内容正文:
物理
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷第1页至第4页,第Ⅱ卷第5页至第8页。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1、答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2、每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
第Ⅰ卷(选择题,共46分)
一、选择题(本大题共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,有错选的得0分)
1. 下列有关说法正确的是( )
A. 单位时间通过导体横截面的电荷量越多,电流越大
B. 由可知,匀强电场中的任意两点a、b的距离越大,则两点间的电势差也一定越大
C. 正电荷沿着电场线运动,电场力对正电荷做正功;负电荷逆着电场线运动,电场力对负电荷做负功
D. 根据电容器的电容定义式可知,电容器的电容与它所带电荷量成正比
【答案】A
【解析】
【详解】A.由电流强度定义式可知,电流数值上等于单位时间通过导体横截面的电荷量,故A正确;
B.由可知,匀强电场中的任意两点a、b沿电场方向上的距离越大,两点间的电势差才一定越大,故B错误;
C.正电荷沿电场线方向运动时,由于电场力的方向与运动方向相同,所以电场力做正功;同理,负电荷逆着电场线方向运动时,电场力方向与运动方向相同,电场力也做正功,故C错误;
D.公式采用比值定义法,电容器的电容大小C由电容器本身的特性决定,与电容器所带电荷量、以及两极板间电势差无关,故D错误。
故选A。
2. A、B是一条电场线上的两个点,一带正电的粒子仅在静电力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点,其速度—时间图像如图所示。则这一电场可能是下图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据图像的切线斜率表示加速度,可知带正电的粒子从A点沿电场线运动到B点做加速度逐渐减小的加速运动,可知运动过程,粒子受到的电场力方向与运动方向相同,且电场力逐渐减小,电场强度逐渐减小。
故选C。
3. 如图所示,从倾角为的斜面顶端以初速度水平抛出一小球,小球落在斜面上。若重力加速度为,则小球在空中运动的时间为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】小球位移与水平方向的夹角等于斜面倾角,满足
解得小球在空中运动的时间
故选A。
【点睛】
4. 某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时,得到的图像如图所示。从图中状态到状态,小灯泡电阻的变化量和电功率的变化量分别为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】B
【解析】
【详解】 从图像中读出两点坐标:
状态:Ua=0.6 V,
则 ,
状态:,
则 ,
故电阻变化量为2Ω,电功率变化量为0.68W。
故选B。
5. 如图所示,固定在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B,A位于筒底靠在左侧壁处,B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止。若筒壁竖直,A的电荷量保持不变,B由于漏电而下降少许后重新平衡,下列说法中正确的是( )
A. 小球A、B间的库仑力变小
B. 小球B对筒壁的压力变大
C. 小球A对筒底的压力变小
D. 小球A对筒壁的压力不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.设A、B连线与竖直方向夹角为,A、B间库仑力大小为,对B进行受力分析,竖直方向有
解得
漏电后,B下降少许,则夹角变大,由可知,库仑力变大,故A错误;
B.由受力平衡可知,小球B对筒壁的压力大小满足,漏电后,B下降少许,则夹角变大,因此小球B对筒壁的压力变大,故B正确;
C.小球A对筒底的压力大小满足,因此小球A对筒底的压力不变,故C错误;
D.小球A对筒壁的压力大小满足,漏电后,B下降少许,则夹角变大,因此小球A对筒壁的压力变大,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,在匀强电场中,A、B、C、D四个点将半径为3 cm的圆平均分为四个等份,其中A、B、C三点的电势分别为2 V、14 V、8 V,圆所在平面与匀强电场方向平行。下列说法正确的是( )
A. D点的电势为10 V
B. B点和D点的电势差为8 V
C. 该电场的电场强度为20 V/m,方向由B指向A
D. 将一电子从C点移到A点过程中,电场力做的功为-6 eV
【答案】D
【解析】
【详解】A.在匀强电场中平行且相等的两线段端点间电势差相等,有
解得,故A错误;
B.B点和D点的电势差为,故B错误;
C.由以上分析可知,C点和D点的电势相等,即CD连线为等势线,故电场线垂直CD连线,又因为B点电势最高,故电场线由B指向A,电场强度为,故C错误;
D.将一电子从C点移到A点过程中,电场力做的功为,故D正确。
故选D。
7. 如图甲所示,长木板A放在光滑的水平面上,质量为的物块B(可看作质点)以水平速度从左端滑上原来静止的长木板A的表面,由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A. A、B间的动摩擦因数为0.2 B. 最终木板A获得的动能为1 J
C. 最终系统损失的机械能为1 J D. 木板A的最小长度为0.5 m
【答案】B
【解析】
【详解】A.图像斜率绝对值表示加速度大小,由图乙可知,A、B共速前B的加速度大小
对B,根据牛顿第二定律有
联立解得,故A错误;
B.由图乙可知,A、B共速前,A的加速度大小
设A的质量为M,对A,根据牛顿第二定律有
联立解得
由图乙可知,A最终速度为,故最终木板A获得的动能为,故B正确;
C.最终系统损失的机械能为,故C错误;
D.图像与横轴围成的面积表示位移,由图乙可知,A、B共速前,A、B位移大小分别为,
故木板A的最小长度为,故D错误。
故选B。
8. 在某电场中沿与电场强度平行的方向建立x轴,如图甲所示,电子在M点处由静止释放,仅在电场力的作用下恰好运动到N点,其速度随时间的变化图像如图乙所示。以MN的中点O为坐标原点,沿直线向右为正方向建立x坐标轴,规定O点为零势能点,沿+x方向为电场强度及电场力的正方向,则MN之间的电场强度E和电势以及电子受到的电场力F和电势能随x的变化图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】A.图乙是图像,斜率表示加速度,结合图甲可知,从到做加速度在减小的加速运动,到做加速度增大的减速运动,因为电子带负电根据牛顿第二定律,结合电场力公式
可知电场在沿轴负方向向左且减小,在沿轴正方向向右且增大,曲线变化与描述匹配,A正确;
B.电势沿电场线方向降低,在:向左,电场线向左,电势升高;
在:电场线向右,电势降低;
因此电势先升高后减小,图像左半段上升,右半段下降,点电势最高,图像与描述不符,B错误;
C.根据电子受力情况可知,电子受力与方向相反,:沿轴正方向且减小;
:沿轴负方向且增大;
但图中全沿正方向,与描述不符,C错误;
D.电子电势能表达式为
电势与电势能变化趋势相反,因此:电势升高,则电势能降低;
:电势降低,则电势能升高;
点电势能最小;
电子从点由静止开始释放,到达点速度为,根据动能定理
解得
两点电势能相等,图像符合描述,D正确。
故选AD。
9. 2020年7月23日,我国火星探测器“天问一号”发射成功,2021年1月28日,“天问一号”飞行里程突破四亿千米,图甲是火星探测器的运行路线图。假设探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹变化可抽象为如图乙所示,探测器先在轨道Ⅰ上运动,经过P点启动变轨发动机切换到圆轨道Ⅱ上运动,经过一段时间后,再次经过P点时启动变轨发动机切换到椭圆轨道Ⅲ上运动。轨道上的P、Q、S三点与火星中心位于同一直线上,P、Q两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点,且。除了变轨瞬间,探测器在轨道上运行时均处于无动力航行状态。探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上经过P点的速度分别为、、,下列说法正确的是( )
A.
B. 探测器在轨道Ⅲ上从P点运动到Q点的过程中速率变小
C. 探测器在轨道Ⅰ上运动时,经过P点的加速度为
D. 探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点与探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间之比为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.在轨道Ⅰ上经过P点减速变轨到圆轨道Ⅱ上运动,再次减速切换到椭圆轨道Ⅲ上运动,故,故A正确;
B.P点是距离火星最远的位置,Q点是距离火星最近的位置,则探测器从P点运动到Q点火星引力做正功,速率增大,故B错误;
C.根据
可知则探测器在轨道Ⅰ上经过P点的加速度等于在轨道Ⅱ上经过P点的加速度为,故C正确;
D.根据开普勒第三定律
其中,,代入上式可得
探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点与探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间之比为
故选AC。
10. 如图所示,带电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底端C点,斜面上有A、B、D三点,A和C相距为L,B为AC的中点,D为AB的中点。现将一带电小球从A点由静止释放,当带电小球运动到B点时速度恰好为零。已知重力加速度为g,带电小球在A点处的加速度大小为,静电力常量为k。则下列说法中正确的是( )
A. 小球从A到B的过程中,速度最大的位置在BD之间
B. 小球运动到B点时的加速度大小为
C. BD之间的电势差大于DA之间的电势差
D. AB之间的电势差
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.由题意可知小球带正电,设小球电荷量为q,在A点受到的电场力为,在A点处的加速度大小为,由库仑定律可知小球在A点受到的电场力为
由牛顿第二定律有
解得
小球在D点受到的电场力
可知小球在D点时所受的合力方向沿斜面向下,则加速度不等于零,且方向沿斜面向下,故合力为零的位置在BD之间,即速度最大的位置在BD之间,故A正确;
B.小球在B点受到的电场力
由牛顿第二定律有
解得小球在B点时的加速度大小为,故B正确;
C.点电荷产生的电场是非匀强电场,由点电荷的电场特点可知,BD之间的电场强度大于DA之间的电场强度,D又是AB的中点,则有BD之间的电势差大于DA之间的电势差,故C正确;
D.从A点到B点由动能定理有
解得AB之间的电势差,故D错误。
故选ABC。
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
二、填空、实验题(本大题共2小题,共16分)
11.
(1)图1是“探究小车加速度与力、质量的关系”的实验方案甲,图2是改进后的方案乙,下列说法正确的是________。
A. 两种方案均需要平衡摩擦力
B. 两种方案均需要让牵引小车的细线跟轨道保持平行
C. 两种方案中均需要满足小车的质量远大于槽码的质量
D. 操作中,应先释放小车再接通电源
(2)某组同学按照方案甲正确操作打出的一条纸带,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,测出各计数点到A点间的距离。已知所用电源的频率为50Hz,则打点计时器打下D点时小车的速度大小________m/s,小车的加速度大小________。(结果均保留2位有效数字)
(3)另一组同学按照方案乙做实验,在实验中,正确平衡摩擦力后,保持槽码盘中的槽码质量不变,仅改变小车的质量M,测得多组加速度大小a和对应的小车的质量M,作出图像如图丙所示,图像的纵截距为,则槽码盘和动滑轮的总质量为________(用字母b、表示,滑轮均光滑,细绳质量不计)。
【答案】(1)AB (2) ①. 0.50 ②. 0.93
(3)
【解析】
【小问1详解】
A.两种方案均需要平衡摩擦力,这样才能使得细线的拉力等于小车受的合力,A正确;
B.两种方案均需要让牵引小车的细线跟轨道保持平行,B正确;
C.方案乙中有力传感器测量小车受的拉力,则不需要满足小车的质量远大于槽码的质量,C错误;
D.操作中,应先接通电源再释放小车,D错误。
故选AB。
【小问2详解】
[1]相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,则T=0.1s;打点计时器打下D点时小车的速度大小
[2]小车的加速度大小。
【小问3详解】
设槽码盘和动滑轮的总质量为m,根据牛顿第二定律,对小车T=Ma
对槽码、槽码盘和动滑轮的整体
解得
可知
解得
12. 某同学用图甲所示的电路研究电容器的充、放电过程。
(1)当开关S接“1”达到稳定后,电容器下极板带________(选填“正”或“负”)电。
(2)当开关S接“2”瞬间,电容器进行的是________(选填“充电”或“放电”)过程。
(3)开关S接“2”前,将电流传感器串联在左侧电路中,接着将开关S接“2”,与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流随时间变化的图像如图乙所示,通过分析可知,图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是_______。
(4)已知电源电压为,通过数格子的方法测得曲线与横轴围成的面积为,则电容器的电容________F(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)负 (2)放电
(3)电容器放出的总电荷量/电容器充电后的带电量
(4)
【解析】
【小问1详解】
当开关S接“1”后,电源给电容器充电,因电源负极接电容器下极板,故电容器下极板带负电。
【小问2详解】
S接“1”时电容器已充电完成,接“2”后电容器通过电阻R释放电荷,因此是放电过程。
【小问3详解】
电流的定义式为
整理得
故图像与横轴围成的面积对应微元求和,即放电过程放出的总电荷量Q,也就是电容器充电后的带电量。
【小问4详解】
由题可知,电容器带电量
根据
解得
三、计算题(本大题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的不能得分。有数据计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,长的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角。已知小球带正电,所带电荷量,匀强电场的场强,取重力加速度,,。求:
(1)小球所受电场力的大小和方向;
(2)小球的质量;
(3)若撤去电场,小球运动到最低点时的速度大小。
【答案】(1),方向水平向右
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球带正电,其受力方向与场强方向相同,所以小球所受的电场力方向水平向右,其大小为
【小问2详解】
小球静止,受力平衡,则对小球进行受力分析,根据共点力的平衡规律有
解得小球的质量为
【小问3详解】
撤去电场,小球下摆的过程中,根据动能定理有
解得
14. 一束初速不计的带电粒子,电荷量,在经的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若板间距离,板长,两个极板上电压为,已知粒子的质量为。重力忽略不计,求:
(1)粒子进入偏转电场时的速度大小;
(2)粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离;
(3)粒子射出电场时速度偏转角度的正切值。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子在加速电场中运动,由动能定理有
得
【小问2详解】
粒子在平行板间做类平抛运动,由平抛知识在平行极板方向,有
在垂直极板方向,有,
得
【小问3详解】
在垂直极板方向,有
则粒子射出电场时速度偏转角度的正切值
得
15. 如图所示,平面直角坐标系位于竖直平面内,倾斜光滑直轨道与轴正方向夹角为,轨道与水平轨道及半径为的竖直光滑圆管之间均平滑连接,圆管对应的圆心角为,其所在圆分别与轴和轴相切于点和点。已知第二象限内有方向竖直向下、大小为的匀强电场,第一象限内,的区域内有水平向右的匀强电场,其中区域内场强大小为,区域内场强大小为。质量为、电荷量为的带正电小球(可视为质点)从到点距离为的点由静止释放,经水平轨道进入圆管内。小球与水平轨道之间的动摩擦因数为,其余摩擦不计,所有轨道均为绝缘轨道,轨道的直径远小于所在圆的直径,小球所带电荷量不损失,进入和飞出管道时无能量损失,重力加速度为。求:
(1)小球经过坐标原点O处时的速度大小;
(2)求小球在管道中能达到的最大速度;
(3)从开始运动到小球静止,小球在OB段走过的总路程s为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
带电小球从Q点到O点,应用动能定理有
解得
【小问2详解】
小球从O点到B点过程中,动能定理可知
解得
小球进入圆管之后,进入复合场中,将重力场和电场E2合成为等效重力场,用g′表示该等效场的加速度,如图所示
根据平行四边形法则可知等效重力
与竖直方向的夹角θ满足
则
当小球运动到等效重力场与圆管相交点P时,速度最大。P点的位置为,
则P点的位置坐标为。
小球从B点到P点,根据动能定理可知
解得
【小问3详解】
假设小球能够到达管口上端D点,设小球到达管口上端D点的速度为v1,从B到D根据动能定理有
解得
方向垂直于指向左上方。小球进入电场后,受到电场力和重力,设两者的合力F与竖直方向的夹角为,则有,
解得,
F的方向垂直指向右下方,可知vD与F方向共线,小球进入电场后做匀减速直线运动,假设小球达到电场边界M点时速度为vM,从D到M的过程由动能定理得
解得
说明小球不能达到电场边界离开电场,可知小球进入电场后先做匀减速直线运动,速度为零后反向匀加速直线运动从D进入圆管轨道,此后多次往复运动,最终小球将静止于OB段上的某点,根据功能关系与能量守恒有
解得
第1页/共1页
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$
物理
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷第1页至第4页,第Ⅱ卷第5页至第8页。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1、答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2、每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
第Ⅰ卷(选择题,共46分)
一、选择题(本大题共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,有错选的得0分)
1. 下列有关说法正确的是( )
A. 单位时间通过导体横截面的电荷量越多,电流越大
B. 由可知,匀强电场中的任意两点a、b的距离越大,则两点间的电势差也一定越大
C. 正电荷沿着电场线运动,电场力对正电荷做正功;负电荷逆着电场线运动,电场力对负电荷做负功
D. 根据电容器的电容定义式可知,电容器的电容与它所带电荷量成正比
2. A、B是一条电场线上的两个点,一带正电的粒子仅在静电力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点,其速度—时间图像如图所示。则这一电场可能是下图中的( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示,从倾角为的斜面顶端以初速度水平抛出一小球,小球落在斜面上。若重力加速度为,则小球在空中运动的时间为( )
A. B. C. D.
4. 某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时,得到的图像如图所示。从图中状态到状态,小灯泡电阻的变化量和电功率的变化量分别为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
5. 如图所示,固定在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B,A位于筒底靠在左侧壁处,B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止。若筒壁竖直,A的电荷量保持不变,B由于漏电而下降少许后重新平衡,下列说法中正确的是( )
A. 小球A、B间的库仑力变小
B. 小球B对筒壁的压力变大
C. 小球A对筒底的压力变小
D. 小球A对筒壁的压力不变
6. 如图所示,在匀强电场中,A、B、C、D四个点将半径为3 cm的圆平均分为四个等份,其中A、B、C三点的电势分别为2 V、14 V、8 V,圆所在平面与匀强电场方向平行。下列说法正确的是( )
A. D点的电势为10 V
B. B点和D点的电势差为8 V
C. 该电场的电场强度为20 V/m,方向由B指向A
D. 将一电子从C点移到A点过程中,电场力做的功为-6 eV
7. 如图甲所示,长木板A放在光滑的水平面上,质量为的物块B(可看作质点)以水平速度从左端滑上原来静止的长木板A的表面,由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A. A、B间的动摩擦因数为0.2 B. 最终木板A获得的动能为1 J
C. 最终系统损失的机械能为1 J D. 木板A的最小长度为0.5 m
8. 在某电场中沿与电场强度平行的方向建立x轴,如图甲所示,电子在M点处由静止释放,仅在电场力的作用下恰好运动到N点,其速度随时间的变化图像如图乙所示。以MN的中点O为坐标原点,沿直线向右为正方向建立x坐标轴,规定O点为零势能点,沿+x方向为电场强度及电场力的正方向,则MN之间的电场强度E和电势以及电子受到的电场力F和电势能随x的变化图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9. 2020年7月23日,我国火星探测器“天问一号”发射成功,2021年1月28日,“天问一号”飞行里程突破四亿千米,图甲是火星探测器的运行路线图。假设探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹变化可抽象为如图乙所示,探测器先在轨道Ⅰ上运动,经过P点启动变轨发动机切换到圆轨道Ⅱ上运动,经过一段时间后,再次经过P点时启动变轨发动机切换到椭圆轨道Ⅲ上运动。轨道上的P、Q、S三点与火星中心位于同一直线上,P、Q两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点,且。除了变轨瞬间,探测器在轨道上运行时均处于无动力航行状态。探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上经过P点的速度分别为、、,下列说法正确的是( )
A.
B. 探测器在轨道Ⅲ上从P点运动到Q点的过程中速率变小
C. 探测器在轨道Ⅰ上运动时,经过P点的加速度为
D. 探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点与探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间之比为
10. 如图所示,带电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底端C点,斜面上有A、B、D三点,A和C相距为L,B为AC的中点,D为AB的中点。现将一带电小球从A点由静止释放,当带电小球运动到B点时速度恰好为零。已知重力加速度为g,带电小球在A点处的加速度大小为,静电力常量为k。则下列说法中正确的是( )
A. 小球从A到B的过程中,速度最大的位置在BD之间
B. 小球运动到B点时的加速度大小为
C. BD之间的电势差大于DA之间的电势差
D. AB之间的电势差
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
二、填空、实验题(本大题共2小题,共16分)
11.
(1)图1是“探究小车加速度与力、质量的关系”的实验方案甲,图2是改进后的方案乙,下列说法正确的是________。
A. 两种方案均需要平衡摩擦力
B. 两种方案均需要让牵引小车的细线跟轨道保持平行
C. 两种方案中均需要满足小车的质量远大于槽码的质量
D. 操作中,应先释放小车再接通电源
(2)某组同学按照方案甲正确操作打出的一条纸带,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,测出各计数点到A点间的距离。已知所用电源的频率为50Hz,则打点计时器打下D点时小车的速度大小________m/s,小车的加速度大小________。(结果均保留2位有效数字)
(3)另一组同学按照方案乙做实验,在实验中,正确平衡摩擦力后,保持槽码盘中的槽码质量不变,仅改变小车的质量M,测得多组加速度大小a和对应的小车的质量M,作出图像如图丙所示,图像的纵截距为,则槽码盘和动滑轮的总质量为________(用字母b、表示,滑轮均光滑,细绳质量不计)。
12. 某同学用图甲所示的电路研究电容器的充、放电过程。
(1)当开关S接“1”达到稳定后,电容器下极板带________(选填“正”或“负”)电。
(2)当开关S接“2”瞬间,电容器进行的是________(选填“充电”或“放电”)过程。
(3)开关S接“2”前,将电流传感器串联在左侧电路中,接着将开关S接“2”,与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流随时间变化的图像如图乙所示,通过分析可知,图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是_______。
(4)已知电源电压为,通过数格子的方法测得曲线与横轴围成的面积为,则电容器的电容________F(结果保留2位有效数字)。
三、计算题(本大题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的不能得分。有数据计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,长的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角。已知小球带正电,所带电荷量,匀强电场的场强,取重力加速度,,。求:
(1)小球所受电场力的大小和方向;
(2)小球的质量;
(3)若撤去电场,小球运动到最低点时的速度大小。
14. 一束初速不计的带电粒子,电荷量,在经的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若板间距离,板长,两个极板上电压为,已知粒子的质量为。重力忽略不计,求:
(1)粒子进入偏转电场时的速度大小;
(2)粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离;
(3)粒子射出电场时速度偏转角度的正切值。
15. 如图所示,平面直角坐标系位于竖直平面内,倾斜光滑直轨道与轴正方向夹角为,轨道与水平轨道及半径为的竖直光滑圆管之间均平滑连接,圆管对应的圆心角为,其所在圆分别与轴和轴相切于点和点。已知第二象限内有方向竖直向下、大小为的匀强电场,第一象限内,的区域内有水平向右的匀强电场,其中区域内场强大小为,区域内场强大小为。质量为、电荷量为的带正电小球(可视为质点)从到点距离为的点由静止释放,经水平轨道进入圆管内。小球与水平轨道之间的动摩擦因数为,其余摩擦不计,所有轨道均为绝缘轨道,轨道的直径远小于所在圆的直径,小球所带电荷量不损失,进入和飞出管道时无能量损失,重力加速度为。求:
(1)小球经过坐标原点O处时的速度大小;
(2)求小球在管道中能达到的最大速度;
(3)从开始运动到小球静止,小球在OB段走过的总路程s为多少?
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