内容正文:
咸阳市实验中学2025—2026学年度第一学期第一次质量检测
高二物理
注意事项:
1.本试卷共6页,满分100分,时间75分钟。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、班级和准考证号填写在答题卡上。
3.问答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。涂写在本试卷上无效。
4.作答非选择题时,将答案书写在答题卡上,书写在本试卷上无效。
5.考试结束后,监考员将答题卡按顺序收回,装袋整理;试卷不回收
第Ⅰ卷(选择题共46分)
一、选择题(本大题共10小题,计46分。第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分)
1. 下列说法中正确是( )
A. 根据公式,在一条直线的电场线上有A、B、C三点,若AB=2BC,则一定有电势差
B. 根据公式,离场源电荷越远,场源电荷的电荷量越少,电场强度越小
C. 根据公式,电场中某点的电场强度,跟放入该点的试探电荷所受电场力成正比,跟试探电荷的电荷量成反比
D. 根据公式,匀强电场中某点的电场强度,跟匀强电场中的AB两点间的电势差成正比,跟AB两点间的距离成反比
2. 图甲中,A、B是某静电场中一条电场线上的两点,一个电子从A 点由静止释放,仅在静电力的作用下从A点运动到B点,其运动的v-t图像如图乙所示。则以下说法错误的是( )
A. 电场线的方向由B指向A
B. A点电势高于B点电势
C. A点电场强度大于B点电场强度
D. 电子在A点的电势能大于在B点的电势能
3. 如图所示的四种电场中,分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等,电场强度大小相等、方向也相同的是( )
A. 甲图:点电荷的电场中,与点电荷等距的a、b两点
B. 乙图:点电荷在一金属板上方的电场中,金属板表面的a、b两点
C. 丙图:等量异种电荷电场中,两电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
D. 丁图:匀强电场中的a、b两点
4. 如图所示,三个同心圆是固定的正点电荷Q周围的三个等势面,A、B、C分别是这三个等势面上的点。已知这三个圆的半径关系是,则( )
A. 三点的电场强度大小关系是
B. A、B两点之间的电势等差等于B、C两点之间的电势差
C. 带电荷量为()的相同试探电荷在A所在等势面上做圆周运动的速度与在B所在等势面上做圆周运动的速度之比为
D. 带电荷量为()的相同试探电荷在A所在等势面上做圆周运动的周期与在C所在等势面上做圆周运动的周期之比为
5. 如图所示,在正三角形ABC三条边的中点处各放置一个正点电荷,电荷量分别为、、,O点为正三角形的中心,正三角形的边长为L,静电力常量为k.则下列说法正确的是( )
A. B、C两点的电场强度相同
B. O点的电场强度大小为
C. 欲使O点的电场强度为零,应在A点放置电荷量为4q的负电荷
D. 负的试探电荷在B点的电势能大于在A点的电势能
6. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,从a点运动到b点,其运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 带电粒子受到的力是恒力
B. 带电粒子在a处的动能大于在b处的动能
C. a处的电场强度大于b处的电场强度
D. 带电粒子一定带正电荷
7. 在x轴上的O点和A点分别固定有点电荷和点电荷,x轴上O、A点之间各点的电势随x变化的图像如图所示,M为OA的中点,且图线在M点处斜率最小。取无穷远处电势为零,则下列说法正确的是( )
A. 在x轴上点O、A之间,M点的电场强度最小
B. 点电荷、都是正电荷
C. 将电子从M点移动到A点的过程中,电子的电势能增大
D. O、A点之间电场强度的方向沿x轴正方向
8. 如图所示,用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在同一点.两球的质量分别为mA、mB,A球和B球所带的电荷量分别为qA、qB.两球静止时,悬线与竖直线的偏角分别为α和β,则:( )
A. mA>mB, qA<qB,α>β
B. mA<mB, qA<qB,α<β
C. mA=mB, qA<qB,α=β
D. mA=mB, qA>qB,α=β
9. 如图所示1,竖直线两端点固定两个等量点电荷,带电量大小均为长为连线的中点,以中垂线为轴,其正半轴的场强变化如图2所示,图中的阴影“面积”为,以沿轴正方向为电场强度的正方向,静电力常数为。下列说法中正确的是( )
A. 两点的点电荷为异种电荷
B. 直线上场强最大值为
C. 将一电子从点沿轴移到无穷远的过程中,电势能一直增加
D. 将一带电量为的点电荷由处静止释放,到达点时的动能为
10. 物理学中有一种碰撞被称为“超弹性连续碰撞”,通过能量的转移可以使最上面的小球弹起的高度比释放时的高度更大。如图所示,A、B、C三个弹性极好的小球,相邻小球间有极小间隙,三球球心连线竖直,从离地一定高度处由静止同时释放(其中C球下部离地H),所有碰撞均为弹性碰撞,且碰后B、C恰好静止,则( )
A. C球落地前瞬间A球的速度为 B. A球与B球的质量之比为
C. B球与C球的质量之比为 D. A球弹起的最大高度为25H
第Ⅱ卷(非选择题共54分)
二、实验探究题(本大题共2小题,计16分)
11. 某同学选用两个完全相同小球A、B来验证库仑定律.使小球A和B带上同种电荷,A球放在左右可移动且上下高度可调节的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图.实验时,保证A、B两球球心在同一水平线上,待B球平衡后偏离竖直线的角度为θ,B球质量为m,重力加速度为g;先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,悬线的偏角越大;再保持两球距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大.
(1)实验中用到的科学方法是 ________.
(2)根据平衡关系,A、B两球之间的电场力F=________(用m、g、θ表示).
(3)在阅读教材后,该同学知道了库仑定律的表达式,并知道了均匀分布的带电球体可以等效为电荷量全部集中在球心处的一个点电荷.它将两个半径为R的金属小球分别带上了q1和q2的正电,并使其球心相距3R,应用库仑定律,计算了两球之间的库仑力,则该同学的计算结果______(选填“偏大” “偏小”“正确”).
12. 某同学用如图所示的实验装置验证动量守恒定律,所用器材包括:气垫导轨、两个滑块(上方安装有宽度均为mm的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门等。
实验步骤如下
(1)开动气泵,调节气垫导轨,放置一个滑块,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时,可认为气垫导轨水平;
(2)用天平测滑块A(含遮光片)的质量g滑块B(含遮光片)的质量g;
(3)开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻弹簧,滑块间用绳子连接;
(4)绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动,记录两滑块遮光片经过光电门1、2两处的遮光时间、;
(5)重复步骤3、4,多次测量的结果如下表所示:
1
2
3
4
5
s
1.00
0.90
0.96
0.94
1.05
s
1.50
1.35
1.41
1.42
1.56
0.67
0.67
068
0.66
0.67
(6)根据表格数据可得,平均值为______(保留2位有效数字);
(7)若A、B相互作用的过程中动量守恒,理论上等于______(用和表示);
(8)利用步骤(5)第1组实验数据计算两滑块遮光片经过光电门1、2两处的速度______m/s,______m/s,同时测出被压缩弹簧的弹性势能的大小______J(均保留2位有效数字)。
三、计算题(本大题共3小题,计38分。解客题反写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 用绝缘细线将质量为0.4kg的带电小球悬挂在点下,当空中有方向为水平向右,大小为的匀强电场时,小球偏转角后处在静止状态。已知
(1)小球带何种电荷
(2)小球的带电量
(3)细线的拉力
14. 如图,在匀强电场中,将电荷量为-6×10-6C的点电荷从电场中的A点移到B点,静电力做了-3.6×10-5J的功,再从B点移到C点,静电力做了1.2×10-5J的功。已知电场的方向与等腰直角三角形ABC所在的平面平行。
(1)两点间的电势差UAB和B、C两点间的电势差UBC分别为多少?
(2)如果规定B点的电势为0,则A点和C点的电势分别为多少?
(3)请在答题卡图中画出过B点的电场线方向,不要求说明理由,但请保留作图过程痕迹。
15. 如图所示,在竖直平面内固定一绝缘轨道ABCD,光滑轨道AB水平放置,粗糙轨道CD与水平方向夹角为θ=60°,BC是绝缘光滑的圆弧形轨道,与AB、CD相切于B、C两点,圆弧的圆心为O,半径R=1m。轨道所在空间存在水平向左的匀强电场,电场强度的大小。现有一质量、电荷量的带正电的小物块(可视为质点),从CD轨道上某一位置由静止释放,物块第一次在轨道AB上运动到距离B点最远的距离为,物块与轨道CD间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取g=10m/s2。求:
(1)物块第一次经过圆弧上的B点时,对轨道的压力大小;
(2)物块释放点距离C点的高度h;
(3)物块在CD轨道上运动的总路程x。
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咸阳市实验中学2025—2026学年度第一学期第一次质量检测
高二物理
注意事项:
1.本试卷共6页,满分100分,时间75分钟。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、班级和准考证号填写在答题卡上。
3.问答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。涂写在本试卷上无效。
4.作答非选择题时,将答案书写在答题卡上,书写在本试卷上无效。
5.考试结束后,监考员将答题卡按顺序收回,装袋整理;试卷不回收
第Ⅰ卷(选择题共46分)
一、选择题(本大题共10小题,计46分。第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 根据公式,在一条直线的电场线上有A、B、C三点,若AB=2BC,则一定有电势差
B. 根据公式,离场源电荷越远,场源电荷的电荷量越少,电场强度越小
C. 根据公式,电场中某点的电场强度,跟放入该点的试探电荷所受电场力成正比,跟试探电荷的电荷量成反比
D. 根据公式,匀强电场中某点的电场强度,跟匀强电场中的AB两点间的电势差成正比,跟AB两点间的距离成反比
【答案】B
【解析】
【详解】A.若电场是匀强电场,根据公式,在一条直线的电场线上有A、B、C三点,若AB=2BC,则一定有电势差,选项A错误;
B.根据公式,离场源电荷越远,场源电荷的电荷量Q越少,电场强度越小,选项B正确;
C.公式是场强的定义式,电场中某点的电场强度与放入该点的试探电荷所受电场力以及试探电荷的电荷量无关,选项C错误;
D.匀强电场中某点的电场强度是由电场本身决定的,跟匀强电场中的AB两点间的电势差以及两点间的距离均无关,选项D错误。
故选B
2. 图甲中,A、B是某静电场中一条电场线上的两点,一个电子从A 点由静止释放,仅在静电力的作用下从A点运动到B点,其运动的v-t图像如图乙所示。则以下说法错误的是( )
A. 电场线的方向由B指向A
B. A点电势高于B点电势
C. A点电场强度大于B点电场强度
D. 电子在A点的电势能大于在B点的电势能
【答案】B
【解析】
【详解】AB.电子由静止开始从A运动到B,由乙图象可知电子做加速减小的加速运动,根据牛顿第二定律可知电场力方向从A到B,因电子的电场力方向与电场线方向相反,故电场线方向由B指向A,又根据沿着电场线方向电势逐渐降低,可知A点电势低于B点电势,故A正确,B错误;
C.根据速度时间图线的斜率表示加速度,从乙图斜率可知,加速度逐渐减小,根据牛二定律可知电子受的电场力在减小,由电场强度定义式
可知,A点电场强度大于B点电场强度,故C正确;
D.根据负电荷在电势越低的点,其电势能越大,因A点电势低于B点电势,故电子在A点的电势能大于在B点的电势能,故D正确。
本题选择错误选项;
故选B。
3. 如图所示的四种电场中,分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等,电场强度大小相等、方向也相同的是( )
A. 甲图:点电荷的电场中,与点电荷等距的a、b两点
B. 乙图:点电荷在一金属板上方的电场中,金属板表面的a、b两点
C. 丙图:等量异种电荷电场中,两电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
D. 丁图:匀强电场中的a、b两点
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中两点电场线方向不同,故电场强度的方向不同,故A错误;
B.乙图中,由电场线的疏密可看出,a点的场强小于b点的场强,故B错误;
C.丙图中a、b两点方向均向水平向左,且两电荷中垂线为等势面,电势相等,因两点关于连线对称,故电场强度大小也相等,故C正确;
D.匀强电场中,场强处处相同,但是沿着电场线电势降低,a点电势小于b点电势,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,三个同心圆是固定的正点电荷Q周围的三个等势面,A、B、C分别是这三个等势面上的点。已知这三个圆的半径关系是,则( )
A. 三点的电场强度大小关系是
B. A、B两点之间的电势等差等于B、C两点之间的电势差
C. 带电荷量为()的相同试探电荷在A所在等势面上做圆周运动的速度与在B所在等势面上做圆周运动的速度之比为
D. 带电荷量为()的相同试探电荷在A所在等势面上做圆周运动的周期与在C所在等势面上做圆周运动的周期之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据点电荷的电场强度的计算公式
由此可得
故A错误;
B.A、B两点间的电场强度大于B、C两点间的电场强度,所以A、B两点之间的电势等差大于B、C两点之间的电势差,故B错误;
C.试探电荷做圆周运动的向心力由库仑力提供,即
解得
所以
,
故C错误;
D.根据速度与周期关系
所以
故D正确。
故选D。
5. 如图所示,在正三角形ABC的三条边的中点处各放置一个正点电荷,电荷量分别为、、,O点为正三角形的中心,正三角形的边长为L,静电力常量为k.则下列说法正确的是( )
A. B、C两点的电场强度相同
B. O点的电场强度大小为
C. 欲使O点的电场强度为零,应在A点放置电荷量为4q的负电荷
D. 负的试探电荷在B点的电势能大于在A点的电势能
【答案】B
【解析】
【详解】A.由对称性可知,B,C两点电场强度大小相等,方向不同,所以B、C两点的电场强度不同,故A错误;
B.三个点电荷到O点的距离均为
两在O点产生的电场强度大小均为
在O点产生的电场强度大小为
三个电荷在O点产生的电场强度方向夹角均为120°,由平行四边形定则可知O点的合场强为,方向由O指向A,故B正确;
C.欲在A点放置一点电荷使O点的电场强度为零,则放在A点的电荷应带正电,且在O点产生的电场强度大小为,由几何关系AO两点之间的距离为
设放在A点的电荷所带的电荷量为,则由
解得
故C错误;
D.AB边中点的电荷在A、B两点的电势相等,B点距离较近,则B点的电势比A点的电势高,由公式
可知,负电荷在高电势点的电势能低,即负的试探电荷在B点的电势能小于在A点的电势能,故D错误。
故选B。
6. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,从a点运动到b点,其运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 带电粒子受到的力是恒力
B. 带电粒子在a处的动能大于在b处的动能
C. a处的电场强度大于b处的电场强度
D. 带电粒子一定带正电荷
【答案】BC
【解析】
【详解】A.电场线不平行,该电场不是匀强电场,粒子受到的力不是恒力,故A错误;
B.电场力方向沿电场线,指向运动轨迹内侧,从a点到b点电场力对带电粒子做负功,带电粒子在a处的动能更大,故B正确;
C.电场线越密的地方,电场强度越大,a处的电场强度大于b处的电场强度,故C正确;
D.不确定电场线方向,就无法确定带电粒子的电荷种类,故D错误。
故选BC。
7. 在x轴上的O点和A点分别固定有点电荷和点电荷,x轴上O、A点之间各点的电势随x变化的图像如图所示,M为OA的中点,且图线在M点处斜率最小。取无穷远处电势为零,则下列说法正确的是( )
A. 在x轴上点O、A之间,M点的电场强度最小
B. 点电荷、都是正电荷
C. 将电子从M点移动到A点的过程中,电子的电势能增大
D. O、A点之间电场强度的方向沿x轴正方向
【答案】A
【解析】
【详解】A.图像的斜率大小等于电场强度大小,所以M点的电场强度最小,故A正确;
BD.分析题中图像可知,点电荷带的是负电荷,点电荷带的是正电荷,O、A点之间电场强度的方向沿x轴负方向,故BD错误;
C.电子带负电,将电子从M点移动到A点的过程中,电场力做正功,电子的电势能减小,故C错误。
故选A。
8. 如图所示,用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在同一点.两球的质量分别为mA、mB,A球和B球所带的电荷量分别为qA、qB.两球静止时,悬线与竖直线的偏角分别为α和β,则:( )
A. mA>mB, qA<qB,α>β
B. mA<mB, qA<qB,α<β
C. mA=mB, qA<qB,α=β
D. mA=mB, qA>qB,α=β
【答案】CD
【解析】
【详解】两球之间的库仑力属于作用力和反作用力,它们是大小相等,方向相反的,设其大小为F;对A球受力分析,受重力、拉力和静电力,根据共点力平衡条件,有:,同理,有,当;则有;而一对静电力的大小一定相等,与电量是否相等无关,故无法判断电量大小关系,CD正确.
【点睛】本题关键是对两个球受力分析,根据共点力平衡条件列式比较;注意一对静电力的大小一定相等,与电量是否相等无关.
9. 如图所示1,竖直线两端点固定两个等量点电荷,带电量大小均为长为连线的中点,以中垂线为轴,其正半轴的场强变化如图2所示,图中的阴影“面积”为,以沿轴正方向为电场强度的正方向,静电力常数为。下列说法中正确的是( )
A. 两点的点电荷为异种电荷
B. 直线上场强最大值为
C. 将一电子从点沿轴移到无穷远的过程中,电势能一直增加
D. 将一带电量为的点电荷由处静止释放,到达点时的动能为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由题图2可知点的电场强度为零,轴上的场强方向沿轴正方向,则两点的点电荷为等量正点电荷,A错误;
B.在的处放一正试探电荷,点电荷在该点的场强方向如图所示:
根据对称性可知该点合场强
又根据几何关系可知
解得沿轴正半轴场强最大值
B正确;
C.将一电子从点沿轴移到无穷远的过程中,电场力做负功,电势能一直增加,C正确;
D.根据的面积表示电势的变化量,即
从到根据动能定理
可得到达点时的动能为
D错误。
故选BC。
10. 物理学中有一种碰撞被称为“超弹性连续碰撞”,通过能量的转移可以使最上面的小球弹起的高度比释放时的高度更大。如图所示,A、B、C三个弹性极好的小球,相邻小球间有极小间隙,三球球心连线竖直,从离地一定高度处由静止同时释放(其中C球下部离地H),所有碰撞均为弹性碰撞,且碰后B、C恰好静止,则( )
A. C球落地前瞬间A球的速度为 B. A球与B球的质量之比为
C. B球与C球的质量之比为 D. A球弹起的最大高度为25H
【答案】C
【解析】
【详解】A.因为A、B、C球由静止同时释放,所以落地瞬间的速度相等,由自由落体运动公式
v2=2gH
解得
A错误;
BC.由题意可知,C球碰地,反向碰B,B在反向碰A,因都是弹性碰撞,设向上为正方向,由动量守恒定律和机械能守恒定律,所以C碰B有
mCvC−mBvB=mBvB'
B碰A有
mBvB'−mAvA=mAvA'
由以上几式可得
mA﹕mB﹕mC=1﹕2﹕6
B错误,C正确;
D.由B选项分析解得
A球弹起的最大高度
D错误。
故选C。
第Ⅱ卷(非选择题共54分)
二、实验探究题(本大题共2小题,计16分)
11. 某同学选用两个完全相同的小球A、B来验证库仑定律.使小球A和B带上同种电荷,A球放在左右可移动且上下高度可调节的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图.实验时,保证A、B两球球心在同一水平线上,待B球平衡后偏离竖直线的角度为θ,B球质量为m,重力加速度为g;先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,悬线的偏角越大;再保持两球距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大.
(1)实验中用到的科学方法是 ________.
(2)根据平衡关系,A、B两球之间的电场力F=________(用m、g、θ表示).
(3)在阅读教材后,该同学知道了库仑定律的表达式,并知道了均匀分布的带电球体可以等效为电荷量全部集中在球心处的一个点电荷.它将两个半径为R的金属小球分别带上了q1和q2的正电,并使其球心相距3R,应用库仑定律,计算了两球之间的库仑力,则该同学的计算结果______(选填“偏大” “偏小”“正确”).
【答案】 ①. 控制变量法 ②. mgtanθ ③. 偏大
【解析】
【详解】(1)[1]实验中需要研究库仑力的影响因素,先后控制距离不变和电量的乘积不变利用平衡条件得到库仑力的变化,故用控制变量法的科学方法.
(2)[2]A球受重力,绳的拉力和电场力三力平衡,根据平衡关系,A、B两球之间的电场力
F=mgtanθ.
(3)[3]当两球心相距为3R时,两球不能看成点电荷,因带同种电荷,导致电量间距大于3R,
根据库仑定律,可知,它们实际相互作用库仑力大小.即该同学的计算结果偏大. 原因是两电荷带同种电荷,导致电量间距大于3R.
12. 某同学用如图所示的实验装置验证动量守恒定律,所用器材包括:气垫导轨、两个滑块(上方安装有宽度均为mm的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门等。
实验步骤如下
(1)开动气泵,调节气垫导轨,放置一个滑块,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时,可认为气垫导轨水平;
(2)用天平测滑块A(含遮光片)的质量g滑块B(含遮光片)的质量g;
(3)开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻弹簧,滑块间用绳子连接;
(4)绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动,记录两滑块遮光片经过光电门1、2两处的遮光时间、;
(5)重复步骤3、4,多次测量的结果如下表所示:
1
2
3
4
5
s
1.00
0.90
0.96
0.94
1.05
s
1.50
1.35
1.41
1.42
1.56
0.67
0.67
0.68
0.66
0.67
(6)根据表格数据可得,的平均值为______(保留2位有效数字);
(7)若A、B相互作用的过程中动量守恒,理论上等于______(用和表示);
(8)利用步骤(5)第1组实验数据计算两滑块遮光片经过光电门1、2两处的速度______m/s,______m/s,同时测出被压缩弹簧的弹性势能的大小______J(均保留2位有效数字)。
【答案】 ① 相等 ②. 0.67 ③. ④. 4.0 ⑤. 2.7 ⑥. 2.7
【解析】
【详解】(1)[1]开动气泵,调节气垫导轨,放置一个滑块,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等时,可认为气垫导轨水平;
(6)[2]根据表格数据可得,的平均值为
(7)[3]若A、B相互作用的过程中动量守恒,则应该满足
即
(8)[4][5][6]利用步骤(5)第1组实验数据计算两滑块遮光片经过光电门1、2两处的速度
同时测出被压缩弹簧的弹性势能的大小
三、计算题(本大题共3小题,计38分。解客题反写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 用绝缘细线将质量为0.4kg的带电小球悬挂在点下,当空中有方向为水平向右,大小为的匀强电场时,小球偏转角后处在静止状态。已知
(1)小球带何种电荷
(2)小球的带电量
(3)细线的拉力
【答案】(1)正电;(2);(3)5N
【解析】
【详解】(1)小球受电场力方向与场强方向相同,可知小球带正电;
(2)(3)由平衡可知
可得
T=5N
14. 如图,在匀强电场中,将电荷量为-6×10-6C的点电荷从电场中的A点移到B点,静电力做了-3.6×10-5J的功,再从B点移到C点,静电力做了1.2×10-5J的功。已知电场的方向与等腰直角三角形ABC所在的平面平行。
(1)两点间的电势差UAB和B、C两点间的电势差UBC分别为多少?
(2)如果规定B点的电势为0,则A点和C点的电势分别为多少?
(3)请在答题卡图中画出过B点的电场线方向,不要求说明理由,但请保留作图过程痕迹。
【答案】(1)6V,-2V
(2)6V,2V (3)
【解析】
【小问1详解】
A、B两点间的电势差为
B、C两点间的电势差为
【小问2详解】
因为,,
所以,
【小问3详解】
由于匀强电场中沿电场线方向电势均匀变化,所以A、B连线三等分点的电势分别为,
连接该Q点与C点即为等势线,电场线与等势线垂直且指向电势低的等势线,因此过B点的电场线方向如图所示
15. 如图所示,在竖直平面内固定一绝缘轨道ABCD,光滑轨道AB水平放置,粗糙轨道CD与水平方向夹角为θ=60°,BC是绝缘光滑的圆弧形轨道,与AB、CD相切于B、C两点,圆弧的圆心为O,半径R=1m。轨道所在空间存在水平向左的匀强电场,电场强度的大小。现有一质量、电荷量的带正电的小物块(可视为质点),从CD轨道上某一位置由静止释放,物块第一次在轨道AB上运动到距离B点最远的距离为,物块与轨道CD间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取g=10m/s2。求:
(1)物块第一次经过圆弧上的B点时,对轨道的压力大小;
(2)物块释放点距离C点的高度h;
(3)物块在CD轨道上运动的总路程x。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块从B到距B点最远处,根据动能定理有
根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律
【小问2详解】
根据题意BC圆弧对应的圆心角也为,设滑块释放点距离C点的高度为h。
从释放点到B,根据动能定理有
解得
【小问3详解】
物块最终在BC间来回振动,从开始释放到最终在C点速度为0,物块在CD轨道上运动的总路程为x,根据动能定理有
解得
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