精品解析:上海市浦东新区建平中学2026-2027学年高二上学期物理十月份月考试卷
2026-10-18
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内容正文:
建平中学2026学年高二物理测试
注意:1、考试时间:60分钟、满分:100分;2、请将答案填在答题卷上。
一、生活中的静电现象(18分)
静电现象是一种常见的生活现象,对我们的生产生活有着重要影响。
1. 如图,与头发摩擦过的塑料小勺能吸起盘子里的碎纸屑,过一会儿,碎纸屑又会被弹开。下列有关说法正确的是( )
A. 塑料小勺与头发摩擦时创造了电荷
B. 摩擦的方法使塑料小勺分子发生转移而带电
C. 碎纸屑被吸到塑料小勺上,碎纸屑上产生了电荷
D. 碎纸屑被弹开,是因为同种电荷相互排斥
2. 电鳗瞬时放电时可产生高压,电流通过水介质传导足以击晕大型猎物或敌人。电鳗瞬时放电时周围的电场可简化为两个点电荷产生的电场如图,图中描述A、B两个点电荷电场的部分电场线,下列说法正确的是( )
A. A带正电,B带负电
B. A的电荷量小于B的电荷量
C. 在M点由静止释放一个带正电的粒子,仅在静电力的作用下,粒子会沿电场线运动到N点
D. 除无穷远处外,B的左侧还有一处的电场强度为0
3. 为避免闪电造成的损害,高大的建筑物都安装避雷针。雷雨天带负电的积雨云在高层建筑上方,避雷针周围产生电场,其等势面分布如图所示,A、B两点的场强大小______(选填“大于”“小于”或“等于”);一带电量为的点电荷由A运动到B,电场力做功______J。
4. 冬天早上起床时,人摸金属门把手时,会产生触电、释放电火花的现象,这种现象称为静电放电现象。原因是在干燥的空气环境中,化纤或羊毛纤维材质的衣服与皮肤摩擦时,电子从皮肤转移到衣物,使衣物带负电,下列说法正确的是( )
A. 皮肤和衣服摩擦的过程中,衣服获得电子,手从衣服获得正电荷
B. 手和门把手之间存在电势差,导致手和门把手之间的瞬时放电,产生触电感觉
C. 在放电的过程中,电子从门把手转移到手上面,电子的电势能增大
D. 用湿毛巾擦拭双手,或将双手浸泡在温水中片刻,可快速消除手上的静电
5. 某静电除尘器装置的工作示意图如下,粉尘颗粒进入静电除尘区域后吸附负离子,在电场力的作用下向极板P、Q迁移并沉积,以达到除尘目的。已知图中虚线为电场线,A、B、C三点在同一直线上,AB=BC,运动过程中粉尘所带电荷量不变,不计重力且忽略颗粒间相互作用,则下列说法正确的是( )
A. 高压直流电源M端为电源的负极
B. 向极板P、Q运动过程中,粉尘颗粒的电势能不断增大
C. A、B、C点的场强大小关系为
D. A、B、C三点的电势满足
二、电学实验(26分)
物理实验是进行物理学研究的重要手段,是我们与自然对话的直接手段。
6. 电荷之间的作用力遵从平方反比规律,是由下列哪位科学家通过实验最终确认的( )
A. 库仑 B. 牛顿 C. 普朗克 D. 爱因斯坦
7. 如图所示,一对用绝缘柱支撑的金属导体A和B彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的两金属箔是闭合的。现将一个带正电的导体球C靠近导体A,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 导体A下面的金属箔张开,导体B下面的金属箔仍闭合
B. 导体A的部分正电荷转移到导体B上,导体A带负电
C. 导体A、B带不等量异种电荷
D. 将导体A、B分开后,再移走C,则A带负电
美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置,最先测出了电子的电荷量,被称为密立根油滴实验。实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴P向下加速运动,其受到的空气阻力不可忽略,在该油滴向下运动的过程中:
8. 静电力做______功,重力和静电力的合力做______功;(均填“正”或“负”)
9. 重力势能的减少量______电势能的增加量;重力势能的减少量______动能的增加量(均填“大于”或“小于”或“等于”)。
10. 如图为研究平行板电容器电容的实验装置,电容器充电后与电源断开,电量不变,与电容器相连的静电计用来测量电容器的______(填“电势差”、“电容”),当极板间插入橡胶板时,电容器的电容将______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置,电源输出电压恒为8 V,S是单刀双掷开关,G为灵敏电流计,C为平行板电容器,
11. 将开关S接1给电容器充电,则充电时电流_________(填“向左”或“向右”)流过电流计G;平行板电容器两极板之间电势差U________(填“增大”或“减小”)
12. 将G表换成电流传感器,电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间变化图像如图乙所示,图像包围的小方格数量约为41个,则可估算出电容器开始放电时所带的电荷量=________C(保留两位有效数字);
13. 某兴趣小组利用如图所示的电路测定一个电容器的电容,利用计算机软件测出电容器放电时的图线,若换一个阻值更大的定值电阻,重复实验步骤,则测得的图线应该是图中的线_______。(选填“”“”)
三、电学中的对称性(20分)
对称性是物理学中的重要概念,诺特指出,对称性指向物理学的本质而非表面现象,与守恒量之间存在对应关系,在电学中,对称性也是解决问题的重要工具。
14. 如图所示,电荷量为+q的点电荷固定在O点,其与固定的均匀带电薄圆盘相距3L。O、A、B三点均在圆盘的中轴线上,已知在圆盘下方L处A点的电场强度为零,A、B两点关于圆盘对称,已知静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. 带电圆盘带正电
B. 带电圆盘带负电
C. B点电场强度大小为,方向竖直向上
D. B点电场强度大小为,方向竖直向下
15. 如图是一个由八根等长的绝缘棒拼接而成的正四棱锥框架,当ab边所带电荷量为q时,顶点O处的电场强度为E,电势为φ,当abcd的四条边所带电荷量均为q时,顶点O处的电场强度大小为_____,电势为_____。(无穷远处电势为0,每根杆都均匀带电)
16. 如图所示,带电绝缘环环面水平放置在支架(图中没画出)上、O为圆环的圆心,虚线过圆心且与环面垂直,A到O点的距离均为h,圆环的半径为r,上面均匀带电+Q(Q>0)。将一质量为m、带电量为-q(q>0)的小球在A点无初速度释放,小球沿虚线运动,已知重力加速度为g,静电力常量为k,不计空气阻力。求小球被释放后:
(1)在点的速度大小;
(2)在A点的加速度大小。
四、带电物体的运动规律(36分)
研究带电物体在电场的运动规律是电学中的重要课题,同时也是研究微观粒子性质的重要手段之一,能帮助我们更好的理解微观世界。
17. 如图所示,一带正电的点电荷在匀强电场中,从a→b→c→d→a运动,在这个过程中,电场力做正功的过程是( )
A. a→b B. b→c C. c→d D. d→a
18. 如图所示,带电绝缘小球A固定在竖直墙面上,细线绕过固定在竖直墙上的光滑小定滑轮C拉着带电绝缘小球B,小球B静止,此时A、B连线水平,A、B间的距离为r,A、C间的距离为h(r>h),两小球可视为质点。用拉力F缓慢拉动绳端,使小球B缓慢向上移动,小球B从图示位置运动到与C等高位置的过程中( )
A. A、B间的库仑力不变
B. 拉力F先增大后减小
C. 小球B做直线运动
D. 小球B做圆周运动
19. 一带电粒子仅在静电力作用下从A点开始以做直线运动,其v-t图像如图所示。粒子在时刻运动到B点,时刻运动到C点,下列判断正确的是( )
A. A、B、C三点的电势关系为
B. A、B、C三点的电场强度大小关系为
C. 粒子从A点经B点运动到C点,电势能先增加后减少
D. 粒子从A点经B点运动到C点,静电力先做正功后做负功
20. 有一个点电荷只受电场力的作用,分别从两电场中的a点由静止释放,在它沿直线运动到b点的过程中,动能随位移s变化的关系图象如图所示中的①、②图线。则下列说法正确的是( )
A. 正电荷在甲图电场中从a点由静止释放,沿直线运动到b点的过程中,对应的图线是①
B. 负电荷在乙图电场中从a点由静止释放,沿直线运动到b点的过程中,对应的图线是②
C. 负电荷在丙图电场中从a点由静止释放,沿直线运动到b点的过程中,对应的图线是②
D. 正电荷在丁图电场中从a点由静止释放,沿直线运动到b点的过程中,对应的图线是①
21. 如图所示,质量为、电荷量为的小球在电场强度的匀强电场中,以初速度沿直线做匀变速运动,直线与水平面的夹角为30°,若小球在初始位置的电势能为零,重力加速度为,且,则下面说法中正确的是( )
A. 电场方向竖直向上
B. 小球运动的加速度大小为
C. 小球最大高度为
D. 小球电势能的最大值为
22. 一束电子从静止开始经加速电压加速后,以水平速度射入水平放置的两平行金属板中间,如图所示,金属板长为,两板距离为,竖直放置的荧光屏距金属板右端为,紧靠荧光屏水平放置金属板长为,与极板间的中线的距离也为。电子电量为,质量为。
(1)求电子进入偏转电场的速度;
(2)若电子刚好打在紧靠荧光屏水平放置金属板左端,求两金属板间加直流电压;
(3)若调节两平行金属板间电压,使电子打在紧靠荧光屏水平放置金属板的速度最小,平行金属板间的电压是多少?
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建平中学2026学年高二物理测试
注意:1、考试时间:60分钟、满分:100分;2、请将答案填在答题卷上。
一、生活中的静电现象(18分)
静电现象是一种常见的生活现象,对我们的生产生活有着重要影响。
1. 如图,与头发摩擦过的塑料小勺能吸起盘子里的碎纸屑,过一会儿,碎纸屑又会被弹开。下列有关说法正确的是( )
A. 塑料小勺与头发摩擦时创造了电荷
B. 摩擦的方法使塑料小勺分子发生转移而带电
C. 碎纸屑被吸到塑料小勺上,碎纸屑上产生了电荷
D. 碎纸屑被弹开,是因为同种电荷相互排斥
2. 电鳗瞬时放电时可产生高压,电流通过水介质传导足以击晕大型猎物或敌人。电鳗瞬时放电时周围的电场可简化为两个点电荷产生的电场如图,图中描述A、B两个点电荷电场的部分电场线,下列说法正确的是( )
A. A带正电,B带负电
B. A的电荷量小于B的电荷量
C. 在M点由静止释放一个带正电的粒子,仅在静电力的作用下,粒子会沿电场线运动到N点
D. 除无穷远处外,B的左侧还有一处的电场强度为0
3. 为避免闪电造成的损害,高大的建筑物都安装避雷针。雷雨天带负电的积雨云在高层建筑上方,避雷针周围产生电场,其等势面分布如图所示,A、B两点的场强大小______(选填“大于”“小于”或“等于”);一带电量为的点电荷由A运动到B,电场力做功______J。
4. 冬天早上起床时,人摸金属门把手时,会产生触电、释放电火花的现象,这种现象称为静电放电现象。原因是在干燥的空气环境中,化纤或羊毛纤维材质的衣服与皮肤摩擦时,电子从皮肤转移到衣物,使衣物带负电,下列说法正确的是( )
A. 皮肤和衣服摩擦的过程中,衣服获得电子,手从衣服获得正电荷
B. 手和门把手之间存在电势差,导致手和门把手之间的瞬时放电,产生触电感觉
C. 在放电的过程中,电子从门把手转移到手上面,电子的电势能增大
D. 用湿毛巾擦拭双手,或将双手浸泡在温水中片刻,可快速消除手上的静电
5. 某静电除尘器装置的工作示意图如下,粉尘颗粒进入静电除尘区域后吸附负离子,在电场力的作用下向极板P、Q迁移并沉积,以达到除尘目的。已知图中虚线为电场线,A、B、C三点在同一直线上,AB=BC,运动过程中粉尘所带电荷量不变,不计重力且忽略颗粒间相互作用,则下列说法正确的是( )
A. 高压直流电源M端为电源的负极
B. 向极板P、Q运动过程中,粉尘颗粒的电势能不断增大
C. A、B、C点的场强大小关系为
D. A、B、C三点的电势满足
【答案】1. D 2. AD
3. ①. 小于 ②. ## 4. BD 5. D
【解析】
【1题详解】
AB.电荷守恒定律指出,在一个孤立的系统中,电荷总量是守恒的,电荷既不能被创造也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分。摩擦的方法使塑料小勺电子发生转移而带电,故A、B错误;
C.碎纸屑被吸到塑料小勺上,是静电的吸附作用,故C错误;
D.吸附到小勺上后,电荷转移使碎纸屑带上与小勺上电性相同的电荷,因为同种电荷相互排斥,碎纸屑被弹开,故D正确。
故选D。
【2题详解】
A.点电荷周围的电场线由正电荷指向负电荷,结合题图知A正确;
B.等量异种电荷周围电场线对称分布,结合图像知A的电荷量大于B的电荷量;
C.在M点由静止释放一个带正电的粒子,仅在静电力的作用下运动,由曲线运动条件知粒子不会沿电场线运动到N点,故C错误;
D.由点电荷周围场强计算公式结合A的电荷量大于B的电荷量知AB连线上B的左侧某一位置电场强度为0,故D正确。
故选AD。
【3题详解】
[1]同样电势差B附近距离小,A处场强小于B处场强。
[2] 由A运动到B处,电场力做功
代入数据得
【4题详解】
A.电子从皮肤转移到衣物,衣服获得电子,手失去电子而带正电荷,不是获得正电荷,故A错误;
B.手上带正电使金属门把手感应出了异种电荷,手与金属门把手之间有电势差,人摸金属门把手时,当手离金属门把手距离减小到一定程度时,手与金属门把手之间的空气被击穿,空气可以导电,手和金属门把手上的异种电荷中和,瞬时放电,产生触电感觉,故B正确;
C.放电过程中,金属门把手上的电子从门把手转移到手上时,电场力做正功,电势能减小,故C错误;
D.用湿毛巾擦拭双手,或将双手浸泡在温水中片刻,可使失去电子的手获得电子,快速消除手上的静电,故D正确。
故选BD。
【5题详解】
A.粉尘带负电,为使粉尘吸附到吸尘极板,高压直流电源M端应为电源的正极,故A错误;
B.向极板P、Q运动过程中,电场力做正功,粉尘颗粒的电势能不断减小,故B错误;
C.A、B、C点电场线越来越稀疏,场强大小关系为,故C错误;
D.由,AB段平均长期大于BC段,及电场线的方向知,A、B、C三点的电势满足,故D正确。
故选D。
二、电学实验(26分)
物理实验是进行物理学研究的重要手段,是我们与自然对话的直接手段。
6. 电荷之间的作用力遵从平方反比规律,是由下列哪位科学家通过实验最终确认的( )
A. 库仑 B. 牛顿 C. 普朗克 D. 爱因斯坦
7. 如图所示,一对用绝缘柱支撑的金属导体A和B彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的两金属箔是闭合的。现将一个带正电的导体球C靠近导体A,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 导体A下面的金属箔张开,导体B下面的金属箔仍闭合
B. 导体A的部分正电荷转移到导体B上,导体A带负电
C. 导体A、B带不等量异种电荷
D. 将导体A、B分开后,再移走C,则A带负电
美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置,最先测出了电子的电荷量,被称为密立根油滴实验。实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴P向下加速运动,其受到的空气阻力不可忽略,在该油滴向下运动的过程中:
8. 静电力做______功,重力和静电力的合力做______功;(均填“正”或“负”)
9. 重力势能的减少量______电势能的增加量;重力势能的减少量______动能的增加量(均填“大于”或“小于”或“等于”)。
10. 如图为研究平行板电容器电容的实验装置,电容器充电后与电源断开,电量不变,与电容器相连的静电计用来测量电容器的______(填“电势差”、“电容”),当极板间插入橡胶板时,电容器的电容将______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置,电源输出电压恒为8 V,S是单刀双掷开关,G为灵敏电流计,C为平行板电容器,
11. 将开关S接1给电容器充电,则充电时电流_________(填“向左”或“向右”)流过电流计G;平行板电容器两极板之间电势差U________(填“增大”或“减小”)
12. 将G表换成电流传感器,电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间变化图像如图乙所示,图像包围的小方格数量约为41个,则可估算出电容器开始放电时所带的电荷量=________C(保留两位有效数字);
13. 某兴趣小组利用如图所示的电路测定一个电容器的电容,利用计算机软件测出电容器放电时的图线,若换一个阻值更大的定值电阻,重复实验步骤,则测得的图线应该是图中的线_______。(选填“”“”)
【答案】6. A 7. D
8. ①. 负 ②. 正
9. ①. 大于 ②. 大于
10. ①. 电势差 ②. 增大
11. ①. 向右 ②. 增大
12.
13.
【解析】
【6题详解】
电荷之间的作用力遵从平方反比规律,是由科学家库仑通过扭秤实验最终确认的。
故选A。
【7题详解】
将一个带正电的导体球C靠近导体A,在静电力作用下,导体B中的自由电子移动到导体A的左端,从而使导体A得到电子带负电,导体B失去电子带正电,并且导体A、B所带电荷量相等,由于导体A、B带电,所以导体A、B下面的金属箔片都张开,此时将导体A、B分开,再移走导体球C,则导体A带负电,导体B带正电。故ABC错误,D正确。
故选D。
【8题详解】
[1]由图可知,上极板带正电,下极板带负电,极板间的电场方向向下,带负电的油滴受到向上的静电力作用,由题意可知,油滴向下加速运动,所以静电力方向与位移方向夹角为,所以静电力做负功;
[2] 由题意可知,油滴向下加速运动,空气阻力的方向与运动方向相反,即向上,所以重力和静电力的合力方向与运动方向相同,都向下,所以二力的合力做正功。
【9题详解】
[1]由于静电力做负功,所以电势能增加,油滴向下做加速运动,所以动能增加,高度减小,重力势能减小,根据能量守恒定律可知,减小的重力势能等于电势能增加量、动能增加量和油滴克服空气阻力做功之和,所以重力势能的减小量大于电势能的增加量;
[2]由上面分析可知,重力势能的减小量大于动能的增加量。
【10题详解】
[1]电容器充电后与电源断开,电量不变,与电容器相连的静电计用来测量电容器的电势差,电势差越大,金属箔片张角越大;
[2]根据平行板电容器电容,可知极板间插入橡胶板时,增大了介电常数,所以电容器的电容增大。
【11题详解】
[1]将开关S接1给电容器充电,电流从电源的正极流向电源的负极,所以充电时电流向右流过电流计;
[2]充电过程中电容器两极板的电势差逐渐增大,直至和电源电压相等。
【12题详解】
由于图像是图像,根据,可得
所以图像围成的面积表示电荷量,由图像可知,本题中图像每一小格表示放电流过电流传感器的电荷量
图乙中图像包围的小方格数量约为41个,所以流过电流传感器总的电荷量
电容器开始放电时所带的电荷量为。
【13题详解】
电容器放电时,初始电压相同,根据欧姆定律,可知所接定值电阻的阻值越大,初始电流越小,故换一个阻值更大的定值电阻,初始电流变小,故测得的图线应该是图中的线。
三、电学中的对称性(20分)
对称性是物理学中的重要概念,诺特指出,对称性指向物理学的本质而非表面现象,与守恒量之间存在对应关系,在电学中,对称性也是解决问题的重要工具。
14. 如图所示,电荷量为+q的点电荷固定在O点,其与固定的均匀带电薄圆盘相距3L。O、A、B三点均在圆盘的中轴线上,已知在圆盘下方L处A点的电场强度为零,A、B两点关于圆盘对称,已知静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. 带电圆盘带正电
B. 带电圆盘带负电
C. B点电场强度大小为,方向竖直向上
D. B点电场强度大小为,方向竖直向下
15. 如图是一个由八根等长的绝缘棒拼接而成的正四棱锥框架,当ab边所带电荷量为q时,顶点O处的电场强度为E,电势为φ,当abcd的四条边所带电荷量均为q时,顶点O处的电场强度大小为_____,电势为_____。(无穷远处电势为0,每根杆都均匀带电)
16. 如图所示,带电绝缘环环面水平放置在支架(图中没画出)上、O为圆环的圆心,虚线过圆心且与环面垂直,A到O点的距离均为h,圆环的半径为r,上面均匀带电+Q(Q>0)。将一质量为m、带电量为-q(q>0)的小球在A点无初速度释放,小球沿虚线运动,已知重力加速度为g,静电力常量为k,不计空气阻力。求小球被释放后:
(1)在点的速度大小;
(2)在A点的加速度大小。
【答案】14. BD 15. ①. ②.
16. (1);(2)
【解析】
【14题详解】
AB.在圆盘下方L处A点的电场强度为零,则圆盘对A的电场强度与O点电荷对A的场强大小相等,方向相反;在A点的电场强度方向竖直向下,则带电圆盘在A点的电场强度方向竖直向上,故带电圆盘带负电,故A错误,B正确;
CD圆盘对A的场强大小为
A、B两点与圆盘的距离相同,故圆盘对A的场强与圆盘对B的场强大小相同,方向相反,则根据场强叠加原理可知B点电场强度为
方向竖直向下,故C错误,D正确。
故选BD。
【15题详解】
[1]ab边上的电荷单独在O处产生的电场强度大小为E,则各边上的电荷单独在O处产生的电场强度大小也为E,由矢量合成可知点O处电场强度大小为
[2]根据电势是标量,根据标量叠加可知,点O处的电势为。
【16题详解】
(1)小球从A点到点,由对称性可知,此过程电场力做功为零,故有
解得
(2)由对称性可知,小球在A点时受的电场力竖直向下,小球在A点的加速度为
解得
四、带电物体的运动规律(36分)
研究带电物体在电场的运动规律是电学中的重要课题,同时也是研究微观粒子性质的重要手段之一,能帮助我们更好的理解微观世界。
17. 如图所示,一带正电的点电荷在匀强电场中,从a→b→c→d→a运动,在这个过程中,电场力做正功的过程是( )
A. a→b B. b→c C. c→d D. d→a
18. 如图所示,带电绝缘小球A固定在竖直墙面上,细线绕过固定在竖直墙上的光滑小定滑轮C拉着带电绝缘小球B,小球B静止,此时A、B连线水平,A、B间的距离为r,A、C间的距离为h(r>h),两小球可视为质点。用拉力F缓慢拉动绳端,使小球B缓慢向上移动,小球B从图示位置运动到与C等高位置的过程中( )
A. A、B间的库仑力不变
B. 拉力F先增大后减小
C. 小球B做直线运动
D. 小球B做圆周运动
19. 一带电粒子仅在静电力作用下从A点开始以做直线运动,其v-t图像如图所示。粒子在时刻运动到B点,时刻运动到C点,下列判断正确的是( )
A. A、B、C三点的电势关系为
B. A、B、C三点的电场强度大小关系为
C. 粒子从A点经B点运动到C点,电势能先增加后减少
D. 粒子从A点经B点运动到C点,静电力先做正功后做负功
20. 有一个点电荷只受电场力的作用,分别从两电场中的a点由静止释放,在它沿直线运动到b点的过程中,动能随位移s变化的关系图象如图所示中的①、②图线。则下列说法正确的是( )
A. 正电荷在甲图电场中从a点由静止释放,沿直线运动到b点的过程中,对应的图线是①
B. 负电荷在乙图电场中从a点由静止释放,沿直线运动到b点的过程中,对应的图线是②
C. 负电荷在丙图电场中从a点由静止释放,沿直线运动到b点的过程中,对应的图线是②
D. 正电荷在丁图电场中从a点由静止释放,沿直线运动到b点的过程中,对应的图线是①
21. 如图所示,质量为、电荷量为的小球在电场强度的匀强电场中,以初速度沿直线做匀变速运动,直线与水平面的夹角为30°,若小球在初始位置的电势能为零,重力加速度为,且,则下面说法中正确的是( )
A. 电场方向竖直向上
B. 小球运动的加速度大小为
C. 小球最大高度为
D. 小球电势能的最大值为
22. 一束电子从静止开始经加速电压加速后,以水平速度射入水平放置的两平行金属板中间,如图所示,金属板长为,两板距离为,竖直放置的荧光屏距金属板右端为,紧靠荧光屏水平放置金属板长为,与极板间的中线的距离也为。电子电量为,质量为。
(1)求电子进入偏转电场的速度;
(2)若电子刚好打在紧靠荧光屏水平放置金属板左端,求两金属板间加直流电压;
(3)若调节两平行金属板间电压,使电子打在紧靠荧光屏水平放置金属板的速度最小,平行金属板间的电压是多少?
【答案】17. AB 18. D 19. C 20. AC 21. BD
22. (1);(2);(3)
【解析】
【17题详解】
正电荷所受电场力方向与电场方向相同,根据位移方向与电场力方向的夹角可知,点电荷从a→b 过程,电场力做正功,从b→c 过程,电场力做正功,从c→d过程,电场力做负功,从d→a过程,由于移动方向与电场力方向垂直,则电场力不做功,故AB正确,CD错误。
故选AB。
【18题详解】
A.定滑轮光滑,对小球B进行受力分析,B受重力mg、绳子拉力F、A对B的库仑斥力,如图
矢量三角形与相似,可得
根据库仑定律得
故B向上移动过程中,保持不变,A、B间距不变,库仑力大小不变,库仑力方向不断改变,故A错误;
B.小球B受力平衡
B向上移动过程中,LBC不断减小,拉力F不断减小,故B错误;
CD.小球B向上移动过程中,rAB保持不变,A、B间距不变,小球B做圆周运动,故D正确,C错误。
故选D。
【19题详解】
A.因为粒子的电性未知,所以无法判断电势的关系,故A错误;
B.在图像中,图像的斜率表示加速度,根据图像可知,加速度先增大后减小,所以B点的加速度最大,电场强度最大,故B错误;
C.根据图像可知,粒子的动能先减小后增大,根据能量守恒定律可知,电势能先增加后减小,故C正确;
D.根据上述分析可知,粒子的动能先减小后增大,说明静电力先做负功后做正功,故D错误。
故选C。
【20题详解】
A.根据动能定理可知,物体的动能
而
故有
在甲图中各点的场强相同,故正电荷从a点由静止释放后在向b运动的过程中所受电场力大小不变,故图像的斜率保持不变,故A正确;
B.在乙图中各点的场强相同,故负电荷从a点由静止释放后在向b运动的过程中所受电场力大小不变,故图像的斜率保持不变,故B错误;
C.在丙图中由a到场强逐渐增大,故负电荷从a点由静止释放后在向b运动的过程中所受电场力逐渐增大,故图像的斜率逐渐增大,故C正确;
D.在丁图中a到b场强逐渐减小,正电荷从a点由静止释放后所受的电场力向左,不可能运动到b,故D错误。
故选AC。
【21题详解】
A.因为小球做匀变速直线运动,则小球所受的合力与速度方向在同一条直线上,如图所示
结合平行四边形定则知,电场力的方向与水平方向夹角为,斜向上,故A错误;
B.根据平行四边形定则知,小球所受的重力和电场力相等,两个力的夹角为,所以合力大小与分力大小相等,等于mg,根据牛顿第二定律知,小球的加速度为g。故B正确;
C.小球斜向上做匀减速直线运动,匀减速直线运动的位移
则小球上升的最大高度,故C错误;
D.在整个过程中电场力做功
电势能增加,所以小球电势能的最大值为,故D正确。
故选BD。
【22题详解】
(1)电子经加速电压加速后,有
解得
(2)电子在偏转电场中做类平抛运动,离开电场的时间
竖直方向的受力
加速度
竖直方向的位移
竖直方向的分速度为
偏转角度的正切为
电子离开偏转电场后做匀速直线运动,电子刚好打在紧靠荧光屏水平放置金属板左端,则
解得
(3)调节两平行金属板EF间电压,使电子打在紧靠荧光屏水平放置金属板的速度最小,则电子在偏转电场中偏转距离最小,电子做功最小,由平抛运动的规律可知,此时连接紧靠荧光屏的水平金属板右端与两板中心的连线方向为电子出射的方向,则由几何关系偏转距离为
解得
则由竖直方向匀加速运动得位移
而
解得
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