内容正文:
包九中外国语学校高二年级物理学科评估卷
一、选择题(第1-7题为单选题,每题4分共7题;第8-10题为多选题,每题6分)
1. 关于静电场,下列说法正确的是( )
A. 随着电场强度的大小逐渐减小,电势也一定逐渐降低
B. 电场中A、B两点间的电势差与将试探电荷从A点移动到B点电场力所做的功成正比
C. 静电场的电场线总是与等势面垂直,且从电势低的等势面指向电势高的等势面
D. 正电荷仅受电场力的作用从静止开始运动,其轨迹不一定与电场线重合
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场强度减小,电势不一定降低(如负点电荷周围场强减小时电势升高),故A错误;
B.电势差由电场本身决定,与试探电荷无关,而电场力做功与电荷量成正比,故B错误;
C.电场线方向应从电势高的等势面指向电势低的等势面,故C错误;
D.若电场线为曲线,正电荷的轨迹因速度方向变化可能与电场线不重合,故D正确。
故选D。
2. 如图甲所示,计算机键盘为电容式传感器,每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成,两金属片间有空气间隙,两金属片组成一个平行板电容器,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A. 按键的过程中,电容器的电容减小 B. 按键的过程中,电容器的电量减小
C. 按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b D. 按键的过程中,电容器两极板间的电场强度增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据平行板电容器的电容计算公式
得知,按键过程中,板间距离d减小,电容C增大,故A错误;
B.电容C变大,由于U不变,根据
Q=CU
可知Q增大,故B错误;
C.因C增大,U不变,根据
Q=CU
知Q增大,电容器充电,电流方向从b流向a,故C错误;
D.按键过程中,板间距离d减小,由于U不变,根据可知,电容器两极板间的电场强度增大,故D正确。
故选D。
3. 在同一均匀介质中,分别位于坐标原点和处的两个波源O和P,沿y轴振动,形成了两列相向传播的简谐横波a和b,某时刻a和b分别传播到和处,波形如图所示。下列说法正确的是( )
A. a与b的频率之比为 B. O与P开始振动的时刻相同
C. a与b相遇后会出现干涉现象 D. O开始振动时沿y轴正方向运动
【答案】A
【解析】
【详解】A.由同一均匀介质条件可得a和b两列波在介质中传播速度相同,由图可知,a和b两列波的波长之比为
根据
可得a与b的频率之比为
故A正确;
B.因a和b两列波的波速相同,由a和b两列波分别传播到和处的时刻相同,可知O与P开始振动的时刻不相同,故B错误;
C.因a与b的频率不同,a与b相遇后不能产生干涉现象,故C错误;
D.a波刚传到处,由波形平移法可知,处的质点开始振动方向沿y轴负方向,而所有质点的开始振动方向都相同,所以O点开始振动的方向也沿y轴负方向,故D错误。
故选A。
4. 如图所示为某电场中轴上电势随变化的图像,一个带电粒子在处由静止释放,仅受电场力作用沿轴正方向运动,且以一定的速度通过处,则下列说法正确的是( )
A. 和处的电场强度均为零
B. 和之间的场强方向不变
C. 粒子从到过程中,电势能先增大后减小
D. 粒子从到过程中,加速度先减小后增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.图像的切线斜率表示场强,其绝对值越大,则场强越大,可知两处的电场强度均不为零,故A错误;
B.从到电势先升高后降低,由电势沿电场线方向降低可知,和之间的场强方向先沿轴负方向后沿轴正方向,故B错误;
C.粒子在处由静止沿轴正方向运动,表明粒子开始时的运动方向与电场力方向相同,则电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,故C错误;
D.由图像的切线斜率表示场强可知,从到过程中,电场强度先减小后增大,因此粒子的加速度先减小后增大,故D正确。
故选D。
5. 如图甲所示,直立的轻弹簧一端固定在地面上,另一端拴住一个铁块,现让铁块在竖直方向做往复运动,从铁块所受合力为零开始计时,取向上为正方向,其运动的位移—时间图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 在0~0.25s时间内铁块的速度逐渐增大
B. 在0.25s和0.75s时刻时弹簧的弹力相等
C. 在0.25s~0.50s时间内铁块做加速度逐渐减小的加速运动
D. 在0.6s时,铁块的速度方向向上
【答案】C
【解析】
【详解】A.在0~0.25s时间内铁块从平衡位置向最高点运动,铁块的速度逐渐减小,故A错误;
B.图像可知铁块做简谐运动,t=0.25s和t=0.75s两时刻物块相对平衡位置的位移大小相等,但平衡时弹簧的形变量并不为零,故两时刻弹簧形变量不同,即弹簧的弹力不相等,故B错误;
C.t=0.25s至t=0.50s这段时间物体从最高点向平衡位置运动,相对平衡位置的位移逐渐减小,则所受合外力(回复力)逐渐减小,则加速度减小,即物体做加速度逐渐减小的加速运动,故C正确;
D.图像斜率可知0.6s速度方向为负方向,向下,故D错误。
故选C
6. 图为水面上的两列振动步调相同的相干波在某时刻的叠加情况,以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示该时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线),已知S1的振幅为4cm,S2的振幅为5cm,下列说法正确的是( )
A. 质点A、D在该时刻的高度差为9cm
B. B点到两波源的路程差为波长的整数倍
C. 质点C的振幅为1cm
D. 再过后的时刻A、B、C三个质点都将处于各自的平衡位置,因此都为振动最弱点
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,两列波叠加,质点A为波峰与波峰叠加,质点D为波谷与波谷叠加,故质点A、D在该时刻都为振动加强的点,A在波峰,位移+9cm,D在波谷,位移−9cm,故质点A、D在该时刻的高度差为18cm,故A错误;
B.B点是波峰与波谷叠加,为振动减弱点,故B点到两波源的路程差为半波长的奇数倍,故B错误;
C.质点C点是波峰与波谷叠加,为振动减弱点,振动减弱点的振幅等于两列波振幅之差,故质点C的振幅为5cm−4cm=1cm,故C正确;
D.由图可知,再过后的时刻A、B、C三个质点都将处于各自的平衡位置,质点A仍然是振动加强点,质点B、C仍然是振动减弱点,故D错误。
故选C。
7. 如图所示, 在直角坐标系xOy中有a、b、c、d四点, c点坐标为(-4cm,3cm)。现加上一方向平行于xOy 平面的匀强电场, b、c、d三点电势分别为9V、25V、16V, 将一电荷量为的点电荷从a点沿 abcd移动到d点,下列说法正确的是( )
A. 坐标原点O的电势为7V
B. 电场强度的大小为500 V/m
C. 该点电荷在a点的电势能为2×10-4J
D. 该点电荷从a点移动到d点的过程中,电场力做功为8×10-4J
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于该电场是匀强电场,故沿着同一个方向相同距离电势差相等,则有
解得
故A错误;
B.该电场沿轴方向的分场强大小为
沿轴方向的分场强大小为
则该电场的电场强度的大小为
故B正确;
C.因,则有
解得
该点电荷在a点的电势能为
故C错误;
D.该点电荷从a点移到d点,电场力做功为
故D错误。
故选B。
8. 粗细均匀的一根木筷,下端绕几圈铁丝,竖直浮在较大的装有水的杯中,如图所示。把木筷往上提起一段距离后放手,木筷就在水中上下振动。若取竖直向上为正方向,则以下描述试管的位移、速度时间图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】由于木筷在水中做简谐运动,且初始时,木筷的位移由正向最大逐渐减小,速度由零逐渐增大,方向为负方向,且运动的速度、相对平衡位置的位移随时间的关系都应是三角函数的波形。
故选AD。
9. 汽车主动降噪系统是一种能够自动减少车内噪音的技术,在汽车行驶过程中,许多因素都会产生噪音,系统会通过车身的声学反馈技术,通过扬声器发出声波将车外噪音反向抵消,从而减少车内噪音。某一稳定噪声信号的振动方程为,为了更好的抵消噪声,下列说法正确的是( )
A. 汽车降噪过程应用的是声波的多普勒效应原理
B. 抵消声波振幅应为
C. 抵消声波频率应为
D. 抵消声波和环境噪声在空气中传播的波长相等
【答案】BD
【解析】
【详解】ABC.汽车降噪过程应用的是声波的叠加原理,抵消声波振幅和频率应与环境噪声的振幅和频率相同,则抵消声波振幅应为,抵消声波频率应为
故AC错误,B正确;
D.由于波速由介质决定,则抵消声波和环境噪声在空气中传播的速度相等,由公式可知,由于抵消声波和环境噪声频率也相同,则抵消声波和环境噪声在空气中传播的波长相等,故D正确。
故选BD。
10. 如图,M、N两点固定两等量正电荷,O点是M、N两点连线的中点,a、b是连线上的两点且关于O点对称,c、d是连线的中垂线上的两点且关于O点对称,电势用表示。现将一带较少负电荷量的粒子P(图中未画出)放入该区域,不计重力,放入区域后不影响原电场的分布。则下列说法中正确的是( )
A. 大于,大于
B. 粒子P从c点沿直线运动到d点,加速度一定先减小后增大
C. 粒子P从a点由静止释放,可能在a、b间做往复运动
D. 粒子P从c点沿某个方向以一定的初速度抛出,可能做匀速圆周运动
【答案】AD
【解析】
【详解】两等量正电荷周围部分电场线如图所示,其中M、N连线的中垂线上,从无穷远到O过程中电场强度先增大后减小,且方向始终指向无穷远方向;
A.aO间的电场方向由a→O,根据沿着电场线电势降落,可知一定大于,cO间的电场线方向从O→c,可知一定大于,故A正确;
B.由上面的分析知粒子所受的电场力是变化的,粒子由c向O的加速度可能先增大后减小,也可能一直减小;过O点可能先增大后减小,也可能一直增大,所以粒子从c点到d点的运动过程中加速度可能先增大后减小再增大后又减小,可能先减小后增大,故B错误;
C.由图可知MN连线上,粒子P带负电,异种电荷相互吸引,故释放后向左侧电荷靠近,故C错误;
D.负粒子P从c点沿垂直电场力cd方向,以一定的速度释放,当电场力提供的向心力等于所需要的向心力时,则可能做匀速圆周运动,故D正确。
故选AD。
二、实验题(共2题,11题6分,12题10分)
11. 某实验小组设计了如图甲所示的实验电路,观察电容器的充、放电过程,同时测量电容器的电容。电路中的电流传感器可显示电流随时间的变化。电路图中直流电源电动势、内阻不计,为单刀双掷开关,为定值电阻,为电容器。
(1)先将与“1”端相连,此时电容器处于___________过程(选填“充电”或“放电”),电路稳定后,再将与“2”端相连。电流随时间变化的规律如图乙所示。
(2)图乙中阴影部分的面积___________(选填“>”、“<”或“=”);
(3)已知图乙中阴影部分的面积为,则该电容器的电容为___________。
【答案】(1)充电 (2)=
(3)0.05
【解析】
【小问1详解】
与“1”端相连,电容器两极板与电源相连,此时电容器处于充电过程。
【小问2详解】
图乙中阴影部分的面积表示充电过程中通过电流传感器的电荷量,面积表示放电过程中通过电流传感器的电荷量,故。
【小问3详解】
充电完成后电容器所带电荷量为
电容器两极板间的电压为
故该电容器的电容为
12. 实验小组的同学们用图甲所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)用L表示单摆的摆长,用T表示单摆的周期,则重力加速度______(用L、T表示)。
(2)在这个实验中,应该选用下列哪两组材料构成单摆______(填选项前的字母)。
A. 长约1m的细线 B. 长约1m的橡皮绳
C. 直径约1cm的均匀铁球 D. 直径约1cm的塑料球
(3)将单摆正确悬挂后进行如下操作,其中正确的是______(填选项前的字母)。
A. 测出摆线长作为单摆的摆长
B. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之在竖直平面内做简谐运动
C. 在摆球经过平衡位置时开始计时
D. 用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
(4)王同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期,他根据测量数据作出了如图乙所示的图像,横坐标为摆长,纵坐标为周期的平方。若图线斜率为k,则当地的重力加速度______(用k表示)。
(5)李同学用一组数据测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是______(填选项前的字母)。
A. 开始摆动时振幅较小
B. 开始计时时,过早接下停表
C. 测量周期时,误将摆球()次全振动的时间记为n次全振动的时间
【答案】(1) (2)AC (3)BC
(4) (5)C
【解析】
【小问1详解】
由单摆周期公式知
变形得
【小问2详解】
AB.在这个实验中,应该选用长约1m的不可伸长的细线,A正确,B错误;
CD.为了减小相对阻力大小,可选用直径约1cm的均匀铁球,C正确,D错误;
故选AC。
【小问3详解】
A.测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长,A错误;
B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之在竖直平面内做简谐运动,B正确;
C.在摆球经过平衡位置时开始计时,C正确;
D.用秒表测量单摆完成至少30次全振动所用时间,求出周期的平均值作为单摆的周期,D错误;
故选BC。
【小问4详解】
由单摆周期公式知
由图像知,斜率为k,则
变形得
【小问5详解】
A.单摆的周期与振幅无关,A错误;
B.开始计时,过早按下秒表,则周期测量偏大,根据
可知,g的测量值偏小,B错误;
C.测量周期时,误将摆球()次全振动的时间记为n次全振动的时间,则周期测量值偏小,则根据
可知,g的测量值偏大,C正确;
故选C。
三、解答题(13题10分,14题12分,15题16分)
13. 如图所示,匀强电场的电场强度E=2.0×104N/C,沿电场线方向有A、B两点,A、B两点间的距离s=0.10m。将质量m=2×10-9kg、电荷量q=+2.0×10-8C的点电荷从A点移至B点。求:
(1)电荷所受静电力F的大小;
(2)电荷从A点移至B点的过程中,静电力所做的功W;
(3)电荷的电势能改变了多少?
【答案】(1)4.0×10-4N
(2)4.0×10-5J
(3)电势能减小了4.0×10-5J
【解析】
【小问1详解】
电荷所受电场力F的大小为
【小问2详解】
电荷从A点移至B点的过程中,电场力所做的功为
【小问3详解】
电场力做正功,电势能减小量等于电场力做功,即
电势能减小了4.0×10-5J。
14. 一列简谐横波在时的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图象。求:
(1)波速及波的传播方向;
(2)质点Q的平衡位置的x坐标。
【答案】(1)18cm/s,沿x轴负方向传播;(2)9cm
【解析】
【分析】
【详解】(1)由图(a)可以看出,该波的波长为
λ=36cm
由图(b)可以看出,周期为
T=2s
波速为
v==18cm/s
由图(b)知,当时,Q点向上运动,结合图(a)可得,波沿x轴负方向传播。
(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为、由图(a)知,x=0处
y=-=Asin(-)
因此
由图(b)知,在t=0时Q点处于平衡位置,经Δt=s,其振动状态向x轴负方向传播至P点处,可得P、Q间平衡位置距离为
=vΔt=6cm
则质点Q的平衡位置的x坐标为
=9cm
15. 在一柱形区域内有匀强电场,柱的横截面积是以O为圆心,半径为R的圆,AB为圆的直径,如图所示。质量为m,电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场,速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场,AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。
(1)求电场强度的大小;
(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大,该粒子进入电场时的速度应为多大?
(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0,该粒子进入电场时的速度应为多大?
【答案】(1);(2);(3)0或
【解析】
【详解】(1)由题意知在A点速度为零的粒子会沿着电场线方向运动,由于q>0,故电场线由A指向C,根据几何关系可知
所以根据动能定理有
解得
(2)根据题意可知要使粒子动能增量最大则沿电场线方向移动距离最多,做AC垂线并且与圆相切,切点为D,即粒子要从D点射出时沿电场线方向移动距离最多,粒子在电场中做类平抛运动,根据几何关系有
而电场力提供加速度有
联立各式解得粒子进入电场时的速度
(3)因为粒子在电场中做类平抛运动,粒子穿过电场前后动量变化量大小为mv0,即在电场方向上速度变化为v0,过C点做AC垂线会与圆周交于B点
故由题意可知粒子会从C点或B点射出。当从B点射出时由几何关系有
电场力提供加速度
联立解得
当粒子从C点射出时初速度为0,粒子穿过电场前后动量变化量的大小为,该粒子进入电场时的速率应为或。
另解:
由题意知,初速度为0时,动量增量的大小为,此即问题的一个解。自A点以不同的速率垂直于电场方向射入电场的粒子,动量变化都相同,自B点射出电场的粒子,其动量变化量也恒为,由几何关系及运动学规律可得,此时入射速率为
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包九中外国语学校高二年级物理学科评估卷
一、选择题(第1-7题为单选题,每题4分共7题;第8-10题为多选题,每题6分)
1. 关于静电场,下列说法正确的是( )
A. 随着电场强度的大小逐渐减小,电势也一定逐渐降低
B. 电场中A、B两点间的电势差与将试探电荷从A点移动到B点电场力所做的功成正比
C. 静电场的电场线总是与等势面垂直,且从电势低的等势面指向电势高的等势面
D. 正电荷仅受电场力的作用从静止开始运动,其轨迹不一定与电场线重合
2. 如图甲所示,计算机键盘为电容式传感器,每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成,两金属片间有空气间隙,两金属片组成一个平行板电容器,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A. 按键的过程中,电容器的电容减小 B. 按键的过程中,电容器的电量减小
C. 按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b D. 按键的过程中,电容器两极板间的电场强度增大
3. 在同一均匀介质中,分别位于坐标原点和处的两个波源O和P,沿y轴振动,形成了两列相向传播的简谐横波a和b,某时刻a和b分别传播到和处,波形如图所示。下列说法正确的是( )
A. a与b的频率之比为 B. O与P开始振动的时刻相同
C. a与b相遇后会出现干涉现象 D. O开始振动时沿y轴正方向运动
4. 如图所示为某电场中轴上电势随变化的图像,一个带电粒子在处由静止释放,仅受电场力作用沿轴正方向运动,且以一定的速度通过处,则下列说法正确的是( )
A. 和处的电场强度均为零
B. 和之间的场强方向不变
C. 粒子从到过程中,电势能先增大后减小
D. 粒子从到过程中,加速度先减小后增大
5. 如图甲所示,直立的轻弹簧一端固定在地面上,另一端拴住一个铁块,现让铁块在竖直方向做往复运动,从铁块所受合力为零开始计时,取向上为正方向,其运动的位移—时间图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 在0~0.25s时间内铁块的速度逐渐增大
B. 在0.25s和0.75s时刻时弹簧的弹力相等
C. 在0.25s~0.50s时间内铁块做加速度逐渐减小的加速运动
D. 在0.6s时,铁块的速度方向向上
6. 图为水面上的两列振动步调相同的相干波在某时刻的叠加情况,以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示该时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线),已知S1的振幅为4cm,S2的振幅为5cm,下列说法正确的是( )
A. 质点A、D在该时刻的高度差为9cm
B. B点到两波源的路程差为波长的整数倍
C. 质点C的振幅为1cm
D. 再过后的时刻A、B、C三个质点都将处于各自的平衡位置,因此都为振动最弱点
7. 如图所示, 在直角坐标系xOy中有a、b、c、d四点, c点坐标为(-4cm,3cm)。现加上一方向平行于xOy 平面的匀强电场, b、c、d三点电势分别为9V、25V、16V, 将一电荷量为的点电荷从a点沿 abcd移动到d点,下列说法正确的是( )
A. 坐标原点O的电势为7V
B. 电场强度的大小为500 V/m
C. 该点电荷在a点的电势能为2×10-4J
D. 该点电荷从a点移动到d点的过程中,电场力做功为8×10-4J
8. 粗细均匀的一根木筷,下端绕几圈铁丝,竖直浮在较大的装有水的杯中,如图所示。把木筷往上提起一段距离后放手,木筷就在水中上下振动。若取竖直向上为正方向,则以下描述试管的位移、速度时间图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9. 汽车主动降噪系统是一种能够自动减少车内噪音的技术,在汽车行驶过程中,许多因素都会产生噪音,系统会通过车身的声学反馈技术,通过扬声器发出声波将车外噪音反向抵消,从而减少车内噪音。某一稳定噪声信号的振动方程为,为了更好的抵消噪声,下列说法正确的是( )
A. 汽车降噪过程应用的是声波的多普勒效应原理
B. 抵消声波振幅应为
C. 抵消声波频率应为
D. 抵消声波和环境噪声在空气中传播的波长相等
10. 如图,M、N两点固定两等量正电荷,O点是M、N两点连线的中点,a、b是连线上的两点且关于O点对称,c、d是连线的中垂线上的两点且关于O点对称,电势用表示。现将一带较少负电荷量的粒子P(图中未画出)放入该区域,不计重力,放入区域后不影响原电场的分布。则下列说法中正确的是( )
A. 大于,大于
B. 粒子P从c点沿直线运动到d点,加速度一定先减小后增大
C. 粒子P从a点由静止释放,可能在a、b间做往复运动
D. 粒子P从c点沿某个方向以一定的初速度抛出,可能做匀速圆周运动
二、实验题(共2题,11题6分,12题10分)
11. 某实验小组设计了如图甲所示的实验电路,观察电容器的充、放电过程,同时测量电容器的电容。电路中的电流传感器可显示电流随时间的变化。电路图中直流电源电动势、内阻不计,为单刀双掷开关,为定值电阻,为电容器。
(1)先将与“1”端相连,此时电容器处于___________过程(选填“充电”或“放电”),电路稳定后,再将与“2”端相连。电流随时间变化的规律如图乙所示。
(2)图乙中阴影部分的面积___________(选填“>”、“<”或“=”);
(3)已知图乙中阴影部分的面积为,则该电容器的电容为___________。
12. 实验小组的同学们用图甲所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)用L表示单摆的摆长,用T表示单摆的周期,则重力加速度______(用L、T表示)。
(2)在这个实验中,应该选用下列哪两组材料构成单摆______(填选项前的字母)。
A. 长约1m的细线 B. 长约1m的橡皮绳
C. 直径约1cm的均匀铁球 D. 直径约1cm的塑料球
(3)将单摆正确悬挂后进行如下操作,其中正确的是______(填选项前的字母)。
A. 测出摆线长作为单摆的摆长
B. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之在竖直平面内做简谐运动
C. 在摆球经过平衡位置时开始计时
D. 用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
(4)王同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期,他根据测量数据作出了如图乙所示的图像,横坐标为摆长,纵坐标为周期的平方。若图线斜率为k,则当地的重力加速度______(用k表示)。
(5)李同学用一组数据测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是______(填选项前的字母)。
A. 开始摆动时振幅较小
B. 开始计时时,过早接下停表
C. 测量周期时,误将摆球()次全振动的时间记为n次全振动的时间
三、解答题(13题10分,14题12分,15题16分)
13. 如图所示,匀强电场的电场强度E=2.0×104N/C,沿电场线方向有A、B两点,A、B两点间的距离s=0.10m。将质量m=2×10-9kg、电荷量q=+2.0×10-8C的点电荷从A点移至B点。求:
(1)电荷所受静电力F的大小;
(2)电荷从A点移至B点的过程中,静电力所做的功W;
(3)电荷的电势能改变了多少?
14. 一列简谐横波在时的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图象。求:
(1)波速及波的传播方向;
(2)质点Q的平衡位置的x坐标。
15. 在一柱形区域内有匀强电场,柱的横截面积是以O为圆心,半径为R的圆,AB为圆的直径,如图所示。质量为m,电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场,速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场,AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。
(1)求电场强度的大小;
(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大,该粒子进入电场时的速度应为多大?
(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0,该粒子进入电场时的速度应为多大?
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