内容正文:
2023-2024双十高二物理 10 月月考卷
1、 单项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是( )
A.金属的电阻率随温度的升高而减小
B.元电荷e的数值是由密立根用扭秤实验测得的
C.处于静电平衡状态的导体内部场强处处为0
D.电场中某点的电场强度越大,则该点的电势越高
2.均匀带电、完整的球壳在球外空间产生的电场,等效为电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,半径为r、均匀分布着电荷量为的球面,其圆心О与直径AB都在x轴上,x轴上P点有一带正电的点电荷与A点的距离为r。若x轴上与B点的距离为r的C点,其电场强度大小为,静电力常量为k,则点电荷的带电量为( )
A. B. C. D.
3.在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δl的电子束内的电子个数是( )
A. B.
C. D.
4.1897年汤姆孙发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907-1916密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍,于是称这数值为基本电荷,如图所示,两块完全相同的金属极板正对着水平放置,板间的距离为d,当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电场时,观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为;当两板间加竖直向下的电场E时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间内运动的距离与在时间内运动的距离相等。忽略空气浮力,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.根据上板电势高时观察油滴竖直向上做匀速运动可以判定油滴带正电
B.密立根根据实验数据计算出油滴所带的电荷量大约都是
C.根据不加电压和加电压两个匀速过程可以求解出油滴所带的电荷量
D.根据不加电压和加电压两个匀速过程可以求解出油滴所带的电荷量
二、双项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两个选项符合题目要求,错选得0分,漏选的3分)
5.空心球形导体壳内放置一正点电荷,球壳内、外电场线分布如图所示。a、d两点分别位于球壳内、外,b、c两点均位于球壳的内表面。则( )
A.a点的场强大于d点的场强
B.a点的电势等于d点的电势
C.电子在c点的电势能大于在d点的电势能
D.电子从a点分别运动到b点和c点,电场力做功相等
6.有一沿x轴分布的电场,电场强度E随x变化的图像如图所示,x轴正向为电场强度的正方向,在x轴上间某点处由静止释放一个质量为m,电荷量为q的带负电的粒子,仅在电场力作用下运动,下列说法正确的是( )
A.x轴上处电势最高
B.x轴上处电势最高
C.粒子在向右运动的过程中,粒子的电势能可能先减小后增大,再减小
D.粒子在向右运动的过程中,如果到达处速度刚好为零,则粒子运动的最大速度一定大于
7.如图甲所示的直线加速器,其示意图如图乙所示,由沿轴线分布的金属圆筒(又称漂移管)组成,相邻金属圆筒分别接在电源的两端。质子以初速度从点沿轴线进入加速器,质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为,在金属圆筒之间的狭缝被电场加速,加速时电压大小相同。质子电荷量为、质量为,不计质子经过狭缝的时间,则( )
A.所接电源的极性应周期性变化
B.金属圆筒的长度应与质子进入金属圆筒时的速度成正比
C.质子从金属圆筒射出时的速度大小为
D.金属圆筒的长度为
8.A、B两物体质量均为m,其中A带正电,电荷量为,B不带电,通过劲度系数为k的绝缘竖直轻质弹簧相连放在水平面上,如图所示,开始时A、B都处于静止状态。现在施加竖直向上的匀强电场,电场强度,式中g为重力加速度,若不计空气阻力,不考虑A物体电荷量的变化,则以下判断正确的是( )
A.刚施加电场的瞬间,A的加速度大小为2g
B.从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中,A物体速度大小一直增大
C.从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中,A物体的机械能增加量始终等于A物体电势能的减少量
D.B刚要离开地面时,A的速度大小为
三、填空、实验题(20分)
9.(4分)某电动机提升重物的装置如图所示,电源的电压为120V,不计内阻。重物的质量m=50kg。当电机以v=0.85m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度I=5A,重力加速度g=10m/s2,则电动机的输出功率为 W;电动机线圈电阻为
10.(4分)如图所示,水平面内有、、、、、六个点,它们均匀分布在半径为的同一圆周上,空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。已知、、三点的电势分别为、、,则电场强度的大小为 V/m;圆周上电势最低的点为 V
11.(5分)两块竖直放置的平行正对的金属板构成一个平行板电容器.电容器左板接地,右板与静电计相连,在距离两板等距离的A点处有一个带电小球在静电力与细绳牵引下处于静止状态.若将左极板向右移动靠近A点后系统再次平衡,与前一次平衡状态相比,验电器指针偏角 ,细线与竖直方向的夹角 ,小球的电势能 。(以上三空均选填“增大”、“减小”或者“不变”)
12.(7分)如图甲,是利用电流传感器系统研究电容器充电情况的电路图。将电容器C1接入电路检查无误后进行了如下操作:
①将S拨至1,并接通足够长的时间
②将S拨至2
③观察并保存计算机屏幕上的I-t图,得到图线I(图乙I)
④换上电容器C2重复前面的操作,得到图线Ⅱ(图乙II)
(1)操作①的作用是使电容器 电(填“充”或“放”) 。
(2)将S拨至2时,电流方向为 (选填“A到B”或“B到A”)。
(3)由I-t图线可以分析出,两个电容器充电结束后,C1的电量 (填“大于”“小于”或“等于”)C2的电量;两个电容器相比较,C1的电容 (填“较大”“较小”或“相等”)。
四、计算題:本题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(12分)静电场方向平行于x轴,其电势随x的分布可简化为如图所示的折线,图中和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动.已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0<A<q),忽略重力.求
(1)粒子所受电场力的大小;
(2)粒子的运动区间;
(3)粒子的运动周期。
14.(12分)如图所示,光滑绝缘的水平轨道AB与半径为R的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连接,圆形轨道竖直放置,CD为圆轨道的水平直径,空间存在水平向右的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块,若滑块从B点静止释放,滑块可以恰好到达C点。已知重力加速度为g。求
(1)滑块受到电场力的大小
(2)若滑块在A点静止释放,且AB=R,求滑块沿圆轨道运动的最大速度大小及其对轨道的最大压力大小;
(3)滑块再由另一点A'静止释放,若滑块能沿圆弧轨道运动到与圆心等高的D点,则A'B至少多长。
15.如图(a)所示,真空室中电极 K 发出的电子(初速为零,不计重力)。经 U0=1000V 的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B 两板间的中心线射入,A、B 板长 L=0.20m,相距 d=0.020m,加在 A、B 两板间的电压 U 随时间 t 变化 U-t 图线如图(b)。设 A、B 两板间的电场可以看作是均匀的,且两板外无电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒,筒的左侧边缘与极板右端距离 b=0.15m,筒绕其竖直轴匀速转动,周期T=0.20s,筒的周长s=0.20m,筒能接收到通过 A、B 板的全部电子。
(1)对于恰能穿过 A、B 板的电子,在它通过时加在两板间的电压 UC应为多大?
(2)以 t=0 时(见图 b,此时U=0)电子打到圆筒记录纸上的点作为 xOy 坐标系的原点,并取 y 轴竖直向上,试计算电子打到记录纸上的最高点的 x 坐标和 y 坐标;
(3)在给出的坐标纸上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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2023-2024双十高二物理 10 月月考卷
1、 单项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是( )
A.金属的电阻率随温度的升高而减小
B.元电荷e的数值是由密立根用扭秤实验测得的
C.处于静电平衡状态的导体内部场强处处为0
D.电场中某点的电场强度越大,则该点的电势越高
【答案】C
【详解】A.金属的电阻率随温度的升高而增加。故A错误;
B.元电荷e的数值是由密立根用油滴实验测得的。故B错误;
C.处于静电平衡状态的导体内部场强处处为0。故C正确;
D.沿着电场线前进电势逐渐降低。电场中某点的电场强度越大,则该点的电势不一定越高。故C错误。
故选C。
2.均匀带电、完整的球壳在球外空间产生的电场,等效为电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,半径为r、均匀分布着电荷量为的球面,其圆心О与直径AB都在x轴上,x轴上P点有一带正电的点电荷与A点的距离为r。若x轴上与B点的距离为r的C点,其电场强度大小为,静电力常量为k,则点电荷的带电量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设p点的点电荷带电量为,它在C点产生的电场强度
场强沿x轴的负方向,带电量为完整球面在C点产生的电场强度
,场强沿x轴的负方向
由题意两种带电体在C点产生的合电场强度为,则有
综合解得
所以A正确;BCD错误;
故选A。
3.在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δl的电子束内的电子个数是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】在加速电场中有
eU=mv2
得
v=
在刚射出加速电场时,一小段长为Δl的电子束内电荷量为
q=IΔt=I
则电子个数
n==
故选B。
4.1897年汤姆孙发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907-1916密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍,于是称这数值为基本电荷,如图所示,两块完全相同的金属极板正对着水平放置,板间的距离为d,当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电场时,观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为;当两板间加竖直向下的电场E时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间内运动的距离与在时间内运动的距离相等。忽略空气浮力,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.根据上板电势高时观察油滴竖直向上做匀速运动可以判定油滴带正电
B.密立根根据实验数据计算出油滴所带的电荷量大约都是
C.根据不加电压和加电压两个匀速过程可以求解出油滴所带的电荷量
D.根据不加电压和加电压两个匀速过程可以求解出油滴所带的电荷量
【答案】D
【详解】A.当两板间加竖直向下的电场E时,该油滴竖直向上做匀速运动,说明油滴受到的电场力竖直向上,与板间电场的方向相反,所以该油滴带负电,A错误;
B.油滴所带的电荷量大约都是1.6×10-19C的整数倍,B错误;
CD.设油滴运动时所受空气阻力f与速度大小v满足关系为
当不加电场时,设油滴以速率v1匀速下降,受重力和阻力而平衡,即
当极板加电场E时,设油滴以速率v2匀速上升,受电场力、重力和阻力,即
根据题意有
解得
C错误,D正确。
故选D。
二、双项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两个选项符合题目要求,错选得0分,漏选的3分)
5.空心球形导体壳内放置一正点电荷,球壳内、外电场线分布如图所示。a、d两点分别位于球壳内、外,b、c两点均位于球壳的内表面。则( )
A.a点的场强大于d点的场强
B.a点的电势等于d点的电势
C.电子在c点的电势能大于在d点的电势能
D.电子从a点分别运动到b点和c点,电场力做功相等
【答案】AD
【详解】A.电场线的疏密,表示电场的强弱,电场线越密的地方,电场越强,所以a点的场强大于d点的场强,A正确;
B.沿电场线方向电势逐渐降低,所以a点的电势高于d点的电势,B错误;
C.电子带负电,负电荷在电势高的地方电势能小,所以电子在c点的电势能小于在d点的电势能,C错误;
D.处于电场中的导体是一个等势体,因此b点电势和c点电势相等,所以电子从a点分别运动到b点和c点,电场力做功相等,D正确。
故选AD。
6.有一沿x轴分布的电场,电场强度E随x变化的图像如图所示,x轴正向为电场强度的正方向,在x轴上间某点处由静止释放一个质量为m,电荷量为q的带负电的粒子,仅在电场力作用下运动,下列说法正确的是( )
A.x轴上处电势最高
B.x轴上处电势最高
C.粒子在向右运动的过程中,粒子的电势能可能先减小后增大,再减小
D.粒子在向右运动的过程中,如果到达处速度刚好为零,则粒子运动的最大速度一定大于
【答案】AD
【详解】因x1点的右侧电场线向右,左侧的电场线向左,顺着电场线电势降低,故x1点的电势最高,选项A正确,B错误;带负电的粒子从0-x1中的某位置释放,电场力先做正功,过了x1位置后,电场力做负功,如果速度减到零后,在反向运动时,电场力又做正功,返回了x1位置后,电场力又做负功,故粒子的电势能可能先减小后增大,再减小,再增大,选项C错误;粒子在向右运动的过程中,如果到达x2处速度刚好为零,则在x1处的速度最大,根据动能定理,如果是场强为E0的匀强电场,则,解得,因x1-x2各处的场强均大于E0,故粒子运动的最大速度一定大于,选项D正确;故选AD.
7.如图甲所示的直线加速器,其示意图如图乙所示,由沿轴线分布的金属圆筒(又称漂移管)组成,相邻金属圆筒分别接在电源的两端。质子以初速度从点沿轴线进入加速器,质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为,在金属圆筒之间的狭缝被电场加速,加速时电压大小相同。质子电荷量为、质量为,不计质子经过狭缝的时间,则( )
A.所接电源的极性应周期性变化
B.金属圆筒的长度应与质子进入金属圆筒时的速度成正比
C.质子从金属圆筒射出时的速度大小为
D.金属圆筒的长度为
【答案】AB
【详解】A.因由直线加速器对质子进行加速时,质子运动方向不变,由题图乙可知,若的右边缘为正极,则在下一次加速时的右边缘也需要为正极,所以所接电源的极性应周期性变化,A正确;
B.因质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为,由可知,金属圆筒的长度应与质子进入金属圆筒时的速度成正比,B正确;
C.质子以初速度从点沿轴线进入加速器,由题图乙可知,质子经过4次加速,由动能定理有
解得质子从金属圆筒射出时的速度大小为
C错误;
D.质子在金属圆筒内做匀速运动,所以金属圆筒的长度为
D错误。
故选AB。
8.A、B两物体质量均为m,其中A带正电,电荷量为,B不带电,通过劲度系数为k的绝缘竖直轻质弹簧相连放在水平面上,如图所示,开始时A、B都处于静止状态。现在施加竖直向上的匀强电场,电场强度,式中g为重力加速度,若不计空气阻力,不考虑A物体电荷量的变化,则以下判断正确的是( )
A.刚施加电场的瞬间,A的加速度大小为2g
B.从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中,A物体速度大小一直增大
C.从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中,A物体的机械能增加量始终等于A物体电势能的减少量
D.B刚要离开地面时,A的速度大小为
【答案】AB
【详解】A.在未施加电场时,A物体处于平衡状态,当施加电场的瞬间,A物体受到的合力为A所受的电场力,故
解得
方向向上,故A正确;
B.B刚要离开地面时,地面对B弹力为0,即
对A物体
即A物体所受合力为0,因此从施加电场开始到B刚要离开地面过程,A物体做加速度逐渐变小的加速运动,即A物体速度大小一直增大,故B正确;
C.从施加电场开始到弹簧恢复原长的过程,A物体的机械能增加量等于电势能的减少量与弹性势能的减少量之和,从弹簧恢复原长到B刚要离开地面的过程,A物体的机械能增加量等于电势能的减少量与弹性势能的增加量之差,故C错误;
D.当B刚要离开地面时,此时B受到弹簧的弹力等于B的重力,从施加电场到B离开地面,弹簧的弹力做功为零,A上升的距离为
根据动能定理可知
解得
故D错误。
故选AB。
三、填空、实验题(20分)
9.(4分)某电动机提升重物的装置如图所示,电源的电压为120V,不计内阻。重物的质量m=50kg。当电机以v=0.85m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度I=5A,重力加速度g=10m/s2,则电动机的输出功率为 W;电动机线圈电阻为
【答案】425 7
【详解】电动机的输出功率P出=P机=mgv=425W
对电动机
解得电动机线圈电阻为
r=7
10.(4分)如图所示,水平面内有、、、、、六个点,它们均匀分布在半径为的同一圆周上,空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。已知、、三点的电势分别为、、,则电场强度的大小为 V/m;圆周上电势最低的点为 V
【答案】100
【详解】
AE中点G的电势为
所以CF是一个等势面,电场线与等势面垂直,且由高电势指向低电势,所以电场强度方向由A指向E,由几何关系可得
电场强度的大小为
该圆周上电势最低的点与圆周相切,如图所示在AB弧中点,则有
=
解得
= V
11.(5分)两块竖直放置的平行正对的金属板构成一个平行板电容器.电容器左板接地,右板与静电计相连,在距离两板等距离的A点处有一个带电小球在静电力与细绳牵引下处于静止状态.若将左极板向右移动靠近A点后系统再次平衡,与前一次平衡状态相比,验电器指针偏角 ,细线与竖直方向的夹角 ,小球的电势能 。(以上三空均选填“增大”、“减小”或者“不变”)
【答案】减小 不变 减小
【详解】将左板向右平移,板间距离减小,由电容的决定式,得知电容增大,而电容器的电量不变,由,可知,板间电压减小,则静电计指针张角减小,根据,联立可得:即场强不变,电场力不变,带电小球不动,夹角不变,由上可知场强不变,将左板向右平移,小球与负极板间的电势差变小,故小球所在位置的电势减小,由图可知小球带正电,根据电势能公式Ep=qφ,可知电势能减小
12.(7分)如图甲,是利用电流传感器系统研究电容器充电情况的电路图。将电容器C1接入电路检查无误后进行了如下操作:
①将S拨至1,并接通足够长的时间
②将S拨至2
③观察并保存计算机屏幕上的I-t图,得到图线I(图乙I)
④换上电容器C2重复前面的操作,得到图线Ⅱ(图乙II)
(1)操作①的作用是使电容器 电(填“充”或“放”) 。
(2)将S拨至2时,电流方向为 (选填“A到B”或“B到A”)。
(3)由I-t图线可以分析出,两个电容器充电结束后,C1的电量 (填“大于”“小于”或“等于”)C2的电量;两个电容器相比较,C1的电容 (填“较大”“较小”或“相等”)。
【答案】 放 A到B 大于 较大
【详解】(1)操作①的作用是使电容器不带电,通过放电来实现。
(2)将S拨至2时,电容器放电,电流方向为A到B。
(3)由于I-t图像的面积等于电量,则由I-t图线可以分析出,两个电容器充电结束后,C1的电量大于C2的电量;根据
两个电容器相比较,C1的电容较大。
四、计算題:本题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(12分)静电场方向平行于x轴,其电势随x的分布可简化为如图所示的折线,图中和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动.已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0<A<q),忽略重力.求
(1)粒子所受电场力的大小;
(2)粒子的运动区间;
(3)粒子的运动周期。
【答案】(1); (2) ;(3)
【详解】(1) 由图可知,0与d(或-d)两点间的电势差为:U=φ0
电场强度的大小为:
电场力的大小为:
(2) 设粒子在[-x,x]区间内运动,速率为v,由题意得:
由图可知:
由上解得:
因动能非负,有:
则有:
即:
所以可得粒子的运动区间为:
(3) 考虑粒子从-x0处开始运动的四分之一周期,由牛顿第二定律得粒子的加速度:
根据直线运动公式:
联立并代入得:
故得粒子的运动周期为:
14.(12分)如图所示,光滑绝缘的水平轨道AB与半径为R的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连接,圆形轨道竖直放置,CD为圆轨道的水平直径,空间存在水平向右的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块,若滑块从B点静止释放,滑块可以恰好到达C点。已知重力加速度为g。求
(1)滑块受到电场力的大小
(2)若滑块在A点静止释放,且AB=R,求滑块沿圆轨道运动的最大速度大小及其对轨道的最大压力大小;
(3)滑块再由另一点A'静止释放,若滑块能沿圆弧轨道运动到与圆心等高的D点,则A'B至少多长。
【答案】(1)mg;(2) ;(3) .
【详解】(1)设滑块到达C点时的速度为0,由动能定理有
Eq=mg
(2) 设滑块到达E点时速度最大,此时圆心与E点的连线和竖直方向夹角为θ,则根据动能定理有
Eq(R+Rsinθ)-mg(R-Rcosθ)= (当θ=45°时,sinθ+cosθ为最大值等于)
解得
根据等效重力得,当滑块在E点时,对轨道压力N最大
解得N=3
(3)设A'B的长度为L,要使滑块恰好始终沿轨道滑行,即滑块能过等效最高点P点
解得
解得
15.如图(a)所示,真空室中电极 K 发出的电子(初速为零,不计重力)。经 U0=1000V 的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B 两板间的中心线射入,A、B 板长 L=0.20m,相距 d=0.020m,加在 A、B 两板间的电压 U 随时间 t 变化 U-t 图线如图(b)。设 A、B 两板间的电场可以看作是均匀的,且两板外无电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒,筒的左侧边缘与极板右端距离 b=0.15m,筒绕其竖直轴匀速转动,周期T=0.20s,筒的周长s=0.20m,筒能接收到通过 A、B 板的全部电子。
(1)对于恰能穿过 A、B 板的电子,在它通过时加在两板间的电压 UC应为多大?
(2)以 t=0 时(见图 b,此时U=0)电子打到圆筒记录纸上的点作为 xOy 坐标系的原点,并取 y 轴竖直向上,试计算电子打到记录纸上的最高点的 x 坐标和 y 坐标;
(3)在给出的坐标纸上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。
【答案】(1)20V;(2)(2cm,2.5cm)和(12cm,2.5cm);(3)
【详解】(1)对于恰能穿过 A、B 板的电子,设v0为电子沿A、B板的中心线射入电场时的初速度,由动能定理得
−0 ①
电子在中心线方向的运动为匀速运动,设电子穿过A、B板的时间为t0,则有
②
电子在垂直A、B板方向的运动为匀加速直线运动,对于恰能穿过A、B板的电子,它在垂直A、B板方向的加速度大小为
③
在它通过时加在两板间的电压UC应满足
④
联立①②③④式解得
UC=20V ⑤
(2)此电子从A、B板射出时沿y方向的分速度为
⑥
此后,此电子做匀速直线运动,它打在记录纸上的点最高,设纵坐标为ym,根据几何关系可得
⑦
联立①②③⑤⑥⑦解得
ym=0.025m=2.5cm ⑧
由题图(b)可知,加于两板电压U的周期T0=0.1s,U的最大值Um=100V,因为UC<Um,所以在一个周期T0内,只有开始的一段时间间隔Δt内有电子通过A、B板,则
⑨
由题意可知电子从发射到打在到记录纸上的时间可忽略不计。并且因为T>,所以电子打在记录纸上的最高点不止一个,根据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定,第一个最高点的x坐标为
⑩
第二个最高点的x坐标为
⑪
第三个最高点的x坐标为
⑫
由于记录筒的周长为20cm,所以第三个最高点已与第一个最高点重合,由此推知记录纸上能记录到的最高点只有两个,它们的坐标分别为(2cm,2.5cm)和(12cm,2.5cm)。
(3)根据前面分析可知,在圆筒转动的第一个周期内,可以在圆筒上留下两条最低点和最高点的连线,而在之后的周期中,上述连线对应重合。电压为U时,电子的偏移量为
⑬
根据几何关系可得
⑭
解得
⑮
根据前面分析可知t时刻打在记录纸上的横坐标为
⑯
由题图(b)可知U在每个周期内都随t线性变化,所以y也随t线性变化,则根据⑮⑯式可知y随x成线性关系,即记录纸上最低点和最高点连线为直线,电子打到记录纸上所形成的图线,如图所示。
试卷第1页,共3页
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