内容正文:
临川一中2025-2026学年上学期期中考试
高二年级物理试卷
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一个选项符合要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 电容器是一种重要的电学元件。两个彼此绝缘又相距很近的导体,就构成一个简单的电容器,它能储存电荷。电容器储存电荷的特性可以用电容C来表征。某电容器在充电过程中,其电容C与所带电荷量Q之间的关系,下列图像中正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 如图所示的电路中,电压表和电流表均为理想电表,滑动变阻器的最大阻值为2R,滑片P位于滑动变阻器的中点,定值电阻的阻值为R,在a、b端加上电压U时,电压表和电流表的示数分别为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
3. 如图所示,磁场的方向水平向右,能使磁场中的矩形线圈产生感应电流的是( )
A. 磁场方向突然反向
B. 磁感应强度B不断增大
C. 线圈绕ab轴转动
D. 线圈绕cd轴转动
4. 熔喷布是一种过滤材料,广泛应用于医疗、卫生、环保等领域,熔喷布经过静电驻极处理后,其纤维表面形成持久的静电场,可以持续吸附空气中的微小颗粒,提高过滤效率。静电驻极处理装置中针状电极与平板电极间形成的电场如图所示,b为ac的中点,bd连线平行于平板电极,下列说法正确的是( )
A. a点电场强度比c点的小
B. b、d两点在同一等势面上
C. a、b两点间电势差等于b、c两点间电势差
D. 某带负电颗粒在a点的电势能比在c点的大
5. 如图所示,正三角形的三个顶点a、b、c,在a、b处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中均通有恒定电流。a处导线的电流大小为I,方向垂直于纸面向里,在c处产生磁场的磁感应强度大小为。若c处的磁感应强度大小也为,则b处导线的( )
A. 电流大小为I,方向垂直于纸面向里 B. 电流大小为I,方向垂直于纸面向外
C. 电流大小为2I,方向垂直于纸面向里 D. 电流大小为2I,方向垂直于纸面向外
6. 如图所示,冰壶比赛中,蓝壶静止在冰面上,红壶以的速度由左侧撞击蓝壶,撞击时间约为,撞击后两壶均向右运动,且红壶的速度为,冰壶质量均为,取向右为正方向,则关于撞击过程中蓝壶受到的平均作用力和撞后瞬间蓝壶的速度,下列判断正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
7. 如图甲所示,轴上固定两个点电荷A和B,电荷A固定在原点,电荷B固定在处,通过电势传感器测出轴上各点电势,并描绘出图像,如图乙所示。已知图线与轴的交点坐标为和,处的图线的切线平行于轴,取无穷远处电势为零时,点电荷的电势公式,其中为静电力常量,为场源点电荷的电荷量,为某点距场源点电荷的距离,下列不正确的是( )
A. 两电荷为异种电荷
B. 两电荷量大小之比为
C. 交点坐标、
D. 在轴上的区域内静止释放一负电荷,该电荷只在电场力作用下一定不能向左穿过位置
8. 关于电场线和磁感线,下列说法正确的是( )
A. 磁感线是真实存在的,电场线是不存在的
B. 带正电的粒子顺着电场线的方向运动,其电势能一定减小
C. 在同一磁场中,磁感线越密的地方磁感应强度一定越大
D. 电场线和磁感线均不相交且不闭合
9. 在如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,为定值电阻,为滑动变阻器,L为小灯泡(电阻可视为不变),C为大电容电容器,电压表与电流表均为理想电表。闭合开关S,小灯泡发光,使滑动变阻器的滑片向下缓慢移动一小段距离,该过程中电压表、、示数变化量的绝对值分别为、、,电流表A示数变化量的绝对值为,小灯泡没有烧坏,则下列说法正确的是( )
A. 小灯泡逐渐变亮
B.
C. 电压表的示数增大
D. 断开开关S的瞬间小灯泡立即熄灭
10. 一种可用于卫星上的带电粒子探测装置,由两个同轴的半圆柱形带电导体极板(半径分别为R和)和探测器组成,其横截面如图(a)所示,点O为圆心。在截面内,极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比,方向指向O点。4个带正电的同种粒子从极板间通过,到达探测器。不计重力。粒子1、2做圆周运动,圆的圆心为O、半径分别为、;粒子3从距O点的位置入射并从距O点的位置出射;粒子4从距O点的位置入射并从距O点的位置出射,轨迹如图(b)中虚线所示。则( )
A. 粒子3入射时的动能比它出射时的大
B. 粒子4入射时的动能比它出射时的大
C. 粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能
D. 粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能
二、非选择题:本题共5小题,(共54分)
11. 孙玉同学利用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。竖直平面内的一段固定的圆弧轨道下端与水平桌面相切,先将小滑块A从圆弧轨道上某一点无初速度释放,测出小滑块在水平桌面上滑行的距离(如图甲所示);然后将左侧贴有双面胶的小滑块B放在圆弧轨道的最低点,再将小滑块A从圆弧轨道上同一点无初速度释放,A与B碰撞后结合为一个整体,测出整体沿水平桌面滑行的距离(如图乙所示)。已知小滑块A和B的材料相同。
(1)若滑块A、B的质量分别为、,与水平桌面间的动摩擦因数均为,重力加速度为g,则A、B碰撞前的瞬间系统的动量________,碰撞后的瞬间系统的动量________(用字母、、、g、、表示)。若,则验证了A和B碰撞过程中动量守恒。
(2)本实验________(选填“需要”或“不需要”)测出滑块与水平桌面间的动摩擦因数。
12. 某物理兴趣小组要精密测量一金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测其直径,如图a所示,为______mm,用游标卡尺测其长度,如图b所示,为______cm。
(2)实验中发现电压表的量程无法满足实验要求,某同学将量程为4mA、内阻为的灵敏电流计G与阻值为的定值电阻串联后,改装成量程为3V的电压表,则_______。
(3)为了尽可能准确测量其电阻,使金属丝两端的电压可从零开始调节,请完成实物图的连线______(图中所示电压表为已经改装之后的电压表)。
(4)若通过多次测量得到的电阻的伏安特性曲线(纵坐标I-横坐标U)为过原点的直线,其直线的斜率为k,d表示电阻丝的直径,L表示电阻丝的长度,其电阻率的表达式为______。
13. 由小型直流电动机、小灯泡和定值电阻组成的电路如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=1Ω,定值电阻R=4Ω,小灯泡上标有“3V,4.5W”字样,电动机线圈电阻=1Ω,开关闭合时,小灯泡和电动机均恰好正常工作。求:
(1)电动机的总功率;
(2)电动机的输出功率。
14. 某款电子偏转仪器由边长为L的立方体空间OABC-O1A1B1C1构成,如图所示。电子发射器位于顶部A1O1的中点M,可向O1A1B1C1平面内各个方向均匀射出速率均为v的电子。在立体空间任意两个对立面可放置两块面积较大、与电源相连的金属板,从而实现在立方体空间内产生匀强电场,以控制电子的运动。已知电子质量为m、电荷量大小为e,电子打在金属板上将被吸收不再反弹进入电场,不计电子重力及电子间的相互作用力。问:
(1)当两块金属板分别放置在ABB1A1面和OCC1O1面时,若恰好无电子运动到OCC1O1面,则与金属板相连的电源电压U1是多少?
(2)当两块金属板分别放置在OABC面和O1A1B1C1面时,若恰好有电子打在底部BC的中点Q,则与金属板相连的电源电压U2是多少?
15. 如图(a),农民利用传统的扬谷扇车分离谷粒和杂质。其简化原理如图(b),风车叶片匀速转动,产生水平向右的稳定气流,气流速度为v0,谷粒和杂质均在气流区域受到水平向右的风力。假设谷粒和杂质均从距离地面同一高度为的出口静止释放,气流区域的高度为,正常谷粒的质量范围为m1~m2,质量高于或低于此范围视为杂质,重力加速度大小为g,不计其它阻力。
(1)求谷粒从出口落到地面所用的时间;
(2)若质量为m的谷粒在下落过程中经过气流区域时受到气流的作用力恒为F,求该谷粒落到地面上时的动量;
(3)若谷粒在气流区域受到水平向右的风力大小F=kv(k为常量,v为谷粒或杂质与气流的水平相对速度大小),谷粒或杂质离开气流区域时速度的水平分量为v0,求地面能够收集到正常谷粒的水平距离范围。
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临川一中2025-2026学年上学期期中考试
高二年级物理试卷
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一个选项符合要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 电容器是一种重要的电学元件。两个彼此绝缘又相距很近的导体,就构成一个简单的电容器,它能储存电荷。电容器储存电荷的特性可以用电容C来表征。某电容器在充电过程中,其电容C与所带电荷量Q之间的关系,下列图像中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】电容器充电时,所带电荷量逐渐增大,但电容与所储存电荷量的多少无关,是不变的,ABD错误,C正确。
故选C。
2. 如图所示的电路中,电压表和电流表均为理想电表,滑动变阻器的最大阻值为2R,滑片P位于滑动变阻器的中点,定值电阻的阻值为R,在a、b端加上电压U时,电压表和电流表的示数分别为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】C
【解析】
【详解】滑动变阻器滑片左侧的电阻为R,与定值电阻并联后的电阻为
根据串联电路中电压之比等于电阻之比,则
所以电压表的示数为
由欧姆定律得,电流表的示数为
故C正确,ABD错误。
故选C。
3. 如图所示,磁场的方向水平向右,能使磁场中的矩形线圈产生感应电流的是( )
A. 磁场方向突然反向
B. 磁感应强度B不断增大
C. 线圈绕ab轴转动
D. 线圈绕cd轴转动
【答案】C
【解析】
【详解】ABD.要能使磁场中的矩形线圈产生感应电流则穿过线圈的磁通量要发生变化,磁场方向突然反向、磁感应强度B不断增大、线圈绕cd轴转动,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,不会产生感应电流,故ABD错误;
C.线圈绕ab轴转动,穿过线圈的磁通量发生变化,能产生感应电流,故C正确。
故选C。
4. 熔喷布是一种过滤材料,广泛应用于医疗、卫生、环保等领域,熔喷布经过静电驻极处理后,其纤维表面形成持久的静电场,可以持续吸附空气中的微小颗粒,提高过滤效率。静电驻极处理装置中针状电极与平板电极间形成的电场如图所示,b为ac的中点,bd连线平行于平板电极,下列说法正确的是( )
A. a点电场强度比c点的小
B. b、d两点在同一等势面上
C. a、b两点间电势差等于b、c两点间电势差
D. 某带负电颗粒在a点的电势能比在c点的大
【答案】D
【解析】
【详解】A.a点电场线比c点更密集,因此a点电场强度比c点的大,故A错误;
B.由图可知,bd连线垂直于b点所在的电场线,并不垂直于d点的电场线,由于电场线和等势面是垂直的,因此b、d两点不在同一等势面上,故B错误;
C.由于b为ac的中点,且a、b两点间的平均场强大于b、c两点间的平均场强,由U=Ed可知a、b两点间电势差不等于b、c两点间电势差,故C错误;
D.将带负电颗粒由a点移动到c点,电场力做正功,因此带负电颗粒在a点的电势能比在c点的大,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,正三角形的三个顶点a、b、c,在a、b处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中均通有恒定电流。a处导线的电流大小为I,方向垂直于纸面向里,在c处产生磁场的磁感应强度大小为。若c处的磁感应强度大小也为,则b处导线的( )
A. 电流大小为I,方向垂直于纸面向里 B. 电流大小为I,方向垂直于纸面向外
C. 电流大小为2I,方向垂直于纸面向里 D. 电流大小为2I,方向垂直于纸面向外
【答案】B
【解析】
【详解】已知c处的磁感应强度大小也为,由于正三角形的对称性,a、b到c的距离相等。根据磁感应强度的叠加原理,c处的磁感应强度是a处电流和b处电流在c处产生的磁感应强度的矢量和。因为a处电流在c处产生的磁场磁感应强度大小为,要使c处的磁感应强度大小也为,则b处电流在c处产生的磁场磁感应强度大小也应为,且与a处电流在c处产生的磁场方向夹角为正三角形内角为。根据上述条件可知,b处电流大小与a处电流大小相等,即为I,再结合磁场方向和安培定则判断,b处电流方向垂直于纸面向外。综上,b处导线的电流大小为I,方向垂直于纸面向外。
故选B。
6. 如图所示,冰壶比赛中,蓝壶静止在冰面上,红壶以的速度由左侧撞击蓝壶,撞击时间约为,撞击后两壶均向右运动,且红壶的速度为,冰壶质量均为,取向右为正方向,则关于撞击过程中蓝壶受到的平均作用力和撞后瞬间蓝壶的速度,下列判断正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】D
【解析】
【详解】两壶碰撞过程,系统动量守恒,可得
解得
设撞击过程中蓝壶受到的平均作用力为F,由动量定理,可得
解得
故选D。
7. 如图甲所示,轴上固定两个点电荷A和B,电荷A固定在原点,电荷B固定在处,通过电势传感器测出轴上各点电势,并描绘出图像,如图乙所示。已知图线与轴的交点坐标为和,处的图线的切线平行于轴,取无穷远处电势为零时,点电荷的电势公式,其中为静电力常量,为场源点电荷的电荷量,为某点距场源点电荷的距离,下列不正确的是( )
A. 两电荷为异种电荷
B. 两电荷量大小之比为
C. 交点坐标、
D. 在轴上的区域内静止释放一负电荷,该电荷只在电场力作用下一定不能向左穿过位置
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图像,电荷A周围的电势为正值,所以电荷A带正电;电荷B周围的电势为负值,所以电荷B带负电,两电荷为异种电荷,故A正确,不符合题意;
B.处的图线的切线平行于x轴,该处的电场强度等于零,有
解得,故B正确,不符合题意;
C.由题图可知,、处的电势为零,根据,有,
又
解得,,故C错误,符合题意;
D.在x轴上x>3L的区域内,沿x轴正方向电势逐渐降低,电场强度沿x轴正方向,若在x轴上x>3L的区域内无初速度释放一负电荷,负电荷所受电场力先向左后向右,负电荷将向左先加速后减速,当所处位置的电势与释放点相等时,速度减为零,此后在该点(内的某点)与释放点之间做往复运动,故D正确,不符合题意。
故选C。
8. 关于电场线和磁感线,下列说法正确的是( )
A. 磁感线是真实存在的,电场线是不存在的
B. 带正电的粒子顺着电场线的方向运动,其电势能一定减小
C. 在同一磁场中,磁感线越密的地方磁感应强度一定越大
D. 电场线和磁感线均不相交且不闭合
【答案】BC
【解析】
【详解】A.磁感线和电场线都是为了形象地描述场而引入的假象曲线,不是真实存在的。A错误;
B.正电荷受力方向与电场的方向一致,顺着电场线移动,电场力做正功,电势能减小。B正确;
C.磁感线的疏密表示磁场的强弱。C正确;
D.电场线不相交不闭合,磁感线不相交但闭合。D错误。
故选BC。
9. 在如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,为定值电阻,为滑动变阻器,L为小灯泡(电阻可视为不变),C为大电容电容器,电压表与电流表均为理想电表。闭合开关S,小灯泡发光,使滑动变阻器的滑片向下缓慢移动一小段距离,该过程中电压表、、示数变化量的绝对值分别为、、,电流表A示数变化量的绝对值为,小灯泡没有烧坏,则下列说法正确的是( )
A. 小灯泡逐渐变亮
B.
C. 电压表的示数增大
D. 断开开关S的瞬间小灯泡立即熄灭
【答案】AB
【解析】
【详解】A.滑动变阻器的滑片向下缓慢移动一小段距离,则滑动变阻器阻值变小,根据串反并同,可知通过灯泡电流增大,小灯泡逐渐变亮,故A正确;
B.电路可知电压表测的是电压、根据欧姆定律可知
测的是灯泡L的电压,根据闭合电路欧姆定律有
则有
测的是和灯泡的电压,根据闭合电路欧姆定律有
则有
联立整理得
故B正确;
C.结合A选项分析,根据串反并同,可知电压表的示数减小,故C错误;
D.断开开关S的瞬间,电容器放电,其相当于电源,故小灯泡不会立即熄灭,故D错误。
故选AB。
10. 一种可用于卫星上的带电粒子探测装置,由两个同轴的半圆柱形带电导体极板(半径分别为R和)和探测器组成,其横截面如图(a)所示,点O为圆心。在截面内,极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比,方向指向O点。4个带正电的同种粒子从极板间通过,到达探测器。不计重力。粒子1、2做圆周运动,圆的圆心为O、半径分别为、;粒子3从距O点的位置入射并从距O点的位置出射;粒子4从距O点的位置入射并从距O点的位置出射,轨迹如图(b)中虚线所示。则( )
A. 粒子3入射时的动能比它出射时的大
B. 粒子4入射时的动能比它出射时的大
C. 粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能
D. 粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能
【答案】BD
【解析】
【详解】C.在截面内,极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比,可设为
带正电的同种粒子1、2在均匀辐向电场中做匀速圆周运动,则有
,
可得
即粒子1入射时的动能等于粒子2入射时的动能,故C错误;
A.粒子3从距O点的位置入射并从距O点的位置出射,做向心运动,电场力做正功,则动能增大,粒子3入射时的动能比它出射时的小,故A错误;
B.粒子4从距O点的位置入射并从距O点的位置出射,做离心运动,电场力做负功,则动能减小,粒子4入射时的动能比它出射时的大,故B正确;
D.粒子3做向心运动,有
可得
粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能,故D正确;
故选BD。
二、非选择题:本题共5小题,(共54分)
11. 孙玉同学利用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。竖直平面内的一段固定的圆弧轨道下端与水平桌面相切,先将小滑块A从圆弧轨道上某一点无初速度释放,测出小滑块在水平桌面上滑行的距离(如图甲所示);然后将左侧贴有双面胶的小滑块B放在圆弧轨道的最低点,再将小滑块A从圆弧轨道上同一点无初速度释放,A与B碰撞后结合为一个整体,测出整体沿水平桌面滑行的距离(如图乙所示)。已知小滑块A和B的材料相同。
(1)若滑块A、B的质量分别为、,与水平桌面间的动摩擦因数均为,重力加速度为g,则A、B碰撞前的瞬间系统的动量________,碰撞后的瞬间系统的动量________(用字母、、、g、、表示)。若,则验证了A和B碰撞过程中动量守恒。
(2)本实验________(选填“需要”或“不需要”)测出滑块与水平桌面间的动摩擦因数。
【答案】 ①. [1] ②. [2] ③. [3]不需要
【解析】
【详解】(1)[1][2]滑块A在水平桌面上的运动过程,由动能定理得
解得
故碰撞前动量
两滑块共同运动时,有
解得
碰撞后动量
(2)[3]比较、,即比较和,可抵消,故不需要测出滑块与水平桌面间的动摩擦因数。
12. 某物理兴趣小组要精密测量一金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测其直径,如图a所示,为______mm,用游标卡尺测其长度,如图b所示,为______cm。
(2)实验中发现电压表的量程无法满足实验要求,某同学将量程为4mA、内阻为的灵敏电流计G与阻值为的定值电阻串联后,改装成量程为3V的电压表,则_______。
(3)为了尽可能准确测量其电阻,使金属丝两端的电压可从零开始调节,请完成实物图的连线______(图中所示电压表为已经改装之后的电压表)。
(4)若通过多次测量得到的电阻的伏安特性曲线(纵坐标I-横坐标U)为过原点的直线,其直线的斜率为k,d表示电阻丝的直径,L表示电阻丝的长度,其电阻率的表达式为______。
【答案】(1) ①. 1.840 ②. 4.240
(2)630 (3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
[1]螺旋侧微仪的读数方法为固定刻度读数+可动刻度读数(需估读)。所以直径
[2]游标卡尺的读数方法为主尺读数+游标读数(不需要估读)。所以长度
【小问2详解】
根据题意,当电表满偏时,电流为4mA,电压为3V,根据欧姆定律,
【小问3详解】
金属丝两端的电压可从零开始调节,需使用分压接法。由于改装电压表电阻已知,可以精确计算电压表分流,故使用外接法。如图所示
【小问4详解】
伏安特性曲线的斜率为导体电阻的倒数,根据电阻定律有
整理得
13. 由小型直流电动机、小灯泡和定值电阻组成的电路如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=1Ω,定值电阻R=4Ω,小灯泡上标有“3V,4.5W”字样,电动机线圈电阻=1Ω,开关闭合时,小灯泡和电动机均恰好正常工作。求:
(1)电动机的总功率;
(2)电动机的输出功率。
【答案】(1)14.25W;(2)12W
【解析】
【详解】(1)电路中电流
=1.5A
电动机两端的电压
=9.5V
电动机的总功率
(2)电动机线圈热功率
电动机的输出功率
14. 某款电子偏转仪器由边长为L的立方体空间OABC-O1A1B1C1构成,如图所示。电子发射器位于顶部A1O1的中点M,可向O1A1B1C1平面内各个方向均匀射出速率均为v的电子。在立体空间任意两个对立面可放置两块面积较大、与电源相连的金属板,从而实现在立方体空间内产生匀强电场,以控制电子的运动。已知电子质量为m、电荷量大小为e,电子打在金属板上将被吸收不再反弹进入电场,不计电子重力及电子间的相互作用力。问:
(1)当两块金属板分别放置在ABB1A1面和OCC1O1面时,若恰好无电子运动到OCC1O1面,则与金属板相连的电源电压U1是多少?
(2)当两块金属板分别放置在OABC面和O1A1B1C1面时,若恰好有电子打在底部BC的中点Q,则与金属板相连的电源电压U2是多少?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题可知沿MO1或MA1方向的粒子恰好无法到达平面,则有
解得
【小问2详解】
水平方向,有
竖直方向,有
且
根据牛顿第二定律有
解得
15. 如图(a),农民利用传统的扬谷扇车分离谷粒和杂质。其简化原理如图(b),风车叶片匀速转动,产生水平向右的稳定气流,气流速度为v0,谷粒和杂质均在气流区域受到水平向右的风力。假设谷粒和杂质均从距离地面同一高度为的出口静止释放,气流区域的高度为,正常谷粒的质量范围为m1~m2,质量高于或低于此范围视为杂质,重力加速度大小为g,不计其它阻力。
(1)求谷粒从出口落到地面所用的时间;
(2)若质量为m的谷粒在下落过程中经过气流区域时受到气流的作用力恒为F,求该谷粒落到地面上时的动量;
(3)若谷粒在气流区域受到水平向右的风力大小F=kv(k为常量,v为谷粒或杂质与气流的水平相对速度大小),谷粒或杂质离开气流区域时速度的水平分量为v0,求地面能够收集到正常谷粒的水平距离范围。
【答案】(1)
(2),动量方向与水平方向的角度的正切值
(3)
【解析】
【小问1详解】
谷粒在竖直方向始终做自由落体运动,则
解得谷粒从出口落到地面所用的时间
【小问2详解】
谷粒进入气流区域后水平方向做匀加速运动,加速度为
在气流区域的运动时间为
进入无风区域的水平速度为
该谷粒落到地面上时的竖直速度为
该谷粒落到地面上时的速度为
故该谷粒落地时的动量大小为
谷粒落地时的动量方向与水平方向的角度正切值为
【小问3详解】
设谷粒质量为m,谷粒在水平方向做变加速直线运动,规定向右的方向为正方向,在水平方向上根据动量定理有
谷粒加速阶段的水平位移为
设谷粒在气流区域中加速用时为,结合上两式可得
谷粒加速结束后,水平方向上做匀速直线运动,水平位移为
整个过程中水平总位移为
联立上式解得
将谷粒的质量范围代入,解得水平距离范围为
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