
物理試題
(滿分100分,時間75分鐘)
一、單項選擇題(每題4分,共36分,每題只有一個選項符合題意)
1. 下列說法正確的是( )
A. 由場強定義式E=可知,某電場場強E與q成反比,與F成正比
B. 電阻率是反映材料的導(dǎo)電性能的物理量
C. 由R=可知,導(dǎo)體兩端的電壓越大,導(dǎo)體的電阻越大
D. 摩擦起電的過程就是電荷的創(chuàng)造過程
2. 屏蔽裝置原理類似于圖中的金屬容器,將金屬容器置于絕緣板上,用絕緣細線把帶電小球懸掛于容器中,達到靜電平衡后容器內(nèi)的電場線分布如圖所示.A點為容器內(nèi)的一點,B、C為容器內(nèi)表面上的兩點.下列說法正確的是( )
A. 小球一定帶負電
B. A點的電勢比B點的低
C. C點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直
D. 將負檢驗電荷從B點移到A點再移到C點,電場力所做的功為負值
3. 某同學(xué)用歐姆表測電阻,他先選擇歐姆檔,測量結(jié)果如圖所示。為了使讀數(shù)更加精確,還需進行的步驟是( )
A. 換為檔,重新測量B. 換為檔,重新測量
C. 換為檔,先歐姆調(diào)零再測量D. 換為檔,先歐姆調(diào)零再測量
4. 在電場強度大小的勻強電場中,以O(shè)點為圓心,r為半徑作一圓,a、b、c、d為圓周上四點,如圖所示。在O點固定一帶電荷量為的點電荷,則a、b、c、d各點的合電場強度大小為( )
A. B. C. D.
5. 如圖所示,一通電(電流方向從左到右)導(dǎo)體棒用兩根絕緣輕質(zhì)細線懸掛在天花板上并靜止在水平位置,已知導(dǎo)體棒長度為L,質(zhì)量為m,電流為I,當?shù)刂亓铀俣却笮間。若導(dǎo)體棒所在空間突然加上磁感應(yīng)強度大小、方向豎直向上的勻強磁場,忽略空氣阻力,關(guān)于導(dǎo)體棒的運動,下列說法錯誤的是( )
A. 加上磁場瞬間導(dǎo)體棒將垂直紙面向外運動
B. 加上磁場瞬間導(dǎo)體棒的加速度大小為g
C. 細線與豎直方向夾角為45°時,導(dǎo)體棒的速度最大
D. 細線與豎直方向夾角為45°時,每根細線張力大小為
6. 如圖所示,空間有方向垂直桌面向下的勻強磁場(圖中未畫出),兩根平行通電金屬直導(dǎo)線和恰好靜止在光滑絕緣的水平桌面上,圖中為垂直導(dǎo)線的截面圖,和中電流大小分別為、。則下列判斷可能正確的是( )
A. 電流方向相同,
B. 電流方向相同,
C. 電流方向相反,
D. 電流方向相反,
7. 如圖甲所示是一火警報警器的部分電路示意圖,其中R2為半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器,電阻R2隨溫度變化的圖像如圖乙所示,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報警器,當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,通過顯示器的電流I和報警器兩端的電壓U的變化情況是( )
A. I變大,U變大B. I變大,U變小
C I變小,U變小D. I變小,U變大
8. 如圖所示,邊長為L的正方形有界勻強磁場ABCD,帶電粒子從A點沿AB方向射入磁場,恰好從C點飛出磁場;若帶電粒子以相同的速度從AD的中點P垂直AD射入磁場,從DC邊的M點飛出磁場(M點未畫出)。設(shè)粒子從A點運動到C點所用的時間為t1,由P點運動到M點所用時間為t2(帶電粒子重力不計),則t1∶t2為( )
A. 2∶1B. 2∶3C. 3∶2D. ∶
9. 如圖所示,兩個帶等量正電荷的點電荷分別固定在光滑絕緣水平面上的、兩點,為、兩點之間的連線與其垂直平分線的交點,。在點由靜止釋放一個帶負電的小球(設(shè)不改變原來的電場分布),在以后的一段時間內(nèi),小球在、兩點之間的連線上做往復(fù)運動。則下列說法錯誤的是( )
A. 小球運動到點時加速度為零,速度達到最大值
B. 小球由運動到過程,靜電力所做的總功不等于零
C. 若小球所帶電荷量緩慢減小,則它往復(fù)運動過程中每次經(jīng)過點時速率不斷減小
D. 若兩點電荷所帶電荷量同時等量地緩慢增大,則小球往復(fù)運動的范圍不斷縮小
二、多項選擇題(每題6分,共24分,全對的每個記6分,選對但不全的每個記3分,錯選或不選的記0分)
10. 如圖甲,A、B是某電場中一條電場線上的兩點,一個負電荷從A點由靜止釋放,僅在靜電力的作用下從A點運動到B點,其運動的圖像如圖乙所示.下列判斷正確的是( )
A. 該電場線的方向是由A指向BB. A點處的場強比B點處的場強大
C. 該電場可能是由正點電荷產(chǎn)生的D. 該負電荷在A點的電勢能大于B點的電勢能
11. 如圖所示,兩平行金屬板之間有豎直向上的勻強電場E和垂直紙面向里的勻強磁場B,一帶負電的粒子(重力不計)以速度水平向左飛入兩板之間,恰能沿直線飛出。下列判斷正確的是( )
A. 粒子一定做勻速直線運動
B. 若只增大粒子速度,其運動軌跡將向下偏轉(zhuǎn)
C. 若只增加粒子的電量,其運動軌跡仍是直線
D. 若粒子以速度從左向右水平飛入,其運動軌跡是拋物線
12. 如圖所示,兩個橫截面面積不同、長度相等的均勻銅棒接在電路中,其兩端的電壓為U,下列說法正確的是( )
A. 通過兩銅棒的電流大小相等
B. 兩銅棒的自由電子定向移動的平均速率相等
C. 細銅棒兩端的電壓大于粗銅棒兩端的電壓
D. 相同時間內(nèi)通過粗銅棒的電荷量較大
13. 如圖甲所示,在空間存在一個變化的電場和一個變化的磁場,電場的方向水平向右(圖甲中由B到C),電場強度的大小隨時間變化情況如圖乙所示;磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強度的大小隨時間變化情況如圖丙所示。在t=1s時,從A點沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一個粒子,并在此之后,每隔2s有一個相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,射出的粒子均能擊中C點。若AB=BC=l,且粒子由A點到C點的運動時間均小于1s。不計空氣阻力、粒子重力及電磁場變化帶來的影響,對于各粒子由A點運動到C點的過程中,則以下說法正確的是( )
A. 磁場方向垂直紙面向外
B. 電場強度E0和磁感應(yīng)強度B0的比值=3v0
C. 第一個粒子和第二個粒子運動的時間之比為π:2
D. 第一個粒子和第二個粒子通過C點動能之比為1:5
三、實驗題(第一問4分,第二問8分,共計12分)
14. 如圖是有兩個量程的電壓表,當使用a、b兩個端點時,量程為0~10V,當使用a、c兩個端點時,量程為0~100V。已知電流表的內(nèi)阻Rg為500Ω,滿偏電流Ig為1mA,則R1=________Ω,R2=________Ω 。
15. 如圖1所示為某同學(xué)測量電源的電動勢和內(nèi)阻的電路圖。其中包括電源E,開關(guān)和,電阻箱R,電流表A,保護電阻,該同學(xué)進行了如下實驗步驟:
(1)將電阻箱的阻值調(diào)到合適的數(shù)值,閉合、,讀出電流表示數(shù)為I,電阻箱讀數(shù)為9.5Ω,斷開,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表示數(shù)仍為I,此時電阻箱讀數(shù)為3.5Ω。則保護電阻的阻值______Ω。(計算結(jié)果保留一位小數(shù))
(2)斷開,閉合,調(diào)節(jié)R,得到多組R和I的數(shù)值,并畫出圖象,如圖2所示,由圖象可得,電源電動勢______V,內(nèi)阻______Ω。(計算結(jié)果保留一位小數(shù))
(3)本實驗中,內(nèi)阻的測量值______(填“大于”或“小于”)真實值。
四、計算題(15題12分,16題16分,共計28分)
16. 如右圖所示,固定于同一條豎直線上的A、B是兩個帶等量異種電荷的點電荷,電荷量分別為和,A、B相距為2d,MN是豎直放置的光滑絕緣細桿,另有一個穿過細桿的帶電小球p,質(zhì)量為m、電荷量為+q(可視為點電荷,不影響電場的分布),現(xiàn)將小球p從與點電荷A等高的C處由靜止開始釋放,小球p向下運動到距C點距離為d的O點時,速度為v0;已知MN與AB之間的距離為d,靜電力常量為k,重力加速度為g,求:
(1)C、O間的電勢差;
(2)在O點處的電場強度E的大??;
(3)小球p經(jīng)過與點電荷B等高的D點時的速度vD大小。
17. 如圖甲所示,在直角坐標系區(qū)域內(nèi)有沿軸正方向的勻強電場,右側(cè)有個以點(3L,0)為圓心,半徑為L的圓形區(qū)域,圓形區(qū)域與軸的交點分別為M、N.現(xiàn)有一質(zhì)量為 m,帶電量為e的電子,從軸上的A點以速度沿軸正方向射入電場,電場強度E =,飛出電場后恰能從M點進入圓形區(qū)域,不考慮電子所受的重力.求:
(1)電子進入圓形區(qū)域時的速度方向與軸正方向的夾角;
(2)A點坐標;
(3)若在電子剛進入圓形區(qū)域時,在圓形區(qū)域內(nèi)加上圖乙所示周期性變化的磁場(以垂直于紙 面向外為磁場正方向),最后電子從N點處飛出.速度方向與進入磁場時的速度方向相同.求:磁感應(yīng)強度大小、磁場變化周期T各應(yīng)滿足的關(guān)系表達式.
大慶外國語學(xué)校高二年級寒假開學(xué)質(zhì)量檢測
物理試題
(滿分100分,時間75分鐘)
一、單項選擇題(每題4分,共36分,每題只有一個選項符合題意)
1. 下列說法正確的是( )
A. 由場強定義式E=可知,某電場的場強E與q成反比,與F成正比
B. 電阻率是反映材料的導(dǎo)電性能的物理量
C. 由R=可知,導(dǎo)體兩端的電壓越大,導(dǎo)體的電阻越大
D. 摩擦起電的過程就是電荷的創(chuàng)造過程
【答案】B
【解析】
【詳解】A.電場強度的定義式E=F/q可知,電場強度由電場本身決定,與有無檢驗電荷無關(guān),故A錯誤。
B.電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,電阻率越大導(dǎo)電性能越弱,故B正確。
C.導(dǎo)體的電阻為導(dǎo)體本身的性質(zhì),與兩端的電壓和電流無關(guān),故C錯誤。
D.電荷不能憑空產(chǎn)生,摩擦起電只是電荷的移動,故D錯誤。
故選B。
2. 屏蔽裝置原理類似于圖中的金屬容器,將金屬容器置于絕緣板上,用絕緣細線把帶電小球懸掛于容器中,達到靜電平衡后容器內(nèi)的電場線分布如圖所示.A點為容器內(nèi)的一點,B、C為容器內(nèi)表面上的兩點.下列說法正確的是( )
A. 小球一定帶負電
B. A點的電勢比B點的低
C. C點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直
D. 將負檢驗電荷從B點移到A點再移到C點,電場力所做的功為負值
【答案】C
【解析】
【詳解】A.根據(jù)電場線的分布特點可知,小球一定帶正電,故A錯誤;
B.沿著電場線方向電勢逐漸降低,則A點的電勢高于B點的電勢,故B錯誤;
C.因為容器靜電平衡,容器的內(nèi)表面為等勢體,因此C點的場強方向與該處內(nèi)表面垂直,故C正確;
D.因為C到B的電勢差等于0,則將某檢驗電荷從B點移到A點再移到C點,電場力做的總功為零,故D錯誤。
故選C。
3. 某同學(xué)用歐姆表測電阻,他先選擇歐姆檔,測量結(jié)果如圖所示。為了使讀數(shù)更加精確,還需進行的步驟是( )
A. 換為檔,重新測量B. 換為檔,重新測量
C. 換為檔,先歐姆調(diào)零再測量D. 換為檔,先歐姆調(diào)零再測量
【答案】D
【解析】
【詳解】由圖可知,先選擇歐姆檔,測量結(jié)果的電阻較大,所以為了使讀數(shù)更加精確,則應(yīng)該換更大的擋位使指針靠近表盤中間刻度附近,即換為檔,然后先歐姆調(diào)零后再測量電阻。
故選D。
4. 在電場強度大小的勻強電場中,以O(shè)點為圓心,r為半徑作一圓,a、b、c、d為圓周上四點,如圖所示。在O點固定一帶電荷量為的點電荷,則a、b、c、d各點的合電場強度大小為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】由點電荷的電場中某點的電場強度公式可得,的點電荷在a、b、c、d四點處的場強大小均為
方向分別由a、b、c、d四點沿半徑指向O點,且大小。在a、c兩點,勻強電場E方向與點電荷在a、c兩點產(chǎn)生的電場強度方向垂直,由電場強度合成定則,可得a、c兩點合電場強度大小均為
在b點,勻強電場E的方向與點電荷的電場方向相同,該點的合電場強度大小為
在d點,勻強電場E的方向與點電荷的電場方向相反,該點的合電場強度大小為
ABD錯誤,C正確。
故選C。
5. 如圖所示,一通電(電流方向從左到右)導(dǎo)體棒用兩根絕緣輕質(zhì)細線懸掛在天花板上并靜止在水平位置,已知導(dǎo)體棒長度為L,質(zhì)量為m,電流為I,當?shù)刂亓铀俣却笮間。若導(dǎo)體棒所在空間突然加上磁感應(yīng)強度大小、方向豎直向上的勻強磁場,忽略空氣阻力,關(guān)于導(dǎo)體棒的運動,下列說法錯誤的是( )
A. 加上磁場瞬間導(dǎo)體棒將垂直紙面向外運動
B. 加上磁場瞬間導(dǎo)體棒的加速度大小為g
C. 細線與豎直方向夾角為45°時,導(dǎo)體棒的速度最大
D. 細線與豎直方向夾角為45°時,每根細線張力大小為
【答案】D
【解析】
【詳解】A.由左手定則可以判斷加上磁場后,導(dǎo)體棒沿垂直紙面向外運動,故A正確;
B.加上磁場瞬間,導(dǎo)體棒受力
F=BIL=mg
由牛頓第二定律
F=ma
可以判斷此時加速度大小為g,故B正確;
CD.因在勻強磁場中,導(dǎo)體棒所受安培力力恒定,大小為mg,方向始終垂直紙面向外,所以當細線與豎直方向夾角為45°時,相當于到達等效最低點,此時導(dǎo)體棒的速度最大,細線與豎直方向夾角為45°時,若導(dǎo)體棒靜止,此時每根細線的張力為
但此時導(dǎo)體棒的速度最大,由向心力公式知
故C正確,D錯誤。
本題選錯誤的,故選D。
6. 如圖所示,空間有方向垂直桌面向下的勻強磁場(圖中未畫出),兩根平行通電金屬直導(dǎo)線和恰好靜止在光滑絕緣的水平桌面上,圖中為垂直導(dǎo)線的截面圖,和中電流大小分別為、。則下列判斷可能正確的是( )
A. 電流方向相同,
B. 電流方向相同,
C. 電流方向相反,
D 電流方向相反,
【答案】C
【解析】
【詳解】AB.對和受力分析可知,和兩通電直導(dǎo)線,在水平方向各自所受合外力為零,若通電方向相同,則所受勻強磁場安培力方向相同,而兩通電直導(dǎo)線相互產(chǎn)生的安培力方向相反,合外力不可能都為零,AB錯誤;
CD.若通電方向相反,則所受勻強磁場安培力方向相反,又因為兩通電直導(dǎo)線之間的安培力為排斥力,方向相反,且兩者大小相等,根據(jù)安培力公式
可知,只有和中電流大小相等時,所受勻強磁場安培力打下才相同,每根導(dǎo)線受到的合力可能為零,C正確,D錯誤。
故選C。
7. 如圖甲所示是一火警報警器的部分電路示意圖,其中R2為半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器,電阻R2隨溫度變化的圖像如圖乙所示,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報警器,當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,通過顯示器的電流I和報警器兩端的電壓U的變化情況是( )
A. I變大,U變大B. I變大,U變小
C. I變小,U變小D. I變小,U變大
【答案】C
【解析】
【詳解】當R2處出現(xiàn)火情時,R2的阻值減小,電路總電阻減小,根據(jù)
可知干路電流增大,則電源內(nèi)電壓
增大,而電源電動勢不變,則路端電壓
減小;因為干路電流增大,則R1兩端電壓增大,所以與R2并聯(lián)的R3兩端電壓減小,故電流表示數(shù)I變小。
故選C。
8. 如圖所示,邊長為L的正方形有界勻強磁場ABCD,帶電粒子從A點沿AB方向射入磁場,恰好從C點飛出磁場;若帶電粒子以相同的速度從AD的中點P垂直AD射入磁場,從DC邊的M點飛出磁場(M點未畫出)。設(shè)粒子從A點運動到C點所用的時間為t1,由P點運動到M點所用時間為t2(帶電粒子重力不計),則t1∶t2為( )
A. 2∶1B. 2∶3C. 3∶2D. ∶
【答案】C
【解析】
【詳解】如下圖所示,畫出粒子從A點射入磁場到從C點射出磁場的軌跡,并將該軌跡向下平移
則粒子做圓周運動的半徑
從C點射出的粒子運動時間為
那么,從P點入射的粒子圓心在AD延長線上距D點處,那么粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為
解得
運動時間
所以
故選C。
9. 如圖所示,兩個帶等量正電荷的點電荷分別固定在光滑絕緣水平面上的、兩點,為、兩點之間的連線與其垂直平分線的交點,。在點由靜止釋放一個帶負電的小球(設(shè)不改變原來的電場分布),在以后的一段時間內(nèi),小球在、兩點之間的連線上做往復(fù)運動。則下列說法錯誤的是( )
A. 小球運動到點時加速度為零,速度達到最大值
B. 小球由運動到的過程,靜電力所做的總功不等于零
C. 若小球所帶電荷量緩慢減小,則它往復(fù)運動過程中每次經(jīng)過點時的速率不斷減小
D. 若兩點電荷所帶電荷量同時等量地緩慢增大,則小球往復(fù)運動的范圍不斷縮小
【答案】B
【解析】
【分析】
【詳解】A.小球運動到點時,所受的電場力為零,加速度為零,之后遠離點,速度減小,所以小球運動到點時速度達到最大值,A正確;
B.小球由運動到的過程,由電場的對稱性可知,靜電力所做的總功等于零,B錯誤;
C.若小球所帶電荷量級慢減小,它在電場中同一位置所受的電場力不斷地減小,由向運動的過程中,電場力做的功在不斷減小,則它往復(fù)運動過程中每次經(jīng)過點時的速率不斷減小,C正確;
D.若兩點電荷所帶電荷量同時等量地緩慢增大,則小球所受電場力產(chǎn)生的加速度在同一位置時將更大,速度變化將更快,減速的距離減小,小球往復(fù)運動的范圍不斷縮小,D正確。
故選B。
二、多項選擇題(每題6分,共24分,全對的每個記6分,選對但不全的每個記3分,錯選或不選的記0分)
10. 如圖甲,A、B是某電場中一條電場線上的兩點,一個負電荷從A點由靜止釋放,僅在靜電力的作用下從A點運動到B點,其運動的圖像如圖乙所示.下列判斷正確的是( )
A. 該電場線的方向是由A指向BB. A點處的場強比B點處的場強大
C. 該電場可能是由正點電荷產(chǎn)生的D. 該負電荷在A點的電勢能大于B點的電勢能
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.由于物體沿電場線運動過程當中做加速運動,故點電荷所受電場力方向由A指向B,又由于負電荷所受電場力的方向與場強的方向相反,所以電場線的方向由B指向A,A錯誤;
B.速度圖像的斜率等于物體的加速度,由圖可知點電荷從A向B運動的過程中加速度越來越小,故A點的場強比B點場強大,B正確;
C.根據(jù)電場線的方向由B指向A,A點的場強比B點場強大,可知該電場可能是由負點電荷產(chǎn)生的,C錯誤;
D.由圖可知點電荷從A向B運動的過程中速度增大,故電場力做正功,電勢能減小,所以該負電荷在A點的電勢能大于B點的電勢能,D正確。
故選BD。
11. 如圖所示,兩平行金屬板之間有豎直向上的勻強電場E和垂直紙面向里的勻強磁場B,一帶負電的粒子(重力不計)以速度水平向左飛入兩板之間,恰能沿直線飛出。下列判斷正確的是( )
A. 粒子一定做勻速直線運動
B. 若只增大粒子速度,其運動軌跡將向下偏轉(zhuǎn)
C. 若只增加粒子的電量,其運動軌跡仍是直線
D. 若粒子以速度從左向右水平飛入,其運動軌跡是拋物線
【答案】AC
【解析】
【詳解】A.帶負電粒子受到向下的電場力和向上的洛倫茲力,粒子恰能沿直線飛出,則有
粒子一定做勻速直線運動,故A正確;
B.若只增大粒子速度,則有
則其運動軌跡將向上偏轉(zhuǎn),故B錯誤;
C.若只增加粒子的電量,則仍有
其運動軌跡仍是直線,故C正確;
D.若粒子以速度從左向右水平飛入,則受電場力和洛倫茲力均向下,則其運動軌跡是曲線,但由于洛倫茲力大小方向均發(fā)生變化,所以軌跡不是拋物線,故D錯誤。
故選AC。
12. 如圖所示,兩個橫截面面積不同、長度相等均勻銅棒接在電路中,其兩端的電壓為U,下列說法正確的是( )
A. 通過兩銅棒的電流大小相等
B. 兩銅棒的自由電子定向移動的平均速率相等
C. 細銅棒兩端的電壓大于粗銅棒兩端的電壓
D. 相同時間內(nèi)通過粗銅棒的電荷量較大
【答案】AC
【解析】
【詳解】A.因兩導(dǎo)體串聯(lián),則電流一定相等,故A正確;
B.根據(jù)電流的微觀表達式可知,電流相同,單位體積內(nèi)的電子數(shù)相同,電子的電荷量相同,因截面積不相同,故電子的定向移動速率不同,細棒中的電子定向移動速率大,故B錯誤;
C.因電流相等,根據(jù)電阻定律可知,細棒的電阻較大,則由歐姆定律可知,細棒兩端的電壓較大,故C正確;
D.通過兩棒的電流相等,根據(jù)
可知,相同時間內(nèi)通過兩棒的電荷量相等,故D錯誤。
故選AC。
13. 如圖甲所示,在空間存在一個變化電場和一個變化的磁場,電場的方向水平向右(圖甲中由B到C),電場強度的大小隨時間變化情況如圖乙所示;磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強度的大小隨時間變化情況如圖丙所示。在t=1s時,從A點沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一個粒子,并在此之后,每隔2s有一個相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,射出的粒子均能擊中C點。若AB=BC=l,且粒子由A點到C點的運動時間均小于1s。不計空氣阻力、粒子重力及電磁場變化帶來的影響,對于各粒子由A點運動到C點的過程中,則以下說法正確的是( )
A. 磁場方向垂直紙面向外
B. 電場強度E0和磁感應(yīng)強度B0的比值=3v0
C. 第一個粒子和第二個粒子運動的時間之比為π:2
D. 第一個粒子和第二個粒子通過C點的動能之比為1:5
【答案】ACD
【解析】
【詳解】A.根據(jù)乙圖可知,當僅存在水平向右的電場時,粒子往右偏轉(zhuǎn),可知該粒子帶正電。在t=1s時,空間區(qū)域存在勻強磁場,粒子做勻速圓周運動,要使得沿AB方向擊中C點,粒子運動軌跡如圖所示
根據(jù)左手定則可得,磁場方向要垂直紙面向外,故A正確;
B.對于粒子做勻速圓周運動分析,由牛頓第二定律得
由幾何關(guān)系可知,粒子的軌道半徑
則
帶電粒子在勻強電場中做類平拋運動,如圖所示
豎直方向
水平方向
解得
則
故B錯誤;
C.第一個粒子做圓周運動,其運動時間
第二個粒子做類平拋運動,其運動時間
第一個粒子和第二個粒子運動的時間之比
故C正確;
D.第二個粒子,由動能定理得
解得
第一個粒子的動能
第一個粒子和第二個粒子通過C的動能之比為1:5,故D正確;
故選ACD。
三、實驗題(第一問4分,第二問8分,共計12分)
14. 如圖是有兩個量程的電壓表,當使用a、b兩個端點時,量程為0~10V,當使用a、c兩個端點時,量程為0~100V。已知電流表的內(nèi)阻Rg為500Ω,滿偏電流Ig為1mA,則R1=________Ω,R2=________Ω 。
【答案】 ①. 9500 ②. 90000
【解析】
【詳解】[1]接a、b兩個端點時,電流表與R1串聯(lián),則
[2]接a、c時,電流表與R1和R2串聯(lián),則
15. 如圖1所示為某同學(xué)測量電源的電動勢和內(nèi)阻的電路圖。其中包括電源E,開關(guān)和,電阻箱R,電流表A,保護電阻,該同學(xué)進行了如下實驗步驟:
(1)將電阻箱的阻值調(diào)到合適的數(shù)值,閉合、,讀出電流表示數(shù)為I,電阻箱讀數(shù)為9.5Ω,斷開,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表示數(shù)仍為I,此時電阻箱讀數(shù)為3.5Ω。則保護電阻的阻值______Ω。(計算結(jié)果保留一位小數(shù))
(2)斷開,閉合,調(diào)節(jié)R,得到多組R和I的數(shù)值,并畫出圖象,如圖2所示,由圖象可得,電源電動勢______V,內(nèi)阻______Ω。(計算結(jié)果保留一位小數(shù))
(3)本實驗中,內(nèi)阻的測量值______(填“大于”或“小于”)真實值。
【答案】 ①. 6.0 ②. 3.0 ③. 1.2 ④. 大于
【解析】
【詳解】(1)[1]據(jù)閉合電路歐姆定律可得,、均閉合時有
斷開有
故保護電阻的阻值為
(2)[2][3]根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得
整理可得
可見圖線的斜率為
圖線的縱截距為
結(jié)合圖像中的數(shù)據(jù)可得
[4]本實驗中,由于電流表也有內(nèi)阻,故(2)解析中內(nèi)阻的測量值相當于電源實際內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和,可知內(nèi)阻的測量值大于真實值。
四、計算題(15題12分,16題16分,共計28分)
16. 如右圖所示,固定于同一條豎直線上的A、B是兩個帶等量異種電荷的點電荷,電荷量分別為和,A、B相距為2d,MN是豎直放置的光滑絕緣細桿,另有一個穿過細桿的帶電小球p,質(zhì)量為m、電荷量為+q(可視為點電荷,不影響電場的分布),現(xiàn)將小球p從與點電荷A等高的C處由靜止開始釋放,小球p向下運動到距C點距離為d的O點時,速度為v0;已知MN與AB之間的距離為d,靜電力常量為k,重力加速度為g,求:
(1)C、O間的電勢差;
(2)在O點處的電場強度E的大小;
(3)小球p經(jīng)過與點電荷B等高的D點時的速度vD大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【詳解】(1)小球p從C到O根據(jù)動能定理有
解得
(2)A點電荷和B點電荷在O點的電場強度均為
E=
其中
r=AO=BO=
所以
根據(jù)對稱性可知,兩點電荷場強在水平方向的分場強抵消,合場強為
(3)從C到D點,由于電場線的對稱性
UCD=2UCO
則根據(jù)動能定理有
解得
17. 如圖甲所示,在直角坐標系區(qū)域內(nèi)有沿軸正方向的勻強電場,右側(cè)有個以點(3L,0)為圓心,半徑為L的圓形區(qū)域,圓形區(qū)域與軸的交點分別為M、N.現(xiàn)有一質(zhì)量為 m,帶電量為e的電子,從軸上的A點以速度沿軸正方向射入電場,電場強度E =,飛出電場后恰能從M點進入圓形區(qū)域,不考慮電子所受的重力.求:
(1)電子進入圓形區(qū)域時的速度方向與軸正方向的夾角;
(2)A點坐標;
(3)若在電子剛進入圓形區(qū)域時,在圓形區(qū)域內(nèi)加上圖乙所示周期性變化的磁場(以垂直于紙 面向外為磁場正方向),最后電子從N點處飛出.速度方向與進入磁場時的速度方向相同.求:磁感應(yīng)強度大小、磁場變化周期T各應(yīng)滿足的關(guān)系表達式.
【答案】(1) ;(2)(0,) ;(3) (n=1,2,3…)
【解析】
【詳解】(1)電子在電場中作類平拋運動,射出電場時:
水平方向:
豎直方向:
速度方向與x軸正方向的夾角:
可以得到:
(2)電子在電場中運動,豎直方向位移:
電子勻速運動,則有:
總位移:
A點坐標(0,)
(3)電子在磁場中最簡單的情景如圖所示:
在磁場變化的前三分之一個周期內(nèi),電子的偏轉(zhuǎn)角為60°,設(shè)電子運動的軌道半徑為r,運動的T0,粒子在x軸方向上的位移恰好等于r;
在磁場變化后三分之二個周期內(nèi),因磁感應(yīng)強度減半,電子運動周期,故粒子的偏轉(zhuǎn)角度仍為60°,電子運動的軌道半徑變?yōu)?r,粒子在x軸方向上的位移恰好等于2r,綜合上述分析,則電子能到達N點且速度符合要求的空間條件是:
在磁場中,洛倫茲力提供向心力:
解得: (n=1,2,3…)
應(yīng)滿足的時間條件為:
而:,
解得: (n=1,2,3…)
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