精品解析:陕西省安康市2025-2026学年高二上学期11月期中物理试题
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内容正文:
2025-2026学年第一学期高二期中联考
物理试题
本试卷共8页,15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. 下列说法正确的是( )
A. 点电荷是客观存在的、体积极小、电荷量极小的电荷
B. 电场和电场线都是客观存在的
C. 由可知,电阻与电压成正比
D. 电流是有方向的标量
2. 如图所示,实线是某电场的电场线,、、是电场中的三点,则下列说法不正确的是( )
A. 、、三点的电场强度的大小关系为
B. 、、三点的电势的高低关系为
C. 同一试探电荷在、、三点受到的电场力的大小关系为
D. 同一试探电荷在、、三点的电势能的大小关系为
3. 如图所示,将相距为的、两点电荷放置在绝缘斜面上,点电荷、的电荷量分别为、。现引入第三个点电荷,恰好使三个点电荷都处于平衡状态,点电荷、、的重力不计,则点电荷的电荷量可能为( )
A. B. C. D.
4. 如图所示,图线为通过电阻的电流随其两端电压变化的关系图像,图线为通过某电源的电流和其路端电压的关系图像,两图线相交于点,其坐标为,其中过点的切线与横轴正方向的夹角为,与横轴正方向的夹角为。下列说法正确的是( )
A. 电阻的阻值随其两端电压的升高而增大
B. 当电阻两端的电压时,其阻值一定为
C. 当电阻两端的电压时,其阻值一定为
D. 若将电阻和电源串联起来,电阻消耗的功率一定为
5. 如图所示,竖直平面内的正方形,边水平,边竖直,为正方形中心。有一平行于正方形所在平面的匀强电场(未画出),使点、、的电势分别为、、,已知正方形的边长为,下列说法正确的是( )
A. 、两点的电势差
B. 该匀强电场的电场强度大小为,方向由指向
C. 若将一电子从点移动到点电场力做的功为
D. 若在此空间由静止释放一带电小球,小球会沿着电场线运动
6. 防疫口罩中使用的熔喷布经驻极处理后,可增加静电吸附功能。其原理如图甲所示,针状电极P与平板金属电极MN分别接高压直流电源的正、负极,形成了图乙所示的电场分布,为正方形,为正方形中心,带电粒子在电场力作用下运动,熔喷布捕获带电粒子带上静电,熔喷布带电后对电场的影响忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 熔喷布上表面因捕获带电粒子而带负电
B. 因为垂直,故、、三点的电势相等
C. 带负电的试探电荷从点移到点的过程中电势能增加
D. 、两点间的电势差等于、两点间的电势差
7. 如图所示的电路中,电源电动势为,内阻为,、均为定值电阻,且,为光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小。闭合开关,并增强光照强度,电压表示数的变化量为,电流表示数的变化量为,电流表示数的变化量为,电流表示数的变化量为,所有电表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 电动势是反映电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱的物理量
B. 电流表的示数减小,电流表的示数变大,且
C. 电流表A的示数变大,电压表V的示数变小,但
D. 电源的输出功率可能减小
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18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。
8. 如图所示的电路中,、为同种材料制成的电阻,其中的长度为,截面积为,的长度为,截面积为。现闭合开关S,设、两端的电压分别为、,、中自由电荷定向移动的速率分别为、,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
9. 研究平行板电容器电容的决定因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是( )
A. 用带电玻璃棒与电容器板接触,能使不带电的电容器带电
B. 静电计带电后,电荷在小球、金属杆、金属箔片上均匀分布
C. 实验中,若仅将电容器板向上平移,静电计指针的张角将变小
D. 实验中,若仅将电容器板向左平移,静电计指针的张角将变大
10. 微波器件的核心之一是反射式速调管,它利用电子束在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理可简化为带电粒子在静电场中做往返运动。已知静电场的方向平行于轴,其电势随的分布如图所示。一质量为、带电荷量为的粒子从点由静止释放向右运动,在运动过程中仅受电场力作用,图中,均为已知量,则下列说法正确的是( )
A. 粒子做匀变速直线运动
B. 在区域内电场强度的大小为,方向沿轴负方向
C. 粒子在运动过程中的最大速度为
D. 粒子从点运动到点的时间为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某学习小组用传感器观察电容器的充放电现象并测量该电容器的电容,实验电路如图甲所示,操作如下:
①按照图甲所示的电路进行实物连接;
②先将开关拨至1端,电源向电容器充电,电压传感器记录这一过程中电压随时间变化的图线,如图乙所示;
③然后将开关拨至2端,电容器放电,电流传感器记录这一过程中电流随时间变化的图线,如图丙所示。
(1)开关改接2的瞬间通过电阻的电流方向为_____(填“”或“”);结合图像信息可得电阻_____(结果保留两位有效数字)。
(2)若图线与轴所围成的面积的大小约为,则该电容器充电完毕后所带的电荷量约为_____C,电容大小约为_____F。(结果均保留两位有效数字)
12. 某实验小组欲测量用某种特殊材料制作的一长方体电阻的电阻率,方案如下:
(1)首先用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到电阻“”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为_____。
(2)为进一步提高实验精度,采用伏安法测量其电阻值,提供器材如下:
电源电动势为,内阻未知;电压表的量程,内阻约为;电流表的量程,内阻约为。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,请在图2中用笔画线代替导线完成剩余部分的连接_____;若测得电压表的示数为,电流表的示数为,则_____。
(3)为了消除上述实验中电表带来的误差,该小组又设计了如图3所示的电路。其操作如下:闭合,将滑片调到合适位置,将分别接1和2端时,测得电压表、电流表的读数分别为、和、。则待测电阻的阻值_____(用、、和表示)。
(4)图2中,电阻的长为,宽为,高为。若用伏安法测得电阻为,则电阻的电阻率_____(用、、、表示)。
13. 如图所示是“祝融号”火星车的动力供电电路简化图,其中太阳能电池的电动势,内阻,电动机线圈的电阻,电热丝定值电阻。闭合开关S,火星车正常工作,此时理想电压表示数,求:
(1)电动机线圈的发热功率;
(2)电动机的工作效率;(结果保留三位有效数字)
(3)若电动机正常工作时,电动机将一重物以的速度竖直向上匀速提起,求该重物的质量。(已知火星表面的重力加速度)
14. 如图所示的电路中,直流电源电压为,定值电阻、的阻值均为,滑动变阻器的最大阻值为,平行板电容器的电容为,两极板间的距离为。将滑片滑到端,闭合开关S,使极板带正电,将质量为的带电小球置于极板中心点,小球刚好静止不动。已知重力加速度为,电容器充放电瞬间完成。
(1)请判断小球的电性及电荷量的大小;
(2)若将滑片从端滑到端,求该过程中通过电阻的电荷量大小;
(3)将滑片从端快速滑到端的过程时间极短,可认为该过程中小球仍在点静止,当滑片在端稳定后,求小球到达极板时的速度大小。
15. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,质子先被加速到具有较高的能量,然后被引导轰击肿瘤,杀死细胞。已知质子的质量为,电荷量为,其治疗方案有两种:
(1)用直线加速器给质子加速,获得高速质子流。直线加速器的长度为,其电场可以看成匀强电场,要使质子由静止被加速到,不计质子间相互作用,求电场强度大小;
(2)装置如图所示,来自质子源的质子初速度为零,经加速电压加速后,沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场,再从点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域,最终轰击处在圆上点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为,方向沿半径指向圆心,圆与相切于点,,圆形区域的半径为,点距直线为,不计质子重力及质子间相互作用,求:
①加速电场的电压的大小;
②圆形区域内电场的电场强度大小。
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2025-2026学年第一学期高二期中联考
物理试题
本试卷共8页,15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. 下列说法正确的是( )
A. 点电荷是客观存在的、体积极小、电荷量极小的电荷
B. 电场和电场线都是客观存在的
C. 由可知,电阻与电压成正比
D. 电流是有方向的标量
【答案】D
【解析】
【详解】A.点电荷是理想化模型,并非客观存在,点电荷的体积、电荷量不一定极小,故A错误;
B.电场是电荷周围客观存在的物质,但电场线是为描述电场分布而人为引入的,并非客观存在,故B错误;
C.电阻是导体本身的属性,由材料、长度、横截面积等因素决定,与电压和电流无关,公式仅表示计算关系,而非比例关系,故C错误;
D.电流有大小和方向,但在相加时遵循代数相加规则,因此电流是标量,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,实线是某电场的电场线,、、是电场中的三点,则下列说法不正确的是( )
A. 、、三点的电场强度的大小关系为
B. 、、三点的电势的高低关系为
C. 同一试探电荷在、、三点受到的电场力的大小关系为
D. 同一试探电荷在、、三点的电势能的大小关系为
【答案】D
【解析】
【详解】AC.电场线越密集的位置电场强度越大,由图可知,B点的电场线最密集,C点的电场线最稀疏,故
根据可知,同一试探电荷在、、三点受到的电场力的大小关系为,故AC正确,不符合题意;
BD.沿着电场线方向,电势逐渐降低,所以、、三点电势关系为
根据可知,若试探电荷为正电荷,则
若试探电荷为负电荷,则,故B正确,不符合题意,D错误,符合题意。
故选D。
3. 如图所示,将相距为的、两点电荷放置在绝缘斜面上,点电荷、的电荷量分别为、。现引入第三个点电荷,恰好使三个点电荷都处于平衡状态,点电荷、、的重力不计,则点电荷的电荷量可能为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】点电荷、带异种电荷,且点电荷A的电荷量小于点电荷B的电荷量,三个点电荷都处于平衡状态,可知点电荷C应带负电,且电荷量大于,应放在A、B外侧靠近点电荷A的某位置,设点电荷C与点电荷A的距离为x,根据点电荷C受力平衡有
解得
根据点电荷A受力平衡有
解得
因点电荷C带负电,则
故选A。
4. 如图所示,图线为通过电阻的电流随其两端电压变化的关系图像,图线为通过某电源的电流和其路端电压的关系图像,两图线相交于点,其坐标为,其中过点的切线与横轴正方向的夹角为,与横轴正方向的夹角为。下列说法正确的是( )
A. 电阻的阻值随其两端电压的升高而增大
B. 当电阻两端的电压时,其阻值一定为
C. 当电阻两端的电压时,其阻值一定为
D. 若将电阻和电源串联起来,电阻消耗的功率一定为
【答案】D
【解析】
【详解】A.图线上的点与O点连线的斜率表示,由图可知,随其两端电压的升高而增大,故电阻的阻值随其两端电压的升高而减小,故A错误;
BC.当电阻两端的电压时,其阻值一定为,由于纵坐标与横坐标的标度不确定,故电阻不一定等于,另外,从理论上来说,电阻不等于过M点的切线的斜率的倒数,故BC错误;
D.若将电阻和电源串联起来,电阻两端的电压必为,通过电阻的电流必为,根据可知,电阻消耗的功率一定为,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,竖直平面内的正方形,边水平,边竖直,为正方形中心。有一平行于正方形所在平面的匀强电场(未画出),使点、、的电势分别为、、,已知正方形的边长为,下列说法正确的是( )
A. 、两点的电势差
B. 该匀强电场的电场强度大小为,方向由指向
C. 若将一电子从点移动到点电场力做的功为
D. 若在此空间由静止释放一带电小球,小球会沿着电场线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.匀强电场中,A、O、C三点共线且
则,故A错误;
B.的中点F的电势为
则为等势面,因,则电场强度方向由D指向A,大小为,故B正确;
C.因,则,
若将一电子从点移动到点电场力做的功为,故C错误;
D.若在此空间由静止释放一带电小球,小球受竖直向下的重力和水平方向的电场力,合力与电场线不共线,故小球不会沿着电场线运动,故D错误。
故选B。
6. 防疫口罩中使用的熔喷布经驻极处理后,可增加静电吸附功能。其原理如图甲所示,针状电极P与平板金属电极MN分别接高压直流电源的正、负极,形成了图乙所示的电场分布,为正方形,为正方形中心,带电粒子在电场力作用下运动,熔喷布捕获带电粒子带上静电,熔喷布带电后对电场的影响忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 熔喷布上表面因捕获带电粒子而带负电
B. 因为垂直,故、、三点的电势相等
C. 带负电的试探电荷从点移到点的过程中电势能增加
D. 、两点间的电势差等于、两点间的电势差
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,带正电粒子所受电场力向下,熔喷布上表面因捕获带电粒子而带正电,故A错误;
B.等势面与电场线垂直,、、三点不在同一等势面上,电势不相等,故B错误;
C.沿着电场线方向电势降低,a点电势高于e点电势,由可知带负电的试探电荷从点移到点的过程中电势能增加,故C正确;
D.电场线的疏密表示电场的强弱,、两点间的电场强度大于、两点间的电场强度,由可知、两点间的电势差大于、两点间的电势差,故D错误。
故选C。
7. 如图所示的电路中,电源电动势为,内阻为,、均为定值电阻,且,为光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小。闭合开关,并增强光照强度,电压表示数的变化量为,电流表示数的变化量为,电流表示数的变化量为,电流表示数的变化量为,所有电表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 电动势是反映电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱的物理量
B. 电流表的示数减小,电流表的示数变大,且
C. 电流表A的示数变大,电压表V的示数变小,但
D. 电源的输出功率可能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.电动势是反映电源把其他形式能转化为电能的本领强弱的物理量,故A错误;
B.增强光照强度,光敏电阻阻值减小,根据“串反并同”原理,电流表的示数减小,故B错误;
C.增强光照强度,光敏电阻阻值减小,根据“串反并同”原理,电流表A的示数变大,电压表V的示数变小;根据闭合电路欧姆定律,并联部分电压与总电流的关系为
其图像的斜率绝对值为,是定值,故C正确;
D.电源的输出功率,当外电路总电阻等于内阻时,输出功率最大,题中已知,因此
所以外电路总电阻始终大于内阻,当外电路电阻大于内阻时,电源的输出功率随外电阻的减小而增大;当光照强度增强时,光敏电阻阻值减小,外电路总电阻减小,但外电路总电阻始终大于内阻且减小,所以电源的输出功率一定增大,故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18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。
8. 如图所示的电路中,、为同种材料制成的电阻,其中的长度为,截面积为,的长度为,截面积为。现闭合开关S,设、两端的电压分别为、,、中自由电荷定向移动的速率分别为、,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.根据可知,、的电阻之比为
两个电阻并联的电阻为
串联电路中电流相等,电压之比等于电阻之比,故,故A错误,B正确;
CD.两个电阻a中电流相等,均等于电阻b中电流的一半,即
由可知,
故,故C正确,D错误。
故选BC。
9. 研究平行板电容器电容的决定因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是( )
A. 用带电玻璃棒与电容器板接触,能使不带电的电容器带电
B. 静电计带电后,电荷在小球、金属杆、金属箔片上均匀分布
C. 实验中,若仅将电容器板向上平移,静电计指针的张角将变小
D. 实验中,若仅将电容器板向左平移,静电计指针的张角将变大
【答案】AD
【解析】
【详解】A.用带电玻璃棒与电容器a板接触,a板会带上与玻璃棒上电荷相同种类的电荷,由于静电感应,在b板上将感应出异种电荷,从而使不带电的电容器带电,故A正确;
B.静电计带电后,电荷主要分布在小球、金属杆、金属箔片的外表面,并非均匀分布,故B错误;
C.实验中,若仅将电容器板向上平移,则两极板的正对面积减小,根据可知,电容减小,而电容器所带电荷量不变,根据可知,两极板间的电势差增大,则静电计指针的张角将变大,故C错误;
D.实验中,若仅将电容器板向左平移,则两极板间的距离增大,根据可知,电容减小,而电容器所带电荷量不变,根据可知,两极板间的电势差增大,则静电计指针的张角将变大,故D正确。
故选AD。
10. 微波器件的核心之一是反射式速调管,它利用电子束在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理可简化为带电粒子在静电场中做往返运动。已知静电场的方向平行于轴,其电势随的分布如图所示。一质量为、带电荷量为的粒子从点由静止释放向右运动,在运动过程中仅受电场力作用,图中,均为已知量,则下列说法正确的是( )
A. 粒子做匀变速直线运动
B. 在区域内电场强度的大小为,方向沿轴负方向
C. 粒子在运动过程中的最大速度为
D. 粒子从点运动到点的时间为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.图像斜率的绝对值表示电场强度大小,沿着电场线方向电势降低,由图可知,区域内和区域内电场强度大小不同,电场强度方向相反,粒子在这两个区域所受电场力的大小和方向均不同,则加速度不同,故粒子的运动不是匀变速直线运动,故A错误;
B.在区域内电场强度的大小为
由A到O电势升高,则电场强度方向沿轴负方向,故B正确;
C.粒子运动到O点时速度最大,根据动能定理有
其中
解得,故C错误;
D.粒子从点运动到点的过程是初速度为零的匀加速直线运动,从点运动到点的过程是匀减速直线运动,因
故粒子运动到点时速度恰好为零,粒子从点运动到点的时间为
粒子从点运动到点的时间为
故粒子从点运动到点的时间为,故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某学习小组用传感器观察电容器的充放电现象并测量该电容器的电容,实验电路如图甲所示,操作如下:
①按照图甲所示的电路进行实物连接;
②先将开关拨至1端,电源向电容器充电,电压传感器记录这一过程中电压随时间变化的图线,如图乙所示;
③然后将开关拨至2端,电容器放电,电流传感器记录这一过程中电流随时间变化的图线,如图丙所示。
(1)开关改接2的瞬间通过电阻的电流方向为_____(填“”或“”);结合图像信息可得电阻_____(结果保留两位有效数字)。
(2)若图线与轴所围成的面积的大小约为,则该电容器充电完毕后所带的电荷量约为_____C,电容大小约为_____F。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1) ①. ②. 25
(2) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]开关S拨至1端时,电容器的上极板接电源正极,下极板接电源负极,则充电完毕后,电容器上极板带正电,下极板带负电,开关S改接2的瞬间,电流由带正电的上极板经电阻R流向带负电的下极板,故通过电阻R的电流方向为;
[2]由图乙可知,充电完毕后电容器两极板间的电压为
由图丙可知,开始放电瞬间通过电阻R的电流为
则电阻
【小问2详解】
[1][2]图线与轴所围面积表示该电容器开始放电时所带电荷量,故该电容器充电完毕后所带的电荷量约为
电容大小约为
12. 某实验小组欲测量用某种特殊材料制作的一长方体电阻的电阻率,方案如下:
(1)首先用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到电阻“”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为_____。
(2)为进一步提高实验精度,采用伏安法测量其电阻值,提供器材如下:
电源电动势为,内阻未知;电压表的量程,内阻约为;电流表的量程,内阻约为。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,请在图2中用笔画线代替导线完成剩余部分的连接_____;若测得电压表的示数为,电流表的示数为,则_____。
(3)为了消除上述实验中电表带来的误差,该小组又设计了如图3所示的电路。其操作如下:闭合,将滑片调到合适位置,将分别接1和2端时,测得电压表、电流表的读数分别为、和、。则待测电阻的阻值_____(用、、和表示)。
(4)图2中,电阻的长为,宽为,高为。若用伏安法测得电阻为,则电阻的电阻率_____(用、、、表示)。
【答案】(1)8000
(2) ①. ②.
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
多用电表选择开关旋转到“×1 k”,读数为8000 Ω。
【小问2详解】
[1]实验中滑动变阻器采用分压接法,因为,所以采取电流表内接法,实验电路连接如图所示
[2]若测得电压表的示数为,电流表的示数为,则
【小问3详解】
接1端时
接2端时
解得
【小问4详解】
根据电阻定律
可知
13. 如图所示是“祝融号”火星车的动力供电电路简化图,其中太阳能电池的电动势,内阻,电动机线圈的电阻,电热丝定值电阻。闭合开关S,火星车正常工作,此时理想电压表示数,求:
(1)电动机线圈的发热功率;
(2)电动机的工作效率;(结果保留三位有效数字)
(3)若电动机正常工作时,电动机将一重物以的速度竖直向上匀速提起,求该重物的质量。(已知火星表面的重力加速度)
【答案】(1)400W
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
电动机正常工作时,设电路中的电流为I,根据闭合电路欧姆定律有
解得
电动机线圈的发热功率
【小问2详解】
电动机消耗的电功率为
电动机的工作效率
【小问3详解】
物体匀速运动,则电动机拉力
根据
解得
14. 如图所示的电路中,直流电源电压为,定值电阻、的阻值均为,滑动变阻器的最大阻值为,平行板电容器的电容为,两极板间的距离为。将滑片滑到端,闭合开关S,使极板带正电,将质量为的带电小球置于极板中心点,小球刚好静止不动。已知重力加速度为,电容器充放电瞬间完成。
(1)请判断小球的电性及电荷量的大小;
(2)若将滑片从端滑到端,求该过程中通过电阻的电荷量大小;
(3)将滑片从端快速滑到端的过程时间极短,可认为该过程中小球仍在点静止,当滑片在端稳定后,求小球到达极板时的速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
将滑片滑到端,使极板带正电,将质量为的带电小球置于极板中心点,小球刚好静止不动。根据平衡可知,小球受电场力竖直向上,所以小球带负电,且
解得
【小问2详解】
将滑片滑到端,电容器电压为U,将滑片滑到b端,则电容器电压为
该过程中通过电阻的电荷量大小
【小问3详解】
当滑片在端稳定后,小球加速度
根据位移时间关系
解得
15. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,质子先被加速到具有较高的能量,然后被引导轰击肿瘤,杀死细胞。已知质子的质量为,电荷量为,其治疗方案有两种:
(1)用直线加速器给质子加速,获得高速质子流。直线加速器的长度为,其电场可以看成匀强电场,要使质子由静止被加速到,不计质子间相互作用,求电场强度大小;
(2)装置如图所示,来自质子源的质子初速度为零,经加速电压加速后,沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场,再从点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域,最终轰击处在圆上点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为,方向沿半径指向圆心,圆与相切于点,,圆形区域的半径为,点距直线为,不计质子重力及质子间相互作用,求:
①加速电场的电压的大小;
②圆形区域内电场的电场强度大小。
【答案】(1)
(2)①;②
【解析】
【小问1详解】
质子加速的过程,根据动能定理有
解得
【小问2详解】
①质子在加速电场中加速的过程,根据动能定理有
质子通过辐向电场的过程电场力提供向心力,有
联立解得
②质子由P点运动到Q点的过程中,竖直方向做匀速直线运动,水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,水平方向和竖直方向通过的位移大小分别为,
水平方向和竖直方向分别有,
又
联立解得
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