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1、选择题 在电场中运动时,仅受电场力作用,其由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示.图中一组平行等距实线可能是电场线,也可能是等势线,则下列说法中正确的是( ?)

A.不论图中实线是电场线还是等势线,a点的电势都比b点低
B.不论图中实线是电场线还是等势线,a点的场强都比b点小
C.如果图中实线是电场线,则电子在a点动能较小
D.如果图中实线是等势线,则电子在b点动能较小
参考答案:CD
本题解析:由运动轨迹可知若实线是电场线的话所受电场力水平向右,若实线是等势线的话所受电场力竖直向下.再结合粒子是电子,可知场强方向要不水平向左(b点电势高),要不场强方向竖直向上(a点电势高).且为匀强电场场强处处相同.AB错.若实线是电场线电场力做正功,动能增加(电子在a点动能较小),若实线是等势线电场力做负功动能减小(电子在b点动能较小),CD对.
本题难度:一般
2、简答题 按照经典的电子理论,电子在金属中运动的情形是这样的:在外加电场的作用下,自由电子发生定向运动,便产生了电流。电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞,将动能交给金属离子,而自己的动能降为零,然后在电场的作用下重新开始加速运动(可看作匀加速运动),经加速运动一段距离后,再与金属离子发生碰撞。电子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程,用
表示。电子运动的平均速度用
表示,导体单位体积内自由电子的数量为n,电子的质量为
,电子的电荷量为
,电流的表达式I=nes
。请证明金属导体的电阻率
=
。

参考答案:证明:导体中电流强度的微观表达式为:I=nes
根据电阻定律:R =
?
根据欧姆定律:R =
?
自由程内,电子在加速电场作用下,速度从0增加到
,由动能定理:qU =
又由于
,可得出电阻率
的表达式为:
=
本题解析:证明:导体中电流强度的微观表达式为:I=nes
根据电阻定律:R =
?
根据欧姆定律:R =
?
自由程内,电子在加速电场作用下,速度从0增加到
,由动能定理:qU =
又由于
,可得出电阻率
的表达式为:
=
本题难度:一般
3、计算题 如图所示,在正交坐标系xOy的第一、四象限内分别存在两个大小相等、方向不同的匀强电场,两组平行且等间距的实线分别表示两个电场的电场线,每条电场线与x轴所夹的锐角均为60°.一质子从y轴上某点A沿着垂直于电场线的方向射入第一象限,仅在电场力的作用下第一次到达x轴上的B点时速度方向正好垂直于第四象限内的电场线,之后第二次到达x轴上的C点.求OB与BC的比值。

参考答案:
本题解析:质子的运动轨迹如图所示:

设质子在电场中运动的加速度为a,在A、B两点的速度分别为v0、v,经历时间为t1,作AM垂直于v0方向,BM平行于v0方向,过交点M作x轴的垂线,垂足为N,则
由几何关系
?(1分)
?(1分)
由题意知v与v0的夹角为60°,根据平抛运动规律可知:
沿垂直于v0方向的位移
?(1分)
沿平行于v0方向的位移
?(1分)
在B点,沿垂直于v0方向的速度分量
?(1分)
沿平行于v0方向的速度分量
?(1分)
联立解得
?(1分)
设质子从B到C经历时间为t2,作BP垂直于v方向,CP平行于v方向,根据平抛运动规律可知:
沿PC方向
?(1分)
沿BP方向
?(1分)
联立解得
综上可知
?(2分)
本题难度:一般
4、计算题 (20分)
如图所示,空间有场强
的竖直向下的匀强电场,长
的不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端系一质量
的不带电小球
,拉起小球至绳水平后,无初速释放。另一电荷量
、质量与
相同的小球
,以速度
水平抛出,经时间
与小球
与
点下方一足够大的平板相遇。不计空气阻力,小球均可视为质点,取
。

(1)求碰撞前瞬间小球
的速度。
(2)若小球
经过路
到达平板,此时速度恰好为O,求所加的恒力。
(3)若施加恒力后,保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变,在
点下方任意改变平板位置,小球
均能与平板正碰,求出所有满足条件的恒力。
参考答案:(1)
,
(2)
,
(3)
本题解析:本题主要考查了带电粒子在场中运动、碰撞、动量守恒。牛顿定律、功能关系的综合运用。重点考查对物理过程分析和建立物理模型能力的考查。
(1)设
的加速度为
、到
点时竖直速度为
,合速度大小为
、与水平方向的夹角为
,有:
?①
?②
?③
?④
联立上述方程,代人数据,解得:
?⑤
?⑥
(2)设A碰钱速度为
,此时轻绳与竖直线的夹角为
,由动能定理得:

?⑦
设A、P碰撞后小球C的速度为
,由动量守恒定律,得:
?⑧
小球C到达平板时速度为零,应做匀减速直线运动,设加速度大小为
,有:
?⑨
设恒力大小为F,与竖直方向夹角为
,如右图,由牛顿第二定律,得:

?⑩
?⑾
代人相关数据,解得:
?⑿
?⒀
(3)由于平板可距D点无限远,小球C必做匀速或匀加速直线运动,恒力
的方向可从竖直向上顺时针转向无限接近速度方向,设恒力与竖直向上方向的角度为
,有:

?⒁
在垂直于速度方向上,有
?⒂
则
大小的条件为:
?(式中
)?⒃
思维拓展:本题考查的内容比较多,题设中以巧妙的情景形式呈现.首先要了解研究对象所处的环境,受力分析、牛顿运动定律和直线运动、平抛或类平抛运动是物理学的基础,也是高考命题重点,一定要牢固掌握。对于多过程问题,要分析物理过程,弄清各个状态的特点,本题中小球P开始受到重力和电场力,做类平抛运动,注意第一问中速度是矢量不仅要求出大小,还要求出方向。本题中2、3问,物理过程较复杂,我们只有仔细分析过程,找到临界条件,建立正确的物理模型才是解好本题的关键。这时是高考考查的重点之一。
本题难度:一般
5、计算题 (15分)如图所示,水平放置的平行板电容器,两板间距为d=8cm,板长为L=25cm,接在直流电源上,有一带电液滴以υ0=0.5m/s的初速度从板间的正中央水平射入,恰好做匀速直线运动,当它运动到P处时迅速将下板向上提起
cm,液滴刚好从金属板末端飞出,

求(1)将下板向上提起后,液滴的加速度大小和方向;
(2)液滴从金属板末端飞出时的速度大小;
(3)液滴从射入运动到P点所用时间。(g取10m/s2)
参考答案:(1)
(2)
(3)0.3s
本题解析:(1)带电液滴在板间受重力和竖直向上的电场力,因为液滴匀速运动,所以有:

当下板向上提后,d减小,E增大,电场力增大,故液滴向上偏转,在电场中做类平抛运动.

(2)因液滴刚好从金属末端飞出,所以液滴在竖直方向上的位移是d/2,
设液滴从P点开始在匀强电场中的飞行时间为,则:

竖直方向的速度
从金属板末端飞出的速度
(3)

点评:带电粒子在电场中的偏转类似于类平抛运动,分清各个方向上的运动性质是关键,
本题难度:简单