新化县2022级高二上期 10月月考物理试题
总分:100分 时间:75分钟
本试卷分为试题卷和答题卡两部分,其中试题卷由第 I卷(选择题)和第 II卷
(非选择题)组成,共 6页;答题卡共 2页。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的班级、姓名用 0.5毫米黑色签字笔填写清楚,同时
用 2B铅笔将考号准确填涂在“准考证号”栏目内。
2.选择题使用 2B 铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上,如需改动,用橡皮
擦擦干净后再选涂其它答案;非选择题用 0.5毫米黑色签字笔书写在答题卡的对
应框内,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
3.考试结束后将答题卡收回。
第 I卷(选择题)
一、单项选择题:本题共 8小题,每小题 4分,共 32分。在每小题给出的四个
选项中,只有一项符合题目要求。
1. 下列关于电流方向的说法中正确的是( )
A. 电荷的定向移动方向即为电流的方向 B. 电流的方向总是从电源的正极流向负极
C. 电流既有大小,又有方向,是一个矢量 D. 在电源内部,电流从负极流向正极
2. 关于电荷和电场,下列说法正确的是( )
A. 摩擦起电的实质是电荷发生了转移 B. 点电荷就是体积很小的电荷
F
C. 电场是假想的,并非实际存在 D. 由E 可知 E与 F成正比,与 q成反比
q
3. 如图,平行板电容器经开关 S与电源连接、当 S闭合时、电容器两极板间有一带电油滴
静止在 a点。已知油滴所带电荷量很小,a点的电势为φa。下列说法正确的是( )
A. 将电容器的 B板向下稍微移动、φa不变
B. 将电容器的B板向下稍微移动、油滴不动
C. 断开 S,将电容器的 B板向下稍微移动、φa升高
D. 断开 S,将电容器的 B板向下稍微移动、油滴向下移动
1
{#{QQABJYCQogiAAhBAAAhCAwniCkOQkBEACAoGgEAMIAAAQBFABAA=}#}
4. 一根长为 L、横截面积为 S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积内自由电子数
为 n,电子的质量为 m、电荷量为 e,在棒两端加上恒定的电压 U,金属棒内自由电子定向
移动的平均速率为( )
U US 2
A. B.
ne L ne L
ne L ne SLC. D.
U
5. 如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形金属导体,放在负点电荷形成的电场中,导体
处于静电平衡,A、B为导体内部的两个点,下列说法正确的是( )
A. 开关断开时,A、B两点的电场强度 EA EB
B. 开关断开时,A、B两点的电势相等
C. 开关断开时,导体左端带负电,右端带正电
D. 开关闭合后,大地上的电子将沿导线移向导体
6. 如图所示,虚线是某静电场的一簇等势线,边上标有电势的值,一带电粒子只在电场力
作用下恰能沿图中的实线从 A经过 B运动到 C,下列判断正确的是( )
A. 粒子一定带负电
B. A处场强大于 C处场强
C. 粒子在 A处电势能大于在 C处电势能
D. 粒子从 A到 B电场力所做的功大于从 B到 C电场力所做的功
7. 在图甲所示的电路中,电源的电动势为 3.0V,内阻不计,灯 L1、L2、L3 为
三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后,下列说法
中正确的是( )
A. 灯泡 L1的电流为灯泡 L2电流的 2倍
B. 灯泡 L1的电阻为 7.5Ω
C. 灯泡 L2的电阻为 12Ω
D. 通过电源的电流为 0.45A
8. 如图所示,在匀强电场中有 A、B、C三点,三点构成直角三角形,∠A=37°,AB边长
为 5 m,D为 AB中点,电场线与 ABC所在平面平行,A、B、C三点的电势分别为 14 V、6
V和 6 V,取 sin37°=0.6,cos37°=0.8,则( )
A. DC两点间电势差 UDC=8 V
2
{#{QQABJYCQogiAAhBAAAhCAwniCkOQkBEACAoGgEAMIAAAQBFABAA=}#}
B. D点电势φD=8 V
C. 该电场的电场强度 E=2 V/m
D. 该电场的方向为沿 BC方向
二、多项选择题:本题共 3小题,每小题 5分,共 15分。每小题给出的四个选
项中,有多项符合题目要求,全都选对得 5 分,选对但不全得 3 分,选错得 0
分。
9. 如图甲所示,一物块从足够长的固定粗糙斜面底端以某一速度冲上斜面.从初始位置起
物块动能 Ek随位移 x的变化关系如图乙所示.已知物块质量为 2kg,斜面倾角为 37°,
sin37°=0.6,cos37°=0.8,取重力加速度 g=10m/s2.下列说法正确的是( )
A. 物块上升的最大高度为 5m
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为 0.5
C. 整个上滑过程物块机械能减少了 100J
D. 整个上滑过程物块重力势能增加了 100J
10. 如图所示,空间中有水平向右的匀强电场,场强大小为 E,一质量为 m的带电小球(可
视为质点),从 O点竖直向上抛出,动能为 Ek0,经过一段时间小球回到与 O点相同高度处
的 A点,此时时动能为 5Ek0,已知重力加速度为 g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 该过程中小球所受的电场力做正功
2mg
B. 小球的电荷量 q
E
E
C. 小球的最小动能为 k0
2
4EE
D. O、A k点间电势差的大小为 0
mg
11. 在 x轴上固定两个点电荷 A、B,其中 A带电+4Q、坐标 xA d ,B带电-Q,位于坐标
原点( xB 0),如图甲所示,
x轴上电场强度分布如图乙
所示(规定 x轴正方向为电
场强度的正方向)。现将一个
3
{#{QQABJYCQogiAAhBAAAhCAwniCkOQkBEACAoGgEAMIAAAQBFABAA=}#}
带负电的试探电荷 C从坐标 xC处(0 xC d)静止释放,用 a、Ep和 Ek分别表示 C的加
速度、电势能和动能,设 x轴正方向为加速度的正方向,无穷远处为电势零点,则下列图像
可能正确的是( )
A. B.
C. D.
第Ⅱ卷(非选择题)
三、实验题(12题:除(2)、(3)第四空 3分外,其余每空 2分,共 18分)
12. 在“测定金属的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻 Rx约为 5Ω,实验室备有下列实验
器材:
A.电压表 V1(量程 0~3V,内阻约为 15kΩ)
B.电压表 V2(量程 0~15V,内阻约为 75kΩ)
C.电流表 A1(量程 0~3A,内阻约为 0.2Ω)
D.电流表 A2(量程 0~0.6A,内阻约为 1Ω)
E.变阻器 R1(0~100Ω,0.6A)
F.变阻器 R2(0~2000Ω,0.1A)
G.电池组 E(电动势为 3V,内阻很小)
H.开关 S,导线若干
(1)为减小实验误差,电流表应选用_______,电压表应选用_______,滑动变阻器应选用
_______(填器材前面的序号);
(2)为减小实验误差,应选用如图
中_______(选填“甲”或“乙”)实验
的电路原理图。
4
{#{QQABJYCQogiAAhBAAAhCAwniCkOQkBEACAoGgEAMIAAAQBFABAA=}#}
(3)用毫米刻度尺测得金属丝长度为 60.00cm,螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的
示数如图,则金属丝的直径为_______mm,电流表的示数为_______A,电阻值为_______Ω
(此空保留 2位有效数字),金属丝电阻率约为______Ω·m(此空保留 3位有效数字)。
四、计算题:本大题共 3 题,除第 14 题 11分外,其余每题均为 12 分,共 35
分。需要写出必要的文字说明和公式,只有答案不给分。
13. 如图所示,第一象限中有沿 x轴正方向的匀强电场,第二象限中有沿 y轴负方向的匀强
电场,两电场的电场强度大小相等。一个质量为 m,电荷量为 - q的带电小球以初速度 v0
从 x轴上 P ( - L,0 )点经过 y轴上的同一个点 Q(未画出)射入第二象限,已知小球在
第一和第二象限中都做直线运动,重力加速度 g为已知量。则:
(1) 初速度 v0与 x轴正方向的夹角;
(2) 求 P、Q两点间的电势差 UPQ;
(3) 若将第一象限的电场方向调为水平向左,其他条件不变,则小球从 P点飞出至再次
回到 x轴所用时间。
5
{#{QQABJYCQogiAAhBAAAhCAwniCkOQkBEACAoGgEAMIAAAQBFABAA=}#}
14. 电场中的等势面是一簇互相平行的平面,间隔均为 d=1cm,各等势面的电势如图所示,
现有一质量为 m=0.1kg的带电小球,以速度 v0=2m/s射入电场,v0的方向与水平方向成 45°
斜向上,要使质点做直线运动(g=10m/s2)则:
(1)小球带何种电荷?电量是多少.
(2)在入射方向的最大位移是多少.
(3)起点和终点的电势差为多少.
15. 空间存在范围足够大的水平方向匀强电场,长为 L的绝缘细线一端固定于 O点,另一端
3mg
系一带电量为q(q 0)、质量为 m的小球,已知电场强度 E ,
q OA
处于水平方向,
4
OC在竖直方向,已知重力加速度为 g,将小球从 A点由静止释放,求:
(1)小球到达 B点时的速度大小及此时细线对小球拉力的大小;
(2)小球从 A点运动到 B点过程中的最大速率;
(3)如图所示,若将小球从与 A点等高的 C点静止释放,当小球运动到与 D点时,OD与
OA的夹角 37 ,求小球在 D点的速度大小。
6
{#{QQABJYCQogiAAhBAAAhCAwniCkOQkBEACAoGgEAMIAAAQBFABAA=}#}物理试题答案
第I卷(选择题)(1-8每小题4分,9-11每小题5分,共47分)
题序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 D A C A B B D C B ACD ACD
第Ⅱ卷(非选择题)
三、实验题(12题:除(2)、(3)第四空3分外,其余每空2分,共18分)
12 .①. D ②. A ③. E ④. 乙 ⑤. 0.637(0.636~0.638可) ⑥. 0.50 ⑦. 2.4 ⑧. 1.26×10-6
四、计算题:本题共3小题,除第14题11分外,每题12分。需要写出必要的文字说明和公式,只有答案不给分。
13.【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)带电质点在第二象限做匀速直线运动,有,且由带电质点在第一象限中做直线运动,有,解得
(2)到的过程,由动能定理有,解得
(3)带电质点在第二象限做匀速直线运动的时间
若将第一象限的电场方向调为水平向左,则在第一象限类平抛运动,
即,由几何关系知,解得
另一解舍去;
从点至再次到轴的总时间为
14.【答案】(1)10 4C;(2);(3)-1000V
【详解】(1)电场线与等势面垂直,且由等势面高处指向等势面低处,得知电场线方向水平向左.
小球做直线运动,则知电场力和重力的合力方向与速度方向在同一条直线上,其受力分析如图所示:
电场强度的大小为
因电场力方向与电场强度方向相同,则小球带正电,且有
mg=qE,则有
(2)带电小球沿入射方向做匀减速直线运动,其加速度为
,则微粒在入射方向的最大位移为
(3)因为沿着电场线方向电势降低,终点电势高,所以起点和终点的电势差为
15.【答案】(1)10 4C;(2);(3)-1000V
【详解】(1)电场线与等势面垂直,且由等势面高处指向等势面低处,得知电场线方向水平向左.
小球做直线运动,则知电场力和重力的合力方向与速度方向在同一条直线上,其受力分析如图所示:
电场强度的大小为
因电场力方向与电场强度方向相同,则小球带正电,且有
mg=qE,则有
(2)带电小球沿入射方向做匀减速直线运动,其加速度为
,则微粒在入射方向的最大位移为
(3)因为沿着电场线方向电势降低,终点电势高,所以起点和终点的电势差为物理试题 答案解析
总分:100分 时间:75分钟
本试卷分为试题卷和答题卡两部分,其中试题卷由第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)组成,共6页;答题卡共2页。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的班级、姓名用0.5毫米黑色签字笔填写清楚,同时用2B铅笔将考号准确填涂在“准考证号”栏目内。
2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上,如需改动,用橡皮擦擦干净后再选涂其它答案;非选择题用0.5毫米黑色签字笔书写在答题卡的对应框内,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
3.考试结束后将答题卡收回。
第I卷(选择题)
单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 下列关于电流方向的说法中正确的是( )
A. 电荷的定向移动方向即为电流的方向 B. 电流的方向总是从电源的正极流向负极
C. 电流既有大小,又有方向,是一个矢量 D. 在电源内部,电流从负极流向正极
【答案】D
【详解】A.物理学中电流的方向规定为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向,故A错误;
BD.在电源的外部,电流的方向总是从电源的正极流向负极,而在电源内部,电流从负极流向正极,故B错误,D正确;
C.电流有方向,但电流的计算方法为代数方法,是标量,故C错误;
2. 关于电荷和电场,下列说法正确的是( )
A. 摩擦起电的实质是电荷发生了转移 B. 点电荷就是体积很小的电荷
C. 电场是假想的,并非实际存在 D. 由可知E与F成正比,与q成反比
【答案】A
【详解】A.摩擦起电的实质是电荷发生了转移,故A正确;
B.电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略时,就可以看成是点电荷,并不是足够小的电荷就是点电荷,故B错误;
C.电场线是不存在的假想的线,电场是客观存在的,故C错误;
D.公式,是场强的定义式,电场中某点的电场强度是由电场本身决定的,与试探电荷受的电场力F以及电荷量q无关,故D错误。故选A。
3. 如图,平行板电容器经开关S与电源连接、当S闭合时、电容器两极板间有一带电油滴静止在a点。已知油滴所带电荷量很小,a点的电势为φa。下列说法正确的是( )
A. 将电容器的B板向下稍微移动、φa不变
B. 将电容器B板向下稍微移动、油滴不动
C. 断开S,将电容器的B板向下稍微移动、φa升高
D. 断开S,将电容器的B板向下稍微移动、油滴向下移动
【答案】C
【详解】AB.保持开关闭合,电压U不变,将电容器的B板向下稍微移动,则板间距增大,由可知,场强减小,电场力减小,之前静止的油滴将向下运动,根据
,可知场强减小, Aa距离不变,电势升高,故AB错误;
CD.断开S,电荷量保持不变,根据公式,,
解得,可知将电容器的B板向下稍微移动,场强E保持不变,油滴受力不变,保持静止,根据,可知场强不变,距离增大,则电势升高,故C正确,
D错误。故选C。
4. 一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积内自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e,在棒两端加上恒定的电压U,金属棒内自由电子定向移动的平均速率为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】根据电流的微观表达式可知,由欧姆定律,电阻定律,联立可得,故选A。
5. 如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形金属导体,放在负点电荷形成的电场中,导体处于静电平衡,A、B为导体内部的两个点,下列说法正确的是( )
A. 开关断开时,A、B两点的电场强度
B. 开关断开时,A、B两点的电势相等
C. 开关断开时,导体左端带负电,右端带正电
D. 开关闭合后,大地上的电子将沿导线移向导体
【答案】B
【解析】
【详解】A.枕形导体内部电场强度都为零,则A点场强等于B点的场强,,故A错误;
B.在枕形导体内部出现感应电荷的电场,正好与点电荷的电场叠加,导体内部电场强度处处为零,导体是等势体,A、B两点电势相等,故B正确;
C.在枕形导体内部出现感应电荷的电场,枕形导体左端带正电,右端带负电,故C错误;
D.由于导体处在负电荷形成的电场中,电子将会被排斥,并不会从大地流向导体,故D错误;
故选B。
6. 如图所示,虚线是某静电场的一簇等势线,边上标有电势的值,一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C,下列判断正确的是( )
A. 粒子一定带负电
B. A处场强大于C处场强
C. 粒子在A处电势能大于在C处电势能
D. 粒子从A到B电场力所做的功大于从B到C电场力所做的功
【答案】B
【详解】A.根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势,可知电场线方向大致向左,根据粒子轨迹的弯曲方向可知,粒子所受的电场力方向大致向左,则知粒子一定带正电,故A错误;
B.等差等势面的疏密反映电场强度的大小,A处场强大于C处场强,故B正确;
C.粒子从A点运动到C点,电场力方向与速度方向的夹角为钝角,电场力做负功,电势能增大,故C错误;
D.由于电势差相同,根据W=Uq知,电场力做功相同,故D错误。
故选B。
7. 在图甲所示的电路中,电源的电动势为3.0V,内阻不计,灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后,下列说法中正确的是( )
A. 灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍
B. 灯泡L1的电阻为7.5Ω
C. 灯泡L2的电阻为12Ω
D. 通过电源的电流为0.45A
【答案】D
【详解】A.灯L2、L3串联,则,根据图乙可知,
而,根据图乙可知,则,故A错误;
B.根据部分电路的欧姆定律可得,故B错误;
C.根据部分电路的欧姆定律可得,故C错误;
D.通过电源的电流即为干路电流,根据以上分析可得
故D正确。故选D。
8. 如图所示,在匀强电场中有A、B、C三点,三点构成直角三角形,∠A=37°,AB边长为5 m,D为AB中点,电场线与ABC所在平面平行,A、B、C三点的电势分别为14 V、6 V和6 V,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,则( )
A DC两点间电势差UDC=8 V
B. D点电势φD=8 V
C. 该电场的电场强度E=2 V/m
D. 该电场的方向为沿BC方向
【答案】C
【详解】AB.将AB二等分,由于UAB=φA-φB=14V-6V=8V
则每等分两端的电势差为4V,所以UAD=φA-φD=4V
可知φD=10V,则UDC=φD-φC=10V-6V=4V,故AB错误;
CD.由于φB=φC=6V
C两点位于同一等势面上,根据沿电场线方向,电势降低,故电场线即沿AC方向,场强,故C正确,D错误。故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全都选对得5分,选对但不全得3分,选错得0分。
9. 如图甲所示,一物块从足够长的固定粗糙斜面底端以某一速度冲上斜面.从初始位置起物块动能Ek随位移x的变化关系如图乙所示.已知物块质量为2kg,斜面倾角为37°,sin37°=0.6,cos37°=0.8,取重力加速度g=10m/s2.下列说法正确的是( )
A. 物块上升最大高度为5m
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 整个上滑过程物块机械能减少了 100J
D. 整个上滑过程物块重力势能增加了 100J
【答案】B
【详解】A.由图乙可知,图像与x轴的交点的横坐标为5,则x的最大值为5m,则物块上升的最大高度为h=5 sin37°m=3m,A错误;
B.由动能定理,解得μ=0.5,B正确;
C. 由于摩擦力做负功,机械能减少,整个上滑过程物块机械能减少了
,C错误;
D. 整个上滑过程物块重力势能增加了,D错误。
故选B。
10. 如图所示,空间中有水平向右匀强电场,场强大小为E,一质量为m的带电小球(可视为质点),从O点竖直向上抛出,动能为,经过一段时间小球回到与O点相同高度处的A点,此时时动能为,已知重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 该过程中小球所受的电场力做正功
B. 小球的电荷量
C. 小球最小动能为
D. O、A点间电势差的大小为
【答案】ACD
11. 在x轴上固定两个点电荷A、B,其中A带电+4Q、坐标,B带电-Q,位于坐标原点(),如图甲所示,x轴上电场强度分布如图乙所示(规定x轴正方向为电场强度的正方向)。现将一个带负电的试探电荷C从坐标xC处()静止释放,用a、Ep和Ek分别表示C的加速度、电势能和动能,设x轴正方向为加速度的正方向,无穷远处为电势零点,则下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【详解】A.试探电荷的受力存在一个转折点,即吸引力和排斥力平衡点,设该点坐标为x(x>0),根据可得,根据牛顿第二定律得
加速度a与电场强度E成正比,场强随x的变化图与加速度应该形状相同,因为试探电荷带负电,所以加速度的方向与电场强度方向相反,A正确。
B.从静止释放到的位置,电场力做正功,电势能减小,过了的位置再往正方向运动时,电场力做负功,电势能增大,故是电势能的最低点,B错误。
CD.从静止释放到的位置,电场力做正功,动能增大,过了的位置再往正方向运动时,电场力做负功,动能减小,试探电荷运动到点时动能最大,当动能一直减小,可能动能减小到零后返回,也可能不等于零一直运动到无穷远处;具体讨论如下:如图所示是电势能-位置图像,若试探电荷从左侧静止释放,则电荷运动至无穷远处时还有末动能;若从x与d之间静止释放,则电荷运动至势能与出发点相同时就速度为零了,接下来就会返回并在电势相等的两点之间往复运动,CD正确。
故选ACD。
第Ⅱ卷(非选择题)
三、实验题(12题:除(2)、(3)第四空3分外,其余每空2分,共18分)
12. 在“测定金属的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5Ω,实验室备有下列实验器材:
A.电压表V1(量程0~3V,内阻约为15kΩ)
B.电压表V2(量程0~15V,内阻约为75kΩ)
C.电流表A1(量程0~3A,内阻约为0.2Ω)
D.电流表A2(量程0~0.6A,内阻约为1Ω)
E.变阻器R1(0~100Ω,0.6A)
F.变阻器R2(0~2000Ω,0.1A)
G.电池组E(电动势为3V,内阻很小)
H.开关S,导线若干
(1)为减小实验误差,电流表应选用_______,电压表应选用_______,滑动变阻器应选用_______(填器材前面的序号);
(2)为减小实验误差,应选用如图中_______(选填“甲”或“乙”)实验的电路原理图。
(3)用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm,螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图,则金属丝的直径为_______mm,电流表的示数为_______A,电阻值为_______Ω(此空保留2位有效数字),金属丝电阻率约为______Ω·m(此空保留3位有效数字。
【答案】 ①. D ②. A ③. E ④. 乙 ⑤. 0.637(0.636~0.638可) ⑥. 0.50 ⑦. 2.4 ⑧. 1.26×10-6
【详解】(1)[1][2][3]电源电动势为3V,电压表可选:A、电压表V1(量程3V,内阻约为15KΩ),电路最大电流约为,电流表可选:D.电流表A2(量程600mA,内阻约为1Ω);为保证安全方便实验操作,滑动变阻器应选:E、变阻器R1(0~100Ω,0.3A);
(2)[4]待测电阻阻值约为5Ω,电压表内阻约为15kΩ,电流表内阻约为1Ω,电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表应选择外接法,因此实验电路应选图乙所示电路;
(3)[5]由图示螺旋测微器可知,导线的直径d=0.5mm+13.7×0.01mm=0.637mm;
[6]由图示电压表可知,其量程为3V,分度值为0.1V,所示为1.20V,由图示电流表可知,其量程为0.6A,分度值为0.02A,示数为0.50A,电阻阻值
[7]导线电阻代入数据解得
四、计算题:本题共3小题,除第14题11分外,每题12分。需要写出必要的文字说明和公式,只有答案不给分。
13. 如图所示,第一象限中有沿x轴正方向的匀强电场,第二象限中有沿y轴负方向的匀强电场,两电场的电场强度大小相等。一个质量为m,电荷量为 - q的带电小球以初速度v0从x轴上P ( - L,0 )点经过y轴上的同一个点Q(未画出)射入第二象限,已知小球在第一和第二象限中都做直线运动,重力加速度g为已知量。则:
(1) 初速度v0与x轴正方向的夹角;
(2) 求P、Q两点间的电势差UPQ;
(3) 若将第一象限的电场方向调为水平向左,其他条件不变,则小球从P点飞出至再次回到x轴所用时间。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)带电质点在第二象限做匀速直线运动,有,且由带电质点在第一象限中做直线运动,有,解得
(2)到的过程,由动能定理有,解得
(3)带电质点在第二象限做匀速直线运动的时间
若将第一象限的电场方向调为水平向左,则在第一象限类平抛运动,
即,由几何关系知,解得
另一解舍去;
从点至再次到轴的总时间为
14. 电场中等势面是一簇互相平行的平面,间隔均为d=1cm,各等势面的电势如图所示,现有一质量为m=0.1kg的带电小球,以速度v0=2m/s射入电场,v0的方向与水平方向成45°斜向上,要使质点做直线运动(g=10m/s2)则:
(1)小球带何种电荷?电量是多少.
(2)在入射方向的最大位移是多少.
(3)起点和终点的电势差为多少.
【答案】(1)10 4C;(2);(3)-1000V
【详解】(1)电场线与等势面垂直,且由等势面高处指向等势面低处,得知电场线方向水平向左.
小球做直线运动,则知电场力和重力的合力方向与速度方向在同一条直线上,其受力分析如图所示:
电场强度的大小为
因电场力方向与电场强度方向相同,则小球带正电,且有
mg=qE,则有
(2)带电小球沿入射方向做匀减速直线运动,其加速度为
,则微粒在入射方向的最大位移为
(3)因为沿着电场线方向电势降低,终点电势高,所以起点和终点的电势差为
15. 空间存在范围足够大的水平方向匀强电场,长为L的绝缘细线一端固定于O点,另一端系一带电量为()、质量为m的小球,已知电场强度,处于水平方向,在竖直方向,已知重力加速度为g,将小球从A点由静止释放,求:
(1)小球到达B点时的速度大小及此时细线对小球拉力的大小;
(2)小球从A点运动到B点过程中的最大速率;
(3)如图所示,若将小球从与A点等高的C点静止释放,当小球运动到与D点时,与的夹角,求小球在D点的速度大小。
【答案】(1),;(2);(3)
【详解】(1)令等效物理最低点所在半径与水平方向夹角为,则有
解得,可知将小球从A点由静止释放运动至B点过程有
小球在B点,根据牛顿第二定律有,解得,
(2)小球从A点运动到B点过程中,在上述的等效物理最低点达到最大速率,则有
,解得
(3)令等效物理最低点为e,作出示意图如图所示
可知,小球先沿Cf做匀加速直线运动,
根据动能定理有
在f点将速度分解,沿半径方向的分速度突变为0,沿切向的分速度为
,小球由f点到D点有
解得