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- 2021-06-01 发布
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2016-2017学年河北省唐山市迁西一中高二(上)期中物理试卷
一、单项选择题:(本题共8小题,每小题4分,共32分.在下列各题的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的).
1.在科学发展史上,很多科学家做出了杰出的贡献.他们在物理学的研究过程中应用了很多科学的思想方法.下列叙述不正确的是( )
A.法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场,这是一种形象化的研究方法
B.库仑得出库仑定律并用扭秤实验最早测出了元电荷e的数值
C.用点电荷来代替实际带电的电荷是采用了理想化物理模型的方法
D.场强表达式E=和电势差U=都是利用比值法得到的定义式
2.在静电场中,下列说法正确的是( )
A.电场强度大的位置,电势一定高
B.沿电场线方向电势逐渐降低,电场强度亦逐渐减小
C.电场强度的方向总是跟等势面垂直的
D.当电场线是直线时,带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合
3.在电场中某点引入电荷量为q的正电荷,这个电荷受到的电场力为F,则( )
A.在这点引入电荷量为2q的正电荷时,该点的电场强度将等于
B.在这点引入电荷量为3q的正电荷时,该点的电场强度将等于
C.在这点引入电荷量为2e的正离子时,则离子所受的电场力大小为2e
D.若将一个电子引入该点,则由于电子带负电,所以该点的电场强度的方向将和在这一点引入正电荷时相反
4.真空中A、B两个点电荷相距10cm,A带电量是B带电量的50倍,B受到的库仑力是1N,则A受到的库仑力是( )
A.50N B.1N C. N D.无法确定
5.如图所示,为某电场中的一条电场线,A、B、C为电场线上的三点,且AB=BC,则下列判断正确的是( )
A.UAB=UBC B.EA>EB>EC C.EA=EB=EC D.φA>φB>φC
6.三个完全相同的灯如图连接时,灯L1和L3消耗的电功率之比是( )
A.4:1 B.1:4 C.2:1 D.1:2
7.在如图所示的电路中,电压表和电流表均为理想电表,电源内阻不能忽略.当闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P向下调节,则下列叙述正确的是( )
A.电压表和电流表的示数都增大
B.灯L2变暗,电流表的示数减小
C.灯L1变亮,电压表的示数减小
D.电源的效率增大,电容器C的带电量增加
8.在如图所示电路中,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω.闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A.则以下判断中正确的是( )
A.电动机的输出功率为14 W B.电动机两端的电压为7.0 V
C.电动机的发热功率为4.0 W D.电源输出的电功率为24 W
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分.在下列各题的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全者得2分,有选错的得0分)
9.下列说法正确的是( )
A.由公式R=ρ可知均匀导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积成反比
B.由公式R=可知导体的电阻与其两端电压成正比,与通过的电流成反比
C.一根均匀导线被均匀拉长为原来2倍的长度,则其电阻为原来的2倍
D.一个电阻率不会改变的导体两端的电压增大为原来的2倍,但其电阻不变
10.在固定的等量异种电荷连线上,a点是连线的中点,如图所示,静止在a点的点电荷在电场力作用下向b点运动.在运动过程中,以下判定正确的是( )
A.点电荷的速度越来越大
B.点电荷的加速度越来越小
C.点电荷的电势能越来越大
D.点电荷通过的各点电势越来越低
11.某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图虚线所示,由M运动到N,以下说法正确的是( )
A.粒子必定带负电荷
B.粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能
12.平行板电容器两板间有匀强电场,其中有一个带电液滴处于静止,如图所示.当发生下列哪些变化时,液滴将向上运动?( )
A.将电容器的下极板稍稍下移
B.将电容器的上极板稍稍下移
C.将S断开,并把电容器的下极板稍稍向左水平移动
D.将S断开,并把电容器的上极板稍稍下移
三、填空及实验题(本题共3小题,13题4分,14题10分,15题8分,共22分)
13.一个元电荷的电量是 C,若电子手表的工作电流是20μA,则在一分钟内通过导体横截面的电子有 个.
14.欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:
A.电池组(3V,内阻1Ω)
B.电流表(0~3A,内阻0.0125Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻0.125Ω)
D.电压表(0~3V,内阻3kΩ)
E.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
F.滑动变阻器(0~2 000Ω,额定电流0.3A)
G.开关、导线
(1)上述器材中电流表应选用的是 ;滑动变阻器应选用的是 ;(填写各器材的字母代号)
(2)实验电路应采用电流表 接法;(填“内”或“外”)
(3)设实验中电流表电压表的某组示数如图所示,图示中I= A,U= V.
15.某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验.
(1)他采用如图甲所示的实验电路进行测量,图乙给出了实验所需要的各种仪器,请你按电路图把实物连成实验电路.
(2)这位同学测量时记录了5组数据,并将数据填入了以下表格中,然后根据这些数据在坐标系中描出了5个点,请你完成U﹣I图线.根据图线求出电池的电动势E= V,内阻r= Ω.
次数
1
2
3
4
5
I/A
0.15
0.25
0.36
0.45
0.56
U/V
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
四、计算题(本题共30分,其中16题8分,17题12分,18题10分.解题过程中要求写出必要的文字说明)(请在答题纸上作答)
16.水平放置的平行板电容器,两极板A、B相距5mm,电容为50μF
(1)当将其充电到两板电势差为100V时,这时电容器的带电量为多少库仑?
(2)当两板电势差为100V,一个质量为1.0×10﹣14Kg的带负电尘埃正好在板间静止,电容器上极板带何种电荷?该尘埃带电量为多少?(取重力加速度g=10m/s2)
17.如图所示,A为粒子源.在A和极板B间的加速电压为U1,在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压U2.C、D板长L,板间距离d.现从粒子源A发出质量为m,带电量为q的带电粒子,由静止开始经加速电场加速后进入偏转电场,最后穿出打在右侧的屏幕上,不计粒子的重力.求:
(1)带电粒子穿过B板时的速度大小;
(2)带电粒子从偏转电场射出时的侧移量(即竖直方向的偏转位移)
(3)带电粒子从偏转电场射出时的速度大小与方向.
18.在如图所示的电路中,R1=2Ω,R2=R3=4Ω,当电键K接a时,R2上消耗的电功率为4W,当电键K接b时,电压表示数为4.5V,试求:
(1)电键K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)当电键K接c时,通过R2的电流.
2016-2017学年河北省唐山市迁西一中高二(上)期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题:(本题共8小题,每小题4分,共32分.在下列各题的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的).
1.在科学发展史上,很多科学家做出了杰出的贡献.他们在物理学的研究过程中应用了很多科学的思想方法.下列叙述不正确的是( )
A.法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场,这是一种形象化的研究方法
B.库仑得出库仑定律并用扭秤实验最早测出了元电荷e的数值
C.用点电荷来代替实际带电的电荷是采用了理想化物理模型的方法
D.场强表达式E=和电势差U=都是利用比值法得到的定义式
【考点】电势差与电场强度的关系;电场强度.
【分析】常用的物理学研究方法有:控制变量法、等效替代法、模型法、比较法、类比法、转换法等,是科学探究中的重要思想方法.根据物理方法和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献即可.
【解答】解:A、法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场,这种形象化的研究方法.故A正确;
B、库仑得出库仑定律,但没有测出元电荷e的数值,e的数值首先是由密立根测出的,故B错误.
C、用点电荷来代替实际带电的电荷是采用了理想化物理模型的方法,故C正确;
D、场强表达式E=和电势差U=都是利用比值法得到的定义式,故D正确.
本题选不正确的,故选:B.
2.在静电场中,下列说法正确的是( )
A.电场强度大的位置,电势一定高
B.沿电场线方向电势逐渐降低,电场强度亦逐渐减小
C.电场强度的方向总是跟等势面垂直的
D.当电场线是直线时,带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合
【考点】电场;电场强度.
【分析】只有电场线是直线,且点电荷的初速度为零或初速度与电场线共线时,点电荷运动的轨迹才和电场线重合.沿电场线方向电势逐渐减小,疏密表示场强大小,电场线的方向总与等势面垂直.
【解答】解:A、电场强度与电势没有关系,依据电场线的方向来判定电势高低,由电场线的疏密来确定电场强度强弱,故A错误;
B、沿电场线方向电势逐渐降低,而沿电场线方向电场线不一定越来越疏,则电场强度不一定逐渐减小,故B错误.
C、等势面的各点电势均相等,因此在等势面上移动电荷不做功,那么电场强度的方向总是跟等势面垂直的,故C正确;
D、带正电的点电荷在电场力作用下,运动的轨迹和电场线不一定重合,只有电场线是直线,且点电荷的初速度为零或初速度与电场线共线时,点电荷运动的轨迹才和电场线重合,故D错误;
故选:C.
3.在电场中某点引入电荷量为q的正电荷,这个电荷受到的电场力为F,则( )
A.在这点引入电荷量为2q的正电荷时,该点的电场强度将等于
B.在这点引入电荷量为3q的正电荷时,该点的电场强度将等于
C.在这点引入电荷量为2e的正离子时,则离子所受的电场力大小为2e
D.若将一个电子引入该点,则由于电子带负电,所以该点的电场强度的方向将和在这一点引入正电荷时相反
【考点】电场强度.
【分析】已知试探电荷所受的电场力F和电荷量q,根据电场强度的定义式E=确定电场强度的大小.电场强度反映电场本身的性质,与放入电场中的试探电荷无关,电场中同一点电场强度是唯一确定的.
【解答】解:A、B据题,电荷量为q的正电荷受到的电场力为F,则该点的电场强度为 E=,而电场强度由电场本身决定,与试探电荷无关,所以在这点引入电荷量为2q或3q的正电荷时,电场强度不变,仍为E=,故AB错误.
C、在这点引入电荷量为2e的正离子时,则离子所受的电场力大小为 F=2eE=2e,故C正确.
D、若将一个电子引入该点,该点的电场强度的方向仍不变,放入正电荷时相同,故D错误.
故选:C.
4.真空中A、B两个点电荷相距10cm,A带电量是B带电量的50倍,B受到的库仑力是1N,则A受到的库仑力是( )
A.50N B.1N C. N D.无法确定
【考点】库仑定律.
【分析】物体之间的作用力都是相互的,它们大小相等,方向相反,作用在同一条直线上.
【解答】解:两个点电荷之间的力的作用属于作用力和反作用力,它们大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,B受到A对它的库仓力是1,则A受到B对它的库仑力也是1N.故B正确、ACD错误.
故选:B.
5.如图所示,为某电场中的一条电场线,A、B、C为电场线上的三点,且AB=BC,则下列判断正确的是( )
A.UAB=UBC B.EA>EB>EC C.EA=EB=EC D.φA>φB>φC
【考点】电势差与电场强度的关系;电势能.
【分析】顺着电场线方向,电势必定降低.根据电场线疏密判断电场强度的大小,电场线越密电场强度越大.匀强电场中沿电场线方向相等的距离,电势差相等.
【解答】解:A、若是匀强电场,φA﹣φB=φB﹣φC.若是非匀强电场,无法比较φA﹣φB与φB﹣φC的大小.故A错误.
BC、一条电场线无法确定电场线疏密情况,所以无法比较三点场强的大小.故BC错误.
D、顺着电场线方向,电势必定降低,则有φA>φB>φC.故D正确.
故选:D.
6.三个完全相同的灯如图连接时,灯L1和L3消耗的电功率之比是( )
A.4:1 B.1:4 C.2:1 D.1:2
【考点】电功、电功率.
【分析】根据串并联电路的规律可明确电流关系,再由功率公式P=I2R可明确电功率之比.
【解答】解:由图可知,L2与L3并联后与L1串联,则可知L1中电流是L3中电流的2倍;
则由P=I2R可知,功率之比为:4:1;
故选:A.
7.在如图所示的电路中,电压表和电流表均为理想电表,电源内阻不能忽略.当闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P向下调节,则下列叙述正确的是( )
A.电压表和电流表的示数都增大
B.灯L2变暗,电流表的示数减小
C.灯L1变亮,电压表的示数减小
D.电源的效率增大,电容器C的带电量增加
【考点】闭合电路的欧姆定律.
【分析】先分析变阻器有效电阻的变化,确定外电路总电阻的变化,分析干路电流和路端电压的变化,即可知道电压表示数的变化和灯L1亮度的变化;根据并联部分电压的变化,判断灯L2亮度的变化.根据干路电流和通过灯L2
电流的变化,来分析通过电流表示数的变化.电源的效率等于输出功率与总功率之比.电容器的电压等于并联部分的电压,由电压的变化来分析其电量的变化.
【解答】解:
A、B、C、当闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P向下时,接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流增大,路端电压减小,则灯L1变亮,电压表的示数减小.
根据串联电路分压规律可知,并联部分的电压减小,则灯L2的电流减小,灯L2变暗.
根据干路电流增大,灯L2的电流减小,可知电流表的示数增大,故AB错误,C正确.
D、电源的效率η==,U减小,则电源的效率减小.并联部分电压减小,则电容器的电压减小,由Q=CU,可知电容器C的带电量减小.故D错误.
故选:C
8.在如图所示电路中,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω.闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A.则以下判断中正确的是( )
A.电动机的输出功率为14 W B.电动机两端的电压为7.0 V
C.电动机的发热功率为4.0 W D.电源输出的电功率为24 W
【考点】电功、电功率.
【分析】在计算电功率的公式中,总功率用P=IU来计算,发热的功率用P=I2R来计算,如果是计算纯电阻的功率,这两个公式的计算结果是一样的,但对于电动机等非纯电阻,第一个计算的是总功率,第二个只是计算发热的功率,这两个的计算结果是不一样的.
【解答】解:A、电路中电流表的示数为2.0A,所以电动机的电压为:U=E﹣U内﹣UR0=12﹣Ir﹣IR0=12﹣2×1﹣2×1.5=7V,电动机的总功率为:P总=UI=7×2=14W,电动机的发热功率为:P热=I2R=22×0.5=2W,所以电动机的输出功率为:P出=14W﹣2W=12W,所以B正确,AC错误;
D、电源的输出的功率为:P输出=EI﹣I2R=12×2﹣22×1=20W,所以D错误.
故选:B
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分.在下列各题的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全者得2分,有选错的得0分)
9.下列说法正确的是( )
A.由公式R=ρ可知均匀导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积成反比
B.由公式R=可知导体的电阻与其两端电压成正比,与通过的电流成反比
C.一根均匀导线被均匀拉长为原来2倍的长度,则其电阻为原来的2倍
D.一个电阻率不会改变的导体两端的电压增大为原来的2倍,但其电阻不变
【考点】电阻定律;欧姆定律.
【分析】电阻是导体对电流的阻碍作用.影响电阻大小的因素有:材料、长度、横截面积、温度,与通过导体的电流和导体两端的电压无关.
【解答】解:A、公式R=ρ是电阻定律的表达式,由此公式可知均匀导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积成反比.故A正确;
B、D、电阻是导体对电流的阻碍作用,是导体本身的一种特性,其大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关;而与导体两端有无电压、电压高低,导体中有无电流、电流大小无关.故B错误,D正确;
C、根据公式R=ρ可知,一根均匀导线被均匀拉长为原来2倍的长度,同时导线的横截面积变成原来的一半,所以则其电阻为原来的4倍.故C错误.
故选:AD
10.在固定的等量异种电荷连线上,a点是连线的中点,如图所示,静止在a点的点电荷在电场力作用下向b点运动.在运动过程中,以下判定正确的是( )
A.点电荷的速度越来越大
B.点电荷的加速度越来越小
C.点电荷的电势能越来越大
D.点电荷通过的各点电势越来越低
【考点】电场线;电势能.
【分析】根据点电荷的运动判断正负,根据电场力做功与电势能的变化关系分析.
【解答】解:A、静止在a点的点电荷在电场力作用下向b点运动,知点电荷为正点电荷,沿电场线运动电场力做正功,动能增加,势能减少,AD正确C错误;
B、靠近负点电荷的过程中电场线变密,电荷运动过程中受的电场力越来越大,加速度逐渐变大,B错误;
故选:AD
11.某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图虚线所示,由M运动到N,以下说法正确的是( )
A.粒子必定带负电荷
B.粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能
【考点】电场线.
【分析】电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加.
【解答】解:A、由电荷的运动轨迹可知,电荷的受力沿着电场线的方向,所以电荷为正电荷,所以A错误.
B、电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,由图可知,N点的场强大于M点的场强的大小,在N点的受力大于在M的受力,所以粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度,所以B错误,C正确.
D、正电荷的运动方向运动与受力的方向之间的夹角是锐角,所以电场力做正功,电荷的电势能减小,动能增加,所以粒子在M点的动能小于它在N点的动能,所以D正确.
故选:CD.
12.平行板电容器两板间有匀强电场,其中有一个带电液滴处于静止,如图所示.当发生下列哪些变化时,液滴将向上运动?( )
A.将电容器的下极板稍稍下移
B.将电容器的上极板稍稍下移
C.将S断开,并把电容器的下极板稍稍向左水平移动
D.将S断开,并把电容器的上极板稍稍下移
【考点】带电粒子在混合场中的运动.
【分析】带电液滴受到重力和电场力处于平衡,当电场强度增大时,液滴将会向上运动.电容器始终与电源相连,两端的电压不变,电容器与电源断开,所带的电量不变,根据动态分析判断电场强度的变化.
【解答】解:A、将电容器的下极板稍稍下移,d变大,电势差不变,则电场强度减小,电场力减小,将向下运动.故A错误.
B、将电容器的上极板稍稍下移,d变小,电势差不变,则电场强度增大,电场力增大,将向上运动.故B正确.
C、将S断开,Q不变,s减小,根据E=,U=,C=,则E=,E变大,则电场力变大,液滴向上运动.故C正确.
D、将S断开,Q不变,减小d,根据E=,U=,C=,则E=,与d无关,则E不变,带电液滴不动.故D错误.
故选:BC.
三、填空及实验题(本题共3小题,13题4分,14题10分,15题8分,共22分)
13.一个元电荷的电量是 1.6×10﹣19 C,若电子手表的工作电流是20μA,则在一分钟内通过导体横截面的电子有 7.5×1015 个.
【考点】电流、电压概念.
【分析】元电荷是指最小的电荷量,任何物体的带电量都是元电荷或是元电荷的整数倍.先求出一分钟内通过导体横截面的电量,再求出电子数.
【解答】解:元电荷是指最小的电荷量,e=1.6×10﹣19C,任何物体的带电量都是元电荷或是元电荷的整数倍.
电子手表的工作电流是20μA,则在一分钟内通过导体横截面电量:q=It
通过导体横截面的电子个数:N=
代入数据得:N=7.5×1015个
故答案为:1.6×10﹣19,7.5×1015
14.欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:
A.电池组(3V,内阻1Ω)
B.电流表(0~3A,内阻0.0125Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻0.125Ω)
D.电压表(0~3V,内阻3kΩ)
E.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
F.滑动变阻器(0~2 000Ω,额定电流0.3A)
G.开关、导线
(1)上述器材中电流表应选用的是 C ;滑动变阻器应选用的是 E ;(填写各器材的字母代号)
(2)实验电路应采用电流表 外 接法;(填“内”或“外”)
(3)设实验中电流表电压表的某组示数如图所示,图示中I= 0.48 A,U= 2.20 V.
【考点】伏安法测电阻.
【分析】(1)由电源的电动势与测电阻的大约值,估算电流的最大值,选择电流表的量程.根据待测电阻与变阻器总阻值的大小,选择变阻器的规格.
(2)根据两电表内阻与待测电阻的大小关键,选择电流表的内接法或外接法.
(3)由图示电表确定其量程与分度值,然后读出其示数.
【解答】解:(1)金属导线的电阻约为5Ω左右,则通过导线的电流最大值约Imax===0.6A.故电流表选C.为方便实验操作,滑动变阻器应选F.
(2)由题意可知: ==40, ==600,>,电流表应采用外接法.
(3)由图示电流表可知,其量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.48A;
由图示电压表可知,其量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.20V.
故答案为:(1)C;E;(2)外;(3)0.48;2.20.
15.某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验.
(1)他采用如图甲所示的实验电路进行测量,图乙给出了实验所需要的各种仪器,请你按电路图把实物连成实验电路.
(2)这位同学测量时记录了5组数据,并将数据填入了以下表格中,然后根据这些数据在坐标系中描出了5个点,请你完成U﹣I图线.根据图线求出电池的电动势E= 1.48 V,内阻r= 0.51 Ω.
次数
1
2
3
4
5
I/A
0.15
0.25
0.36
0.45
0.56
U/V
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
【考点】测定电源的电动势和内阻.
【分析】(1)根据电路图连接实物图.
(2)通过表格中的数据描点作图,作出U﹣I图线,图线的纵轴截距表示电动势,图线斜率的绝对值表示内阻.
【解答】解:(1)根据原理图进行连接,实物连线图如图所示.
(2)用直线将各点相连,得出的U﹣I图线如图所示,根据U=E﹣Ir可知,
纵轴截距表示电动势,E=1.48V,图线的斜率绝对值表示内阻,则r==0.51Ω.
故答案为:(1)如图所示;(2)1.48;0.51.
四、计算题(本题共30分,其中16题8分,17题12分,18题10分.解题过程中要求写出必要的文字说明)(请在答题纸上作答)
16.水平放置的平行板电容器,两极板A、B相距5mm,电容为50μF
(1)当将其充电到两板电势差为100V时,这时电容器的带电量为多少库仑?
(2)当两板电势差为100V,一个质量为1.0×10﹣14Kg的带负电尘埃正好在板间静止,电容器上极板带何种电荷?该尘埃带电量为多少?(取重力加速度g=10m/s2)
【考点】带电粒子在混合场中的运动.
【分析】(1)已知电容器的电容C和板间电压U,由电容的定义式C=求电容器的带电量.
(2)对带负电尘埃进行分析受力,由平衡条件判断电场力方向,即可确定电容器极板的电性.根据平衡条件求解该尘埃带电量.
【解答】解:(1)由电容的定义式C=可知,电容器的带电量为:
Q=CU=50×10﹣6×100C=5×10﹣3C
(2)上极板带正电,
由平衡条件有 q=mg
解得:q===5×10﹣18C
答:
(1)当将其充电到两板电势差为100V时,这时电容器的带电量为5×10﹣3C.
(2)当两板电势差为100V,一个质量为1.0×10﹣14Kg的带负电尘埃正好在板间静止,电容器上极板带正电荷,该尘埃带电量为5×10﹣18C.
17.如图所示,A为粒子源.在A和极板B间的加速电压为U1,在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压U2.C、D板长L,板间距离d.现从粒子源A发出质量为m,带电量为q的带电粒子,由静止开始经加速电场加速后进入偏转电场,最后穿出打在右侧的屏幕上,不计粒子的重力.求:
(1)带电粒子穿过B板时的速度大小;
(2)带电粒子从偏转电场射出时的侧移量(即竖直方向的偏转位移)
(3)带电粒子从偏转电场射出时的速度大小与方向.
【考点】带电粒子在匀强电场中的运动.
【分析】(1)粒子先经过加速电场加速,后进入偏转电场偏转.由动能定理可以解得加速度获得的速度,即穿过B板时的速度.
(2)粒子进入偏转电场做类平抛运动,把其分解为水平方向的匀速直线运动,竖直方向的匀加速直线运动.根据牛顿第二定律和运动学规律结合求解侧移距离.
(3)对偏转过程,利用分运动公式列式求解末速度的大小,根据tanθ=确定方向.
【解答】解(1)粒子经加速电场的过程中,由动能定理得:qU1=
解得:v=
(2)对类似平抛过程,平行板方向做匀速直线运动,运动时间为:t=,
垂直板方向做初速度为零的匀加速直线运动,由牛顿第二定律得加速度为:a=,
离开偏转电场时的侧移为:y=,
解得:y=;
(3)对类似平抛过程,竖直分速度为:vy=at=;
合速度为:v′==;
速度偏转角的正切值为:tanθ==;
答:(1)带电粒子穿过B板时的速度大小为;
(2)带电粒子从偏转电场射出时的侧移量为;
(3)带电粒子从偏转电场射出时的速度大小为,速度偏转角的正切值tanθ=.
18.在如图所示的电路中,R1=2Ω,R2=R3=4Ω,当电键K接a时,R2上消耗的电功率为4W,当电键K接b时,电压表示数为4.5V,试求:
(1)电键K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)当电键K接c时,通过R2的电流.
【考点】闭合电路的欧姆定律.
【分析】(1)当电键K接a时,R1被短路,根据功率公式求出通过电源的电流和电压.
(2)K接b时,R1和R2串联,分别由闭合电路欧姆定律对两种情况列方程求解电源的电动势和内电阻.
(3)当K接c时,R2与R3并联后与R1串联.由闭合电路欧姆定律求出干路电流,再求解通过R2的电流.
【解答】解:
(1)K接a时,R1被短路,外电阻为R2,根据电功率公式可得
通过电源电流 I1==A=1A
电源两端电压V
(2)K接a时,有E=U1+I1r=4+r ①
K接b时,R1和R2串联,R外=R1+R2=6Ω
通过电源电流I2=A
这时有:E=U2+I2r=4.5+0.75 r ②
解①②式得:E=6 V,r=2Ω
(3)当K接c时,R2与R3并联,并联电阻为R23==2Ω,
所以R总=R1+r+R23=6Ω,
总电流I3==1 A
通过R2电流I'=I3=0.5 A.
答:(1)电键K接a时,通过电源的电流为1A,电源两端的电压为4V;
(2)电源的电动势和内电阻分别为E=6 V,r=2Ω;
(3)当电键K接c时,通过R2的电流为0.5 A.