精品解析:山西省晋中市平遥县第二中学2025-2026学年高二上学期期中考试物理试题
2026-08-27
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内容正文:
高二年级第一学期期中考试物理试卷
(考试时间:75分钟,分值:100分)
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. 关于电场强度,以下认识中正确的是( )
A. 若在电场中的P点不放试探电荷,则P点的电场强度为0
B. 点电荷的电场强度公式表明,点电荷周围某点电场强度的大小,与该点到场源电荷距离r的二次方成反比,在r减半的位置上,电场强度变为原来的4倍
C. 电场强度公式表明,电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比,若q减半,则该处的电场强度变为原来的2倍
D. 匀强电场中电场强度处处相同,所以任何电荷在其中受力都相同
2. 如图所示,用金属网把验电器罩起来,使带电金属球靠近验电器,发现验电器的箔片没有张开。下列生活场景中利用到的原理与该实验原理相同的是( )
A. 高压作业人员穿戴含有金属织物的衣服工作
B. 在高大建筑物上安装避雷针
C. 燃气灶上点火器的放电电极是钉尖形
D. 油罐车后面装有一条拖地的铁链
3. 如图所示,在平行板电容器两板间有一个带电微粒。开关S闭合时,该微粒恰好能静止在水平极板的正中间O。下列操作能使该微粒移动但在移动过程中重力势能不变的是( )
A. 保持S闭合,极板N上移
B. 充电后将S断开,极板N上移
C. 电容器绕垂直于纸面的O轴整体转过一个小角度θ
D. 极板M和N分别绕垂直于纸面的O1和O2轴沿相同方向转过相同的小角度θ
4. 某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示,虚线是一带电粒子仅在此电场力作用下的运动轨迹,、分别是运动轨迹与等势面、的交点,运动轨迹与等势面在点相切,则下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电荷
B. 点的电场强度比点的电场强度大
C. 粒子在点的电势能比在点的电势能小
D. 粒子在点的动能比在点的动能小
5. 图中与磁现象有关的四个实验,其对应判断正确的是( )
A. 甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同
B. 乙图说明磁场对电流有力的作用,根据该原理制成了电动机
C. 丙图表明通电导线周围存在着磁场,如果将小磁针移走,该磁场将消失
D. 丁图中左边铁钉吸引大头针较多,表明电流相同时,线圈匝数越多电磁铁磁性越强
6. 如图所示,匀强电场的方向平行于O、P、Q三点所在的平面,三点的连线构成一个直角三角形,∠P是直角,∠O=30°,PQ=2cm,三点的电势分别为O=5V,P =11V,Q=13V.下列叙述正确的是( )
A. 电场的方向为沿QO方向,电场强度大小为2V/m
B. OQ连线中点的电势为6.5V
C. 电子在P点的电势能比在Q点低2eV
D. 沿O→P→Q路径将电子从O点移动到Q点,电场力做的功为8eⅤ
7. 如图所示电路中,电源内阻不能忽略,电流表、电压表均视为理想电表,滑动变阻器总阻值足够大;闭合开关,当滑动变阻器滑片从左端向右滑动时( )
A. 电流表A示数增大
B. 电压表示数增大、示数减小
C. 滑动变阻器消耗的电功率先减小后增大
D. 电压表示数变化的绝对值与电流表示数变化的绝对值之比为R
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,有多项是符合题目要求的。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,一对等量异种点电荷固定在同一水平线上,O是两电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于O点对称的两点,B、C和A、D也关于O点对称。则下列说法正确的是( )
A. A、D两点的电场强度不同
B. E、F两点的电场强度大小相等、方向相反
C. B、O、C三点中,O点的电场强度最小
D. B点的电场强度大于E点
9. 如图所示,图线甲、乙分别为电源和某导体的U-I图线,电源的电动势和内阻分别用E、r表示,下列说法正确的是( )
A. 电源的内阻
B. 该导体的阻值随电流的增大而减小
C. 当该导体直接与该电源相连时,该导体消耗的功率为100 W
D. 当该导体直接与该电源相连时,电源的效率为80%
10. 如图,在竖直平面内有水平向左的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,细线一端固定在O点,另一端系一质量为m带电量为q的小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角,此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,重力加速度为g。则( )
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 小球获得初速度的大小为
C. 小球从初始位置运动至轨迹的最左端增加的机械能为
D. 小球从初始位置在竖直平面内顺时针运动一周的过程中,其电势能先减小后增大
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分。)
11. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中,按图1所示连接电路。电源电动势为,内阻可以忽略。单刀双掷开关先跟2相接,某时刻开关改接1,一段时间后,把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。
(1)电容器充电后,开关改接2使电容器进行放电,此过程得到的图像如图2所示,如果不改变电路其他参数,只减小电阻的阻值,则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将______(选填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量,则该电容器的电容为______。
(3)关于电容器在整个充,放电过程中的图像和图像的大致形状,可能正确的有______(为电容器极板所带的电荷量,为,两板的电势差)
12. 某实验小组为了尽量精确地测量干电池的电动势和内阻,找到了如下器材:干电池、电压表(量程1.5V,内阻约1.5kΩ)、电流表(量程0.6A)、滑动变阻器、开关和导线若干。
(1)用如图甲所示电路测量电流表的内阻,闭合开关,电压表和电流表的示数如图乙所示,则电流表的内阻______(保留2位有效数字);
(2)用如图丙所示电路测量干电池的电动势和内阻,导线a端应连接到______(填“M”“N”或“P”)接线柱上;
(3)正确连接电路,若电压表示数、电流表示数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和表示,则干电池的电动势______(用I、r和表示);
(4)调节滑动变阻器测得多组电表示数,并据此作出如图丁所示的图像,则干电池的电动势______V(保留3位有效数字),内阻______(保留1位小数)。
三、计算题(本题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,带正电的小球1用绝缘细线悬挂在水平墙壁上,带负电的小球2用绝缘细线悬挂在竖直墙壁上。两小球处于静止状态时,细线水平,细线与竖直方向的夹角为,小球1、2(均可视为点电荷)的连线与水平方向的夹角也为,小球1、2间的距离。已知小球1、2所带的电荷量大小分别为、,静电力常量,重力加速度大小,求:
(1)小球1、2间的库仑力大小;
(2)细线上的弹力大小和小球2的质量;
(3)小球1的质量。
14. 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)。现垂直于导轨放置一根质量为m、电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为且指向右斜上方,如图所示,问:
(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?
(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?
15. 如图所示,竖直虚线、间距为,在的左侧有水平向右、大小为的匀强电场,在之间有竖直向下、大小为的匀强电场,在右侧处有一竖直屏。现有一质量为、电荷量为的粒子,从左侧处的点,由静止释放,粒子以速度(大小未知)射入、之间的电场中,过点的水平线与屏的交点为O,不计粒子的重力。求:
(1)的大小;
(2)粒子从释放到打到屏上所用的时间;
(3)打到屏上的点到点的距离。
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高二年级第一学期期中考试物理试卷
(考试时间:75分钟,分值:100分)
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. 关于电场强度,以下认识中正确的是( )
A. 若在电场中的P点不放试探电荷,则P点的电场强度为0
B. 点电荷的电场强度公式表明,点电荷周围某点电场强度的大小,与该点到场源电荷距离r的二次方成反比,在r减半的位置上,电场强度变为原来的4倍
C. 电场强度公式表明,电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比,若q减半,则该处的电场强度变为原来的2倍
D. 匀强电场中电场强度处处相同,所以任何电荷在其中受力都相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.电场强度是电场本身的性质,与试探电荷无关,故A错误;
B.该公式为点电荷的电场强度的决定式,点电荷周围某点电场强度的大小,与该点到场源电荷距离r的二次方成反比,在r减半的位置上,电场强度变为原来的4倍,故B正确;
C.电场强度与试探电荷的电荷量无关,试探电荷电荷量减半,则该处的电场强度不变,故C错误;
D.电荷在电场中所受静电力大小除了与该点的电场强度有关,还与该电荷的电荷量有关,电荷量相同,则受力相同,电荷量不同,受力不同,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,用金属网把验电器罩起来,使带电金属球靠近验电器,发现验电器的箔片没有张开。下列生活场景中利用到的原理与该实验原理相同的是( )
A. 高压作业人员穿戴含有金属织物的衣服工作
B. 在高大建筑物上安装避雷针
C. 燃气灶上点火器的放电电极是钉尖形
D. 油罐车后面装有一条拖地的铁链
【答案】A
【解析】
【详解】A.该实验的原理为静电屏蔽,高压作业人员穿戴含有金属织物的衣服工作,利用到了静电屏蔽,故A正确;
B.在高大建筑物上安装避雷针利用了尖端放电的原理,故B错误;
C.燃气灶上点火器的放电电极是钉尖形利用了尖端放电的原理,故C错误;
D.油罐车后面拖条铁链能把油与罐摩擦产生的静电导入大地,防止静电产生火花引起火灾,故D错误。
故选A。
3. 如图所示,在平行板电容器两板间有一个带电微粒。开关S闭合时,该微粒恰好能静止在水平极板的正中间O。下列操作能使该微粒移动但在移动过程中重力势能不变的是( )
A. 保持S闭合,极板N上移
B. 充电后将S断开,极板N上移
C. 电容器绕垂直于纸面的O轴整体转过一个小角度θ
D. 极板M和N分别绕垂直于纸面的O1和O2轴沿相同方向转过相同的小角度θ
【答案】D
【解析】
【详解】A.微粒静止,所受重力和电场力等大反向,保持S闭合,则电容器极板间电压不变,根据
若将极板上移,板间距离减小,板间场强增大,微粒受到的电场力增大,带电微粒向上运动,重力势能增大,故A错误;
B.充电后将S断开,则电容器所带电荷量不变,根据
将极板上移,板间场强不变,微粒受到的电场力不变,带电微粒仍处于静止状态,故B错误;
C.电容器绕垂直于纸面的轴转过一个小角度,则极板间距不变,则极板间距不变,电场力不变,竖直分力减小,重力做正功,重力势能减小,故C错误;
D.极板和分别绕垂直于纸面的和轴转过相同的小角度,两极板的间距变为,两极板间的电场力变为
竖直分力
微粒沿水平方向移动,重力势能不变,故D正确。
故选D。
4. 某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示,虚线是一带电粒子仅在此电场力作用下的运动轨迹,、分别是运动轨迹与等势面、的交点,运动轨迹与等势面在点相切,则下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电荷
B. 点的电场强度比点的电场强度大
C. 粒子在点的电势能比在点的电势能小
D. 粒子在点的动能比在点的动能小
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据等势面的电势分布可知,带电体带正电荷,再由粒子的运动轨迹可知,粒子在运动过程中受到带电体的排斥,所以该带电粒子带正电荷,故A错误;
B.等差等势面越密集,电场强度越大,所以M点的电场强度比N点的小,故B错误;
C.粒子带正电,由题图可知P点的电势高于M点的电势,则根据可知,粒子在P点的电势能比在M点的电势能大,故C错误;
D.由于带电粒子仅在电场作用下运动,电势能与动能总和不变,所以当粒子的电势能增大时其动能减小。由于粒子在P点的电势能比在M点的电势能大,因此粒子在点时的动能比在M点的动能小,故D正确。
故选D。
5. 图中与磁现象有关的四个实验,其对应判断正确的是( )
A. 甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同
B. 乙图说明磁场对电流有力的作用,根据该原理制成了电动机
C. 丙图表明通电导线周围存在着磁场,如果将小磁针移走,该磁场将消失
D. 丁图中左边铁钉吸引大头针较多,表明电流相同时,线圈匝数越多电磁铁磁性越强
【答案】D
【解析】
【详解】A.小磁针静止时所指方向即为该点磁场方向,由图可知,磁体中间上下对称的两个位置磁场方向相同,故A错误;
B.乙图是电磁感应的装置图,据此制成了发电机,故B错误;
C.磁场是是由通电导线产生的,与小磁针无关,故C错误;
D.电磁铁磁性强弱是通过吸引大头针的数量判断的,左边磁铁吸引大头针多,故磁性强,而电流相同,匝数多,故D正确。
故选D。
6. 如图所示,匀强电场的方向平行于O、P、Q三点所在的平面,三点的连线构成一个直角三角形,∠P是直角,∠O=30°,PQ=2cm,三点的电势分别为O=5V,P =11V,Q=13V.下列叙述正确的是( )
A. 电场的方向为沿QO方向,电场强度大小为2V/m
B. OQ连线中点的电势为6.5V
C. 电子在P点的电势能比在Q点低2eV
D. 沿O→P→Q路径将电子从O点移动到Q点,电场力做的功为8eⅤ
【答案】D
【解析】
【分析】在匀强电场中,电场强度大小处处相等,方向处处相同,则电场线是平行且等间距.电势沿着电场线降低,电场线与等势面垂直.
【详解】A、QO间的电势差为8V,将QO分成8等份,每份的电势差为1V,如图所示,若A点的电势为11V,则OA的长度为3cm,AQ的长度为1cm,根据几何关系可知,PA⊥OQ.故PA所在的直线为11V等势线,电场线沿QO方向从Q指向O.电场强度的大小为,故A错误;
B、根据匀强电场等差等势面的特点,OQ连线的中点电势为,B错误;
C、将电子从P移动到Q点,电场力做功,电场力做正功,电势能减小,故电子在P点的电势能比在Q点高2eV,故C错误;
D、电场力做功与路径无关,至于始末位置有关,故,D正确;
故本题正确答案选D.
【点睛】本题考查电场线和等势面的关系,要求对匀强电场中电场线和等势面的特点非常熟悉,知道电场力做功的特点,并会利用电场强度和电势差的关系来计算场强.
7. 如图所示电路中,电源内阻不能忽略,电流表、电压表均视为理想电表,滑动变阻器总阻值足够大;闭合开关,当滑动变阻器滑片从左端向右滑动时( )
A. 电流表A示数增大
B. 电压表示数增大、示数减小
C. 滑动变阻器消耗的电功率先减小后增大
D. 电压表示数变化的绝对值与电流表示数变化的绝对值之比为R
【答案】B
【解析】
【详解】A.将R1、R3、E视为一个等效电源(E1、r1),如图虚线框所示。
由闭合电路欧姆定律得
当滑动变阻器滑片从左端向右端滑动的过程中,R增大,则I减小,即电流表A示数减小,故A错误;
B.电压表测量电源E的路端电压,当R增大时,外电阻增大,干路电流减小,由闭合电路欧姆定律得
可知电压表V1示数增大;由于电流表A的示数减小,则流过R2的电流减小,R2两端的电压减小,所以V2减小,故B正确;
C.R消耗的功率即等效电源(E2、r2)的输出功率,为
可知,R从0逐渐增大到过程中,逐渐增大;时,最大;R继续增大,减小,故C错误;
D.将除R以外的其余部分视为等效电源(E2、r2),则闭合电路欧姆定律有
则,故D错误。
故选B。
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,有多项是符合题目要求的。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,一对等量异种点电荷固定在同一水平线上,O是两电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于O点对称的两点,B、C和A、D也关于O点对称。则下列说法正确的是( )
A. A、D两点的电场强度不同
B. E、F两点的电场强度大小相等、方向相反
C. B、O、C三点中,O点的电场强度最小
D. B点的电场强度大于E点
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据对称性可知:A、D两点电场强度相同,故A错误;
B.由于E、F是连线中垂线上关于O对称的两点,则其电场强度大小、方向均相同,故B错误;
C.B、O、C三点比较,O点的电场线最稀疏,电场强度最小,故C正确;
D.两电荷连线上B点和C点电场强度大小相等,且大于O点,O点电场强度大于E点,所以B点电场强度大于E点,故D正确。
故选CD。
9. 如图所示,图线甲、乙分别为电源和某导体的U-I图线,电源的电动势和内阻分别用E、r表示,下列说法正确的是( )
A. 电源的内阻
B. 该导体的阻值随电流的增大而减小
C. 当该导体直接与该电源相连时,该导体消耗的功率为100 W
D. 当该导体直接与该电源相连时,电源的效率为80%
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.根据闭合电路欧姆定律可得
由图中甲图线可知,电动势为
内阻为,故A正确;
B.根据欧姆定律,由图中乙图线可知该导体的阻值随电流的增大而减小,故B正确;
CD.当该导体直接与该电源相连时,由图中交点可知,电阻的电压
电路中的电流
则该导体消耗的功率为
电源的总功率
则电源的效率,故C错误,D正确。
故选ABD。
10. 如图,在竖直平面内有水平向左的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,细线一端固定在O点,另一端系一质量为m带电量为q的小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角,此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,重力加速度为g。则( )
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 小球获得初速度的大小为
C. 小球从初始位置运动至轨迹的最左端增加的机械能为
D. 小球从初始位置在竖直平面内顺时针运动一周的过程中,其电势能先减小后增大
【答案】AB
【解析】
【详解】A.小球静止时细线与竖直方向成角,对小球受力分析如图
小球受重力、拉力和电场力,三力平衡,根据平衡条件,有
解得
A正确;
B.小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,在等效最高点A由重力和电场力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有
则小球从初始位置运动到A点的过程中,由动能定理可得
联立解得小球获得初速度的大小为
B正确;
C.由功能关系和能量守恒定律可得小球从初始位置运动至轨迹的最左端电场力做负功,故机械能减小,减小的机械能为
C错误;
D.小球从初始位置开始在竖直平面内顺时针运动一周的过程中,电场力先做负功,后做正功,再做负功,则其电势能先增大后减小再增大,D错误。
故选AB。
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分。)
11. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中,按图1所示连接电路。电源电动势为,内阻可以忽略。单刀双掷开关先跟2相接,某时刻开关改接1,一段时间后,把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。
(1)电容器充电后,开关改接2使电容器进行放电,此过程得到的图像如图2所示,如果不改变电路其他参数,只减小电阻的阻值,则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将______(选填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量,则该电容器的电容为______。
(3)关于电容器在整个充,放电过程中的图像和图像的大致形状,可能正确的有______(为电容器极板所带的电荷量,为,两板的电势差)
【答案】 ①. 不变 ②. ③. AD##DA
【解析】
【详解】(1)[1]因图像与坐标轴所围成的面积等于电容器的带电量,则如果不改变电路其他参数,只减小电阻的阻值,则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将不变;
(2)[2]该电容器的电容为
(3)[3]
AB.电源给电容器充电时,刚开始电荷量的变化率较大,后来变化率减小,放电时,电荷量变化率刚开始比较大,后来变化率减小,A正确,B错误;
CD.根据
且C不变可知,Q与U的变化情况相同,C错误,D正确。
故选AD。
12. 某实验小组为了尽量精确地测量干电池的电动势和内阻,找到了如下器材:干电池、电压表(量程1.5V,内阻约1.5kΩ)、电流表(量程0.6A)、滑动变阻器、开关和导线若干。
(1)用如图甲所示电路测量电流表的内阻,闭合开关,电压表和电流表的示数如图乙所示,则电流表的内阻______(保留2位有效数字);
(2)用如图丙所示电路测量干电池的电动势和内阻,导线a端应连接到______(填“M”“N”或“P”)接线柱上;
(3)正确连接电路,若电压表示数、电流表示数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和表示,则干电池的电动势______(用I、r和表示);
(4)调节滑动变阻器测得多组电表示数,并据此作出如图丁所示的图像,则干电池的电动势______V(保留3位有效数字),内阻______(保留1位小数)。
【答案】(1)1.2 (2)N
(3)
(4) ①. 1.40 ②. 0.8
【解析】
【小问1详解】
图中电压表示数为,电流表示数为,故电流表的内阻为
【小问2详解】
由于电流表的内阻已知,故选择电流表相对电源内接时可消除系统误差,故导线a端应连接到N接线柱上;
【小问3详解】
根据闭合电路欧姆定律得
【小问4详解】
[1][2]根据前面分析可得
结合图像可知
,
解得
三、计算题(本题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,带正电的小球1用绝缘细线悬挂在水平墙壁上,带负电的小球2用绝缘细线悬挂在竖直墙壁上。两小球处于静止状态时,细线水平,细线与竖直方向的夹角为,小球1、2(均可视为点电荷)的连线与水平方向的夹角也为,小球1、2间的距离。已知小球1、2所带的电荷量大小分别为、,静电力常量,重力加速度大小,求:
(1)小球1、2间的库仑力大小;
(2)细线上的弹力大小和小球2的质量;
(3)小球1的质量。
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据库仑定律有
【小问2详解】
对小球2受力分析,水平方向上有
竖直方向上有
解得,
【小问3详解】
将小球1、2作为整体受力分析,有
解得
14. 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)。现垂直于导轨放置一根质量为m、电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为且指向右斜上方,如图所示,问:
(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?
(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?
【答案】(1),
(2),水平向右
【解析】
【小问1详解】
b向a看,其受力分析的侧视图如图所示
根据平衡条件可得,水平方向
竖直方向
又安培力为
电流为
解得
,
【小问2详解】
使ab棒受支持力为零,且让磁场最小,可知安培力竖直向上,则有
又
解得
根据左手定则判定磁场方向水平向右。
15. 如图所示,竖直虚线、间距为,在的左侧有水平向右、大小为的匀强电场,在之间有竖直向下、大小为的匀强电场,在右侧处有一竖直屏。现有一质量为、电荷量为的粒子,从左侧处的点,由静止释放,粒子以速度(大小未知)射入、之间的电场中,过点的水平线与屏的交点为O,不计粒子的重力。求:
(1)的大小;
(2)粒子从释放到打到屏上所用的时间;
(3)打到屏上的点到点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子在MN左侧运动过程中,根据动能定理可得
解得
【小问2详解】
粒子在MN左侧运动过程中,根据牛顿第二定律
解得
运动时间为
粒子在MN右侧运动过程中,在水平方向上做匀速直线运动,运动时间为
所以,粒子从释放到打到屏上所用的时间为
【小问3详解】
粒子在MN、PQ间做类平抛运动,在水平方向
在竖直方向,根据牛顿第二定律,,
粒子在PQ右侧做匀速直线运动,运动时间为
则竖直位移为
所以,打到屏上的点到O点的距离为
解得
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