内容正文:
鹤山一中2025-2026学年度第一学期第一阶段考试
高二物理(选考)试卷
(考试时间:75分钟试卷满分:100分)
第I卷(选择题共56分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触,用绝缘柄把一个带负电的金属球C移近导体A,贴在导体下部的金属箔张开,保持C不动,将导体A和B分开,B端出现的感应电荷量大小为。已知元电荷为。下列说法中正确的是( )
A. 电子由A向B转移
B. 导体A下边金属箔带负电荷
C. 导体B失去电子数为
D. 感应电荷在A内部的点产生的场强方向向左
【答案】A
【解析】
【详解】AB.带负电的绝缘金属球C移近导体A,由于静电感应,故导体A带正电,由于同种电荷相互排斥,自由电子由A向B转移,故A正确,故B错误;
C.导体B得到电子数为,故C错误;
D.处于静电平衡的导体,共内部各处的电场强度为零,即点电荷C在导体产生的电场强度与导体内感应电荷产生的电场强度大小相等,方向相反,因点电荷C在O点产生的电场强度向左,故感应电荷在点产生的场强向右,故D错误。
故选A。
2. 铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。现有一横截面积为S的铜导线,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,此时电子的定向移动速率为v,电流的微观表达式为,下列说法正确的是( )
A. v表示自由电子定向移动的平均速率,也是热运动的速率
B. 是由推导而来的,它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素
C. 由可知电流I与电荷量q成正比,与时间t成反比
D. 从微观上看,电子运动的速率越大,电流一定越大
【答案】B
【解析】
【详解】A.v表示自由电子定向移动的平均速率,不是热运动的速率,故A错误;
B.是由推导而来的,它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素,故B正确;
C.为电流的定义式,电流I与电荷量q和时间t无关,故C错误;
D.从微观上看,电子运动的速率越大,在单位体积内的电子数,和导体横截面积一定的情况下,电流一定越大,故D错误。
故选B。
3. 关于电场强度,下列说法正确的是( )
A. 电场看不见,摸不着,因此电场实际不存在
B. 电荷间的相互作用是通过电场发生的
C. 根据电场强度的定义式可知,E与F成正比,E与q成反比
D. 由公式可知,放入电场中某点的检验电荷电荷量Q越大,则该点的电场强度越大
【答案】B
【解析】
【详解】A.电场看不见,摸不着,但电场实际存在,故A错误;
B.每个电荷在周围空间会产生电场,对放入其中的电荷有力的作用,反之亦然,故电荷间的相互作用是通过电场发生的,故B正确;
C. 为电场强度的定义式,E与F、q无关,与电场的本身属性有关,故C错误;
D. 是点电荷产生的电场强度的决定式,E与场源电荷Q成正比,与r2成反比,与检验电荷无关,所以放入电场中某点的检验电荷电荷量Q越大,则该点的电场强度不变,故D错误。
故选B。
4. 电子显微镜是利用电场控制电子运动的,其电场的部分简化图如图所示,电场线的分布形状为“束腰”式。a、b、c、d为电场中的四个点,其中a、b两点关于中间电场线对称。下列说法正确的是( )
A. 电场中a、b两点的电场强度相同
B. 若将电子沿不同路径从a点移动到d点,电场力做功都相等
C. 电子在a点的电势能大于在d点的电势能
D. 电子在电场中任意位置由静止释放时,仅在电场力的作用下一定沿着电场线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.a、b两点关于中间电场线对称,故电场中a、b两点的电场强度大小相同,方向沿a、b点的切线方向,不同,故A错误;
B.若将电子沿不同路径从a点移动到d点,由于电势差一定,电场力做功都相等,为,故B正确;
C.根据沿电场方向电势降低,可知a点的电势高于d点的电势,根据
由于电子带负电,所以电子在a点的电势能一定小于在d点的电势能,故C错误;
D.若放置位置的电场线是曲线,电子在电场中由静止释放,电子获得速度后与电场力不共线,不沿着电场线运动,故D错误。
故选B。
5. 空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示,相邻等势面线电势差相等,a、b、c、d为电场中的4个点,则( )
A. a、b两点电场强度大小相等、方向相反
B. d点电势高于c点的电势
C. 一电子从c点移到d点电势能增加
D. 一电子从a点沿等势线运动到b点的过程中,加速度先减小后增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图中等势线的分布特点可知,P、Q两点处为等量异种点电荷,Q点处应为负电荷,a、b两点电场强度方向都应平行于P、Q两点连线向右,由于题目中未明确a、b两点的位置关系,所以a、b两点电场强度大小关系无法判断,故A错误;
B.越靠近正电荷电势越高,所以d点电势低于c点的电势,故B错误;
C.由于d点电势低于c点的电势,由于
所以,一电子从c点移到到d点电势能增加,故C正确;
D.等差等势线越密集的位置电场强度也越大,所以,一电子从a点沿等势线运动到b点的过程中,所经位置电场强度先增大后减小,所受电场力先增大后减小,加速度先增大后减小,故D错误。
故选C。
6. 如图,在无限大光滑绝缘水平面内的一条直线上,三个带电小球(不计小球大小)均处于静止平衡状态,它们所带的电荷量依次为、、,且与间的距离大于与间的距离。以下说法中正确的是( )
A. q1与q3的电性一定相反
B. 带电荷量满足
C. 若将带电荷量加倍,三个小球仍能平衡
D. 若将带电荷量加倍,三个小球组成的系统总动量仍为零
【答案】D
【解析】
【详解】A.三个小球均处于静止平衡状态,可知与的电性一定相同,与、。的电性一定相反,A错误;
B.设与间的距离为;与间的距离为,对受力分析得
可得
由于,可知,B错误;
C.若将加倍,带电荷量为与的两个小球受力不平衡,会发生运动,C错误;
D.三个小球组成的系统动量守恒,总动量为零,D正确。
故选D。
7. 如图所示为元件甲和乙的伏安特性曲线,两图线交于点,点坐标为。下列说法正确的是( )
A. 甲为非线型元件
B. 元件乙的电阻随电压的增大而减小
C. 当元件两端电压为时,甲消耗的电功率比乙的小
D. 若将甲、乙元件并联在电压为的理想电源中,则通过干路某一横截面的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.I-U图像的斜率表示电阻的倒数,元件甲的电阻恒定,则为线性元件,故A错误;
B.I-U图像的斜率表示电阻的倒数,则元件乙的电阻随电压的增大而增大,故B错误;
C.当元件两端电压为时,两者电流相同,根据P=UI,甲消耗的电功率与乙相同,故C错误;
D.将甲、乙两元件并联接到5V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以两元件两端的电压均为5V,由图像可知通过两元件的电流分别为I乙=1.0A,I甲=0.625A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以总电流I=1.625A,根据电荷量定义可知,通过干路某一横截面的电荷量为,故D正确。
故选D。
8. 如图,倾角为的光滑绝缘斜面体固定在水平面上,为了使质量为、电荷量为的带负电小球静止在斜面上,可加一平行于纸面的匀强电场。重力加速度大小取,sin37°=0.6,cos37°=0.8。若要使所加电场的电场强度最小,则其最小值和方向为( )
A. 100N/C,竖直向上 B. 60N/C,沿斜面向下
C. 75N/C,水平向左 D. 80N/C,垂直于斜面向下
【答案】B
【解析】
【详解】带电小球在重力、电场力、斜面弹力三力作用下平衡,其中电场力、弹力的合力与重力等大反向,合力恒定、弹力方向恒定,三力构成矢量三角形,其中电场力最小值为垂线段,如图
即最小电场力
故电场强度的最小值为60N/C,方向沿斜面向下。
故选B。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分.在每小题给出的四个选项中,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,有选错的得0分.
9. 库仑扭秤原理如图所示,细金属悬丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的两端分别固定带电量为Q的带正电小球A和不带电小球B,把另一个带电量为q的金属小球C靠近A,A、C两球相互排斥,最终A、C两球距离为r。已知静电力常量为k,忽略球的大小,则( )
A. C球带负电
B. A、C两球间库仑力为
C. 若,则A球对C球的库仑力大于C球对球的库仑力
D. 若不带电的同样小球D与C接触后移开,保持A、C间距不变,库仑力变为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由A、C两球相互排斥可知,C球带正电,故A错误;
B.由库仑定律得,A、C两球间库仑力为,故B正确;
C.根据牛顿第三定律可知,A球对C球的库仑力等于C球对A球的库仑力,故C错误;
D.C球带电量变为,A、C间距不变,A、C间库仑力大小变为,故D正确。
故选BD。
10. 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。
11. 利用电容器可以监测水位的变化,其原理如图所示,两块平行金属板的表面已进行绝缘处理,电源的电动势和内阻恒定不变,当水位发生变化时,点的电势和点的电势也会发生变化。下列说法正确的是( )
A. 水位下降时,电容器的电容变大
B. 若点的电势低于点,则水位正在下降
C. 水位上升后,两金属板间的电场强度变大
D. 水位上升后,电容器储存的电荷量增加
【答案】BD
【解析】
【详解】AD.根据可知,水位下降时,相对介电常数减小,电容器的电容减小,水位上升后,电容器的电容增大,根据可知,电容器储存的电荷量增加,故D正确,A错误;
C.根据可知,不管水位上升还是下降,两金属板间的电场强度不变,故C错误;
B.若点的电势低于点,则电容器在放电,即电容器的电容减小,水位在下降,故B正确。
故选BD。
12. 两点电荷M、N分别固定在和坐标原点处,若取无穷远处电势为0,则两点电荷所形成电场的电势在x轴正半轴上的分布如图所示,图线与x轴交于x0处,x=40cm处电势最低。现有一正点电荷q从x0处由静止释放,其只在电场力作用下运动。下列说法中正确的是( )
A. 点电荷M带正电、N带负电
B. x0处的电场强度为0
C. 点电荷M、N所带电荷量大小之比为4∶1
D. 正点电荷q沿x轴正方向运动的过程中,电势能先减小后增大
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据电势变化情况可知,自区域从左至右电势先降低后升高,所以场强方向先沿轴正方向后沿轴负方向,可知点电荷M带负电,点电荷N带正电,故A错误;
B.在图像中,斜率表示电场强度,在处的图像斜率不为零,则电场强度也不为零,故B错误;
C.在处图像斜率为零,电场强度为,则满足
可知点电荷M、N所带电荷量大小之比为
故C正确;
D.一正点电荷从处由静止释放,正点电荷会向电势低的方向运动,正点电荷沿轴正方向运动的过程中,电势先降低后升高,由于可知,正点电荷的电势能先减小后增大,故D正确。
故选CD。
第II卷(非选择题共44分)
三、实验题(满分8分)
13. 某同学对一阻值约为的金属丝的电阻率进行了测定,先利用刻度尺测量金属丝的长度,再用螺旋测微器测量金属丝直径,然后用伏安法测出金属丝的电阻,最后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。
(1)如图为某次测量金属丝直径时螺旋测微器的示数,其测量值_____。
(2)实验室提供的器材有:
A.电压表(量程,内阻约)
B.电流表(量程,内阻约)
C.电流表(量程,内阻约)
D.滑动变阻器
E.电源(输出电压恒为)、开关和导线若干
实验时电流表应选_____(填器材前的字母序号)。
(3)为使通过待测金属丝的电流能从0开始变化,实验电路应选用下图中的_____。
(4)实验中测得金属丝电阻为,长度为,直径的平均值为,则该金属材料电阻率的表达式为_____(用、、等字母表示)。
(5)若已知电压表的读数为,内阻为,电流表的读数为,内阻为,根据第(3)问中所选电路,写出真实值的计算表达式:_____(用本题中所给物理量表示)。
【答案】(1)0.643
(2)B (3)A
(4)
(5)
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器精度为0.01mm,根据图可知金属丝直径
【小问2详解】
由于金属丝电阻为,电源输出电压为3.0V,则电路最大电流
则电流表选,即选B。
【小问3详解】
因为
所以电流表采用外接法,金属丝的电流能从0开始变化,则滑动变阻器采用分压式接法,故A选项符合题意。
故选A。
【小问4详解】
根据电阻定律
整理得
【小问5详解】
题意可知通过金属丝的真实电流为
故真实值
联立解得
四、计算题(满分36分,其中14题10分,15题10分,16题16分,每小题需写出必要的解题步骤,只有答案不得分)
14. 如图所示,小球A、B均可视为点电荷,两球均带正电,固定的小球A的电荷量为Q,用绝缘细绳悬挂起来的小球B的质量为m、电荷量为q。当小球B静止时,两球心在同一高度,细绳与竖直方向的夹角α,静电力常量为k,重力加速度大小为g,求:
(1)小球B所受电场力的大小F;
(2)A、B两球间的距离r。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据平衡条件得
解得
【小问2详解】
根据库仑定律得
解得
15. 如图所示,光滑绝缘的固定斜面(足够长)倾角为,一带正电的小物块质量为,电荷量为,置于斜面上,当沿水平方向加如图所示的匀强电场时,带电小物块恰好静止在斜面上。从某时刻开始,电场强度变化为原来的,(,,)求:
(1)原来的电场强度大小;
(2)电场强度变化为原来的后,小物块运动的加速度大小;
(3)小物块开始运动内的位移。
【答案】(1)
(2)
(3),方向沿斜面向下
【解析】
【小问1详解】
对小物块受力分析如图所示
小物块恰好静止于斜面上,则有
解得原来的电场强度大小为
【小问2详解】
当场强变为原来的时,小物块沿斜面向下加速运动,由牛顿第二定律可得
解得小物块运动的加速度大小为
【小问3详解】
由运动学公式,可得小物块开始运动内的位移大小为
方向沿斜面向下。
16. 光刻机是半导体行业中重中之重的利器,我国上海微电子装备公司在这一领域的技术近年取得了突破性进展。电子束光刻技术原理简化如图所示,电子枪发射的电子经过成型孔后形成电子束,通过束偏移器后对光刻胶进行曝光。某型号光刻机的束偏移器长,间距也为L,两极间有扫描电压,其轴线垂直晶圆上某芯片表面并过中心O点,该轴线也是束偏移器的一条对称轴。芯片到束偏移器下端的距离为。若进入束偏移器时电子束形成的电流大小为,单个电子的初动能为。不计电子重力及电子间的相互作用力,忽略其他因素的影响,电子到达芯片即被吸收。
求:
(1)若扫描电压为零,电子束在束偏移器中做何种运动?
(2)若扫描电压为多少时,电子束刚好打在束偏移器的下边界不能离开束偏移器?
(3)若某时刻扫描电压为,则电子束到达芯片时的位置离O点的距离为多少?
【答案】(1)匀速直线运动
(2)
(3)0.0015m
【解析】
【小问1详解】
无偏转电压时,电子束做匀速直线运动,落点在O点。
【小问2详解】
设电子的初速度大小为v0,由题意知
电子在束偏移器中运动时间为
电子在束偏移器中加速,由牛顿第二定律有
其中
由题意知电子在束偏移器中的侧移量为
联立解得
【小问3详解】
若某时刻扫描电压为,根据,,
解得
电子从束偏移器中射出时,其速度的反向延长线一定过束偏移器的中心位置,设电子到达芯片时的位置离O点的距离为Y,由几何关系有
联立解得Y=0.0015m
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鹤山一中2025-2026学年度第一学期第一阶段考试
高二物理(选考)试卷
(考试时间:75分钟试卷满分:100分)
第I卷(选择题共56分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触,用绝缘柄把一个带负电的金属球C移近导体A,贴在导体下部的金属箔张开,保持C不动,将导体A和B分开,B端出现的感应电荷量大小为。已知元电荷为。下列说法中正确的是( )
A. 电子由A向B转移
B. 导体A下边金属箔带负电荷
C. 导体B失去电子数为
D. 感应电荷在A内部的点产生的场强方向向左
2. 铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。现有一横截面积为S的铜导线,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,此时电子的定向移动速率为v,电流的微观表达式为,下列说法正确的是( )
A. v表示自由电子定向移动的平均速率,也是热运动的速率
B. 是由推导而来的,它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素
C. 由可知电流I与电荷量q成正比,与时间t成反比
D. 从微观上看,电子运动的速率越大,电流一定越大
3. 关于电场强度,下列说法正确的是( )
A. 电场看不见,摸不着,因此电场实际不存在
B. 电荷间的相互作用是通过电场发生的
C. 根据电场强度的定义式可知,E与F成正比,E与q成反比
D. 由公式可知,放入电场中某点的检验电荷电荷量Q越大,则该点的电场强度越大
4. 电子显微镜是利用电场控制电子运动的,其电场的部分简化图如图所示,电场线的分布形状为“束腰”式。a、b、c、d为电场中的四个点,其中a、b两点关于中间电场线对称。下列说法正确的是( )
A. 电场中a、b两点的电场强度相同
B. 若将电子沿不同路径从a点移动到d点,电场力做功都相等
C. 电子在a点的电势能大于在d点的电势能
D. 电子在电场中任意位置由静止释放时,仅在电场力的作用下一定沿着电场线运动
5. 空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示,相邻等势面线电势差相等,a、b、c、d为电场中的4个点,则( )
A. a、b两点电场强度大小相等、方向相反
B. d点电势高于c点的电势
C. 一电子从c点移到d点电势能增加
D. 一电子从a点沿等势线运动到b点的过程中,加速度先减小后增大
6. 如图,在无限大光滑绝缘水平面内的一条直线上,三个带电小球(不计小球大小)均处于静止平衡状态,它们所带的电荷量依次为、、,且与间的距离大于与间的距离。以下说法中正确的是( )
A. q1与q3的电性一定相反
B. 带电荷量满足
C. 若将带电荷量加倍,三个小球仍能平衡
D. 若将带电荷量加倍,三个小球组成的系统总动量仍为零
7. 如图所示为元件甲和乙的伏安特性曲线,两图线交于点,点坐标为。下列说法正确的是( )
A. 甲为非线型元件
B. 元件乙的电阻随电压的增大而减小
C. 当元件两端电压为时,甲消耗的电功率比乙的小
D. 若将甲、乙元件并联在电压为的理想电源中,则通过干路某一横截面的电荷量为
8. 如图,倾角为的光滑绝缘斜面体固定在水平面上,为了使质量为、电荷量为的带负电小球静止在斜面上,可加一平行于纸面的匀强电场。重力加速度大小取,sin37°=0.6,cos37°=0.8。若要使所加电场的电场强度最小,则其最小值和方向为( )
A. 100N/C,竖直向上 B. 60N/C,沿斜面向下
C. 75N/C,水平向左 D. 80N/C,垂直于斜面向下
二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分.在每小题给出的四个选项中,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,有选错的得0分.
9. 库仑扭秤原理如图所示,细金属悬丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的两端分别固定带电量为Q的带正电小球A和不带电小球B,把另一个带电量为q的金属小球C靠近A,A、C两球相互排斥,最终A、C两球距离为r。已知静电力常量为k,忽略球的大小,则( )
A. C球带负电
B. A、C两球间库仑力为
C. 若,则A球对C球的库仑力大于C球对球的库仑力
D. 若不带电的同样小球D与C接触后移开,保持A、C间距不变,库仑力变为
10. 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
11. 利用电容器可以监测水位的变化,其原理如图所示,两块平行金属板的表面已进行绝缘处理,电源的电动势和内阻恒定不变,当水位发生变化时,点的电势和点的电势也会发生变化。下列说法正确的是( )
A. 水位下降时,电容器的电容变大
B. 若点的电势低于点,则水位正在下降
C. 水位上升后,两金属板间的电场强度变大
D. 水位上升后,电容器储存的电荷量增加
12. 两点电荷M、N分别固定在和坐标原点处,若取无穷远处电势为0,则两点电荷所形成电场的电势在x轴正半轴上的分布如图所示,图线与x轴交于x0处,x=40cm处电势最低。现有一正点电荷q从x0处由静止释放,其只在电场力作用下运动。下列说法中正确的是( )
A. 点电荷M带正电、N带负电
B. x0处的电场强度为0
C. 点电荷M、N所带电荷量大小之比为4∶1
D. 正点电荷q沿x轴正方向运动的过程中,电势能先减小后增大
第II卷(非选择题共44分)
三、实验题(满分8分)
13. 某同学对一阻值约为的金属丝的电阻率进行了测定,先利用刻度尺测量金属丝的长度,再用螺旋测微器测量金属丝直径,然后用伏安法测出金属丝的电阻,最后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。
(1)如图为某次测量金属丝直径时螺旋测微器的示数,其测量值_____。
(2)实验室提供的器材有:
A.电压表(量程,内阻约)
B.电流表(量程,内阻约)
C.电流表(量程,内阻约)
D.滑动变阻器
E.电源(输出电压恒为)、开关和导线若干
实验时电流表应选_____(填器材前的字母序号)。
(3)为使通过待测金属丝的电流能从0开始变化,实验电路应选用下图中的_____。
(4)实验中测得金属丝电阻为,长度为,直径的平均值为,则该金属材料电阻率的表达式为_____(用、、等字母表示)。
(5)若已知电压表的读数为,内阻为,电流表的读数为,内阻为,根据第(3)问中所选电路,写出真实值的计算表达式:_____(用本题中所给物理量表示)。
四、计算题(满分36分,其中14题10分,15题10分,16题16分,每小题需写出必要的解题步骤,只有答案不得分)
14. 如图所示,小球A、B均可视为点电荷,两球均带正电,固定的小球A的电荷量为Q,用绝缘细绳悬挂起来的小球B的质量为m、电荷量为q。当小球B静止时,两球心在同一高度,细绳与竖直方向的夹角α,静电力常量为k,重力加速度大小为g,求:
(1)小球B所受电场力的大小F;
(2)A、B两球间的距离r。
15. 如图所示,光滑绝缘的固定斜面(足够长)倾角为,一带正电的小物块质量为,电荷量为,置于斜面上,当沿水平方向加如图所示的匀强电场时,带电小物块恰好静止在斜面上。从某时刻开始,电场强度变化为原来的,(,,)求:
(1)原来的电场强度大小;
(2)电场强度变化为原来的后,小物块运动的加速度大小;
(3)小物块开始运动内的位移。
16. 光刻机是半导体行业中重中之重的利器,我国上海微电子装备公司在这一领域的技术近年取得了突破性进展。电子束光刻技术原理简化如图所示,电子枪发射的电子经过成型孔后形成电子束,通过束偏移器后对光刻胶进行曝光。某型号光刻机的束偏移器长,间距也为L,两极间有扫描电压,其轴线垂直晶圆上某芯片表面并过中心O点,该轴线也是束偏移器的一条对称轴。芯片到束偏移器下端的距离为。若进入束偏移器时电子束形成的电流大小为,单个电子的初动能为。不计电子重力及电子间的相互作用力,忽略其他因素的影响,电子到达芯片即被吸收。
求:
(1)若扫描电压为零,电子束在束偏移器中做何种运动?
(2)若扫描电压为多少时,电子束刚好打在束偏移器的下边界不能离开束偏移器?
(3)若某时刻扫描电压为,则电子束到达芯片时的位置离O点的距离为多少?
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