内容正文:
2026年山东省临沂市高二上学期期中考试自编模拟试题(一)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(本题3分)某静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示,一电荷量为e、带正电的点电荷,沿x轴正方向经过x=2.5m时的动能为3eV。已知该电荷仅受x轴方向的静电力作用,则该点电荷( )
A.在x=2m处和x=3m处受到的静电力方向相同
B.在x=2m处受到的静电力小于在x=2.5m处受到的静电力
C.能到达x=4m处
D.通过x=-0.5m时的动能为1.5eV
2.(本题3分)如图,在竖直向下匀强电场中有一长为的轻杆,杆的中点处有光滑的水平转动轴,杆两端分别固定质量均为的小球甲和乙,甲带正电,乙带负电,两者电荷量均为,电场强度为。现将甲、乙从水平位置静止释放,当甲第一次运动到最低点时,转轴处受到杆作用力的合力大小为( )
A. B. C. D.
3.(本题3分)“半偏法”常用来测电表的内阻,如图甲所示是用来测电流表内阻的常用电路,图乙是用来测电压表内阻的常用电路,以下说法正确的是( )
A.甲图中测量值偏大,越小测量误差越小
B.甲图中测量值偏小,越大测量误差越小
C.乙图中测量值偏大,越大测量误差越小
D.乙图中测量值偏小,越大测量误差越小
4.(本题3分)图甲为某一小灯泡的U-I图线,现将两盏这样的小灯泡并联后再与一个3Ω的定值电阻R串联,接在内阻r=2Ω、电动势E=5V的电源两端,如图乙所示,其中电流表为理想电表,则通过每盏小灯泡的电流I和每盏小灯泡的电功率P分别为( )
A.I≈0.38A,P≈0.6W B.I≈0.3A,P≈0.6W
C.I≈0.38A,P≈1.2W D.I≈0.3A,P≈1.2W
5.(本题3分)如图,电源电动势为,内阻为,电路中为电容器,为小灯泡。电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器最大电阻为,。最初滑片在端,闭合开关,待电路稳定后,将从端缓慢地移动到端。在端时,灯两端电压过低,尚未发光;在端时,灯能发白光。为电流表A的示数,、分别是电压表V1、V2示数,实验中电流表A的示数改变量绝对值为,电压表V1的示数改变量绝对值为,电压表V2的示数改变量绝对值为,则随着从端移动到端有( )
A.电容器所带的电荷量减少 B.
C.的值变大,而的值变小 D.
6.(本题3分)如图所示,电源电动势,内阻,,,,,电容器的电容。开始时开关处于闭合状态,则下列说法正确的是( )
A.开关闭合时,电容器上极板带正电
B.开关闭合时,电容器两极板间电势差是
C.将开关断开,稳定后电容器正极板所带的电荷量是
D.将开关断开至电路稳定的过程中,通过的电荷量是
7.(本题3分)如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管、电阻连接,电源负极接地。初始电容器不带电,闭合开关稳定后,一带电油滴位于电容器中的点处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.贴着上极板插入金属板,则电阻中有从流向的电流
B.贴着上极板插入金属板,则油滴将向上移动
C.将开关断开,在两板间插入一陶瓷电介质,则两极板间电势差变大
D.将开关断开,在两板间插入一陶瓷电介质,则油滴将向上移动
8.(本题3分)如图,物块A、物块B和一个处于压缩状态的轻弹簧被锁定在图示位置,处于静止状态.A初始在水平地面上的点左侧,B初始在之间的某一位置.A、B与弹簧不拴连.点左边与A的动摩擦因数;段光滑;点右边与B的动摩擦因数,现同时解除A、B的锁定,已知B运动至之前已和弹簧脱离,并且B在的右边位移为.两物块均可视为质点,已知A的质量为,B的质量为,重力加速度.则( )
A.弹簧恢复原长的过程中,A、B以及弹簧三者系统机械能一定不守恒
B.弹簧恢复原长的过程中,弹簧对B做功为
C.弹簧恢复原长的过程中,弹簧对A的冲量大小为
D.A运动的时间可能为
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.(本题4分)四个相同的电流表分别改装成两个电流表、和两个电压表、,的量程大于的量程的量程,的量程大于的量程,把它们接入如图所示的电路,闭合开关后( )
A.的读数比的读数小
B.指针偏转角度比指针偏转角度小
C.读数比读数大
D.指针偏转角度比指针偏转角度大
10.(本题4分)如图所示,电荷量为q的两个正点电荷放置于正方体的顶点A、C,正方体的边长为a,静电力常量为k,则下列说法正确的是( )
A.顶点B和D的电场强度相等
B.顶点B和D的电势相等
C.顶点B的电场强度大小为
D.顶点 的电场强度大小为
11.(本题4分)如图(a)所示为某同学完成的简易多用电表电路图,图中E是电池;、、、和是定值电阻,是可变电阻;表头G的满偏电流为100μA,内阻为900Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,分别是直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆“×100”挡。则下列说法中正确的是( )
A.图(a)中的端为红表笔
B.该电表的挡位4、5是电压挡
C.根据题给条件可得
D.使用欧姆“×100”挡时,指针偏转如图(b)所示,则待测电阻的阻值为
12.(本题4分)如图所示,图甲为直线加速器原理示意图,其由多个截面积相同的共轴金属圆筒构成,交变电源的一个极与所有标奇数金属圆筒连接,另一个极与所有标偶数金属圆筒连接,交变电源的电压变化如图乙所示,电压绝对值为u,周期为T。现有一电荷量为+q,质量为m的带电粒子由标号0的圆盘中心处由静止释放,忽略带电粒子重力、穿过狭缝的时间和相对论效应,下列说法正确的是( )
A.为使带电粒子能够加速,释放粒子时奇数圆筒比偶数圆筒电势高
B.为使带电粒子每次经过狭缝时都能被加速,圆筒长度之比
C.若已实现每次经过狭缝时都能被加速,粒子进入每个圆筒时的速度大小之比
D.若已实现每次经过狭缝时都能被加速,粒子进入每个圆筒时的速度大小之
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.(本题6分)某实验小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻,实验器材如下:
干电池一节(电动势约为1.5V,内阻约为0.5Ω);
电压表V(量程为0~3V,内阻约为3kΩ);
电流表A(量程为0~0.6A,内阻约为0.2Ω);
滑动变阻器(最大阻值为20Ω);
开关、导线若干。
(1)实验电路图选择______(选填“A”或“B”)。
(2)用笔画线代替导线,将图中的器材在答题纸上连成实验电路______。
(3)完成实验后,某同学利用图像分析由电表内阻引起的实验误差。在下图中,实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的U-I图像。本次实验分析误差的U-I图像是______。
A.B.C. D.
(4)为减小电表内阻引起的实验误差,在电表量程不变的情况下,可以采取的措施是______。
A.换用内阻更小的电压表 B.换用内阻更大的电压表
C.换用内阻更小电流表 D.换用内阻更大的电流表
(5)如图所示是根据实验数据作出的图像,由图可知,电源的电动势E=___________V,内阻r=___________Ω。
14.(本题8分)某实验小组想用让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律, 实验装置如图所示: 地面上铺上复写纸和记录纸并固定,图中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验步骤为:
①先使质量为的 球多次从斜轨上释放,记录落点的平均位置为 。
②把半径相同、质量为的 球静置于轨道末端,再将 球从斜轨上释放,与 球相碰后两球均落在水平地面上,多次重复上述 球与 球相碰的过程,找到碰后落点的平均位置分别为D和F。
③用刻度尺测量落地点 D 、E、F 与 的距离分别为、、。
(1)关于该实验,下列说法正确的是( )
A.小球 A 每次必须从同一位置静止释放
B.斜轨必须光滑
C.斜槽末端必须水平
D.必须满足
(2)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次实验,白纸上留下了 10 个印迹, 如果用画圆法确定小球的落点,图中画的三个圆最合理的是_____(填“A”“B”或“C”);
(3)在实验误差允许范围内,若满足关系式_____(用所测物理量的字母表示), 则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。
(4)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图所示,左右两个圆形轨道半径相同,两圆轨道中间用一光滑水平轨道相连,在圆心下方的M、N点各自固定一个力传感器。初始时,将小球 、 分别静置于M、N,力传感器的读数分别为和;现将小球 B 放在水平轨道中间位置,小球 A 从左侧圆轨道最高点静止释放,小球 A 第一次经过M点时力传感器示数为,碰撞后反弹再次经过M点时传感器示数为,小球 碰撞后经过N点时传感器示数为,若两球碰撞过程中动量守恒,则应满足 _____(用a、b、c表示)。
15.(本题8分)某物流中心使用电动叉车搬运货物。叉车的部分电路简化图如图所示,电源的电动势 E=54V,灯泡的额定电压,额定功率,灯泡电阻可认为不变。仅闭合开关S1时,电流表的示数。同时闭合开关S1、S2,电流表的示数,此时电动机以大小的速度竖直向上匀速提升质量的货物。取重力加速度大小,不计机械传动损失和空气阻力,电流表视为理想电表。
(1)求电源内阻r;
(2)求电动机线圈的电阻RM;
(3)同时闭合开关S1、S2,若电动机被卡住无法转动,求此时电动机的发热功率P。
16.(本题8分)如图甲所示,热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计,电子发射装置的加速电压为,电容器极板长,极板间距,下极板接地,电容器右端到荧光屏的距离也是,荧光屏足够长,在电容器两极板间接一交变电压,上极板与下极板的电势差随时间变化的图像如图乙所示。每个电子穿过极板的时间都极短,可以认为电子穿过极板的过程中电压是不变的。求:
(1)在时刻进入电容器极板间的电子打在荧光屏上的位置到点的距离;
(2)荧光屏上有电子打到的区间长度。
17.(本题14分)在平面内建立直角坐标系xOy,第II象限存在沿y轴负方向的匀强电场2E,其第III象限放置电场线沿半径方向指向圆心的静电分析器,第I、IV象限存在交变电场。A点坐标为处有一粒子源,将质量为m,电荷量为q的正点电荷(不计重力)源源不断地由静止释放。当点电荷运动到x轴时刚好射入静电分析器,而后做匀速圆周运动。t=0时刻,第一个粒子于坐标位置处垂直于y轴进入交变电场,其场强变化规律如图乙所示(y轴正方向为电场正方向)。在交变电场中存在两绝缘挡板,下板位于第IV象限,与x轴距离为d,并紧贴y轴。上板与下板平行放置,两板间距离为,两板长均为,求:
(1)粒子第一次经过x轴的速度大小v;
(2)静电分析器的电场强度大小E0;
(3)在0~T时间内从y轴负半轴进入第四象限的粒子,能够从两板间离开的粒子数占进入粒子总数的百分比。
18.(本题16分)如图甲所示,物块A、B静置于水平面上,物块B的左侧连接有一原长的水平轻质弹簧。现保持A不动,向左用力缓慢推动B将弹簧的长度压缩到后用一轻质细线将A、B连接在一起,此时A到左侧竖直墙壁的距离。撤去控制A的力,烧断细线,A与弹簧分离后经一段时间与左侧的竖直墙壁发生弹性碰撞,碰撞时间极短。已知物块A、B的质量、,弹簧的弹力与形变量之间的关系如图乙所示,求:
(1)从烧断细线到物块A与弹簧第一次分离的过程中物块B移动的距离;
(2)从小物块A第一次与弹簧分离到再次与弹簧接触所用的时间;
(3)小物块A最终的速度大小。
试卷第1页(共3页)
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《2026年山东省临沂市高二上学期期中考试自编模拟试题(一)》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
C
A
B
B
B
D
B
C
BC
BC
ABD
BC
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1.C
【详解】A.0~2.5m区间电势逐渐减小,电场强度方向沿x轴正方向,2.5m之后电势逐渐增大,电场强度方向沿x轴负方向,则点电荷在x=2m处和x=3m处受到的静电力方向相反,故A错误;
B.φ-x图像斜率的绝对值表示电场强度的大小,由题图可知,在x=2.5m处电场强度为0,故点电荷在x=2m处受到的静电力大于在x=2.5m处受到的静电力,故B错误;
C.带正电的点电荷沿x轴正方向经过x=2.5m时动能为3eV,电势能为-2eV,总能量为1eV,在x=2.5m之后电荷受到沿x轴负方向的静电力,做减速运动,当速度为零时,电势能为1eV,即刚好运动到x=4m处,开始向x轴负方向运动,故C正确;
D.反向回到x=2.5m处动能仍为3eV,继续向左运动,在x=0处电势能为0,动能为1eV,继续向x轴负方向运动,通过x=-0.5m处电势能为-1eV,则动能为2.0eV,故D错误。
故选C。
2.A
【详解】甲、乙绕O点转动,转动半径均为,线速度大小始终相等。
从水平静止释放到甲第一次到最低点的过程中,对两球组成的系统由动能定理:
解得
圆心O在甲的正上方,合力向上提供向心力,设杆对甲的作用力为(向上为正):
得,方向向上。
圆心O在乙的正下方,合力向下提供向心力。设杆对乙的作用力为(向下为正):
得,方向向下。
根据牛顿第三定律,甲对杆的作用力向下、大小为,乙对杆的作用力向上、大小为
因此转轴受到杆的合力为:
故选A。
3.B
【详解】AB.“半偏法”测电阻时,在题图甲中,近似认为干路电流不变,实际上,当闭合开关S2后总电阻会变小,干路电流会变大,所以通过电阻箱的电流会大于通过电流表的电流,根据欧姆定律可知,电阻箱的阻值小于电流表的内阻,即电流表内阻的测量值偏小,R0越大,则当S2闭合后,电路中电流的变化越小,则电阻箱R的电流越接近总电流的一半,误差越小,故A错误,B正确;
CD.“半偏法”测电阻时,在题图乙中,近似认为控制电路输出电压不变,实际上,当断开开关S2后,由于电阻箱R的接入,使得电阻箱R与电压表V两端电压之和变大,调节电阻箱使得电压表示数为满偏电压一半时,电阻箱R的电压应大于电压表满偏电压的一半,即电阻箱R的阻值大于电压表内阻,可知,电压表内阻测量值偏大。当R0越小时,断开S2时,电阻箱R与电压表V两端的电压之和变化越小,电阻箱的电压越接近电压表示数的一半,其误差越小,故CD错误。
故选B。
4.B
【详解】设每盏小灯泡的电压为U,通过的电流为I,则通过整个电路的电流为2I,根据闭合电路的欧姆定律有
E = U+2I(R+r)
即U、I还应满足
U = 5-10I
在小灯泡的U—I图像中作出对应的函数图线,如图所示
则两个图线的交点即为小灯泡在电路中的工作点,所以通过小灯泡的电流I ≈ 0.3A,对应灯泡两端的电压U ≈2V,每盏小灯泡的功率
P=UI ≈ 0.6W
故选B。
5.B
【详解】A.由图可知电容器与灯并联,故电容器两端电压即为灯两端电压,灯与滑动变阻器串联,随着从端移动到端滑动变阻器阻值在减小,依据串反并同,故电容器两端电压增大,又有,故电容器所带的电荷量增加,故A错误;
B.依据闭合电路欧姆定律
移动滑片P,则
联立解得
移动滑片P,则
联立解得
故
故B正确;
C.由
得的值不变
随着从端移动到端,变小,变大,则的值变小,故C错误;
D.依据闭合电路欧姆定律
移动滑片P,则
故
移动滑片P,则
故
故
故D错误;
故选B。
6.D
【详解】AB.开关闭合时的等效电路图如图所示
电容器两端电压等于两端电压,已知总电阻
由闭合电路欧姆定律可知干路电流
路端电压
则电容器两极板间电势差
且上极板电势较低,带负电;下极板电势较高,带正电,此时电容器所带电荷量,故AB错误;
CD.开关断开时的等效电路图如图所示
电容器两端电压等于两端电压,此时
由图可知,上极板带正电,下极板带负电,电容器所带电荷量
故通过的电荷量为,故C错误,D正确。
故选D。
7.B
【详解】A.当贴着上极板插入金属板时,两极板间的距离减小,根据
可知电容器的电容增大,再根据
由于电容器与电源相连,电容器两端的电压不变,则电容器所带的电荷量将增大,所以电容器将充电,即有电流从电阻的流向,且二极管处于导通状态,故A错误;
B.油滴静止时,其所受的电场力与重力等大反向,则有
贴着上极板插入金属板,由于电容器与电源相连,电容器两端的电压不变,两极板间的距离减小,根据
可知极板间电场强度增大,故有电场力大于重力,油滴将向上移动,故B正确;
CD.将开关断开,在两板间插入一陶瓷电介质,根据
可知电容器的电容增大,再根据
由于开关断开,极板所带电荷量不变,故两极板间电势差变小,根据
可知极板间电场强度减小,故有电场力小于重力,油滴将向下移动,故C、D错误。
故选B。
8.C
【详解】A.弹簧初始的弹力大小未知,可能小于A与地面的最大静摩擦,即A可能一直保持静止,则系统机械能可能守恒,A错误;
B.从解除锁定到B停下,对B由动能定理
解得弹簧对B做功为8J,B错误;
C.由于弹簧为轻弹簧,则弹簧分别对A和B的冲量大小相等,由B在N点右端的运动可知,B经过N点时的初速度为
则B受到弹簧的冲量大小为
所以A受到弹簧的冲量大小也为,C正确;
D.若物块A在弹簧恢复原长后继续滑动,则全程A都受到滑动摩擦力作用,对物块A列全过程动量定理
解得
此时对应A运动的最长时间,D错误。
故选C。
9.BC
【详解】AB.改装成两个电流表时,并联了不同的电阻,而两电流表又是串联关系,则通过电流表的电流相等,所以电流表的读数相同;量程大的电流表,并联的电阻较小,并联的电阻所分的电流更多,表头分的电流更少,即A1指针偏转角度比A2指针偏转角度小,故A错误,B正确;
C.两个电压表量程不同,即两电压表的电阻不同,量程大的电压表电阻大,两电压表串联,电阻大的电压大,即V1的读数比V2的读数大,故C正确;
D.两个电压表串联关系,则通过两个电压表的电流相等,即通过两表头的电流也相等,所以指针的偏转角度相同,故D错误。
故选BC。
10.BC
【详解】A.根据等量同种点电荷的电场分布特点可知,顶点B和D的电场强度大小相等,方向相反,故A错误;
B.顶点B、D到两个正点电荷的距离都为a,所以顶点B和D的电势相等,故B正确;
CD.根据点电荷的场强公式和场强的叠加法则可知,顶点B的电场强度大小为
顶点的电场强度大小为
故C正确,D错误。
故选BC。
11.ABD
【详解】A.由欧姆表的内部电路结构可知,电流从B端流入多用电表,根据“红进黑出”可知B端是红表笔,故A正确;
B.该电表的挡位4、5,表头与定值电阻和串联,是电压挡,故B正确;
C.由多用电表的电路结构可知,该电表的挡位1、2是电流挡,接1时是电流2.5mA挡,接2时是电流1mA挡,则有
解得,故C错误;
D.欧姆挡倍率为“×100”,指针读数为11,因此待测电阻阻值为,故D正确。
故选ABD。
12.BC
【详解】A.由于粒子带正电,为使粒子能够加速,释放粒子时奇数圆筒比偶数圆筒电势低,故A错误;
B.第n个圆筒长度
则圆筒长度之比为,故B正确;
CD.设带电粒子进入第n个圆筒时速度为,由动能定理有
解得
则粒子进入每个圆筒时的速度大小之比为,C正确,D错误;
故选BC。
13.(1)A
(2)
(3)A
(4)B
(5) 1.5 1.0
【详解】(1)因为电源内阻较小,接近电流表内阻,为了减小误差所以电流表采用相对电源外接.
故选A。
(2)根据电路图得实物连接图如图所示
(3)由于电压表的分流作用,相同的路端电压下,电流表测量的电流值小于流过电源的电流,内电阻的测量值为电源和电压表并联后的总电阻,比实际电源的内阻小,对应实线斜率的绝对值比虚线的小,但当电压为零时,电压表的内阻对测量没有影响,实线和虚线重合。故选A。
(4)因为电压表的分流作用产生的误差,为减小电表内阻引起的实验误差,在电表量程不变的情况下,电压表内阻越大,电压表的分流越小,可以采取的措施是换用内阻更大的电压表。
故选B。
(5)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律
整理可得
结合图像可知,电源的电动势
电源的内阻
14.(1)AC
(2)B
(3)
(4)
【详解】(1)A.每次从同一位置由静止释放,才能使小球A到达斜槽末端时的初速度相同,故A正确;
B.斜槽存在摩擦时,只要释放位置相同,初速度仍可保持相同,实验不要求斜槽必须光滑,故B错误;
C.斜槽末端必须水平,才能使小球离开末端时做平抛运动,保证各次飞行高度和时间的判定一致,故C正确;
D.实验只需测出碰撞前后两球的速度并比较动量,题目没有要求,故D错误。
故选AC。
(2)多次落点中可能有偶然偏离点,应作能包含全部落点且大小适当的最小圆,圆心作为平均落点。图B所示圆兼顾了落点范围和定位精度,A所示圆偏小,C所示圆偏大。
故选B。
(3)小球均从同一高度水平飞出,竖直方向的运动相同,飞行时间相同,因此水平位移与水平速度大小成正比。取向右为正方向,设碰撞前A的速度为,碰撞后A、B的速度大小分别为,,由动量守恒定律得
由平抛飞行时间相同可得
代入上式得
(4)设两球质量分别为,,圆轨道半径为。设A碰撞前经过M点、碰撞后反弹经过M点以及B碰撞后经过N点的速度大小分别为,,。初始静止时传感器只承受重力,所以,
小球经过竖直圆轨道最低点时,传感器示数满足
由M点的读数可得
所以
同理,
所以
以及
所以
取向右为正方向,碰撞过程中系统外力冲量可忽略,由动量守恒定律得
整理得
因此
15.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由灯泡额定功率公式得灯泡电阻:
仅闭合时,灯泡与电源内阻串联,由闭合电路欧姆定律
解得
(2)同时闭合、时,灯泡与电动机并联,路端电压:
通过灯泡的电流:
通过电动机的电流:
电动机输出机械功率:
电动机输入功率:
由能量守恒
解得
(3)电动机卡住后为纯电阻元件,外电路并联总电阻:
电路总电阻:
总电流:
路端电压:
电动机发热功率:
16.(1)
(2)60cm
【详解】(1)设电子经电压加速后的速度为,根据动能定理得
设电容器间偏转电场的场强为,则有
设电子经时间通过偏转电场,偏离轴线的侧向位移为,则沿中心轴线方向有
垂直中心轴线方向有
又
联立解得
设电子通过偏转电场过程中产生的侧向速度为,偏转角为,则电子通过偏转电场时有
又
则电子在荧光屏上偏离点的距离为
由题图乙知时刻,
解得
(2)由题知电子偏移量的最大值为
根据可得,当偏转电压绝对值超过时,电子就打不到荧光屏上了,所以代入数据得
所以荧光屏上电子能打到的区间长度为
17.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)带电粒子在第二象限中加速运动,由动能定理可知
解得
(2)带电粒子射入静电分析器,做匀速圆周运动,则有
解得
(3)带电粒子进入第四象限后在水平方向上做匀速直线运动,则可以从两板间离开的粒子,在两板间的运动时间为
设在前半个周期,t1时刻进入两板间的粒子可恰好从两板间离开,做出粒子在板间运动的v-t图像。
依题意,从板间离开的粒子的速度方向平行于两板,则t1时刻进入恰好离开的粒子当其运动到2T-2t1时,恰好打到上板竖直方向速度减为0,之后在竖直方向向下运动,最终从两板间离开。粒子沿y轴正方向的最大速度为
其中
粒子沿y轴负方向的最大速度为
依题意,有
解得
设在前半个周期,t2时刻进入两板间的粒子刚好从下极板边缘离开,粒子沿y轴正方向的最大速度为
粒子沿y轴负方向的最大速度为
依题意,有
解得
则在半个周期内,在时间段内进入的粒子可以从两板间离开,在后半个周期内进入的粒子将直接打到下板,综上所述,能够从两板间离开的粒子数占进入粒子总数的百分比为
18.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)弹簧初始形变量为
弹簧恢复原长时A、B分离,设该过程中A移动的距离为,B移动的距离为,则有
A、B组成的系统初始状态静止,烧断细线后,两物块弹开过程相当于反冲运动,则有
即
联立以上两式解得,
即从烧断细线到物块A与弹簧第一次分离的过程中物块B移动的距离为。
(2)由图乙可知,弹簧的劲度系数
从烧断细线到小物块A第一次与弹簧分离过程中,A、B组成的系统动量守恒,则有
由能量守恒可得
将数值代入以上两式解得(方向向左),(方向向右)
A分离后向左运动到墙壁的时间为
此时间内B和弹簧一起向右运动的距离为
A与墙壁碰撞时间极短,碰撞后A与弹簧左端的距离为
A与墙壁弹性碰撞,碰撞后速度大小不变,方向向右,则A再次与弹簧接触所用时间为
从小物块A第一次与弹簧分离到再次与弹簧接触所用的时间为。
(3)从小物块A再次接触弹簧到与弹簧第二次分离的过程中,A、B组成的系统动量守恒,则有
由能量守恒可得
联立以上两式,代入数值后解得,
A与弹簧第二次分离后向左运动,再次与墙壁弹性碰撞后向右运动,速度大小为,小于此时B的速度,所以A不再与弹簧接触,即小物块A最终的速度大小为。
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