内容正文:
2026-2027学年度第一学期高二年级期初验收考试物理试题
考试时间:90分钟 满分:100分
一、选择题(1-8小题单选,9-12题为多选题,每题4分,共48分)
1. 关于电场与磁场的下列说法正确的是( )
A. 电场线和磁感线都是真实存在的物质
B. 磁感应强度公式的适用条件是通电导线与磁场方向平行
C. 由电场强度的定义式可知,电场强度与试探电荷受到的静电力成正比
D. 磁感应强度的方向定义为小磁针静止时极所指的方向
2. 我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜,被称为“天眼”。如图所示,“天眼”的“眼眶”所围圆面积为S,其所在处地磁场的磁感应强度大小为B,与“眼眶”平面垂直,平行的分量分别为、,则( )
A. 穿过“眼眶”的磁通量大小为BS
B. 穿过“眼眶”的磁通量大小为
C. 在地球自转180°的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为
D. 在地球自转180°的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
3. 甲、乙为不同材料制成的两个长方体金属导电板,长、宽、高均分别为a、b、c,其中a>b>c,如图,它们的外形完全相同。现将甲、乙两金属导电板按下图两种方式接入同一电源时,若回路中的电流相同,那么甲、乙两金属导电板的电阻率之比为( )
A. B. C. D.
4. 如图所示是用一表头改装成量程为0~0.1 A和0~1 A双量程电流表的电路设计图,其中A为公共接线柱,由图可知( )
A. 接线柱B对应0.1 A量程,且R1>R2
B. 接线柱C对应0.1 A量程,且R1>R2
C. 接线柱B对应1 A量程,且R1<R2
D. 接线柱C对应1 A量程,且R1<R2
5. 某科研小组测试新能源汽车的运动性能。总质量为2×103 kg的汽车从t=0时刻开始在水平面上无动力滑行,5 s后以恒定功率加速行驶,速度达到12 m/s后保持匀速行驶,行驶过程中受到的阻力保持不变。汽车运动的v -t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 汽车行驶中所受阻力大小为4×103 N
B. 5~15 s内汽车的功率为36 kW
C. 5~15 s内汽车的位移为82.5 m
D. 汽车加速过程中速度为6 m/s时的加速度大小为2 m/s2
6. 如图所示,让质子()和粒子()两种粒子从同一位置无初速度漂入加速电场加速后,再沿垂直于偏转电场的场强方向进入偏转电场,最后飞出偏转电场。下列说法正确的是( )
A. 两粒子穿出加速电场时速度相同
B. 两粒子在偏转电场中加速度相同
C. 两粒子出偏转电场时位移偏转量相同
D. 两粒子出偏转电场时速度方向不同
7. 如图所示,电路中E、r为电源的电动势和内电阻,、、为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表,开关闭合时,平行金属板中一带电小液滴P处于静止状态,当滑动变阻器的滑片向b端移动后,下列说法中正确的是( )
A. 油滴带正电,将向下运动
B. 电压表示数变大,电流表示数变小
C. 电源的效率变大,输出功率变小
D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为∆U和∆I,则
8. 如图所示,质量为m的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以速度v匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,物体过一会儿能保持与传送带相对静止,对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程下列说法正确的是( )
A. 此过程摩擦生热为 B. 摩擦力对物体做的功为
C. 电动机增加的功率为μmgv D. 传送带克服摩擦力做功为
9. 一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为2.5 V/cm
B. 电子从b点运动到c点,克服电场力做功为9 eV
C. 坐标原点处的电势为1 V
D. 电子在a点的电势能比在b点的低7 eV
10. 如图所示为电动机提升重物的装置示意图,电动机线圈电阻为r=1Ω,电动机两端的电压为5V,电路中的电流为1A,重物A所受的重力为20N,不计摩擦力和空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 电动机的输入功率为4W
B. 电动机线圈电阻上产生的热功率为1W
C. 电动机的效率为80%
D. 电动机在10s内可以把重物A匀速提升1m
11. 如图所示为某电场中x轴上电势φ随x变化的图像,一个带电粒子在x=0处由静止释放,仅受电场力作用沿x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同
C. 粒子从x=0到过程中,电势能先增大后减小
D. 粒子从x=0到过程中,加速度先减小后增大
12. 如图甲所示的电路,其中电源电动势,内阻,定值电阻,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A. 图乙中滑动变阻器的最大功率
B. 图乙中
C. 滑动变阻器消耗的功率P最大时,电源输出功率也最大
D. 无论如何调整滑动变阻器的阻值,都无法使电源的输出功率达到
二、实验题(共2小题,满分17分。13题8分,14题9分)
13. 江宁金属铸管厂生产的某种合金金属管的横截面如图(a)所示,现需测量其中空部分的面积,为此,制管师截取了一段粗细均匀的金属管进行测量:
(1)用毫米刻度尺测得该段金属管的长度为L,用螺旋测微器测量金属管的外径d,如图(b)所示,则读数d=________mm;
(2)用图(c)所示的多用电表测量该段金属管的阻值,请完成下列测量步骤:
①旋动部件________(填字母“K ”、“S”或“T”),使电表指针对准电流的“0”刻线。
②将选择开关旋转到“Ω”挡×10的位置。
③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,旋动部件________(填字母“K”、“S”或“T”),使电表指针对准电阻的________。(填“0刻线”或“刻线”)
④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图(d)所示,该电阻的阻值为R=_______Ω。
⑤测量完毕,将选择开关旋转到OFF位置。
(3)通过查表得知该合金材料的电阻率为ρ,则金属管中空部分的面积为____________________。(结果用字母符号表示)
14. 用下列器材组装成一个电路,既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时探究小灯泡的伏安特性。
A.电压表V1(量程5V、内阻很大)
B.电压表V2(量程3V、内阻很大)
C.电流表A(量程3A、内阻很小)
D.滑动变阻器R(最大阻值10Ω、额定电流3A)
E.小灯泡(2.5V,5W)
F.电池组(电动势E,内阻r)
G.开关一只,导线若干
实验时,调节滑动变阻器的电阻,多次测量后发现:若电压表的示数增大,则电压表的示数减小。
(1)请将你设计的实验电路图在图甲的虚线方框中补充完整。______
(2)每一次操作后,同时记录电压表和的读数和,电流表A的示数,组成两个坐标点,,标到坐标中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图乙所示,则电池组的电动势E=______V、内阻r=______Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)在坐标中两条图线在N点相交,此时小灯泡的阻值R为______Ω,实际功率为______W,电池组的总功率为______W。(结果都保留三位有效数字)
三、计算题(共3小题,满分35分;其中15题9分,16题7分,17题19分,要求写出必要的方程式和文字说明)
15. 如图所示,长为的平行板电容器水平放置,两极板带等量的异种电荷。一电荷量为、质量为的带正电粒子,以初速度紧贴上极板垂直于板间电场方向进入,刚好从下极板右边缘射出,射出时速度方向恰与水平方向成角,不计重力。求:
(1)带电粒子到达下极板右边缘时,竖直方向上的分速度大小;
(2)两极板间匀强电场的电场强度;
(3)两极板间的电势差。
16. 如图所示,电源电动势,内电阻,,,,,电容,现将开关闭合,
(1)开关S断开时,求流过的电流;
(2)开关S断开时,求电容器极板所带的电量;
(3)现将开关S闭合,则开关S从断开到闭合的过程中通过的电量为多少?
17. 如图所示,一足够长粗糙斜面与光滑竖直圆弧轨道相切,为圆弧轨道的最低点,圆弧所对圆心角。已知圆弧轨道半径为,斜面的动摩擦因数,质量为的小物块(可视为质点)从斜面某处静止释放,,,取重力加速度,求:
(1)若小物块恰好通过点,求在这之前通过点时对圆弧轨道的压力大小;
(2)若小物块从斜面上距离点为的位置静止释放,那么运动到圆轨道距离点的最大高度是多大?当小物块运动稳定后,小物块损失的机械能是多少?
(3)若小物块从斜面上距离点为的某点静止释放,改变大小,要求小物块在圆轨道的过程中不脱离轨道(不考虑通过D点后的运动),求的取值范围。
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2026-2027学年度第一学期高二年级期初验收考试物理试题
考试时间:90分钟 满分:100分
一、选择题(1-8小题单选,9-12题为多选题,每题4分,共48分)
1. 关于电场与磁场的下列说法正确的是( )
A. 电场线和磁感线都是真实存在的物质
B. 磁感应强度公式的适用条件是通电导线与磁场方向平行
C. 由电场强度的定义式可知,电场强度与试探电荷受到的静电力成正比
D. 磁感应强度的方向定义为小磁针静止时极所指的方向
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场线和磁感线是人为引入的、用于形象描述场分布的假想模型,并非真实存在的物质,A错误;
B.磁感应强度定义式的适用条件是通电导线垂直于磁场方向放置,若导线与磁场平行,安培力为0,无法通过该式计算磁感应强度,B错误;
C.电场强度是电场的固有属性,仅由电场本身决定,与试探电荷的受力、试探电荷的电荷量无关,为比值定义式,二者不存在正比关系,C错误;
D.物理学中明确规定,磁感应强度的方向为小磁针静止时N极所指的方向,故D正确。
故选D。
2. 我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜,被称为“天眼”。如图所示,“天眼”的“眼眶”所围圆面积为S,其所在处地磁场的磁感应强度大小为B,与“眼眶”平面垂直,平行的分量分别为、,则( )
A. 穿过“眼眶”的磁通量大小为BS
B. 穿过“眼眶”的磁通量大小为
C. 在地球自转180°的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为
D. 在地球自转180°的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
【答案】D
【解析】
【详解】AB.穿过“眼眶”的磁通量大小为,故AB不符合题意;
CD.在地球自转180°的过程中,“眼眶”相对地磁场静止,穿过“眼眶”磁通量的变化量为0,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
3. 甲、乙为不同材料制成的两个长方体金属导电板,长、宽、高均分别为a、b、c,其中a>b>c,如图,它们的外形完全相同。现将甲、乙两金属导电板按下图两种方式接入同一电源时,若回路中的电流相同,那么甲、乙两金属导电板的电阻率之比为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】甲、乙两金属导电板按下图两种方式接入同一电源时,若回路中的电流相同,则由欧姆定律可知甲、乙两金属导电板的电阻相等,根据电阻决定式有
则可得电阻率为
甲、乙两金属导电板的电阻率之比为
故选A。
4. 如图所示是用一表头改装成量程为0~0.1 A和0~1 A双量程电流表的电路设计图,其中A为公共接线柱,由图可知( )
A. 接线柱B对应0.1 A量程,且R1>R2
B. 接线柱C对应0.1 A量程,且R1>R2
C. 接线柱B对应1 A量程,且R1<R2
D. 接线柱C对应1 A量程,且R1<R2
【答案】C
【解析】
【详解】AD.设表头满偏电流为,内阻为。当接、接线柱时,电阻与支路(串联)并联,根据并联电路电压相等可得
整理得
当接、接线柱时,支路(串联)与表头的并联,根据并联电路电压相等可得
整理得
比较可知
因为题目给出的量程为和,所以、对应大量程,、对应小量程,故AD错误;
BC.由可知,即,故B错误,C正确。
故选C。
5. 某科研小组测试新能源汽车的运动性能。总质量为2×103 kg的汽车从t=0时刻开始在水平面上无动力滑行,5 s后以恒定功率加速行驶,速度达到12 m/s后保持匀速行驶,行驶过程中受到的阻力保持不变。汽车运动的v -t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 汽车行驶中所受阻力大小为4×103 N
B. 5~15 s内汽车的功率为36 kW
C. 5~15 s内汽车的位移为82.5 m
D. 汽车加速过程中速度为6 m/s时的加速度大小为2 m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题意,由图像可得,汽车无动力滑行时的加速度大小为
由牛顿第二定律可得,汽车行驶中所受阻力大小为,故A错误;
B.汽车的最大速度为12 m/s,此时牵引力大小等于阻力,根据
解得5~15 s内汽车的功率为,故B错误;
C.5s时汽车的速度为,15s时汽车的速度为,根据动能定理有
代入数据解得,故C正确;
D. 汽车加速过程中速度为6 m/s时,有
解得此时牵引力为
根据牛顿第二定律有
解得加速度为,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,让质子()和粒子()两种粒子从同一位置无初速度漂入加速电场加速后,再沿垂直于偏转电场的场强方向进入偏转电场,最后飞出偏转电场。下列说法正确的是( )
A. 两粒子穿出加速电场时速度相同
B. 两粒子在偏转电场中加速度相同
C. 两粒子出偏转电场时位移偏转量相同
D. 两粒子出偏转电场时速度方向不同
【答案】C
【解析】
【详解】A.加速过程使粒子获得速度,由动能定理
解得
由于质子和粒子比荷不同,两粒子穿出加速电场时速度不同,故A错误;
B.设偏转电场的场强为,在偏转电场中,粒子的加速度满足
故两粒子比荷不同,在偏转电场中加速度不同,故B错误;
C.设偏转电场的极板长度为,粒子打出偏转电场时位移偏转量
与粒子比荷无关,两粒子出偏转电场时位移偏转量相同,故C正确;
D.粒子在偏转电场区域做类平抛运动,两粒子出偏转电场时位移偏转角相同,故速度偏转角也相同,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,电路中E、r为电源的电动势和内电阻,、、为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表,开关闭合时,平行金属板中一带电小液滴P处于静止状态,当滑动变阻器的滑片向b端移动后,下列说法中正确的是( )
A. 油滴带正电,将向下运动
B. 电压表示数变大,电流表示数变小
C. 电源的效率变大,输出功率变小
D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为∆U和∆I,则
【答案】D
【解析】
【详解】AB.电容器上极板与电源正极相连,则电容器上极板带正电,极板间场强方向竖直向下。由平衡条件可知,小液滴受到的电场力与重力等大反向,即小油滴所受的电场力竖直向上,则小液滴带负电。滑片向b端移动时,接入电路的阻值减小,根据“串反并同”可知,与等效并联的电压表的示数减小;与等效并联的电容器两端的电压减小;与等效串联的电流表的示数增大。根据可知,极板间电场强度减小,小液滴受到的电场力减小,因此小液滴将向下运动,故AB错误;
C.由闭合电路欧姆定律可得路端电压为
因为电流表的示数增大,即路端电压减小。电源的效率为
显然,电源的效率变小。电源的输出功率
由于不知道电源内阻与外电阻的大小关系,所以不能判断电源输出功率的变化情况。故C错误;
D.把看成电源内阻的一部分,等效路端电压为
可知,故D正确。
故选D。
8. 如图所示,质量为m的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以速度v匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,物体过一会儿能保持与传送带相对静止,对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程下列说法正确的是( )
A. 此过程摩擦生热为 B. 摩擦力对物体做的功为
C. 电动机增加的功率为μmgv D. 传送带克服摩擦力做功为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由动能定理得物体在这个过程中获得的动能是
此过程摩擦生热为,故A错误;
B.在运动的过程中只有摩擦力对物体做功,由动能定理可知,摩擦力对物体做的功等于物体动能的变化,即为,故B错误;
C.电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率,大小为,故C正确;
D.传送带克服摩擦力做的功就为电动机多做的功,等于此过程中摩擦生热和物体增大的动能之和,故D错误。
故选C。
9. 一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为2.5 V/cm
B. 电子从b点运动到c点,克服电场力做功为9 eV
C. 坐标原点处的电势为1 V
D. 电子在a点的电势能比在b点的低7 eV
【答案】AC
【解析】
【详解】A.将电场强度分解为水平方向和竖直方向,
x轴方向,
沿y轴方向,
则合场强,故A正确;
B.电子在b点电势能,电子在c点电势能,则电子从b点运动到c点,电场力做功为,而非克服电场力做功为9eV,故B错误;
C.匀强电场中,平行等距的两线段电势差相等,故,可得坐标原点处的电势为1V,故C正确;
D.电子在a点电势能,,电子在a点的电势能比在b点的高7eV,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示为电动机提升重物的装置示意图,电动机线圈电阻为r=1Ω,电动机两端的电压为5V,电路中的电流为1A,重物A所受的重力为20N,不计摩擦力和空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 电动机的输入功率为4W
B. 电动机线圈电阻上产生的热功率为1W
C. 电动机的效率为80%
D. 电动机在10s内可以把重物A匀速提升1m
【答案】BC
【解析】
【详解】A.电动机的输入功率为
故A错误;
B.电动机线圈电阻上产生的热功率为
故B正确;
C.电动机的效率为
故C正确;
D.设重物A上升的速度为v,电动机的输出功率为
解得
电动机在10s内可以把重物A匀速提升的高度为
故D错误。
故选BC。
11. 如图所示为某电场中x轴上电势φ随x变化的图像,一个带电粒子在x=0处由静止释放,仅受电场力作用沿x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同
C. 粒子从x=0到过程中,电势能先增大后减小
D. 粒子从x=0到过程中,加速度先减小后增大
【答案】BD
【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,由沿电场线方向电势逐渐降低可知,和之间的场强方向先沿x轴负方向后沿x轴正方向,所以和之间的场强方向不同,故B正确;
C.粒子在处由静止沿x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,根据牛顿第二定律可知粒子的加速度先减小后增大,故D正确。
故选BD。
12. 如图甲所示的电路,其中电源电动势,内阻,定值电阻,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A. 图乙中滑动变阻器的最大功率
B. 图乙中
C. 滑动变阻器消耗的功率P最大时,电源输出功率也最大
D. 无论如何调整滑动变阻器的阻值,都无法使电源的输出功率达到
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由闭合电路欧姆定律的推论可知,当电路外电阻R等于内阻r时,输出功率最大,最大值为
把定值电阻看成电源内阻一部分,由图乙可知,当
滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率为
故A正确;
B.滑动变阻器的阻值为时与阻值为时消耗的功率相等,有
解得
故B错误;
C.当电路外电阻等于内阻时,输出功率最大,因为定值电阻大于电源内阻,故随着滑动变阻器接入电路阻值变大,电源输出功率减小,故滑动变阻器接入电路阻值为零时,电源输出功率最大,故C错误;
D.当滑动变阻器接入电路阻值为零时,电路中电流最大,最大值为
电源输出功率最大,为
故D正确。
故选AD。
二、实验题(共2小题,满分17分。13题8分,14题9分)
13. 江宁金属铸管厂生产的某种合金金属管的横截面如图(a)所示,现需测量其中空部分的面积,为此,制管师截取了一段粗细均匀的金属管进行测量:
(1)用毫米刻度尺测得该段金属管的长度为L,用螺旋测微器测量金属管的外径d,如图(b)所示,则读数d=________mm;
(2)用图(c)所示的多用电表测量该段金属管的阻值,请完成下列测量步骤:
①旋动部件________(填字母“K ”、“S”或“T”),使电表指针对准电流的“0”刻线。
②将选择开关旋转到“Ω”挡×10的位置。
③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,旋动部件________(填字母“K”、“S”或“T”),使电表指针对准电阻的________。(填“0刻线”或“刻线”)
④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图(d)所示,该电阻的阻值为R=_______Ω。
⑤测量完毕,将选择开关旋转到OFF位置。
(3)通过查表得知该合金材料的电阻率为ρ,则金属管中空部分的面积为____________________。(结果用字母符号表示)
【答案】 ①. 6.724##6.725##6.726 ②. S ③. T ④. 0刻线 ⑤. 190 ⑥.
【解析】
【详解】(1)[1]用螺旋测微器测量金属管的外径,依题意为
考虑到偶然误差,取值范围可取为。
(2)[2]用欧姆表测量电阻前,应先机械调零,即旋动部件S,使电表指针对准电流的“0”刻线。
[3][4] 用欧姆表测量电阻时,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针指到表盘右侧的零刻度处,即将两表笔短接,旋动部件T,使电表指针对准电阻的 “0刻线”。
[5] 依题意,该电阻的阻值为
(3)[6]根据电阻定律,有
故横截面积为
则金属管中空部分的面积为
14. 用下列器材组装成一个电路,既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时探究小灯泡的伏安特性。
A.电压表V1(量程5V、内阻很大)
B.电压表V2(量程3V、内阻很大)
C.电流表A(量程3A、内阻很小)
D.滑动变阻器R(最大阻值10Ω、额定电流3A)
E.小灯泡(2.5V,5W)
F.电池组(电动势E,内阻r)
G.开关一只,导线若干
实验时,调节滑动变阻器的电阻,多次测量后发现:若电压表的示数增大,则电压表的示数减小。
(1)请将你设计的实验电路图在图甲的虚线方框中补充完整。______
(2)每一次操作后,同时记录电压表和的读数和,电流表A的示数,组成两个坐标点,,标到坐标中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图乙所示,则电池组的电动势E=______V、内阻r=______Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)在坐标中两条图线在N点相交,此时小灯泡的阻值R为______Ω,实际功率为______W,电池组的总功率为______W。(结果都保留三位有效数字)
【答案】 ①. ②. 4.5 ③. 1.0 ④. 1.25 ⑤. 5.00 ⑥. 9.00
【解析】
【详解】(1)[1] 电路如图所示
(2)[2] [3] 由图示电源的图像可知,图像的纵截距为4.5,则电源电动势
电源内阻
(3)[4] 由于两图线交点坐标值为
此时灯泡电阻
[5] 灯泡的功率
[6]电源的总功率
三、计算题(共3小题,满分35分;其中15题9分,16题7分,17题19分,要求写出必要的方程式和文字说明)
15. 如图所示,长为的平行板电容器水平放置,两极板带等量的异种电荷。一电荷量为、质量为的带正电粒子,以初速度紧贴上极板垂直于板间电场方向进入,刚好从下极板右边缘射出,射出时速度方向恰与水平方向成角,不计重力。求:
(1)带电粒子到达下极板右边缘时,竖直方向上的分速度大小;
(2)两极板间匀强电场的电场强度;
(3)两极板间的电势差。
【答案】(1)
(2),方向竖直向下
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子水平方向不受力,保持匀速,水平分速度始终为初速度;粒子射出时速度方向恰与水平方向成角,故将出射末速度分解为水平和竖直两个方向,可知
解得带电粒子到达下极板右边缘时,竖直方向上的分速度
【小问2详解】
粒子水平方向做匀速直线运动,水平方向位移为板长,运动时间满足
根据牛顿第二定律,竖直方向粒子的加速度由电场力提供,满足
故有
代入
解得
粒子带正电向下偏转,因此电场方向竖直向下。
【小问3详解】
根据动能定理,电场力做功等于粒子动能的变化
代入
解得两极板间的电势差
16. 如图所示,电源电动势,内电阻,,,,,电容,现将开关闭合,
(1)开关S断开时,求流过的电流;
(2)开关S断开时,求电容器极板所带的电量;
(3)现将开关S闭合,则开关S从断开到闭合的过程中通过的电量为多少?
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
【详解】(1)开关S断开时,断路,、、串联接入电路,流过的电流:
带入数据解得:
(2) 开关S断开时,电容器极板的电压:
则电容器电量:
(3)开关S闭合时,短路,断路,、串联接入电路,电容器两端电压:
此时电容器极板电量:
则通过的电量:
17. 如图所示,一足够长粗糙斜面与光滑竖直圆弧轨道相切,为圆弧轨道的最低点,圆弧所对圆心角。已知圆弧轨道半径为,斜面的动摩擦因数,质量为的小物块(可视为质点)从斜面某处静止释放,,,取重力加速度,求:
(1)若小物块恰好通过点,求在这之前通过点时对圆弧轨道的压力大小;
(2)若小物块从斜面上距离点为的位置静止释放,那么运动到圆轨道距离点的最大高度是多大?当小物块运动稳定后,小物块损失的机械能是多少?
(3)若小物块从斜面上距离点为的某点静止释放,改变大小,要求小物块在圆轨道的过程中不脱离轨道(不考虑通过D点后的运动),求的取值范围。
【答案】(1)
(2),
(3)或
【解析】
【小问1详解】
物块在D处,根据牛顿第二定律有
解得
从C到D,根据动能定理有
解得
物块在C处,根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律,物块对轨道的压力也为60N。
【小问2详解】
设第一次运动到圆轨道最高点时距B点高度为H,则有
解得m
则
物块多次冲上斜面,最后在圆轨道B与对称点反复运动,因此有
【小问3详解】
由(2)可知,,物块恰好到达圆心等高点,此时不脱离轨道。所以m
物块从释放到恰好经过D处,有
解得m
L的取值范围为m或m
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