一、选择题
1. 如图所示,A、B、C、D为匀强电场中相邻的等势面,一个电子垂直经过等势面D时的动能为20 eV,经过等势面C时的电势能为-10 eV,到达等势面B时的速度恰好为零。已知相邻等势面间的距离为5 cm,不计电子的重力,下列说法中正确的是(
)
A. C等势面的电势为10 VB. 匀强电场的电场强度为200 V/mC. 电子再次经过D等势面时,动能为10 eVD. 电子的运动是匀变速曲线运动【答案】AB
【解析】试题分析:只有电场力做功,电势能和动能之和保持不变.根据题目所给条件,C等势面的电势为
,故A等势面电势不为10V,A错;电子在相邻等势面间运动时,电场力做功W=qU
相等,因为电子在D等势面的动能为20eV,到达等势面B时的速度恰好为零,电子在D到C等势面间运动时,电场力做功大小为
,
,匀强电场的场强为
,B项正确。电子再次经过D等势面时,动能不变仍为20eV,C项错误。
电子在匀强电场中受恒力作用,运动方向和电场力方向共线电子的运动是匀变速直线运动,D项错误,故选B考点:电势能、能的转化和守恒
点评:难度中等,学习电场中的功能关系时可以类比在重力场的功能关系,如只有重力做功,动能和电势能之和保持不变;那么只有电场力做功,电势能和动能之和保持不变
2. 下图是一个说明示波管工作原理的示意图,电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场,离开电场时的偏转量是h,两平行板间的距离为d,电势差为U2,板长为L。为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量),可采用的方法是(
)
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A. 增大两板间的电势差U2B. 尽可能使板长L短些C. 尽可能使板间距离d小一些D. 使加速电压U1升高一些【答案】C
【解析】试题分析:带电粒子加速时应满足:qU1=h=
at2
;联立以上各式可得
mv02;带电粒子偏转时,由类平抛规律,应满足:L=v0t ,即
,可见,灵敏度与U2无关,增大L、
减小d或减小U1均可增大灵敏度,所以C正确,ABD错误.故选C.考点:带电粒子在电场中的运动
【名师点睛】本题是信息的给予题,根据所给的信息,根据动能定理和类平抛运动规律求出示波管灵敏度的表达式即可解决本题。
3. 将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱子中,如图所示,在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器,能随时显示出金属块和弹簧对箱子上顶板和下底板的压力大小。将箱子置于电梯中,随电梯沿竖直方向运动。当箱子随电梯以a=4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的传感器显示的压力为4.0 N,下底板的传感器显示的压力为10.0 N。取g=10 m/s2,若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半,则升降机的运动状态可能是
A.匀加速上升,加速度大小为5 m/s2B.匀加速下降,加速度大小为5 m/s2C.匀速上升D.静止状态
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【答案】B
【解析】以a=4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,物体受到上顶板向下的压力支持力
,以向下为正方形,根据牛顿第二定律有
,下底板的
,代入计算m=1 kg。若上顶板传
,则有
感器的示数是下底板传感器的示数的一半,则意味着弹簧长度不变,弹簧弹力不变,即
,
得a=5 m/s2方向向下。故选B。
)
4. 如下图所示的情况中,a、b两点电势相等、电场强度也相同的是(
A.带等量异种电荷的平行金属板之间的两点 B.离点电荷等距的任意两点
C.两等量同种电荷其连线的中垂线上与连线中点等距的任意两点D.两等量异种电荷其连线的中垂线上与连线中点等距的任意两点
【答案】D
5. 如图,带电荷量之比为qA∶qB=1∶3的带电粒子A、B以相等的速度v0从同一点出发,沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中,分别打在C、D点,若OC=CD,忽略粒子重力的影响,则(
)
A. A和B在电场中运动的时间之比为2∶1B. A和B运动的加速度大小之比为4∶1C. A和B的质量之比为1∶2D. A和B的位移大小之比为1∶1【答案】B【
解
析
】
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6. 如图甲所示,两平行金属板A、B放在真空中,间距为d,P点在A、B板间,A板接地,B板的电势随时间t的变化情况如图乙所示,t=0时,在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子,当=2T时,电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰,不计重力,则下列说法正确的是
A.: =1:2B.: =1:3
C. 在0~2T时间内,当t=T时电子的电势能最小
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D. 在0~2T 时间内,电子的电势能减小了【答案】BD
【解析】根据场强公式可得0~T时间内平行板间的电场强度为:向上做匀加速直线运动,经过时间T的位移为:度为:
,加速度为:
,电子的加速度为:
,且
,速度为:v1=a1T,同理在T~2T内平行板间电场强
,电子以v1的速度向上做匀变速度直线运动,位移为:
,由题意2T时刻回到P点,则有:x1+x2=0,联立可得:φ2=3φ1,故A错误,B正确;当速度最大时,动能最大,电势能最小,而0~T内电子做匀加速运动,之后做匀减速直线运动,因φ2=3φ1,所以在2T时刻电势能最小,故C错误;电子在2T时刻回到P点,此时速度为:子的动能为:BD正确,AC错误。
7. 如图所示,将平行板电容器与电池组相连,两板间的带电尘埃恰好处于静止状态.若将两板缓慢地错开一些,其他条件不变,则( A.电容器带电量不变 C.检流计中有a→b的电流
)
B.尘埃仍静止
D.检流计中有b→a的电流
,(负号表示方向向下),电
,根据能量守恒定律,电势能的减小量等于动能的增加量,故D正确。所以
【答案】BC
8. 下列用电器中,主要利用电流热效应工作的是A. 电风扇 C. 电烙铁 【答案】C
【解析】电风扇是利用电流的磁效应工作的,故A错误;计算机主要是把电能转化为声和光,故B错误;电烙铁利用电流的热效应工作的.故C正确;电视机主要是把电能转化为声和光,故D错误.所以C正确,ABD错误。
9. .(2018江苏淮安宿迁质检)2017年4月,我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空,随后与天宫二号交会对接.假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会,如图所示.已知天宫二号的轨道半径为r,天舟一号沿椭圆轨道运动的周期为T,A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点,地球半径为R,引力常量为G.则
B. 计算机D. 电视机
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A.天宫二号的运行速度小于7.9km/sB.天舟一号的发射速度大于11.2km/sC.根据题中信息可以求出地球的质量
D.天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度【答案】 AC【
解
析
】
10.某物体从O点开始做初速度为零的匀加速直线运动,依次通过A、B、C三点,OA、AB、BC过程经历的时间和发生的位移分别对应如图,经过A、B、C三点时速度分别为𝑣𝐴、𝑣𝐵、𝑣𝐶,以下说法不正确的是(
)
A. 若t1:t2:t31:2:3,则vA:vB:vc1:3:6B. 若t1:t2:t31:2:3,则s1:s2:s31:8:27C. 若s1:s2:s31:2:3,则vA:vB:vc1:3:6第 6 页,共 13 页
D. 若s1:s2:s31:2:3,则t1:t2:t31:3:6【答案】D
11.如图所示,让平行板电容器带上一定的电量并保持不变,利用静电计可以探究平行板电容器电容的决定因素及决定关系,下列说法正确的是
A. 静电计指针张角越大,说明电容器带电量越大B. 静电计指针张角越大,说明电容器的电容越大C. 将平行板间距离减小,会看到静电计指针张角减小D. 将平行板间正对面积减小,会看到静电计张角减小【答案】C
【解析】因平行板电容器上带的电量保持不变,故选项A错误;电容器的电容与两板带电量及电势差无关,故选项B错误;根据
可知,将平行板间距离减小,则C变大,因Q一定,根据Q=CU可知,U变小,
则会看到静电计指针张角减小,选项C正确;将平行板间正对面积减小,则C变小,因Q一定,根据Q=CU可知,U变大,则会看到静电计指针张角变大,选项D错误;故选C.点睛:对于电容器动态变化分析问题,关键根据电容的决定式住不变量.
12.如图,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向( A.向左C.向右 【答案】C
13.如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=4∶1,电压表V和电流表A均为理想电表,灯泡电阻RL=12Ω,AB端电压u1242sin100t(V)。下列说法正确的是A.电流频率为100Hz B.电压表V的读数为96VC.电流表A的读数为0.5A D.变压器输入功率为6W【答案】C
)
B.垂直纸面向外D.垂直纸面向里
和定义式
结合进行分析,同时要抓
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【解析】
试题分析:由u1242sin100t(V)可知交流电的频率为50Hz,A错误;原线圈输入的电压有效值为24V,由于n1∶n2=U1∶U2可知,U2=6V,即电压表的示数为6V,B错误;这样电流表的示数IU260.5A,R12C正确;灯泡消耗的功率P=U2I=3W,而变压器为理想变压器,本身不消耗能量,因此变压器输入功率也为3W,D错误考点:变压器
14.一个矿泉水瓶底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水,假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力,则
A.水瓶自由下落时,小孔向下漏水
B.将水瓶竖直向上抛出,水瓶向上运动时,小孔向下漏水;水瓶向下运动时,小孔不向下漏水C.将水瓶水平抛出,水瓶在运动中小孔不向下漏水D.将水瓶斜向上抛出,水瓶在运动中小孔向下漏水
【答案】C
【解析】无论向哪个方向抛出,抛出之后的物体都只受到重力的作用,加速度为g,处于完全失重状态,此时水和容器的运动状态相同,它们之间没有相互作用,水不会流出,所以C正确。
15.(2015·新课标全国Ⅱ,17)一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是(
)
【答案】A【
解
析
】
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16.矩形线圈绕垂直磁场线的轴匀速转动,对于线圈中产生的交变电流( A.交变电流的周期等于线圈转动周期 B.交变电流的频率等于线圈的转速
C.线圈每次通过中性面,交变电流改变一次方向D.线圈每次通过中性面,交变电流达到最大值【答案】ABC【解析】
)
试题分析:线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动,产生正弦交流电,其周期等于线圈的转动周期,故A正确;频率为周期的倒数,故频率应相等线圈的转速;故B正确;在中性面上时,磁通量最大,但磁通量的变化率为零,即产生感应电动势为零,电流将改变方向,故C正确,D错误.考点:考查了交流电的产生
17.甲和乙两个物体在同一直线上运动,它们的速度—时间图象 分别如图中的a和b所示。在t1时刻(
)
A. 它们的运动方向相同 C. 甲的速度比乙的速度大 【答案】A
B. 它们的运动方向相反D. 乙的速度和甲的速度相等
18.一个电热水壶的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示,根据表中提供的数据,计算出此电热水壶在额定电压下工作时,通过电热水壶的电流约为额定功率额定电压
1500W220V
额定频率容量
50Hz1.6L
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A. 2.1A B. 3.2A 【答案】D求解额定电流.
C. 4.1A D. 6.8A
【解析】试题分析:额定功率等于额定电压与额定电流的乘积;由铭牌读出额定功率和额定电压,由公式P=UI解:由铭牌读出额定功率为P=1500W,额定电压为U=220V,由P=UI,得,通过电热水壶的电流为:I==故选:D.
A≈6.8A
二、填空题
19.轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上,弹簧下端悬挂一个小铁球,在电梯运行时,乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小,这一现象表明电梯的加速度方向一定___________(填“向下”或“向上”),“失重”“超重”)“大”“小”)。乘客一定处在________(填或状态,人对电梯的压力比自身重力_______(填或
【答案】向下 失重 小(每空2分)
【解析】弹簧伸长量减小,说明弹力减小,则物体受到的合力向下,故小铁球的加速度向下,故乘客一定处于失重状态,根据N=mg–ma可知人对电梯的压力比自身重力小。A,输电导线上因发热损失的电功率是 【答案】10;100
【解析】由PUI,得输电导线中的电流I220.输送1.0×l05瓦的电功率,用发1.0×l04伏的高压送电,输电导线的电阻共计1.0欧,输电导线中的电流是
W。
P=10AU输电导线上因发热损失的电功率: PIr=100×1=100W
21.如图所示,质量是m=10g的铜导线ab放在光滑的宽度为0.5m的 金属滑轨上,滑轨平面与水平面倾角为30°,ab静止时通过电流为10A,要使ab静止,磁感强度至少等于_____,方向为______。(取g=10m/s2)【答案】 0.01T (2分) 垂直斜面向上(2分)
3eBr三、解答题v3m3eBrm第 10 页,共 13 页
22.如图所示,竖直平面xOy内有三个宽度均为L首尾相接的电场区域ABFE、BCGF和CDHG。三个区域中分别存在方向为+y、+y、+x的匀强电场,且电场区域竖直方向无限大,其场强大小比例为2∶1∶2。现有一带正电的物体以某一初速度从坐标为(0, L)的P点射入ABFE场区,初速度方向水平向右。物体恰从坐标为(2L, L/2)的Q点射入CDHG场区,已知物体在ABFE区域所受电场力和所受重力大小相等,重力加速度为g,物体可以视为质点,求:
(1)物体进入ABFE区域时的初速度大小;(2)物体在ADHE区域运动的总时间;(3)物体从DH边界射出位置的坐标.【答案】(1)【
2L (2)22gLL(3)3L,2g析
】
解
在竖直方向有: 解得: v0L12a2t2 22gL2L,t22g(2)在ABEF区域.对物体进行受力分析,在竖直方向有:2qE=mg物体做匀速直线运动,有: v0gL ,2第 11 页,共 13 页
在BCGF区域,物体做类平抛运动,有: v0在Q点竖直方向速度为: vya2t2则Q点速度为: vQgL2L,t22ggLv0222v0vygL,与水平方向夹角为45°
在CDHG区域 由于2qE=mg
对物体进行受力分析,mg,与水平方向夹角为45°,与速度方向相同,物体做匀加速直线运动.运动到x轴过程,根据运动学公式,有: 解得: t322212 LvQt3a3t322Lg所以有: tt1t2t322Lg23.(2016·江苏南通高三期末) (20分)如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直面内,管口B、C的连线是水平直径。现有一带正电的小球(可视为质点)从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间距离为4R。从小球进入管口开始,整个空间中突然加上一个匀强电场,电场力的竖直向上的分力大小与重力大小相等,结果小球从管口C处脱离圆管后,其运动轨迹经过A点,设小球运动过程中带电荷量没有改变,重力加速度为g,求:
(1)小球到达B点的速度大小;
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(2)小球受到的电场力大小;
(3)小球经过管口C处时对圆管壁的压力。
【答案】【答案】(1)8gR (2)2mg (3)3mg,方向水平向右【
解
析
】
(2)设电场力的竖直向上分力为Fy,水平分力为Fx,则Fy=mg
12-vB2)①从B到C,由动能定理得-Fx·2R=m(vC2
小球从管口C到A,做类平抛,竖直方向匀速运动y=4R=vC·t②
1Fx2
水平方向匀加速直线运动x=2R=··t③
2m
由①②③得Fx=mg
故电场力大小为F=F+F=2mg方向与水平向左成45°斜向上。
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