精品解析：辽宁2026-2027学年高二上学期10月阶段检测物理试题

高二年级十月份调研物理试卷 考试时间：75分钟 本卷满分：100分 第Ⅰ卷（选择题总分46分） 一、单选题（本部分共7个题，每个题4分。选对得4分、错选不得分，总分28分） 1. 如图所示，人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。初速度为v0的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点刚好运动到细胞膜内B点。将膜内的电场看作匀强电场，已知A点电势为φa，正一价钠离子质量为m，电子电荷量为e，细胞膜的厚度为d。下列说法正确的是（　　） A. 钠离子匀减速直线运动的加速度大小a＝ B. 膜内匀强电场的电场强度E＝ C. B点电势φb＝φa＋ D. 钠离子在B点的电势能为Eb＝m 2. 如图，空间内存在方向水平向左，范围足够大的匀强电场。用一长为L的不可伸长的绝缘轻绳将一质量为的带电小球悬挂在点，平衡时小球停止于点，此时轻绳与竖直方向夹角，在点正下方。现把小球拉到点正右方的处，此时轻绳刚好处于水平状态，将小球无初速度释放，不计空气阻力，带电小球可视为质点，重力加速度为，，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度的大小为 B. 小球运动到点时的速度为 C. 小球从到的过程中绳子的最大拉力为 D. 小球从到的过程中机械能先减小后增加 3. 如图所示是一根金属导体棒，A端到B端的横截面积逐渐增大，截面C到A、B两端的距离相等。现在导体棒两端加大小为U的电压，下列说法正确的是（　　） A. A、C间的电压为 B. A、C间的电流小于B、C间的电流 C. 从A到B，自由电荷的定向移动速率越来越小 D. 从A到B，导体内的电场强度越来越大 4. 某学习小组的四位同学将四个相同的灵敏电流计分别改装成两个量程不同的电流表、，以及两个量程不同的电压表、，其中的量程大于的量程，的量程大于的量程。改装好后将电表和其他合适器材按如图所示电路连接，R为滑动变阻器，为阻值不变的保护电阻，下列说法正确的是（　　） A. 电流表是灵敏电流计并联一个电阻改装而成的，改装后表的电阻大于表的电阻 B. 电压表是灵敏电流计与一个电阻串联而成的，表串联的电阻小于表串联的电阻 C. 电流表的示数等于电流表的示数，指针的偏转角度等于指针的偏转角度 D. 两电压表指针偏角相等，的示数大于的示数 5. 两个点电荷分别固定于轴上，电量大小分别为和。在它们形成的电场中，有一个试探电荷沿轴从向坐标原点运动，其电势能随变化的关系如图中曲线所示。当时电势能；当时，电势能。根据图像提供的信息，下列说法错误的是（ ） A. 在处电场强度为零 B. 在轴上的点电场方向向右 C. 可以判断出两个点电荷的电性 D. 可以判断出两个点电荷在轴上的位置 6. 如图所示，示波器的示波管可视为加速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转极板长为L，极板间距为d，且电子被加速前的初速度可忽略，则关于示波器灵敏度[即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量()与加速电场、偏转电场的关系，下列说法中正确的是(　　) A. L越大，灵敏度越高 B. d越大，灵敏度越高 C. U1越大，灵敏度越高 D. U2越大，灵敏度越高 7. 如图所示的电路中，灵敏电流计G与电流表A均为理想电表，定值电阻R1=4Ω，R2=3Ω，R3=8Ω，R4=6Ω。开始时开关S断开，现将开关S闭合后，下列说法正确的是（ ） A. 存在自a向b流过灵敏电流计G的电流 B. 存在自b向a流过灵敏电流计G的电流 C. 电流表A的读数无变化 D. 电流表A的读数有变化 二、多选题（本部分共3个题，每题6分。选对得6分，漏选得3分，错选不得分，满分18分。） 8. 如图为某控制电路，由电动势为、内阻为的电源与定值电阻、及电位器（滑动变阻器）连接而成，、是两个指示灯。当电位器的触片由端滑向端时，下列说法正确的是（　　） A. 、都变亮 B. 、都变暗 C. 流过、灯的电流均变大 D. 灯、灯功率均变小 9. 图中虚线代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面上的电势为0，一电子经过时的动能为，经过时的动能为，全过程中仅受到电场力作用。下列说法正确的是（ ） A. 平面上的电势为 B. 该电子经过平面时，其电势能为 C. 该电子经过平面时，其动能为 D. 该电子可能到达不了平面 10. 半球形电子能量分析器是一种测量电子能量分布的器件。它由内外两个同心半球组成，利用半球壳间的静电场让不同能量的电子在半球形通道中“分道扬镳”，筛选出特定能量范围的电子。如图所示，同心半球的球心为O，静电场沿着径向分布，电场强度的大小。速率不同的电子从入射口A进入电场，速度方向垂直于同心半球的底面，经过电场后分别到达B、C、D处，。忽略边缘效应和电子之间的相互作用。则（　　） A. 到达B的电子在运动过程中动能增大 B. 到达B、C、D的电子在A处对应的入射动能依次减小 C. 到达B、C、D的电子在电场中运动的时间依次增大 D. 到达B、C、D的电子出射速度方向均垂直于同心半球的底面 第Ⅱ卷（非选择题总分64分） 三、实验题（每个空2分、总分16分） 11. 某课外兴趣小组设计并制作了马铃薯电池，并通过以下实验操作测定马铃薯电池的电动势和马铃薯的电阻率。实验原理如图甲所示： （1）电极材料由正对面积为，间距为的铜片与锌片构成，将马铃薯切成长度为且接触面积与正负电极面积相等的矩形块。用游标卡尺测量马铃薯的长度如图所示，则马铃薯的长度__________。 （2）将马铃薯块置于铜片与锌片两电极之间，确保马铃薯与电极的良好接触。 （3）改变电阻箱的电阻，记录5组电压传感器的示数及对应的电流传感器的示数，并在图像中描点。如下图乙。 （4）由图像可知马铃薯电池的电动势__________，内阻__________。（结果均保留两位有效数字） （5）马铃薯的电阻率为__________。（结果保留两位有效数字） 12. 二极管是由半导体材料制成的具有单向导电性的电子器件，符号如图甲所示。二极管有正、负两个电极，给二极管两极间加上正向电压（电流从正极流向负极）时，二极管电阻较小；加上反向电压时，二极管电阻很大。某实验小组想研究实验室里某型号二极管的导电性能。 （1）首先用多用电表的欧姆“”挡测试二极管的正负极，其结果如图乙所示，由图可知，该二极管的负极是________（选填“a”或“b”）端； （2）为了描绘二极管加正向电压时的伏安特性曲线，实验小组选择如下器材进行实验： 滑动变阻器（最大阻值为5 Ω）； 直流毫伏表（量程为0～500 mV，内阻约为1 kΩ）； 直流毫安表（量程为0～300 mA，内阻约为1 Ω）； 干电池（电动势为1.5 V，内阻约为0.5 Ω）； 开关和导线若干； 请根据实验目的和要求将实物图丙中的连线补充完整。 （3）通过实验数据描点连线得到二极管加正向电压的伏安特性曲线如图丁所示，由此可知该二极管加正向电压时的电阻随电压U的变大而________（选填“变大”“变小”或“不变”）； （4）将三个该型号的二极管接入如图戊所示电路中，已知电源电动势，内阻，电阻箱阻值，此时每个二极管消耗功率P=________W（结果保留两位有效数字）。 四、解答题（13题10分、14题12分、15题16分。总分38分） 13. 如图所示，匀强电场的方向与等腰直角所在的平面平行，A、B间的距离为将电荷量为点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做了的功，再从B点移到C点，静电力做了的功。求： （1）A、B两点间的电势差UAB； （2）匀强电场的电场强度E的大小和方向。 14. 在一个微流控芯片中，研究人员利用电场来控制纳米粒子的运动和组装。该装置简化为如图所示，水平放置的平行金属板PQ充电后与电路断开，使得板间存在竖直向下的匀强电场（不考虑边界效应），板间距离为（未知），板长为。时，从上板左边缘以初速度水平向右射入一质量为电荷量为（）的粒子，同时在两板右侧距离P板处以初速度水平向左射入一质量为电荷量为的粒子，两粒子在空中碰撞后立即结合成一个新的粒子S（碰撞时间极短）。粒子S最后落在距离Q板右端的Q板上。不计粒子的重力，碰撞过程电荷量保持不变。则（ ） （1）求金属板间的电场强度大小； （2）求两个极板间距离大小。 15. 如图甲所示的电路中，R2=6Ω，电容器的电容C=5μF，开关S闭合、S1断开。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢移动到b端的过程中，电压表的示数U随电流表的示数I变化的关系如图乙所示，电压表和电流表均为理想电表。 （1）求电源的电动势E和内阻r和电阻R1的阻值。 （2）求滑动变阻器R消耗的最大功率P； （3）将滑动变阻器的滑片置于中间，电路稳定后，闭合开关S1，电路再次稳定后，求通过电阻R3的电荷量Q。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二年级十月份调研物理试卷 考试时间：75分钟 本卷满分：100分 第Ⅰ卷（选择题总分46分） 一、单选题（本部分共7个题，每个题4分。选对得4分、错选不得分，总分28分） 1. 如图所示，人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。初速度为v0的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点刚好运动到细胞膜内B点。将膜内的电场看作匀强电场，已知A点电势为φa，正一价钠离子质量为m，电子电荷量为e，细胞膜的厚度为d。下列说法正确的是（　　） A. 钠离子匀减速直线运动的加速度大小a＝ B. 膜内匀强电场的电场强度E＝ C. B点电势φb＝φa＋ D. 钠离子在B点的电势能为Eb＝m 【答案】C 【解析】 【详解】A．由匀变速直线运动速度与位移的关系有 解得，故A错误； B．钠离子所受电场力大小为，由牛顿第二定律得 所以，故B错误； C．根据动能定理，静电力做功 解得，故C正确； D．钠离子在点的电势能 其值还与零电势的选取有关，故D错误。 故选C。 2. 如图，空间内存在方向水平向左，范围足够大的匀强电场。用一长为L的不可伸长的绝缘轻绳将一质量为的带电小球悬挂在点，平衡时小球停止于点，此时轻绳与竖直方向夹角，在点正下方。现把小球拉到点正右方的处，此时轻绳刚好处于水平状态，将小球无初速度释放，不计空气阻力，带电小球可视为质点，重力加速度为，，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度的大小为 B. 小球运动到点时的速度为 C. 小球从到的过程中绳子的最大拉力为 D. 小球从到的过程中机械能先减小后增加 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球在点处于平衡状态，受重力、电场力和绳子拉力作用，根据共点力平衡条件可知电场力水平向右，满足 解得电场强度 ，故A错误； B．小球从点运动到点的过程中，根据动能定理有 代入 解得，故B正确； C．小球所受电场力和重力恒定，故先将这两个力合成，当做等效重力，大小为 故小球在等效最低点（即点）时速度最大，绳子拉力最大。从点到点，根据动能定理有 解得 在点由牛顿第二定律得  解得，故C错误； D．小球从到的过程中，水平方向一直向左运动，而电场力水平向右，电场力一直做负功，小球的机械能一直减小，故D错误。 故选B。 3. 如图所示是一根金属导体棒，A端到B端的横截面积逐渐增大，截面C到A、B两端的距离相等。现在导体棒两端加大小为U的电压，下列说法正确的是（　　） A. A、C间的电压为 B. A、C间的电流小于B、C间的电流 C. 从A到B，自由电荷的定向移动速率越来越小 D. 从A到B，导体内的电场强度越来越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 可知AC段电阻大于BC段电阻，因整个导体中电流I相等，根据U=IR 可知A、C间的电压大于，A错误； B．AC段电阻与BC段电阻是串联关系，A、C间的电流等于B、C间的电流，B错误； C．根据电流微观表达式 从A到B电流I相等，但面积S逐渐增大，故自由电荷的定向移动速率越来越小，C正确； D．A、C间的电压大于B、C间的电压，根据 可知A、C间电场强度大于B、C间电场强度，A到B电场强度E逐渐减小，D错误。 故选C。 4. 某学习小组的四位同学将四个相同的灵敏电流计分别改装成两个量程不同的电流表、，以及两个量程不同的电压表、，其中的量程大于的量程，的量程大于的量程。改装好后将电表和其他合适器材按如图所示电路连接，R为滑动变阻器，为阻值不变的保护电阻，下列说法正确的是（　　） A. 电流表是灵敏电流计并联一个电阻改装而成的，改装后表的电阻大于表的电阻 B. 电压表是灵敏电流计与一个电阻串联而成的，表串联的电阻小于表串联的电阻 C. 电流表的示数等于电流表的示数，指针的偏转角度等于指针的偏转角度 D. 两电压表指针偏角相等，的示数大于的示数 【答案】D 【解析】 【详解】A．电流表是灵敏电流计并联一个电阻改装而成的，可知， 由于的量程大于的量程，则 所以 故改装后表的电阻小于表的电阻，故A错误； B．电压表是灵敏电流计与一个电阻串联而成的，则有 由于的量程大于的量程，则 所以 故表串联的电阻大于表串联的电阻，故B错误； C．两电流表串联，电流相等，故读数相等，但由于表量程大，所以指针的偏转角度小于指针的偏转角度，故C错误； D．电压表串联，流过灵敏电流计的电流相等，指针偏角相等，但由于表的量程大，故的示数大于的示数，故D正确。 故选D。 5. 两个点电荷分别固定于轴上，电量大小分别为和。在它们形成的电场中，有一个试探电荷沿轴从向坐标原点运动，其电势能随变化的关系如图中曲线所示。当时电势能；当时，电势能。根据图像提供的信息，下列说法错误的是（ ） A. 在处电场强度为零 B. 在轴上的点电场方向向右 C. 可以判断出两个点电荷的电性 D. 可以判断出两个点电荷在轴上的位置 【答案】B 【解析】 【详解】A．由可知，图像与图像相似。根据如图所示的图像，处切线的斜率，即场强为零，A正确； B．范围内顺着轴方向，电势升高，故电场方向向左，B错误； C．当时，，所以处固定着一个正电荷，如果在处还固定着一个正电荷或负电荷，则当趋向该电荷时，或，因此只能在处固定另一电荷；根据处场强的矢量和为零，原点处的正电荷离近，电量小，所以它带，另一个电荷带，C正确； D．由处电场强度为零可得 得 故－4Q电荷所处的坐标，D正确。 本题选择错误的选项，故选B。 6. 如图所示，示波器的示波管可视为加速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转极板长为L，极板间距为d，且电子被加速前的初速度可忽略，则关于示波器灵敏度[即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量()与加速电场、偏转电场的关系，下列说法中正确的是(　　) A. L越大，灵敏度越高 B. d越大，灵敏度越高 C. U1越大，灵敏度越高 D. U2越大，灵敏度越高 【答案】A 【解析】 【详解】偏转位移 灵敏度 故A正确，BCD错误。 故选A。 7. 如图所示的电路中，灵敏电流计G与电流表A均为理想电表，定值电阻R1=4Ω，R2=3Ω，R3=8Ω，R4=6Ω。开始时开关S断开，现将开关S闭合后，下列说法正确的是（ ） A. 存在自a向b流过灵敏电流计G的电流 B. 存在自b向a流过灵敏电流计G的电流 C. 电流表A的读数无变化 D. 电流表A的读数有变化 【答案】C 【解析】 【详解】由图可知，与左侧的电势相等，设为，当S断开时，与串联，与串联，两个支路再并联，则总电阻为 总电流为 流过上面支路的电流为 则两端的电压为 根据 解得 同理，流过下面支路的电流为 则两端的电压为 根据 解得 可知 当S闭合后，与并联，与并联，两个支路再串联，则总电阻为 总电流为 因与并联，电压相等，则电流之比 流过的电流为 则两端的电压为 根据 解得 流过的电流为 则两端的电压为 根据 解得 可知 综上分析可知，两个状态、的电势相等，故没有电流流过灵敏电流计G；干路中的总电流没有变化，故电流表A的示数没有变化。 故选C。 二、多选题（本部分共3个题，每题6分。选对得6分，漏选得3分，错选不得分，满分18分。） 8. 如图为某控制电路，由电动势为、内阻为的电源与定值电阻、及电位器（滑动变阻器）连接而成，、是两个指示灯。当电位器的触片由端滑向端时，下列说法正确的是（　　） A. 、都变亮 B. 、都变暗 C. 流过、灯的电流均变大 D. 灯、灯功率均变小 【答案】BD 【解析】 【详解】当滑片由端向端滑动时，接入电阻增大，总电阻增大； 由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，则内电压减小，由可知路端电压增大，则两端的电压增大，所以通过的电流增大，而总电流减小，所以通过的电流变小，即变暗，功率变小 两端电压减小，路端电压增大，所以两端的电压增大，所以通过电流增大，而通过的电流变小，所以通过电流变小，功率变小，即变暗。 综上、灯的电流均变小，两灯都变暗，功率均变小。 故选BD。 9. 图中虚线代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面上的电势为0，一电子经过时的动能为，经过时的动能为，全过程中仅受到电场力作用。下列说法正确的是（ ） A. 平面上的电势为 B. 该电子经过平面时，其电势能为 C. 该电子经过平面时，其动能为 D. 该电子可能到达不了平面 【答案】CD 【解析】 【详解】A．电子从平面到平面动能减少，电场力做负功，可知匀强电场的场强方向垂直等势面向右，设电子的电荷量为，对电子从平面到平面，由能量守恒定律有 得 依题意，等势面间距离相等，由，知相邻等势面之间的电势差大小相等，设为 有 得，依题意，平面上的电势为0，则匀强电场的电势分布如图所示 可得平面上的电势为，A错误； B．根据前面分析，由 得该电子经过平面时，其电势能，B错误； C．依题意，电子运动全过程中仅受到电场力作用，则系统的总能量为电子的动能和势能之和，电子在平面时，有，其中 得，电子经过平面时，，则其动能为，C正确； D．设电子沿电场线方向运动，到达平面时的动能为，从平面到平面，由能量守恒定律 有 得，若电子的入射方向与电场线有夹角，电子可能会在到达前沿电场方向的分速度减为零，垂直电场方向的分速度不变，动能为，随后返回，故电子可能到达不了平面，D正确。 故选CD。 10. 半球形电子能量分析器是一种测量电子能量分布的器件。它由内外两个同心半球组成，利用半球壳间的静电场让不同能量的电子在半球形通道中“分道扬镳”，筛选出特定能量范围的电子。如图所示，同心半球的球心为O，静电场沿着径向分布，电场强度的大小。速率不同的电子从入射口A进入电场，速度方向垂直于同心半球的底面，经过电场后分别到达B、C、D处，。忽略边缘效应和电子之间的相互作用。则（　　） A. 到达B的电子在运动过程中动能增大 B. 到达B、C、D的电子在A处对应的入射动能依次减小 C. 到达B、C、D的电子在电场中运动的时间依次增大 D. 到达B、C、D的电子出射速度方向均垂直于同心半球的底面 【答案】BD 【解析】 【详解】A． 电子能做圆周运动到达时，电场力提供向心力，因此电场力方向始终指向球心。到达的电子整体远离球心，电场力指向（与位移径向分量方向相反），电场力做负功，动能减小，A错误； B．在入射点，电场力提供向心力 若入射动能（速度）足够大，，提供的向心力不足，电子做离心运动，偏向外围到达 若，电子做匀速圆周运动，到达 若入射动能（速度）足够小，，提供的向心力过大，电子做近心运动，偏向球心到达 因此到达、、的电子入射动能依次减小，B正确； C． 因电场，与万有引力相似，电子运动规律与类比于行星的运动，根据开普勒第三定律，可得，由图可知，轨道 “半长轴” 大小关系 所以，电子到达、、的运动时间均为各自的半周期，依次减小，C错误。 D．电子都是从同一侧垂直径向入射，在引力场中运动到 “对面最远点” 时，速度方向一定垂直于连线（长轴）出射，垂直于底面，D正确。 故选 BD。 第Ⅱ卷（非选择题总分64分） 三、实验题（每个空2分、总分16分） 11. 某课外兴趣小组设计并制作了马铃薯电池，并通过以下实验操作测定马铃薯电池的电动势和马铃薯的电阻率。实验原理如图甲所示： （1）电极材料由正对面积为，间距为的铜片与锌片构成，将马铃薯切成长度为且接触面积与正负电极面积相等的矩形块。用游标卡尺测量马铃薯的长度如图所示，则马铃薯的长度__________。 （2）将马铃薯块置于铜片与锌片两电极之间，确保马铃薯与电极的良好接触。 （3）改变电阻箱的电阻，记录5组电压传感器的示数及对应的电流传感器的示数，并在图像中描点。如下图乙。 （4）由图像可知马铃薯电池的电动势__________，内阻__________。（结果均保留两位有效数字） （5）马铃薯的电阻率为__________。（结果保留两位有效数字） 【答案】 ①. 10.230 ②. 0.69##0.70##0.71##0.72 ③. ④. 15 【解析】 【详解】[1] 由图可读出马铃薯块的长度为主尺读数与游标读数之和 [2]由图线纵轴截距读出 [3]由得 代入图中读数，得 [4]马铃薯块的电阻满足电阻定律，故电阻率为。将面积和长度换算为国际单位，， 代入，得 12. 二极管是由半导体材料制成的具有单向导电性的电子器件，符号如图甲所示。二极管有正、负两个电极，给二极管两极间加上正向电压（电流从正极流向负极）时，二极管电阻较小；加上反向电压时，二极管电阻很大。某实验小组想研究实验室里某型号二极管的导电性能。 （1）首先用多用电表的欧姆“”挡测试二极管的正负极，其结果如图乙所示，由图可知，该二极管的负极是________（选填“a”或“b”）端； （2）为了描绘二极管加正向电压时的伏安特性曲线，实验小组选择如下器材进行实验： 滑动变阻器（最大阻值为5 Ω）； 直流毫伏表（量程为0～500 mV，内阻约为1 kΩ）； 直流毫安表（量程为0～300 mA，内阻约为1 Ω）； 干电池（电动势为1.5 V，内阻约为0.5 Ω）； 开关和导线若干； 请根据实验目的和要求将实物图丙中的连线补充完整。 （3）通过实验数据描点连线得到二极管加正向电压的伏安特性曲线如图丁所示，由此可知该二极管加正向电压时的电阻随电压U的变大而________（选填“变大”“变小”或“不变”）； （4）将三个该型号的二极管接入如图戊所示电路中，已知电源电动势，内阻，电阻箱阻值，此时每个二极管消耗功率P=________W（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）b （2） （3）变小 （4）0.062 【解析】 【小问1详解】 首先用多用电表的欧姆“”挡测试二极管的正负极，其结果如图乙所示，由于欧姆表电流从黑表笔流出，由图可知黑表笔接b时二极管阻值很大，接a时阻值较小，则该二极管的负极是b端。 【小问2详解】 为了描绘二极管加正向电压时的伏安特性曲线，滑动变阻器应采用分压接法；完整的实物连线如图所示 【小问3详解】 根据欧姆定律，可得图像上点与原点连线斜率表示电阻的倒数，由图丁可知，该二极管加正向电压时的电阻随电压U的变大而变小。 【小问4详解】 根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据可得 在图丁中画出对应的图线，如图所示 由图线交点可知此时每个二极管消耗功率为 四、解答题（13题10分、14题12分、15题16分。总分38分） 13. 如图所示，匀强电场的方向与等腰直角所在的平面平行，A、B间的距离为将电荷量为点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做了的功，再从B点移到C点，静电力做了的功。求： （1）A、B两点间的电势差UAB； （2）匀强电场的电场强度E的大小和方向。 【答案】（1） （2），电场方向为：垂直于，由指向。 【解析】 【小问1详解】 根据电势差与电场力做功关系可得 代入，得 【小问2详解】 首先计算、间电势差 设，则， 可得，说明为等势线，电场线垂直于等势线 等腰直角中，直角顶点到的距离（沿电场方向的距离） 电场强度大小 电势​，电场方向由高电势指向低电势，因此电场方向为：垂直于，由指向。 14. 在一个微流控芯片中，研究人员利用电场来控制纳米粒子的运动和组装。该装置简化为如图所示，水平放置的平行金属板PQ充电后与电路断开，使得板间存在竖直向下的匀强电场（不考虑边界效应），板间距离为（未知），板长为。时，从上板左边缘以初速度水平向右射入一质量为电荷量为（）的粒子，同时在两板右侧距离P板处以初速度水平向左射入一质量为电荷量为的粒子，两粒子在空中碰撞后立即结合成一个新的粒子S（碰撞时间极短）。粒子S最后落在距离Q板右端的Q板上。不计粒子的重力，碰撞过程电荷量保持不变。则（ ） （1）求金属板间的电场强度大小； （2）求两个极板间距离大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设粒子a、b相遇时间为，由于水平方向不受力，粒子a和粒子b分别以、做匀速直线运动，根据水平方向位移关系有 解得 设粒子a向下位移为，粒子b向上位移为，根据牛顿第二定律有， 根据竖直方向的匀加速直线运动有，，两粒子相遇时有 联立并代入，解得 【小问2详解】 碰撞时间极短，碰撞过程中两粒子的动量守恒。由第一问可得碰撞前粒子a、b的竖直速度大小分别为、 取水平向右、竖直向下为正方向，设碰后粒子S的速度分量分别为、，根据动量守恒定律分别有， 解得、 碰撞点距Q版右端的水平距离为，粒子S最终落点距Q版右端为，因此碰后粒子的水平位移为，有 解得 粒子S的质量为2m、电荷量为，根据牛顿第二定律有 解得 粒子a碰撞前的竖直位移为，粒子S碰撞后的竖直位移为 解得 两极板间距离为 解得 15. 如图甲所示的电路中，R2=6Ω，电容器的电容C=5μF，开关S闭合、S1断开。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢移动到b端的过程中，电压表的示数U随电流表的示数I变化的关系如图乙所示，电压表和电流表均为理想电表。 （1）求电源的电动势E和内阻r和电阻R1的阻值。 （2）求滑动变阻器R消耗的最大功率P； （3）将滑动变阻器的滑片置于中间，电路稳定后，闭合开关S1，电路再次稳定后，求通过电阻R3的电荷量Q。 【答案】（1）6V，2Ω，2Ω （2）2.25W （3）2.1×10-5C 【解析】 【小问1详解】 当滑片滑动到b端时，变阻器接入电路中的电阻为零，此时对应的电压表示数为，电流表示数为，所以电阻的阻值为 设电源的电动势为，内阻为，根据闭合电路的欧姆定律有 把图乙对应的，，和，代入上式解得 【小问2详解】 滑动变阻器消耗的功率为 当时，变阻器消耗的功率最大，所以滑动变阻器消耗的最大功率为 【小问3详解】 当滑片在a端时，由图乙可得，，根据欧姆定律有 将滑动变阻器的滑片置于中间，电路稳定后，电容器下极板带正电，此时电容器两板间电压为 闭合开关，电路再次稳定后，变阻器R和电阻串联，然后和电阻并联，此时外电阻为 路端电压为 此时电容器和电阻并联，且电容器的上极板带正电，此时电容器两板间电压为 电容器先放电后充电，则通过电阻的电荷量为 联立以上各式，代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $