精品解析:江苏南京市第二十九中学2026-2027学年高二上学期11月练习物理试卷
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内容正文:
高二年级11月练习
物理试卷
一、单项选择题:共 11 题,每题 4 分,共 44 分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅与驱动力频率的关系)如图所示,则( )
A. 此单摆的固有周期为
B. 此单摆的摆长约为
C. 若摆长增大,单摆的固有频率增大
D. 若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动
2. 用安培定则分析下列现象,正确的是( )
A. 甲图中小磁针静止时的位置如图,则通电直导线的电流向上
B. 乙图中金属圆环通以逆时针方向的电流时,小磁针静止时N极垂直纸面向里
C. 丙图中小磁针静止时的位置如图所示,则电源左侧为正极
D. 丁图中,假设地磁场是由绕地轴的环形电流产生的,那么环形电流的方向如图所示
3. 如图甲,图线1、2分别表示长度相同、半径之比ra∶rb=2∶3 的同种材料均匀铜导线a、b的伏安特性曲线,当它们按图乙方式接入电路时,以下说法正确的是( )
A. a、b总电阻的I-U图线应在区域I
B. 通过a、b导线的自由电荷定向移动速率之比为9∶4
C. 单位时间通过a、b导线横截面的电量之比为9∶4
D. a、b两端电压之比为4∶9
4. 一空心金属球壳内球心右侧放一带正电点电荷,于是在球内外形成如图所示电场,其中a在球心,b在球壳内壁,c在球壳内,d在球外,若以无穷远电势为0,下列说法正确的( )
A. 球壳内壁没有净电荷
B. c点电场强度等于a点电场强度
C. 球壳接地后c点电势会增大
D. a、b两点电势差小于a、d两点的电势差
5. 如图所示,真空中有一匀强电场(图中未画出),电场方向与圆周平面平行,是圆的内接直角三角形,,O为圆心,半径。A处电势为0,B处电势为2V,C处电势为8V。则匀强电场的电场强度为( )
A. 50V/m B. 100V/m C. 150V/m D. 200V/m
6. 如图所示为某小灯泡的伏安特性曲线,将该小灯泡与阻值为的定值电阻串联后接入电路中,小灯泡的功率与定值电阻的功率恰好相等,则此时小灯泡的功率约为( )
A. B. C. D.
7. 硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像,图线b是某电阻R的U-I图像。在同等光照强度下,当它们组成闭合回路时,下列说法正确的是( )
A. 电池的电动势为U3 B. 电池的内阻
C. 电源的输出功率P=U2I2 D. 电池的效率为
8. 物体A和B用轻绳相连接挂在轻弹簧下面静止不动,如图所示,A的质量为,B的质量为,当连接A、B的绳突然断后,物体A上升经某一位置时的速度大小为,这时B物体下落的速度大小为,在这些时间内,弹簧的弹力对A的冲量为( )
A. B. C. D.
9. 其实验小组用如图甲所示气垫导轨来探究碰撞规律,导轨末端装有位移传感器(图中未画出),滑块a、b的质量分别为和。打开气泵,将气垫导轨调节水平,滑块a以一定的速度与静止的滑块b发生碰撞。其位移S与时间t的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 滑块的碰撞是弹性碰撞
B. 碰撞后,滑块a朝反方向运动
C. 滑块a、b的质量之比
D. 碰撞后滑块a、b的动量大小之比
10. 如图所示,一长为、质量为的匀质木板静止在水平地面上,木板右侧与点相齐,点左侧光滑,右侧地面与木板间摩擦因数为,现用水平恒力拉动木板进入粗糙区,进入过程中摩擦力大小与进入长度成正比,下列说法正确的是( )
A. 木板做匀加速运动进入粗糙区
B. 木板先做匀加速后做匀减速直线运动
C. 木板全部进入粗糙区时速度最小,但不为零
D. 木板一半进入粗糙区的时间是全部进入时间的一半
11. 如图所示,为正四面体,电荷量均为的点电荷固定在、两点。先将一电荷量为的点电荷从无穷远处(电势为0)移到点,此过程中,电场力做功为。再将从点沿移到点并固定。最后将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到点。下列说法中不正确的是( )
A. 移入之前,点的电势为
B. 从点移到点,所受电场力做的功为0
C. 从无穷远处移到点的过程中,所受电场力做的功为
D. 在移到点后,电荷系统的电势能为
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 图甲是测量电源电动势和内阻的电路图,为定值保护电阻,电流表内阻不计,长度为的电阻丝上标有长度刻度。
(1)在电阻丝接入电路前,使用多用电表测量它的总长电阻,选择倍率“×1”测量。正确操作后,多用电表的示数如图乙所示,结果为________Ω,并计算出电阻丝单位长度电阻________。
(2)根据电路图甲连接电路,闭合开关S,记录ac的长度L和电流表A的示数I。多次滑动c点改变ac的长度,测得多组L和I的值,并计算出对应的值,则________(用、、、和表示)
(3)图丙是根据多组实验数据得到的图像,并测量得到图像斜率为、图像纵截距为,可计算得到电动势________V,内阻________Ω。(计算结果均保留两位有效数字)
(4)若实验小组换成一根从a到b逐渐均匀变细但总阻值不变的电阻丝,重做实验,绘出图像(图中用实线表示),图丁中哪一个选项可能符合结果?________。
13. 如图所示是某弹簧振子的振动图像。
(1)当时,振子相对平衡位置的位移是多少?它在一次全振动中所通过的路程是多少?
(2)如果从点开始计时,写出振子做简谐运动的位移与时间关系的表达式。
14. 如图所示,电源电动势E=10V,内电阻r=0.5Ω,R1=5.5Ω,R2=4Ω,当S闭合时,一带电油滴恰好静止在平行板电容器的极板间。求:(g=10m/s2)
(1)S闭合时电容器两端的电压;
(2)若已知电容器电容C=600pF,求S断开至电路稳定过程中电容器的电荷量变化了多少?
(3)S断开时,油滴的加速度为多大?方向如何?
15. 某学习小组设计了如图所示的装置。质量为的平板车静止在光滑水平面上,其右端与一根固定在墙上、劲度系数为的轻弹簧接触,左端放有一个质量也为m的小物块A,物块与平板车之间的动摩擦因数为。平板车上方固定有一根足够长的光滑水平细杆,杆上套有一个质量为的滑块Q,质量为的物块P通过长的轻绳与滑块Q相连。现将物块P拉起至轻绳水平伸直状态后,由静止释放,物块P运动至最低点时恰好与物块A发生弹性正碰,碰撞时间极短,碰后物块A获得瞬时速度。已知所有物块均可视为质点,空气阻力不计,弹簧振子简谐运动的周期T与振子质量m、劲度系数k的关系为,重力加速度g取,求:
(1)运动到最低点时物块P的速度大小;
(2)与物块P碰撞后,物块A的速度大小;
(3)平板车从开始运动到第一次速度减为零的过程中,物块A与平板车摩擦产生的热量(结果保留一位小数)。
16. 如图甲所示是汤姆逊发现电子的质谱装置示意图,M、N为两块水平放置的平行金属极板,板长为,板宽较长,板间距为,板右端到屏的距离为,为垂直于屏的中心轴线。以屏中心为原点建立直角坐标系,其中轴沿水平方向,轴沿竖直方向。大量电子(电荷量为,质量为)经加速后,从点以速度大小,方向平行于板面且以为主方向在角度范围内(很小)射入(速度的角分布俯视图如图乙所示),最终所有电子均打到荧光屏上而发光。已知两极板上所加偏转电压的大小为,板电势比板低。求:
(1)电子从射入到打到屏上运动的最短时间;
(2)最短运动时间的电子打到屏上的位置坐标;
(3)打到屏上离原点最远电子的位置坐标,并定性地画出屏上亮线的图样。
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高二年级11月练习
物理试卷
一、单项选择题:共 11 题,每题 4 分,共 44 分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅与驱动力频率的关系)如图所示,则( )
A. 此单摆的固有周期为
B. 此单摆的摆长约为
C. 若摆长增大,单摆的固有频率增大
D. 若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动
【答案】A
【解析】
【详解】A.由共振曲线可知,振幅最大时驱动力频率为,故单摆的固有频率,固有周期,故A正确;
B.由单摆周期公式
整理得,故B错误;
CD.由
可知,摆长增大时固有频率减小,共振峰向左移动,故CD错误。
故选A。
2. 用安培定则分析下列现象,正确的是( )
A. 甲图中小磁针静止时的位置如图,则通电直导线的电流向上
B. 乙图中金属圆环通以逆时针方向的电流时,小磁针静止时N极垂直纸面向里
C. 丙图中小磁针静止时的位置如图所示,则电源左侧为正极
D. 丁图中,假设地磁场是由绕地轴的环形电流产生的,那么环形电流的方向如图所示
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲图中小磁针静止时位置如图,磁场为顺时针方向,根据安培定则可知,通电直导线的电流向下,故A错误;
B.乙图中金属圆环通以逆时针电流时,根据安培定则可知,磁场垂直纸面向外,小磁针静止时N 极垂直纸面向外,故B错误;
C.丙图中小磁针静止时的位置如图所示,右侧为S极,左侧为N极,根据安培定则可知,则电源左侧为负极,故C错误;
D.地理北极附近是地磁南极,根据安培定则可知,安培假设绕地轴的环形电流与图示相同,故D正确。
故选D。
3. 如图甲,图线1、2分别表示长度相同、半径之比ra∶rb=2∶3 的同种材料均匀铜导线a、b的伏安特性曲线,当它们按图乙方式接入电路时,以下说法正确的是( )
A. a、b总电阻的I-U图线应在区域I
B. 通过a、b导线的自由电荷定向移动速率之比为9∶4
C. 单位时间通过a、b导线横截面的电量之比为9∶4
D. a、b两端电压之比为4∶9
【答案】B
【解析】
【详解】A.导线的电阻
两导线串联后的总电阻大于任一导线的电阻。图线的斜率为,故总电阻的图线斜率小于图线1、2,应位于区域III,故A错误;
B.两导线串联,电流相等。同种材料中自由电荷数密度相同,由
整理得,故B正确;
C.由
可知,在相同时间内通过两导线横截面的电量之比为,故C错误;
D.两导线电阻之比
串联时电压之比,故D错误。
故选B。
4. 一空心金属球壳内球心右侧放一带正电点电荷,于是在球内外形成如图所示电场,其中a在球心,b在球壳内壁,c在球壳内,d在球外,若以无穷远电势为0,下列说法正确的( )
A. 球壳内壁没有净电荷
B. c点电场强度等于a点电场强度
C. 球壳接地后c点电势会增大
D. a、b两点电势差小于a、d两点的电势差
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据静电感应原理,球壳内壁有负电荷,故A错误;
B.空心球壳达到静电平衡,c点电场强度为零,故c点电场强度小于a点电场强度,故B错误;
C.球壳接地后c点电势为零,即电势减小,故C错误;
D.由图可知,b点的电势高于d点的电势,即,由电势差的定义式有,
故,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,真空中有一匀强电场(图中未画出),电场方向与圆周平面平行,是圆的内接直角三角形,,O为圆心,半径。A处电势为0,B处电势为2V,C处电势为8V。则匀强电场的电场强度为( )
A. 50V/m B. 100V/m C. 150V/m D. 200V/m
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意,将AC四等分,可知B、D在同一等势面上,如图所示
则有
由几何知识可得
所以匀强电场的电场强度
B正确,ACD错误。
故选B。
6. 如图所示为某小灯泡的伏安特性曲线,将该小灯泡与阻值为的定值电阻串联后接入电路中,小灯泡的功率与定值电阻的功率恰好相等,则此时小灯泡的功率约为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意知,电阻与小灯泡串联后功率相等,由于串联电路中的电流相等,因此电阻与小灯泡两端的电压相等,即在小灯泡的伏安特性曲线图像中作出定值电阻的图像
如图所示。两图像的交点对应的电流即为电路中的电流,根据作出的图像可知,电路中的电流为,小灯泡两端的电压为,则此时小灯泡的功率。
故选A。
7. 硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像,图线b是某电阻R的U-I图像。在同等光照强度下,当它们组成闭合回路时,下列说法正确的是( )
A. 电池的电动势为U3 B. 电池的内阻
C. 电源的输出功率P=U2I2 D. 电池的效率为
【答案】B
【解析】
【详解】A.图线在时的纵截距表示开路电压,此时没有内电压降,电动势等于;是工作点处切线的纵截距,故A错误;
B.闭合回路的工作点为,由前述开路电压和闭合电路欧姆定律得
解得,故B正确;
C.电源的输出功率是负载在工作点处的功率,由得,故C错误;
D.由电源供电效率定义,工作点处,故D错误。
故选B。
8. 物体A和B用轻绳相连接挂在轻弹簧下面静止不动,如图所示,A的质量为,B的质量为,当连接A、B的绳突然断后,物体A上升经某一位置时的速度大小为,这时B物体下落的速度大小为,在这些时间内,弹簧的弹力对A的冲量为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】取竖直向上为正方向,设在这段时间内弹簧的弹力对物体A的冲量为,对A应用动量定理得
对B应用动量定理得
由以上两式得
故选D。
9. 其实验小组用如图甲所示气垫导轨来探究碰撞规律,导轨末端装有位移传感器(图中未画出),滑块a、b的质量分别为和。打开气泵,将气垫导轨调节水平,滑块a以一定的速度与静止的滑块b发生碰撞。其位移S与时间t的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 滑块的碰撞是弹性碰撞
B. 碰撞后,滑块a朝反方向运动
C. 滑块a、b的质量之比
D. 碰撞后滑块a、b的动量大小之比
【答案】C
【解析】
【详解】B.根据图像的斜率表示速度,碰撞后,滑块a运动方向不变,故B错误;
C.碰撞前、后瞬间a的速度为、
碰撞后b的速度为
根据动量守恒定律有
解得,故C正确;
D.碰撞后滑块a、b的动量大小之比为,故D错误;
A.碰撞前系统动能为
碰撞后系统动能为
动能减少,碰撞是非弹性碰撞,故A错误;
故选C。
10. 如图所示,一长为、质量为的匀质木板静止在水平地面上,木板右侧与点相齐,点左侧光滑,右侧地面与木板间摩擦因数为,现用水平恒力拉动木板进入粗糙区,进入过程中摩擦力大小与进入长度成正比,下列说法正确的是( )
A. 木板做匀加速运动进入粗糙区
B. 木板先做匀加速后做匀减速直线运动
C. 木板全部进入粗糙区时速度最小,但不为零
D. 木板一半进入粗糙区的时间是全部进入时间的一半
【答案】D
【解析】
【详解】AB.匀加速、匀减速运动的核心是加速度恒定,但本题中拉力一定,摩擦力随进入长度的变化而变化,则加速度一直在改变,故AB错误;
C.木板进入长度为L时,摩擦力
设木板进入长度为x时,合力
当木板进入粗糙区一半长度时,合力
此时速度最大,可知该位置处为平衡位置O,合力可以表示为
其中偏离平衡位置的位移
可得木板做简谐运动,所以木板全部进入粗糙区时速度最小,且为零,故C错误;
D.设木板做简谐运动的周期为T,则木板一半进入粗糙区的时间为,全部进入粗糙区的时间为,木板一半进入粗糙区的时间是全部进入时间的一半,故D正确。
故选D。
11. 如图所示,为正四面体,电荷量均为的点电荷固定在、两点。先将一电荷量为的点电荷从无穷远处(电势为0)移到点,此过程中,电场力做功为。再将从点沿移到点并固定。最后将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到点。下列说法中不正确的是( )
A. 移入之前,点的电势为
B. 从点移到点,所受电场力做的功为0
C. 从无穷远处移到点的过程中,所受电场力做的功为
D. 在移到点后,电荷系统的电势能为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由电场力做功与电势差的关系,有
从无穷远移到点的过程中,有
即
解得,故A正确。
B.移入前,、为等量正点电荷,正三棱锥中、两点到、的距离均相等,因此、在、两点产生的电势相等,即,两点电势差
电场力做功
因此从移到的过程中电场力做功为0,故B正确。
C.固定在点后,点的电势为、、三点电荷在点产生的电势的叠加。由于正三棱锥各棱长相等,到的距离等于到的距离,点的在点产生的电势与、中任意一个在点产生的电势大小相等,符号相反,由选项A可知,、中任意一个在点产生的电势大小因此总电势
从无穷远移到点的过程中,电场力做功,故C正确。
D.电荷系统的电势能为所有电荷对相互作用电势能的总和。由于各点的电荷量大小相等,所以两点的电荷相互作用电势能,为正三棱锥的棱长
由选项A可知,、中任意一个在点产生的电势大小,所以可知两点的电荷相互作用电势能大小
结合各点电荷量的正负不同,可得与、与、与、与、与、与共六对相互作用,电势能总和为,故D错误。
本题选择不正确的。
故选D。
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 图甲是测量电源电动势和内阻的电路图,为定值保护电阻,电流表内阻不计,长度为的电阻丝上标有长度刻度。
(1)在电阻丝接入电路前,使用多用电表测量它的总长电阻,选择倍率“×1”测量。正确操作后,多用电表的示数如图乙所示,结果为________Ω,并计算出电阻丝单位长度电阻________。
(2)根据电路图甲连接电路,闭合开关S,记录ac的长度L和电流表A的示数I。多次滑动c点改变ac的长度,测得多组L和I的值,并计算出对应的值,则________(用、、、和表示)
(3)图丙是根据多组实验数据得到的图像,并测量得到图像斜率为、图像纵截距为,可计算得到电动势________V,内阻________Ω。(计算结果均保留两位有效数字)
(4)若实验小组换成一根从a到b逐渐均匀变细但总阻值不变的电阻丝,重做实验,绘出图像(图中用实线表示),图丁中哪一个选项可能符合结果?________。
【答案】(1) ①. 6.0 ②.
(2)
(3) ①. 2.5 ②. 2.0
(4)C
【解析】
【小问1详解】
[1]图乙最上方为欧姆刻度线,指针所指刻度为6.0,乘以所选倍率1,电阻丝总电阻为
[2]电阻丝总长为,由单位长度电阻的定义得
【小问2详解】
图甲中和两点用导线直接相连,段被短路,仅段电阻有效接入电路,其电阻为
电流表内阻不计,由闭合电路欧姆定律得
代入并整理得
【小问3详解】
[1]图丙以为横轴、为纵轴。对照第(2)问的关系式,图线斜率为
代入题给斜率得
[2]图线纵截距表示时电流的倒数,记为,则
由和
解得
【小问4详解】
设接入段电阻为,由第(2)问的闭合电路方程可得
同材质电阻丝的电阻率相同。将其分成许多足够短的等长小段,设小段长度为、横截面积为、电阻为,由电阻定律得
从到,逐渐减小,相同对应的逐渐增大。由前式可知,每增加,纵坐标增加,因此图线斜率逐渐增大,曲线向上弯曲。当时纵截距仍为;全长接入时因总电阻不变,曲线与原直线的终点重合。
故选C。
13. 如图所示是某弹簧振子的振动图像。
(1)当时,振子相对平衡位置的位移是多少?它在一次全振动中所通过的路程是多少?
(2)如果从点开始计时,写出振子做简谐运动的位移与时间关系的表达式。
【答案】(1),
(2)##
【解析】
【小问1详解】
从振动图像可得振幅
由振动图像可知 时,振子运动到负向最大位移处,因此相对平衡位置的位移为;简谐运动中振子一个全振动通过的路程为,则路程为
【小问2详解】
由振动图像可得周期
设简谐运动位移表达式为
其中角频率
从点开始计时:时有
解得
则表达式为
14. 如图所示,电源电动势E=10V,内电阻r=0.5Ω,R1=5.5Ω,R2=4Ω,当S闭合时,一带电油滴恰好静止在平行板电容器的极板间。求:(g=10m/s2)
(1)S闭合时电容器两端的电压;
(2)若已知电容器电容C=600pF,求S断开至电路稳定过程中电容器的电荷量变化了多少?
(3)S断开时,油滴的加速度为多大?方向如何?
【答案】(1)4V (2)
(3)15m/s2,方向竖直向上
【解析】
【小问1详解】
当开关S闭合时,电路中的总电阻为:
电路中的电流为:
电容器并联在两端,因此电容器两端的电压等于两端的电压:
【小问2详解】
S断开后,电路稳定时,电容器直接接在电源两端,电压等于电源电动势:
电容器的电荷量变化为:
代入数据,得
【小问3详解】
S闭合时,油滴静止,受力平衡:
S断开后,电容器电压变为,电场力增大,合力向上:
联立求得加速度:
方向:竖直向上。
15. 某学习小组设计了如图所示的装置。质量为的平板车静止在光滑水平面上,其右端与一根固定在墙上、劲度系数为的轻弹簧接触,左端放有一个质量也为m的小物块A,物块与平板车之间的动摩擦因数为。平板车上方固定有一根足够长的光滑水平细杆,杆上套有一个质量为的滑块Q,质量为的物块P通过长的轻绳与滑块Q相连。现将物块P拉起至轻绳水平伸直状态后,由静止释放,物块P运动至最低点时恰好与物块A发生弹性正碰,碰撞时间极短,碰后物块A获得瞬时速度。已知所有物块均可视为质点,空气阻力不计,弹簧振子简谐运动的周期T与振子质量m、劲度系数k的关系为,重力加速度g取,求:
(1)运动到最低点时物块P的速度大小;
(2)与物块P碰撞后,物块A的速度大小;
(3)平板车从开始运动到第一次速度减为零的过程中,物块A与平板车摩擦产生的热量(结果保留一位小数)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块P摆下过程中,滑块Q向左滑动,P、Q组成系统水平方向动量守恒,系统机械能守恒,有,
联立得
【小问2详解】
物块P与物块A发生弹性正碰,P、A组成系统动量守恒、机械能守恒,有:,
联立得,碰后物块A的速度为
【小问3详解】
物块A在平板车上滑行时,对平板车有向右的摩擦力,使平板车向右运动压缩弹簧,当弹簧弹力等于摩擦力时,平板车受力平衡,记此点为O。由受力分析可知,平板车向右运动时,以O点为平衡位置做简谐运动。设O点处,弹簧的形变量为,根据受力平衡有
解得
由对称性可知,弹簧压缩到最短时,平板车的位移为
弹簧压缩到最短时,平板车恰好完成简谐运动半个周期的运动,根据简谐运动的周期公式可知,平板车运动时间为
物块A在这段时间未减速为0,故滑行的位移为
系统内,克服摩擦力做功产生的热量为
联立得摩擦产生的热量
16. 如图甲所示是汤姆逊发现电子的质谱装置示意图,M、N为两块水平放置的平行金属极板,板长为,板宽较长,板间距为,板右端到屏的距离为,为垂直于屏的中心轴线。以屏中心为原点建立直角坐标系,其中轴沿水平方向,轴沿竖直方向。大量电子(电荷量为,质量为)经加速后,从点以速度大小,方向平行于板面且以为主方向在角度范围内(很小)射入(速度的角分布俯视图如图乙所示),最终所有电子均打到荧光屏上而发光。已知两极板上所加偏转电压的大小为,板电势比板低。求:
(1)电子从射入到打到屏上运动的最短时间;
(2)最短运动时间的电子打到屏上的位置坐标;
(3)打到屏上离原点最远电子的位置坐标,并定性地画出屏上亮线的图样。
【答案】(1)
(2)
(3);
【解析】
【小问1详解】
电子的速度大小恒为,设速度方向与主轴线的夹角为,因此沿方向分速度为。当速度方向完全沿时,沿轴线的分速度最大,运动时间最短
【小问2详解】
这类电子初速度完全沿方向,在x方向,初速度的x分量为0,无电场、不受力,x方向位移始终为0,即x坐标
在y方向,M板电势低于N板,板间电场竖直向上,电子受竖直向下的电场力,由牛顿第二定律,得加速度
板内运动时间
板内竖直偏转位移
出板时竖直速度
出板后到屏的运动时间
出板后竖直位移
y坐标
因此最短运动时间的电子打到屏上的位置坐标。
【小问3详解】
电子速度方向与主轴线的夹角为时,电子沿方向的速度为
在板内的运动时间
板内沿方向的位移
出板时竖直速度
出板后到屏的运动时间
出板后竖直位移
y坐标
电子从射入到打到屏上运动的时间
电子沿方向的速度大小
坐标
、坐标满足关系
定性画出屏上亮线的图样,如图所示
当速度方向与主轴线的夹角为时,打到屏上的电子离原点最远,最远点坐标。
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