精品解析:湖南省岳阳市汨罗市第一中学2025-2026学年高三上学期11月期中物理试题
2026-04-17
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 湖南省 |
| 地区(市) | 岳阳市 |
| 地区(区县) | 汨罗市 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.37 MB |
| 发布时间 | 2026-04-17 |
| 更新时间 | 2026-04-17 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-17 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57405420.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2025年11月高三物理期中考试试题
一、单选题(每题4分,共18分)
1. 下列关于物理学史或物理认识说法正确的是( )
A. 牛顿的理想实验将实验事实和逻辑推理相结合得出了力不是维持物体运动的原因
B. 通过第谷观测,开普勒发现所有行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
C. 牛顿对引力常量G进行了准确测定,并发表在《自然哲学的数学原理》中
D. 重力加速度的单位有N/kg和,这两个单位表示的结果是不同的
2. 2024年7月31日,巴黎奥运会跳水女子双人10米跳台决赛,中国选手全红婵、陈芋汐完美展现“水花消失术”,以绝对优势获得金牌,跳水过程从离开跳板开始计时,图像如下图所示,图中仅段为直线,不计空气阻力,则由图可知( )
A. 段运动员处于失重状态
B. 段为空中的运动时间,该段时间运动员的速度方向始终竖直向下
C. 段运动员的加速度逐渐增大
D. 段运动员一直处于超重状态
3. 如图所示是地月天体系统,在月球外侧的地月连线上存在一个特殊点,称为拉格朗日点。在地球上发射一颗质量为的人造卫星至该点后,它受到地球、月球对它的引力作用,并恰好和月球一起绕地球同角速度匀速圆周运动。已知相对于地球质量M和月球质量m来说,很小,所以卫星对地球和月球的引力不影响地球和月球的运动。设地心、月心间距为L,月心到该拉格朗日点的距离为d,则( )
A. 该卫星的线速度比月球的线速度小
B. 该卫星的向心加速度比月球的向心加速度小
C. 该卫星的发射速度大于第二宇宙速度11.2km/s
D. 题中物理量满足等式
4. 一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程,其中的延长线经过原点,是等温过程,状态的压强为,下列说法正确的是( )
A. 状态的压强大于
B. 状态的压强为
C. 过程中,外界对气体做的功等于气体释放的热量
D. 过程中,气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数变多
5. 如图所示,在距地面同一高度处将三个相同的小球以相同的速率分别沿竖直向下、竖直向上、水平向右的方向抛出,不计空气阻力,比较这三个小球从抛出到落地的过程,下列说法正确的是( )
A. 重力对每个小球做的功都各不相同
B. 重力对每个小球的冲量都各不相同
C. 每个小球落地时的速度都各不相同
D. 每个小球落地时重力做功的瞬时功率都各不相同
6. 氕()、氘()、氚()是氢的同位素,已知三者均带正电,电荷量之比为1:1:1,质量之比为1:2:3.将如图甲、乙所示结构均放入云室,云室可以显示带电粒子运动径迹。如图甲,含有氕、氘、氚三种粒子的粒子束从O点静止进入电场,所有粒子经同一加速、偏转场最终都能打在光屏上;如图乙,含有氕、氘、氚三种粒子的粒子束从点以相同且不为零的初速度v0进入同一偏转场最终都能打在光屏上。已知粒子打在光屏上动能越大,光屏上显现的光点亮度越高,不计阻力、粒子间的相互作用和粒子重力,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,云室显示3条径迹,氕、氘、氚三种粒子打在光屏上速度大小之比为
B. 甲图中,光屏上有3个光点,最亮的光点对应的粒子是氕
C. 乙图中,云室只能显示出1条径迹,不能通过径迹区分三种粒子
D. 乙图中,光屏上有3个光点,离光屏中心最近的是氚
二、多选题(每题5分,共15分)
7. 爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象,在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像,下列说法正确的是( )
A. 在图甲装置中,改用x射线照射锌板一定有光电子飞出
B. 由图乙可知,当正向电压增大时,光电流一定增大
C. 由图丙可知,入射光的频率越高,金属的逸出功越大
D. 由图丁可知,该图线的斜率为普朗克常量
8. 某高速公路上,由于前车违规停车发生一起追尾交通事故,图乙所示为交警根据现场测量绘制的刹车痕迹勘察示意图,其中表示前后两车减速区域重叠部分的长度。将后车制动过程和碰后两车的减速过程均视为匀减速直线运动,两车均视为质点且质量相等,所受阻力大小均始终为车重的0.5倍,碰撞时间极短,且碰撞前后两车始终在同一直线上运动,该高速路段的限速为,重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 两车碰后瞬间前车的速度为
B. 两车碰后瞬间后车的速度为
C. 后车刹车后,经4s停下来
D. 后车开始刹车时,没有超速
9. 如图所示,虚线a、b、c、d是空间静电场中的四条等势线,相邻等势线间的电势差恒定,一个电荷量为q的带正电小球套在以O点为圆心的光滑绝缘水平圆环上,小球在P点时,给小球一个初速度使小球沿圆环做圆周运动,圆环与等势线在同一水平面内,与等势线的交点分别为A、B、C、D,小球运动到D点时对圆环的作用力恰好为零,小球在B点的动能为,在C点的动能为,圆环的半径为R,则下列判断正确的是( )
A. C点电势比A点电势高
B. 小球在C点的速度比在A点速度大
C. A、B两点的电势差的绝对值为
D. 小球在D点受到的电场力大小为
三、实验题(共20分)
10. 某实验小组测量待测电阻的阻值大小。
(1)先用欧姆表“×10”挡粗测的阻值,示数如图甲所示,对应的读数是______。
(2)为了进一步精确测量该待测电阻的阻值,设计了如图乙所示的测量电路。
①图乙中电压表V量程为1V、内阻为,发现电压表的量程太小,需将该电压表改装成3V量程的电压表,应将的阻值调为______;
②在闭合电路开关前应该把滑动变阻器的滑片移到右端;
③用笔画线代替导线补充完成图丙中实物间的连线______;
④某次测量时,电压表与电流表的示数分别为U、I,则待测电阻的阻值______(用U、I和电压表内阻表示)。
11. 如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置,质量为m1和m2的滑块与质量为m0的动滑轮用不可伸长的轻质绳按图示方式连接(绳竖直)。m2的右侧有宽度为d、质量忽略不计的遮光条。现让m2从距离光电门高度为h处由静止释放,发现光电计时器显示遮光条经过光电门的时间为t。已知重力加速度大小为g,且d远小于h。
(1)m2经过光电门时的速度大小为_______;
(2)若将m0、m1和m2看作一个系统,则m2下落h过程中,系统减少的重力势能为_______,系统增加的动能为_______。
(3)经过多次实验发现m0、m1和m2组成的系统减少的重力势能与系统增加的动能并不相等,请从系统误差的角度分析二者不相等的可能原因是(写出一条即可):____。
四、解答题(共41分)
12. 如图所示,某物流公司为了把货物运送到高度为h的高台,在地面上架设了一个由水平台阶组成的传送装置(与自动扶梯类似),该装置与水平地面的夹角为。现把一质量为m的货物放在最下层台阶上、货物随传送装置由静止以恒定加速度a向上运动。重力加速度大小为g。求:
(1)货物从最下层台阶传送到高台的时间t;
(2)货物在传送过程中受到的支持力N和摩擦力f的大小。
13. 汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶,行驶过程中司机忽然发现前方处有一警示牌,立即刹车。刹车过程中,汽车加速度的大小随位移变化的关系如图所示。司机的反应时间,在这段时间内汽车仍保持匀速行驶,段为刹车系统的启动阶段,从位置开始,汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止。已知从位置开始计时,汽车第1s内的位移为10m,第3s内的位移为6m。
(1)求汽车刹车系统稳定工作后加速度的大小及位置汽车的速度大小;
(2)若段位移大小为11.5m,求从司机发现警示牌到汽车停止过程汽车位移的大小。
14. 如图,A、B是真空中的两块面积很大的平行金属板,已知B板的电势为零,A板电势随时间变化的规律如图所示,其中的最大值为,最小值为;在A、B的正中央处有一个离子源P,P距离A、B板的距离均为l,离子源P可以源源不断地产生电荷量为q、质量为m的带负电的微粒,已知各个时刻产生带电微粒的机会均等。这种微粒产生后,从静止出发在电场力的作用下运动,设微粒一旦碰到金属板,它就附在板上不再运动,且其电荷同时消失,不影响A、B板的电压。已知上述的T、、l、q和m等各量的值正好满足等式:,如果在A板电压变化的每个周期T内,平均产生320个上述微粒,则可求出:
(1)在到这段时间内产生的微粒中到达A板的微粒的最大速度;
(2)在到的这段时间内产生的微粒中,有多少个微粒可到达A板。(不计重力、不考虑微粒之间的相互作用)
(3)在到的这段时间内产生的微粒中,有多少个微粒可到达A板。(不计重力、不考虑微粒之间的相互作用)
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2025年11月高三物理期中考试试题
一、单选题(每题4分,共18分)
1. 下列关于物理学史或物理认识说法正确的是( )
A. 牛顿的理想实验将实验事实和逻辑推理相结合得出了力不是维持物体运动的原因
B. 通过第谷观测,开普勒发现所有行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
C. 牛顿对引力常量G进行了准确测定,并发表在《自然哲学的数学原理》中
D. 重力加速度的单位有N/kg和,这两个单位表示的结果是不同的
【答案】B
【解析】
【详解】A.伽利略的理想实验得出力不是维持物体运动的原因,不是牛顿,故A错误;
B.开普勒通过分析第谷的观测数据,发现所有行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,故B正确;
C.卡文迪什准确测定了引力常量G,不是牛顿,故C错误;
D.根据牛顿第二定律
可知,故这两个单位表示的结果相同,故D错误。
故选B。
2. 2024年7月31日,巴黎奥运会跳水女子双人10米跳台决赛,中国选手全红婵、陈芋汐完美展现“水花消失术”,以绝对优势获得金牌,跳水过程从离开跳板开始计时,图像如下图所示,图中仅段为直线,不计空气阻力,则由图可知( )
A. 段运动员处于失重状态
B. 段为空中的运动时间,该段时间运动员的速度方向始终竖直向下
C. 段运动员的加速度逐渐增大
D. 段运动员一直处于超重状态
【答案】A
【解析】
【详解】A.由于v-t图像中,图线切线的斜率表示加速度,根据图像可知,段加速度为正值,竖直向下,故为失重状态,故A正确;
B.v-t图像中,速度数值的正负表示方向,t1时刻之前,速度为负值,竖直向上,t1时刻之后,速度为正值,竖直向下,根据上述可知,在t1时刻,运动员的速度方向发生改变,故B错误;
C.根据图像可知,在段时间内,图线切线斜率的绝对值先增大后减小,即段运动员的加速度先增大后减小,故C错误;
D.根据图像可知,t3时刻运动员速度达最大,由于v-t图像中,图线切线的斜率表示加速度,根据图像可知,段运动员加速度始终为正值,竖直向下,故为失重状态,故D错误。
故选A。
3. 如图所示是地月天体系统,在月球外侧的地月连线上存在一个特殊点,称为拉格朗日点。在地球上发射一颗质量为的人造卫星至该点后,它受到地球、月球对它的引力作用,并恰好和月球一起绕地球同角速度匀速圆周运动。已知相对于地球质量M和月球质量m来说,很小,所以卫星对地球和月球的引力不影响地球和月球的运动。设地心、月心间距为L,月心到该拉格朗日点的距离为d,则( )
A. 该卫星的线速度比月球的线速度小
B. 该卫星的向心加速度比月球的向心加速度小
C. 该卫星的发射速度大于第二宇宙速度11.2km/s
D. 题中物理量满足等式
【答案】D
【解析】
【详解】A.卫星和月球的角速度相同,根据,该卫星的线速度比月球的线速度大,故A错误;
B.根据,该卫星的向心加速度比月球的向心加速度大,故B错误;
C.当物体(航天器)飞行速度达到11.2km/s时,就可以摆脱地球引力的束缚,飞离地球进入环绕太阳运行的轨道,所以该卫星的发射速度小于第二宇宙速度11.2km/s,故C错误;
D.对卫星,向心力
对月球,向心力
联立得
故D正确。
故选D。
4. 一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程,其中的延长线经过原点,是等温过程,状态的压强为,下列说法正确的是( )
A. 状态的压强大于
B. 状态的压强为
C. 过程中,外界对气体做的功等于气体释放的热量
D. 过程中,气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数变多
【答案】D
【解析】
【详解】A.的延长线经过原点,知是等压过程,,故A错误;
B.由图可知,过程中,由理想气体状态方程,有
解得,故B错误;
C.过程中,温度不变,则内能不变,气体对外做功,由热力学第一定律可知,外界对气体做的功等于气体吸收的热量,故C错误;
D.过程中,温度降低,分子平均动能减小,又压强逐渐增加,则气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数变多,故D正确。
故选D 。
5. 如图所示,在距地面同一高度处将三个相同的小球以相同的速率分别沿竖直向下、竖直向上、水平向右的方向抛出,不计空气阻力,比较这三个小球从抛出到落地的过程,下列说法正确的是( )
A. 重力对每个小球做的功都各不相同
B. 重力对每个小球的冲量都各不相同
C. 每个小球落地时的速度都各不相同
D. 每个小球落地时重力做功的瞬时功率都各不相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.设下落高度为h,重力做功为
三个小球下落高度相同,重力对每个小球做的功相同,故A错误;
B.小球抛出后,加速度都是g,竖直方向都做匀变速直线运动,第1个球做竖直下抛运动,有
第2个球做竖直上抛运动,有
第3个球做平抛运动,有
可得
根据重力冲量公式
可得重力对每个小球的冲量都各不相同,故B正确;
C.三个小球从抛出到落地的过程,根据动能定理
可知每个小球落地时的速度大小相同,第1个球、第2个球落地时的速度方向竖直向下,第3个球落地时的速度方向不是竖直向下,故每个小球落地时的速度不是各不相同,故C错误;
D.小球落地时重力做功的瞬时功率
由于
故
故每个小球落地时重力做功的瞬时功率不是各不相同,故D错误。
故选B。
6. 氕()、氘()、氚()是氢的同位素,已知三者均带正电,电荷量之比为1:1:1,质量之比为1:2:3.将如图甲、乙所示结构均放入云室,云室可以显示带电粒子运动径迹。如图甲,含有氕、氘、氚三种粒子的粒子束从O点静止进入电场,所有粒子经同一加速、偏转场最终都能打在光屏上;如图乙,含有氕、氘、氚三种粒子的粒子束从点以相同且不为零的初速度v0进入同一偏转场最终都能打在光屏上。已知粒子打在光屏上动能越大,光屏上显现的光点亮度越高,不计阻力、粒子间的相互作用和粒子重力,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,云室显示3条径迹,氕、氘、氚三种粒子打在光屏上速度大小之比为
B. 甲图中,光屏上有3个光点,最亮的光点对应的粒子是氕
C. 乙图中,云室只能显示出1条径迹,不能通过径迹区分三种粒子
D. 乙图中,光屏上有3个光点,离光屏中心最近的是氚
【答案】D
【解析】
【详解】AB.甲图中,粒子在加速电场中时
在偏转电场中时
可知三种粒子出离偏转电场时的偏转距离y相同;粒子出离偏转电场时的速度满足
即
可知氕、氘、氚三种粒子打在光屏上速度大小之比为,因粒子出离偏转电场时速度的偏向角
即偏向角相同,可知云室显示1条径迹,光屏上有1个光点,三个粒子打到屏上动能相同,则亮度相同,选项AB错误;
CD.乙图中,在出离偏转电场时
速度的偏向角
可知三种粒子在电场中运动轨迹不同,即云室能显示出3条径迹,能通过径迹区分三种粒子,光屏上有3个光点,氚的最小,则偏转距离最小,即离光屏中心最近的是氚,选项C错误,D正确。
故选D。
二、多选题(每题5分,共15分)
7. 爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象,在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像,下列说法正确的是( )
A. 在图甲装置中,改用x射线照射锌板一定有光电子飞出
B. 由图乙可知,当正向电压增大时,光电流一定增大
C. 由图丙可知,入射光的频率越高,金属的逸出功越大
D. 由图丁可知,该图线的斜率为普朗克常量
【答案】AD
【解析】
【详解】A.是否能发生光电效应取决于入射光的频率,x射线的频率大于紫外线,所以紫外线能使锌板发生光电效应,x射线一定能使锌板发生光电效应,故A正确;
B.当正向电压达到一定时,光电流达到饱和,再增大电压时,光电流保持不变,故B错误;
C.金属的逸出功取决于金属本身,与入射光频率无关,故C错误;
D.根据爱因斯坦光电效应方程:Ekm=hν-W,图线斜率就是普朗克常量,故D正确。
故选AD。
8. 某高速公路上,由于前车违规停车发生一起追尾交通事故,图乙所示为交警根据现场测量绘制的刹车痕迹勘察示意图,其中表示前后两车减速区域重叠部分的长度。将后车制动过程和碰后两车的减速过程均视为匀减速直线运动,两车均视为质点且质量相等,所受阻力大小均始终为车重的0.5倍,碰撞时间极短,且碰撞前后两车始终在同一直线上运动,该高速路段的限速为,重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 两车碰后瞬间前车的速度为
B. 两车碰后瞬间后车的速度为
C. 后车刹车后,经4s停下来
D. 后车开始刹车时,没有超速
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.根据牛顿第二定律,两车做匀减速直线运动的加速度大小均为
根据运动学公式,前车、后车碰撞后瞬间速度分别为、
故A正确,B错误;
CD.两车碰撞过程,根据动量守恒定律可得
解得碰撞前瞬间后车的速度为
根据
解得
后车开始刹车时,没有超速,后车的运动时间为
故C错误,D正确。
故选AD。
9. 如图所示,虚线a、b、c、d是空间静电场中的四条等势线,相邻等势线间的电势差恒定,一个电荷量为q的带正电小球套在以O点为圆心的光滑绝缘水平圆环上,小球在P点时,给小球一个初速度使小球沿圆环做圆周运动,圆环与等势线在同一水平面内,与等势线的交点分别为A、B、C、D,小球运动到D点时对圆环的作用力恰好为零,小球在B点的动能为,在C点的动能为,圆环的半径为R,则下列判断正确的是( )
A. C点电势比A点电势高
B. 小球在C点的速度比在A点速度大
C. A、B两点的电势差的绝对值为
D. 小球在D点受到的电场力大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由于小球在D点对圆环作用力为零,表明电场力提供向心力,根据电场力的方向确定D点电场强度方向由D点指向O点,由此判断,A、B、C、D四点中,A点电势最低,选项A正确;
B.小球从P点向D点运动, 电场力做负功,动能减小,选项B错误;
C.相邻等势线间的电势差恒定,A、B两点电势差的绝对值
选项C正确;
D.球在D点受到的电场力
根据能量守恒可知
得到
选项D错误。
故选AC。
三、实验题(共20分)
10. 某实验小组测量待测电阻的阻值大小。
(1)先用欧姆表“×10”挡粗测的阻值,示数如图甲所示,对应的读数是______。
(2)为了进一步精确测量该待测电阻的阻值,设计了如图乙所示的测量电路。
①图乙中电压表V量程为1V、内阻为,发现电压表的量程太小,需将该电压表改装成3V量程的电压表,应将的阻值调为______;
②在闭合电路开关前应该把滑动变阻器的滑片移到右端;
③用笔画线代替导线补充完成图丙中实物间的连线______;
④某次测量时,电压表与电流表的示数分别为U、I,则待测电阻的阻值______(用U、I和电压表内阻表示)。
【答案】(1)110 (2) ①. 1000 ②. ③.
【解析】
【小问1详解】
欧姆表读数为
【小问2详解】
[1]把量程为1V电压表改装成3V量程的电压表,应串联电阻箱,由串联电路的特点可得
解得
[2] 依据电路原理图,对实物连线进行补充完善,如图所示
[3] 某次测量时,电压表与电流表的示数分别为U、I,通过电压表的电流为
通过的电流为
则待测电阻的阻值为
联立解得
11. 如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置,质量为m1和m2的滑块与质量为m0的动滑轮用不可伸长的轻质绳按图示方式连接(绳竖直)。m2的右侧有宽度为d、质量忽略不计的遮光条。现让m2从距离光电门高度为h处由静止释放,发现光电计时器显示遮光条经过光电门的时间为t。已知重力加速度大小为g,且d远小于h。
(1)m2经过光电门时的速度大小为_______;
(2)若将m0、m1和m2看作一个系统,则m2下落h过程中,系统减少的重力势能为_______,系统增加的动能为_______。
(3)经过多次实验发现m0、m1和m2组成的系统减少的重力势能与系统增加的动能并不相等,请从系统误差的角度分析二者不相等的可能原因是(写出一条即可):____。
【答案】(1)
(2) ①. ②.
(3)定滑轮有质量或旋转增加了动能或存在摩擦或存在阻力
【解析】
【小问1详解】
m2经过光电门时,遮光条宽度很小,可以看作匀速通过,其速度大小为
【小问2详解】
[1]m2下落h过程中,m0下落h,m1上升2h系统减少的重力势能为
[2]m2、m0下落速度相同,m1上升速度为2v,系统增加的动能为
【小问3详解】
从系统误差的角度分析二者不相等的可能原因是,定滑轮有质量或旋转增加了动能或存在摩擦或存在阻力。
四、解答题(共41分)
12. 如图所示,某物流公司为了把货物运送到高度为h的高台,在地面上架设了一个由水平台阶组成的传送装置(与自动扶梯类似),该装置与水平地面的夹角为。现把一质量为m的货物放在最下层台阶上、货物随传送装置由静止以恒定加速度a向上运动。重力加速度大小为g。求:
(1)货物从最下层台阶传送到高台的时间t;
(2)货物在传送过程中受到的支持力N和摩擦力f的大小。
【答案】(1)
(2),
【解析】
【小问1详解】
由图可知,货物沿斜面的位移为 ,根据运动学公式有
解得
【小问2详解】
对物体受力分析如图所示
将加速度沿水平方向和竖直方向分解,可得
,
可得
,
13. 汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶,行驶过程中司机忽然发现前方处有一警示牌,立即刹车。刹车过程中,汽车加速度的大小随位移变化的关系如图所示。司机的反应时间,在这段时间内汽车仍保持匀速行驶,段为刹车系统的启动阶段,从位置开始,汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止。已知从位置开始计时,汽车第1s内的位移为10m,第3s内的位移为6m。
(1)求汽车刹车系统稳定工作后加速度的大小及位置汽车的速度大小;
(2)若段位移大小为11.5m,求从司机发现警示牌到汽车停止过程汽车位移的大小。
【答案】(1);;(2)45.35m
【解析】
【详解】(1)假设第三秒内未停止,则加速度大小为
最后一秒内的位移应为
假设成立。
根据匀变速直线运动规律
解得
(2)从x1~x2,取一小段位移,则有
…
上式相加有
其中括号内之和表示a- x图像围成面积,可得
解得
则反应时间内
在匀减速阶段有
汽车行驶总位移
14. 如图,A、B是真空中的两块面积很大的平行金属板,已知B板的电势为零,A板电势随时间变化的规律如图所示,其中的最大值为,最小值为;在A、B的正中央处有一个离子源P,P距离A、B板的距离均为l,离子源P可以源源不断地产生电荷量为q、质量为m的带负电的微粒,已知各个时刻产生带电微粒的机会均等。这种微粒产生后,从静止出发在电场力的作用下运动,设微粒一旦碰到金属板,它就附在板上不再运动,且其电荷同时消失,不影响A、B板的电压。已知上述的T、、l、q和m等各量的值正好满足等式:,如果在A板电压变化的每个周期T内,平均产生320个上述微粒,则可求出:
(1)在到这段时间内产生的微粒中到达A板的微粒的最大速度;
(2)在到的这段时间内产生的微粒中,有多少个微粒可到达A板。(不计重力、不考虑微粒之间的相互作用)
(3)在到的这段时间内产生的微粒中,有多少个微粒可到达A板。(不计重力、不考虑微粒之间的相互作用)
【答案】(1)
(2)80 (3)30
【解析】
【小问1详解】
由于在到的这段时间内,A板的电势高,所以从P点发出的带负电的微粒会加速向A板移动,加速度的大小为
设粒子距离为l,则根据
需要的时间
再把代入到上式中,得
因为,说明粒子发出后一直做匀加速直线运动到达A板,所以到达A板的微粒的最大速度满足
解得
【小问2详解】
但是在到内发射的粒子,并不一定都打到A上,在接近时刻,发射的粒子加速时间短,再减速后有可能到达不了A板,我们设粒子发射后加速时间,再减速通过的距离是l;
由于减速时的加速度大小为
则可求加速通过的距离
末速度
减速通过的距离
故
即
解之得
再把代入到上式中得
由于每个周期内平均产生320个微粒,则单位时间内产生的微粒为
所以在到的这段时间内产生的微粒中,到达A板的微粒数为
【小问3详解】
在到的这段时间内产生的微粒中,A板的电势低,负电荷会加速向B板运动,能到达A板的粒子应该是向左加速一段时间后,再向左减速,当粒子减速到零时,再反方向加速,减速和反方向加速的时间总时间是,最后再向右减速,最终到达A板,在这些粒子中,最先到达A板的粒子的速度是零。设最初向左加速的时间为,则向左加速的位移
末速度
然后粒子向左减速,到减到速度为0后再反方向加速,这段时间为,通过的总位移为
末速度为
最后向右减速到零的距离
因为,故
联立以上方程解之得
故这段时间的粒子数为个
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