初始力比较可知,
故选D。
4. 铜是良好的导电材料.在一段通电铜导线内,定向移动形成电流的微粒是( )
A. 电子
B. 原子核
C. 既有电子也有原子核
D. 原子
【答案】A
【解析】
【分析】明确电流的性质,知道金属导体中形成电流的是自由电子.
【详解】在金属铜中可以自由移动的是自由电子,原子核、原子均不能自由移动,故形成电流的微粒是电子,故A正确,B、C、D错误.故选A.
【点睛】本题考查电流的形成,知道金属导体中能形成电流的自由电子.
5. 电荷在导体中定向移动形成电流。一段导体中的电流是2.0A,在20s内通过这段导体横截面的电荷量是( )
A. 10C B. 20C C. 40C D. 80C
【答案】C
【解析】
【详解】根据电流的定义式,其中,
代入得
故选C。
6. 关于电流的下列说法中,正确的是( )
A. 电路中的电流越大,表示通过导体横截面的电荷量越多
B. 在相同时间内,通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大
C. 通电时间越长,电流越大
D. 导体中通过一定的电荷量所用时间越长,电流越大
【答案】B
【解析】
【详解】根据电流定义式
A.电流越大,电荷量还需结合时间判断。若时间极短,总电荷量可能不多,故A错误;
B.相同时间内,电荷量越多, 必然越大,故B正确;
C.电流大小与时间无关,若电荷量不随通电时间增加,电流反而减小,故C错误;
D.电荷量一定时,时间越长,越小,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,一个带电球体M放在绝缘支架上,把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的、和处。当小球N静止时,观察丝线与竖直方向的夹角。通过观察发现:当小球N挂在时,丝线与竖直方向的夹角最大;当小球N挂在时,丝线与竖直方向的夹角最小。根据三次实验结果的对比,可知( )
A. 小球N距球体M越近,它们之间静电力越小
B. 在距球体M越远的位置,M产生的电场越弱
C. 小球N与球体M间的作用力与它们电荷量的乘积成正比
D. 小球N与球体M间的作用力与它们电荷量的乘积成反比
【答案】B
【解析】
【详解】A.对小球N分析可知F静电=mgtanθ,则丝线与竖直方向的夹角θ越大,静电力越大,则小球N距球体M越近,它们之间的静电力越大,A错误;
B.在距球体M越远的位置,静电力越小,则M产生的电场越弱,B正确;
CD.根据库仑定律,小球N与球体M间的距离在变化,库仑力在变化,同时因为两球的带电量不变,所以实验不能反映小球N与球体M间的作用力与它们电荷量的乘积的关系,故CD错误。
故选B。
请阅读下列文字,完成下列3小题:
如图所示,a、b、c是电场中的三个点,其电场强度大小分别为、、,电势分别为、、。
8. 关于、、的比较,下列说法中正确的是( )
A. B. C. D.
9. 关于、、的比较,下列说法中正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中,关于电场力对电所做的功及电势能的变化,下列说法中正确的是( )
A. 电场力做正功,电势能减少 B. 电场力做正功,电势能增如
C. 电场力做负功,电势能增加 D. 电场力做负功,电势能减少
【答案】8. A 9. A 10. A
【解析】
【8题详解】
根据电场线的特点可知,电场线越密电场强度越大,则
Ea>Eb>Ec
故选A。
【9题详解】
电势的高低可以根据电场线的走势判断。沿着电场线,电势降低,所以
故选A。
【10题详解】
正电荷在电场中的受力方向沿电场线的方向,故由a点沿电场线移到b点的过程中,电场力做正功;则电势能减小。
故选A。
电容器是一种重要的电学元件,有广泛的应用。它能够储存电,储存电荷的特性可以用电容来描述。
11. 电容表征了电容器储存电荷的特性。在国际单位制中,电容的单位是( )
A. 伏特(V) B. 安培(A) C. 法拉(F) D. 欧姆(Ω)
12. 关于电容器的电容,下列说法正确的是( )
A. 电容器两极板间电势差越小,其电容越大
B. 电容器不带电时,其电容为零
C. 电容器所带电荷量越多,其电容越大
D. 电容器的电容只由它本身决定
13. 在电容器充电过程中,下列说法正确的是( )
A. 电容器所带的电荷量逐渐增大
B. 电容器所带电荷量逐渐减小
C. 电容器两极间的电压保持不变
D. 电容器两极间的电压逐渐减小
14. 一个固定电容器在充电过程中,两个极板间的电压随电容器所带电荷量的变化而变化。下图中正确反映随变化关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】11. C 12. D 13. A 14. A
【解析】
【11题详解】
在国际单位制中,电容的单位是法拉(F)。
故选C。
【12题详解】
电容器的电容只由它本身决定,与带电量及电势差无关。
故选D。
【13题详解】
在电容器充电过程中,电容器所带的电荷量逐渐增大,电势差逐渐增大。
故选A。
【14题详解】
根据可知
所以图像为过原点的直线。
故选A。
15. 如果在某电场中,将电荷量为q的点电荷从A点移至B点,电场力所做的功为W,那么A、B两点间的电势差U为:
A. B. C. D. qW
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意A、B两点间的电势差为: ,故ACD错误,B正确.
16. 十九世纪末发现电子以后,物理学家密立根通过实验比较准确地测定了电子的电荷量。如图所示为密立根实验的示意图,两块金属板水平放置,板间存在匀强电场,方向竖直向下。用一个喷雾器把许多油滴从上极板中间的小孔喷入电场,油滴由于摩擦而带电,当一些微小的带电油滴受到的电场力和重力恰好平衡时,油滴处于悬浮状态。当极板间的电压为U、距离为d时,一质量为m的油滴恰好悬浮于电场中,重力加速度为g,则该油滴( )
A. 带负电,电荷量为
B. 带正电,电荷量为
C. 带负电,电荷量为
D. 带正电,电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】处于悬浮状态的油滴受力分析可知,油滴受重力和竖直向上的电场力,由图可知,电场强度方向竖直向下,所以油滴带负电,由平衡条件可知
解得
故选C。
如图所示,、、是同一条直线上的三个点,将电荷量为的点电荷放置在点。点电荷在点产生的电场强度为,在点产生的电场强度为。一个电荷量为的点电荷放在点,受到的电场力大小为。若将该点电荷从点移动到点,电场力做功为。
17. 关于的大小和方向,下列说法中正确的是( )
A. 的大小为 B. 的大小为
C. 的大小为 D. 的方向由指向
18. 下列关系式中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】17. B 18. D
【解析】
【17题详解】
AB.根据电场强度的定义可知,a点的电场强度大小为,故A错误,B正确;
C.根据点电荷形成的电场可知,a点场强大于b点场强,而无法确定b点场强的大小,故C错误;
D.根据正点电荷电场特点可知,b点的场强方向由b指向无穷远处,故D错误。
故选B。
【18题详解】
AB.根据点电荷形成的电场可知,a点场强大于b点场强,即,故AB错误;
CD.点电荷从点移动到的过程中,电场力做正功,则,故C错误,D正确。
故选D。
场是物质的一种存在形式。如果某种场的场力做功与路径无关,在这种场中就可以引入“势能”的概念,势能的变化可以用场力做功来量度。静电力存在的空间称为静电场,由于静电力做功与路径无关,在静电场中可以引入“电势能”的概念。
如图所示,在真空中等量异种点电荷产生的电场中,、为同一条电场线上的两点。取虚线处为电势能零点。电荷量为的检验电荷,在点的电势能为,在点的电势能为,电荷从点运动到点的过程中,电场力做功为。
19. 关于该检验电荷在点和点电势能高低,以下判断正确的是( )
A. B. C. D.
20. 以下关于、两点间的电势差的关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】19. A 20. B
【解析】
【19题详解】
因为两电荷连线的中垂面为0势面,结合沿电场线方向电势降低,可知
且
所以
故选A。
【20题详解】
电荷从点运动到点的过程中,电场力做功为,、两点间的电势差
故选B。
二、填空题(本题共3小题。每小题4分,共12分)
21. 把的检验电荷放入点电荷产生的电场中的点,测得所受静电力大小为,方向水平向右。则:
(1)点的场强大小为_______N/C,方向水平向_______(填“左”或者“右”)。
(2)若移走,而在点放置一个的点电荷,则点的场强大小为_______N/C,方向水平向_______(填“左”或者“右”)。
【答案】(1) ①. 100 ②. 左
(2) ①. 100 ②. 左
【解析】
【小问1详解】
[1]由题可知,P点的电场强度大小为
[2]由于负电荷的受力方向与电场强度方向相反,因此P点的电场强度方向水平向左。
【小问2详解】
[1][2]电场强度由场源的性质决定,与试探电荷的大小、有无无关,因此,移走,而在点放置一个的点电荷,则点的场强大小仍为,方向依然水平向左。
22. 如图所示,一带正电的导体球M放在绝缘支架上,把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上。当小球N静止时,丝线与竖直方向成θ角由此推出小球N带______电荷 (选填“正”或“负”)。现用另一与M完全相同的不带电导体球与M接触后移开,则丝线与竖直方向的夹角θ将________(选填“变大”或“变小”)。
【答案】 ①. 正 ②. 变小
【解析】
【详解】[1]球M与N相互排斥,M、N带同种电荷,M带正电,N也带正电;
[2]小球N受重力mg、绳的拉力、库仑力F,根据平衡条件可得库仑力大小为
F=mgtanθ
库仑力
由于另一与M完全相同的不带电导体球与M接触后移开,因电量被平分,导致M的带电量减小,则库仑力小,偏角小,即角θ变小。
23. 如图所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U,现使B板带正电,实验中,电荷量不变。
(1)如果增大两极板之间的距离,静电计指针张角将_____________(填变大、变小、不变)
(2)如果将A板稍微上移,静电计指针张角将__________(填变大、变小、不变)
(3)如果将玻璃板插入两板之间,则静电计指针张角将_________(填变大、变小、不变)
【答案】 ①. 变大 ②. 变大 ③. 变小
【解析】
【详解】(1)[1]增大两极板之间的距离,由电容的决定式
可知,电容减小,电容器的电量不变,由
分析可知,板间电压增大,静电计指针张角变大。
(2)[2]将A板稍微上移时,正对面积减小,由电容的决定式
可知,电容增小,电量不变,由
分析可知,板间电压增大,静电计指针张角变大。
(3)[3]将玻璃板插入两板之间,电容的决定式
可知,电容增大,电量不变,由
分析可知,板间电压减小,静电计指针张角变小。
三、计算论证题(本题共5小题。第24、25题各5分,第26、27、28题各6分,共28分)
解题要求:写出必要的文字说明、方程式、论证推导公式、演算步骤和答案。有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位。
24. 电场中某区域的电场线分布如图所示,已知点的电场强度。将电荷量的点电荷放在电场中的点。
(1)求该点电荷在点所受电场力的大小;
(2)在图中画出该负点电荷在点所受电场力的方向。
【答案】(1)6.0×10-4 N
(2)
【解析】
【小问1详解】
点电荷在A点所受电场力F=qE=2.0×10-8×3.0×104 N=6.0×10-4 N
【小问2详解】
点电荷在A点所受电场力的方向与场强方向相反,如图所示
25. 如图所示,在匀强电场中,A、B为同一条电场线上的两点。已知电场的电场强度大小,A、B两点之间的距离。
(1)求A、B两点之间的电势差UAB;
(2)将电荷量的试探电荷沿电场线由A点移至B点,求在此过程中静电力对试探电荷所做的功W。
【答案】(1);(2)
【解析】
【分析】
【详解】(1)A、B两点间的电势差
(2)静电力所做的功
26. 带电荷量为的点电荷从点移到点时,克服静电力做功,已知点的电势为,求:
(1)、之间的电势差
(2)点的电势
(3)从到的电势能变化
【答案】(1)-40V
(2)-20V (3)电势能增加了
【解析】
【小问1详解】
A、B间的电势差
【小问2详解】
因为,
可得A点的电势
【小问3详解】
q从A到B克服静电力做功,则电势能增加。
27. 如图所示,一段平行金属极板相距为,板间匀强电场场强大小为,方向向下,其中下极板接地(零电势),点距下极板为,B点距下极板为,试求:(电子电荷量为)
(1)将一个电子从点移动到点静电力做功
(2)间的电势差
【答案】(1)
(2)36V
【解析】
【小问1详解】
A、B两点间的电势差
将一个电子从A移到B电场力做的功
小问2详解】
根据以上分析可知,A、B两点间电势差
28. 图为北京正负电子对撞机,它是我国第一台高能加速器,于1990年建成,后经多次重大升级改造,是迄今为止世界上20亿到50亿电子伏特能量区域亮度最高的对撞机。直线加速器是该对撞机的重要组成部分,长达202米,由多级加速电场组成。下图是某一级加速电场的原理示意图,A、B两板为加速电场的两个极板,其间的电场可视为匀强电场。电子沿水平方向向右从A板上的小孔进入加速电场,经加速后从B板上的小孔穿出,再进入下一级加速装置中。已知A、B两板间的电压为U、距离为d,电子的电荷量为e、质量为m,电子从A板上的小孔进入电场时的初速度为v0。忽略电子之间的相互作用以及电子所受的重力。
(1)求电子在A、B板间的加速度大小a;
(2)求电子经过B板时的动能Ek;
(3)我们知道,力在空间上的累积效应可以用功表示。与此类似,力在时间上也有累积效应,可以用冲量I表示。冲量I等于力F与力的作用时间t的乘积,即。在电子由A板运动到B板的过程中,请写出电子所受电场力冲量I的表达式。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)AB间的电场强度,电子所受电场力
则加速度
(2)由动能定理得
可得
(3)做匀加速直线运动
可得
电场力的冲量
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