课标版浙江高考物理二轮复习 夯基提能作业本 (14)
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试验5 探究做功与物体速度变更的关系1.在探究“功和速度变更关系”的试验中,小张同学用如图甲所示装置,尝试通过测得细绳拉力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小车获得的速度的值进行探究,则甲(1)(多选)下列说法正确的是。
A.该方案须要平衡摩擦力B.该方案须要重物的质量远小于小车的质量C.该方案操作时细绳应当与木板平行D.该方案处理数据时应选择匀速时的速度(2)图乙为B两位同学穿纸带方法,你认为的正确。
(3)某次获得的纸带如图丙所示,小张依据点迹标上了计数点,请读出C计数点在刻度尺上的读数cm,并求出C点对应小车的速度为m/s(计算结果保留3位有效数字)。
丙答案(1)ABC (2)B (3)9.82(9.80~9.85范围都可) 0.176(0.175~0.180范围都可)解析(1)试验时小车受到的合力等于重物的拉力,因此该方案须要平衡摩擦力,故A正确;只有当重物质量远小于小车质量时,小车所受到的拉力近似等于重物的重力,否则试验误差将很大,因此该方案须要重物的质量远小于小车的质量,故B正确;小车受到的拉力等于重物的重力,该方案操作时细绳应当与木板平行,故C正确;在该试验方案中小车做匀加速直线运动,该方案处理数据时应求出某计数点的瞬时速度与小车对应于该点的位移,故D错误;故选A、B、C。
(2)复写纸应套在定位轴上,并要压在纸带的上面,所以应选B。
(3)由图示刻度尺可知,其分度值为1 mm,C 点处刻度尺示数为9.82 cm;做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度,则C 点的速度:v C =BB 2B =0.1170−0.08182×5×0.02m/s=0.176 m/s 。
2.(1)(多选)在用如图所示装置做“探究功与速度关系”的试验,下列说法正确的是 。
A.为了平衡摩擦力,试验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B.为简便起见,每次试验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样C.可以通过变更橡皮筋的条数来变更拉力做功的数值D.可以通过变更小车的质量来变更拉力做功的数值E.试验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度(2)(多选)在用如图所示装置做“探究功与速度变更关系”的试验时,除了图中已给出的试验器材外,还须要的器材有 。
2024年浙江省新高考测评卷高效提分物理(第二模拟)(基础必刷)学校:_______ 班级:__________姓名:_______ 考号:__________(满分:100分时间:75分钟)总分栏题号一二三四五六七总分得分评卷人得分一、单项选择题(本题包含8小题,每小题4分,共32分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)(共8题)第(1)题科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26,铝26的半衰期为72万年,其衰变方程为,下列说法正确的是( )A.Y是氦核B.改变压力、温度或浓度,将改变放射性元素的半衰期C.再经过72万年,现有的铝26衰变一半D.再经过144万年,现有的铝26全部衰变第(2)题如图甲为直线加速器原理图,由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列,其中心轴线在同一直线上。
序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连,序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。
交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。
已知电子的质量为m、元电荷为e、电压的绝对值为u,周期为T,电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。
在时,奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值,此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)中央有一个初速度为零的电子。
下列说法正确的是()A.电子在圆筒中做匀加速直线运动B.本装置可采用直流电进行加速C.进入第2个金属圆筒时的速度为D.第8个金属圆筒的长度为第(3)题在一条平直公路上,甲、乙两车分别位于两条平行车道上,时刻两车车头平齐,运动过程中两车的图像如图所示,两车出发后到当两车头再次平齐需要的时间为()A.B.C.D.第(4)题如图所示,有一矩形闭合导体线圈,在范围足够大的匀强磁场中运动、下列图中能产生感应电流的是()A.B.C.D.第(5)题一架质量为m 的直梯斜靠在光滑的竖直墙壁上,下端放在粗糙的水平地面上,直梯处于静止状态,与水平地面夹角为。
则下列说法正确的是( )A .直梯对地面的作用力大小为mgB.地面对直梯的作用力大小为C .墙壁对直梯的作用力与直梯对墙壁的作用力是一对平衡力D .减小角,若直梯仍能保持平衡,则地面对直梯的支持力不变第(6)题某收音机中的LC 振荡电路,由固定线圈和可调电容器组成,能够产生频率范围为f 到kf ()的电磁振荡。
实验9 练习使用多用电表1.在“练习使用多用电表”实验中:(1)某同学欲测一节标识为9 V的干电池的电压如图甲,下述操作正确的是。
A.欧姆调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数B.机械调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数C.选择挡位、机械调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数D.选择挡位、欧姆调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数(2)该同学欲测量如图甲所示插座的电压,则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的位置(选填“A”、“B”、“C”、…、“Q”)。
(3)经过正确操作后,电表指针如图所示,则该电池的电压为 V。
答案(1)B (2)M (3)8.0解析(1)使用多用电表测电压时,应该先机械调零,然后选择适当的档位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),待示数稳定后读数即可,故B正确,A、C、D错误。
(2)图甲所示干电池为直流电源,标识为9 V,所以应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的M位置。
(3)根据电表指针可知,电源的电压为8.0 V。
2.如图1所示,是一个多量程多用电表的简化电路图。
测电流和测电压时各有两个量程,还有两个挡位用来测电阻。
某实验小组利用图1所示电路,测量电压表内阻,则开关S应该连接(选填“1或2”、“3或4”或“5或6”)挡,表笔B是(选填“红”或“黑”)表笔,B 应该与图2中(选填“C”或“D”)接线柱相连接,测量时发现多用电表偏角过小,则要调(选填“高”或“低”)倍率。
若用“×100”倍率的欧姆挡,多用电表读数如图3所示,读数为kΩ。
答案3或4 黑 D 高 1.6解析测量电阻应该用欧姆挡,所以开关S接3或4,对于欧姆挡,黑表笔接内部电源的正极,表笔B为黑表笔;对于电压表,电流应从正极流入,所以B应该与电压表的D接线柱相连;若测量时发现多用电表偏角过小,即电阻读数过大,应调高倍率。
从题图3中可以看出电阻为1.6 k Ω。
第2讲直线运动一、选择题(每小题6分,共48分)1.(多选)一物体以初速度v0做匀减速运动,第1 s内通过的位移为x1=3 m,第2 s内通过的位移为x2=2 m,又经过位移x3,物体的速度减小为0,则下列说法中不正确的是( )A.初速度v0的大小为2.5 m/sB.加速度a的大小为1 m/s2C.位移x3的大小为 mD.位移x3内的平均速度大小为7.5 m/s2.(2017广东汕头模拟)汽车在平直公路上做刹车试验,若从t=0时起汽车在运动过程中的位移与速度的平方之间的关系如图所示,下列说法正确的是( )A.t=0时汽车的速度为10 m/sB.刹车过程持续的时间为5 sC.刹车过程经过3 s时汽车的位移为7.5 mD.刹车过程汽车的加速度大小为10 m/s23.(多选)物体A、B运动的x-t图像如图所示,由图可知( )A.从第3 s起,两物体运动方向相同,且v A>v BB.物体A比B迟3 s才开始运动C.在5 s内两物体的位移相同,5 s末A、B相遇D.5 s内A、B的平均速度相等4.(2017湖南六校联考)在平直公路上行驶的a车和b车,其位移-时间(x-t)图像分别为图中直线a和曲线b,已知b车的加速度恒定且等于-2 m/s2,t=3 s时,直线a和曲线b刚好相切,则( )A.a车做匀速运动且其速度为v a= m/sB.t=3 s时a车和b车相遇但此时速度不等C.t=1 s时b车的速度为10 m/sD.t=0时a车和b车的距离x0=9 m5.(2017四川绵阳模拟)如图所示,物体自O点由静止出发开始做匀加速直线运动,途经A、B、C三点,其中A、B之间的距离L1=2 m,B、C之间的距离L2=3 m。
若物体通过L1、L2这两段位移的时间相等,则O、A 之间的距离L等于( )A. mB. mC. mD. m6.如图所示为甲、乙两质点做直线运动的速度-时间图像,则下列说法中正确的是( )A.在0~t3时间内甲、乙两质点的平均速度相等B.甲质点在0~t1时间内的加速度与乙质点在t2~t3时间内的加速度相同C.甲质点在0~t1时间内的平均速度小于乙质点在0~t2时间内的平均速度D.在t3时刻,甲、乙两质点都回到了出发点7.甲、乙两质点沿同一方向做直线运动,某时刻经过同一地点。
第13讲机械能守恒定律及其应用A组基础题组1.(2017浙江11月选考,13,3分)如图所示是具有登高平台的消防车,具有一定质量的伸缩臂能够在5 min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400 kg)上升60 m到达灭火位置。
此后,在登高平台上的消防员用水炮灭火,已知水炮的出水量为3 m3/min,水离开炮口时的速率为20 m/s,则用于(g取10 m/s2)( )A.水炮工作的发动机输出功率约为1×104 WB.水炮工作的发动机输出功率约为4×104 WC.水炮工作的发动机输出功率约为2.4×106 WD.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W答案 B 抬升登高平台克服重力做功的功率P=总= W=800 W,因伸缩臂有一定的质量,所以伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率大于800 W,选项D错误。
在一秒钟内,喷出=mgh=50×10×60 J= 3×去水的质量为m=ρV=103× kg=50 kg,喷出去水的重力势能为WG104 J,水的动能为mv2=1×104 J,所以1秒钟内水增加的能量为4×104 J,所以水炮工作的发动机输出功率为4×104 W,选项B正确,A、C错误。
2.从地面竖直上抛一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H。
设上升和下降过程中空气阻力大小恒为F。
下列说法正确的是( )A.小球上升的过程中动能减少了mgHB.小球上升和下降的整个过程中机械能减少了FHC.小球上升的过程中重力势能增加了mgHD.小球上升和下降的整个过程中动能减少了FH,所以上升过程动能减少了mgH+FH,A错;小答案 C 上升过程由动能定理可得-(mg+F)H=ΔEk球上升过程中重力势能增加了mgH,C对;小球上升和下降的整个过程中由动能定理得-FH-FH=ΔE k,即动能减少了2FH,D错;机械能变化量是由除重力和系统内弹力以外的其他力做的功决定的,所以小球上升和下降的整个过程中机械能减少了2FH,B错。
实验7 测绘小灯泡的伏安特性曲线1.小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,所用小灯泡规格为“2.5 V 0.3 A”。
(1)实验电路如图甲所示,请读出某次实验中电压表和电流表的示数分别为V、A。
(2)实验结束之后,他描绘了如图乙的伏安特性曲线,老师一看就判定是错误的,老师判定的依据是。
答案(1)2.10 V 0.26 A (2)电阻随温度升高而增大解析(1)电压表接入电路的量程为0~3 V,其读数为2.10 V;电流表量程为0~0.6 A,其读数为0.26 A。
(2)U-I图线上的点与原点连线的斜率表示电阻,而灯泡的电阻随电压的增大而增大,而图乙与这一规律不符,是错误的。
2.有一个小灯泡上标有“3 V 0.2 A”字样,现要测量该灯泡的伏安特性曲线,有下列器材可供选用:A.电压表(0~3 V,内阻1 kΩ)B.电压表(0~15 V,内阻5 kΩ)C.电流表(0~0.3 A,内阻2 Ω)D.电流表(0~0.6 A,内阻0.5 Ω)E.滑动变阻器(10 Ω,1 A)F.滑动变阻器(1 000 Ω,0.5 A)G.直流电源(6 V,内阻不计),另有开关一个、导线若干。
(1)实验中电压表应选,电流表应选,滑动变阻器应选。
(只填器材的字母代号)(2)在线框中画出实验电路图,要求电流、电压能从零开始变化。
答案(1)A C E (2)如图所示解析(1)根据小灯泡的规格“3 V,0.2 A”可知,电压表应选A,电流表应选C,由于测定小灯泡伏安特性曲线实验要求电流从零开始调,变阻器应采用分压式接法,应选择最大阻值较小的变阻器E以方便调节;(2)小灯泡的电阻较小,满足>,所以电流表应采用外接法,变阻器采用分压式接法。
3.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A。
(1)部分连线的实物图如图甲所示,请完成实物连接图;(2)某次实验中,电流表的示数为0.18 A,电压表的指针如图乙所示,则电压为V,此时小灯泡的功率是W。
试验3 探究加速度与力、质量的关系1.[2024浙江11月选考,17(2)]在“探究加速度与力、质量的关系”的试验中,两个相同的小车放在光滑水平板上,前端各系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放重物。
小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来限制,如图1所示。
试验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力。
图1图2①请指出图2中错误..之处: 。
②调整好装置后,在某次试验中测得两小车的位移分别是x1和x2,则两车的加速度之比为。
答案①拉小车的细绳没有与水平板平行,m没有远小于M ②x1∶x2解析细绳拉力方向应与水平板平行,以保证小车受到恒力的作用,从而加速度恒定,假如不平行,则随着小车的运动,小车水平方向的拉力会发生变更;同时依据题意“小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力”,只有当m远小于M时,可以近似把小车的拉力近似等于托盘和重物的重力。
依at2可知,两车同时释放,同时静止,加速度之比等于位移之比。
据x=122.(1)(多选)利用下图装置可以做力学中的若干试验,以下说法正确的是。
A.用此装置做“探讨匀变速直线运动”试验时,必需设法消退小车和木板间的摩擦力的影响B.用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”试验时,应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量C.用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”试验时,每次变更盘和盘内砝码总质量后,不须要重新平衡摩擦力D.用此装置做“探究功与速度变更的关系”试验时,不须要平衡小车运动中所受的摩擦力。
(2)(多选)在用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”试验时,下列说法正确的是。
A.应先释放纸带再接通电源B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行C.纸带与小车相连端的点迹较密D.轻推小车,若拖着纸带的小车能够匀速下滑,则说明摩擦力已被平衡(3)如图所示是试验时打出的一条纸带,A、B、C、D…为每隔2个点选取的计数点,据此纸带可知E点瞬时速度大小为m/s。
学习资料考前仿真模拟卷(十四)(时间:90分钟满分:100分)本卷计算中,无特殊说明时,重力加速度g均取10 m/s2。
选择题部分一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分.每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1。
甲、乙两物体在同一直线上运动的x-t图象如图所示,由图象可以判断从t1到t2的时间内()A.甲物体在做匀减速直线运动B.乙物体在做匀加速直线运动C.两物体都在做匀速直线运动D.甲、乙两物体的运动方向相同2.如图所示,足球从草皮上的①位置被踢出后落到草皮上的③位置,空中到达的最高点为②位置,则()A.②位置足球动能等于0B.从①位置到③位置的过程中只有重力做功C.从①位置到②位置的过程中足球的动能全部转化为重力势能D.从②位置到③位置的过程中足球动能的变化量等于合力做的功3.一辆汽车从静止开始由甲地出发,沿平直公路开往乙地,汽车先做匀加速直线运动,接着做匀减速直线运动,开到乙地刚好停止,其速度-时间图象如图所示,那么在0~t0和t0~3t0两段时间内()A .加速度大小之比为3∶1B .平均速度大小之比为1∶1C .位移大小之比为1∶1D .在t 0时刻汽车的运动方向发生改变4.如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H 。
上升第一个错误!所用的时间为t 1,第四个错误!所用的时间为t 2。
不计空气阻力,则错误!满足( )A .1〈t 2t 1〈2 B .2〈错误!<3 C .3<错误!<4D .4〈错误!〈55。
质量分别为M 、m 的两物体P 、Q 用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,如图所示放置,OA 、OB 与水平面的夹角分别为30°、60°,P 、Q 均处于静止状态.则( )A .绳OA 对P 的拉力大于绳OB 对P 的拉力 B .绳OA 对P 的拉力等于绳OB 对P 的拉力C .Q 受到水平面的静摩擦力大小为零D .Q 受到水平面的静摩擦力的方向水平向左6.已知地球质量为M ,半径为R ,自转周期为T ,地球同步卫星质量为m ,引力常量为G ,有关同步卫星,下列表述正确的是( )A .卫星距地面的高度为 错误!B .卫星的运行速度小于第一宇宙速度C .卫星运行时受到的向心力大小为G Mm R2D .卫星运行的向心加速度大于地球表面的重力加速度7.某同学准备用一种金属丝制成一只电阻温度计,他先通过实验描绘出一段金属丝的I -U 曲线,如图甲所示,再将该段金属丝与一定值电阻R 0串联接在电路中,将一电压表(可视为理想电压表)接在金属丝两端,并在电压表的表盘上标注温度值,制成电阻温度计,如图乙所示,则下列说法正确的是( )A .从图甲可知,该金属丝的阻值随温度的升高而增大B .图乙中电压表的指针偏转角越大,温度值越高C .提高该电阻温度计的灵敏度可以通过减小R 0的阻值实现D .温度越高,电源消耗的功率越小8.如图,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,下图中v 、a 、f 和s 分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程.下图正确的是( )9.一轻质弹簧,固定于天花板上的O 点处,原长为L ,如图所示,一个质量为m 的物块从A 点竖直向上抛出,以速度v 与弹簧在B 点相接触,然后向上压缩弹簧,到C 点时物块速度为零,在此过程中无机械能损失,则下列说法正确的是( )A .由A 到C 的过程中,动能和重力势能之和不变B .由B 到C 的过程中,弹性势能和动能之和不变C.由A到C的过程中,物块m的机械能守恒D.由B到C的过程中,物块与弹簧组成的系统机械能守恒10。
2024届新高考高效提分物理考前冲刺卷 【浙江专版】(基础必刷)学校:_______ 班级:__________姓名:_______ 考号:__________(满分:100分 时间:75分钟)总分栏题号一二三四五六七总分得分评卷人得分一、单项选择题(本题包含8小题,每小题4分,共32分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)(共8题)第(1)题嫦娥四号月球探测器上安装了一种核电池,这种核电池的原理是利用放射性同位素发射的高能射线,通过热电元件将热能转化成电能。
符合这种核电池原理的核反应方程是( )A .B .C .D .第(2)题2022年,苏翊鸣夺得北京冬奥会单板滑雪男子大跳台冠军,实现了中国单板滑雪冬奥会金牌零的突破,并成为中国最年轻的冬奥会冠军。
观众用手机连拍功能拍摄运动员从起跳到落地全过程,合成图如图所示。
忽略空气阻力,且将运动员视为质点,则该过程中运动员( )A .做匀变速曲线运动B .速度变化越来越快C .在最高点的速度为零D .机械能先增加后减小第(3)题“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”。
放风筝是民间传统游戏之一。
如图所示,一只风筝高高的悬停在空中,已知风筝受到重力G 、绳子拉力F 1,空气作用力F 2,下列受力分析示意图可能正确的是( )A .B .C .D .第(4)题一条平直小河的河水由西向东流,水流速度的大小为v 水=4m/s ,让小船船头垂直河岸由南向北渡河,已知小船在垂直河岸方向运动的规律满足x =6t -0.05t 2,且小船刚好到达河对岸,则小船在渡河的这段时间内的运动情况,下列说法正确的是( )A .小船渡河的轨迹为直线B .小船在河水中40s 时的速度为m/sC .小船在河水中40s 时的位移为160mD.小船到达河对岸时沿河岸方向运动的位移为240m第(5)题如图所示,某同学利用绝缘弧形细条摆成的模型,若其左右分别均匀分布着等量异种电荷。
a、b、c、d四点均位于对称轴上,且它们与中心点的距离均相等,则下列说法正确的是( )A.a、c两点的电势相等B.b、d两点的场强相等C.两点间电势差大于两点间电势差D.带正电的试探电荷从a点到b点电势能不变第(6)题在电影《流浪地球》中,科学家利用固定在地面的万台超级聚变发动机瞬间点火,使地球在地球轨道Ⅰ上的B点加速,进入运输轨道,再在运输轨道上的A点瞬间点火,从而进入木星轨道Ⅱ、关于地球的运动,下列说法中正确的是( )A.在运输轨道上A点的速度大于B点的速度B.在地球轨道Ⅰ上B点的加速度小于在运输轨道上B点的加速度C.在木星轨道Ⅱ上的周期大于在运输轨道上的周期D.在木星轨道Ⅱ上的机械能等于在运输轨道上的机械能第(7)题在北京2022年冬季奥运会即将开幕之际,“吉林一号”卫星从太空传回了北京冬奥会、平昌冬奥会等历届冬奥会场馆影像。
第1讲物体的平衡选择题(每小题6分,共84分)1.(2017湖南师大附中期末)如图所示,两根直木棍AB和CD相互平行,斜靠在竖直墙壁上固定不动(墙壁未画出),一个圆筒从木棍的上部以初速度v0匀速滑下。
若保持两木棍倾角不变,将两棍间的距离减小后固定不动,仍将圆筒放在两木棍上部以初速度v0滑下,关于圆筒的运动情况,下列判断正确的是( )A.仍匀速滑下B.匀加速滑下C.减速滑下D.以上三种运动均可能2.如图所示,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块,各小物块之间由四根完全相同的轻橡皮绳相互连接,正好组成一个菱形,∠ABC=60°,整个系统保持静止状态。
已知D物块所受的摩擦力大小为F,则A物块所受的摩擦力大小为( )A. FB.FC. FD.2F3.(2017山东烟台一模)如图所示,在水平拉力F和三根等长的细线作用下,质量分别为m和2m的小球A、B处于静止状态,其中细线OA和OB同系于天花板上面的O点,细线AB连接两个小球,三根细线都拉直且细线OB恰好处于竖直方向,则细线OA和OB的张力之比为( )A.1∶2B.1∶1C.1∶D.∶14.(2017河南名校模拟)如图所示,斜面小车M静止在光滑水平面上,一边紧贴墙壁。
若再在斜面上加一物体m,且小车M、物体m相对静止,此时小车受力个数为( )A.3B.4C.5D.65.如图所示,两块相互垂直的光滑挡板OP、OQ,OP竖直放置,小球a、b固定在轻弹簧的两端。
水平力F 作用在b上时,a、b紧靠挡板处于静止状态。
现保持b球不动,使挡板OP向右缓慢平移一小段距离,则( )A.弹簧变长B.弹簧变短C.力F变小D.b对挡板的压力变大6.(多选)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ。
一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行。
小球A的质量为m、电量为q。
小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d。
第16讲电场能的性质带电粒子在电场中的运动A组基础题组1.下列四幅图中有关电场说法正确的是( )A.图甲为等量同种点电荷形成的电场线B.图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同C.图丙中在c点静止释放一正电荷,可以沿着电场线运动到d点D.图丁中把某一电荷从e点平行金属板方向移动到f点,电场力不做功答案 D 题图甲为等量异种点电荷形成的电场线,故A错误;题图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强大小相等,方向不同,故两点的场强不相同,故B错误;将一正电荷从一点由静止释放,若它所在的电场线是曲线,将偏离原来的电场线,不会沿着电场线运动,故C错误;题图丁中平行金属板间是匀强电场,根据等势线与电场线垂直可知,e、f在同一等势面上,故把某一电荷从e点平行金属板方向移动到f点,电场力不做功,故D正确。
2.工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度,通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。
其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板,上下位置均固定,且分别接在恒压直流电源的两极上。
当流水线上通过的产品厚度增大时,下列说法正确的是( )A.A、B平行板电容器的电容减小B.A、B两板间的电场强度增大C.A、B两板上的电荷量变小D.有电流从b向a流过灵敏电流计答案 D 两极板和恒压电源相连,故两极板间的电势差恒定,根据公式C=π可知当产品厚度增大导致εr增大时,电容器的电容C增大,再根据Q=CU可知极板带电量Q增加,有充电电流从b向a流过,故A、C错误,D正确;因两板之间的电势差不变,板间距不变,所以两板间电场强度E=不变,B错误。
3.一个带负电荷q、质量为m的小球,从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑,小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动,现在竖直方向上加如图所示的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球,则( )A.小球不能过B点B.小球仍恰好能过B点C.小球能过B点,且在B点与轨道之间压力不为零D.以上说法都不对答案 B 没有电场时,小球恰好过最高点的速度设为v,则mg=m又根据机械能守恒定律:mg(h-2R)=mv2,解得h=R加上电场时,小球恰好过最高点需要的速度设为v'则mg-qE=m,v'=-而由动能定理,得mg(h-2R)-qE(h-2R)=mv'2,v'=-说明小球仍恰好能过B点,故选项B正确。
4.如图甲所示,a、b是某电场中一条电场线上的两点,若在a点释放一初速度为零的带负电的粒子,粒子仅在电场力作用下沿电场线由a运动到b,其电势能W随位移x变化的规律如图乙所示。
设a、b两点的电势分别为φa 和φb,电场强度的大小分别为Ea和Eb。
则下列判断正确的是( )A.φa >φbB.φa<φbC.Ea <EbD.Ea>Eb答案 B 根据题图乙所示的电势能W随位移x变化的规律为向下的倾斜直线,可知带负电的粒子仅在电场力作用下沿电场线由a运动到b,电势能减小,说明电场力做功,电场线方向从b到a。
由电势沿电场线方向越来越低可知,φa <φb,选项A错误,B正确。
由qEx=mv2-0,Wa=mv2+W,联立解得:W=Wa -qEx。
对照题图乙,可知电场强度E为恒量,Ea=Eb,选项C、D错误。
5.在点电荷Q的电场中的O点,由静止释放一个质量为m、带电荷量为+q的试探电荷,试探电荷运动到a点时的速度大小为v。
若该试探电荷从无穷远处运动到电场中的a点时,需克服电场力做功为W,试探电荷运动到a点时的速度大小仍为v,设无穷远处电势为零。
则下列判断正确的是( )A.电场中a点电势φa=B.电场中O点电势为φO=-C.试探电荷的最大速度为vm=D.a、O间电势差为UaO=答案 A 正试探电荷从无穷远处移到电场中a点克服电场力做功W,表明电场力为斥力,场源电荷带正电,由电场力做功得W=q∞=(φa-φ∞)q,a点电势φa=,A项正确;若将试探电荷从O移到a,由动能定理得qUOa =mv2-0,而UOa=φO-φa,解得φO=+,B项错误;该试探电荷从无穷远处运动到电场中的a点时,需克服电场力做功W,试探电荷运动到a点时的速度大小仍为v,则试探电荷在无穷远处时速度最大,由动能定理有W=m-mv2,则vm=,C项错误;UaO =-UOa,即UaO=-,D项错误。
6.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场,其极板带电量分别为+Q和-Q,在两极板之间,用轻质绝缘细线悬挂质量为m、电荷量为q的带电小球(可看成点电荷),细线与竖直方向成θ角时小球恰好平衡,此时小球离右板距离为b,离左板的距离为2b,如图所示,则( )A.小球带正电,极板之间的电场强度大小为B.小球受到电场力大小为C.若将小球移到悬点下方竖直位置,小球的电势能减小D.若将细线剪断,小球向右做平抛运动答案 A 对小球,由平衡条件有 tan θ=,解得E=,故A正确;两板对小球的库仑力不能用点电荷的场强公式计算,小球受到电场力F=qE=mg tan θ,故B错误;悬点下方竖直位置和悬点处于同一等势面,故小球的电势能不变,故C错误;细线剪断后,小球受到斜向下的恒力作用,物体将沿绳子方向做匀加速直线运动,故D错误。
7.如图所示,一倾角θ=30°的固定光滑绝缘斜面,O、A、B是斜面上的三个点,O点在斜面底端,A点为OB的中点,OA长度为d,O点固定一个带正电的点电荷。
现有一个可视为质点的带正电的滑块从B点由静止释放,若释放时滑块在B点的加速度大小等于滑块上滑经过A点的加速度大小,点电荷周围电场的电势可表示为φ=(取无穷远处电势为零,公式中k为静电力常量,Q为场源电荷的电荷量,r为距场源电荷的距离),重力加速度g=10 m/s2。
求:(1)滑块从B点下滑时的加速度;(2)滑块从B点由静止释放后沿斜面下滑的最大距离。
答案(1)3 m/s2,方向沿斜面向下(2)1.2d解析(1)在B点对滑块由牛顿第二定律可得mg sin θ-=ma滑块上滑经过A点时对滑块由牛顿第二定律可得-mg sin θ=ma解得a=3 m/s2,方向沿斜面向下(2)设滑到C点时滑块的速度为零,C点到O的距离为r,由题目可知:C点处的电势φ=CφB=则B、C两点的电势差UBC =φB-φC=-滑块从B点运动到C点的过程中,由动能定理可得mg sin θ×(2d-r)+qUBC=0-0滑块从B点由静止释放后沿斜面下滑的最大距离为s=2d-r解得s=1.2dB组提升题组1.(2018浙江11月选考,6,3分)等量异种电荷的电场线如图所示,下列表述正确的是( )A.a点的电势低于b点的电势B.a点的场强大于b点的场强,方向相同C.将一负电荷从a点移到b点电场力做负功D.负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能答案 C 沿电场线方向电势降低,a点的电势高于b点的电势,A错;电场线的疏密表示电场强弱,a点场强大于b点场强,但方向不同,B错。
a点的电势高于b点的电势,所以把一负电荷从a点移到b点电场力做负功,电势能增大,C正确,D错误。
2.(2018课标Ⅱ,21,6分)(多选)如图,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点。
一电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2。
下列说法正确的是( )A.此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为C.若c、d之间的距离为L,则该电场的场强大小一定为D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差答案BD 本题考查电场力做功与电势能变化量的关系、匀强电场中U=Ed。
根据电场力做功与电势能变化量的关系有W1=q(φa-φb)①,W2=q(φc-φd)②,WMN=q(φM-φN)③,根据匀强电场中“同一条直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比”的规律可知,UaM =UMc,即φa-φM=φM-φc,可得φM=④,同理可得φN=⑤,联立①②③④⑤式可得:W MN=,即B项正确。
若W1=W2,则φa-φb=φc-φd,结合④⑤两式可推出φa-φM=φb-φN,即D项正确。
由题意无法判定电场强度的方向,故A、C项均错误。
3.半径为R的均匀带电球体,在通过球心O的直线上,各点的电场分布如图所示。
当x≥R时,电场分布与电荷量全部集中在球心时相同。
已知静电力常量为k,则( )A.球面是个等势面,球体是个等势体B.在x轴上x=R处电势最高C.xP=RD.球心O与球面间电势差的大小为ER答案 C 从题图上看,球内部电场强度都不等于零,因此球体不是等势体,A错误;在x轴上x=R处场强最大,而不是电势最高,B错误;EP =,E=·,因为EP=E,所以xP=R,C正确;假设球心O与球面间的电场为匀强电场,且大小为E0,则电势差的大小U=ER,但是球心O与球面间的电场并不是匀强电场,因此D错误。
4.如图所示,一价氢离子(H+)和二价氦离子(He2+)的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们( )A.同时到达屏上同一点B.先后到达屏上同一点C.同时到达屏上不同点D.先后到达屏上不同点答案 B 一价氢离子(H+)和二价氦离子(He2+)的比荷不同,由qU=mv2可知经过加速电场获得的末速度不同,因此在加速电场及偏转电场中的运动时间均不同,但在偏转电场中偏转距离y=at2=相同,所以会打在同一点,B正确。
5.如图所示,长为l的绝缘细线一端悬于O点,另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。
现将此装置放在水平向右的匀强电场中,小球静止在A点,此时细线与竖直方向成37°角。
重力加速度为g, sin 37°=0.6, cos 37°=0.8。
(1)判断小球的带电性质;(2)求该匀强电场的电场强度E的大小;(3)若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细线刚好张紧,将小球由静止释放,求小球运动到最低点时的速度大小。
答案(1)负电(2)(3)解析(1)小球在A点静止,其受力情况如图所示,小球带负电。
(2)根据共点力平衡条件有mg tan 37°=qE解得E=(3)设小球到达最低点时的速度为v,小球从水平位置运动到最低点的过程中,根据动能定理有mgl-qEl=mv2解得v=-°=6.如图所示,在竖直平面内有一矩形区域ABCD,长边BA与水平方向成θ=37°,短边的长度为d,区域内存在与短边平行且场强大小为E的匀强电场。
一个带电微粒从O点以某一水平初速度v1沿OP方向射入电场,能沿直线恰好到达P点;若该带电微粒从P点以另一初速度v2竖直向上抛出,恰好经过D点。