内容正文:
延边第二中学2026—2027学年度第一学期
高二物理限时训练试卷
一、选择题(本题共10小题,共46分。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,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
1. 比值定义法是物理学中常用的研究方法,它用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量。定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用物理量的大小而改变,下面式子不属于比值定义法的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】比值定义法的核心特征是:被定义的物理量反映研究对象的固有属性,与定义式中分子、分母对应的物理量大小无关。
【详解】A.是牛顿第二定律的表达式,加速度由合外力和质量共同决定,或变化时会随之改变,不属于比值定义法,故A符合题意;
B.是电场强度的定义式,电场强度由电场本身性质决定,与试探电荷受到的电场力、试探电荷电荷量无关,属于比值定义法,故B不符合题意;
C.是电势的定义式,电势由电场本身性质决定,与试探电荷的电势能、试探电荷电荷量无关,属于比值定义法,故C不符合题意;
D.是电容的定义式,电容由电容器本身结构决定,与带电量、极板间电压无关,属于比值定义法,故D不符合题意。
本题选不属于比值定义法的,故选A。
2. 真空中存在点电荷产生的静电场,其电场线的分布如图所示,图中两点的位置关于点电荷水平对称。两点电场强度的大小分别为,电势分别为。一个带电粒子仅在电场力作用下沿虚线轨迹从运动至,则( )
A.
B. 和带异种电荷,且
C. 粒子从运动至,加速度先增大后减小
D. 粒子带正电,从至它的电势能先变小后变大
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据电场线的疏密程度表示场强的大小,结合题图可知,P、Q两点关于点电荷q1水平对称,P到q1之间场强较大,根据可知,P到q1电势降低较快,可知,故A正确;
B.由电场线分布可知,q1带负电,q2带正电,由电场线的疏密程度可知,,故B错误;
C.由电场线分布可知,粒子从M移动至N,电场强度先减小后增大,根据可知,粒子的加速度先减小后增大,故C错误;
D.根据曲线运动受力方向指向轨迹弯曲的凹侧,粒子受力方向与电场线方向相同,所以粒子带正电,粒子从M移动至N,电场力先做负功后做正功,则粒子的电势能先变大后变小,故D错误。
故选A。
3. 如图所示是某种手机电池外壳上的文字说明,下列说法正确的是( )
标准锂离子电池
充电限制电压:
执行标准:GB/T 18 287-2000
待机时间:
警告:切勿投入火中!!!
只能使用指定充电器
A. 该电池的容量为
B. 该电池待机时的平均工作电流约为
C. 与均属于能量的单位
D. 和都是国际单位制中的基本单位
【答案】B
【解析】
【详解】A.电池标注的是电池容量(电荷量单位,代表电池能释放的总电荷量),换算为库仑单位为,故A错误;
B.该电池待机时的平均工作电流,故B正确;
C.是电流与时间的乘积,属于电荷量的单位;只有是能量单位,故C错误;
D.国际单位制的基本单位中,电流的基本单位是(安培),时间的基本单位是(秒),和都不是国际单位制中的基本单位,故D错误。
故选B。
4. 某一导体的伏安特性曲线(图中段曲线)如图所示,由图像可知( )
A. 导体两端电压为时,电阻为
B. 导体两端电压为时,电阻为
C. 该导体的电阻随电压的升高而减小
D. 由到过程中,导体的电阻因温度的影响改变了
【答案】D
【解析】
【详解】A.导体两端电压为时,对应点电流为,代入欧姆定律得,故A错误;
BD.导体两端电压为时,对应点电流为,代入欧姆定律得
故由到过程中,导体的电阻因温度的影响改变量
故B错误,D正确;
C.根据欧姆定律
作出图线上的数据点与坐标原点连线的斜率如图所示
斜率满足
由图可知,随电压的升高,图线点与坐标原点连线的斜率逐渐减小,故该导体的电阻逐渐增大,故C错误。
故选D。
5. 如图所示,边长为10cm的正三角形ABC处在匀强电场中,三角形平面与电场平行,M、N两点将AC边三等分,P、Q两点将BC边三等分;将一个电子从A点移到M点和从M点移到P点电场力做功相同,已知B点电势为1V,C点电势为4V,则下列判断正确的是( )
A. N点电势比P点电势高
B. M点电势为﹣2V
C. 电子从A到M电场力做功为﹣1eV
D. 匀强电场的电场强度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】在匀强电场中,沿相同方向间距相等的两点间电势差相等。已知φB=1V,φC=4V
由于P、Q将BC边三等分,则P点电势
解得φP=3V
Q点电势
解得φQ=2V
将电子从A点移到M点与从M点移到P点电场力做功相同,即WAM=WMP
根据W=qU
可得UAM=UMP
即φA﹣φM=φM﹣φP
又因M、N将AC边三等分,有
联立并代入φC=4V,φP=3V
解得φA=1V,φM=2V,φN=3V
AB.由上述分析可知,N点电势与P点电势均为3V,即N点电势等于P点电势;M点电势为2V,故AB错误;
C.电子从A到M电场力做功WAM=﹣e(φA﹣φM)=﹣e×(1V﹣2V)
解得WAM=1eV,故C错误;
D.因为φA=φB=1V
故AB连线为等势线,匀强电场的电场线方向垂直于等势面,即垂直于AB连线。C点到AB的距离为正三角形的高d=Lsin60°
即
匀强电场的电场强度大小,故D正确。
故选D。
6. 经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞,该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用,该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。此阻力的大小与电子定向移动的速率成正比,比例系数为。现有一根长为、横截面积为的金属直导线,单位体积内有个自由电子,电子电荷量为。在导线两端加上恒定的电压时,导线内的电流大小为,下列说法正确的是( )
A. 导线中自由电子定向移动的速率
B. 电阻率为
C. 比例系数
D. 导线中自由电子受到平均阻力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据电流的微观表达式,可得自由电子定向移动速率,故A错误;
B.根据欧姆定律
结合电阻定律
联立得,故B错误;
C.导线内电场强度
电子定向移动稳定时电场力与平均阻力平衡,即
将
代入得
整理得,故C正确;
D.电子受到的平均阻力等于电场力,即,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,在xoy平面内有一匀强电场,方向未知,两个相同的粒子a和b在坐标原点O以大小相等的速率v射入电场。粒子a的速度沿x轴正方向,粒子b的速度与x轴正方向成斜向右下方,两粒子质量均为m,重力不计。当粒子a的速度方向竖直向下时,速度大小为v,由此可知( )
A. 电场方向与x轴负方向成斜向左下 B. 该过程粒子b的速度方向也改变了
C. 该过程粒子b的电势能减少了 D. 该过程粒子b的速度先减小后增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.粒子的速度由向右的变为向下的,沿轴和轴的速度变化量均为,故速度变化量大小为
由牛顿第二定律,电场力斜向左下。粒子电性未知,电场方向也可能斜向右上,故A错误;
B.两粒子质量和电荷相同,在相同时间内速度变化量相同。粒子的初速度斜向右下,与斜向左下的速度变化量垂直,速度合成关系如图所示。
由直角三角形得粒子此时的速度大小为
设速度方向改变的角度为,由直角三角形得,故B错误;
CD.粒子的初速度与电场力垂直。在匀强电场中,沿初速度方向的速度分量保持,垂直方向的速度分量从零逐渐增大,因此速率持续增大。由前述计算得其末速度为,根据动能定理,此过程电场力做功为
电场力做正功,电势能减少,故C正确,D错误。
故选C。
8. 两个较大的平行金属板A、B相距为��,分别接在电压为的电源正、负极上,这时质量为的带电油滴恰好静止在两极之间,如图所示,在其它条件不变的情况下,那么在下列的过程中( )
A. 如果保持连接电源,将A板上移,油滴将向下加速运动
B. 如果断开电源,两板间接静电计,B板上移,静电计指针张角变大
C. 如果断开电源,A板上移,B板接地,油滴静止不动,油滴处电势不变
D. 如果保持连接电源,将两极距离不变,非常缓慢地错开一些,电流计中电流从流向
【答案】AC
【解析】
【详解】A.如果保持连接电源,极板间电压不变,将A板上移,极板间距离变大,由公式可知,极板间电场强度减小,电场力小于重力,则油滴将向下加速运动,故A正确;
B.如果断开电源,极板上电荷量不变,B板上移,极板间距离减小,由公式可知,电容器电容增大,由可知,极板间电压减小,若两板间接静电计,静电计指针张角变小,故B错误;
C.如果断开电源,极板上电荷量不变,A板上移,极板间距离变大,由公式、和可知,极板间电场强度不变,油滴静止不动,B板接地,由电势差和电场强度关系可知,油滴处与B板间电势差不变,则油滴处电势不变,故C正确;
D.如果保持连接电源,电容器两极板间电势差不变,将两极距离不变,非常缓慢地错开一些,由可知,电容器电容减小,由可知,极板上电荷量减小,则电流计中电流从a流向b,故D错误。
故选AC。
9. 四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表、和两个电压表、。已知电流表的量程大于的量程,电压表的量程大于的量程,改装好后把它们按如图所示连接法连入电路,则( )
A. 电流表的读数大于电流表的读数
B. 电流表指针的偏转角小于电流表指针的偏转角
C. 电压表的读数小于电压表的读数
D. 电压表指针的偏转角等于电压表指针的偏转角
【答案】AD
【解析】
【详解】A B.电流表与电流表由相同表头与不同电阻并联改装而成,并联在电路中,电流表与电流表的指针偏转角相同,电流表的量程较大,则电流表的读数较大,故A正确,B错误;
CD.电压表与电压表由相同表头与不同电阻串联改装而成,串联在电路中,通过表头的电流相同,故指针的偏转角相同,因量程较大,所以电压表的读数大于电压表的读数,C错误,D正确。
故选AD。
10. 如图所示,在水平向左且足够大的匀强电场中,一长为的绝缘细线一端固定于点,另一端系着一个质量为、电荷量为的带正电小球,小球静止在点。现给小球一垂直于的初速度,使其在竖直平面内绕点恰好做完整的圆周运动,为圆的竖直直径。已知匀强电场的场强大小为,重力加速度为。当小球第二次运动到点时细线突然断裂,则下列说法正确的是( )
A. 小球做完整的圆周运动时,动能的最小值为
B. 细线断裂后,小球动能的最小值为
C. 从细线断裂到小球的动能与点动能相等的过程中,电势能增加了
D. 从细线断裂到小球的电势能与点电势能相等的过程中,重力势能减少了
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.小球静止在M点,该点就是小球的等效最低点,则动能最小值出现在等效最高点,等效重力为
可得等效重力加速度为
等效重力加速度与竖直方向夹角的正切值为
可得
恰好做完整的圆周运动,等效最高点动能最小,且满足
小球做完整的圆周运动时,动能的最小值为,故A正确;
B.点到B点由能量守恒得
可得
细线断裂后小球做类似斜上抛,速度的最小值
最小动能,故B正确;
C.从细线断裂后,沿合力方向和垂直合力方向建立坐标系,设小球运动到动能与点动能相等的过程的时间为,沿合力方向做匀减速直线运动,则有
运动时间为
垂直合力方向做匀速直线运动,位移为
电场力做功
根据功能关系可知,电势能增加了,故C错误;
D.小球水平方向只受电场力,可得
设小球运动到电势能与点电势能相等的过程的时间为,水平方向有
运动时间为
竖直方向只受重力,竖直位移为
重力做功为
根据功能关系可知,重力势能减少了,故D正确。
故选ABD。
二、实验题(共16分)
11. 实验小组利用如图甲所示的电路“观察电容器充、放电的规律”,单刀双掷开关S,阻值为的定值电阻,电流传感器,平行板电容器C。
(1)实验中发现放电过程放电太快,可以__________(选填“增大”或“减小”)电阻的阻值来解决该问题:则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将__________。(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)利用电流传感器记录电容器放电过程,得到图像如图乙所示,利用数据处理软件得到图线与坐标轴围成的面积为,放电开始瞬间电流传感器记录的数据为,根据该实验数据曲线,可以粗测实验中电容器的电容__________。(用题中已知物理量、和表示)。
【答案】(1) ①. 增大 ②. 不变
(2)
【解析】
【小问1详解】
[1]电容器放电时,根据,知增大电阻R的阻值,可以减小放电电流,从而可以有效延长电容器放电时间。
[2]由于放电过程中,电容器释放的总电荷量不变,而曲线与坐标轴所围成的面积在物理意义上表示电容器释放的总电荷量,因此该面积将保持不变。
【小问2详解】
利用数据处理软件得到图线与坐标轴围成的面积为,根据可知,电容器释放的总电荷量为;
又,
联立解得电容器的电容为
12. 某小组测某种圆柱形材料的电阻率,做了如下实验。
(1)用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度,螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示。由图得圆柱体的直径_________,长度_________。
(2)该小组想用伏安法更精确地测量圆柱材料的电阻(阻值约为),可选用的器材如下:
A.电流表(量程,内阻约为)
B.电压表(量程,内阻为)
C.电压表(量程,内阻为)
D.电源(电动势,有一定内阻)
E.滑动变阻器(阻值范围,允许通过的最大电流)
F.开关,导线若干
为使测量尽量准确,要对电压表进行改装,现要求改装成量程为的电压表,则选择电压表___________(用仪器前的序号表示)与一个阻值为________的电阻串联。
(3)现要求电压从0开始变化,请用笔画线表示导线,在图丙中完成测量圆柱材料电阻的实验电路连接___________。
(4)实验过程中,实验小组移动滑动变阻器的滑片,并记录两电表的测量数据,电流表的示数为,电压表的示数为,则实验测得圆柱材料的电阻率___________(用题中所给字母表示)。
【答案】(1) ①. #### ②.
(2) ①. B ②.
(3) (4)
【解析】
【小问1详解】
[1]由图甲可知,圆柱体的直径
[2]由图乙可知,圆柱体的长度
【小问2详解】
[1]由于电源电动势为,量程电压表测量误差过大,因此电压表应选量程为的电压表B;
[2]原电压表满偏电压,内阻,改装后量程,根据串联电路电流相等(满偏电流不变),串联电阻满足
代入数据解得
【小问3详解】
要求电压从0开始变化,滑动变阻器采用分压接法;待测电阻阻值,远小于改装后的电压表内阻,且由于电压表内阻已知,采用外接法可算出电压表分流,精确扣除分流可得到流过待测电阻的真实电流,消除系统误差,故电路连线如图所示
【小问4详解】
改装后,原电压表示数为,则待测电阻两端实际电压
则待测电阻阻值
由电阻定律
联立得圆柱材料的电阻率
三、解答题(本题共3小题,共38分。其中13题10分,14题12分,15题16分。解答应写出必要的文字说明、原始公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 匀强电场中有A、B两点,AB相距20 cm,且与电场方向夹角。现有一电荷量的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功。求:
(1)AB间的电势差;
(2)电场强度大小;
(3)如果B点电势为0,则点电荷在A点的电势能。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
克服电场力做功为,所以电场力做功应取负值。由静电力做功与电势差的关系,代入得
【小问2详解】
沿电场方向的距离为
匀强电场中有
代入可得
【小问3详解】
由及,可得
电荷在点的电势能为
14. 如图所示,光滑水平面AB和竖直面内的光滑圆弧导轨在B点平滑连接,导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放,脱离弹簧后经过B点时的速度大小为,之后沿导轨BO运动。以O为坐标原点建立直角坐标系xOy,在x≥-R区域有方向与x轴夹角为θ=45°的匀强电场,进入电场后小球受到的电场力大小为mg。小球在运动过程中电荷量保持不变,重力加速度为g。求:
(1)弹簧压缩至A点时的弹性势能;
(2)小球经过O点时的速度大小;
(3)小球过O点后运动的轨迹方程。
【答案】(1) 2mgR;(2);(3) y2=12Rx(x>0,y>0)
【解析】
【详解】(1)小球从A点运动到B点的过程,根据能量守恒定律得
其中
解得弹簧压缩至A点时的弹性势能
Ep=2mgR
(2)小球从B点运动到O点的过程,根据动能定理有
-mgR+qE·=
其中
qE=mg
解得小球经过O点时的速度大小
vO=
(3)小球运动至O点时速度竖直向上,之后只受电场力和重力作用,将电场力沿x轴方向和y轴方向分解,则x轴方向有
qE cos 45°=max
y轴方向有
qE sin 45°-mg=may
解得
ax=g,ay=0
说明小球过O点后在第一象限做类平抛运动,有
x=gt2
y=vOt
联立解得小球过O点后运动的轨迹方程为
y2=12Rx(x>0,y>0)
15. 如图(a)所示,水平放置的平行金属板间的距离,板长,在金属板的左端竖直放置一带小孔的挡板,小孔恰好位于板的正中间。距金属板右端处竖直放置一足够大的荧光屏。现在板间加如图(b)所示的波形电压,已知。在挡板的左侧,有大量带正电的相同粒子以平行于金属板方向的速度持续射向挡板,粒子的质量,电荷量,速度大小均为。带电粒子的重力不计。求:
(1)在时刻进入的粒子射出电场时竖直方向的速度大小;
(2)荧光屏上出现的光带长度。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
从时刻进入的带电粒子水平方向匀速运动,则有
解得运动时间
正好等于方波形电压的周期;竖直方向先加速后减速,根据牛顿第二定律得
解得
射出电场时竖直方向的速度为
解得
【小问2详解】
时刻进入的粒子偏转距离最大,因为,可将整个运动时间分成三个;根据初速度为零的匀加速直线运动的推论可知,在三个内粒子竖直分位移的大小分别为,,
所以射出电场时,竖直分位移为
方向竖直向下。
依据比例可得
时刻进入的粒子偏转距离最小;
射出电场时,竖直分位移为
方向竖直向上。
射出电场时的竖直方向的速度仍为,方向竖直向下;依据比例可得
光带长度为
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延边第二中学2026—2027学年度第一学期
高二物理限时训练试卷
一、选择题(本题共10小题,共46分。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,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
1. 比值定义法是物理学中常用的研究方法,它用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量。定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用物理量的大小而改变,下面式子不属于比值定义法的是( )
A. B. C. D.
2. 真空中存在点电荷产生的静电场,其电场线的分布如图所示,图中两点的位置关于点电荷水平对称。两点电场强度的大小分别为,电势分别为。一个带电粒子仅在电场力作用下沿虚线轨迹从运动至,则( )
A.
B. 和带异种电荷,且
C. 粒子从运动至,加速度先增大后减小
D. 粒子带正电,从至它的电势能先变小后变大
3. 如图所示是某种手机电池外壳上的文字说明,下列说法正确的是( )
标准锂离子电池
充电限制电压:
执行标准:GB/T 18 287-2000
待机时间:
警告:切勿投入火中!!!
只能使用指定充电器
A. 该电池的容量为
B. 该电池待机时的平均工作电流约为
C. 与均属于能量的单位
D. 和都是国际单位制中的基本单位
4. 某一导体的伏安特性曲线(图中段曲线)如图所示,由图像可知( )
A. 导体两端电压为时,电阻为
B. 导体两端电压为时,电阻为
C. 该导体的电阻随电压的升高而减小
D. 由到过程中,导体的电阻因温度的影响改变了
5. 如图所示,边长为10cm的正三角形ABC处在匀强电场中,三角形平面与电场平行,M、N两点将AC边三等分,P、Q两点将BC边三等分;将一个电子从A点移到M点和从M点移到P点电场力做功相同,已知B点电势为1V,C点电势为4V,则下列判断正确的是( )
A. N点电势比P点电势高
B. M点电势为﹣2V
C. 电子从A到M电场力做功为﹣1eV
D. 匀强电场的电场强度大小为
6. 经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞,该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用,该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。此阻力的大小与电子定向移动的速率成正比,比例系数为。现有一根长为、横截面积为的金属直导线,单位体积内有个自由电子,电子电荷量为。在导线两端加上恒定的电压时,导线内的电流大小为,下列说法正确的是( )
A. 导线中自由电子定向移动的速率
B. 电阻率为
C. 比例系数
D. 导线中自由电子受到平均阻力大小为
7. 如图所示,在xoy平面内有一匀强电场,方向未知,两个相同的粒子a和b在坐标原点O以大小相等的速率v射入电场。粒子a的速度沿x轴正方向,粒子b的速度与x轴正方向成斜向右下方,两粒子质量均为m,重力不计。当粒子a的速度方向竖直向下时,速度大小为v,由此可知( )
A. 电场方向与x轴负方向成斜向左下 B. 该过程粒子b的速度方向也改变了
C. 该过程粒子b的电势能减少了 D. 该过程粒子b的速度先减小后增大
8. 两个较大的平行金属板A、B相距为��,分别接在电压为的电源正、负极上,这时质量为的带电油滴恰好静止在两极之间,如图所示,在其它条件不变的情况下,那么在下列的过程中( )
A. 如果保持连接电源,将A板上移,油滴将向下加速运动
B. 如果断开电源,两板间接静电计,B板上移,静电计指针张角变大
C. 如果断开电源,A板上移,B板接地,油滴静止不动,油滴处电势不变
D. 如果保持连接电源,将两极距离不变,非常缓慢地错开一些,电流计中电流从流向
9. 四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表、和两个电压表、。已知电流表的量程大于的量程,电压表的量程大于的量程,改装好后把它们按如图所示连接法连入电路,则( )
A. 电流表的读数大于电流表的读数
B. 电流表指针的偏转角小于电流表指针的偏转角
C. 电压表的读数小于电压表的读数
D. 电压表指针的偏转角等于电压表指针的偏转角
10. 如图所示,在水平向左且足够大的匀强电场中,一长为的绝缘细线一端固定于点,另一端系着一个质量为、电荷量为的带正电小球,小球静止在点。现给小球一垂直于的初速度,使其在竖直平面内绕点恰好做完整的圆周运动,为圆的竖直直径。已知匀强电场的场强大小为,重力加速度为。当小球第二次运动到点时细线突然断裂,则下列说法正确的是( )
A. 小球做完整的圆周运动时,动能的最小值为
B. 细线断裂后,小球动能的最小值为
C. 从细线断裂到小球的动能与点动能相等的过程中,电势能增加了
D. 从细线断裂到小球的电势能与点电势能相等的过程中,重力势能减少了
二、实验题(共16分)
11. 实验小组利用如图甲所示的电路“观察电容器充、放电的规律”,单刀双掷开关S,阻值为的定值电阻,电流传感器,平行板电容器C。
(1)实验中发现放电过程放电太快,可以__________(选填“增大”或“减小”)电阻的阻值来解决该问题:则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将__________。(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)利用电流传感器记录电容器放电过程,得到图像如图乙所示,利用数据处理软件得到图线与坐标轴围成的面积为,放电开始瞬间电流传感器记录的数据为,根据该实验数据曲线,可以粗测实验中电容器的电容__________。(用题中已知物理量、和表示)。
12. 某小组测某种圆柱形材料的电阻率,做了如下实验。
(1)用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度,螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示。由图得圆柱体的直径_________,长度_________。
(2)该小组想用伏安法更精确地测量圆柱材料的电阻(阻值约为),可选用的器材如下:
A.电流表(量程,内阻约为)
B.电压表(量程,内阻为)
C.电压表(量程,内阻为)
D.电源(电动势,有一定内阻)
E.滑动变阻器(阻值范围,允许通过的最大电流)
F.开关,导线若干
为使测量尽量准确,要对电压表进行改装,现要求改装成量程为的电压表,则选择电压表___________(用仪器前的序号表示)与一个阻值为________的电阻串联。
(3)现要求电压从0开始变化,请用笔画线表示导线,在图丙中完成测量圆柱材料电阻的实验电路连接___________。
(4)实验过程中,实验小组移动滑动变阻器的滑片,并记录两电表的测量数据,电流表的示数为,电压表的示数为,则实验测得圆柱材料的电阻率___________(用题中所给字母表示)。
三、解答题(本题共3小题,共38分。其中13题10分,14题12分,15题16分。解答应写出必要的文字说明、原始公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 匀强电场中有A、B两点,AB相距20 cm,且与电场方向夹角。现有一电荷量的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功。求:
(1)AB间的电势差;
(2)电场强度大小;
(3)如果B点电势为0,则点电荷在A点的电势能。
14. 如图所示,光滑水平面AB和竖直面内的光滑圆弧导轨在B点平滑连接,导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放,脱离弹簧后经过B点时的速度大小为,之后沿导轨BO运动。以O为坐标原点建立直角坐标系xOy,在x≥-R区域有方向与x轴夹角为θ=45°的匀强电场,进入电场后小球受到的电场力大小为mg。小球在运动过程中电荷量保持不变,重力加速度为g。求:
(1)弹簧压缩至A点时的弹性势能;
(2)小球经过O点时的速度大小;
(3)小球过O点后运动的轨迹方程。
15. 如图(a)所示,水平放置的平行金属板间的距离,板长,在金属板的左端竖直放置一带小孔的挡板,小孔恰好位于板的正中间。距金属板右端处竖直放置一足够大的荧光屏。现在板间加如图(b)所示的波形电压,已知。在挡板的左侧,有大量带正电的相同粒子以平行于金属板方向的速度持续射向挡板,粒子的质量,电荷量,速度大小均为。带电粒子的重力不计。求:
(1)在时刻进入的粒子射出电场时竖直方向的速度大小;
(2)荧光屏上出现的光带长度。
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