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(課標(biāo)通用)高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題3 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 專題跟蹤檢測(cè)8(含解析)-人教版高三全冊(cè)物理試題

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(課標(biāo)通用)高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題3 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 專題跟蹤檢測(cè)8(含解析)-人教版高三全冊(cè)物理試題_第1頁(yè)
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1、專題跟蹤檢測(cè)(八) (建議用時(shí):45分鐘) 基礎(chǔ)通關(guān) 1.(2019·云南昆明一中期中)關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面,下列說法正確的是(  ) A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交 B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直 C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等 D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面,電場(chǎng)力做正功 B 解析 電場(chǎng)中等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等,故電勢(shì)不同的等勢(shì)面不可能相交,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直,選項(xiàng)B正確;電場(chǎng)強(qiáng)度與等勢(shì)面的疏密程度有關(guān),與電勢(shì)的高低無關(guān),所以同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電勢(shì)較高點(diǎn)與電勢(shì)較低點(diǎn)的電勢(shì)差大于零,由W=qU知,

2、負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.(2019·北京卷)如圖所示,a、b兩點(diǎn)位于以負(fù)點(diǎn)電荷-Q(Q>0)為球心的球面上,c點(diǎn)在球面外,則(  ) A.a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比b點(diǎn)大 B.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比c點(diǎn)小 C.a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高 D.b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低 D 解析 由點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E=k確定各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小,由點(diǎn)電荷的等勢(shì)線是以點(diǎn)電荷為球心的球面和沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低確定各點(diǎn)的電勢(shì)的高低,由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式E=k可知,a、b兩點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離相等,所以a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于c點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離比b點(diǎn)的大,所以b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小比c點(diǎn)的大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于點(diǎn)

3、電荷的等勢(shì)線是以點(diǎn)電荷為球心的球面,所以a點(diǎn)與b點(diǎn)電勢(shì)相等,負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線是從無窮遠(yuǎn)處指向負(fù)點(diǎn)電荷,根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,所以b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 3.(2019·天津卷)如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,質(zhì)量為m的帶電小球,以初速度v從M點(diǎn)豎直向上運(yùn)動(dòng),通過N點(diǎn)時(shí),速度大小為2v,方向與電場(chǎng)方向相反,則小球從M運(yùn)動(dòng)到N的過程(  ) A.動(dòng)能增加mv2 B.機(jī)械能增加2mv2 C.重力勢(shì)能增加mv2 D.電勢(shì)能增加2mv2 B 解析 由動(dòng)能的表達(dá)式Ek= mv2可知帶電小球在M點(diǎn)的動(dòng)能為EkM=mv2,在N點(diǎn)的動(dòng)能為EkN=m(2v)2 =2mv2

4、,所以動(dòng)能的增量為ΔEk=mv2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;帶電小球在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向受重力做勻減速運(yùn)動(dòng),水平方向受電場(chǎng)力做勻加速運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vy=v=gt,vx=2v=at = t,可得qE=2mg,豎直方向的位移h=t,水平方向的位移x=t=vt,因此有x=2h,對(duì)小球用動(dòng)能定理有qEx-mgh=ΔEk=mv2,聯(lián)立上式可解得qEx=2mv2,mgh=mv2,因此電場(chǎng)力做正功,機(jī)械能增加,故機(jī)械能增加2mv2,電勢(shì)能減少2mv2,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加量為mv2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 4.(2020·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)開學(xué)考試)如圖所示為某電場(chǎng)中x軸上電勢(shì)φ隨位置x變化

5、的圖象,一個(gè)帶電粒子僅受電場(chǎng)力作用在x=0處由靜止釋放沿x軸正向運(yùn)動(dòng),且以一定的速度通過x=x2處,則下列說法正確的是(  ) A.x1和x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度均為零 B.x1和x2之間的場(chǎng)強(qiáng)方向不變 C.粒子從x=0到x=x2過程中,電勢(shì)能先增大后減小 D.粒子從x=0到x=x2過程中,加速度先減小后增大 D 解析 由E==可知,電勢(shì)φ隨位置x變化的圖線的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度,x1和x2處圖線的斜率均不為零,所以x1和x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度均不為零,又x1和x2之間圖線的斜率先大于零后小于零,故電場(chǎng)強(qiáng)度方向有變化,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;根據(jù)題述“一個(gè)帶電粒子僅受電場(chǎng)力作用在x=0處由靜止釋放沿x軸正

6、向運(yùn)動(dòng)”,結(jié)合圖象分析可知帶電粒子帶負(fù)電,粒子從x=0到x=x2過程中,電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功,粒子的電勢(shì)能先減小后增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)電勢(shì)φ隨位置x變化的圖線的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度,從x=0到x=x2,電場(chǎng)強(qiáng)度先減小后增大,帶電粒子所受的電場(chǎng)力先減小后增大,根據(jù)牛頓第二定律可知粒子的加速度先減小后增大,選項(xiàng)D正確. 5.(2018·天津卷)如圖所示,實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出),虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為φM、φN,粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN,速度大小分別為vM、vN,電勢(shì)能分別為EpM、EpN.下列判斷正確的是(  )

7、 A.vMφN;又由Ep=qφ知,帶負(fù)電粒子在電勢(shì)越低的位置,具有的電勢(shì)能越大,即EpMvN,若帶負(fù)電粒子由N向M運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力做正功,則動(dòng)能增大,也可得vM>vN,故選項(xiàng)D正確. 6.(2

8、019·四川宜賓三中月考)如圖所示,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點(diǎn),四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ.一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中,電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等.則(  ) A.直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi),φM>φQ B.直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi),φM>φN C.若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做正功 D.若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功 B 解析 由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等可知,N、P兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,且電場(chǎng)線方向?yàn)镸→N,選項(xiàng)B正確, A錯(cuò)誤.M點(diǎn)與Q點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)

9、,電場(chǎng)力不做功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 7.(2019·湖南懷化模擬)一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì),接在恒壓直流電源上.若將云母介質(zhì)移出,則電容器(  ) A.極板上的電荷量變大,極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 B.極板上的電荷量變小,極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 C.極板上的電荷量變大,極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變 D.極板上的電荷量變小,極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變 D  解析 平行板電容器接在電壓恒定的直流電源上,電容器兩極板之間的電壓U不變;若將云母介質(zhì)移出,電容C減小,由C=可知,電容器所帶電荷量Q減小,即電容器極板上的電荷量減小;由于U不變,d不變,由E=可知,極板

10、間電場(chǎng)強(qiáng)度E不變,選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤. 8.(2020·廣東惠州調(diào)研)帶電的平行板電容器與靜電計(jì)的連接如圖所示,要使靜電計(jì)的指針偏角變大,可采用的方法為 (  ) A.減小兩極板間的距離 B.用手觸摸極板A C.在兩極板間插入電介質(zhì) D.將極板B向上適當(dāng)移動(dòng) D 解析 若減小兩極板間的距離,則由電容器的決定式C=可得電容器的電容增大,再由U=可知,兩極板間的電勢(shì)差減小,故靜電計(jì)的指針偏角變小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于極板B接地,用手觸摸極板A時(shí),相當(dāng)于極板A接地,兩極板的帶電荷量減小為零,電勢(shì)差為零,靜電計(jì)的指針偏角減小到零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在兩極板間插入電介質(zhì)時(shí),介電常數(shù)增大,則

11、C增大,由U=可知,兩極板間電勢(shì)差減小,靜電計(jì)的指針偏角變小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;將極板B向上移動(dòng),正對(duì)面積減小,則由C=可知,電容器的電容減小,又由U=可知,兩極板間電勢(shì)差增大,靜電計(jì)的指針偏角變大,選項(xiàng)D正確. 能力提升 9.(2017·全國(guó)卷Ⅲ)(多選)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面,平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖所示,三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10 V、17 V、26 V.下列說法正確的是(  ) A.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.5 V/cm B.坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為1 V C.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低7 eV D.電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做功為9 eV ABD 解析 ac垂直于b

12、c,沿ca和cb兩方向的場(chǎng)強(qiáng)分量大小分別為E1==2 V/cm、E2==1.5 V/cm,根據(jù)矢量合成可知E=2.5 V/cm,選項(xiàng)A正確;根據(jù)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中平行線上等距同向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差相等,有φO-φa=φb-φc,得φO=1 V,選項(xiàng)B正確;電子在a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)能分別為-10 eV、-17 eV和-26 eV,故電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的高7 eV,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做功W=(-17 eV)-(-26 eV)=9 eV,選項(xiàng)D正確. 10.(2020·廣東惠州調(diào)研)(多選)如圖所示,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場(chǎng)線,虛線AB是一個(gè)電

13、子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡.設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB,電勢(shì)能分別為EpA、EpB.下列說法正確的是(  ) A.電子一定從A向B運(yùn)動(dòng) B.若aA>aB,則Q靠近M端且為正電荷 C.無論Q為正電荷還是負(fù)電荷,一定有EpA<EpB D.B點(diǎn)電勢(shì)可能高于A點(diǎn)電勢(shì) BC 解析 由運(yùn)動(dòng)軌跡只能得到電子受力指向凹的一側(cè),不能確定運(yùn)動(dòng)方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由電場(chǎng)場(chǎng)源為點(diǎn)電荷,aA>aB可知,點(diǎn)電荷Q靠近M端,又由電子受力指向凹的一側(cè)可知,MN上電場(chǎng)線方向向右,故點(diǎn)電荷Q為正電荷,選項(xiàng)B正確;由電子受力指向運(yùn)動(dòng)軌跡凹側(cè)可知,MN上電場(chǎng)線方向一定向右,不論Q為正電荷還是負(fù)電荷,

14、A點(diǎn)電勢(shì)一定高于B點(diǎn)電勢(shì),又電子從低電勢(shì)向高電勢(shì)運(yùn)動(dòng)時(shí),電勢(shì)能降低,故電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能EpA一定小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能EpB,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤. 11.(2019·河南信陽(yáng)高中月考)(多選)通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,已知試探電荷q在場(chǎng)源電荷Q的電場(chǎng)中具所有電勢(shì)能表達(dá)式為Er=(式中k為靜電力常量,r為試探電荷與場(chǎng)源電荷間的距離).真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2分別固定在x坐標(biāo)軸的x=0和x=6 cm的位置上.x軸上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x的變化關(guān)系如圖所示.A、B是圖線與x的交點(diǎn),A點(diǎn)的x坐標(biāo)是4.8 cm,圖線上C點(diǎn)的切線水平.下列說法正確的是(  ) A.電荷Q1、Q2

15、的電性相反 B.電荷Q1、Q2的電量之比為1∶4 C.B點(diǎn)的x坐標(biāo)是8 cm D.C點(diǎn)的x坐標(biāo)是12 cm ACD 解析 電勢(shì)φ隨x的變化關(guān)系圖象的斜率=E,所以C點(diǎn)電場(chǎng)為零,根據(jù)電場(chǎng)疊加原理可知電荷Q1、Q2的電性相反,選項(xiàng)A正確;根據(jù)φ=可知,φA=+=+=0,解得Q1∶|Q2|=4∶1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)φ=可知,φB=+=+=0,解得B點(diǎn)的坐標(biāo)是8 cm,選項(xiàng)C正確;由E=知,EC=+=0,解得C點(diǎn)的坐標(biāo)是x2=12 cm,選項(xiàng)D正確. 12.(2019·天津卷)2018年,人類歷史上第一架由離子引擎推動(dòng)的飛機(jī)誕生,這種引擎不需要燃料,也無污染物排放.引擎獲得推力的原理如圖所示

16、,進(jìn)入電離室的氣體被電離成正離子,而后飄入電極A、B之間的勻強(qiáng)電場(chǎng)(初速度忽略不計(jì)),A、B間電壓為U,使正離子加速形成離子束,在加速過程中引擎獲得恒定的推力.單位時(shí)間內(nèi)飄入的正離子數(shù)目為定值,離子質(zhì)量為m,電荷量為Ze,其中Z是正整數(shù),e是元電荷. (1)若引擎獲得的推力為F1,求單位時(shí)間內(nèi)飄入A、B間的正離子數(shù)目N為多少; (2)加速正離子束所消耗的功率P不同時(shí),引擎獲得的推力F也不同,試推導(dǎo)的表達(dá)式; (3)為提高能量的轉(zhuǎn)換效率,要使盡量大,請(qǐng)?zhí)岢鲈龃蟮娜龡l建議. 解析 (1)設(shè)正離子經(jīng)過電極B時(shí)的速度為v,根據(jù)動(dòng)能定理,有ZeU=mv2-0,① 設(shè)正離子束所受的電場(chǎng)力為F

17、′1,根據(jù)牛頓第三定律,有 F′1=F1 ,② 設(shè)引擎在Δt時(shí)間內(nèi)飄入電極間的正離子個(gè)數(shù)為ΔN,由牛頓第二定律,有F′1=ΔNm ,③ 聯(lián)立①②③式,且N=,解得N= .④ (2)設(shè)正離子束所受的電場(chǎng)力為F′,由正離子束在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有P=F′v,⑤ 考慮到牛頓第三定律得到F′=F,聯(lián)立①⑤式得 =.⑥ (3)為使盡量大,分析⑥式得到三條建議:用質(zhì)量大的離子;用帶電量少的離子;減小加速電壓. 答案 (1)N= (2)= (3)用質(zhì)量大的離子;用帶電量少的離子;減小加速電壓 13.(2019·全國(guó)卷Ⅲ)空間存在一方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),O、P是電場(chǎng)中的兩點(diǎn).從O點(diǎn)沿

18、水平方向以不同速度先后發(fā)射兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B.A不帶電,B的電荷量為q(q>0).A從O點(diǎn)發(fā)射時(shí)的速度大小為v0,到達(dá)P點(diǎn)所用時(shí)間為t;B從O點(diǎn)到達(dá)P點(diǎn)所用時(shí)間為.重力加速度為g,求: (1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。? (2)B運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能. 解析 (1)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E,小球B運(yùn)動(dòng)的加速度為a.根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和題給條件,有 mg+qE=ma,① a2=gt2,② 解得E=.③ (2)設(shè)B從O點(diǎn)發(fā)射時(shí)的速度為v1,到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為Ek,O、P兩點(diǎn)的高度差為h,根據(jù)動(dòng)能定理有 Ek-mv=mgh+qEh,④ 且有v1=v0t,⑤ h=gt2,⑥ 聯(lián)立

19、③④⑤⑥式得Ek=2m(v+g2t2). 答案 (1) (2)2m(v+g2t2) 14.(2017·全國(guó)卷Ⅰ)真空中存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電油滴在該電場(chǎng)中豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為v0.在油滴處于位置A時(shí),將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變.持續(xù)一段時(shí)間t1后,又突然將電場(chǎng)反向,但保持其大小不變;再持續(xù)同樣一段時(shí)間后,油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).重力加速度大小為g. (1)求油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度; (2)求增大后的電場(chǎng)強(qiáng)度的大??;為保證后來的電場(chǎng)強(qiáng)度比原來的大,試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件.已知不存在電場(chǎng)時(shí),油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的最大高度恰

20、好等于B、A兩點(diǎn)間距離的兩倍. 解析 (1)設(shè)油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q,油滴速度方向向上為正.油滴在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng),故勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向上.在t=0時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度突然從E1增加至E2時(shí),油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,大小a1滿足qE2-mg=ma1,① 油滴在時(shí)刻t1的速度為v1=v0+a1t1,② 電場(chǎng)強(qiáng)度在時(shí)刻t1突然反向,油滴做勻變速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,大小a2滿足qE2+mg=ma2,③ 油滴在時(shí)刻t2=2t1的速度為v2=v1-a2t1,④ 由①②③④式得v2=v0-2gt1.⑤ (2)由題意,在t=0時(shí)刻前有qE1=mg,⑥

21、 油滴從t=0到時(shí)刻t1的位移為s1=v0t1+a1t,⑦ 油滴在從時(shí)刻t1到時(shí)刻t2=2t1的時(shí)間間隔內(nèi)的位移為 s2=v1t1-a2t,⑧ 由題給條件有v=2g(2h),⑨ 式中h是B、A兩點(diǎn)之間的距離. 若B點(diǎn)在A點(diǎn)之上,依題意有s1+s2=h,⑩ 由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得 E2=E1,? 為使E2>E1,應(yīng)有2-2+2>1,? 即當(dāng)0,? 才是可能的;條件?式和?式分別對(duì)應(yīng)于v2>0和v2<0兩種情形. 若B點(diǎn)在A點(diǎn)之下,依題意有s1+s2=-h(huán),? 由①②③⑥⑦⑧⑨?式得 E2=E1,? 為使E2>E1,應(yīng)有2-2-2>1,? 即t1>,? 另一解為負(fù),不合題意,已舍去. 答案 (1)v0-2gt1 (2)見解析

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