四川省泸州市泸县第五名校2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题 (原卷版+解析版)

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名称 四川省泸州市泸县第五名校2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题 (原卷版+解析版)
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资源类型 教案
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2024-03-11 20:57:26

文档简介

泸县五中高2022级高二下学期开学考试
物理试题
第一部分 选择题(共48分)
一.选择题(本题共11小题,1~7题每小题4分,每小题给出的四个选项中只有一个是正确的;8~11题有多个选项符合要求,全部选对得5分,不全得3分,有错选或不选得0分,共48分)
1. 关于电场和磁场,下列说法正确的是(  )
A. 我们虽然不能用手触摸到电场的存在,却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱
B. 电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的客观存在的曲线
C. 磁感线和电场线都是闭合的曲线
D. 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,电流之间的相互作用是通过电场来发生的
2. 下列关于磁场的相关判断和描述正确的是( )
A. 甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实
B. 乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发,到S极终止
C. 丙图中导线通电后,其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实
D. 丁图中环形导线通电后,其轴心位置小磁针旋转方向符合物理事实
3. 如图所示,灯为“6V,4W”,灯为“6V,2W”。现把它们按在12V的电路中,要使每个灯都正常发光,还要求省电,正确的接法是(  )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中(图中未画出),相距为l的两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置。两导线均通有方向垂直于纸面向里、大小相等的电流时,纸面内与两导线距离均为l的a点处磁感应强度为零。b点与a点关于PQ连线对称。下列说法正确的是( )
A. 匀强磁场的方向平行于PQ向右
B. P的电流在a点处磁场的磁感应强度大小为
C. 将P中的电流方向反向,PQ连线中点磁场方向垂直PQ向上
D. 将Q中的电流方向反向时,b点的磁感应强度大小为
5. 一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)喷入磁场,A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接,A、B就是一个直流电源的两个电极。下列说法正确的是(  )
A. 带负电的粒子所受洛伦兹力水平指向极
B. 板是电源的正极
C. 增大等离子体喷人磁场的速度能增大发电机的电动势
D. 减小金属板A、B之间的距离能增大发电机的电动势
6. 风能是一种洁净、无污染、可再生的能源,临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场,如图所示。已知该地区的风速约为6m/s,空气密度约,已知风力发电机的风叶叶片长度为40m,且风能的30%可转化为电能,则一台发电机发电功率约为(  )
A B.
C. D.
7. 如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一段静止的长为L截面积为S的通电导线,磁场方向垂直于导线。设单位体积导线中有n个自由电荷,每个自由电荷的电荷量都为q,它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是(  )
A. 导线中电流大小为nSqv
B. 这段导线受到的安培力大小为nLqvB
C. 沿导线方向电场的电场强度大小为vB
D. 导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB
8. 有两材质、长度相同的电阻a和b,当它们接入电路时,得到如右图所示的电流I和电压U的关系,以下说法正确的是(  )
A. R1表示电阻a,R2表示电阻b
B. 电阻a和b串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ
C. R1表示电阻b,R2表示电阻a
D. 电阻a和b并联后的总电阻的I-U图线应在区域II
9. 在图甲所示的交流电路中,电源电压的有效值为,理想变压器原、副线圈的匝数比为均为固定电阻,,电压表为理想电表。已知电阻中电流i随时间变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 的阻值为
B. 电压表的示数为
C. 变压器传输的电功率为
D. 若拆除支路,电压表示数会减小
10. 如图所示,图甲中M为电动机,开关S闭合后,将滑动变阻器R的滑片从右端滑到左端的过程中,两电压表V1和V2的读数随电流表A读数的变化情况如图乙所示,已知电流表A读数在以下时,电动机没有转动。不考虑电表内阻,以下判断正确的是( )
A. 图线②为V2示数随电流表读数的变化图线
B. 电动机的内阻为
C. 电动机的最大输出功率是
D. 滑动变阻器的最大阻值为
11. 如图,在半径为R的半圆内有垂直纸面向外的匀强磁场,半径OP与半径OA的夹角为60°。现有一对正、负粒子以相同的速度从P点沿PO方向射入磁场中,一个从A点离开磁场,另一个从B点离开磁场。粒子的重力及粒子间的相互作用力均不计,则下列说法中正确的是(  )
A. 从B点射出磁场的是带正电的粒子 B. 正、负粒子在磁场中运动的周期之比为1∶1
C. 正、负粒子在磁场中运动的比荷之比为 D. 正、负粒子在磁场中运动的时间之比为3∶2
第二部分 非选择题(共52分)
注意事项:必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。
二.实验题(共14分)
12. 某同学测量一节干电池的电动势和内阻。现有实验器材如下:
干电池(电动势约1.5V、内阻较小)、滑动变阻器(0~10Ω)、电阻箱(0~999.9Ω)、电压表(0~3V量程、内阻约3kΩ)、电流表(0~0.6A量程、内阻约0.5Ω)、开关S、导线若干。
(1)该同学对测量这一节干电池的电动势和内阻设计出四个方案,其中精度较高是______;
A. B. C. D.
(2)图甲为该同学某次测量时电压表示数,其读数为______V;
(3)该同学采用“(1)”所选的某个方案后,测得多组(U、I)数据,画出图,如图乙,测得的电源电动势和内阻分别为______V、______Ω;(保留小数点后两位数字)
(4)该同学考虑到(3)所选的实验中电表不是理想电表,因此导致这一节干电池电动势测量结果为:______(选填“>、=、<”)。
13. 某同学用伏安法测定一薄的圆形合金片的阻值Rx(约为1kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表V1(量程0~1V,内阻约10kΩ)
B.电压表V2(量程0~5V,内阻约100kΩ)
C.电流表A1(量程0~1mA,内阻约10Ω)
D.电流表A2(量程0~0.6mA,内阻约0.05Ω)
E.电源(电压1.5V,额定电流0.5A,内阻不计)
F.滑动变阻器R1(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)
G.滑动变阻器R2(阻值范围0~2000Ω,额定电流2A)
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。
(1)由图甲、图乙两图读得圆柱体的直径D为_______mm,长度L为_______mm。
(2)为使测量尽量准确,电压表选用_________,电流表选用__________,滑动交阻器选用_______。(均填器材字母代号)
(3)画出测量Rx阻值的实验电路图__________。
三.计算题(写出必要的文字说明,3个小题,14题10分,15题12分,16题16分,共38分)
14. 如图所示,电源电动势为E=10V,内阻r=1Ω,R1=R2=R3=R4=1Ω,电容器电容C=6μF,开关闭合时,间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m,电荷量为q的小球正好处于静止状态.求
(1)电路稳定后通过R4的电流I;
(2)开关S断开,流过R2的电荷量△Q;
(3)断开开关,电路稳定后,小球加速度a的大小.
15. 一段半径为2m且光滑的圆弧BCD 处于光滑水平面,俯视图如图所示。空间存在与水平面平行的匀强电场,O为圆弧的圆心,OC与电场方向平行、OD 与电场方向垂直,并且OB的连线与OC的连线所成夹角为 一质量为 带电量为 的小球,小球从A点开始以垂直电场方向的初速度 开始运动,恰好从B点沿圆弧的切线方向进入圆弧,已知A、B之间沿电场线的距离为 ,重力加速度为不计空气阻力。求:
(1)匀强电场的场强E的大小;
(2)小球在轨道上的C点时的速度大小及此时对轨道的压力大小。
16. 如图所示,一个质量为、电荷量为的带负电荷的粒子,不计重力,从轴上的点以速度射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好从轴上的点垂直于轴射出第一象限。已知与轴正方向成角,。
(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小;
(2)若只改变匀强磁场的磁感应强度的大小,求满足什么条件时,粒子不会从轴射出第一象限。泸县五中高2022级高二下学期开学考试
物理试题
第一部分 选择题(共48分)
一.选择题(本题共11小题,1~7题每小题4分,每小题给出的四个选项中只有一个是正确的;8~11题有多个选项符合要求,全部选对得5分,不全得3分,有错选或不选得0分,共48分)
1. 关于电场和磁场,下列说法正确的是(  )
A. 我们虽然不能用手触摸到电场的存在,却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱
B. 电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的客观存在的曲线
C. 磁感线和电场线都是闭合的曲线
D. 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,电流之间的相互作用是通过电场来发生的
【答案】A
【解析】
【详解】A.我们虽然不能用手触摸到电场的存在,却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱,A正确;
B.电场线和磁感线是为了形象描述电场和磁场而画出来的,不是客观存在的曲线,B错误;
C.磁感线是闭合的曲线,电场线从正电荷出发,到负电荷终止,不是闭合曲线,C错误;
D.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,电流之间的相互作用也是通过磁场发生的,D错误。
故选A。
2. 下列关于磁场的相关判断和描述正确的是( )
A. 甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实
B. 乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发,到S极终止
C. 丙图中导线通电后,其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实
D. 丁图中环形导线通电后,其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据安培定则,同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,图甲所示两导线应相互排斥,故A错误;
B.磁感线是闭合曲线,在磁体内部从S极指向N极,故B错误;
C.根据安培定则可知,如图直导线下方有垂直纸面向里的磁场,N极向纸面内转动,故C正确;
D.根据安培定则可知,如图环形导线内部有垂直纸面向外的磁场,N极向纸面外转动,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,灯为“6V,4W”,灯为“6V,2W”。现把它们按在12V的电路中,要使每个灯都正常发光,还要求省电,正确的接法是(  )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】由两灯的额定电压和额定功率可知,而两灯能否正常发光,可通过两灯上的电压来分析:
电路A,由于,,则,灯将烧坏。
电路B,若与R并联阻值为,由于,故,,则,灯将烧坏。
电路C,若与R并联阻值为,由于,当时,两灯上的电压均为6V,两灯都能正常发光。
电路D若与并联阻值为,当时,两灯上的电压均为6V,两灯都能正常发光。
电路省电,也就是要求电路中消耗的功率最小。
C、D两电路都能使灯正常工作,但C电路正常工作时的总电流是灯正常发光时的额定电流;
D电路的总电流是、正常发光时的额定电流之和,而两电路两端电压相同为12V,因此C电路消耗的功率小,更省电。
故选C。
4. 如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中(图中未画出),相距为l的两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置。两导线均通有方向垂直于纸面向里、大小相等的电流时,纸面内与两导线距离均为l的a点处磁感应强度为零。b点与a点关于PQ连线对称。下列说法正确的是( )
A. 匀强磁场的方向平行于PQ向右
B. P的电流在a点处磁场的磁感应强度大小为
C. 将P中的电流方向反向,PQ连线中点磁场方向垂直PQ向上
D. 将Q中的电流方向反向时,b点的磁感应强度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.对 a 点的磁场分析如图甲所示
设P 和Q在a点产生的磁场的磁感应强度大小均为B,当P和Q中的电流都垂直于纸面向里时,根据安培定则可知,P在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°, Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏上30°,由矢量的平行四边形法则可知两者在a点产生的合磁场的磁感应强度大小为
方向水平向右,所以匀强磁场的方向为水平向左;因a点的磁感应强度大小为零,故
解得
故AB错误;
C.将P中的电流方向反向,P、Q在PQ连线中点产生的磁场大小相等,方向垂直PQ向上,匀强磁场水平向左,所以PQ连线中点磁场方向为斜左上方,故C错误;
D.将Q中的电流方向反向时,P在b点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向左偏下30°, Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°,如下图所示。
根据平行四边形定则得b点的磁感应强度为
故D正确。
故选D
5. 一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)喷入磁场,A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接,A、B就是一个直流电源的两个电极。下列说法正确的是(  )
A. 带负电的粒子所受洛伦兹力水平指向极
B. 板是电源的正极
C. 增大等离子体喷人磁场的速度能增大发电机的电动势
D. 减小金属板A、B之间的距离能增大发电机的电动势
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由左手定则可知,带负电的粒子所受洛伦兹力水平指向A板,A板是电源的负极,故AB错误;
CD.由可知
所以增大等离子体喷人磁场的速度能增大发电机的电动势,减小金属板A、B之间的距离能减小发电机的电动势,故C正确,D错误。
故选C。
6. 风能是一种洁净、无污染、可再生的能源,临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场,如图所示。已知该地区的风速约为6m/s,空气密度约,已知风力发电机的风叶叶片长度为40m,且风能的30%可转化为电能,则一台发电机发电功率约为(  )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】在1s内经过叶片空气体积为
空气的质量为
空气的动能为
风能的30%可转化为电能,则
1s的电能就是发电功率,约为。
故选B。
7. 如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一段静止的长为L截面积为S的通电导线,磁场方向垂直于导线。设单位体积导线中有n个自由电荷,每个自由电荷的电荷量都为q,它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是(  )
A. 导线中的电流大小为nSqv
B. 这段导线受到的安培力大小为nLqvB
C. 沿导线方向电场的电场强度大小为vB
D. 导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB
【答案】A
【解析】
分析】
【详解】A.根据电流定义
其中
根据题意
带入化解即可得到I的微观表达式为
故A正确;
B.由安培力公式可得
联立得
故B错误;
C.沿导线方向的电场的电场强度大小为
(U为导线两端的电压)
它的大小不等于vB,只有在速度选择器中的电场强度大小才是vB,且其方向是垂直导线方向,故C错误;
D.导线中每个自由电荷受到的平均阻力方向是沿导线方向的,而qvB是洛伦兹力,该力的的方向与导线中自由电荷运动方向垂直,二者不相等,故D错误。
故选A。
8. 有两材质、长度相同的电阻a和b,当它们接入电路时,得到如右图所示的电流I和电压U的关系,以下说法正确的是(  )
A. R1表示电阻a,R2表示电阻b
B. 电阻a和b串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ
C. R1表示电阻b,R2表示电阻a
D. 电阻a和b并联后总电阻的I-U图线应在区域II
【答案】BC
【解析】
【详解】AC.在I-U图线中斜率的倒数表示电阻,由图线可知R1B.R1和R2串联后的总电阻比任何一个分电阻都大,斜率更小,则总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ,B正确;
D.R1和R2并联后的总电阻比任何一个分电阻都小,斜率更大,则总电阻的I-U图线应在区域I,D错误。
故选BC。
9. 在图甲所示的交流电路中,电源电压的有效值为,理想变压器原、副线圈的匝数比为均为固定电阻,,电压表为理想电表。已知电阻中电流i随时间变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 的阻值为
B. 电压表的示数为
C. 变压器传输的电功率为
D. 若拆除支路,电压表示数会减小
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB.根据图乙可知通过电阻电流的最大值为
则有效值为
根据并联电路特点和题意可知通过副线圈的电流为
根据理想变压器电流与线圈匝数关系有
解得
根据欧姆定律可知副线圈两端的电压为
根据理想变压器电流与线圈匝数关系有
解得
则电压表的示数为

故A正确,B错误;
C.变压器传输的电功率为
故C正确;
D.设原线圈电流为I1,则
可知若拆除支路,通过原线圈的电流减小,根据欧姆定律可知电压表示数会减小,故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示,图甲中M为电动机,开关S闭合后,将滑动变阻器R的滑片从右端滑到左端的过程中,两电压表V1和V2的读数随电流表A读数的变化情况如图乙所示,已知电流表A读数在以下时,电动机没有转动。不考虑电表内阻,以下判断正确的是( )
A. 图线②为V2示数随电流表读数的变化图线
B. 电动机的内阻为
C. 电动机的最大输出功率是
D. 滑动变阻器的最大阻值为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.由电路图甲知,电压表V2测量路端电压,电流增大时,内电压增大,路端电压减小,所以图线①表示V2的电压与电流的关系,故A错误;
B.若电流表A示数小于0.2A,由图知,电动机不转动,电动机的电阻
故B正确;
D.结合图线①可知,当电流为=0.1A时,路端电压为=3.4V,此时滑动变阻器接入回路的电阻最大,有
解得滑动变阻器的最大阻值
故D正确;
C.当时,路端电压,此时滑动变阻器接入回路的电阻为零,此时电动机有最大输出功率
故C正确。
故选BCD。
11. 如图,在半径为R的半圆内有垂直纸面向外的匀强磁场,半径OP与半径OA的夹角为60°。现有一对正、负粒子以相同的速度从P点沿PO方向射入磁场中,一个从A点离开磁场,另一个从B点离开磁场。粒子的重力及粒子间的相互作用力均不计,则下列说法中正确的是(  )
A. 从B点射出磁场的是带正电的粒子 B. 正、负粒子在磁场中运动的周期之比为1∶1
C. 正、负粒子在磁场中运动的比荷之比为 D. 正、负粒子在磁场中运动的时间之比为3∶2
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据左手定则判断知从B点射出磁场的是正粒子,A正确;
B.正、负粒子在磁场中的运动轨迹如下图所示
圆弧PA所对的圆心角θ1 = 120°,则正粒子运动轨迹的半径

得粒子运动的周期为
圆弧PB所对的圆心角θ2 = 60°,则正粒子运动轨迹的半径

得粒子运动的周期为
则正负粒子的周期之比为
故B错误;
C.带电粒子在磁场中做圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则
则正负粒子的比荷之比为
故C错误;
D.由B选项可知,正负粒子的圆心角分别为
θ2 = 60°,θ1 = 120°
根据匀速圆周运动的时间有

故D正确。
故选AD。
第二部分 非选择题(共52分)
注意事项:必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。
二.实验题(共14分)
12. 某同学测量一节干电池的电动势和内阻。现有实验器材如下:
干电池(电动势约1.5V、内阻较小)、滑动变阻器(0~10Ω)、电阻箱(0~999.9Ω)、电压表(0~3V量程、内阻约3kΩ)、电流表(0~0.6A量程、内阻约0.5Ω)、开关S、导线若干。
(1)该同学对测量这一节干电池的电动势和内阻设计出四个方案,其中精度较高是______;
A. B. C. D.
(2)图甲为该同学某次测量时电压表示数,其读数为______V;
(3)该同学采用“(1)”所选的某个方案后,测得多组(U、I)数据,画出图,如图乙,测得的电源电动势和内阻分别为______V、______Ω;(保留小数点后两位数字)
(4)该同学考虑到(3)所选的实验中电表不是理想电表,因此导致这一节干电池电动势测量结果为:______(选填“>、=、<”)。
【答案】 ① BC##CB ②. 1.20 ③. 1.48 ④. 1.31 ⑤. <
【解析】
【详解】(1)[1]AD.由于电源内阻较小,电流表内阻较小,且不知道电流表内阻的准确值,电流表分压带来的影响很大,不能忽略,故AD错误;
BC.由于电源内阻较小,电压表内阻较大,电压表分流的影响小,可以忽略,故BC正确。
故选BC。
(2)[2]电压表的量程为,由图甲可知,最小分度为0.1V,读数为1.20V。
(3)[3][4]由上分析可知,采用电流表相对于电源外接的方案,较为恰当,测得多组(U、I)数据,由闭合回路欧姆定律有
结合图有

(4)[5]由于电压表分流导致电流的测量值小于真实值,考虑电压表内阻,根据闭合电路欧姆定律有
整理可得
则有
13. 某同学用伏安法测定一薄的圆形合金片的阻值Rx(约为1kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表V1(量程0~1V,内阻约10kΩ)
B.电压表V2(量程0~5V,内阻约100kΩ)
C.电流表A1(量程0~1mA,内阻约10Ω)
D.电流表A2(量程0~0.6mA,内阻约0.05Ω)
E.电源(电压1.5V,额定电流0.5A,内阻不计)
F.滑动变阻器R1(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)
G.滑动变阻器R2(阻值范围0~2000Ω,额定电流2A)
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。
(1)由图甲、图乙两图读得圆柱体的直径D为_______mm,长度L为_______mm。
(2)为使测量尽量准确,电压表选用_________,电流表选用__________,滑动交阻器选用_______。(均填器材的字母代号)
(3)画出测量Rx阻值的实验电路图__________。
【答案】 ①. 1.745 ②. 41.4 ③. A ④. C ⑤. F ⑥.
【解析】
【详解】(1)[1][2]圆柱体的直径D为
长度L为
(2)[3][4][5]电源电动势1.5V,则电压表选择A,由欧姆定律可知,圆形合金片的最大电流为1mA,则电流表选择C。为减小实验误差,滑动变阻器采用分压式,故选F。
(3)[6]因电阻较大,故电流表采用内接法,实验电路图如图
三.计算题(写出必要的文字说明,3个小题,14题10分,15题12分,16题16分,共38分)
14. 如图所示,电源电动势为E=10V,内阻r=1Ω,R1=R2=R3=R4=1Ω,电容器电容C=6μF,开关闭合时,间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m,电荷量为q的小球正好处于静止状态.求
(1)电路稳定后通过R4的电流I;
(2)开关S断开,流过R2的电荷量△Q;
(3)断开开关,电路稳定后,小球的加速度a的大小.
【答案】(1)4A;(2);(3)1.67m/s2
【解析】
【详解】(1)开关S闭合时,并联与串联,中没有电流通过.有
电容器的电压
由欧姆定律得通过的电流
(2)开关S断开,电容器的电压
开关S断开,流过R2的电荷量
(3)开关S闭合时,小球静止时,由平衡条件有
开关S断开,根据牛顿第二定律得
联立解得
15. 一段半径为2m且光滑的圆弧BCD 处于光滑水平面,俯视图如图所示。空间存在与水平面平行的匀强电场,O为圆弧的圆心,OC与电场方向平行、OD 与电场方向垂直,并且OB的连线与OC的连线所成夹角为 一质量为 带电量为 的小球,小球从A点开始以垂直电场方向的初速度 开始运动,恰好从B点沿圆弧的切线方向进入圆弧,已知A、B之间沿电场线的距离为 ,重力加速度为不计空气阻力。求:
(1)匀强电场的场强E的大小;
(2)小球在轨道上的C点时的速度大小及此时对轨道的压力大小。
【答案】(1);(2);FN=7.9N
【解析】
【详解】(1)小球从A到B做类平抛运动,则到达B点时
解得
(2)从B到C由动能定理
在C点时
解得
FN=7.9N
16. 如图所示,一个质量为、电荷量为的带负电荷的粒子,不计重力,从轴上的点以速度射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好从轴上的点垂直于轴射出第一象限。已知与轴正方向成角,。
(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小;
(2)若只改变匀强磁场的磁感应强度的大小,求满足什么条件时,粒子不会从轴射出第一象限。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据题意,画出带电粒子运动轨迹如图所示
由几何关系有
解得轨道半径为
由洛伦兹力提供向心力可得
解得匀强磁场的磁感应强度的大小为
(2)由第一问可得
粒子刚好不会从轴射出第一象限的轨迹如图所示
由几何关系得
由洛伦兹力提供向心力可得
联立解得
所以粒子不会从轴射出第一象限,磁感应强度大小满足的条件为
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