专题19 第三个计算题专题讲练——电磁学部分-2019年高考物理北京各区二模真题专题汇编
2024北京高三二模物理汇编:第三道计算题(第19题)
2024北京高三二模物理汇编第三道计算题(第19题)一、解答题1.(2024北京丰台高三二模)(1)如图甲所示,在探究平行板电容器电容的实验中,保持电容器所带电荷量Q 、两极板正对面积S 、极板间距d 都不变,在两极板间插入绝缘介质(如有机玻璃板)后,发现静电计指针张角变小.请根据实验现象推理说明两极板之间插入绝缘介质对平行板电容器电容C 的影响。
(2)绝缘介质中只有不能自由移动的束缚电子和原子实(带正电)。
把绝缘介质放入电场中,由于束缚电子和原子实的电性不同,受到静电力方向不同,因此束缚电子和原子实被“拉开”极小距离,最终的宏观效果为均匀介质表面出现正负电荷,如图乙所示。
这种现象称为介质的极化,表面出现的电荷称为极化电荷。
a.现有一长方体均匀绝缘介质,长、宽、高分别为a 、b 、c ,若沿a 方向施加场强为0E 的匀强电场,绝缘介质表面单位面积产生的极化电荷量为P 。
极化电荷分布在介质表面可视为平行板电容器,电容4πS C kd,k 为静电力常量,不考虑边缘效应,求极化电荷产生电场的场强E 的大小; b.请根据上述材料,解释(1)中插入绝缘介质(如图丙所示)后电容器的电容变化的原因.(需要的物理量可自行设定)2.(2024北京西城高三二模)传统车辆刹车时使用机械制动方式,利用刹车装置使车辆受到制动力(即阻力)而减速,将减小的动能全部转化成内能。
有些新能源电动车刹车时会使用一种“再生制动”方式,该方式在制动时能将汽车减少的动能转化为电能加以储存利用,这些减少的动能也被称为可回收的动能。
一辆质量为m 的电动汽车在平直路面上行驶,某一时刻同时开启机械制动和再生制动,汽车的速度从1v 减为2v 的过程,位移大小为1x ;此后,只开启机械制动,直至汽车停止,汽车又向前行驶的位移大小为2x 。
假设机械制动使汽车受到的制动力恒定,空气阻力不计。
(1)求只开启机械制动的过程,汽车受到的制动力大小f ;(2)求同时开启机械制动和再生制动的过程,汽车可回收的动能E 回。
北京各区高三二模考试物理试卷整体分析-精选学习文档
北京各区2019高三二模考试物理试卷整体分析紧锣密鼓的二模考试已经落下帷幕,各区、校以及每位高三老师、同学都在分析、总结、回顾、反思这次模拟考试的内容、过程和结果,以期总结经验,查找知识漏洞和盲点,为赢得今年的高考做好充分的准备。
就这次北京市各区二模理综考试来说,同学们对整个理综考试的总体评价是答题时间不够!这是预料之中的,很多老师在考试前就已经嘱咐过自己的学生:谁赢得了时间,谁就赢得了高考的理综考试;这也是一种必然。
因为高考要在有限的几道试题中尽可能地考查更多的、基本的、重要的知识点和知识面以及相关能力,以求得高考的公正性,也就是使高考成绩真正体现出学生的真实水平,减小偶然性。
就今年二模考试的物理试卷来说,总体上体现了高考的基本要求,即高考对试题难度的要求,对考查的重点知识内容、知识点、面的要求。
尽管各区根据自己本区的实际教学进度以及前面已经进行过的模拟考试和练习等情况,对命制这次模拟试卷的内容和要求各有侧重,但总体上都使同学们得到了一定的考试锻炼,加深了对高考过程,试题和内容的认识,并从中找出了自己学习中的知识盲点和模糊不清的知识概念,从而找到了后期近三十天的复习方向和方法。
通过这次模拟考试,同学们对高考的物理知识内容、知识点面,高考题型,高考的能力要求等等都有了更加深刻的认识。
这里有必要再次提出强调:【试卷特点】一、高考强调对基础物理中的三大基本方法和五大典型运动的理解和考查。
例如最后两道题,往往是电磁感应与电磁场的综合,力学中动量与能量的综合,或着力电综合等。
二、高考强调对重点知识内容和基本规律、概念、实验等能力的考查,强调能力迁移与发展。
三、高考强调联系生活、生产和科研实际,创新立意,推陈出新。
四、注重教材:教材上的演示实验五、强调用图像等数学知识解决物理问题的能力。
这次模拟考试卷,海淀区、石景山区、西城区、朝阳区等的试卷难度与往年的高考难度相当,但估计会比今年的高考难度略低,而东城试卷难度略大,而且侧重了电学及电磁学等方面的知识内容,力学比例显得略轻,但其考察的力学问题却完全是高考中重点考查的力学知识内容。
北京市海淀区近年届高三物理二模试题(含解析)(最新整理)
7。某同学按如图 1 所示连接电路,利用电流传感器研究电容器的放电过程。先使开关 S 接 1, 电容器充电完毕后将开关掷向 2,可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机,屏 幕上显示出电流随时间变化的 I—t 曲线,如图 2 所示.定值电阻 R 已知,且从图中可读出最大 放电电流 I0,以及图线与坐标轴围成的面积 S,但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知, 根据题目所给的信息,下列物理量不能求出的是( )
化产生影响,故选项 B 正确;若抛出石块的角度变化,则则对物体动能的变化无影响;因时间 t
要变化,则对物体的动量变化产生影响,故选项 C 错误;若抛出石块用力的大小变化,则抛出
石块的速率 v0 变化,对物体动能的变化无影响;因时间 t 要变化,则对物体的动量变化产生影 响,故选项 D 错误;故选 B.
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北京市海淀区 2019 届高三物理二模试题(含解析)
A。 电容器放出的总电荷量
B。 电阻 R 两端的最大电压
C。 电容器的电容
D。 电源的内电阻
【答案】D
【解析】
【详解】A。根据 可知 图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量,即 ,
故选项 A 可求;
B。电阻 两端的最大电压即为电容器刚开始放电的时候,则最大电压
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北京市海淀区 2019 届高三物理二模试题(含解析)
4。图 1 所示为一列简谐横波在 t=0 时的波动图象,图 2 所示为该波中 x=2m 处质点 P 的振动图 象,下列说法正确的是( )
A。 该波的波速为 2m/s
B. 该波沿 x 轴负方向传播
C。 t= 1.0s 时,质点 P 的速度最小,加速度最大
2。α 粒子散射实验说明了( )
北京市朝阳区近年届高三物理下学期二模考试试题(含解析)(最新整理)
北京市朝阳区2019届高三物理下学期二模考试试题(含解析)一、选择题(本题共20小题,每小题6分,共120分。
在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。
)1。
一定质量的气体温度不变时,体积减小,压强增大,说明A。
气体分子的平均动能增大B. 气体分子的平均动能减小C。
每秒撞击单位面积器壁的分子数增多D. 每秒撞击单位面积器壁的分子数减少【答案】C【解析】试题分析:温度不变,说明气体的分子平均动能不变,A、B选项错误;体积减小,说明气体在单位体积内的分子数增加;而压强增大说明气体分子在单位时间内对单位面积的容器壁的碰撞次数增加,所以C选项正确而D选项错误。
考点:本题考查对气体参量的微观解释理解。
2. 氢原子的能级如图所示。
已知可见光的光子能量在1。
62eV~3.11eV之间,由此可推出,氢原子A。
从n=2能级向n=1能级跃迁时发出的光为可见光B. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光C。
从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光D. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光均为可见光【答案】B【解析】试题分析:从n=2能级向n=1能级跃迁时发出的光的能量为10。
2ev,不在可见光范围内,A 选项错误;从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量为1.89ev,在可见光范围内,B选项正确;从n=4能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量为2。
55ev,不在可见光范围内,更高能级向n=2能级跃迁发出光的能量都比2。
55ev大,不可能是可见光,所以C选项错误;更高能级向n=3能级跃迁时发出光的能量均小于1.51ev,也都不在可见光范围内,所以D选项错误。
考点:本题考查对原子的能级的理解。
3. 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。
由图可知该交流电电压瞬时值的表达式为A.B.C。
D.【答案】A【解析】试题分析:从图可以知道,该交变电流的电压最大值为U m=311v,该交变电流的周期为T=0.02s,则交变电流的电源线圈角速度为w=2π/T=100π,据交变电流的电压瞬时值表达式u=U m sinwt,所以A选项正确而B、C、D选项错误。
2019年北京市东城区高三二模物理试卷(含答案及解析)
2019年北京东城区高三二模物理试卷一、选择题本大题共8小题,每小题6分,共48分1. A.B.C.D.氢原子的能级图如图所示,如果大量氢原子处在能级的激发态,则下列说法正确的是()这群氢原子能辐射出种不同频率的光子波长最长的辐射光是氢原子从能级跃迁到能级能级产生的辐射光子的最小能量为处于该能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离2. A.B.C.D.已知铜的摩尔质量为,密度为,阿伏加德罗常数为,下列说法中正确的是( )个铜原子的质量为个铜原子的质量为一个铜原子所占的体积为一个铜原子所含的体积为3.研究光电效应的实验规律的电路如图所示,加正向电压时,图中光电管的极接电源正极,极接电源负极时,加反向电压时,反之.当有光照射极时,下列说法正确的是( )A.B.C.D.极中有无光电子射出与入射光频率无关光电子的最大初动能与入射光频率有关只有光电管加正向电压时,才会有光电流光电管加正向电压越大,光电流强度一定越大4. A.B.C.D.如图,细绳一端固定于悬挂点,另一端系一小球.在悬挂点正下方点处钉一个钉子.小球从点由静止释放,摆到最低点的时间为,从点向右摆到最高点的时间为.摆动过程中,如果摆角始终小于,不计空气阻力.下列说法正确的是( ),摆线碰钉子的瞬间,小球的速率变小,摆线碰钉子的瞬间,小球的速率变小,摆线碰钉子的瞬间,小球的速率不变,摆线碰钉子的瞬间,小球的速率不变5. A. B.C. D.某行星外围有一圈厚度为的光带,简化为如图所示模型,为该行星除光带以外的半径.现不知光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群,当光带上的点绕行星中心的运动速度,与它到行星中心的距离,满足下列哪个选项表示的图像关系时,才能确定该光带是卫星群( )6. A.B.C.D.霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的电学元件.其结构和原理如图所示,在一个很小的矩形半导体薄片上,制作四个电极、、、,它就成了一个霍尔元件.在、间通入恒定的电流,同时外加与薄片垂直的磁场,则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使、间出现了电压,称为霍尔电压.当磁场方向和电流方向如图所示时,关于、极板电势的高低,下列说法正确的是()不管载流子带电性质如何,电极的电势一定高于电极不管载流子带电性质如何,电极的电势一定低于电极只有当载流子为负电荷时,电极的电势才高于电极只有当载流子为正电荷时,电极的电势才高于电极7. A.B.图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图.其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得物件内部是否断裂及位置的信息.如图乙所示的是一个带铁芯的线圈、开关和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈上且使铁芯穿过其中,闭合开关的瞬间,套环将立刻跳起.对以上两个实例的理解正确的是( )涡流探伤技术运用了电流的热效应,跳环实验演示了自感现象能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C.D.以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源8. A.摩擦力的大小逐渐减小 B.摩擦力的大小逐渐增加C.摩擦力的方向是变化的D.摩擦力的方向始终不变如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速率为,乙的速率为,两者方向互相垂直.小工件(看作质点)离开甲前与甲的速度相同,并平稳地传到乙上,工件与甲、乙之间的动摩擦因数相同,乙的宽度足够大.工件与乙有相对运动的过程中,下列说法正确的是( )二、非选择题本大题共4小题,共72分9. A.分压式连接B.限流式连接(1)A.安培表内接法B.安培表外接法(2)(3)为了描绘小灯泡的伏安特性曲线,提供以下实验器材:小灯泡(额定电压,额定电流)电压表(量程,内阻)电流表(量程,内阻约)电阻箱()滑动变阻器(阻值,)滑动变阻器(阻值,)学生电源(电动势,内阻不计)开关及导线若干.关于控制电路中滑动变阻器的连接方法,应选择 .为了减小系统误差,关于测量电路中电压表和电流表的连接方式,应选择 .实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压,需要把电压表的量程扩大到伏,改装电压表时,应将电阻箱阻值调至 ,并与题中所给电压表 .(选填“串联”或“并联”).(4)(5)(6)(7)请在方框中画出该实验的电路图.为操作方便,实验中滑动变阻器应选择 (选填“”或“”).你的选择理由是 .实验中得到小灯泡的伏安特性曲线曲线如下图(a)所示,由实验曲线可知,随着电压的增加小灯泡的电阻 (填“增大”“不变”“减小”).现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源(电动势,内阻)和一阻值为的定值电阻连接成如图(b)所示电路.此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为 (结果保留两位有效数字).10.我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程,飞机在水平跑道上的滑跑可视作初速度为零的匀加速直线运动,当位移时才能达到起飞所要求的速度.已知飞机质量,滑跑时受到的阻力为自身重力的倍,重力加速度取,求飞机滑跑过程中:(2)(3)飞机受到平均牵引力的大小.飞机受到牵引力的平均功率.11.(1)(2)(3)直流电动机是常见的用电器,其原理可简化为如图所示的情景.在竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场中,直流电源与间距为的两根足够长的光滑平行金属轨道、连接,整个装置固定在水平面内,导轨电阻不计.质量为的金属导体棒垂直放在轨道上,且与轨道接触良好.电源电动势为,内阻为,导体棒电阻为.闭合开关,导体棒从静止开始向右运动,并通过光滑定滑轮提升质量为的重物.求闭合开关的瞬间,导体棒受到的安培力.导体棒切割磁感线运动时会产生感应电动势,该电动势总是削弱电源电动势的作用,因此称为反电动势,其大小可以表示为.请选取匀速提升重物的过程,结合能量转化与守恒定律证明:电路中的电流.重物从静止开始向上提升,当重物提升高度为时,导体棒速率为,计算此过程安培力做的总功.12.(1)(2)(3)能量守恒定律和动量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律,它为我们解决许多实际问题提供了依据.如图所示,在光滑的水平面上,静止放置质量为的滑块,其左侧面固定一轻质弹簧,现有一质量为的滑块,以初速正对向右运动,在此后的运动过程中,始终在同一直线上运动.求:弹簧压缩量最大时的速率.求:滑块的最大速率.若在滑块的右侧某处固定一弹性挡板,挡板的位置不同,与相碰时的速度不同.已知滑块与碰撞时间极短,与碰后速度立刻等大反向,与碰撞的过程中,可认为的速度保持不变.与挡板相碰后立即撤去挡板 .此后运动过程中,系统的弹性势能的最大值为,挡板位置不同,的数值不同,求的最小值.一、选择题本大题共8小题,每小题6分,共48分1. A.B.C.D.【答案】A 选项:B 选项:C 选项:D 选项:【解析】氢原子的能级图如图所示,如果大量氢原子处在能级的激发态,则下列说法正确的是()这群氢原子能辐射出种不同频率的光子波长最长的辐射光是氢原子从能级跃迁到能级能级产生的辐射光子的最小能量为处于该能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离A大量的氢原子自发地从能级跃迁,可以辐射出种不同频率的光子,即、、,选项A正确;由跃迁规律可知,辐射出的光子能量越小,频率越低,波长越长,所以氢原子也是从能级跃迁到能级辐射出的光子对应的波长最长,选项B错误;其中,氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子能量最小,即,所以C选项错误;处在能级的氢原子发生电离,就是从该能级跃迁到处,所以至少需吸收的能量,所以D选项错误.故选 A .2.已知铜的摩尔质量为,密度为,阿伏加德罗常数为,下列说法中正确的是( )2019年北京东城区高三二模物理试卷答案及解析A.B.C.D.【答案】【解析】个铜原子的质量为个铜原子的质量为一个铜原子所占的体积为一个铜原子所含的体积为A铜的摩尔质量的物理含义是,一摩尔铜的质量是克;密度的物理含义是,一立方厘米的铜质量是克;阿伏加德罗常数的物理含义是,一摩尔铜含有个铜原子.所以,个铜原子的质量为,选项A正确、选项B错误;一个铜原子所占的体积为,选项C、D均错误.故选A.3. A.B.C.D.【答案】【解析】研究光电效应的实验规律的电路如图所示,加正向电压时,图中光电管的极接电源正极,极接电源负极时,加反向电压时,反之.当有光照射极时,下列说法正确的是( )极中有无光电子射出与入射光频率无关光电子的最大初动能与入射光频率有关只有光电管加正向电压时,才会有光电流光电管加正向电压越大,光电流强度一定越大B AB.极中有无光电子射出,即能否发生光电效应,这个事情自然与入射频率有关;并且由爱因斯坦光电效应方程可知,入射光频率,光电子的最大初动能越大,因此,选项A错误,选项B正确;C.光电管两端所加的反向电压只要小于遏止电压,光电子就能从极到达极,将电路接通,形成光电流,所以选项C错误;D.在能发生光电效应的前提下,光电流的大小与光强成正比,和光电管所加的正向电压无关,因此选项D错误.故选B.4. A.B.C.D.【答案】【解析】如图,细绳一端固定于悬挂点,另一端系一小球.在悬挂点正下方点处钉一个钉子.小球从点由静止释放,摆到最低点的时间为,从点向右摆到最高点的时间为.摆动过程中,如果摆角始终小于,不计空气阻力.下列说法正确的是( ),摆线碰钉子的瞬间,小球的速率变小,摆线碰钉子的瞬间,小球的速率变小,摆线碰钉子的瞬间,小球的速率不变,摆线碰钉子的瞬间,小球的速率不变C因为摆角始终小于,所以此单摆的运动可以看作是简谐运动.小球被钉子挡住前后,可以看成是两个不同摆长的单摆.显然,和分别为对应单摆的四分之一周期,钉子挡住前的摆长大于挡住后的摆长,由单摆的周期公式可知.摆线被钉子挡住的前后瞬间,虽然受到钉子的作用力,但该力对小球不做功,因此小球的速率不变.故选C.5. A. B.某行星外围有一圈厚度为的光带,简化为如图所示模型,为该行星除光带以外的半径.现不知光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群,当光带上的点绕行星中心的运动速度,与它到行星中心的距离,满足下列哪个选项表示的图像关系时,才能确定该光带是卫星群( )C. D.【答案】【解析】D设该光带中有一个质量为的小物体,行星质量为.如果该光带是环绕行星的卫星群,则有.A.由该式得,这是幂函数中的情况,在第一象限中是一条单调递增的曲线,因此选项A错误;B.由该式得,这是幂函数中的情况,在第一象限中是一条单调递减的曲线,因此选项B错误;C.由该式得:,这是幂函数中的一种特殊()——反比例函数,但C选项的图像不一定是反比例函数图像,即二者不是充要条件.因此选项C错误;D.由该式得:,这是一个标准的正比例函数,所以D选项正确.故选D.6.霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的电学元件.其结构和原理如图所示,在一个很小的矩形半导体薄片上,制作四个电极、、、,它就成了一个霍尔元件.在、间通入恒定的电流,同时外加与薄片垂直的磁场,则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使、间出现了电压,称为霍尔电压.当磁场方向和电流方向如图所示时,关于、极板电势的高低,下列说法正确的是( )A.B.C.D.【答案】【解析】不管载流子带电性质如何,电极的电势一定高于电极不管载流子带电性质如何,电极的电势一定低于电极只有当载流子为负电荷时,电极的电势才高于电极只有当载流子为正电荷时,电极的电势才高于电极C当载流子带电性质为正时,由左手定则可知,其所受的洛伦兹力方向为,于是.当载流子带电性质为负时,由左手定则可知,其所受的洛伦兹力方向仍然是,但电势.所以选项ABD错误,C正确.故选C.7. A.B.C.D.【答案】【解析】图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图.其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得物件内部是否断裂及位置的信息.如图乙所示的是一个带铁芯的线圈、开关和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈上且使铁芯穿过其中,闭合开关的瞬间,套环将立刻跳起.对以上两个实例的理解正确的是( )涡流探伤技术运用了电流的热效应,跳环实验演示了自感现象能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源BA.涡流探伤技术运用了电磁感应中的互感原理,跳环实验演示了互感现象,所以A选项错误;B.能被探测的物件必须是导电材料,如此才能在其中产生涡电流,跳环实验装置中所用的套环也必须是导电材料,这样才能在闭合开关后,在其中形成感应电流,受到安培力的作用,向上跳起.所以选项B正确;CD.涡流探伤技术中的线圈所连接的电源必须是交流电源,唯有如此,物件内的磁通量才能发生变化产生涡电流,跳环实验中的线圈所连接的电源可以是稳恒电源,闭合开关的瞬间,线圈中的磁通量增加,产生感应电流,受到安培力的作用向上跳起,所以选项C、D错误.故选B.8. A.摩擦力的大小逐渐减小 B.摩擦力的大小逐渐增加C.摩擦力的方向是变化的 D.摩擦力的方向始终不变【答案】方法一:【解析】如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速率为,乙的速率为,两者方向互相垂直.小工件(看作质点)离开甲前与甲的速度相同,并平稳地传到乙上,工件与甲、乙之间的动摩擦因数相同,乙的宽度足够大.工件与乙有相对运动的过程中,下列说法正确的是( )D建立如图所示坐标系,以传送带乙为参考系.小工件平稳地从甲传到乙上时,有沿轴正向的速度和轴负方向的速度,合速度为,指向右下方,与轴负方向夹角为().小工件受到的摩擦力方向与合速度的方向相反,指向左上方,与轴正方向夹角为,大小为方法二:.于是小工件便以为初速度,在大小始终为、方向与轴正方向夹角为的摩擦力作用下,做匀减速直线运动,直到相对速度减为零,即小工件与传送带乙相对静止,沿着轴正方向,一同以对地的速率做匀速直线运动.因此,选项A、B、C错误,选项D正确.故选D.摩擦力的大小不变,始终是,这个很好理解,不做解释.那么摩擦力的方向为什么不变呢?如图,开始时,,经过一小段,,联立两式可推出,因此摩擦力的方向也不变.故选项A、B、C错误,选项D正确.故选D.二、非选择题本大题共4小题,共72分9. A.分压式连接B.限流式连接(1)A.安培表内接法B.安培表外接法(2)(3)(4)为了描绘小灯泡的伏安特性曲线,提供以下实验器材:小灯泡(额定电压,额定电流)电压表(量程,内阻)电流表(量程,内阻约)电阻箱()滑动变阻器(阻值,)滑动变阻器(阻值,)学生电源(电动势,内阻不计)开关及导线若干.关于控制电路中滑动变阻器的连接方法,应选择 .为了减小系统误差,关于测量电路中电压表和电流表的连接方式,应选择 .实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压,需要把电压表的量程扩大到伏,改装电压表时,应将电阻箱阻值调至 ,并与题中所给电压表 .(选填“串联”或“并联”).请在方框中画出该实验的电路图.(5)(6)(7)(1)(2)(3)(4)(5)【答案】为操作方便,实验中滑动变阻器应选择 (选填“”或“”).你的选择理由是 .实验中得到小灯泡的伏安特性曲线曲线如下图(a)所示,由实验曲线可知,随着电压的增加小灯泡的电阻 (填“增大”“不变”“减小”).现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源(电动势,内阻)和一阻值为的定值电阻连接成如图(b)所示电路.此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为(结果保留两位有效数字).AB ; 串联; 选择时,移动滑片,小灯泡两端的电压示数变化比较均匀(线性关系较好)(6)(7)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)【解析】增大该实验中,小灯泡两端的电压和通过的电流均要从开始,所以滑动变阻器要选用分压接法.故选A.如果采用电流表内接法,实验误差来源于电流表的分压作用;如果采用电流表外接法,实验误差来源于电压表的分流作用.因为本实验中,电压表的内阻是小灯泡电阻的倍左右,小灯泡电阻是电流表内阻的倍左右.这说明电流表的分压作用产生的误差要大于电压表的分流作用产生的误差,所以该实验要采用电流表的外接法.故选B.改装电压表,应在原电压表上串联一个定值电阻,故应将电阻箱阻值调至.故答按为:;串联.实验的电路图如答案图中所示.故答案为:分压接法,滑变应选用阻值小的,即.选用小滑变,小灯泡两端的电压示数变化比较均匀,线性关系较好;如果选用大滑变,一开始小灯泡两端的电压示数没什么明显变化,接近于滑变右端时,小灯泡两端的电压示数会有一个急剧地变化,调节不便,因此要选用小滑变.故答案为:;选择时,移动滑片,小灯泡两端的电压示数变化比较均匀(线性关系较好).图像的斜率表示小灯泡电阻倒数(即)的变化情况,从实验曲线可以看出,图像的斜率越来越小,说明随着电压的增加,小灯泡的电阻越来越大.故答案为:增大.方法一:此时,将定值电阻等效到电源内阻中,于是电源的内阻相当于;将两个小灯泡等效成一个小灯泡,等效后的灯泡和原来一个灯泡的情况比较,相当于在原来每个状态时,电流不变,电压扩大为原来的两倍.把等效后的新电源和等效后的灯泡所对应的伏安特性曲线再分别画到图像中,找到二者的交点,读出交点纵坐标的值再除以即可得到此电路中每个小灯泡两端的实际电压,如右图所示.由图可知,.故答案为:.方法二:由闭合电路欧姆定律得:,即,代入数据得:,相当于将原来的小灯泡与一个、的等效电源接在一起.所以只要将该电源的伏安特性曲线画到图像中,找到二者的交点,读出交点纵坐标的值,即可得到答案.故答案为:.10.(1)(2)我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程,飞机在水平跑道上的滑跑可视作初速度为零的匀加速直线运动,当位移时才能达到起飞所要求的速度.已知飞机质量,滑跑时受到的阻力为自身重力的倍,重力加速度取,求飞机滑跑过程中:飞机的加速度的大小.飞机受到平均牵引力的大小.(3)(1)(2)(3)【答案】(1)(2)(3)【解析】飞机受到牵引力的平均功率.飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动,有,解得.设飞机滑跑受到的阻力为,根据题意可得,设发动机的牵引力为,根据牛顿第二定律有;解得.设飞机滑跑过程中的平均速度为,有,在滑跑阶段,牵引力的平均功率,解得.11.(1)(2)(3)(1)(2)【答案】直流电动机是常见的用电器,其原理可简化为如图所示的情景.在竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场中,直流电源与间距为的两根足够长的光滑平行金属轨道、连接,整个装置固定在水平面内,导轨电阻不计.质量为的金属导体棒垂直放在轨道上,且与轨道接触良好.电源电动势为,内阻为,导体棒电阻为.闭合开关,导体棒从静止开始向右运动,并通过光滑定滑轮提升质量为的重物.求闭合开关的瞬间,导体棒受到的安培力.导体棒切割磁感线运动时会产生感应电动势,该电动势总是削弱电源电动势的作用,因此称为反电动势,其大小可以表示为.请选取匀速提升重物的过程,结合能量转化与守恒定律证明:电路中的电流.重物从静止开始向上提升,当重物提升高度为时,导体棒速率为,计算此过程安培力做的总功.; 方向:平行导轨向右匀速运动时,任取一段时间,由能量转化关系得:(3)(1)(2)(3)【解析】,,因为,所以,即:,因为,所以开关闭合瞬间重物的加速度最大此时,,方向:平行导轨向右.故答案为:; 方向:平行导轨向右.匀速运动时,任取一段时间,由能量转化关系得:,,因为,所以,即:,因为,所以.故答案为:匀速运动时,任取一段时间,由能量转化关系得:,,因为,所以,即:,因为,所以.对棒,,对重物,,机机机机机机解得:.故答案为:.12.(1)(2)(3)(1)(2)(3)【答案】(1)(2)(3)【解析】能量守恒定律和动量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律,它为我们解决许多实际问题提供了依据.如图所示,在光滑的水平面上,静止放置质量为的滑块,其左侧面固定一轻质弹簧,现有一质量为的滑块,以初速正对向右运动,在此后的运动过程中,始终在同一直线上运动.求:弹簧压缩量最大时的速率.求:滑块的最大速率.若在滑块的右侧某处固定一弹性挡板,挡板的位置不同,与相碰时的速度不同.已知滑块与碰撞时间极短,与碰后速度立刻等大反向,与碰撞的过程中,可认为的速度保持不变.与挡板相碰后立即撤去挡板 .此后运动过程中,系统的弹性势能的最大值为,挡板位置不同,的数值不同,求的最小值.速度相同时,弹性势能最大,由动量守恒得:,所以:.故答案为:.弹簧恢复原长时,的速度最大,根据动量守恒:,根据能量守恒:,解得:.故答案为:.与挡板碰后过程中,当共速时弹性势能最大,整个过程机械能守恒,当最大时,最小.设、碰撞前瞬间,、的速度分别为、,共。
2019北京高三二模物理汇编
行星中心的距离 r,满足下列哪个选项表示的图像关系时,才能确定该光
带是卫星群
5
人大附中翠微学校高三物理组
A
B
C
D
【西城二模】17.地球绕着太阳公转,其运动可看成匀速圆周运动。已知引力常量为 G,如果要通过 观测求得太阳的质量,还需要测量下列哪些量
A.地球公转的轨道半径和自转周期 B.地球公转的轨道半径和公转周期 C.地球半径和地球的公转周期 D.地球半径和地球的自转周期
D.“人造太阳”的核反应方程可能是 92 0
56
36
0
【房山二模】13.下列有关原子结构和原子核的认识,正确的是
A.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能减小 B. 衰变
说明原子核内有电子
C.卢瑟福用
α
粒子撞击氮核发现了质子的核反应方程是
14 7
N+
4 2
He
17 8
O+
11H
1
人大附中翠微学校高三物理组
A.0.10s
B.0.20s
C.0.40s D.0.80s
4
人大附中翠微学校高三物理组
d
B. 4
【朝阳二模】15.一质点做简谐运动,其相对于平衡位置的位移 x 与时间 t 的关系图线如图所示,由图可
知
A.质点振动的频率为 1.6Hz
B.质点的振幅为 4.0cm
C.在 0.3s 和 0.5s 两时刻,质点的速度方向相同
大突破。由于其内部核反应原理与太阳类似,因此“东方超环”也被称为“人造太阳”。则下列说法中正确的
是
A.“人造太阳”与目前核电站的核反应原理相同
B.“人造太阳”释放的能量可用 E=mc 计算
北京市西城区2019年高三物理下学期第二次模拟考试试题(含解析)
北京市西城区2019年高三物理下学期第二次模拟考试试题(含解析)一、本部分共8小题,每小题6分,共48分.在每小题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项.1.关于一定质量的气体,下列说法正确的是A. 气体放出热量,其内能一定减小B. 气体对外做功,其内能一定减小C. 气体的温度降低,每个分子热运动的动能一定减小D. 气体的温度降低,分子热运动的平均动能一定减小【答案】D【解析】【详解】气体放出热量,若外界对气体做功,则其内能可能增大,选项A错误;气体对外做功,若吸收热量,则其内能可能变大,选项B错误;气体的温度降低,分子热运动的平均动能一定减小,但非每个分子热运动的动能都减小,选项D正确,C错误。
2.如图所示,一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O,经折射后分为两束单色光a和b。
下列判断正确的是A. a光的频率大于b光的频率B. a光光子能量大于b光光子能量C. 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D. 玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率【答案】C【解析】【详解】由图可知,b光的偏折程度较大,则b的折射率较大,b的频率较大,根据E=hγ可知,b 光的光子能量较大,故选项C 正确,ABD 错误.3.人类一直在追求能源的开发和有效利用,太阳能的利用非常广泛,而太阳的巨大能量来源于太阳内部所发生的核聚变反应,该核反应可能是 A. B. C.D.【答案】A【解析】【详解】A 反应是轻核聚变反应,是太阳内部的热核反应,选项A 正确;B 反应是α衰变方程,选项B 错误;C 反应是重核裂变反应,选项C 错误;D 反应是β衰变方程,选项D 错误。
4.如图所示,实线为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t = 0时刻的波形,虚线是该波在t = 0.20s 时刻的波形,则此列波的周期可能为A. 0.10sB. 0.20sC. 0.40sD. 0.80s【答案】D【解析】 【详解】设波的周期为T 。
波沿x 轴正方向传播,则t =(n +)T ,得到(n =0,1,2,…)当n =0时,T =0.8s ;由于n 是整数,T 不可能等于0.10s 、0.20s 、040s 。
专题18 第三个计算题专题讲练——动力学部分-2019年高考物理北京各区二模真题专题汇编
2019高考北京各区物理二模真题汇编专题18 第三个计算题——动力学部分【2019房山二模】24.(20分)重力加速度是物理学中的一个十分重要的物理量,准确地确定它的量值,无论从理论上、还是科研上、生产上以及军事上都有极其重大的意义。
(1)如图所示是一种较精确测重力加速度g值的方法:将下端装有弹射装置的真空玻璃直管竖直放置,玻璃管足够长,小球竖直向上被弹出,在O点与弹簧分离,然后返回。
在O点正上方选取一点P,利用仪器精确测得OP间的距离为H,从O点出发至返回O点的时间间隔为T1,小球两次经过P点的时间间隔为T2。
(i)求重力加速度g;(ii)若O点距玻璃管底部的距离为L0,求玻璃管最小长度。
(2)在用单摆测量重力加速度g时,由于操作失误,致使摆球不在同一竖直平面内运动,而是在一个水平面内做圆周运动,如图所示.这时如果测出摆球做这种运动的周期,仍用单摆的周期公式求出重力加速度,问这样求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比,哪个大?试定量比较。
(3)精确的实验发现,在地球上不同的地方,g的大小是不同的,下表列出了一些地点的重力加速度。
请用你学过的知识解释,重力加速度为什么随纬度的增加而增大?【答案】:(1)(i ); (ii );(2)这样求出的重力加速度偏大,理由见下面解析。
(3)具体解释见下面解析。
【考点】:重力加速度的测定、实验误差分析、地球上不同维度处g 的变化规律。
【解析】:(1)(i )设经过P 点后小球还能上升x ,依题意可得①②联立解得 5分(ii )经O 点后小球上升的高度为 管长至少为 5分(2)正常操作单摆周期为2T =,224l T g π= 圆锥摆:,,解得由于测得周期变小,所以测得g值偏大。
6分(3)①如图所示重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。
从赤道向两极变化过程中可以认为合力不变,两分力夹角增大,其中一个分力减小,另一个分力必然增大。
北京各区2019年高考物理二模真题专题汇编专题19第三个计算题专题讲练__电磁学部分含解析
专题19 第三个计算题——电磁学部分【2019海淀二模】24. (20分)利用电场可以控制电子的运动,这一技术在现代设备中有广泛的应用。
已知电子的质量为m,电荷量为-e,不计重力及电子之间的相互作用力,不考虑相对论效应。
(1)在宽度一定的空间中存在竖直向上的匀强电场,一束电子以相同的初速度v0沿水平方向射入电场,如图1所示,图中虚线为某一电子的轨迹,射入点A处电势为φA,射出点B处电势为φB。
①求该电子在由A运动到B的过程中,电场力做的功W AB;②请判断该电子束穿过图1所示电场后,运动方向是否仍然彼此平行?若平行,请求出速度方向偏转角θ的余弦值cosθ(速度方向偏转角是指末速度方向与初速度方向之间的夹角);若不平行,请说明是会聚还是发散。
(2)某电子枪除了加速电子外,同时还有使电子束会聚或发散作用,其原理可简化为图2所示。
一球形界面外部空间中各处电势均为φ1,内部各处电势均为φ2(φ2>φ1),球心位于z轴上O点。
一束靠近z轴且关于z轴对称的电子以相同的速度v1平行于z轴射入该界面,由于电子在界面处只受到法线方向的作用力,其运动方向将发生改变,改变前后能量守恒。
①请定性画出这束电子射入球形界面后运动方向的示意图(画出电子束边缘处两条即可);②某电子入射方向与法线的夹角为θ1,求它射入球形界面后的运动方向与法线的夹角θ2的正弦值sinθ2。
【答案】:(1)①W AB= e(φB-φA);②平行,;(2)①这束电子射入球形界面后运动方向的示意图如下:②【考点】:电偏转中功能关系的综合应用。
【解析】:(1)①A 、B 两点的电势差 U AB =φA -φB在电子由A 运动到B 的过程中电场力做的功W AB =-eU AB =e (φB -φA ) (4分)②平行。
设电子在B 点处的速度大小为v ,根据动能定理由于0cos θ=v v (2分)可得 (6分)(2)①见以上答案中的答图1。
(2分)②设电子穿过界面后的速度为v 2,由于电子只受法线方向的作用力,其沿界面方向速度不变。
(完整word版)2019年北京市朝阳区高三二模物理试题
北京市朝阳区高三年级第二次综合练习理科综合能力测试一一物理13.光线由空气进入半圆形玻璃砖,再由玻璃砖射入空气中。
下面四幅光路图中,圆心,可能正确的是a 射线是一种波长很短的电磁波丫射线是一种波长很短的电磁波B 射线的电离能力最强Y 射线的电离能力最强A .质点振动的频率为 1.6HzB .质点的振幅为 4.0cmC .在0.3s 和0.5s 两时刻,质点的速度方向相同D .在0.3s 和0.5s 两时刻,质点的加速度方向相同16•如图所示,A 、B 两物块的质量分别为 m 和M ,把它们靠在一起从光滑斜面的顶端由静止开始下滑。
已知斜面的倾角为 斜面始终保持静止。
则在此过程中,物块A 对物块B 的作用力为A . 0B . Mgs in 0C . mgs in BD . (M-m)gsi n B17.如图所示,质量为 m 的小球,用不可伸长的轻绳悬挂在 O 点。
现将小球从 A 点由静止释放,小球向下摆动至最低点 B 。
在此过程中,小球重力做的功为 W,小球重力的冲量为I ,小球动能的变化量为 E k ,小球动量的变化量为 p 。
不计空气阻力,下列关系式正确的是2019. 50、 14.关于a 氏丫三种射线,下列说法正确的是O 点是半圆形玻璃砖的15. 一质点做简谐运动,其相对于平衡位置的位移x 与时间t 的关系图线如图所示,由图可知于竖直平面 MN 对称。
绝缘细线上端固定在 M 点,下端与一个粗细均匀的铜制圆环相接。
现将圆环由面内摆动,则在圆环从 P 摆向Q 的过程中,下列说法正确的是某物理学习小组在做“研究平抛运动”的实验时,得到小球做平抛运动的轨迹,以小球被抛出的位置为原点,初速度的方向为 x 轴的方向,竖直向下的方向为 y 轴的方向,建立平面直角坐标系,如图所x 、y 、上和动能E k 随时间t 变化关系的示意图,其中不 x正确的是20. 1916年,斯泰瓦和托尔曼发现,不带电的闭合金属圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴转动,在转速变化时,线圈中会有电流通过。
专题16第二个计算题专题讲练——电磁学部分-2019年高考物理北京各区二模真题专题汇编(解析版)
电子电量为 e。该电阻丝通有恒定电流时,两端的电势差为
U ,假设自由电子定向移动的速率均为 v。
( 1)求导线中的电流 I;
( 2)有人说 “导线中电流做功,实质上就是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功
”。这种说法是否正
确,通过计算说明。
( 3)为了更好地描述某个小区域的电流分布情况,物理学家引入了电流密度这一物理量,定义其大小为单
nevts nevs
4分
t
t
( 2)这种说法正确。
电流做功 W UIt ,
U
导线中电场强度 E
, l 为导线长度, U 为导线两端电压。
l
自由电荷在导线中受力 f Ee ,电场对每个自由电荷做功 W1
fvt ,
U
导线中含有自由电荷数 N nsl ,导线对自由电荷做功 W NW1 nsl evt UIt
8分
l
Q
l
neSvt RS IR U
( 3)由定义得 j
,由电阻公式 R
,得 j
6分
St
S
St l l l
【 2019 海淀二模反馈】
23. (18分 )
对于一些变化的物理量,平均值是衡量该物理量大小的重要的参数。比如在以弹簧振子为例的简谐运动中,
弹簧弹力提供回复力,该力随着时间和位移的变化是周期性变化的,该力在时间上和位移上存在两个不同
( 1)求闭合开关的瞬间,导体棒受到的安培力; ( 2)导体棒 ab 切割磁感线运动时会产生感应电动势,该电动势总是削弱电源电动势的作用,因此称为反 电动势,其大小可以表示为 E 反= BLv。请选取匀速提升重物的过程,结合能量转化与守恒定律证明:电路
中的电流
;
专题08 选择题专题讲练——电磁学部分-2019年高考物理北京各区二模真题专题汇编
2019高考北京各区物理二模真题汇编专题08 选择题——电磁学部分【2019丰台二模】17.一带正电粒子仅在电场力作用下沿直线运动,其速度随时间变化的图像如图所示,t A 、t B 时刻粒子分别经过A 点和B 点,A 、B 两点的场强大小分别为E A 、E B ,电势分别为φA 、φB ,则可以判断( )A .E A <E BB .E A >E BC .φA =φBD .φA <φB【答案】:B 【考点】:带电粒子在电场中运动时场强大小和电势高低的判定。
【解析】:v t -图像斜率的物理含义是加速度,由图像中A t 时刻的斜率大于B t 时刻的斜率可知,带电粒子运动过程中经过A 点的加速度大于B 点的加速度,又因为该过程中带电粒子仅受电场力,q m 、不变,所以由可知, A B E E >,A 选项错误,B 选项正确;由v t -图像可知,该粒子在运动过程中的速度在增大,所以电场力对其做正功,又因为粒子带正电,所以,由可知A B ϕϕ>,所以选项C 、D 错误。
【2019房山二模】17.某空间区域有竖直方向的电场(图中只画出了一条电场线)。
一个质量为m 、电荷量为q 的带正电的小球,在电场中从A 点由静止开始沿电场线竖直向下运动。
不计一切阻力,运动过程中小球的机械能E 与小球位移x 的关系图象如图所示,由此可以判断( )A .小球所处的电场为非匀强电场,且场强不断减小,场强方向向上B .小球所处的电场为匀强电场,场强方向向下C .小球可能先做加速运动,后做匀速运动D .小球一定先做加速运动,达到最大速度后做减速运动,最后静止【答案】:A【考点】:带电体在非匀强电场和重力场组成的复合场中运动情况、功能关系分析。
【解析】:根据功能关系,小球运动过程中机械能的变化,取决于电场力做功情况,电场力做正功,电势能减少,机械能增加;电场力做负功,电势能增加,机械能减少。
由题中给出的E x -图像可知,小球机械能先减少后不变,即电势能先增加后不变,说明电场力先做负功后不做功,又因为小球带正电,沿电场线竖直向下运动,所以场强方向向上。
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2019高考北京各区物理二模真题汇编专题19 第三个计算题——电磁学部分【2019海淀二模】24. (20分)利用电场可以控制电子的运动,这一技术在现代设备中有广泛的应用。
已知电子的质量为m,电荷量为-e,不计重力及电子之间的相互作用力,不考虑相对论效应。
(1)在宽度一定的空间中存在竖直向上的匀强电场,一束电子以相同的初速度v0沿水平方向射入电场,如图1所示,图中虚线为某一电子的轨迹,射入点A处电势为φA,射出点B处电势为φB。
①求该电子在由A运动到B的过程中,电场力做的功W AB;②请判断该电子束穿过图1所示电场后,运动方向是否仍然彼此平行?若平行,请求出速度方向偏转角θ的余弦值cosθ(速度方向偏转角是指末速度方向与初速度方向之间的夹角);若不平行,请说明是会聚还是发散。
(2)某电子枪除了加速电子外,同时还有使电子束会聚或发散作用,其原理可简化为图2所示。
一球形界面外部空间中各处电势均为φ1,内部各处电势均为φ2(φ2>φ1),球心位于z轴上O点。
一束靠近z轴且关于z轴对称的电子以相同的速度v1平行于z轴射入该界面,由于电子在界面处只受到法线方向的作用力,其运动方向将发生改变,改变前后能量守恒。
①请定性画出这束电子射入球形界面后运动方向的示意图(画出电子束边缘处两条即可);②某电子入射方向与法线的夹角为θ1,求它射入球形界面后的运动方向与法线的夹角θ2的正弦值sinθ2。
【答案】:(1)①W AB= e(φB-φA);②平行,;(2)①这束电子射入球形界面后运动方向的示意图如下:②【考点】:电偏转中功能关系的综合应用。
【解析】:(1)①A 、B 两点的电势差 U AB =φA -φB在电子由A 运动到B 的过程中电场力做的功W AB =-eU AB =e (φB -φA ) (4分)②平行。
设电子在B 点处的速度大小为v ,根据动能定理由于0cos θ=v v (2分) 可得 (6分)(2)①见以上答案中的答图1。
(2分)②设电子穿过界面后的速度为v 2,由于电子只受法线方向的作用力,其沿界面方向速度不变。
则电子穿过界面的过程中,能量守恒,则可解得则(8分)【2019海淀二模反馈】24-1.(20分)利用电场来控制带电粒子的运动,在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。
如图1所示为电子枪的结构示意图,电子从炽热的金属丝中发射出来,在金属丝和金属板之间加一电压U,发射出的电子在真空中加速后,沿电场方向从金属板的小孔穿出做直线运动。
已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力及电子间的相互作用力。
设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。
(1)求电子从金属板小孔穿出时的速度v的大小;(2)示波器中的示波管是利用电场来控制带电粒子的运动。
如图2所示,Y和Y'为间距为d的两个偏转电极,两板长度均为L,极板右侧边缘与屏相距x,OO'为两极板间的中线并与屏垂直,O点为电场区域的中心点。
接(1),从金属板小孔穿出的电子束沿OO'射入电场中,若两板间不加电场,电子打在屏上的O'点。
为了使电子打在屏上的P点,P与O'相距h,已知电子离开电场时速度方向的反向延长线过O点。
则需要在两极板间加多大的电压U;(3)某电子枪除了加速电子外,同时对电子束还有会聚作用,其原理可简化为图3所示。
一球形界面外部空间中各处电势均为φ1,内部各处电势均为φ2(φ2>φ1),球心位于z轴上O点。
一束靠近z轴且关于z轴对称的电子流以相同的速度v1平行于z轴射入该界面,由于电子只受到法线方向的作用力,其运动方向将发生改变,改变前后能量守恒。
①试推导给出电子进入球形界面后速度大小;②类比光从空气斜射入水中,水相对于空气的折射率计算方法sinsininr,若把上述球形装置称为电子光学聚焦系统,试求该系统球形界面内部相对于外部的折射率。
【答案】:(1);(2);(3)①;②。
【考点】:电偏转中的运动学规律、功能关系的综合应用。
【解析】:(1)电子在电场中运动,根据动能定理解得电子穿出小孔时的速度(2)电子进入偏转电场做类平抛运动,在垂直于极板方向做匀加速直线运动。
设电子刚离开电场时垂直于极 板方向偏移的距离为y 根据匀变速直线运动规律212y gt = 根据牛顿第二定律电子在水平方向做匀速直线运动L =v 0t 联立解得204UL y U d= 由图可知22L y L h x =+(3)①设电子穿过薄层后的速度为v 2,电子穿过薄层的过程中,能量守恒:可解得②由于电子只受沿法线方向的作用力,其沿薄层方向速度不变,有:则球形内部相对于外部的折射率【2019海淀二模反馈】24-2. (20分)电子在电场中会受到电场力,电场力会改变电子的运动状态,电场力做功也对应着能量的转化。
已知电子的质量为m,电荷量为-e,不计重力及电子之间的相互作用力,不考虑相对论效应。
(1)空间中存在竖直向上的匀强电场,一电子由A点以初速度v0沿水平方向射入电场,轨迹如图1中虚线所示,B点为其轨迹上的一点。
已知电场中A点的电势为φA,B点的电势为φB,求:①电子在由A运动到B的过程中,电场力做的功W AB;②电子经过B点时,速度方向偏转角θ的余弦值cosθ(速度方向偏转角是指末速度方向与初速度方向之间的夹角)。
(2)电子枪是示波器、电子显微镜等设备的基本组成部分,除了加速电子外,同时对电子束起到会聚的作用。
①电子束会聚的原理如图2所示,假设某一厚度极小的薄层左侧空间中各处电势均为φ1,右侧各处电势均为φ2(φ2>φ1),某电子射入该薄层时,由于只受到法线方向的作用力,其运动方向将向法线方向偏折,偏折前后能量守恒。
已知电子入射速度为v1,方向与法线的夹角为θ1,求它射出薄层后的运动方向与法线的夹角θ2的正弦值sinθ2。
②电子枪中某部分静电场的分布如图3所示,图中虚线1、2、3、4表示该电场在某平面内的一簇等势线,等势线形状相对于z轴对称。
请判断等势面1和等势面4哪个电势高?对一束平行于z轴入射的电子,请结合能量守恒的观点、力与运动的关系简要分析说明该电场如何起到加速的作用?如何起到会聚的作用?【答案】:(1)①W AB =e(φB-φA)②(2)①②等势面4电势高。
简要分析见下面解析。
【考点】:电偏转中的运动学规律、功能关系的综合应用。
【解析】:(1)①A 、B 两点的电势差 U AB =φA -φB在电子由A 运动到B 的过程中电场力做的功W AB =-eU AB =e (φB -φA ))②设电子在B 点处的速度大小为v ,根据动能定理由于 0cos v v θ=可得(2)①设电子穿过薄层后的速度为v 2,由于电子只受法线方向的作用力,其沿薄层方向速度不变,有:电子穿过薄层的过程中,能量守恒:可解得:则: (1分)②等势面4电势高(2分)电子运动过程中,电势升高,电势能减小,根据能量守恒的观点,电子的动能增加,实现加速。
(1分)根据等势面的分布,可以画出电场线的分布如答图1中实线所示,可以看出,电子在电场力的作用下,向z 轴偏转,说明电场对电子起到会聚的作用。
(1分)【2019西城二模】24.(20分)如图1所示,有一个连接在电路中的平行板电容器,平行板间为真空,其电容为C ,两极板之间的距离为d ,极板的面积为s ,电源的电动势为E , 静电力常量为k ,忽略边缘效应。
(1)开关S 闭合,电路达到稳定, 求平行板电容器极板上所带的电荷量。
(2)保持开关S 闭合, 将一块表面形状以及大小和平行板电容器极板完全相同、厚度略小于d (可近似为d )的绝缘电介质板插入平行板电容器两极板之间,如图2所示。
已知:插入电介质后的平行板电容器的电容 r C C ε'=,式中εr 为大于1的常数。
求电介质板插入平行板电容器的过程中,通过开关S 的电量。
并说明该电流的方向。
(3)电路在情境(1)的状态下,断开开关S ,保持电容器的电荷量不变。
有一块厚度为d /2的导体板,其表面形状大小和该平行板电容器的极板完全相同。
在外力F 的作用下,该导体板能够沿着下极板的内侧缓慢地进入到如图3所示的位置。
不计摩擦阻力。
a .求两极板间P 点的电场强度的大小E 1;b .在电场中,将单位体积内所蕴藏的电场能量叫做能量密度,用 w e 表示。
已知 2e 8E w k =π场,式中E 场为电场强度。
求该导体板进入电场的全过程中,外力F 所做的功W F 。
【答案】:(1)Q = CE ;(2)Q 1 = C E (εr -1),通过开关S 的电流方向是自左向右。
(3) a .1E E d = ; b .【考点】:含容电路中电荷量、场强、功能关系的综合应用【解析】:(1)极板上的电量Q : Q = CU = CE(2)该电介质板插入平行板电容器后,极板的电荷量Q 1:Q 1 =C 'E =εr C E所以,该电介质板插入平行板电容器的过程中,通过开关S 的电量为:Q 1 -Q =εr C E -C E= C E (εr -1) ,通过开关S 的电流方向是自左向右。
(3) a .因为极板带电荷量Q 保持不变,插入导体板之后,电容两极板间距离变为2d ,所以电容变为2C 。
根据电容的定义式:Q C U=,可知:此时极板之间的电压变为原来的12,即电压U = 2E 。
故得:极板间匀强电场的电场强度,也即P 点的电场强度:12U E E d d== b .根据已知的匀强电场的能量密度概念和公式,分析可知:在电场强度不变的前提下,匀强电场中蕴藏的电场能和匀强电场的空间体积成正比。
所以:在插入导体板前匀强电场中所蕴藏的能量:,其中E E d=场 在插入导体板后匀强电场中所蕴藏的能量:,其中 根据功和能的概念和关系,得:。