高二物理计算题.docx
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高二物理计算题
高二物理计算题
18、(10分)有一静止电子经过电压U0加速后,从电压为U的平行金属板正中央射入,该两极板间距为d,电子刚好能射出平行金属板。
电子的质量为m,不计重力,电量为e。
求:
(1)电子经U0加速后进入平行金属板间的初速度v0为多少?
(2)平行金属板的长度?
18.(10分)
解:
(1)电子经过电压U0加速,根据动能定理,
有:
eU0=mv02(2分) 解得v0=(1分)
(2)电子在电压为U的平行金属板间作类平抛运动,
运动时间t= (1分)
加速度a == (2分)
电子在竖直方向上的位移y= at2 (1分)
∵电子刚好能穿出电场,∴有y= (1分)
解以上方程,得 L=d(2分)
19.(10分)如图所示,轨道ABC位于竖直平面内,AB段光滑,BC段粗糙。
AB段为半径为R的圆弧,A点与圆心O等高,BC段水平。
轨道处在竖直向下的匀强电场中,电场强度为E。
质量为m,带电量为+q的小球从A点由静止下滑,经过B点后又滑行L后停下,求:
(1)小球滑到B点时的速度大小;
(2)小球到达轨道最低点B时对轨道的压力大小;
(3)BC段的动摩擦因素μ为多少。
19.(10分)解:
(1)小球从A点滑到B点由动能定理得:
(2分)
解得 (1分)
(2)设小球在B点受到轨道支持力为,有(2分)
解得(1分)
根据牛顿第三定律知,小球对轨道的压力(1分)
(3)小球从滑下到最后停止,由动能定理得:
(2分)
解得 (1分)
16.(12分)ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BC部分是半径为R的1/4圆环,轨道的水平部分与半圆环相切。
A为水平轨道上的一点,而且AB=R=0.2m,把一质量m=0.1kg,带电量为的小球,放在A点由静止释放后,求:
(g=10m/s2)
(1)小球到达C点的速度大小
(2)小球在C点时,轨道受到的压力大小
16.(12分)
(1)(5分)从A→C,由动能定理得:
(3分)
解得:
(2分)
(2)(7分)在C处,设小球受轨道的支持力为,由牛顿第二定律:
(3分)
解得:
(2分)
根据牛顿第三定律,知:
轨道受到的压力大小也是3N(2分)
17.(12分)虚线MN下方有竖直向上的匀强电场,场强大小E=2×103V/m,MN上方有一竖直长为L=0.5m的轻质绝缘杆,杆的上下两端分别固定一带电小球A、B(可看成质点),质量均为m=0.01kg,A带电量为;B带电量,B到MN的距离h=0.05m。
现将杆由静止释放(g取10m/s2),求:
(1)小球B在匀强电场中,而A还未进入电场时,两小球的加速度大小。
(2)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间。
17.(12分)
(1)(4分)以A、B球以及杆做研究对象,由牛顿第二定律:
(2分)
解得:
(2分)
(2)(8分)B未进入电场前,系统做自由落体运动,时间记为
由(1分)
解得(1分)
B球进入电场瞬间的速度为(1分)
B球进入电场,至A球刚好进入,这段时间为
由运动学公式(2分)
解得(1分)
从开始运动,至A球刚好进入的时间为(2分)
18.如图所示,粗糙的绝缘水平面被竖直线PQ分为左、右两部分,左侧有范围足够大、方向水平向右的匀强电场,场强E=20N/C,有一个质量m=2kg、电量q=0.1C的正电滑块(可看作质点)静止在PQ线右侧某一位置。
现给滑块一个向左的初速度v0,并从此时刻开始计时,滑块前2s的运动图像如图所示,且2s末时滑块恰好运动到PQ线处。
假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2,求:
(1)滑块初始位置到PQ线的距离s1
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数
(3)滑块能到达左侧最远处到PQ线处的距离s2(4)滑块最终停在何处
18、
(1)
(2),,得
(3),得
(4),,则
,得s=0.75m,即滑块最终停留于PQ线右侧0.75m处
19.如图所示,平行板电容器竖直放置,两板间距离d=0.10m,左板带正电,右板带负电,电势差U=1.0×103V。
一个质量为m=0.2g、带电荷量为q=+1.0×10-7C的小球用长L=0.01m的绝缘细线悬挂于电容器内部的O点,将小球拉到细线呈水平伸直状态的位置A,然后无初速度释放,求:
(1)小球运动至O点正下方B点时,小球的速度大小和绳子拉力的大小(结果可用根号表示)
(2)假如小球运动到B处时,线突然断开,以后发现小球恰能通过B点正下方的C处,求B、C两点间的距离和小球运动至C点时的速度大小(结果可用根号表示)
19、
(1),,得
,得
(2),,,又,得
,得
17.(9分)如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,R1=3Ω,R2=6Ω,C=30μF.
(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流;
(2)然后将开关S断开,求电容器两端的电压变化量和流过R1的总电荷量;
17.(8分)解析:
(1)稳定时,电路中的电流I==1A(2分)
(2)S闭合,电路处于稳定状态时,电容器两端的电压
U=IR2=1×6V=6V(2分)
断开后,电容器两端的电压为10V,所以ΔU=4V(2分)
流过R1的总电荷量为ΔQ=ΔUC=1.2×10-4C(2分)
答案:
(1)1A
(2)4V 1.2×10-4C
18.(9分)如图,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行.a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行.一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动,经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力,求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能.
18.(9分)解析:
质点所受电场力的大小为
F=qE①
设质点质量为m,经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb,由牛顿第二定律有
F+Na=m②
Nb-F=m③
设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb,有
Eka=mv④
Ekb=mv⑤
根据动能定理有
Ekb-Eka=2rF⑥
联立①②③④⑤⑥式得
E=(Nb-Na)⑦
Eka=(Nb+5Na)⑧
Ekb=(5Nb+Na).⑨
答案:
(Nb-Na) (Nb+5Na) (5Nb+Na)
(每式1分,共9分)
19.(14分)如图甲所示,在真空中足够大的绝缘水平地面上,一个质量为m=0.2kg、带电荷量为q=+2.0×10-6C的小物块处于静止状态,小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1.从t=0时刻开始,空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场(以水平向右为正方向,g取10m/s2),求:
(1)23s内小物块的位移大小;
(2)23s内电场力对小物块所做的功.
19.(15分)
解析:
(1)0~2s内小物块的加速度a1==2m/s2,(2分)
位移x1=a1t=4m.(1分)
2s末小物块的速度为v2=a1t2=4m/s.(1分)
2~4s内小物块的加速度a2==-2m/s2,(2分)
位移x2=x1=4m.4s末的速度为v4=0.(1分)
因此小物块做周期为4s的变速运动,第22s末的速度为v22=4m/s,第23s末的速度为v23=v22+a2(t23-t22)=2m/s,第23s内的位移x23=v22(t23-t22)+a2(t23-t22)2=3m.(3分)
所求位移为x=x1+x23=47m.(2分)
(2)23s内,设电场力对小物块所做的功为W,由动能定理有:
W-μmgx=mv,(2分)
解得W=9.8J.(1分)
答案:
(1)47m
(2)9.8J
19、(10分)如图所示,水平放置的两导轨P、Q间的距离L=0.5m,垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度B=2T。
垂直于导轨放置的ab棒中点系水平细线,线跨过光滑定滑轮挂上G=3N的物块。
已知ab棒与导轨间的最大静摩擦力为2N,电源的电动势E=10V;内阻r=1Ω,导轨的电阻及ab棒的电阻均不计,细线质量不计,ab棒始终静止在导轨上。
求:
(1)判定磁感应强度B的方向并说明依据。
(2)求滑动变阻器R的可能值。
19.(10分)解:
(1)根据受力分析可知ab棒所受的安培力一定水平向左,根据左手定则,磁感应强度B的方向垂直于导轨平面向上。
(依据1分,结论1分,共2分)
(2)滑动变阻器R取最大值时,流过ab棒电流最小,安培力最小,最大静摩擦力向左,
有F安+f=G(1分)且(1分)
所以(1分)解得R=9Ω(1分)
当滑动变阻器R取最小值时,流过ab棒电流最大,安培力最大,最大静摩擦力向右,
有F安=G+f(1分)即(1分)解得R=1Ω(1分)
ab棒始终静止在轨道上,滑动变阻器R的可能取值在1Ω至9Ω之间均可。
(1分)
20、(12分)如图所示的平面直角坐标系xoy,在第一象限内有平行于轴的匀强电场,方向沿y正方向;在第四象限的正三角形区域内有匀强磁场,方向垂直于xoy平面向里,正三角形边长为L,且边与y轴平行。
一质量为、电荷量为q的粒子,从y轴上的p点(坐标0,h),以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a点(2h,0)进入第四象限,经过磁场后又从y轴上的某点进入第三象限,且速度与y轴负方向
成45°角,不计粒子所受的重力。
求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达点时速度的大小和方向;
(3)区域内磁场的磁感应强度的最小值。
20、(12分)解:
(1)设粒子在电场中运动的时间为t,则有
----------1分
----------1分
--------------1分
联立以上各式可得-------2分
(2)粒子到达a点时沿负y方向的分速度为
----------1分
所以-----------1分
方向与x轴正方向成450角-----------1分
(3)粒子在磁场中运动时,有-------------1分
当粒子从b点射出时,半径最大,磁场的磁感应强度有最小值,此时由图有:
(画图给1分)
------------1分
所以---------------1分
16.如图所示,直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场.一电子(质量为m、电荷量为e)以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中,求:
(1)确定大致的圆心位置,并用圆规画出轨迹;
(2)电子从磁场中射出时距O点多远;
(3)电子在磁场中运动的时间为多少.
16.解:
(1)如图(2分)
(图形明显没用圆规作图不给分)
(2)对电子在做圆周运动的过程中,设半径为r,有
(2分)
所以:
(1分)
根据几何关系可解得圆心角为60°,则电子出射点距O点的距离等于电子的运动半径为.(1分)
(3)电子在磁场中的运动周期T为(2分)
运动的时间为(1分)
所以(1分)
18.如图(a)所示,足够长的光滑导轨的宽度为L=0.40m,电阻忽略不计,其
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