内容正文:
2026年高二上学期物理入学考试试题
一、单选题(每题4分,共28分)
1. 如图所示,三脚架上放置泥三角,泥三角上放置坩埚,坩埚总质量为m,重力加速度为g。静止时,泥三角对坩埚的作用力为( )
A. B. C. D.
2. 要测绘一个标称“3.8V、0.3A”灯泡L的伏安特性曲线,选用了电池组(电动势为4V,内阻约为0.04Ω)、电流表(量程0~0.6A,内阻约0.3Ω)、电压表(量程0~5V,内阻约5kΩ)、开关、导线和滑动变阻器(阻值范围0~10Ω)。为了安全、准确地完成实验,电压应从零开始调节,应该选用的电路图为( )
A. B. C. D.
3. 一质点做简谐运动,其位移—时间图像如图所示,由图像可知( )
A. t=1s时,质点速度为正的最大值,加速度为零
B. t=2s时,质点速度为零,加速度为负的最大值
C. t=3s时,质点速度为正的最大值,加速度为零
D. t=4s时,质点速度为零,加速度为正的最大值
4. 如图甲所示,电源的电动势E=3V,内阻为r,闭合开关,滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中,电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示:图Ⅰ描述电源的输出功率随路端电压的变化规律,图Ⅱ描述路端电压随电流的变化规律,图Ⅲ描述电源的效率随外电阻的变化规律,电表、导线对电路的影响不计,则下列说法正确的是( )
A. Ⅰ图上b点的坐标为(1.5V,0.75W)
B. 滑动变阻器最大阻值为6Ω
C. 电源的内阻r为2Ω
D. Ⅱ图上a点的坐标(0.3A,2.4V)
5. 如图所示,A、B两物体并排放在光滑水平面上,质量分别为1kg和2kg。在水平推力F的作用下一起向右运动,A、B之间作用力的大小为6N,则水平推力F的大小为( )
A. F=2N B. F=4N C. F=9N D. F=12N
6. 某同学在研究性学习活动中自制电子秤,原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量,托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计,滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在变阻器的最上端,此时电压表指针指向最左端,示数为0。设变阻器总电阻为R,总长度为l,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻阻值为,弹簧劲度系数为k,不计一切摩擦和其他阻力。下列说法中正确的是( )
A. 电压表示数越小,说明所称物体质量越大
B. 称量物体的质量越大,电路消耗的总功率越大
C. 将电压表表盘改写为等质量间隔的电子秤表盘后,表盘右端刻度线更密
D. 更换不同劲度系数的弹簧后,电子秤的量程不变
7. 某同学想研究物体间的摩擦力大小的特性。如图甲所示,物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平,实验时,力传感器测定细绳的拉力大小,另有速度传感器实时记录木板的速度大小。时,木板受到一个随时间均匀增大的水平外力(是常数)的作用在时撤去外力。细绳对物块的拉力随时间变化的关系如图乙所示,木板的速度与时间的关系如图丙所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略,物块的质量,重力加速度取。由题中数据可以得出( )
A. 物块与木板间的动摩擦因数为
B. ~内,细绳对物块拉力的冲量大小为
C. ~内,力的冲量大小为
D. ~内摩擦力对木板做功为
二、多选题(每题5分,共15分)
8. 静电除尘器是一种高效除尘器。某静电除尘器的收尘板AB是很长的条形金属板。工作时收尘板左侧的电场线分布如图所示,一运动的粉尘仅在电场力作用下从P点沿虚线运动,最后落在AB上,下列说法正确的是( )
A. 该粉尘带正电 B. 粉尘在M点时的加速度最大
C. 粉尘在M点时的电势能最大 D. 粉尘的动能先减小后增大
9. 如图所示,足够大的匀强电场区域中,、、、为间距相等的一组竖直等势面,一质子以速率从等势面上某点进入该电场。若质子经过、等势面时动能分别为18eV和6eV。不计质子重力,下列说法正确的是( )
A. 该匀强电场场强的方向水平向左
B. 质子一定能到达等势面
C. 若取等势面为零电势面,则所在等势面的电势为6V
D. 质子第二次经过等势面时动能是6eV
10. 向空中发射一物体,不计空气阻力,当此物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂成a、b两部分,若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向,则( )
A. a、b一定同时到达水平地面
B. b的速度方向一定与原速度方向相反
C. 在炸裂过程中,a、b受到的爆炸力的大小一定相等
D. 从炸裂到落地的这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大
三、实验题(共16分)
11. 图甲所示的装置可以用来探究向心力大小与质量、角速度和半径之间的关系。挡板、、到各自转轴的距离之比为,变速塔轮自上而下有如图乙所示两种组合方式传动。
(1)本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是____________;
A. 探究两个互成角度的力的合成规律
B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C. 探究平抛运动的特点
(2)在探究向心力大小与质量的关系时,应把传动皮带调至第____________(选填“一”或“二”)层塔轮,质量不同的两小球应放置于挡板和挡板____________(选填“”或“”)处。
(3)若将皮带套在第二层塔轮,质量相同的两钢球放在图甲所示位置的挡板处,转动手柄,稳定后,观察到左侧标尺露出1格,右侧标尺露出4格,则可以得出的实验结论为:____________
12. 某探究小组为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率、电源的电动势和内阻,进行了如下实验探究:
(1)该小组用螺旋测微器在测量电阻丝直径时,选择电阻丝的不同位置进行多次测量,取其平均阻值作为电阻丝的直径D,某次测量时螺旋测微器的示数如图甲所示,则该合金丝直径的测量值D=______mm,再用刻度尺测得其长度L。
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值,图中电流表量程为0~0.6A、内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。
第一次探究:将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,根据实验数据,在图丙中绘制出图像,该小组根据图乙的电路和图丙的图像,求得电源电动势E=______V,内阻r=______Ω。(结果均保留2位有效数字)
第二次探究:将S2置于位置2,读出电流表读数,并根据图丙中的图像可得Rx的值,最后可由表达式ρ=______得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示)。
(3)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大,若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
四、解答题(共41分)
13. 如图,质量的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量的小球相连。今用跟水平方向成角的力拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动中、的相对位置保持不变,。在运动过程中,求:
(1)轻绳与水平方向的夹角θ;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ。
14. 如图,一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°,现小球在F=10N的沿杆向上的拉力作用下,从A点静止出发沿杆向上运动。已知杆与球间的动摩擦因数为。求:
(1)小球运动的加速度a1;
(2)若F作用2s后撤去,小球上滑过程中距A点最大距离sm。
15. 如图为某同学设计的研究电子发射的装置,由电源、滑动变阻器、平行板电容器、开关等组成,滑动变阻器的最大阻值为R,平行板电容器相距2d,极板长度为,板间中心有一电子发射源S向纸平面内各个方向发射初速度大小均为的电子。在平行板电容器的正上方有一屏幕,其中心为O,OS距离为。已知电子比荷为,电源内阻为r,电动势为(k为电子比荷)。
(1)当滑动变阻器触头放在最右端时,若一电子水平向左发射,求其打到金属板A上所需的时间;
(2)若移动滑动变阻器触头,发现B板恰好接收不到电子,假设滑动变阻器CD长度为L,请问此时触头离C点的距离为多少;
(3)在(2)的情况下,现只考虑一初速度方向指向右上方且与竖直方向OS成60°角的电子,请求出电子打到屏幕上的点距离屏幕中心O点的距离。
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2026年高二上学期物理入学考试试题
一、单选题(每题4分,共28分)
1. 如图所示,三脚架上放置泥三角,泥三角上放置坩埚,坩埚总质量为m,重力加速度为g。静止时,泥三角对坩埚的作用力为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】对坩埚受力分析,其受重力和泥三角的作用力而静止,根据平衡条件可知泥三角对坩埚的作用力大小为F=mg。
故选A。
2. 要测绘一个标称“3.8V、0.3A”灯泡L的伏安特性曲线,选用了电池组(电动势为4V,内阻约为0.04Ω)、电流表(量程0~0.6A,内阻约0.3Ω)、电压表(量程0~5V,内阻约5kΩ)、开关、导线和滑动变阻器(阻值范围0~10Ω)。为了安全、准确地完成实验,电压应从零开始调节,应该选用的电路图为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】因实验要求电流从零开始调节,所以滑动变阻器应用分压式接法;因小灯泡电阻比较小,故电流表应用外接法。
故选B。
3. 一质点做简谐运动,其位移—时间图像如图所示,由图像可知( )
A. t=1s时,质点速度为正的最大值,加速度为零
B. t=2s时,质点速度为零,加速度为负的最大值
C. t=3s时,质点速度为正的最大值,加速度为零
D. t=4s时,质点速度为零,加速度为正的最大值
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图像可知,时,质点处于平衡位置向负方向振动,则质点速度为负的最大值,处于平衡位置,加速度为零,故A错误;
B.由图像可知,时,质点处于负的最大位移位置,此时质点速度为0,回复力方向和位移方向相反,而加速度方向与回复力方向相同,则加速度为正的最大值,故B错误;
C.由图像可知,时,质点处于平衡位置向正方向振动,则质点速度为正的最大值,加速度为零,故C正确;
D.由图像可知,时,质点处于正的最大位移位置,此时质点速度为0,回复力方向和位移方向相反,而加速度方向与回复力方向相同,则加速度为负的最大值,故D错误。
故选C。
4. 如图甲所示,电源的电动势E=3V,内阻为r,闭合开关,滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中,电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示:图Ⅰ描述电源的输出功率随路端电压的变化规律,图Ⅱ描述路端电压随电流的变化规律,图Ⅲ描述电源的效率随外电阻的变化规律,电表、导线对电路的影响不计,则下列说法正确的是( )
A. Ⅰ图上b点的坐标为(1.5V,0.75W)
B. 滑动变阻器最大阻值为6Ω
C. 电源的内阻r为2Ω
D. Ⅱ图上a点的坐标(0.3A,2.4V)
【答案】A
【解析】
【详解】BC.由图Ⅱ可知,当路端电压为0时,电路中的电流为,则电源的内阻为
电源的效率
可知外电阻R越大,电源的效率越大,因此当滑动变阻器的阻值全部连入电路时电源的效率最高,由图III可得
解得,故BC错误;
A.电源的输出功率
可知当时电源的输出功率最大,由上式可得
所以I图上b点的坐标为(1.5V,0.75W),故A正确;
D.根据闭合电路欧姆定律
当滑动变阻器的阻值全部连入电路时电流最小
根据
可知此时路端电压最大
故电路的最小电流为
则路端电压,故D错误。
故选A。
5. 如图所示,A、B两物体并排放在光滑水平面上,质量分别为1kg和2kg。在水平推力F的作用下一起向右运动,A、B之间作用力的大小为6N,则水平推力F的大小为( )
A. F=2N B. F=4N C. F=9N D. F=12N
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意,由牛顿第二定律,对整体有
对物体B有
联立解得
故选C。
6. 某同学在研究性学习活动中自制电子秤,原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量,托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计,滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在变阻器的最上端,此时电压表指针指向最左端,示数为0。设变阻器总电阻为R,总长度为l,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻阻值为,弹簧劲度系数为k,不计一切摩擦和其他阻力。下列说法中正确的是( )
A. 电压表示数越小,说明所称物体质量越大
B. 称量物体的质量越大,电路消耗的总功率越大
C. 将电压表表盘改写为等质量间隔的电子秤表盘后,表盘右端刻度线更密
D. 更换不同劲度系数的弹簧后,电子秤的量程不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.弹簧电阻不计,电压表测量滑动变阻器上半部分电阻电压,所称物体质量越大,滑动变阻器上半部分电阻越大,电路总电阻越大,电流越小,和电源内阻上分到的电压越小,故滑动变阻器上电压越大,即电压表示数越大,故A错误;
B.称量物体的质量越大,接入电路的滑动变阻器阻值越大,由闭合电路欧姆定律,有
电路消耗的总功率
可知越大,I越小,P越小,故B错误;
C.当托盘中没有放物体时,电压表示数为零,当物体质量为m时,设物体下降x,平衡条件有
mg=kx
根据欧姆定律得
故电压表读数为
根据电阻定律,有
联立解得
变式可得
令,可得
可知该式为曲线,对该函数式进行求导,得
可知随着m的增大,在减小,即在减小,故当m越大时,对于相同的值越小,所以若将电压表表盘改写为等质量间隔的电子秤表盘后,当m越大时指针越靠右,此时等质量间隔时的越小,即刻度线越密,故C正确;
D.因为滑动变阻器可滑动的最大长度不变,当更换不同劲度系数的弹簧后,根据
可知对应的最大可称重的质量改变,由于滑动变阻器的最大阻值不变,指示出的电压表的最大示数不变,所以更换不同劲度系数的弹簧后,只需将该劲度系数下的最大可称重质量标记在电压表最大示数处即可,此时最大示数处所指示的质量就是电子秤的量程,所以电子秤的量程会改变,且劲度系数越大,对应的量程越大,劲度系数越小,对应的量程越小,故D错误。
故选C。
7. 某同学想研究物体间的摩擦力大小的特性。如图甲所示,物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平,实验时,力传感器测定细绳的拉力大小,另有速度传感器实时记录木板的速度大小。时,木板受到一个随时间均匀增大的水平外力(是常数)的作用在时撤去外力。细绳对物块的拉力随时间变化的关系如图乙所示,木板的速度与时间的关系如图丙所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略,物块的质量,重力加速度取。由题中数据可以得出( )
A. 物块与木板间的动摩擦因数为
B. ~内,细绳对物块拉力的冲量大小为
C. ~内,力的冲量大小为
D. ~内摩擦力对木板做功为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图乙可知,2s后物块和木板发生相对滑动,物块受到滑动摩擦力及绳的拉力而平衡,可得
其中
解得物块与木板间的动摩擦因数为
A错误;
B.~内,细绳对物块拉力的冲量大小等于图乙中图线下方的面积,即
B正确;
C.~内,系统处于静止状态,外力F与细绳上拉力相等,结合图乙可得外力满足的关系式为
~内,力的冲量大小为
C错误;
D.由图丙可得,~木板的位移为
摩擦力对木板做功为
D错误。
故选B。
二、多选题(每题5分,共15分)
8. 静电除尘器是一种高效除尘器。某静电除尘器的收尘板AB是很长的条形金属板。工作时收尘板左侧的电场线分布如图所示,一运动的粉尘仅在电场力作用下从P点沿虚线运动,最后落在AB上,下列说法正确的是( )
A. 该粉尘带正电 B. 粉尘在M点时的加速度最大
C. 粉尘在M点时的电势能最大 D. 粉尘的动能先减小后增大
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据物体做曲线运动的条件可知,粉尘所受电场力方向指向运动轨迹的凹侧,故该粉尘带负电,故A错误;
B.根据“电场线的密疏表示场强的大小”可知,在轨迹上M点的场强最小,粉尘在M点时受到的电场力最小,加速度最小,故B错误;
CD.在粉尘运动过程中电场力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,动能先减小后增大,在M点时电势能最大,故CD正确。
故选CD。
9. 如图所示,足够大的匀强电场区域中,、、、为间距相等的一组竖直等势面,一质子以速率从等势面上某点进入该电场。若质子经过、等势面时动能分别为18eV和6eV。不计质子重力,下列说法正确的是( )
A. 该匀强电场场强的方向水平向左
B. 质子一定能到达等势面
C. 若取等势面为零电势面,则所在等势面的电势为6V
D. 质子第二次经过等势面时动能是6eV
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据题意,由a到c过程电场力做负功,质子带正电,所以匀强电场场强的方向水平向左,故A正确;
D.两次经过同一等势面的动能相等,因为是匀强电场,所以经过相邻等势面克服电场力做功相同,动能变化相同,即
解得
所以经过b等势面时的动能是12eV,故D错误;
B.假设质子能够到达等势面d,则质子在等势面d的动能为零;但质子做匀变速曲线运动,质子在等势面d的速度不可能为零,故质子不能到达等势面d,故B错误;
C.根据可知:质子在b等势面的电势能为0,所以质子运动过程中的总能量
根据能量守恒可知
解得
由可得c所在的等势面电势
故C正确。
故选AC。
10. 向空中发射一物体,不计空气阻力,当此物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂成a、b两部分,若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向,则( )
A. a、b一定同时到达水平地面
B. b的速度方向一定与原速度方向相反
C. 在炸裂过程中,a、b受到的爆炸力的大小一定相等
D. 从炸裂到落地的这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.a、b都做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,由于高度相同,由
得知a、b飞行时间一定相同,一定同时到达水平地面,故A正确;
B.在炸裂过程中,由于重力远小于内力,系统的动量守恒。炸裂前物体的速度沿水平方向,炸裂后a的速度沿原来的水平方向,根据动量守恒定律判断可知:b的速度一定沿水平方向,但不一定与原速度方向相反,取决于a的动量与物体原来动量的大小关系,故B错误;
C.根据牛顿第三定律可知,在炸裂过程中,a、b受到的爆炸力的大小一定相等,故C正确;
D.a、b都做平抛运动,高度相同,飞行时间相同,由于初速度大小关系无法判断,所以a飞行的水平距离不一定比b的大,故D错误。
故选AC。
三、实验题(共16分)
11. 图甲所示的装置可以用来探究向心力大小与质量、角速度和半径之间的关系。挡板、、到各自转轴的距离之比为,变速塔轮自上而下有如图乙所示两种组合方式传动。
(1)本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是____________;
A. 探究两个互成角度的力的合成规律
B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C. 探究平抛运动的特点
(2)在探究向心力大小与质量的关系时,应把传动皮带调至第____________(选填“一”或“二”)层塔轮,质量不同的两小球应放置于挡板和挡板____________(选填“”或“”)处。
(3)若将皮带套在第二层塔轮,质量相同的两钢球放在图甲所示位置的挡板处,转动手柄,稳定后,观察到左侧标尺露出1格,右侧标尺露出4格,则可以得出的实验结论为:____________
【答案】(1)B (2) ①. 一 ②. C
(3)两小球的质量和做圆周运动的半径相等时,向心力的大小与角速度的平方成正比
【解析】
【小问1详解】
本实验中探究向心力大小与质量、半径和角速度的关系,采用的实验方法是控制变量法。
A.探究两个互成角度的力的合成规律,采用的实验方法是等效替代法,故A错误;
B.探究加速度与力、质量的关系,采用的实验方法是控制变量法,故B正确;
C.探究平抛运动的特点采用的是运动分解法,故C错误。
故选B。
【小问2详解】
[1][2]在探究向心力大小F与质量m的关系时,应控制两球做圆周运动的角速度相等,做圆周运动半径相等,则应把传动皮带调至第一层塔轮,质量不同的两小球应放置于A、C两位置。
【小问3详解】
由题意知,两小球的m、r相等,角速度
根据可知
所以两小球的质量和做圆周运动的半径相等时,向心力的大小与角速度的平方成正比。
12. 某探究小组为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率、电源的电动势和内阻,进行了如下实验探究:
(1)该小组用螺旋测微器在测量电阻丝直径时,选择电阻丝的不同位置进行多次测量,取其平均阻值作为电阻丝的直径D,某次测量时螺旋测微器的示数如图甲所示,则该合金丝直径的测量值D=______mm,再用刻度尺测得其长度L。
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值,图中电流表量程为0~0.6A、内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。
第一次探究:将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,根据实验数据,在图丙中绘制出图像,该小组根据图乙的电路和图丙的图像,求得电源电动势E=______V,内阻r=______Ω。(结果均保留2位有效数字)
第二次探究:将S2置于位置2,读出电流表读数,并根据图丙中的图像可得Rx的值,最后可由表达式ρ=______得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示)。
(3)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大,若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)0.770(0.768~0.772)
(2) ①. 12 ②. 3.0 ③.
(3)偏大
【解析】
【小问1详解】
该电阻丝直径的测量值
【小问2详解】
[1]由电路可知,当将置于位置1,闭合,根据闭合电路欧姆定律有
变形得
结合丙图的图像,可得,
解得,
[2]根据
解得
【小问3详解】
根据表达式,因电源电动势变小,内阻变大,则当安培表有相同读数时,得到的的值偏小,但用原来的R当作测量值,所以结果偏大。
四、解答题(共41分)
13. 如图,质量的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量的小球相连。今用跟水平方向成角的力拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动中、的相对位置保持不变,。在运动过程中,求:
(1)轻绳与水平方向的夹角θ;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ。
【答案】(1);(2)
【解析】
【分析】
【详解】小球并带动木块一起向右匀速运动,均处于平衡状态,设轻绳的拉力为T,对小球,由平衡条件可得
水平方向上
竖直方向上
联立代入数据可得。
(2)把小球和木块当成以整体,设杆的支持力为N,由平衡条件可得
水平方向
竖直方向
联立代入数据可得。
14. 如图,一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°,现小球在F=10N的沿杆向上的拉力作用下,从A点静止出发沿杆向上运动。已知杆与球间的动摩擦因数为。求:
(1)小球运动的加速度a1;
(2)若F作用2s后撤去,小球上滑过程中距A点最大距离sm。
【答案】(1)2m/s2,方向沿直杆向上。
(2)5m
【解析】
【小问1详解】
在力F作用时有
代入数据解得
方向沿直杆向上。
【小问2详解】
刚撤去F时,小球的速度
小球的位移
撤去力F后,小球上滑时有
代入数据解得
因此小球上滑时间
上滑位移
则小球上滑的最大距离为
15. 如图为某同学设计的研究电子发射的装置,由电源、滑动变阻器、平行板电容器、开关等组成,滑动变阻器的最大阻值为R,平行板电容器相距2d,极板长度为,板间中心有一电子发射源S向纸平面内各个方向发射初速度大小均为的电子。在平行板电容器的正上方有一屏幕,其中心为O,OS距离为。已知电子比荷为,电源内阻为r,电动势为(k为电子比荷)。
(1)当滑动变阻器触头放在最右端时,若一电子水平向左发射,求其打到金属板A上所需的时间;
(2)若移动滑动变阻器触头,发现B板恰好接收不到电子,假设滑动变阻器CD长度为L,请问此时触头离C点的距离为多少;
(3)在(2)的情况下,现只考虑一初速度方向指向右上方且与竖直方向OS成60°角的电子,请求出电子打到屏幕上的点距离屏幕中心O点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对电路分析,有
即
对电子分析,有
即
联立可得
【小问2详解】
假设触头离C点的距离为x,对水平向右的电子分析,有
而
解得
【小问3详解】
对电子分析,轨迹如图,A点是轨迹的最右点,从B点射出电场,打在屏幕上的C点,D点是AB的竖直位移中点,FB是电子从最右点A点到射出点B点的水平偏转位移,根据(2)问,有
代入数据
即SA的水平距离
在水平方向上,有
在竖直方向上,有
得SA的竖直距离
即AB的竖直距离为
即
由于电子在竖直方向上做匀速直线运动,可知
由于电子在水平方向上做匀变速直线运动,可知
根据相似三角形,有
其中
即
得
即
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