精品解析:江西省赣州市南康中学2025-2026学年高二上学期第一次大考物理试题
|
2份
|
23页
|
113人阅读
|
0人下载
内容正文:
南康中学2025~2026学年度第一学期高二第一次大考
物 理 试卷
一、选择题:本题共10小题,共46分。其中第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,错选多选得0分。
1. 下列关于电场的说法正确的是( )
A. 由电场强度的定义式可知与成正比,与成反比
B. 点电荷是一个带有电荷的点,它是实际带电体的抽象,任何带电体都可以当作点电荷处理
C. “元电荷”是最小的电荷量,用表示,,元电荷不是电子
D. 电场是库仑首先提出来的,电荷对电荷的作用力就是电荷的电场对的作用
2. 如图甲所示,计算机键盘为电容式传感器,每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成,两金属片间有空气间隙,两金属片组成一个平行板电容器,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A. 按键的过程中,电容器的电容减小 B. 按键的过程中,电容器的电量减小
C. 按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b D. 按键的过程中,电容器两极板间的电场强度增大
3. 如图所示,是某避雷针放电时空间电场线的分布图。a、b、c三点在同一电场线上。空间电场分布关于直线ac对称。图中的虚线AB是一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹。已知ab=bc,下列说法正确的是 ( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在A 点的电势能一定小于在 B 点的电势能
C. 粒子在A点的动能一定小于在 B点的动能
D. ab两点的电势差等于bc两点的电势差
4. 将横截面积相同、材料不同的两段等长导体无缝连接为一段新导体,新导体总长度为1.00m,接入图甲电路。闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P滑动的距离x的变化关系如图乙,则导体的电阻率之比约为( )
A. 4∶5 B. 5∶4 C. 4:1 D. 1∶4
5. 如图所示,大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱R改装而成。已知灵敏电流表G的满电流为Ig=300mA,内阻为Rg=10Ω,变阻箱R接入电路的阻值为R0。下列说法正确的是( )
A. 改装为15V量程的电压表,选择图甲,R0=20Ω
B. 改装为15V量程的电压表,选择图乙,R0=40Ω
C. 改装为0.6A量程的电流表,选择图甲,R0=20Ω
D. 改装为0.6A量程的电流表,选择图乙,R0=10Ω
6. 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.
7. 如图所示,不可伸长的轻绳跨过光滑、轻质定滑轮O,一端与带电荷量为+q的小球A相连,另一端连接装水的水桶,带电荷量也为+q的小球B位于定滑轮O正下方,放置在绝缘、粗糙的水平面上,初始时水桶和小球A、B均静止。若将水桶内的水取出少量,水桶和小球A、B再次平衡,小球B仍然处于原位置,取无穷远处电势为零。下列说法正确的是( )
A. 小球A、B连线上中点的电势等于零
B. 小球A、B之间的距离变小
C. OA连线与竖直方向的夹角变小
D. 水平面对小球B的摩擦力变大
8. 北京时间2022年11月12日10时03分,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭,在我国海南文昌航天发射场点火发射;12时10分,天舟五号货运飞船仅用2小时便顺利实现了与中国空间站天和核心舱的快速交会对接,创造了世界纪录。下列说法中正确的是( )
A. 天和核心舱的速度大于7.9km/h
B. 天舟五号货运飞船的发射速度小于11.2km/h
C. 在文昌航天发射场点火发射,是为了更好地利用地球的自转速度
D. 若飞船处于较低轨道,要实现对接,天舟五号货运飞船应在较低轨道处减速
9. 如图所示,空间中有一匀强电场区域(电场线未画出),圆心为O,半径为的圆平行于电场方向,AB为过圆心的直径的两端点,C为圆弧上一点。已知A点电势为−5V,B点电势为7V,C点电势为1V,BC连线长度也为。电子从A点垂直电场线方向以不同大小的初速度射入电场。下列说法正确的是( )
A. 匀强电场中的电场线方向垂直于OC连线
B. 电场强度大小为5V/m
C. 打到C点的电子的初速度小于打到B点的电子的初速度
D. 打到C点的电子与打到O点的电子的运动时间相等
10. 如图所示,长度为、倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平面上,电量为的小球固定在点。质量为、电量为的小滑块从斜面底端点以初速度滑上斜面,刚好能沿斜面运动到顶点。已知为的中点,,重力加速度为,静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 小滑块上滑过程中静电力一直做负功
B. 小滑块在点的加速度大小
C. 小滑块运动到点时的速度大小
D. 之间的电势差
二、实验题:每空2分,共16分。
11. 某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。如图甲所示为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细沙的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车的拉力F等于细沙和小桶的总重力,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。
(1)在实验过程中,______(选填“需要”或“不需要”)满足“小车的质量远大于钩码的质量”这一条件。
(2)如图乙所示为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz。根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2。(结果均保留2位有效数字)
(3)保持小车的质量不变,改变槽码的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线,如图丙所示。该图线不通过原点,其主要原因是______。
12. 随着居民生活水平的提高,纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测,结果发现有不少样品的电导率(电导率是电阻率的倒数,是检验纯净水是否合格的一项重要指标)不合格。某学习小组设计实验测量某种纯净水的电阻进而得出该纯净水的电导率。在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满纯净水,玻璃管长为L,玻璃管两端用插有铜钉的橡皮塞塞住。
(1)注水前,如图1所示,用螺旋测微器测得玻璃管直径为d=________mm;如图2所示,用20分度游标卡尺测得玻璃管长度为L=________cm。
(2)为了测量所取纯净水的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A、电流表(量程0~3mA,电阻约为5Ω)
B、电压表(量程0~6V,电阻约为10kΩ)
C、滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D、电源(能提供6V的恒定电压)
E、开关一只、导线若干
①根据图3中的电路图,请将图4电路连接完整_________;
②图5为根据电流表和电压表的实验数据所画的图像。根据图像,求出该纯净水的电阻R=____________Ω(保留2位有效数字)。
(3)计算纯净水的电导率表达式__________(用符号π、R、d、L表示),通过代入数据可以判定此纯净水是否合格。
三、计算题:共38分,解题要有必要的公式,步骤以及文字说明,只写结果不能得分,请在答题卡上作答否则答题无效。
13. 如图,质量分别为的物体A与B之间用跨过光滑轻滑轮的轻绳相连,滑轮用轻绳C悬挂在天花板上,系统处于静止状态。已知连接B物体的轻绳与水平方向成30°角,B物体与地面间的动摩擦因数为0.5,取。求:
(1)轻绳张力的大小
(2)物体B受到地面的支持力和摩擦力的大小;
14. 如图,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.4m,在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度现有质量m=0.1kg的(带电体可视为质点)放在水平轨道上A点处,AB两点距离x=1.0m,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零,已知带电体所带电荷量,取,求:
(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度的大小;
(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;
(3)物体从B到C过程中发热量。
15. 如图甲所示,真空中的电极可连续不断均匀地逸出电子(设电子的初速度为零),经加速电场加速,由小孔穿出,沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板A、B的中线射入偏转电场,A、B两板距离为d,A、B板长为L,AB两板间加周期性变化的电场UAB,如图乙所示,周期为T,加速电压U1=,其中m为电子质量、e为电子电荷量,T为偏转电场的周期,不计电子的重力,不计电子间的相互作用力,且所有电子都能离开偏转电场,求:
(1)电子从加速电场U1飞出后的水平速度v0的大小;
(2)t=0时刻射入偏转电场的电子离开偏转电场时距A、B间中线的距离y;
(3)在0~内射入偏转电场的电子中从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
南康中学2025~2026学年度第一学期高二第一次大考
物 理 试卷
一、选择题:本题共10小题,共46分。其中第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,错选多选得0分。
1. 下列关于电场的说法正确的是( )
A. 由电场强度的定义式可知与成正比,与成反比
B. 点电荷是一个带有电荷的点,它是实际带电体的抽象,任何带电体都可以当作点电荷处理
C. “元电荷”是最小的电荷量,用表示,,元电荷不是电子
D. 电场是库仑首先提出来的,电荷对电荷的作用力就是电荷的电场对的作用
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场强度定义式 ,由比值定义法定义的,由电场本身决定,与试探电荷的电荷量 及其受力 无关,故A错误;
B.点电荷是理想化模型,只有当带电体的大小、形状对研究问题的影响可忽略时,才可视为点电荷,并非“任何情况”都适用,故B错误;
C.元电荷是电荷量的最小单位,用表示,,而电子是携带该电荷量的粒子,元电荷本身不是实物,故C正确;
D.电场是法拉第提出的概念,电荷对电荷的作用力就是电荷的电场对的作用,故D错误。
故选C。
2. 如图甲所示,计算机键盘为电容式传感器,每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成,两金属片间有空气间隙,两金属片组成一个平行板电容器,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A. 按键的过程中,电容器的电容减小 B. 按键的过程中,电容器的电量减小
C. 按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b D. 按键的过程中,电容器两极板间的电场强度增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据平行板电容器的电容计算公式
得知,按键过程中,板间距离d减小,电容C增大,故A错误;
B.电容C变大,由于U不变,根据
Q=CU
可知Q增大,故B错误;
C.因C增大,U不变,根据
Q=CU
知Q增大,电容器充电,电流方向从b流向a,故C错误;
D.按键过程中,板间距离d减小,由于U不变,根据可知,电容器两极板间的电场强度增大,故D正确。
故选D。
3. 如图所示,是某避雷针放电时空间电场线的分布图。a、b、c三点在同一电场线上。空间电场分布关于直线ac对称。图中的虚线AB是一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹。已知ab=bc,下列说法正确的是 ( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在A 点的电势能一定小于在 B 点的电势能
C. 粒子在A点的动能一定小于在 B点的动能
D. ab两点的电势差等于bc两点的电势差
【答案】C
【解析】
【详解】A.带电粒子仅在电场力作用下运动,带电粒子受到电场力指向其轨迹的内侧,可得电场力方向与电场线切线方向,故粒子带正电,A错误;
BC.粒子从A点向B点运动,电场力做正功,则粒子的速率一直在增加,故粒子动能增加,电势能减小,故B错误,C正确;
D.ab=bc,若电场为匀强电场,则ab两点的电势差等于bc两点的电势差,但此ab两点间的电场强度小于bc两点间的电场强度,根据U=Ed得ab两点的电势差小于bc两点的电势差,故D错误。
故选C。
4. 将横截面积相同、材料不同的两段等长导体无缝连接为一段新导体,新导体总长度为1.00m,接入图甲电路。闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P滑动的距离x的变化关系如图乙,则导体的电阻率之比约为( )
A. 4∶5 B. 5∶4 C. 4:1 D. 1∶4
【答案】C
【解析】
【详解】根据电阻定律
根据欧姆定律
整理可得
结合题图可知导体的电阻率之比
故选C。
5. 如图所示,大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱R改装而成。已知灵敏电流表G的满电流为Ig=300mA,内阻为Rg=10Ω,变阻箱R接入电路的阻值为R0。下列说法正确的是( )
A. 改装为15V量程的电压表,选择图甲,R0=20Ω
B. 改装为15V量程的电压表,选择图乙,R0=40Ω
C. 改装为0.6A量程的电流表,选择图甲,R0=20Ω
D. 改装为0.6A量程的电流表,选择图乙,R0=10Ω
【答案】B
【解析】
【详解】AB.改装为15V量程的电压表,需串联一个电阻,选择图乙,根据欧姆定律有
解得
故A错误,B正确;
CD.改装为0.6A量程的电流表,需要并联一个电阻,选择图甲,根据欧姆定律有
解得
故CD错误。
故选B。
6. 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。
7. 如图所示,不可伸长的轻绳跨过光滑、轻质定滑轮O,一端与带电荷量为+q的小球A相连,另一端连接装水的水桶,带电荷量也为+q的小球B位于定滑轮O正下方,放置在绝缘、粗糙的水平面上,初始时水桶和小球A、B均静止。若将水桶内的水取出少量,水桶和小球A、B再次平衡,小球B仍然处于原位置,取无穷远处电势为零。下列说法正确的是( )
A. 小球A、B连线上中点的电势等于零
B. 小球A、B之间的距离变小
C. OA连线与竖直方向的夹角变小
D. 水平面对小球B的摩擦力变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球A、B所带电荷量均为,在小球A、B连线上中点产生的电势均为正值,故小球A、B连线上中点的电势为正值,A错误;
BC.对小球A受力分析,如图所示
因,,,故、、组成的矢量三角形与相似,故
因与均不变,等于所悬挂的水桶与水的总重力,故变小,故变小;设
则
则
因与均不变,故不变,且减小,故与竖直方向的夹角变小,B错误,C正确;
D.由以上分析可知,小球A对小球B的库仑力大小不变,但与水平方向的夹角变大,故小球A对小球B的库仑力的水平分力变小,由小球B水平方向受力平衡可知,水平面对小球B的摩擦力变小,D错误;
故选C。
8. 北京时间2022年11月12日10时03分,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭,在我国海南文昌航天发射场点火发射;12时10分,天舟五号货运飞船仅用2小时便顺利实现了与中国空间站天和核心舱的快速交会对接,创造了世界纪录。下列说法中正确的是( )
A. 天和核心舱的速度大于7.9km/h
B. 天舟五号货运飞船的发射速度小于11.2km/h
C. 在文昌航天发射场点火发射,是为了更好地利用地球的自转速度
D. 若飞船处于较低轨道,要实现对接,天舟五号货运飞船应在较低轨道处减速
【答案】BC
【解析】
【详解】A.7.9km/s是第一宇宙速度,是最大的环绕速度,所以天和核心舱的速度小于7.9km/s,A错误;
B.天舟五号货运飞船绕地球做匀速圆周运动,发射速度小于11.2km/s,B正确;
C.在地球表面纬度越低的地方,随地球自转的半径越大,线速度越大,选在纬度较低的海南文昌发射场发射,是为了充分利用地球自转的线速度,C正确;
D.要实现对接,天舟五号货运飞船应在较低轨道加速,D错误。
故选BC。
9. 如图所示,空间中有一匀强电场区域(电场线未画出),圆心为O,半径为的圆平行于电场方向,AB为过圆心的直径的两端点,C为圆弧上一点。已知A点电势为−5V,B点电势为7V,C点电势为1V,BC连线长度也为。电子从A点垂直电场线方向以不同大小的初速度射入电场。下列说法正确的是( )
A. 匀强电场中的电场线方向垂直于OC连线
B. 电场强度大小为5V/m
C. 打到C点的电子的初速度小于打到B点的电子的初速度
D. 打到C点的电子与打到O点的电子的运动时间相等
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由于
解得
可知,OC连线为等势线,由于电场线垂直于等势线且由高电势点指向低电势点,则匀强电场中的电场线方向垂直于OC连线,斜向左上方,故A正确;
B.结合上述可知,电场强度大小,故B错误;
C.电子从A点垂直电场线方向以不同大小的初速度射入电场做类平抛运动,结合上述可知,打到C点的电子有,
打到B点的电子有,
根据上述表达式可知,打到C点的电子沿电场方向的分位移小,经历时间短,而其垂直于电场方向的分位移大,即打到C点的电子的初速度大于打到B点的电子的初速度,故C错误;
D.电子做类平抛运动,电场垂直于OC连线,打到C点的电子与打到O点的电子在沿电场方向的分位移相等,结合上述可知,打到C点的电子与打到O点的电子的运动时间相等,故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,长度为、倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平面上,电量为的小球固定在点。质量为、电量为的小滑块从斜面底端点以初速度滑上斜面,刚好能沿斜面运动到顶点。已知为的中点,,重力加速度为,静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 小滑块上滑过程中静电力一直做负功
B. 小滑块在点的加速度大小
C. 小滑块运动到点时的速度大小
D. 之间的电势差
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.根据点电荷周围的电场分布情况可知,小滑块上滑的过程中,电场力对滑块先做负功,后做正功,故A错误;
B.小滑块在点时,由库仑定律可得滑块受到的电场力
对滑块受力分析如图所示
将重力和电场力沿斜面方向进行分解,根据牛顿第二定律可得
解得,故B正确;
C.设滑块从D到C的过程中,电场力所做的功为,动能定理可得
解得
根据电场分布特点可知,D到A与D到C电场力所做的功相等,则从D到A由动能定理可得
解得,故C正确;
D.根据动能定理可得
其中
联立解得,故D正确。
故选BCD。
二、实验题:每空2分,共16分。
11. 某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。如图甲所示为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细沙的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车的拉力F等于细沙和小桶的总重力,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。
(1)在实验过程中,______(选填“需要”或“不需要”)满足“小车的质量远大于钩码的质量”这一条件。
(2)如图乙所示为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz。根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2。(结果均保留2位有效数字)
(3)保持小车的质量不变,改变槽码的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线,如图丙所示。该图线不通过原点,其主要原因是______。
【答案】(1)需要 (2)3.2
(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力过小
【解析】
【小问1详解】
对细沙和小桶有
对小车有
解得
当时,可近似认为
即在实验过程中,需要满足“小车的质量远大于钩码的质量”这一条件。
【小问2详解】
实验所用电源的频率为50Hz,则打点周期
根据逐差法有
【小问3详解】
图线与横坐标相交,说明小车受到一定外力时,加速度依然为0,可知,该图线不通过原点,其主要原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力过小。
12. 随着居民生活水平的提高,纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测,结果发现有不少样品的电导率(电导率是电阻率的倒数,是检验纯净水是否合格的一项重要指标)不合格。某学习小组设计实验测量某种纯净水的电阻进而得出该纯净水的电导率。在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满纯净水,玻璃管长为L,玻璃管两端用插有铜钉的橡皮塞塞住。
(1)注水前,如图1所示,用螺旋测微器测得玻璃管直径为d=________mm;如图2所示,用20分度游标卡尺测得玻璃管长度为L=________cm。
(2)为了测量所取纯净水的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A、电流表(量程0~3mA,电阻约为5Ω)
B、电压表(量程0~6V,电阻约为10kΩ)
C、滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D、电源(能提供6V的恒定电压)
E、开关一只、导线若干
①根据图3中的电路图,请将图4电路连接完整_________;
②图5为根据电流表和电压表的实验数据所画的图像。根据图像,求出该纯净水的电阻R=____________Ω(保留2位有效数字)。
(3)计算纯净水的电导率表达式__________(用符号π、R、d、L表示),通过代入数据可以判定此纯净水是否合格。
【答案】(1) ①. 6.122(6.121~6.124) ②. 10.225
(2) ①. ②. 2.1×103
(3)
【解析】
【小问1详解】
[1]螺旋测微器的精确值为,由图1可知玻璃管内径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为,由图2可知玻璃管长度为
【小问2详解】
①[1]根据图3中的电路图,完整的实物连线如图所示
②[2]根据欧姆定律可得
【小问3详解】
根据电阻定律可得
又
联立可得
三、计算题:共38分,解题要有必要的公式,步骤以及文字说明,只写结果不能得分,请在答题卡上作答否则答题无效。
13. 如图,质量分别为的物体A与B之间用跨过光滑轻滑轮的轻绳相连,滑轮用轻绳C悬挂在天花板上,系统处于静止状态。已知连接B物体的轻绳与水平方向成30°角,B物体与地面间的动摩擦因数为0.5,取。求:
(1)轻绳张力的大小
(2)物体B受到地面的支持力和摩擦力的大小;
【答案】(1)10N (2),
【解析】
【小问1详解】
对物体A进行受力分析,物体A受到重力和轻绳的竖直向上的拉力处于平衡状态,根据平衡条件可得轻绳的张力为
【小问2详解】
对物体B进行受力分析,如下图所示
对物体B列平衡方程有:竖直方向
水平方向
又因为
代入上式整理可得,
14. 如图,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.4m,在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度现有质量m=0.1kg的(带电体可视为质点)放在水平轨道上A点处,AB两点距离x=1.0m,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零,已知带电体所带电荷量,取,求:
(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度的大小;
(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;
(3)物体从B到C过程中发热量。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a,根据牛顿第二定律有
解得
设带电体运动到B端的速度大小为,根据匀变速直线的规律有
解得
【小问2详解】
当带电体运动到圆轨道B端时,根据牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律可知对圆弧轨道的压力大小为。
【小问3详解】
带电体A到C过程,根据动能定理
解得
则A到C过程中发热量为
15. 如图甲所示,真空中的电极可连续不断均匀地逸出电子(设电子的初速度为零),经加速电场加速,由小孔穿出,沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板A、B的中线射入偏转电场,A、B两板距离为d,A、B板长为L,AB两板间加周期性变化的电场UAB,如图乙所示,周期为T,加速电压U1=,其中m为电子质量、e为电子电荷量,T为偏转电场的周期,不计电子的重力,不计电子间的相互作用力,且所有电子都能离开偏转电场,求:
(1)电子从加速电场U1飞出后的水平速度v0的大小;
(2)t=0时刻射入偏转电场的电子离开偏转电场时距A、B间中线的距离y;
(3)在0~内射入偏转电场的电子中从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比。
【答案】(1)
(2)
(3)50%
【解析】
【小问1详解】
电子在加速电场中加速,由动能定理得
解得
【小问2详解】
电子在偏转电场中做类平抛运动,水平方向
解得
t=0时刻进入偏转电场的电子加速度
电子离开电场时距离A、B中心线的距离
解得
【小问3详解】
在0~内射入偏转电场的电子,设向上的方向为正方向,设电子恰在A、B间中线离开偏转电场,则电子先向上做初速度为零、加速度大小为a的匀加速直线运动,经过时间t′后速度
此后两板间电压大小变为3U0,加速度大小变为
电子向上做加速度大小为3a的匀减速直线运动,速度减为零后,向下做初速度为零、加速度大小为3a的匀加速直线运动,最后回到A、B间的中线,经历的时间为,则
解得
则能够从中线上方向离开偏转电场的电子的发射时间为
则在0~时间内,从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$