精品解析:陕西西安市曲江第二中学2026-2027学年高二第一学期期中质量检测物理试题
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内容正文:
西安市曲江第二中学2026-2027学年度第一学期
期中质量检测高二年级(物理)试题
(全卷满分100分,时间75分钟)
一、单选题(共7小题,每题只有一个正确选项,每题4分,共28分。)
1. 关于电势能、电势和电场力做功,下列说法正确的是( )
A. 电荷在电场中某点的电势能越大,该点的电势一定越高
B. 电场力对电荷做正功,电荷的电势能一定增大
C. 正电荷沿电场线方向移动,电场力做正功,电荷的电势能减小
D. 电荷的电势能变化量与所选取的零电势点有关
2. 铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。现有一横截面积为的铜导线,单位体积的导线中有个自由电子,电子的电荷量为,当电流为时,下列说法正确的是( )
A. 电流既有大小,又有方向,是矢量
B. 电子定向移动的速率为
C. 由可知电流与电荷量成正比,与时间成反比
D. 由可知,通电时间越长,电流越大
3. 如图甲所示,手机解锁技术已从传统的密码解锁演变为更便捷的指纹解锁,指纹传感器运用了电容器原理,其上密密麻麻地分布着众多微小电极,当手指按下时,指纹的凹凸不平会改变电容器极板间的距离,进而影响电容的变化,其内部电路如图乙所示,保持电容器电压不变,当使用指纹解锁时极板间距离减小,下列说法正确的是( )
A. 电容器处于放电状态
B. 电容器处于充电状态
C. 电容器极板间的电场强度不变
D. 电容器极板间的电场强度变小
4. 我国卫星广泛采用静电离子推力器(电推进)进行轨道维持与姿态控制。某型离子推力器加速区的电场线分布如图中实线所示,某粒子在该电场中仅在电场力作用下从点运动至点的轨迹如图中虚线所示。下列说法正确的是( )
A. 该粒子带正电
B. 该粒子从点运动到点的过程中速度增大
C. 该粒子在点的加速度大于在点的加速度
D. 该粒子从点运动到点的过程中电势能减小
5. 关于电源和电动势,下列说法中正确的是( )
A. 电源电动势在数值上等于该电源每秒转换的能量
B. 闭合电路中的自由电子总是从低电势处向高电势处移动
C. 电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移向正极时做功越多
D. 电动势大小表示电源把其他形式的能转化为电能本领的强弱
6. 我国研制出超稳定钙钛矿发光二极管,亮度可达116万尼特以上,使用寿命超过18万小时。实验人员测量了该二极管的伏安特性曲线如图所示,则( )
A. 加1.5V正向电压时,二极管的电阻为100Ω
B. 加1V正向电压时,二极管的电阻为500Ω
C. 加正向电压时,二极管的阻值随着电压的增大而减小
D. 若二极管两端的电压增加为原来的两倍,则流过二极管的电流也增加为原来的两倍
7. 某静电场电势在x轴上分布如图所示,图线关于轴对称,M、P、N是x轴上的三点,;有一电子从M点静止释放,仅受x轴方向的电场力作用,则下列说法不正确的是( )
A. M点电场强度方向沿x轴负方向
B. M点的电场强度与N点的电场强度相同
C. 电子在P点的动能大于在N点的动能
D. 电子在M点的电势能大于在P点的电势能
二、多选题(共3小题每小题6分,选对但不全得3分,有错选得0分,共18分)
8. 充电宝主要部件是锂电池,电池充满电后能放出的总电荷量叫作电池容量,通常以“安时”()或“毫安时”()作单位。按照民航局乘机规定:严禁携带额定能量超过160W·h的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌,上面写着“20000mA·h”和“3.7V”。根据上面信息能够判断出下面四个选项中哪些是正确的( )
A. 是能量的单位
B. 该充电宝的电池容量为
C. 该充电宝可以带上飞机
D. 该充电宝电池充满电后可储存约的能量
9. 教室的一体机屏幕多为电容屏,具有灵敏度高的特点。电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路,其直流电源的电压保持稳定。平行板电容器的上极板为可动电极,下极板为固定电极,为两板间一定点。当用手指触压屏幕上某个部位时,可动电极的极板会发生形变,同时也相当于将板接地,形变过程中,电流表G中有从到的电流,则下列判断正确的是( )
A. 触压过程中,电容器电容变小
B. 触压过程中,电容器的带电量增大
C. 直流电源的端为电源负极
D. 触压过程中,点电势升高
10. 为了打击酒驾醉驾行为,保障交通安全,交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图1是某型号酒精测试仪,其工作原理如图2所示,为气敏电阻,其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为、内阻为,电路中的电表均为理想电表,为定值电阻且。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中,下列说法正确的是( )
A. 饮酒量越多,电源的输出功率一定越小
B. 饮酒量越多,气敏电阻消耗的功率越大
C. 电流表的示数变大,电压表的示数变小
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变
三、实验题(每空2分,共16分。)
11. 某实验小组利用图甲所示的电路测量金属丝的电阻率(图中表示待测金属丝的电阻)。
(1)正确操作螺旋测微器,测量金属丝的直径结果如图乙所示,则该次测得的金属丝的直径为___________mm;
(2)图中已连接了部分导线。请根据甲图补充完成图中实物间的连线___________;
(3)连接好电路后,开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至___________(选填“左端”或“右端”);
(4)用刻度尺测得被测金属丝接入电路的长度为,螺旋测微器测得金属丝的直径为,用电流表和电压表测得金属丝的电阻为,则被测金属丝的电阻率为___________。(用题中所给物理量的字母表示)
12. 某同学想要测量一节干电池的电动势和内阻,其设计的实验电路如图甲所示。
(1)在正确连接电路图,检查无误后,闭合开关,该同学移动滑动变阻器的滑片置于某位置时,电流表和电压表的示数如图乙所示,此时电压表的读数为________V。
(2)该同学记录多组实验数据,绘制出的图像如图丙所示。则该干电池的电动势________V、内电阻________Ω。(结果均保留两位有效数字)
(3)该同学认为,如果考虑电表内阻对电路的影响,该实验存在误差,下列分析正确的是( )
A. 误差原因是电流表的分压 B. 误差原因是电压表的分流
C. 电动势测量值小于真实值 D. 内阻测量值大于真实值
四、解答题(13题10分,14题14分,15题14分,共38分。)
13. 如图所示,灵敏电流计的内阻Rg = 90 Ω,满偏电流Ig = 1 mA。当使用a、b两个端点时,是量程为I的电流表;当使用a、c两个端点时,是量程为3 V的电压表。已知电阻R1 = 10 Ω,求:
(1)量程I的值;
(2)电阻R2的值。
14. 如图甲所示为某品牌的共享电动自行车。某兴趣小组同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣,现将其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙所示。查阅资料得知该电动车的电源电动势E=40V,内阻r=1,电动机的内阻为RM=0.8,车灯电阻R=24(不变),电流表内阻忽略不计。当S1、S2都接通时,电流表示数为I=4A,此时电动机正常工作。
(1)当S1、S2都接通时,求车灯的两端电压U1,此时车灯电流I1 ;
(2)求此时电源的输出功率;
(3)求此时电动机的输出功率。
15. XCT扫描是计算机射线断层扫描技术的简称,可用于对多种病情的探测。某种XCT机原理示意图如图所示,竖直极板、之间存在水平方向的加速电场,水平极板、之间存在竖直方向匀强偏转电场;经调节后,电子枪产生的电子从处由静止开始沿实线所示的轨迹运动,最终打到水平圆形靶台上的中心点,产生射线。已知电子的质量为,电荷量为,、两极板间的电压为,偏转电场区域水平宽度为,、之间距离足够大,偏转电场的电场强度,点与靶台竖直高度差为。不计电子的重力、空气阻力以及电子间的相互作用。求:
(1)电子刚进入偏转电场时的速度大小;
(2)电子射出偏转电场时速度方向与水平方向的夹角;
(3)点到极板最右端点的水平距离。
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西安市曲江第二中学2026-2027学年度第一学期
期中质量检测高二年级(物理)试题
(全卷满分100分,时间75分钟)
一、单选题(共7小题,每题只有一个正确选项,每题4分,共28分。)
1. 关于电势能、电势和电场力做功,下列说法正确的是( )
A. 电荷在电场中某点的电势能越大,该点的电势一定越高
B. 电场力对电荷做正功,电荷的电势能一定增大
C. 正电荷沿电场线方向移动,电场力做正功,电荷的电势能减小
D. 电荷的电势能变化量与所选取的零电势点有关
【答案】C
【解析】
【详解】A.设电荷的电荷量为,所在位置的电势为、电势能为。根据电势定义有,对同一负电荷,电势能越大,所在位置的电势越低,故A错误;
BC.设电场力所做的功为,电势能变化量为。根据电场力做功与电势能变化的关系有,电场力做正功时,电势能减小。正电荷所受电场力方向与电场线方向相同,沿电场线方向移动时,电场力做正功,电势能减小,故B错误,C正确;
D.电势能的数值依赖零电势点的选取,但电场力对同一移动过程所做的功不受其影响;根据上述做功与电势能变化的关系,电势能变化量也不受其影响,故D错误。
故选C。
2. 铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。现有一横截面积为的铜导线,单位体积的导线中有个自由电子,电子的电荷量为,当电流为时,下列说法正确的是( )
A. 电流既有大小,又有方向,是矢量
B. 电子定向移动的速率为
C. 由可知电流与电荷量成正比,与时间成反比
D. 由可知,通电时间越长,电流越大
【答案】B
【解析】
【详解】A.电流虽有方向,但遵循代数运算法则,是标量,故A错误;
B.由电流微观表达式
解得电子定向速率,故B正确;
C.是定义式,与或均无直接关系,故C错误;
D.是定义式,与或均无直接关系,只有在电荷量不变的情况下,增大时会减小,故D错误。
故选B。
3. 如图甲所示,手机解锁技术已从传统的密码解锁演变为更便捷的指纹解锁,指纹传感器运用了电容器原理,其上密密麻麻地分布着众多微小电极,当手指按下时,指纹的凹凸不平会改变电容器极板间的距离,进而影响电容的变化,其内部电路如图乙所示,保持电容器电压不变,当使用指纹解锁时极板间距离减小,下列说法正确的是( )
A. 电容器处于放电状态
B. 电容器处于充电状态
C. 电容器极板间的电场强度不变
D. 电容器极板间的电场强度变小
【答案】B
【解析】
【详解】AB.据平行板电容器的电容决定式 可知,当极板间距离减小时,电容增大。由于电容器始终与电源相连,电压保持不变,根据电容定义式可得,可知电容器带电量增大,电容器处于充电状态,故A错误,B正确;
CD.根据公式,由于电压不变,极板间距离减小,可知电容器极板间的电场强度变大,故CD错误。
故选B。
4. 我国卫星广泛采用静电离子推力器(电推进)进行轨道维持与姿态控制。某型离子推力器加速区的电场线分布如图中实线所示,某粒子在该电场中仅在电场力作用下从点运动至点的轨迹如图中虚线所示。下列说法正确的是( )
A. 该粒子带正电
B. 该粒子从点运动到点的过程中速度增大
C. 该粒子在点的加速度大于在点的加速度
D. 该粒子从点运动到点的过程中电势能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场线箭头表示电场强度方向。由粒子轨迹的弯曲方向可知,电场力方向与电场强度方向相反,故,粒子带负电,故A错误;
B.粒子从到的运动方向沿电场方向有同向分量。由于粒子带负电,电场力与位移的夹角为钝角,电场力做负功,动能减小,速度减小,故B错误;
C.点的电场线比点密,故。由电场力大小和牛顿第二定律,得
因此粒子在点的加速度大小大于在点的加速度大小,故C正确;
D.从到的运动方向沿电场方向,电势降低,故有。粒子带负电,电势能变化为
电势能增加,故D错误。
故选C。
5. 关于电源和电动势,下列说法中正确的是( )
A. 电源电动势在数值上等于该电源每秒转换的能量
B. 闭合电路中的自由电子总是从低电势处向高电势处移动
C. 电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移向正极时做功越多
D. 电动势大小表示电源把其他形式的能转化为电能本领的强弱
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据电动势的定义式
可知在电源内部,电源的电动势,表示移动单位正电荷从负极到正极非静电力做功的多少,不是每秒转换的能量。每秒转换能量是电功率,不是电动势,A错误;
B.在外电路,自由电子(负电荷)从低电势(负极)向高电势(正极)移动;在内电路,自由电子是从高电势向低电势移动。B错误;
CD.电动势表征电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多,C错误,D正确;
故选D 。
6. 我国研制出超稳定钙钛矿发光二极管,亮度可达116万尼特以上,使用寿命超过18万小时。实验人员测量了该二极管的伏安特性曲线如图所示,则( )
A. 加1.5V正向电压时,二极管的电阻为100Ω
B. 加1V正向电压时,二极管的电阻为500Ω
C. 加正向电压时,二极管的阻值随着电压的增大而减小
D. 若二极管两端的电压增加为原来的两倍,则流过二极管的电流也增加为原来的两倍
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据欧姆定律,二极管在某一状态的电阻满足
由题图可知加正向电压时,对应电流为
此时二极管的电阻为,故A错误;
B.加正向电压时,对应电流为
此时二极管的电阻为,故B错误;
C.根据可知,曲线上任意点与原点连线的斜率可以表示电阻的倒数;加正向电压时,由题图可知曲线上任意点与原点连线的斜率随着电压的增大而增大,则二极管的阻值随着电压的增大而减小,故C正确;
D.该二极管是非线性元件,图线为曲线,电流与电压不成正比;所以二极管两端的电压增加为原来的两倍,流过二极管的电流不是增加为原来的两倍,故D错误。
故选C。
7. 某静电场电势在x轴上分布如图所示,图线关于轴对称,M、P、N是x轴上的三点,;有一电子从M点静止释放,仅受x轴方向的电场力作用,则下列说法不正确的是( )
A. M点电场强度方向沿x轴负方向
B. M点的电场强度与N点的电场强度相同
C. 电子在P点的动能大于在N点的动能
D. 电子在M点的电势能大于在P点的电势能
【答案】B
【解析】
【详解】A.图像关于纵轴对称,说明,电场强度沿轴的分量满足,图像斜率正负决定电场方向。
在点,随增大而升高,即,所以,电场方向沿轴负方向,故A正确;
B.、关于原点对称,电场强度大小相等,但点电场沿轴负方向,点电场沿轴正方向,方向不同,所以电场强度矢量不相同,故B错误;
C.电子从点静止释放,带负电,受力方向与电场相反。在区域,电子受力向右,做加速运动;过点后,电场方向向右,电子受力向左,做减速运动。所以到的过程中动能减小,点在点左侧,因此电子在点的动能大于在点的动能,故C正确;
D.电子带负电,电势越低,电势能越大。由图可知,点电势低于点电势,所以电子在点的电势能大于在点的电势能,故D正确。
本题选不正确的,故选B。
二、多选题(共3小题每小题6分,选对但不全得3分,有错选得0分,共18分)
8. 充电宝主要部件是锂电池,电池充满电后能放出的总电荷量叫作电池容量,通常以“安时”()或“毫安时”()作单位。按照民航局乘机规定:严禁携带额定能量超过160W·h的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌,上面写着“20000mA·h”和“3.7V”。根据上面信息能够判断出下面四个选项中哪些是正确的( )
A. 是能量的单位
B. 该充电宝的电池容量为
C. 该充电宝可以带上飞机
D. 该充电宝电池充满电后可储存约的能量
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据可知,是电荷量的单位,故A错误;
B.该充电宝的电池容量为,故B正确;
C.该充电宝的能量为
该充电宝可以带上飞机,故C正确;
D.该充电宝电池充满电后可储存的能量约,故D错误。
故选BC。
9. 教室的一体机屏幕多为电容屏,具有灵敏度高的特点。电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路,其直流电源的电压保持稳定。平行板电容器的上极板为可动电极,下极板为固定电极,为两板间一定点。当用手指触压屏幕上某个部位时,可动电极的极板会发生形变,同时也相当于将板接地,形变过程中,电流表G中有从到的电流,则下列判断正确的是( )
A. 触压过程中,电容器电容变小
B. 触压过程中,电容器的带电量增大
C. 直流电源的端为电源负极
D. 触压过程中,点电势升高
【答案】BC
【解析】
【详解】A.平行板电容器电容决定式为,触压时可动电极A形变,极板间距减小,其余量不变,因此电容变大,故A错误;
B.电容器始终与直流电源相连,极板间电压等于电源电压保持稳定,根据,增大时,电容器带电量增大,故B正确;
C.电容器带电量增大,对应电容器的充电过程。电流表中电流从到,说明正电荷从流向可知c为电源负极,故C正确;
D .由于电容器两端电压U不变,根据,由于d减小,可知极板间电场强度E增大,A板接地,A板电势为0,由于AB板间电压U不变,所以极板B的电势不变,设P点与极板B的距离为,则有
不变,E增大,可知减小,即点P电势降低,故D错误。
故选BC。
10. 为了打击酒驾醉驾行为,保障交通安全,交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图1是某型号酒精测试仪,其工作原理如图2所示,为气敏电阻,其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为、内阻为,电路中的电表均为理想电表,为定值电阻且。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中,下列说法正确的是( )
A. 饮酒量越多,电源的输出功率一定越小
B. 饮酒量越多,气敏电阻消耗的功率越大
C. 电流表的示数变大,电压表的示数变小
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变
【答案】CD
【解析】
【详解】A.电源的输出功率
由二次函数可知当时电源输出功率最大。
由题可得
饮酒量越多,酒精气体浓度越大,则阻值越小,由可知回路电流越大,由数学知识可知回路电流越大,电源的输出功率越大。故A错误;
B.将定值电阻等效为电源内阻的一部分,可知当时消耗的功率最大,由于不确定与的具体大小关系,故饮酒量越多,气敏电阻消耗的功率变化不确定。故B错误;
C.饮酒量越多,酒精气体浓度越大,则阻值越小,由可知回路电流越大,电流表示数变大,由可知气敏电阻两端的电压减小,电压表示数变小。故C正确;
D.根据可得电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为
则电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变,故D正确。
故选CD。
三、实验题(每空2分,共16分。)
11. 某实验小组利用图甲所示的电路测量金属丝的电阻率(图中表示待测金属丝的电阻)。
(1)正确操作螺旋测微器,测量金属丝的直径结果如图乙所示,则该次测得的金属丝的直径为___________mm;
(2)图中已连接了部分导线。请根据甲图补充完成图中实物间的连线___________;
(3)连接好电路后,开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至___________(选填“左端”或“右端”);
(4)用刻度尺测得被测金属丝接入电路的长度为,螺旋测微器测得金属丝的直径为,用电流表和电压表测得金属丝的电阻为,则被测金属丝的电阻率为___________。(用题中所给物理量的字母表示)
【答案】(1)2.095##2.094##2.096
(2) (3)左端
(4)
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的精确值为,由图乙可知金属丝的直径为
【小问2详解】
根据图甲电路图,完整的实物连线如图所示
【小问3详解】
连接好电路后,为了保证电表的安全,开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至左端。
【小问4详解】
根据电阻定律可得
又
联立可得金属丝的电阻率为
12. 某同学想要测量一节干电池的电动势和内阻,其设计的实验电路如图甲所示。
(1)在正确连接电路图,检查无误后,闭合开关,该同学移动滑动变阻器的滑片置于某位置时,电流表和电压表的示数如图乙所示,此时电压表的读数为________V。
(2)该同学记录多组实验数据,绘制出的图像如图丙所示。则该干电池的电动势________V、内电阻________Ω。(结果均保留两位有效数字)
(3)该同学认为,如果考虑电表内阻对电路的影响,该实验存在误差,下列分析正确的是( )
A. 误差原因是电流表的分压 B. 误差原因是电压表的分流
C. 电动势测量值小于真实值 D. 内阻测量值大于真实值
【答案】(1)1.20
(2) ①. 1.5 ②. 1.0 (3)BC
【解析】
【小问1详解】
电压表的最小刻度为0.1V,则读数为1.20V;
【小问2详解】
根据U=E-Ir
结合图像可知,该干电池的电动势1.5V
内电阻
【小问3详解】
AB.由图甲所示电路图可知,相对于电源来说采用电流表外接法,电压表的测量值是准确的,由于电压表的分流作用,电流表的测量值小于真实值,故B正确,A错误;
CD.当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,除此之外,由于电压表的分流作用,电流的测量值小于真实值,电源的U−I图像如图所示
由图示图像可知,电池电动势的测量值小于真实值,内阻测量值小于真实值,故D错误,C正确。
故选BC。
四、解答题(13题10分,14题14分,15题14分,共38分。)
13. 如图所示,灵敏电流计的内阻Rg = 90 Ω,满偏电流Ig = 1 mA。当使用a、b两个端点时,是量程为I的电流表;当使用a、c两个端点时,是量程为3 V的电压表。已知电阻R1 = 10 Ω,求:
(1)量程I的值;
(2)电阻R2的值。
【答案】(1)10 mA
(2)291 Ω
【解析】
【小问1详解】
当使用a、b两个端点时,若灵敏电流计满偏,根据并联电路规律,有
【小问2详解】
当使用a、c两个端点时,若灵敏电流计满偏,根据串联电路规律,有
即
14. 如图甲所示为某品牌的共享电动自行车。某兴趣小组同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣,现将其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙所示。查阅资料得知该电动车的电源电动势E=40V,内阻r=1,电动机的内阻为RM=0.8,车灯电阻R=24(不变),电流表内阻忽略不计。当S1、S2都接通时,电流表示数为I=4A,此时电动机正常工作。
(1)当S1、S2都接通时,求车灯的两端电压U1,此时车灯电流I1 ;
(2)求此时电源的输出功率;
(3)求此时电动机的输出功率。
【答案】(1);
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
开关和都接通时,车灯与电动机并联,电流表测量干路电流。车灯两端电压等于电源路端电压,由闭合电路欧姆定律得,代入数据得
车灯为纯电阻元件,由欧姆定律得,代入数据得
【小问2详解】
电源的输出功率等于供给外电路的电功率,由电功率公式得,代入第(1)问求得的路端电压,得
【小问3详解】
设通过电动机的电流为。由并联电路的电流关系得,所以
电动机两端电压同样为。根据电功率公式和焦耳定律,电动机的输入功率和线圈发热功率分别为和
电动机正常工作,输入的电能转化为机械能和内能,由能量守恒,机械输出功率为
代入数据得
15. XCT扫描是计算机射线断层扫描技术的简称,可用于对多种病情的探测。某种XCT机原理示意图如图所示,竖直极板、之间存在水平方向的加速电场,水平极板、之间存在竖直方向匀强偏转电场;经调节后,电子枪产生的电子从处由静止开始沿实线所示的轨迹运动,最终打到水平圆形靶台上的中心点,产生射线。已知电子的质量为,电荷量为,、两极板间的电压为,偏转电场区域水平宽度为,、之间距离足够大,偏转电场的电场强度,点与靶台竖直高度差为。不计电子的重力、空气阻力以及电子间的相互作用。求:
(1)电子刚进入偏转电场时的速度大小;
(2)电子射出偏转电场时速度方向与水平方向的夹角;
(3)点到极板最右端点的水平距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
电子在加速电场中由静止开始加速,由动能定理得
解得
【小问2详解】
电子进入偏转电场后,在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。设电子在偏转电场中的加速度大小为,运动时间为,由牛顿第二定律得
解得
由水平方向的运动可得
电子射出偏转电场时竖直分速度大小为
由速度的合成得
代入电场强度及第(1)问的结果得
故
【小问3详解】
设电子在偏转电场中向下偏转的距离为,由竖直方向的运动规律得
代入前两问的结果得
电子离开偏转电场后做匀速直线运动,速度方向与水平方向的夹角为,到达点前继续向下运动的距离为,由几何关系得
解得
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