内容正文:
2026年秋季学期综合练习
高二物理
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.答题前,务必将自己的姓名、班级、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2.答选择题时,必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦擦干净后,再选涂其它答案标号。
3.答非选择题时,必须使用0.5毫米黑色签字笔,将答案书写在答题卡规定的位置上。
4.所有题目必须在答题卡上作答,在试题卷上答题无效。
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,只有一项符合题目要求。
1. “电”的概念古来有之,但对电的研究到了16世纪才随着现代科学的发展而开始。关于元电荷、点电荷、试探电荷、比荷,下列说法正确的是( )
A. 元电荷可以是质子也可以是电子
B. 体积小的带电小球在任何情况下都可以看成点电荷
C. 试探电荷的电荷量很小,不影响原电场分布
D. 质子和电子所带电荷量相等,比荷也相等
2. 小明和小华利用教室中可以沿水平方向左右移动的黑板探究运动的合成。小明推动黑板以某一速度水平向左匀速直线运动,小华用粉笔在黑板上相对于地面从静止开始竖直向下匀加速滑动。若以粉笔轨迹起点为坐标原点,水平向右为x轴、竖直向下为y轴,则粉笔在黑板上所画出的轨迹可能是( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,人站在电动扶梯的水平台阶上,若人与扶梯一起沿斜面加速上升,在这个过程中,关于人脚所受的静摩擦力下列说法正确的是( )
A. 为零,对人不做功 B. 方向水平向左,对人做负功
C. 方向水平向右,对人做正功 D. 方向沿斜面向上,对人做正功
4. 飞镖比赛中,某选手先后将三支相同飞镖a、b、c由同一位置水平掷出,三支飞镖插在竖直靶上的位置如图所示。忽略空气阻力,则三支飞镖在飞行过程中( )
A. 飞镖c的初速度最小 B. 在空中运动的总时间均相同
C. 速度变化量的方向一定不相同 D. 末速度的反向延长线交于同一点
5. 在国际机车赛事夺冠、屡获行业奖项的张雪机车,凭借低能耗、低污染的优势备受关注。某次机车测试中,车手驾车从静止开始以额定功率行驶,阻力恒定,最终匀速前进。下列关于机车的速度v、加速度a、牵引力F、发动机功率P随时间t的变化规律,说法正确的是( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,虚线a、b、c、d是静电场中的四个等势面,相邻等势面间的电势差相等,实线为某电子仅在静电力作用下通过该区域的轨迹,P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是( )
A. 在四个等势面中d的电势最高
B. 电子一定是从Q点向P点运动
C. 电子通过P点时的动能比通过Q点时的小
D. 电子通过P点时的加速度比通过Q点时的小
7. 如图所示,内壁光滑的竖直圆筒绕中轴线做匀速圆周运动。一质量为m的小物块(可视为质点)用一端固定在O点的轻质细绳拴接,细绳的长度为L。小物块紧贴圆筒内壁随圆筒一起做匀速圆周运动。已知重力加速度为g,则( )
A. 圆筒转动的角速度ω越大,细绳上的拉力越大
B. 继续增加圆筒转动的角速度ω,物块会相对圆筒内壁上滑
C. 当圆筒转动角速度小于时,物块会脱离圆筒内壁
D. 当圆筒转动角速度等于时,圆筒内壁对小物块的弹力大小为
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,有多项符合题目要求。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. 如图所示是一人造地球卫星绕地球运行的轨道,该卫星从椭圆轨道的近地点运动到远地点的过程中( )
A. 万有引力变小
B. 速率变小
C. 万有引力变大
D. 卫星与地心的连线单位时间内扫过的面积变小
9. 某种心脏起搏器利用电容式传感器监测心肌的微小位移。如图所示,传感器由两块平行金属板组成,其中一块固定,另一块随心脏跳动而移动。两极板间的电势差U恒定。当心脏收缩导致两极板间的距离d减小时( )
A. 电容器的电容增大
B. 两极板间的电场强度保持不变
C. 电容器处于充电状态,电路中产生瞬时电流
D. 电容器处于放电状态,电路中产生瞬时电流
10. 如图所示,不可伸长的轻绳的一端绕过固定在墙上O点的光滑轻质小定滑轮(大小可忽略),与套在光滑固定水平杆上的小物块A连接,另一端连接小球B。从图中位置P由静止释放小物块A,当A向右运动经过位置Q时速度大小为vA,此时轻绳与杆的夹角为α(0°<α<90°),已知A和B的质量相等,O点到水平杆的距离为H,重力加速度大小为g,则( )
A. 小物块A经过位置Q时小球B的速度大小为vB=vA
B. 小物块A从位置P运动到位置Q时,小球B下降的高度为
C. 位置P与位置Q之间的距离大于小球B下降的高度
D. 位置P与O点之间的距离为
三.实验题:11题每空2分,12题每空2分,共16分。
11. 某小组用图甲、乙所示装置探究平抛运动及其特点。
(1)对于装置甲,实验现象可以说明平抛运动________。
A. 在水平方向的分运动是匀速直线运动
B. 在竖直方向的分运动是自由落体运动
C. 在水平方向的分运动是匀速直线运动,在竖直方向的分运动是自由落体运动
(2)用装置乙记录平抛运动的轨迹
①关于实验过程中的做法,以下合理的有________。
A.斜槽轨道可以不光滑
B.不需要从同一点由静止释放小球
C.小球平抛运动时要靠近但不接触硬板
D.画轨迹图时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
②以平抛起点为坐标原点,在轨迹上取一些点,测量它们的水平坐标和竖直坐标,作出如图所示的图像,图像的斜率为,重力加速度为,则小球平抛的初速度大小为________。
12. 某探究实验小组的同学利用如图甲所示实验装置来“验证机械能守恒定律”。所用器材包括:装有声音传感器的智能手机、小钢球、刻度尺、钢尺(两把)等。实验操作步骤如下:
a.在钢尺的一端粘一层薄橡皮泥,将该端伸出水平桌面少许,用刻度尺测出橡皮泥上表面与地板间的高度差h=100cm;
b.将质量为m的小钢球放在钢尺末端的橡皮泥上,保持静止状态;
c.将手机置于桌面上方,启动手机中的声音传感器;
d.用另一把钢尺迅速敲击桌面上的钢尺的侧面,使小钢球自由下落;
e.手机显示出所接收声音的振幅随时间变化的曲线。
(1)传感器所接收的声音振幅随时间变化的曲线如图乙所示,第一、第二个尖峰的横坐标分别对应敲击钢尺和小钢球落地的时刻,则小钢球下落至地面所用的时间为t=_________s。
(2)小明同学提出,查出当地重力加速度值后,可利用自由落体运动公式v2=2gh计算出小钢球落地时的速度大小,即可算出小球下落过程增加的动能;而小华同学认为,应该使用公式计算小钢球落地时的速度大小。为了能验证小球落地过程是否遵循机械能守恒定律,你认为哪位同学的方法是正确的?请说明理由_________。
(3)已知小钢球的质量为m=50g,若当地的重力加速度大小为9.8m/s2,则下落过程中小钢球动能的增加量为___________J,重力势能的减少量为___________J。据此可得出,在误差允许的范围内,铁球在自由下落过程中机械能守恒。(计算结果均保留两位小数)
(4)若敲击钢尺侧面时小钢球获得一个较小的水平速度,对实验结果___________影响。(选填“有”或“没有”)
四.计算题:共3小题,共38分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不得分。有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位。请把答案写在答题卡上。
13. “天问一号”火星探测器在登陆火星前,在距火星表面高度为的轨道上以速度绕火星做匀速圆周运动。已知火星半径为,引力常量为,忽略其他天体对探测器的引力作用,求:
(1)火星的质量;
(2)火星的第一宇宙速度。
14. 在xOy直角坐标系中,第一象限内存在沿轴负方向的匀强电场Ⅰ,第二象限内存在沿轴正方向的匀强电场Ⅱ,如图所示。现有一带电粒子从坐标为的点沿轴负方向以速度开始运动,一段时间后,从点以速度进入电场Ⅱ,最终经坐标为的点穿出电场。已知该带电粒子的质量为、电荷量的绝对值为,不计该带电粒子的重力,求:
(1)该带电粒子的电性;(不需要说明理由)
(2)该带电粒子从到的过程中电场力做的功;
(3)电场Ⅰ与电场Ⅱ的电场强度大小之比。
15. 一弹射游戏装置竖直截面如图所示,固定的水平直轨道AE的动摩擦因数,光滑螺旋圆形轨道BCD半径,水平传送带EF长度,动摩擦因数也是。现用压缩至P点的弹簧将质量的小滑块弹出,恰好经过圆形轨道最高点C,,传送带以的恒定速率顺时针转动,重力加速度,求:
(1)小滑块在B点时受到轨道支持力的大小;
(2)小滑块在P点时弹簧的弹性势能大小;
(3)由于运送小滑块,电动机多消耗的电能。
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2026年秋季学期综合练习
高二物理
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.答题前,务必将自己的姓名、班级、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2.答选择题时,必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦擦干净后,再选涂其它答案标号。
3.答非选择题时,必须使用0.5毫米黑色签字笔,将答案书写在答题卡规定的位置上。
4.所有题目必须在答题卡上作答,在试题卷上答题无效。
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,只有一项符合题目要求。
1. “电”的概念古来有之,但对电的研究到了16世纪才随着现代科学的发展而开始。关于元电荷、点电荷、试探电荷、比荷,下列说法正确的是( )
A. 元电荷可以是质子也可以是电子
B. 体积小的带电小球在任何情况下都可以看成点电荷
C. 试探电荷的电荷量很小,不影响原电场分布
D. 质子和电子所带电荷量相等,比荷也相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.元电荷是最小的电荷量单位,是物理量而非质子、电子这类实物粒子,仅质子、电子的带电量大小等于元电荷,故A错误;
B.点电荷是理想化模型,只有当带电体的形状、大小对所研究问题的影响可忽略时,才能视为点电荷,体积小的带电小球若研究近距离相互作用,也不能看成点电荷,故B错误;
C.试探电荷的电荷量需足够小,放入后不会改变原场源电荷的分布,因此不会影响原电场分布,符合试探电荷的定义要求,故C正确;
D.比荷为电荷量与质量的比值,质子和电子带电量大小相等,但质子质量约为电子的1836倍,因此二者比荷不相等,故D错误。
故选C。
2. 小明和小华利用教室中可以沿水平方向左右移动的黑板探究运动的合成。小明推动黑板以某一速度水平向左匀速直线运动,小华用粉笔在黑板上相对于地面从静止开始竖直向下匀加速滑动。若以粉笔轨迹起点为坐标原点,水平向右为x轴、竖直向下为y轴,则粉笔在黑板上所画出的轨迹可能是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知粉笔相对于黑板上水平向右匀速直线运动,同时竖直向下做初速度为0的匀加速直线运动;则有,
联立可得
可知图像为向下开口的抛物线。
故选C。
3. 如图所示,人站在电动扶梯的水平台阶上,若人与扶梯一起沿斜面加速上升,在这个过程中,关于人脚所受的静摩擦力下列说法正确的是( )
A. 为零,对人不做功 B. 方向水平向左,对人做负功
C. 方向水平向右,对人做正功 D. 方向沿斜面向上,对人做正功
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】依题意,人与扶梯一起沿斜面加速上升,有沿斜面方向的加速度,结合牛顿第二定律,分析人的受力,如图所示
知人脚所受的静摩擦力方向水平向右,不为零,且对人做正功。
故选C。
【点睛】
4. 飞镖比赛中,某选手先后将三支相同飞镖a、b、c由同一位置水平掷出,三支飞镖插在竖直靶上的位置如图所示。忽略空气阻力,则三支飞镖在飞行过程中( )
A. 飞镖c的初速度最小 B. 在空中运动的总时间均相同
C. 速度变化量的方向一定不相同 D. 末速度的反向延长线交于同一点
【答案】D
【解析】
【详解】B.竖直方向根据,可得
由图可知,飞镖a在空中运动的时间最长,飞镖c在空中运动的时间最短,故B错误;
A.水平方向根据,由于水平位移相等,飞镖c在空中运动的时间最短,则飞镖c投出的初速度最大,故A错误;
C.根据可知,三支飞镖在飞行过程中速度变化量的方向均为竖直向下,故C错误;
D.根据平抛运动推论可知,三支飞镖末速度的反向延长线应该经过水平位移的中点,由于水平位移相同,所以交于同一点,故D正确。
故选D。
5. 在国际机车赛事夺冠、屡获行业奖项的张雪机车,凭借低能耗、低污染的优势备受关注。某次机车测试中,车手驾车从静止开始以额定功率行驶,阻力恒定,最终匀速前进。下列关于机车的速度v、加速度a、牵引力F、发动机功率P随时间t的变化规律,说法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.机车以额定功率启动,根据功率公式可知,随着速度的增加,牵引力减小,根据牛顿第二定律
解得加速度
随着增大,减小,加速度减小,机车做加速度减小的加速运动,当时,,速度达到最大,此后做匀速直线运动,图像的斜率表示加速度。由于机车做加速度减小的加速运动,图像斜率应逐渐减小,而图中段斜率不变(匀加速),故A错误;
B.机车最终匀速前进,加速度应减小至,图中后加速度不为且恒定,故B错误;
C.由可知,随着增大,减小;当匀速时保持不变,图中先减小后恒定,符合规律,故C正确;
D.题目已知机车以额定功率行驶,功率应保持不变,图中随时间增加,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,虚线a、b、c、d是静电场中的四个等势面,相邻等势面间的电势差相等,实线为某电子仅在静电力作用下通过该区域的轨迹,P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是( )
A. 在四个等势面中d的电势最高
B. 电子一定是从Q点向P点运动
C. 电子通过P点时的动能比通过Q点时的小
D. 电子通过P点时的加速度比通过Q点时的小
【答案】C
【解析】
【详解】A.因等势面与电场线正交,电子所受电场力方向指向轨迹的凹向,可知电子受电场力方向大致向下,可知电场线方向大致向上,沿电场线电势逐渐降低,可知在四个等势面中a的电势最高,A错误;
B.根据题中条件无法判断电子是从Q点向P点运动还是从P点向Q点运动,B错误;
C.若电子从P向Q运动,则电场力做正功,动能增加,即电子通过P点时的动能比通过Q点时的小;同理若电子从Q向P运动,则电场力做负功,动能减小,即电子通过P点时的动能比通过Q点时的小,C正确;
D.P点的等差等势面较Q点密集,可知P点的电场线较Q点密集,则电子在P点受电场力较大,则通过P点时的加速度比通过Q点时的大,D错误。
故选C。
7. 如图所示,内壁光滑的竖直圆筒绕中轴线做匀速圆周运动。一质量为m的小物块(可视为质点)用一端固定在O点的轻质细绳拴接,细绳的长度为L。小物块紧贴圆筒内壁随圆筒一起做匀速圆周运动。已知重力加速度为g,则( )
A. 圆筒转动的角速度ω越大,细绳上的拉力越大
B. 继续增加圆筒转动的角速度ω,物块会相对圆筒内壁上滑
C. 当圆筒转动角速度小于时,物块会脱离圆筒内壁
D. 当圆筒转动角速度等于时,圆筒内壁对小物块的弹力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.当物块紧贴圆筒内壁时竖直方向有
水平方向上有
所以只要物块与圆筒内壁接触,恒有,故A错误;
B.若物块沿圆筒内壁上滑时,绳子松弛,无张力,这是不可能的,故B错误;
C.物块恰好脱离圆筒内壁,则有,结合A分析可知,此时圆筒转动角速度,故C正确;
D.当圆筒转动角速度时,物块未脱离圆筒内壁,则有,
联立解得,故D错误。
故选C。
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,有多项符合题目要求。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. 如图所示是一人造地球卫星绕地球运行的轨道,该卫星从椭圆轨道的近地点运动到远地点的过程中( )
A. 万有引力变小
B. 速率变小
C. 万有引力变大
D. 卫星与地心的连线单位时间内扫过的面积变小
【答案】AB
【解析】
【详解】AC.由万有引力定律可知,从到,卫星与地球间的距离增大,则引力减小,A正确,C错误;
BD.由开普勒第二定律可知,卫星与地心的连线单位时间内扫过的面积不变,近地点运行的速率大于远地点运行的速率,即从M到N速率变小,B正确,D错误。
故选AB。
9. 某种心脏起搏器利用电容式传感器监测心肌的微小位移。如图所示,传感器由两块平行金属板组成,其中一块固定,另一块随心脏跳动而移动。两极板间的电势差U恒定。当心脏收缩导致两极板间的距离d减小时( )
A. 电容器的电容增大
B. 两极板间的电场强度保持不变
C. 电容器处于充电状态,电路中产生瞬时电流
D. 电容器处于放电状态,电路中产生瞬时电流
【答案】AC
【解析】
【详解】ACD.当心脏收缩导致两极板间的距离d减小时,根据可知,电容器的电容增大;根据,由于两极板间的电势差U恒定,则极板所带的电荷量增加,电容器处于充电状态,电路中产生瞬时电流,故AC正确,D错误;
B.根据,由于两极板间的电势差U恒定,两极板间的距离d减小,所以两极板间的电场强度增大,故B错误。
故选AC。
10. 如图所示,不可伸长的轻绳的一端绕过固定在墙上O点的光滑轻质小定滑轮(大小可忽略),与套在光滑固定水平杆上的小物块A连接,另一端连接小球B。从图中位置P由静止释放小物块A,当A向右运动经过位置Q时速度大小为vA,此时轻绳与杆的夹角为α(0°<α<90°),已知A和B的质量相等,O点到水平杆的距离为H,重力加速度大小为g,则( )
A. 小物块A经过位置Q时小球B的速度大小为vB=vA
B. 小物块A从位置P运动到位置Q时,小球B下降的高度为
C. 位置P与位置Q之间的距离大于小球B下降的高度
D. 位置P与O点之间的距离为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.在Q点有
根据运动的合成和分解可得
故A错误;
B.把A、B看成一个系统,根据能量守恒,有
联立解得
故B正确;
C.由于小球B下降的高度
根据三角形两边之差小于第三边,可知位置P与位置Q之间的距离大于小球B下降的高度,故C正确;
D.根据几何关系可知
可得位置P与O点之间的距离为
故D正确。
故选BCD。
三.实验题:11题每空2分,12题每空2分,共16分。
11. 某小组用图甲、乙所示装置探究平抛运动及其特点。
(1)对于装置甲,实验现象可以说明平抛运动________。
A. 在水平方向的分运动是匀速直线运动
B. 在竖直方向的分运动是自由落体运动
C. 在水平方向的分运动是匀速直线运动,在竖直方向的分运动是自由落体运动
(2)用装置乙记录平抛运动的轨迹
①关于实验过程中的做法,以下合理的有________。
A.斜槽轨道可以不光滑
B.不需要从同一点由静止释放小球
C.小球平抛运动时要靠近但不接触硬板
D.画轨迹图时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
②以平抛起点为坐标原点,在轨迹上取一些点,测量它们的水平坐标和竖直坐标,作出如图所示的图像,图像的斜率为,重力加速度为,则小球平抛的初速度大小为________。
【答案】(1)B (2) ①. AC ②.
【解析】
【小问1详解】
装置甲中,A球做平抛运动,B球同时做自由落体运动,两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动,该实验没有对比水平方向的运动规律,因此选B。
【小问2详解】
[1]A.斜槽轨道不需要光滑,只要保证每次小球抛出时的初速度相同即可,故A正确;
B.必须从斜槽同一点由静止释放小球,才能保证每次平抛的初速度一致,得到同一轨迹,故B错误;
C.小球平抛时靠近但不接触硬板,可以避免摩擦改变小球的运动轨迹,保证运动是平抛,故C正确;
D.画轨迹时应舍弃误差较大的点,用平滑曲线连接多数拟合的点,不需要生硬连接所有描出的点,故D错误。
因此选AC。
【点睛】[2]平抛运动的规律水平方向,竖直方向
联立消去时间可得 , 图像的斜率
整理得初速度。
12. 某探究实验小组的同学利用如图甲所示实验装置来“验证机械能守恒定律”。所用器材包括:装有声音传感器的智能手机、小钢球、刻度尺、钢尺(两把)等。实验操作步骤如下:
a.在钢尺的一端粘一层薄橡皮泥,将该端伸出水平桌面少许,用刻度尺测出橡皮泥上表面与地板间的高度差h=100cm;
b.将质量为m的小钢球放在钢尺末端的橡皮泥上,保持静止状态;
c.将手机置于桌面上方,启动手机中的声音传感器;
d.用另一把钢尺迅速敲击桌面上的钢尺的侧面,使小钢球自由下落;
e.手机显示出所接收声音的振幅随时间变化的曲线。
(1)传感器所接收的声音振幅随时间变化的曲线如图乙所示,第一、第二个尖峰的横坐标分别对应敲击钢尺和小钢球落地的时刻,则小钢球下落至地面所用的时间为t=_________s。
(2)小明同学提出,查出当地重力加速度值后,可利用自由落体运动公式v2=2gh计算出小钢球落地时的速度大小,即可算出小球下落过程增加的动能;而小华同学认为,应该使用公式计算小钢球落地时的速度大小。为了能验证小球落地过程是否遵循机械能守恒定律,你认为哪位同学的方法是正确的?请说明理由_________。
(3)已知小钢球的质量为m=50g,若当地的重力加速度大小为9.8m/s2,则下落过程中小钢球动能的增加量为___________J,重力势能的减少量为___________J。据此可得出,在误差允许的范围内,铁球在自由下落过程中机械能守恒。(计算结果均保留两位小数)
(4)若敲击钢尺侧面时小钢球获得一个较小的水平速度,对实验结果___________影响。(选填“有”或“没有”)
【答案】(1)0.46
(2)用公式v2=2gh计算小钢球落地时的速度大小相当间接使用了机械能守恒定律,这样就失去了验证的价值;应该使用公式计算小钢球落地时的速度大小,即小华的方法是正确的。
(3) ①. 0.47 ②. 0.49
(4)没有
【解析】
【小问1详解】
由图可知,时间间隔为t=2.08s-1.62s=0.46s
【小问2详解】
略
【小问3详解】
[1]小球落地的速度
则下落过程中小钢球动能的增加量为
[2]重力势能的减少量为
【小问4详解】
小球在竖直方向上做自由落体运动,小球下落的时间由高度决定,若敲击钢尺侧面时小钢球获得一个较小的水平速度,不会影响小球的落地时间,故对实验测量结果没有影响;
四.计算题:共3小题,共38分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不得分。有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位。请把答案写在答题卡上。
13. “天问一号”火星探测器在登陆火星前,在距火星表面高度为的轨道上以速度绕火星做匀速圆周运动。已知火星半径为,引力常量为,忽略其他天体对探测器的引力作用,求:
(1)火星的质量;
(2)火星的第一宇宙速度。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
探测器绕火星做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力得
解得火星的质量为
【小问2详解】
火星的第一宇宙速度等于卫星在火星表面轨道绕火星做匀速圆周运动的线速度,则有
联立解得
14. 在xOy直角坐标系中,第一象限内存在沿轴负方向的匀强电场Ⅰ,第二象限内存在沿轴正方向的匀强电场Ⅱ,如图所示。现有一带电粒子从坐标为的点沿轴负方向以速度开始运动,一段时间后,从点以速度进入电场Ⅱ,最终经坐标为的点穿出电场。已知该带电粒子的质量为、电荷量的绝对值为,不计该带电粒子的重力,求:
(1)该带电粒子的电性;(不需要说明理由)
(2)该带电粒子从到的过程中电场力做的功;
(3)电场Ⅰ与电场Ⅱ的电场强度大小之比。
【答案】(1)电性为负
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子从到的过程中速度由减小为,说明电场力方向与运动方向相反,即电场力沿轴正方向。电场Ⅰ方向沿轴负方向,故粒子带负电。
【小问2详解】
粒子从到过程中,由动能定理有
解得
【小问3详解】
设电场Ⅰ、电场Ⅱ的电场强度大小分别为、。粒子在电场Ⅰ中只受水平方向的电场力,故点坐标为,粒子带负电,在电场Ⅰ中所受电场力沿轴正方向,从到的位移大小为,电场力做功
结合小问2结果得
粒子在电场Ⅱ中所受电场力沿轴负方向,从到的水平位移大小为,水平方向做匀速直线运动,有
解得
竖直方向初速度为,竖直位移大小为,加速度大小
由
整理得
所以
15. 一弹射游戏装置竖直截面如图所示,固定的水平直轨道AE的动摩擦因数,光滑螺旋圆形轨道BCD半径,水平传送带EF长度,动摩擦因数也是。现用压缩至P点的弹簧将质量的小滑块弹出,恰好经过圆形轨道最高点C,,传送带以的恒定速率顺时针转动,重力加速度,求:
(1)小滑块在B点时受到轨道支持力的大小;
(2)小滑块在P点时弹簧的弹性势能大小;
(3)由于运送小滑块,电动机多消耗的电能。
【答案】(1)12N (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小滑块经过圆形轨道最高点时的速度为
解得
小滑块在点的速度为
解得
根据牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
小滑块在点时弹簧的弹性势能
解得
【小问3详解】
小滑块在点的速度为
解得
小滑块在传送带上运动时的加速度
解得
与传送带达到共同速度所需要的时间
解得
小滑块的位移
传送带的位移
相对位移
产生的热量
电动机多消耗的电能
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