内容正文:
河南省信阳高级中学新校(贤岭校区)、老校(文化街校区)
2026-2027学年高二上期09月测试(一)
物理试题
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一个选项正确,每小题4分;第8~10题有多个选项正确,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 下列有关电场的公式说法正确的是( )
A. 由公式可知,在电场中某点放入不同的试探电荷,若试探电荷受到的电场力增大为原来的二倍时,该点的电场强度也增大为原来的二倍
B. 由公式可知,将放在点电荷电场中某点的试探电荷的电量变成原来的二倍时,该点的电场强度也变为原来的二倍.
C. 由公式可知,当电容器带的电量变成原来二倍时,电容器的电容也变为原来二倍
D. 由公式可知,当平行板电容器两板正对面积变成原来二倍时,电容器的电容也变为原来二倍
2. 为了研究空腔导体内外表面的电荷分布情况,取两个验电器A和B,在B上装一个几乎封闭的空心金属球C(仅在上端开有小孔),D是带有绝缘柄的金属小球,如图所示。实验前他们都不带电。以下说法正确的是( )
A. 实验时首先将带正电的玻璃棒(图中未画出)与C接触使C带电,若将玻璃棒接触C外表面,则B的箔片带负电
B. 实验时首先将带正电的玻璃棒(图中未画出)与C接触使C带电,若将玻璃棒接触C内表面,则B的箔片不会带电
C. 使C带电后,用D接触C的内表面,然后接触A,操作若干次,观察到A的箔片张角变大
D. 使C带电后,用D接触C的外表面,然后接触A,操作若干次,观察到A的箔片张角变大
3. 电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )
A. A、D两点场强不同
B. E、F两点场强相同
C. B、O、C三点,O点电势最低
D. E、O、F三点,O点场强最小
4. 带电粒子碰撞实验中,t=0时粒子A静止,粒子B以一定的初速度向A运动。两粒子的v-t图像如图所示,仅考虑静电力的作用,且A、B未接触。则( )
A. 粒子B在0~t3时间内动能一直减小
B. 两粒子在t1时刻的电势能最大
C. 粒子A的质量小于粒子B的质量
D. 0~t3的时间内静电力对A的冲量小于静电力对B的冲量
5. 沿电场线所在直线建立如图所示轴,轴上各点电势随的变化规律如图所示,坐标原点点电势为零。一带负电的粒子,电量为,仅在电场力作用下从点由静止释放,下列说法正确的是( )
A. 粒子到达点时动能为
B. 粒子从运动到,加速度先不变后增大再减小
C. 和区间内,电场方向相反
D. 粒子从运动到,电势能先增大后减小再增大
6. 在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。如图质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上,碰前瞬间速度为v0,方向与水平方向夹角α=30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ=0.5。不计空气阻力,碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变,并且在运动过程中始终没有旋转。下列选项正确的是( )
A. 薄片第1次碰后离开水平面瞬间,速度方向与水平面间夹角仍为30°
B. 薄片每次与水平面碰撞过程中,受到的冲量均相等
C. 薄片在与水平面多次碰撞后,最终将静止在水平面上
D. 薄片与水平面碰撞两次后,水平位移将不再增加
7. 利用三颗位置适当的地球静止卫星(通常三颗卫星在等边三角形的三个顶点),可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信,地球静止卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍,取。若地球自转周期变小为小时,依然要实现上述目的,需要等间距分布的静止卫星的数量至少为( )
A. 3颗 B. 4颗 C. 5颗 D. 6颗
8. 图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为4V。一电子仅在电场力作用下运动,经过a时的动能为12eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是( )
A. 平面d上的电势为零
B. 该电子一定能到达平面f
C. 该电子经过平面c时,其电势能为eV
D. 该电子经过平面a时的速率是经过d时的2倍
9. 如图所示,在竖直平面内有水平向右、场强为的匀强电场。在匀强电场中有一根长的绝缘细线,一端固定在点,另一端系一质量为0.08kg的带电小球,它静止时悬线与竖直方向成37°角,若小球获得初速度恰能绕点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点,,取。下列说法正确的是( )
A. 小球的带电荷量
B. 小球动能的最小值为1J
C. 小球在运动至圆周轨迹上的最高点时有机械能的最小值
D. 小球绕点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变,且为4J
10. 如图所示,质量均为的小球A、B用长为的轻杆连接,紧靠竖直墙壁立于水平面上。时刻,系统受到一轻微扰动,B球由静止开始向右滑动,运动过程中两球始终在图中竖直平面内。经时间,A球沿墙壁下降了,此时A球与墙壁的作用力恰减为0;时刻,A球刚好落至地面。不计一切摩擦,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 时间内,A球的速度一直增大
B. 时间内,A球的机械能一直增大
C. 时间内,墙壁对A球的冲量大小为
D. 时间内,杆对B球做功为
二、实验题(每空2分,共计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,电源电压为8.0V,内阻可以忽略。单刀双掷开关S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)开关S改接2后,电容器进行的是______(选填“充电”或“放电”)过程。
(2)电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间的变化关系如图2所示。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)如图中实线为(2)中得到的实验图线,若仅增大电容器的电容值,重复上述实验步骤,则在下列四个图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
12. 物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞时动量变化的规律”实验,步骤如下:
①用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g;
②安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
③向气垫导轨通入压缩空气;
④把A、B两滑块放到导轨上,并给它们一个初速度,同时开始用闪光照相机拍照,闪光的时间间隔设定为。照片如图所示。该图像是闪光4次拍摄的照片,在这4次闪光的瞬间,A、B两滑块均在0 ~ 80cm刻度范围内;第一次闪光时,滑块B恰好通过处,滑块A恰好通过处;碰撞后有一个物体处于静止状态。
(1)以上情况说明碰后______(选填“A”或“B”)物体静止,滑块碰撞位置发生在______cm处。
(2)A、B两滑块碰撞时间发生在第一次闪光后______s。
(3)设向右为正方向,可计算出碰撞前两滑块的质量与速度乘积矢量之和是______,碰撞后两滑块的质量与速度乘积矢量之和是______。
(4)通过以上实验结果,说明物体在碰撞过程的规律是____________。
三、解答题(共计38分)
13. 如图所示,匀强电场方向与等腰所在平面平行,为三角形的三个顶点,,将电量大小为的正点电荷从移到点,静电力做功,从移到点,克服静电力做功,求:
(1)间的电势差和间的电势差;
(2)若点电势,求点的电势;
(3)匀强电场的电场强度的大小。
14. 如图,某款液压装置竖直放置并固定,密封良好的储油筒内装满阻尼油,质量的受压板通过轻杆与带细孔的轻活塞固定相连,受压板下表面和储油筒上表面通过的轻弹簧相连,阻尼油被迫通过细孔的过程中,会对活塞产生阻力。初始时,受压板静止(此时阻尼油的阻力为零),现有质量也为的物块从受压板上方处自由释放,与受压板在极短时间内碰撞后以共同速度下降,已知下降过程中弹簧保持在弹性限度内,不计其它阻力,重力加速度大小取,则:
(1)求物块与受压板碰撞后瞬间共同速度;
(2)若阻尼油对活塞的阻力与活塞速度成正比,即(比例系数为),求物块与受压板碰后瞬间整体的加速度的大小;
(3)碰撞后受压板下降时,速度减为零,求受压板克服弹簧弹力做功及阻尼油对受压板做的功;
15. 静电场方向平行于x轴,其电势随x的分布可简化为如图所示的折线,图中和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动.已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0<A<q),忽略重力.求
(1)粒子所受电场力的大小;
(2)粒子的运动区间;
(3)粒子的运动周期.
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2026-2027学年高二上期09月测试(一)
物理试题
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一个选项正确,每小题4分;第8~10题有多个选项正确,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 下列有关电场的公式说法正确的是( )
A. 由公式可知,在电场中某点放入不同的试探电荷,若试探电荷受到的电场力增大为原来的二倍时,该点的电场强度也增大为原来的二倍
B. 由公式可知,将放在点电荷电场中某点的试探电荷的电量变成原来的二倍时,该点的电场强度也变为原来的二倍.
C. 由公式可知,当电容器带的电量变成原来二倍时,电容器的电容也变为原来二倍
D. 由公式可知,当平行板电容器两板正对面积变成原来二倍时,电容器的电容也变为原来二倍
【答案】D
【解析】
【详解】A.公式为电场强度的定义式,电场强度只和电场本身的性质有关,与试探电荷受到的电场力以及试探电荷的电荷量无关,A错误;
B.公式中的Q是场源电荷的电荷量,不是试探电荷的电荷量,B错误;
CD.电容器电容的决定式为,计算式为,所以电容器电容的大小和两极板间的电势差以及所带电荷量无关,当平行板电容器两板正对面积变成原来二倍时,电容器的电容也变为原来二倍,C错误D正确.
故选D。
2. 为了研究空腔导体内外表面的电荷分布情况,取两个验电器A和B,在B上装一个几乎封闭的空心金属球C(仅在上端开有小孔),D是带有绝缘柄的金属小球,如图所示。实验前他们都不带电。以下说法正确的是( )
A. 实验时首先将带正电的玻璃棒(图中未画出)与C接触使C带电,若将玻璃棒接触C外表面,则B的箔片带负电
B. 实验时首先将带正电的玻璃棒(图中未画出)与C接触使C带电,若将玻璃棒接触C内表面,则B的箔片不会带电
C. 使C带电后,用D接触C的内表面,然后接触A,操作若干次,观察到A的箔片张角变大
D. 使C带电后,用D接触C的外表面,然后接触A,操作若干次,观察到A的箔片张角变大
【答案】D
【解析】
【详解】A.若将带正电的玻璃棒接触C外表面,则C以及与C连接的B的箔片都带正电,故A错误;
B.若将带正电的玻璃棒接触C内表面,则C以及与C连接的B的箔片都带正电,故B错误;
C.使C带电后,但电荷分布在外表面,若使D接触C的内表面,D不带电;然后接触A,A不能带电;可知操作若干次,观察到A的箔片张角不变,故C错误;
D.使C带电后,但电荷分布在外表面,若使D接触C的外表面,D带电;然后接触A,则A带电,可知操作若干次,观察到A的箔片张角变大,故D正确。
故选D。
3. 电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )
A. A、D两点场强不同
B. E、F两点场强相同
C. B、O、C三点,O点电势最低
D. E、O、F三点,O点场强最小
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图甲结合对称性可知,A、D两点场强大小相等,方向相同,故A错误;
B.根据图甲结合对称性可知,E、F两点场强相同,故B正确;
C.沿电场线的方向电势逐渐降低,因此B、O、C三点,C点电势最低,故C错误;
D.根据图甲中电场线的疏密程度可知,E、O、F三点,O点场强最大,故D错误。
故选B。
4. 带电粒子碰撞实验中,t=0时粒子A静止,粒子B以一定的初速度向A运动。两粒子的v-t图像如图所示,仅考虑静电力的作用,且A、B未接触。则( )
A. 粒子B在0~t3时间内动能一直减小
B. 两粒子在t1时刻的电势能最大
C. 粒子A的质量小于粒子B的质量
D. 0~t3的时间内静电力对A的冲量小于静电力对B的冲量
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图像可知,B粒子在时间内速度先减小到零,后反向增大,故动能先减小到零,后增大,故A错误;
B.两粒子在t1时刻速度相等,系统损失动能最大,损失的动能全部转化为电势能,由能量守恒定律可知,此时系统的电势能最大,故B正确;
C.设B粒子t=0时刻速度为, t=0时刻有p0=mBv0
在t=t2时刻有p2=mAvA
两粒子运动过程动量守恒,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得mBv0=mAvA
又由于v0>vA
所以有mB<mA,故C错误;
D.由牛顿第三定律可知两粒子间的静电力大小相等,故0~t3的时间内静电力对A的冲量等于静电力对B的冲量,故D错误。
故选B。
5. 沿电场线所在直线建立如图所示轴,轴上各点电势随的变化规律如图所示,坐标原点点电势为零。一带负电的粒子,电量为,仅在电场力作用下从点由静止释放,下列说法正确的是( )
A. 粒子到达点时动能为
B. 粒子从运动到,加速度先不变后增大再减小
C. 和区间内,电场方向相反
D. 粒子从运动到,电势能先增大后减小再增大
【答案】A
【解析】
【详解】C.沿电场线方向电势降低,和区间内,粒子电势一直增加,则电场方向相同,指向x轴的负方向,故C错误;
A.从点到点由动能定理
可得粒子到达点时动能为,故A正确;
B.根据图象的斜率表示电场强度,由图象可知粒子从O到C电场强度先不变后减小再增大,根据牛顿第二定律可知粒子的加速度先不变后减小再增大,故B错误;
D.粒子从运动到,粒子的电势先增大后减小再增大,根据可知粒子的电势能先减小后增大再减小,故D错误。
故选A。
6. 在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。如图质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上,碰前瞬间速度为v0,方向与水平方向夹角α=30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ=0.5。不计空气阻力,碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变,并且在运动过程中始终没有旋转。下列选项正确的是( )
A. 薄片第1次碰后离开水平面瞬间,速度方向与水平面间夹角仍为30°
B. 薄片每次与水平面碰撞过程中,受到的冲量均相等
C. 薄片在与水平面多次碰撞后,最终将静止在水平面上
D. 薄片与水平面碰撞两次后,水平位移将不再增加
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.薄片第1次碰后因竖直速度不变,但是由于薄片与地面之间有摩擦力作用,则水平方向速度减小,则薄片离开水平面瞬间,速度方向与水平面间夹角大于30°,选项A错误;
BCD.以竖直向上为正方向,薄片第一次与地面碰撞时,竖直速度不变,竖直方向
水平方向
即每次与地面碰撞一次后,水平方向动量减小0.5mv0,而水平方向的初动量为
即薄片与水平面碰撞两次后,水平方向动量减为零,即水平方向位移将不再增加,薄片将在竖直方向不断与地面碰撞;由以上分析可知,薄片在前两次与水平面碰撞过程中,竖直方向受到的冲量相等,水平方向受到的冲量不相等,则薄片与地面碰撞中受到的冲量不相等。选项D正确,BC错误。
故选D。
7. 利用三颗位置适当的地球静止卫星(通常三颗卫星在等边三角形的三个顶点),可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信,地球静止卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍,取。若地球自转周期变小为小时,依然要实现上述目的,需要等间距分布的静止卫星的数量至少为( )
A. 3颗 B. 4颗 C. 5颗 D. 6颗
【答案】D
【解析】
【详解】根据开普勒第三定律有
代入数据
解得
卫星覆盖的圆心角满足
解得,故
覆盖整个赤道需满足
所以,故至少需要6颗卫星等间距分布。
故选D。
8. 图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为4V。一电子仅在电场力作用下运动,经过a时的动能为12eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是( )
A. 平面d上的电势为零
B. 该电子一定能到达平面f
C. 该电子经过平面c时,其电势能为eV
D. 该电子经过平面a时的速率是经过d时的2倍
【答案】AC
【解析】
【详解】A.依题意,已知等势面b上的电势为4V,可得电子在该等势面上的电势能为-4eV,由于从a到d的过程中电子克服电场力所做的功为6eV,则电子的动能减小6eV,电势能增加6eV,可得电子从a到d通过相邻等势面,动能均减少2eV,电势能均增加2eV,由于电子具有的能量等于动能与电势能之和,所以可得电子在等势面b上具有的能量为
根据能量守恒,则平面d上有
可得
则平面d上的电势为零,故A正确;
B.由于该电子到达平面d时的动能为6eV,电子从a到d通过相邻等势面,动能均减少2eV,若电子从a向f运动,则电子到达平面f的动能为4eV,但由于不知道电子做何种运动,所以电子不一定能到达平面f,故B错误;
C.根据能量守恒可得,该电子经过平面c时,其电势能满足
可得
故C正确;
D.根据前面选项分析,可知该电子经过平面d时的动能为
则可得
故D错误。
故选AC。
9. 如图所示,在竖直平面内有水平向右、场强为的匀强电场。在匀强电场中有一根长的绝缘细线,一端固定在点,另一端系一质量为0.08kg的带电小球,它静止时悬线与竖直方向成37°角,若小球获得初速度恰能绕点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点,,取。下列说法正确的是( )
A. 小球的带电荷量
B. 小球动能的最小值为1J
C. 小球在运动至圆周轨迹上的最高点时有机械能的最小值
D. 小球绕点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变,且为4J
【答案】AB
【解析】
【详解】A.小球静止时细线与竖直方向成角,说明重力与电场力的合力即等效重力方向与竖直方向成角,如图甲所示
根据受力平衡可得
解得
小球的带电荷量为
故A正确;
B.小球获得初速度后,受到重力、水平向右的电场力、绳的拉力而做变速圆周运动;如图乙所示,
小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,表明小球在等效最高点B,即在与竖直方向成37°角的直径的一个端点处对应的绳上张力恰好为零,在该处重力与电场力的合力恰好提供向心力,则有
可得小球在点时的动能为
由于B为等效最高点,所以在B点小球的动能最小,速率最小,即小球动能的最小值为1J,故B正确;
C.小球运动中只有重力与电场力做功,小球的动能、电势能与重力势能之和守恒,即机械能与电势能之和恒定,由此可知小球的电势能最大时机械能最小,因此小球在圆周上最左侧C点时电势能最大,机械能最小,故C错误;
D.因小球在等效最低点A为电势能零点和重力势能零点,可知小球的总能量等于小球在A位置时的动能,由于小球在B点时的动能,则从A到B由动能定理有
解得
故D错误。
故选AB。
10. 如图所示,质量均为的小球A、B用长为的轻杆连接,紧靠竖直墙壁立于水平面上。时刻,系统受到一轻微扰动,B球由静止开始向右滑动,运动过程中两球始终在图中竖直平面内。经时间,A球沿墙壁下降了,此时A球与墙壁的作用力恰减为0;时刻,A球刚好落至地面。不计一切摩擦,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 时间内,A球的速度一直增大
B. 时间内,A球的机械能一直增大
C. 时间内,墙壁对A球的冲量大小为
D. 时间内,杆对B球做功为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.时间内,A沿竖直墙壁下滑,合力始终向下,加速度方向与速度方向一致,因此A的速度一直增大,故A正确;
B.系统不计摩擦,总机械能守恒, 时间内,B的重力势能不变,动能一直增大,因此B的机械能一直增大,对应A的机械能一直减小,故B错误;
C.A球沿墙壁下降了,根据几何关系可知,此时杆与竖直方向的夹角满足,
设此时A球的速度为,B球的速度为,则
由系统机械能守恒有
联立解得,
水平方向根据动量定理有,故C正确;
D.设球A落地时的速度为,此时球B的速度为,则由系统机械能守恒有
分析可知,从球A与墙面作用力为0到落地过程,球A与墙壁脱离,则由A、B系统水平方向动量守恒可得
联立解得
从球A释放到落地的过程中,对球B列动能定理方程有
解得杆对球B做功为,故D错误;
故选AC。
二、实验题(每空2分,共计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,电源电压为8.0V,内阻可以忽略。单刀双掷开关S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)开关S改接2后,电容器进行的是______(选填“充电”或“放电”)过程。
(2)电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间的变化关系如图2所示。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)如图中实线为(2)中得到的实验图线,若仅增大电容器的电容值,重复上述实验步骤,则在下列四个图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】(1)放电 (2)430 (3)B
【解析】
【小问1详解】
开关S改接2后,电容器进行的是放电过程。
【小问2详解】
开始时电容器两极板间电压为U=8V,则电容器的电容为
【小问3详解】
若仅增大电容器的电容值,因电源电动势和串联的电阻R不变,则放电时的最大电流不变,但是因为电容器电容变大,带电量增加,放电电量增加,则图像与坐标轴围成的面积增加。
故选B。
12. 物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞时动量变化的规律”实验,步骤如下:
①用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g;
②安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
③向气垫导轨通入压缩空气;
④把A、B两滑块放到导轨上,并给它们一个初速度,同时开始用闪光照相机拍照,闪光的时间间隔设定为。照片如图所示。该图像是闪光4次拍摄的照片,在这4次闪光的瞬间,A、B两滑块均在0 ~ 80cm刻度范围内;第一次闪光时,滑块B恰好通过处,滑块A恰好通过处;碰撞后有一个物体处于静止状态。
(1)以上情况说明碰后______(选填“A”或“B”)物体静止,滑块碰撞位置发生在______cm处。
(2)A、B两滑块碰撞时间发生在第一次闪光后______s。
(3)设向右为正方向,可计算出碰撞前两滑块的质量与速度乘积矢量之和是______,碰撞后两滑块的质量与速度乘积矢量之和是______。
(4)通过以上实验结果,说明物体在碰撞过程的规律是____________。
【答案】 ①. A ②. 60 ③. 0.1 ④. -0.2 ⑤. -0.2 ⑥. 在碰撞过程中两物体的质量与速度的乘积之和保持不变。
【解析】
【详解】(1)[1][2]由图可知,A只有两个位置有照片,则说明A碰后保持静止,故碰撞发生在第1、2两次闪光时刻之间,碰撞后A静止,故碰撞发生在x = 60cm处。
(2)[3]碰撞后B向左做匀速运动,设其速度为vB′,所以
碰撞到第二次闪光时B向左运动10cm,时间为t′,有
第一次闪光到发生碰撞时间为t,有
得
(3)[4]设向右为正方向,碰撞前,B的速度大小为
A的速度
则碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和
[5]碰撞后,A静止,B速度为
则碰撞后两滑块的动量
(4)[6]以上实验结果说明在碰撞过程中两物体的质量与速度的乘积之和保持不变。
三、解答题(共计38分)
13. 如图所示,匀强电场方向与等腰所在平面平行,为三角形的三个顶点,,将电量大小为的正点电荷从移到点,静电力做功,从移到点,克服静电力做功,求:
(1)间的电势差和间的电势差;
(2)若点电势,求点的电势;
(3)匀强电场的电场强度的大小。
【答案】(1)4V,-4V
(2)-4V (3)200V/m
【解析】
【小问1详解】
根据静电力做功与电势差的关系有,
解得,
【小问2详解】
根据间的电势差
C点电势,所以
得
【小问3详解】
由于,则AC两点电势相等,过B点做AC的垂线为电场线,根据电场强度与电势差的关系
解得
14. 如图,某款液压装置竖直放置并固定,密封良好的储油筒内装满阻尼油,质量的受压板通过轻杆与带细孔的轻活塞固定相连,受压板下表面和储油筒上表面通过的轻弹簧相连,阻尼油被迫通过细孔的过程中,会对活塞产生阻力。初始时,受压板静止(此时阻尼油的阻力为零),现有质量也为的物块从受压板上方处自由释放,与受压板在极短时间内碰撞后以共同速度下降,已知下降过程中弹簧保持在弹性限度内,不计其它阻力,重力加速度大小取,则:
(1)求物块与受压板碰撞后瞬间共同速度;
(2)若阻尼油对活塞的阻力与活塞速度成正比,即(比例系数为),求物块与受压板碰后瞬间整体的加速度的大小;
(3)碰撞后受压板下降时,速度减为零,求受压板克服弹簧弹力做功及阻尼油对受压板做的功;
【答案】(1)1m/s,方向竖直向下
(2)
(3)1.5J,
【解析】
【小问1详解】
物块自由落体后与受压板发生完全非弹性碰撞,由运动学公式及动量守恒得
,
联立解得物块与受压板碰撞后瞬间共同速度,方向竖直向下。
【小问2详解】
物块与受压板碰前,受压板速度为0,阻力为0,弹簧弹力
碰后,对物块和受压板(细杆、活塞)整体分析,由牛顿第二定律
解得整体的加速度
【小问3详解】
初始时弹力为
下降高度,速度为零时,弹簧弹力为
由于弹簧弹力与位移为线性关系,则克服弹簧弹力做功可以表示为
解得
由动能定理得
解得
15. 静电场方向平行于x轴,其电势随x的分布可简化为如图所示的折线,图中和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动.已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0<A<q),忽略重力.求
(1)粒子所受电场力的大小;
(2)粒子的运动区间;
(3)粒子的运动周期.
【答案】(1); (2) ;(3)
【解析】
【详解】(1) 由图可知,0与d(或-d)两点间的电势差为:U=φ0
电场强度的大小为:
电场力的大小为:
(2) 设粒子在[-x,x]区间内运动,速率为v,由题意得:
由图可知:
由上解得:
因动能非负,有:
则有:
即:
所以可得粒子的运动区间为:
(3) 考虑粒子从-x0处开始运动的四分之一周期,由牛顿第二定律得粒子的加速度:
根据直线运动公式:
联立并代入得:
故得粒子的运动周期为:
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