2.答題前，在答題卷指定區(qū)域填寫班級、姓名、考場號、座位號及準(zhǔn)考證號并填涂相應(yīng)數(shù)字。
3.所有答案必須寫在答題紙上，寫在試卷上無效。
4.考試結(jié)束后，只需上交答題紙。
選擇題部分
一、選擇題Ⅰ（本題共13小題，每小題3分，共39分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，不選、多選、錯選均不得分）
1. 下列說法中正確的是（ ）
A. 由公式知，某點的場強與檢驗電荷在該點時受到的電場力成正比，與其電荷量成反比
B. 密立根測定元電荷，電子和質(zhì)子都是元電荷
C. 電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度一定為零
D. 同一電場中，電場強度越大的位置電勢越高
【答案】C
【解析】
【詳解】A．電場中某點場強由電場本身決定，與電荷所受電場力F和電荷所帶電荷量q均無關(guān)，故A錯誤；
B．元電荷e的值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過實驗測定的，元電荷指物體所能攜帶的最小電荷量，大小與電子和質(zhì)子所攜帶電荷量相等，并非指電子和質(zhì)子，故B錯誤；
C．由公式知，電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度一定為零，故C正確；
D．電場中電場線分布越密集，電場強度越大，沿電場線電勢降低，電場強度的大小與電勢的高低沒有因果關(guān)系，即同一電場中，不能認(rèn)為電場強度越大的位置電勢越高，故D錯誤。
故選C。
2. 下列關(guān)于電源和電流的說法中正確的是（）
A. 電解液中正、負(fù)離子定向移動的方向相反，形成的電流方向是相同的
B. 在電源內(nèi)部，電源能把正電荷由正極搬運到負(fù)極，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能
C. 電流既有大小又有方向，它是一個矢量
D. 只要物體兩端電勢差不為零，就有電流存在
【答案】A
【解析】
【詳解】A．物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，負(fù)電荷定向移動的方向為電流的反方向，所以電解液中正、負(fù)離子定向移動的方向相反，形成的電流方向是相同的，A正確；
B．在電源內(nèi)部，電源能把電子由正極搬運到負(fù)極，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能，B錯誤；
C．電流合成時不滿足平行四邊形定則，所以電流是標(biāo)量，C錯誤；
D．當(dāng)絕緣物體兩端電勢差不為零時，也沒有電流，D錯誤。
故選A。
3. 一長方體金屬電阻，邊長分別為a、b、c，且a＞b＞c。電流分別沿以下圖方向流過該金屬電阻，則（ ）
A. （1）（2）（3）圖電阻相等B. （1）圖電阻最小
C. （2）圖電阻最小D. （3）圖電阻最小
【答案】D
【解析】
【詳解】根據(jù)電阻定律可得
由此可知，（1）圖電阻R1最大，（3）圖電阻R3最小。
故選D。
4. 如圖是某次心臟除顫器的模擬治療，該心臟除顫器的電容器電容為，充電至電壓，如果電容器在時間內(nèi)完成放電，下列說法正確的是（ ）
A. 放電之后，電容器的電容為零
B. 該次放電前，電容器存儲的電量為
C. 該次通過人體的電流是
D. 該電容器的擊穿電壓為
【答案】C
【解析】
【詳解】A．電容是表征電容器儲存電荷本領(lǐng)大小的物理量，放電之后，電容器的電容大小不變，故A錯誤；
B．根據(jù)得
可知放電前，電容器儲存的電量為，故B錯誤；
C．該次放電電流大小為
故C正確；
D．達(dá)到擊穿電壓電容器就損毀了，擊穿電壓略大于額定電壓，故D錯誤。
故選C。
5. 以下是來源于物理課本的一些插圖，相關(guān)說法正確的是（ ）
A. 圖甲中a端帶負(fù)電
B. 圖乙采用了假設(shè)法
C. 圖丙顯示燈泡電阻隨溫度升高而減小
D. 圖丁中，并聯(lián)的電阻R越小，改裝后的電流表量程越大
【答案】D
【解析】
【詳解】A．根據(jù)靜電感應(yīng)的原理知，一個帶電的物體與不帶電的導(dǎo)體相互靠近時由于電荷間的相互作用，會使導(dǎo)體內(nèi)部的電荷重新分布，異種電荷被吸引到帶電體附近，而同種電荷被排斥到遠(yuǎn)離帶電體的導(dǎo)體另一端，故a端帶正電，故A錯誤；
B．研究影響平行板電容器的影響因素時，采用的是每次實驗都保證只有一個變量的方法，故圖2采用了控制變量法，故B錯誤；
C．由圖3圖像可知，隨燈泡兩端電壓增大，通過燈泡的電流增大，溫度升高且電壓與電流的比值增大，燈泡電阻隨溫度升高而增大，故C錯誤；
D．圖4中，并聯(lián)的電阻R越小，IR就越大，改裝后的電流表量程IR+Ig越大，故D正確。
故選D。
6. 廣州塔尖裝有避雷針，某次雷雨天氣閃電擊中避雷針，避雷針發(fā)生尖端放電現(xiàn)象，如圖甲所示。若避雷針上方的烏云帶負(fù)電，以下說法正確的是（ ）
A. 圖乙中的虛線表示電場線B. b點場強大于a點場強
C. a、b兩點的電勢相等D. 同一負(fù)電荷在b點的電勢能大于在a點的電勢能
【答案】B
【解析】
【詳解】A．圖乙中的虛線表示等差等勢面，A錯誤；
B．b點等差等勢面較密集，則場強較大，B正確；
C．烏云帶負(fù)電，則電場線向上，a點電勢低于b點電勢，C錯誤；
D．負(fù)電荷在電勢高的位置電勢能小，則b點的電勢能較小，D錯誤。
故選B。
7. 如圖所示的電路，閉合開關(guān)后兩燈均不發(fā)光且電流表、電壓表示數(shù)均為零?，F(xiàn)將兩燈泡位置互換后再次閉合開關(guān)，電流表示數(shù)仍為零，電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)。根據(jù)以上信息判斷該電路故障可能為（ ）
A. L1斷路、L2斷路B. L1斷路、L2通路
C. L1通路、L2斷路D. L1短路、L2斷路
【答案】B
【解析】
【詳解】由圖可知兩只燈泡串聯(lián)，電壓表測量L2兩端的電壓，閉合開關(guān)，兩只燈泡都不亮，電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路故障；電壓表無示數(shù)，說明電壓表兩接線柱到電源的正負(fù)極之間有開路，即可能是燈L1斷路，也可能是L1、L2同時斷路；將電燈L1、L2的位置對調(diào)，閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，說明電路中仍然有斷路故障；電壓表有示數(shù)，說明此時電壓表兩接線柱到電源的正負(fù)極之間是通路，所以燈L2、電流表、開關(guān)都是完好的，則故障是燈L1斷路。
故選B。
8. 如圖所示為a、b兩電阻的伏安特性曲線，圖中α=45°，關(guān)于兩電阻的描述正確的是（ ）
A. 電阻a的阻值隨電流的增大而增大
B. 因I-U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故電阻b的阻值
C. 在兩圖線交點處，電阻a的阻值等于電阻b的阻值
D. 在電阻b兩端加2V電壓時，流過電阻的電流是4A
【答案】C
【解析】
【詳解】A．I-U圖線上的點與坐標(biāo)原點的連線的斜率的倒數(shù)表示電阻，由圖可知，電阻a圖線上的點與坐標(biāo)原點的連線的斜率不斷增大，其電阻不斷減小，所以a的電阻隨電流的增大而減小，故A錯誤；
B．由于橫縱坐標(biāo)軸的長度單位不同，則不能由
求解電阻b的阻值，只能通過
求解，故B錯誤；
C．根據(jù)
可知在兩圖線交點處，電阻a的阻值等于電阻b的阻值，故C正確；
D．根據(jù)歐姆定律可得
故D錯誤。
故選C。
9. 如圖所示，三條虛線表示某點電荷電場的等勢面．一帶電粒子僅受電場力作用，沿實線運動，A、B、C、D、G是軌跡與等勢面的交點。則（ ）
A. 產(chǎn)生電場的點電荷和運動的帶電粒子都帶正電
B. 帶電粒子經(jīng)過B、G兩點時加速度一樣大
C. 帶電粒子從A點到B點的過程中電勢能減小
D. 帶電粒子從C點到D點的過程中動能先減小后增大
【答案】BD
【解析】
【詳解】A．根據(jù)電場線與等勢面垂直且指向電勢降低的方向，可知產(chǎn)生電場的點電荷帶負(fù)電，由圖可知，軌跡向下彎曲，則帶電粒子所受的電場力方向向下，帶電粒子受到了排斥的作用，同種電荷相互排斥，故帶電粒子也帶負(fù)電，故A錯誤；
B．由于B、G兩點的電勢相等，結(jié)合點電荷的電場的特點可知，B與G點到點電荷的距離是相等的，所以B與G點的電場強度的大小也相等，則帶電粒子經(jīng)過B、G兩點時受到的電場力的大小相等，故加速度一樣大，故B正確；
C．帶電粒子受到了排斥力作用，則從A運動到B的過程中電場力做負(fù)功，帶電粒子的電勢能增大，故C錯誤；
D．帶電粒子受到了排斥力作用，則從C到D的過程中電場力先做負(fù)功，后做正功，帶電粒子的動能先減小后增大，故D正確。
故選BD。
10. 如圖所示為密立根油滴實驗示意圖。實驗中要設(shè)法使帶負(fù)電的油滴懸浮在電場之中。若在實驗中觀察到某一個帶負(fù)電的油滴向下加速運動。在該油滴向下運動的過程中，下列說法正確的是（ ）
A. 電場力做正功
B. 重力和電場力的合力做負(fù)功
C. 電勢能逐漸增大
D. 重力勢能減少量小于動能的增加量
【答案】C
【解析】
【詳解】A．電場力向上，與位移方向相反，故電場力做負(fù)功，故A錯誤；
B．油滴受重力和電場力，做加速運動，動能增加，根據(jù)動能定理，合力做正功，故B錯誤；
C．油滴克服電場力做功，故電勢能逐漸增大，故C正確；
D．重力勢能的減小量等于重力做功大?。粍幽茉黾恿康扔诤狭ψ龉Υ笮?；由于電場力做負(fù)功，故重力做功大于合力做功，故重力勢能的減少量大于動能的增加量，故D錯誤。
故選C。
11. 如圖所示，一平行板電容器與兩端電壓恒為E的直流電源（內(nèi)阻不計）連接，下極板接地，靜電計的外殼接地。一帶電油滴恰好靜止于P點?，F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上平移一小段距離，下列說法正確的是（ ）
A. 帶電油滴將向上運動B. 靜電計指針張角將變小
C. 電容器的帶電量將增多D. 帶電油滴的電勢能將增大
【答案】D
【解析】
【詳解】B．根據(jù)電容的決定式
可知，平行板電容器的上極板豎直向上平移一小段距離，d變大，C變小，因電容器與直流電源連接，上極板上移過程中U不變，靜電計指針張角不變，故B錯誤；
C．根據(jù)電容的定義式
C變小，U不變，則電容器的帶電量Q將減少，故C錯誤；
A．根據(jù)勻強電場與電勢差的關(guān)系
d變大，U不變，E減小，所以電場力減小，故帶電油滴將向下運動，故A錯誤；
D．帶電油滴將向下運動，與電場力方向相反，帶電油滴的電勢能將增大，故D正確。
故選D
12. 粒子直線加速器在科學(xué)研究中發(fā)揮著巨大的作用，簡化如圖所示：沿軸線分布O（為薄金屬環(huán)）及A、B、C、D、E5個金屬圓筒（又稱漂移管），相鄰漂移管分別接在高壓電源MN的兩端，O接M端。質(zhì)子飄入（初速度為0）金屬環(huán)O軸心沿軸線進(jìn)入加速器，質(zhì)子在金屬圓筒內(nèi)做勻速運動且時間均為T，在金屬圓筒之間的狹縫被電場加速，加速時電壓U大小相同。質(zhì)子電量為e，質(zhì)量為m，不計質(zhì)子經(jīng)過狹縫的時間，則（ ）
A. 質(zhì)子從圓筒E射出時的速度大小為
B. 圓筒E的長度為T
C. MN所接電源是直流恒壓電源
D. 金屬圓筒A長度與金屬圓筒B的長度之比為
【答案】B
【解析】
【詳解】A．質(zhì)子從O點沿軸線進(jìn)入加速器，質(zhì)子經(jīng)5次加速，由動能定理可得
質(zhì)子從圓筒E射出時的速度大小為
選項A錯誤；
B．質(zhì)子在圓筒內(nèi)做勻速運動，所以圓筒E的長度為
選項B正確；
D．同理可知，金屬圓筒A的長度
金屬圓筒B的長度
則金屬圓筒A的長度與金屬圓筒B的長度之比為，選項D錯誤；
C．因由直線加速器加速質(zhì)子，其運動方向不變，由題圖可知，A的右邊緣為負(fù)極時，則在下一個加速時需B右邊緣為負(fù)極，所以MN所接電源的極性應(yīng)周期性變化，選項C錯誤。
故選B。
13. 如圖所示，一根不可伸長的絕緣細(xì)線一端固定于O點，另一端系一帶正電小球，置于水平向右的勻強電場中。現(xiàn)把細(xì)線水平拉直，小球從A點由靜止釋放，經(jīng)最低點B后，小球擺到C點時速度為零，其中，則小球（ ）
A. 所受電場力是重力的倍
B. 從A到C過程機械能先減小后增大
C. 在B處繩子的拉力大小等于重力的3倍
D. 在C處繩子的拉力大小等于電場力
【答案】D
【解析】
【詳解】A．設(shè)繩子長度為，對小球從到過程，根據(jù)動能定理
可得
可得
故A錯誤；
B．從A到C過程電場力一直對小球做負(fù)功，小球的機械能一直減小，故B錯誤；
C．從A到B過程，根據(jù)動能定理
在B點，根據(jù)牛頓第二定律
聯(lián)立可得
故C錯誤；
D．在C點，如圖所示
繩子拉力
故D正確。
故選D。
二、選擇題Ⅱ（本題共2小題，每小題3分，共6分.每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得3分，選對但不選全的得2分，有選錯的得0分）
14. 如圖所示，在軸上的M、N兩點分別固定電荷量為和的點電荷，軸上M、N之間各點對應(yīng)的電勢如圖中曲線所示，點為曲線最低點，點位于PN之間，間距離大于PN間距離。以下說法中正確的是（ ）
A. 大于，且和是同種電荷
B. 點的左側(cè)不存在與點場強相同的點
C. 點的電場強度最大
D. 點左側(cè)一定有與點電勢相同的點
【答案】AD
【解析】
【詳解】AC．圖線的切線斜率表示電場強度的大小，P點切線斜率為零，則P點的電場強度為零，即兩電荷在P點的合場強為零，由于間距離大于PN間距離，根據(jù)點電荷的場強公式
可得的電荷量一定大于的電荷量，從坐標(biāo)到電勢先減小后增大，因為沿電場線方向電勢降低，可知兩電荷一定是正電荷，故A正確，C錯誤；
B．根據(jù)點電荷形成的場強的特點，可知點的左側(cè)場強方向向左，到無窮遠(yuǎn)處電場強度為零，且點左側(cè)與點的場方向均向左，則一定存在與點場強相同的點，故B錯誤；
D．點的左側(cè)到無窮遠(yuǎn)處電勢為零，而P點電勢為零，故一定有與點電勢相同的點，故D正確。
故選AD。
15. 如圖,一粗糙絕緣豎直面與兩個等量異種點電荷連線的中垂線重合,A、O、B為該豎直面上的三點,且O為等量異種點電荷連線的中點,AO=BO.現(xiàn)有帶電荷量為q、質(zhì)量為m的小物塊從A點以初速度v0向B滑動,到達(dá)B點時速度恰好為0, 則( )
A. 從A到B,小物塊的加速度一直減小,到達(dá)O點時速率為
B. 從A到B,小物塊的加速度先增大后減小,到達(dá)O點時的動能為
C. 小物塊一定帶負(fù)電荷,從A到B電勢能先減小后增大
D. 從A到B,小物塊的電勢能一直減小,受到的電場力先增大后減小
【答案】B
【解析】
【詳解】小物塊受重力、電場力和墻壁的彈力以及摩擦力作用，可知q帶負(fù)電，從A到O的過程中，電場強度越來越大，則電場力越來越大，由于物塊在水平方向上平衡，可知墻壁的彈力增大，導(dǎo)致滑動摩擦力增大，根據(jù)a=知，加速度增大，從O到B，電場強度越來越小，則電場力越來越小，由于物塊在水平方向上平衡，可知墻壁的彈力減小，導(dǎo)致滑動摩擦力減小，根據(jù)a=知，加速度減小．從A到B，加速度先增大后減?。捎贏O段和OB段的電場強度大小對稱，可知加速度大小對稱，兩段過程中速度的變化量相同，即O點的速度為，則O點動能為mv02，故B正確，A錯誤．由A選項分析知，q帶負(fù)電，由于AB是等勢線，則電荷的電勢能不變，從A到B，電場強度先增大后減小，則電場力先增大后減小，故CD錯誤．故選B．
【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道等量異種電荷周圍電場線的特點，通過電場線疏密確定電場強度的大小，知道等量異種電荷連線的垂直平分線是等勢線．
非選擇題部分
三、非選擇題（本題共5小題，共55分）
16. 游標(biāo)卡尺讀數(shù)為______mm，螺旋測微器讀數(shù)為______cm。
【答案】 ①. 50.75 ②. 0.3775
【解析】
【詳解】[1]游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為50mm，游標(biāo)尺的第15刻線與主尺的某刻度線對齊，讀數(shù)是
0.05 mm×15 =0.75mm
游標(biāo)卡尺讀數(shù)為
50mm+0.75mm=50.75mm
[2]螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為3.5mm，可轉(zhuǎn)動刻度讀數(shù)為
0.01mm×27.5=0.275mm
螺旋測微器讀數(shù)為
3.5mm+0.275mm=3.775mm=0.3775cm
17. 有一研究性學(xué)習(xí)小組測量某金屬絲的電阻率，實驗電路如圖甲所示。實驗室提供了待測金屬絲（接入電路部分的阻值約幾歐）電源E（3V，內(nèi)阻不計）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干，還備有下列實驗器材：
A.電壓表（0～3V，內(nèi)阻約2kΩ）
B.電壓表（0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）
C.電流表（0～3A，內(nèi)阻約0.01Ω）
D.電流表（0～0.6A，內(nèi)阻約0.05Ω）
E.滑動變阻器（0～10Ω，0.6A）
F.滑動變阻器（0～2kΩ，0.1A）
應(yīng)選用的實驗器材有______（填實驗器材前的序號）；
（3）為了保證滑動變阻器滑動觸頭靠右接入電路的阻值最大，請用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖乙中完成與圖甲相對應(yīng)的實物電路圖______；
（4）測得金屬絲接入電路部分的長度L和金屬絲直徑的平均值d。正確連接電路，測得多組電壓表示數(shù)和對應(yīng)電流表示數(shù)，通過描點作出的圖像為一條過原點的傾斜直線，其斜率為k。則金屬絲的電阻率______；（結(jié)果用題中所給字母表示）
【答案】 ①. ADE ②. ③.
【解析】
【詳解】（1）[1]電源電動勢為3V，因此電壓表要用A；由題意可知待測金屬絲Rx的阻值約幾歐，電流表要用D；滑動變阻器是限流方式接入電路，為方便調(diào)節(jié)，因此要用最大阻值小一點的、額定電流大一點的E。所以應(yīng)選用的實驗儀器為ADE。
（2）[2]實物電路圖如圖所示
（3）[3]測得金屬絲接入電路部分的長度L和金屬絲直徑的平均值d。由電阻定律可得
由歐姆定律可得
由題意可知U—I圖像斜率
解得
18. 多用電表是物理實驗室常用的儀表之一，在練習(xí)使用多用電表的實驗中實驗小組的同學(xué)用多用電表的歐姆擋粗略測量一定值電阻的阻值，先把選擇開關(guān)旋到“×100”擋位，測量時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)過小，接下來的操作順序是______。（選擇必要的實驗步驟按操作順序填寫字母）
a.將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆擋的零刻度，然后斷開兩表筆
b.旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至交流電壓最大量程處（或“OFF”擋），并拔出兩表筆
c.將選擇開關(guān)旋到“×10”擋
d.將選擇開關(guān)旋到“×1k”擋
e.將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出阻值，斷開兩表筆
【答案】daeb
【解析】
【詳解】[1]指針偏轉(zhuǎn)過小，即流過歐姆表表頭的電流太小，說明外接電阻阻值過大，此時應(yīng)選用更大倍率的擋位進(jìn)行測量。具體操作順序為：選擇更大的擋位，將選擇開關(guān)旋到“×1k”擋；然后將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆擋的零刻度，然后斷開兩表筆；將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出阻值，斷開兩表筆；最后轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至交流電壓最大量程處（或“OFF”擋），并拔出兩表筆，所以操作順序是daeb。
19. 心室纖顫是一種可能危及生命的疾病。一種叫作心臟除顫器的設(shè)備，通過一個充電的電容器對心顫患者皮膚上的兩個電極板放電，讓一部分電荷通過心臟，使心臟完全停止跳動，再刺激心顫患者的心臟恢復(fù)正常跳動。某學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用DIS系統(tǒng)研究某超級電容器的充電和放電過程，實驗電路原理如圖甲所示，電源為輸出電壓恒為6V的學(xué)生直流穩(wěn)壓電源，實驗前電容器已充分放電。
（1）先將單刀雙擲開關(guān)S置于1，給電容器進(jìn)行充分的充電。然后將單刀雙擲開關(guān)S置于2，通過電阻R的電流______（填“從a到b”或“從b到a”）。
（2）將單刀雙擲開關(guān)S置于2時，電流傳感器將電流信息傳入計算機，屏幕上便顯示出如圖乙所示的i—t圖像。據(jù)此可以估算出電容器的電容約為______F。（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
乙
（3）若換另一個R較小的電阻，其余條件不變，進(jìn)行實驗，則電容器的放電時間將______（填“變長”“變短”或“不變”）。
【答案】 ①. 從a到b ②. ③. 變短
【解析】
【詳解】（1）[1]將單刀雙擲開關(guān)S置于1，根據(jù)圖甲可知，電容器的上極板帶正電，則將單刀雙擲開關(guān)S置于2，電容器放電，通過電阻R的電流從a到b。
（2）[2]i—t圖像中，圖線與時間軸所圍幾何圖形的面積表示電容器極板所帶電荷量，根據(jù)數(shù)格子法可得放電前極板電荷量為
據(jù)此可以估算出電容器的電容約為
（3）[3]若換另一個R較小的電阻，根據(jù)
可知放電電流的最大值增大，由于i—t圖像中，圖線與時間軸所圍幾何圖形的面積表示電容器極板所帶電荷量，即圖線與時間軸所圍幾何圖形面積不變，則根據(jù)前后圖線比較如圖虛線所示
可知，電容器的放電時間將變短。
20. 如圖所示，一個帶電荷量絕對值為、質(zhì)量為的小物塊（可看做質(zhì)點）處于一傾角為的光滑絕緣斜面上，斜面長度，整個裝置處于一水平向右的勻強電場中，此時物塊恰好靜止于斜面的頂端，求：（g取，，）
（1）小物體的電性；
（2）電場強度的大??；
（3）若從某時刻開始，電場強度減小為原來的，物塊下滑至斜面底端時電場力做了多少功，到達(dá)斜面底端時物塊的速度大小。
【答案】（1）負(fù)電；（2）；（3），
【解析】
【詳解】（1）小物塊靜止時受力如圖：可知小物塊受的電場力與勻強電場的方向相反，所以小物塊帶負(fù)電。
（2）由受力平衡得
解得
代入數(shù)據(jù)得
（3）物塊下滑至斜面底端時電場力做功為
根據(jù)動能定律可得
解得到達(dá)斜面底端時物塊的速度大小為
21. 在物理課外實驗探究活動中，某小組設(shè)計了一個能反映水平風(fēng)力大小的裝置，如圖甲所示，電源電壓恒定，為定值電阻，為額定電壓是小燈泡，其關(guān)系的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖乙所示，為長、阻值均勻的電阻絲（電阻絲的阻值與長度成正比），為質(zhì)量、電阻均不計的金屬細(xì)桿，下端連接一個重的圓球。閉合開關(guān)，無風(fēng)時，下垂并與A端接觸，此時電流表示數(shù)為；有風(fēng)時，繞懸掛點轉(zhuǎn)動，風(fēng)對球的作用力方向始終水平向右，已知為，始終與接觸良好且摩擦忽略不計。求：
（1）電流表示數(shù)為，燈泡的電阻為多少？
（2）無風(fēng)時消耗的電功率？
（3）有風(fēng)時，為防止燈泡燒壞（其兩端電壓不超過額定電壓），允許風(fēng)對球施加的最大作用力為多少？（可看做以為支點的杠桿）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）由電路圖可知，燈泡、定值電阻和電阻絲串聯(lián)，電流表測電路中的電流，當(dāng)電流表示數(shù)為時，由圖乙可知此時燈泡兩端的電壓為，所以燈泡的電阻
（2）無風(fēng)時，下垂并與端接觸，電阻絲接入阻值最大為，電阻絲兩端的電壓
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，兩端的電壓
則此時消耗的電功率
（3）的阻值
為防止燈泡燒壞，燈泡兩端的電壓
由圖乙可知，電路的最大電流
此時風(fēng)對球的壓力最大，繞轉(zhuǎn)動的角度最大，設(shè)此時與的接觸點為，兩端的電壓
兩端的電壓
此時電阻絲連入電路的電阻
即電阻絲接入電路中的最小阻值為；因電阻絲的電阻與電阻絲的長度成正比，所以
則
如圖，把視為杠桿，的力臂為，的力臂等于，根據(jù)杠桿平衡條件可得
則
根據(jù)相似三角形的知識可得
所以
則
22. 如圖所示，豎直放置長為L的平行金屬板A、B，板間距離為，A、B板與一電壓為的電源保持連接，從A板內(nèi)側(cè)中央O處以等大的速率，在沿紙面180°范圍內(nèi)朝各個方向均勻噴出質(zhì)量為、電量為的帶負(fù)電微粒。微粒重力不計，求：
（1）若微粒沿垂直B板的虛線方向射出，該微粒達(dá)到B板時的動能；
（2）若粒子能全部落在B板上，板長L至少多長；
（3）若B板長，且恰好有三分之二的微粒落在板上，此時所加電壓U的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）若微粒沿垂直B板的虛線方向射出，根據(jù)動能定理可得
解得該微粒達(dá)到B板時的動能為
（2）粒子垂直電場方向射出時，粒子在電場中的加速度大小為
豎直方向有
解得
水平方向有
解得板長至少為
（3）若B板長，且恰好有三分之二的微粒落在板上，可知射出時速度與水平方向從30°的粒子剛好落在板上，則水平方向有
解得
豎直方向有
解得此時所加電壓的大小為
23. 如圖建立豎直平面內(nèi)坐標(biāo)系，α射線管由平行金屬板A、B和平行于金屬板的細(xì)管C組成，放置在第II象限，細(xì)管C離兩板等距，細(xì)管C開口在y軸上。放射源P在A極板左端，可以沿特定方向發(fā)射某一速度的α粒子（帶正電）。若極板長為L，間距為d，當(dāng)A、B板加上某一電壓U時，α粒子剛好能以速度v0（已知）從細(xì)管C水平射出，進(jìn)入位于第I象限的靜電分析器并恰好做勻速圓周運動，t=0時刻α粒子垂直于x軸進(jìn)入第IV象限的交變電場中，交變電場隨時間的變化關(guān)系如圖乙（圖上坐標(biāo)均為已知物理量），規(guī)定沿x軸正方向為電場正方向，靜電分析器中電場的電場線為沿半徑方向指向圓心O，場強大小為E0。已知α粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，重力不計。求：
（1）A、B極板間所加的電壓U；
（2）α粒子在靜電分析器中的運動時間t0；
（3）0時刻起，α粒子動能最大時的位置坐標(biāo)。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）設(shè)α粒子運動到C處時速度為v0，α粒子反方向的運動為類平拋運動，水平方向有
L=v0t
在豎直方向
又有
U=Ed
由牛頓第二定律
qE=ma
聯(lián)立解得
（2）由牛頓第二定律
解得
由
解得
（3）由圖易知，從0時刻起，α粒子動能最大時在
時，α粒子在x方向的速度為
所以一個周期內(nèi)，α粒子在x方向的平均速度
每時間α粒子在x正方向前進(jìn)
因為開始計時時α粒子橫坐標(biāo)為
所以時，α粒子的橫坐標(biāo)為
α粒子的縱坐標(biāo)為
0時刻起，α粒子動能最大時的位置坐標(biāo)

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