内容正文:
辽宁省高二上学期10月联考
物理模拟试题
注意事项:
1、答题前,考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2、选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3、请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
4、作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5、保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
第I卷(共46分)
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题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选或不答的得0分。
1.对于库仑定律,下列说法中正确的是( )
A.凡计算两个电荷间的作用力,都可以使用公式
B.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相等,它们之间相互作用的库仑力大小一定相等
C.由可知,两个带电小球距离非常近时,库仑力变得无穷大
D.若两个点电荷的电荷量各减为原来的一半,彼此间的距离减半,则它们之间的库仑力大小减为原来的二分之一
2.
在电荷量为Q的点电荷激发的电场中,一电荷量为的试探电荷,距Q距离为r处的A点受到的电场力为F,则( )
A.A点的电场强度 B.A点的电场强度
C.若撤去试探电荷,A点的电场强度为零 D.A点的场强方向与该试探电荷所受电场力方向相反
3.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速度为v,则在Δt时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )
A. B. C. D.
4. 静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示,x轴正方向为电场强度正方向,带正电的点电荷在外力作用下沿x轴运动,则点电荷( )
A.在和处电势能相等 B.由运动到的过程中电势能增大
C.由运动到的过程中电场力一直减小 D.在处电势能最大
5.已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。如图所示,半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在过球心O的直线上有A、B两个点,O和B、B和A间的距离均为R。现以OB为直径在球内挖一球形空腔,若静电力常量为k,球的体积公式为,则A点处场强的大小为( )
A. B. C. D.
6.如图所示,空间正四棱锥的底面边长和侧棱长均为a,水平底面的四个顶点处均固定着电量为的点电荷,顶点P处有一个质量为m的带电小球,在静电力和重力的作用下恰好处于静止状态。将P处小球的电荷量减半,同时加竖直方向的匀强电场,此时P处小球仍能保持静止,重力加速度为g,静电力常量为k,则所加匀强电场强度大小为( )
A. B.
C.· D.
7.如图所示,一质量为、电荷量为的小球在电场强度为、区域足够大的匀强电场中,以初速度沿在竖直面内做匀变速直线运动。与水平面的夹角为,重力加速度为,且,则( )
A.电场方向竖直向上 B.小球做匀加速直线运动
C.小球上升的最大高度为 D.若小球在初始位置的电势能为零,则小球电势能的最大值为
8.如图所示,a、b两带电小球用绝缘细线悬挂在O点,平衡时两小球刚好在同一高度上,。悬线长度不相等,两小球质量分别为、,所带电荷量分别为、,下列说法正确的是( )
A.a、b两带电小球一定带异种电荷
B.两小球带电量必然有
C.两小球质量必然有
D.上述情况下,不改变、的质量及带电量而使两悬线长度变得相等,重新平衡时悬挂、的悬线与竖直方向的夹角分别为、会有
9.如图所示的电路中,定值电阻分别为、、、,现在M、N两点间加12V的稳恒电压,则下列说法正确的是( )
A.M、N间的总电阻为12Ω B.和两端的电压比为3∶2
C.流过和的电流比为2∶1 D.和两端的电压比为2∶1
10.如图所示,是平行板电容器的两个极板,为滑动变阻器。用绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部。闭合开关,给电容器充电后,悬线偏离竖直方向的夹角为。下列说法正确的是( )
A.保持S闭合,将滑动变阻器的滑片向端滑动,则增大
B.保持S闭合,将板向板靠近,则增大
C.断开S,将板向板靠近,则增大
D.断开,将板向下移动少许,则增大
第II卷(共54分)
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中:
(1)某同学先用多用电表粗测其电阻。用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量,发现指针的偏转角太大,这时他应将选择开关换成欧姆挡的“ ”挡位(选填“×100”或“×1”),然后进行 ,再次测量金属丝的阻值,其表盘及指针所指位置如图所示。
(2)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:
A.电流表A1(量程为0~300 mA,内阻约为1 Ω)
B.电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻约为0.3 Ω)
C.电压表V1(量程为0~3.0 V,内阻约为3 kΩ)
D.电压表V2(量程为0~15.0 V,内阻约为5 kΩ)
E.滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)
F.滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)
G.电源E(电压为4 V)
H.开关、导线若干
①为了尽可能提高测量准确度,电流表应选 ,电压表应选 ;滑动变阻器应选 (均填器材前面的字母)。
②下列给出的测量电路中,最合适的电路是 。
A.B. C. D.
12.小亮同学想要测量一个电压表V的内阻,它的量程为0~3 V。他从学校实验室借来了如下器材:
A.待测电压表(3 V,内阻未知);
B.电源(4 V,2 A,内阻很小);
C.电阻箱两个(0~9 999);
D.滑动变阻器(0~20,3A);
E.滑动变阻器(0~2 000 ,2A);
F.开关两个,导线若干。
(1)小亮设计了如图甲所示的电路,连接好电路后,将电阻箱的阻值调为0,闭合开关,调节滑动变阻器使电压表恰好满偏。保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的指针恰好指在2 V刻度处,此时电阻箱的示数如图乙所示。
①为了便于调节,滑动变阻器应选___________(选填“D”或“E”);
②由图乙可知电阻箱的读数为___________;
③甲电路测得的电压表内阻为___________,该测量值___________(选填“小于”或“大于”)真实值。
(2)小亮分析电路后知道产生系统误差的原因是电路中的总电阻增大了,小明重新设计了如图丙所示的电路,并进行了如下操作:
a、断开开关,将电阻箱的电阻值调为0,然后闭合开关;
b、调节滑动变阻器使电压表恰好满偏;
c、闭合开关,同时调节电阻箱、的阻值,使电压表的指针恰好半偏,此时两个电阻箱的示数分别为、。
①为了保证电压表的指针半偏时电路的总电阻与电压表满偏时电路的总电阻相等,在调节电阻箱、的阻值时,要保证每一次两个电阻箱的阻值大小关系均为___________(选填“”“”或“”);
②电压表内阻的测量值与___________(选填“”或“”)相等。
13.竖直放置的平行金属板A、B带等量异种电荷(如图),两板之间形成的电场是匀强电场.板间用绝缘细线悬挂着的小球质量m=4.0×10-5kg,带电荷量q=3.0×10-7C,平衡时细线与竖直方向之间的夹角α=37°.求:
(1)A、B之间匀强电场的场强多大?
(2)若剪断细线,计算小球运动的加速度,小球在A、B板间将如何运动?
14.如图所示,在平面直角坐标系第一象限和第二象限区域内有电场强度均为、方向分别沿负方向和负方向的匀强电场,将一电荷量为、质量为的粒子由第一象限的点静止释放,不计粒子重力,求:
(1)粒子到达轴的时间;
(2)粒子从第二象限电场的左侧边界飞出时的位置坐标。
15.
如图所示,ABCD为竖直平面内的绝缘光滑轨道,其中AB部分为倾角的斜面,BCD部分为半径为R的四分之三圆弧轨道,与斜面平滑相切于B点,CD为直径,整个轨道固定在水平向右的匀强电场中。现将一电荷量为+q、质量为m的小滑块(视为质点)从斜面上的A点由静止释放,小滑块在沿斜面加速的过程中对斜面始终没有压力,A、B两点间的距离,重力加速度大小为g。
(1)求A、B两点间的电势差;
(2)小滑块通过C点时求圆弧道对小滑块的支持力大小;
(3)已知小滑块恰好通过D点,求小滑块通过D点后落在AB上的落点到B点的距离L。
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辽宁省高二上学期10月联考
物理模拟试题
注意事项:
1、答题前,考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2、选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3、请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
4、作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5、保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
第I卷(共46分)
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题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选或不答的得0分。
1.对于库仑定律,下列说法中正确的是( )
A.凡计算两个电荷间的作用力,都可以使用公式
B.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相等,它们之间相互作用的库仑力大小一定相等
C.由可知,两个带电小球距离非常近时,库仑力变得无穷大
D.若两个点电荷的电荷量各减为原来的一半,彼此间的距离减半,则它们之间的库仑力大小减为原来的二分之一
【答案】B
【详解】A.公式适用于真空中的点电荷,当两电荷之间的距离较小时,电荷不能够看为点电荷,此时公式不成立,故A错误;
B.两个点电荷之间的库仑力是一对相互作用力,则不论它们的电荷量是否相等,它们之间相互作用的库仑力大小一定相等,故B正确;
C.公式适用于真空中的点电荷,当两电荷之间的距离较小时,电荷不能够看为点电荷,此时公式不成立,即两个带电小球距离非常近时,不能够认为库仑力变得无穷大,故C错误;
D.根据库仑定律有
可知,若两个点电荷的电荷量各减为原来的一半,彼此间的距离减半,则它们之间的库仑力大小不变,故D错误。
故选B。
2.
在电荷量为Q的点电荷激发的电场中,一电荷量为的试探电荷,距Q距离为r处的A点受到的电场力为F,则( )
A.A点的电场强度 B.A点的电场强度
C.若撤去试探电荷,A点的电场强度为零 D.A点的场强方向与该试探电荷所受电场力方向相反
【答案】D
【详解】AB.根据电场强度定义式可知,A点的电场强度为
根据点电荷场强公式可得,A点的电场强度为
故AB错误;
C.电场强度由电场自身决定,若撤去试探电荷,A点的电场强度保持不变,不为零,故C错误;
D.由于试探电荷带负电,则A点的场强方向与该试探电荷所受电场力方向相反,故D正确。
故选D。
3.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速度为v,则在Δt时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】在时间内,以速度v移动的电子在铜导线中通过的距离为,由于铜导线的横截面积为S,则在时间内,电子经过的导线体积为
又单位体积的导线有n个自由电子,则在时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为
由于流经导线的电流为I,则在时间内,流经导线的电荷量为
而电子的电荷量为q,则时间内通过导线横截面的自由电子数目也可表示为
故选C。
4. 静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示,x轴正方向为电场强度正方向,带正电的点电荷在外力作用下沿x轴运动,则点电荷( )
A.在和处电势能相等 B.由运动到的过程中电势能增大
C.由运动到的过程中电场力一直减小 D.在处电势能最大
【答案】B
【详解】A.由图像可知,处右侧的电场强度方向沿x轴负方向,根据沿电场方向电势降低可知,处电势低于处电势,根据
可知带正电的点电荷在处势能比在处势能小,故A错误;
B.由于处右侧的电场强度方向沿x轴负方向,可知带正电的点电荷由运动到的过程中,电场力做负功,电势能增大,故B正确;
C.由图像可知,点电荷由运动到的过程中,场强先变大后变小,则电场力先变大后变小,故C错误;
D.由于处右侧的电场强度方向沿x轴负方向,根据沿电场方向电势降低可知,处的电势不是最大,所以带正电的点电荷在处电势能不是最大,故D错误。
故选B。
5.已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。如图所示,半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在过球心O的直线上有A、B两个点,O和B、B和A间的距离均为R。现以OB为直径在球内挖一球形空腔,若静电力常量为k,球的体积公式为,则A点处场强的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由题意知,半径为R的均匀带电球体在A点产生的场强
挖出的小球半径为,因为电荷均匀分布,其带电荷量
则其在A点产生的场强
所以剩余空腔部分电荷在A点产生的场强
故选B。
6.如图所示,空间正四棱锥的底面边长和侧棱长均为a,水平底面的四个顶点处均固定着电量为的点电荷,顶点P处有一个质量为m的带电小球,在静电力和重力的作用下恰好处于静止状态。将P处小球的电荷量减半,同时加竖直方向的匀强电场,此时P处小球仍能保持静止,重力加速度为g,静电力常量为k,则所加匀强电场强度大小为( )
A. B.
C.· D.
【答案】D
【详解】设P处的带电小球电量为Q,根据库仑定律可知,则P点小球受到各个顶点电荷的库仑力大小为
根据几何关系,可知正四棱锥型的侧棱与竖直线的夹角为45°;再由力的分解法则,可有
若将P处小球的电荷量减半,则四个顶点的电荷对P的小球的库仑合力为:
当外加匀强电场后,再次平衡,则有
解得
故选D。
7.如图所示,一质量为、电荷量为的小球在电场强度为、区域足够大的匀强电场中,以初速度沿在竖直面内做匀变速直线运动。与水平面的夹角为,重力加速度为,且,则( )
A.电场方向竖直向上 B.小球做匀加速直线运动
C.小球上升的最大高度为 D.若小球在初始位置的电势能为零,则小球电势能的最大值为
【答案】C
【详解】AB.小球做匀变速直线运动,合力应与速度在同一直线上,即在ON直线上,因
电场力与重力关于ON对称,根据数学知识得,电场强度方向与水平方向的夹角应为,受力情况如图所示。
合力沿ON方向向下,大小为mg,加速度为g,方向沿ON向下,小球做匀减速直线运动,故AB错误;
C.小球做匀减速直线运动,由运动学公式可得最大位移为
则最大高度为
故C正确;
D.若小球在初始位置的电势能为零,当小球处于最高点时,则小球电势能的最大,根据能量守恒有
解得小球电势能的最大值为
故D错误。
故选C。
8.如图所示,a、b两带电小球用绝缘细线悬挂在O点,平衡时两小球刚好在同一高度上,。悬线长度不相等,两小球质量分别为、,所带电荷量分别为、,下列说法正确的是( )
A.a、b两带电小球一定带异种电荷
B.两小球带电量必然有
C.两小球质量必然有
D.上述情况下,不改变、的质量及带电量而使两悬线长度变得相等,重新平衡时悬挂、的悬线与竖直方向的夹角分别为、会有
【答案】CD
【详解】A.根据平衡条件可知,两小球之间的库仑力为斥力作用,表明a、b两带电小球一定带同种电荷,故A错误;
B.根据库仑定律有
小球之间的库仑力是一对相互作用力,该作用力大小与两小球所带电荷量乘积成正比,与两小球间距的平方成反比,但是无法确定两小球所带电荷量大小的关系,故B错误;
C.对小球a进行分析,根据平衡条件有
,
由于
可知
故C正确。
dD.假设平衡时如下图所示
将两小球看成一个整体,则整体受力平衡,则可以当成一个以O为支点的杠杆,杠杆平衡的条件是
设轻绳长为L,由几何关系知
,即
整理得
故D正确。
故选CD。
9.如图所示的电路中,定值电阻分别为、、、,现在M、N两点间加12V的稳恒电压,则下列说法正确的是( )
A.M、N间的总电阻为12Ω B.和两端的电压比为3∶2
C.流过和的电流比为2∶1 D.和两端的电压比为2∶1
【答案】AD
【详解】A.和并联的电阻值为
所以M、N间的总电阻为
故A正确;
B.和串联,流过两电阻的电流相等,则电压与电阻值成正比,即和两端的电压比为
故B错误;
C.和并联,两端的电压相等,流过两电阻的电流与电阻成反比,即流过和的电流比为
故C错误;
D.和串联,电流相等,则电压与电阻值成正比,又两端的电压等于两端的电压,所以和两端的电压比为
故D正确。
故选AD。
10.如图所示,是平行板电容器的两个极板,为滑动变阻器。用绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部。闭合开关,给电容器充电后,悬线偏离竖直方向的夹角为。下列说法正确的是( )
A.保持S闭合,将滑动变阻器的滑片向端滑动,则增大
B.保持S闭合,将板向板靠近,则增大
C.断开S,将板向板靠近,则增大
D.断开,将板向下移动少许,则增大
【答案】BD
【详解】根据对小球的受力分析可知,悬线偏离竖直方向的夹角符合
因此两极板间的场强越大,越大。
A.保持S闭合,极板间的电压大小等于电源电动势。滑动变阻器的滑片位置不会影响极板上的电压大小,则场强大小不变,不变。故A错误;
B.保持S闭合,极板间电压不变时,将板向板靠近,则板间距离减小,根据场强可知场强大小增大,则增大。故B正确;
C.断开S,则极板上的电荷量不变,将板向板靠近,则根据
,
可得
极板间的场强
极板间距离增大或减小不影响场强大小,其余物理量均不变,则场强大小不变,不变。故C错误;
D.根据上述分析,断开,将板向下移动少许,则极板间的正对面积减小,则场强增大,则增大。故D正确。
故选BD。
第II卷(共54分)
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中:
(1)某同学先用多用电表粗测其电阻。用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量,发现指针的偏转角太大,这时他应将选择开关换成欧姆挡的“ ”挡位(选填“×100”或“×1”),然后进行 ,再次测量金属丝的阻值,其表盘及指针所指位置如图所示。
(2)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:
A.电流表A1(量程为0~300 mA,内阻约为1 Ω)
B.电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻约为0.3 Ω)
C.电压表V1(量程为0~3.0 V,内阻约为3 kΩ)
D.电压表V2(量程为0~15.0 V,内阻约为5 kΩ)
E.滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)
F.滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)
G.电源E(电压为4 V)
H.开关、导线若干
①为了尽可能提高测量准确度,电流表应选 ,电压表应选 ;滑动变阻器应选 (均填器材前面的字母)。
②下列给出的测量电路中,最合适的电路是 。
A.B. C. D.
【答案】(1) ×1 欧姆调零
(2) A C E B
【详解】(1)[1][2]用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量,发现指针的偏转角太大,可知待测电阻阻值较小,应将选择开关换成欧姆挡的“×1”挡位,然后进行欧姆调零,再次测量金属丝的阻值。
(2)①[1][2][3]由于电源电压为4 V,则电压表应选C;由指针所指位置可知待测电阻约为,根据
则电流表应选A;为了调节方便,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选择阻值较小的E。
②[4]由于待测电阻约为,根据
可知电流表应采用外接法;为了尽可能提高测量精确度,应使电压电流调节范围大一些,则滑动变阻器应用分压接法。
故选B。
12.小亮同学想要测量一个电压表V的内阻,它的量程为0~3 V。他从学校实验室借来了如下器材:
A.待测电压表(3 V,内阻未知);
B.电源(4 V,2 A,内阻很小);
C.电阻箱两个(0~9 999);
D.滑动变阻器(0~20,3A);
E.滑动变阻器(0~2 000 ,2A);
F.开关两个,导线若干。
(1)小亮设计了如图甲所示的电路,连接好电路后,将电阻箱的阻值调为0,闭合开关,调节滑动变阻器使电压表恰好满偏。保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的指针恰好指在2 V刻度处,此时电阻箱的示数如图乙所示。
①为了便于调节,滑动变阻器应选___________(选填“D”或“E”);
②由图乙可知电阻箱的读数为___________;
③甲电路测得的电压表内阻为___________,该测量值___________(选填“小于”或“大于”)真实值。
(2)小亮分析电路后知道产生系统误差的原因是电路中的总电阻增大了,小明重新设计了如图丙所示的电路,并进行了如下操作:
a、断开开关,将电阻箱的电阻值调为0,然后闭合开关;
b、调节滑动变阻器使电压表恰好满偏;
c、闭合开关,同时调节电阻箱、的阻值,使电压表的指针恰好半偏,此时两个电阻箱的示数分别为、。
①为了保证电压表的指针半偏时电路的总电阻与电压表满偏时电路的总电阻相等,在调节电阻箱、的阻值时,要保证每一次两个电阻箱的阻值大小关系均为___________(选填“”“”或“”);
②电压表内阻的测量值与___________(选填“”或“”)相等。
【答案】(1) D 大于
(2)
【详解】(1)[1]甲图采用分压接法,要求变阻器阻值远小于负载,故选小阻值D,便于调节。
[2]由图乙读数得
即电阻箱读数为。
[3]设电压表内阻真实值为。满偏时电压表两端为;调后电压表读数为,则电压为,由串联分压可得
[4]因与串联后,总电阻增大,使支路分压增大,大于,实际串联分压更小,实际略小,故测量值大于真实值。
(2)[1]电压表的指针半偏,即并联支路分流等于电压表满偏时电流的一半,为了保证电压表的指针半偏时电路的总电阻与电压表满偏时电路的总电阻相等,则并联干路电流等于电压表满偏时的电流,那么并联支路通过的电流也等于电压表满偏时电流的一半,故有
所以每一次两个电阻箱的阻值大小关系均为
[2]由上述分析可知电压表内阻的测量值与相等。
13.竖直放置的平行金属板A、B带等量异种电荷(如图),两板之间形成的电场是匀强电场.板间用绝缘细线悬挂着的小球质量m=4.0×10-5kg,带电荷量q=3.0×10-7C,平衡时细线与竖直方向之间的夹角α=37°.求:
(1)A、B之间匀强电场的场强多大?
(2)若剪断细线,计算小球运动的加速度,小球在A、B板间将如何运动?
【答案】(1)E=1×103N/C (2) 12.5m/s2
【详解】(1)小球受到重力mg、电场力F和绳的拉力T的作用,由共点力平衡条件有:
F=qE=mgtanα
解得:
匀强电场的电场强度的方向与电场力的方向相同,即水平向右;
(2)剪断细线后,小球做偏离竖直方向,夹角为37°匀加速直线运动,设其加速度为a
由牛顿第二定律有:
解得:
【点睛】本题是带电体在电场中平衡问题,分析受力情况是解题的关键,并能根据受力情况判断此后小球的运动情况.
14.如图所示,在平面直角坐标系第一象限和第二象限区域内有电场强度均为、方向分别沿负方向和负方向的匀强电场,将一电荷量为、质量为的粒子由第一象限的点静止释放,不计粒子重力,求:
(1)粒子到达轴的时间;
(2)粒子从第二象限电场的左侧边界飞出时的位置坐标。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)粒子在第一象限内做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有
根据位移公式有
解出
(2)粒子从第一象限内,根据速度公式有
粒子从第二象限内做类平抛运动,加速度大小与第一象限内相等,若粒子在达到轴之前已经飞出电场,则有
解得
表明粒子在达到轴之前已经飞出电场,之后做匀速直线运动,则飞出点的横坐标为,纵坐标为
则粒子从第二象限电场的左侧边界飞出时的位置坐标为
15.
如图所示,ABCD为竖直平面内的绝缘光滑轨道,其中AB部分为倾角的斜面,BCD部分为半径为R的四分之三圆弧轨道,与斜面平滑相切于B点,CD为直径,整个轨道固定在水平向右的匀强电场中。现将一电荷量为+q、质量为m的小滑块(视为质点)从斜面上的A点由静止释放,小滑块在沿斜面加速的过程中对斜面始终没有压力,A、B两点间的距离,重力加速度大小为g。
(1)求A、B两点间的电势差;
(2)小滑块通过C点时求圆弧道对小滑块的支持力大小;
(3)已知小滑块恰好通过D点,求小滑块通过D点后落在AB上的落点到B点的距离L。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)小滑块在沿斜面加速的过程中对斜面始终没有压力,可知电场力与重力的合力方向沿斜面向下,则有
解得场强大小为
则A、B两点间的电势差为
(2)小滑块从A点到C点过程,电场力与重力的合力沿斜面向下,大小为
根据动能定理可得
在C点,根据牛顿第二定律可得
联立解得圆弧道对小滑块的支持力大小为
(3)已知小滑块恰好通过D点,在D点电场力与重力的合力刚好提供向心力,则有
解得小滑块通过D点速度大小为
小滑块离开D点后做类平抛运动,从D点到落在AB上的落点过程,沿方向有
沿合力方向有
,
联立解得
由几何关系可知,落在AB上的落点到B点的距离为
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