能力课 带电粒子在电场中运动的综合问题
一、单项选择题
1．(2018·江苏盐城高三期中)固定的粗糙绝缘斜面上，有平行于斜面的匀强电场。一个带电体从斜面的底端，以一定的初速度沿斜面向上滑动后，又沿斜面加速下滑到底端。将带电体上滑过程与下滑过程比较，则(
)
图1
A．加速度大小相等
B．滑行的时间相等
C．速度改变量大小相等
D．克服摩擦力做功相等
答案 D
2.如图2所示，实线是电场线，一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中，其速度－时间图象是选项中的(
)
图2
解析 电场力的方向指向轨迹的凹侧且沿与电场线相切的方向，因此粒子从A运动到B的过程中电场力方向与速度方向的夹角大于90°，粒子做减速运动，电场力越来越小，加速度越来越小，故B项正确。
答案 B
3．将如图3所示的交变电压加在平行板电容器A、B两板上，开始B板电势比A板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设A、B两极板间的距离足够大，下列说法正确的是(
)
图3
A．电子一直向着A板运动
B．电子一直向着B板运动
C．电子先向A板运动，然后返回向B板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动
D．电子先向B板运动，然后返回向A板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动
解析 根据交变电压的变化规律，作出电子的加速度a、速度v随时间变化的图线，如图甲、乙。从图中可知，电子在第一个T4内做匀加速运动，第二个T4内做匀减速运动，在这半周期内，因初始B板电势比A板电势高，所以电子向B板运动，加速度大小为eUmd。在第三个T4内电子做匀加速运动，第四个T4内做匀减速运动，但在这半周期内运动方向与前半周期相反，向A板运动，加速度大小为eUmd。所以电子在交变电场中将以t＝T4时刻所在位置为平衡位置做周期性往复运动，综上分析选项D正确。
答案 D
二、多项选择题
课时作业
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
一、选择题(1～7题为单项选择题，8～11题为多项选择题)
1.
如图所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为b。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是( )
A．球在a、b两点处一定都受到支持力
B．球在a点一定受到支持力，在b点处一定不受支持力
C．球在a点一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力
D．球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力
解析： 若球与小车一起水平匀速运动，则球在b处不受支持力作用，若球与小车一起水平向左匀加速运动，则球在a处受到的支持力可能为零，D正确。
答案： D
2．2016年“蛟龙”再探深海，前往太平洋、印度洋执行实验性应用航次。假设深海探测器在执行下潜任务中，探测器最后达到某一恒定的收尾速度。若探测器质量为m，由于重力作用下潜，探测器的收尾速度为v，探测器受到恒定的浮力F，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A．探测器达到收尾速度后，合力为向下
B．探测器达到收尾速度后，探测器受到的水的阻力为mg－F
C．探测器达到收尾速度前，受到的合力可能为零
D．无论是达到收尾速度前，还是达到收尾速度后，探测器受到的合力都不能是零
解析： 探测器达到收尾速度前，受到的合力不可能为零，达到收尾速度后，受到的合力为零，选项A、C、D错误；根据共点力平衡，探测器达到收尾速度后，探测器受到的水的阻力为mg－F，选项B正确。
答案： B
3．(2017·惠州市高三第二次调研考试)如图所示，三根相同的绳子末端连接于O点，A、B端固定，C端受一水平力F，当F逐渐增大时(O点位置保持不变)，最先断的绳子是(
)
A．OA绳 B．OB绳
C．OC绳 D．三绳同时断
解析： 对结点O受力分析，受三个绳的拉力，根据平衡条件的推论得，水平和竖直两绳拉力的合力与OA绳的拉力等大反向，作出平行四边形，解得三个绳中OA绳的拉力最大，在水平拉力逐渐增大的过程中，OA绳先达到最大值，故OA绳先断，A项正确。
⊳图象应用能力的培养
⊳规范表达能力的培养
⊳实验拓展能力的培养
纵观全国近几年的高考试题，以图象的方式考查牛顿第二定律是一类很重要的题目，此类问题要求考生具备理解图象所给予的信息和破译图象信息的能力，图象的形式以v－t、a－t、F－t图象居多，考查最多的是v－t图象，题型既有选择题也有计算题，难度中等.
1.明确常见图象的意义，如下表：
v－t图象 根据图象的斜率判断加速度的大小和方向，进而根据牛顿第二定律求解合外力
F－a图象 首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合图象，明确图象的斜率、截距或面积的意义，从而由图象给出的信息求出未知量
a－t图象 要注意加速度的正负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程
F－t图象 要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加速度，分析每一时间段的运动性质
2.图象类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律F＝ma为纽带，理解图象的种类，图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义.运用图象解决问题一般包括两个角度：(1)用给定图象解答问题；(2)根据题意作图，用图象解答问题.在实际的应用中要建立物理情景与函数、图象的相互转换关系.
例1 (多选)(2015·课标全国Ⅰ·20)如图1(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图(b)所示.若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出( )
图1
A.斜面的倾角
B.物块的质量
C.物块与斜面间的动摩擦因数
D.物块沿斜面向上滑行的最大高度 答案 ACD
解析 由v－t图象可求知物块沿斜面向上滑行时的加速度大小为a＝v0t1，根据牛顿第二定律得mgsin θ＋μmgcos θ＝ma，即gsin θ＋μgcos θ＝v0t1.同理向下滑行时gsin θ－μgcos θ＝v1t1，两式联立得sin θ＝v0＋v12gt1，μ＝v0－v12gt1cos θ，可见能计算出斜面的倾斜角度θ以及动摩擦因数，选项A、C正确；物块滑上斜面时的初速度v0已知，向上滑行过程为匀减速直线运动，末速度为0，那么平均速度为v02，所以沿斜面向上滑行的最远距离为x＝v02t1，根据斜面的倾斜角度可计算出向上滑行的最大高度为xsin θ＝v02t1×v0＋v12gt1＝v0v0＋v14g，选项D正确；仅根据v－t图象无法求出物块的质量，选项B错误.
第66课时 传感器的简单使用(实验提能课)
[理清实验要点]
一、实验目的
1．认识热敏电阻、光敏电阻等敏感元器件的特性。
2．了解传感器的使用方法。
二、实验原理
1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
2．其工作过程如图所示。
三、实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。
四、实验过程
1．研究热敏电阻的热敏特性
(1)实验步骤
①按图示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。
②将热水和冷水分n次注入烧杯中，记录每一次温度值和两电表读数。
③利用R＝UI计算出每一次热敏电阻的阻值。
(2)数据处理
①根据记录数据，把测量到的温度值和电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。
次数
待测量
温度(℃)
电阻(Ω)
②在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。
③根据R-t图线，得出结论(热敏电阻的阻值随温度的升高而减小)。
2．研究光敏电阻的光敏特性
(1)实验步骤
①将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，并将多用电表置于“×100”挡。
②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。
③打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
④用手掌(或黑纸)遮光，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
(2)数据处理
把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。
光照强度 弱 中 强 无光照射
阻值(Ω)
结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。
五、注意事项
1．在做热敏电阻实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温和电压、电流值。
