兰州五十五中高二年级物理寒假作业

兰州五十五中高二年级物理寒假作业

一：电场及专题训练：

1、库仑定律：F?kQ1Q2，其中，Q1、Q2表示两个点电荷的电量，r表示它们间的距离，2r9

2

2

k叫做静电力常量，k=9.0×10Nm/C。（适用条件：真空中两个静止点电荷） 2、电场强度：

（1）定义是：E?F qF为检验电荷在电场中某点所受电场力，q为检验电荷。单位牛/库伦（N/C），方向，与正电荷所受电场力方向相同。描述电场具有力的性质。

注意：E与q和F均无关，只决定于电场本身的性质。（适用条件：普遍适用） （2）点电荷场强公式：E?kQ 2r9

2

2

k为静电力常量，k=9.0×10Nm/C，Q为场源电荷（该电场就是由Q激发的），r为场点到Q距离。（适用条件：真空中静止点电荷） （3）匀强电场中场强和电势差的关系式：E?U d其中，U为匀强电场中两点间的电势差，d为这两点在平行电场线方向上的距离。

3、电势差：UAB?WAB qWAB为电荷q在电场中从A点移到B点电场力所做的功。单位：伏特（V），标量。数

值与电势零点的选取无关，与q及WAB均无关，描述电场具有能的性质。

4、电场力的功：WAB?qUAB

5、电势：?A?WAO qWAO为电荷q在电场中从A点移到参考点电场力所做的功。数值与电势零点的选取有

1

关，但与q及WAO均无关，描述电场具有能的性质。

6、电容：（1）定义式：C?Q U6

12

C与Q、U无关，描述电容器容纳电荷的本领。单位，法拉（F），1F=10μF=10pF （2）决定式：C??S 4?kdF（I?B） IL7、磁感应强度：B?描述磁场的强弱和方向，与F、I、L无关。当I //B时，F=0，但B≠0，方向：垂直于I、L所在的平面。

mv28、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动：qvB?

r轨迹半径：r?mv2?r2?m 运动的周期：T? ?qBvqB（圆心在与v垂线和弦中垂线交点）

【专题归纳】

一、静电力：一切带电粒子在电场中都要受到静电力F?qE，与粒子的运动状态无关；电

场力的大小、方向取决于电场（E的大小、方向）和电荷的正负，匀强电场中静电力为恒力，非匀强电场中静电力为变力。

二、带电粒子的运动过程分析方法

运动性质有：平衡（静止或匀速直线运动）和变速运动（常见的为匀变速），运动轨迹有直线和曲线（偏转）。

对于平衡问题，结合受力图根据共点力的平衡条件可求解。 1. 带电粒子的加速

（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到静电力与运动方向在同一直线，做匀加（减）速直线运动。

（2）用功能观点分析：电场力做正功，电势能减少，动能增加，电场力做负功，电势能增加，动能减少。

12mv(初速度时)2112qU?mv2?mv0(初速度22qU?

时) 注意：以上公式适用于匀强电场和非匀强电场。

2. 带电粒子的偏转（限于匀强电场）

（1）带电粒子以速度v垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到垂直运动方向的静电力作用而做曲线运动（轨迹为抛物线）。

2

（2）偏转运动的分析处理方法（类似平抛运动分析方法）：

①沿初速度方向为速度为v的匀速直线运动。

②沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动。 （3）基本公式：

qE ml②运动时间：t=

v0①加速度：a＝

121qUl2③离开电场的偏转量：y?at? 222mdv0qul④偏转角：tan?? 2mdv0［总结］

1. 在处理带电粒子在电场中运动的问题时，关键是对带电粒子进行正确的受力分析。带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问题，研究方法与力学中相同，只是要注意以下几点：

（1）带电粒子受力特点

重力：①有些粒子，如电子、质子、?粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力；

②宏观带电体，如液滴、小球等除有说明或明确的暗示以外，一般要考虑重力； ③未明确说明“带电粒子”的重力是否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比较静电力qE与重力mg，若qE>>mg则忽略重力，反之要考虑重力；二是题中是否有暗示（如涉及竖直方向）或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断。

（2）对于直线运动问题可用匀变速直线运动的运动学公式和牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律求解；对于匀变速曲线运动问题，可考虑将其分解为两个方向的直线运动，对有关量进行分解、合成来求解，无论哪一类运动，都可以从功和能的角度用动能定理或能的转化与守恒定律来求解，其中静电力做功除一般计算功的公式外，还有W?qU可用，这一公式对匀强和非匀强电场都适用。而且与运动路线无关。 2. 对粒子偏角的讨论

在下图中，设带电粒子质量为m、带电量为q，以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场。偏转电压为U1。若粒子飞出电场时偏角为?，则tan??vyvx。

式中vy?at? tan??3

qU1l·，vx?v0，代入得 dmv0 ①

qU1lmdv02 （1）若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的，则由动能定理有

qU0?12mv0 ② 2由①②式得：tan??U1l ③ 2U0d 由③式可知，粒子的偏角与粒子的q、m无关，仅决定于加速电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏转角度总是相同的。

（2）粒子从偏转电场中射出时偏距y?121qU1l2at?()，作粒子速度的反向延22dmv0长线，设交于O点，O点与电场边缘的距离为x，则

qU1l22dmv0ylx??? ④

qU1ltan?22mv0d 由④式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间的l/2处沿直线射出似的。 3. 说明：直线加速器、示波器（示波管）、静电分选器等是本单元知识应用的几个重要实例，在处理这些实际问题时，应注意以下几个重要结论：

（1）初速为零的不同带电粒子，经过同一加速电场、偏转电场，打在同一屏上时的偏转角、偏转位移相同。

（2）初速为零的带电粒子，经同一加速电场和偏转电场后，偏转角?、偏转位移y与偏转电压U1成正比，与加速电压U0成反比，而与带电粒子的电荷量和质量无关。

（3）在结论（1）的条件下，不同的带电粒子都像是从L／2处沿末速度方向以直线射出一样，当电性相同时，在光屏上只产生一个亮点，当电性相反时，在光屏上产生两个中心对称的亮点。

2【习题训练】

1. 下列粒子从静止状态经过电压为u的电场加速后，速度最大的是 （ ）

12A. 质子1H B. 氘核1H

C. a粒子（42He） D. 钠离子（Na）

+

2. 如图所示，电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直射入电势差为U2的偏转电场。在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是 （ ）

4

A. U1变大、U2变大 B. U1变小、U2变大 C. U1变大、U2变小 D. U1变小、U2变小

3. 两平行金属板间为匀强电场，不同的带电粒子都以垂直于电场线方向飞入该匀强电场（不计重力），要使这些粒子经过匀强电场后有相同大小的偏转角，则它们应具备的条件是（ ）

A. 有相同的动能和相同的比荷 B. 有相同的质量和相同的比荷 C. 有相同的速度和相同的比荷 D. 只要有相同的比荷就可以

4. 如图所示是一个示波管工作的部分原理图，电子经加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏移量为y，两极板间距为d，电压为U，板长为l，每单位电压引起的偏移量（y／U）叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用的办法是 （ ）

A. 增加两极板间的电势差U B. 尽可能增加板长l C. 尽可能减小极板间距d D. 使电子的入射速度v0大些

5. 在平行板电容器A、B两板上加上如图所示的交变电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在静电力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下列说法正确的是（不计电子重力） （ ）

A. 电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动 B. 电子一直向A板运动 C. 电子一直向B板运动

D. 电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动

6. 两个电荷量均为+q的点电荷形成的电场中，O点为两点电荷连线的中点，PQ是连线的垂直平分线（如图所示），下列说法中正确的是 （ ）

5

A. PQ直线上场强处处为零，各点都在同一等势面上 B. PQ直线上场强处处为零，O点电势最高 C. PQ直线上，O点的场强为零，电势最高 D. PQ直线上，O点的场强最大，电势最高

7. 一带电粒子沿图所示的曲线穿过匀强电场，重力不计。关于粒子带何种电荷以及该粒子在a、b两点动能的大小，下列结论正确的是 （ ）

A. 负电，在a点动能较大 B. 正电，在a点动能较大 C. 负电，动能相等

D. 正电，在b点动能较大

6

8. 如图所示，一个电子以4×10m／s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场，

o

并且从另一端B点沿与场强方向成150角方向飞出，那么，A、B两点间的电势差为多少伏?

-31

（电子的质量为9.1×10kg）

9. 如图所示，一质量为m带电荷量为+q的带电液滴，从水平放置的平行金属板上方H高度处自由落下，从上板的缺口进入两板间电场，电场强度为E。若qE>mg，试求液滴落入电场中所能达到的最大位移。（设d>h）

6

10. 如图所示，有一电子（电荷量为e）经电压U0加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：

（1）金属板AB的长度；

（2）电子穿出电场时的动能。

二、恒定电流专题训练

1）、选择题（本题共10小题。1～5小题为单选题，每小题3分，6～10小题为多选题，每小题5分，漏选得3分，错选或不选的得0分。共40分）

1.如图1所示，直线A为某电源的路端电压U与电流I的关系图像，直线B是电阻R的两端电压与电流I的关系图像。用该电源与电阻R组成闭合电路，电

源

的

输

出

功

率

和

电

源

的

效

率

分

别

为

( )

A.4W，33% B.2W，33% C.2W，67% D.4W，67%

图1 图2

2.如图2所示，直线OAC为某一直流电源把其他形式的能转化为电能的功率P随电流I变化的图像；抛物线OBC为同一直流电源内部消耗的热功率P'随电流I变化的图像.当电路中的电流为2A，且外电路为纯电阻电路时，外电路消

耗

的

功

率

及

相

应

的

外

电

阻

的

阻

值

分

别

是

（ ） A.2 W，0.5 Ω B.4 W，2 Ω C.2 W，1 Ω D.6 W，2 Ω

3．如图1—1所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然灯泡A比原来变暗子些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是 （ ）

7

A．R3断路 B．R1短路

C．R2断路 D．R1、R2同时短路

4．如图4—1所示电路中，电键S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P，若断开某一个电键后P会向下运动，该电键是 （ ） A．S1 B．S2 C．S3 D．S4

5．如图6所示，直线A为电源的U—I图线，直线B和C分别为电阻R1、R2的U-I图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为

P1、

P2，电源的效率分别为

?1、

?2，则

（ ） A．P1?P2 B．P1?P2 C．?1??2 D．?1??2

6.在如图所示电路中，每个电阻的阻值相同，A、B间电压为30V，则 （ ）

A.S1、S2都闭合时，C、D间电压为30V B.S1、S2都断开时，C、D间电压为30V C.S1闭合、S2断开时，C、D间电压为10V D.S1断开、S2闭合时，C、D间电压为6V

7.将滑动变阻器作分压器用，如图所示电路中，A、B为分压器的输出端，若

把变阻器的滑动触片放在变阻器正中，则

8

( )

A.空载时输出电压UAB=UCD/2

B.接上负载R时，输出电压UAB＜UCD/2 C.负载R的阻值大，UAB越接近UCD/2 D.负载R的阻值越小，UAB越接近UCD/2

8.调整如图所示电路的可变电阻R的阻值，使电压表V的示数增大ΔU，在这个过程中

A.通过R1的电流增加，增加量一定等于ΔU/R1 ( )

B.R2两端的电压减小，减少量一定等于ΔU C.通过R2的电流减小，但减少量一定小于ΔU/R2 D.路端电压增加，增加量一定等于ΔU

9 在下面四个电路中，分别闭合开关S，移动滑动变阻器触头，能够使其中

一灯泡由暗变亮的同时，另一灯泡由亮变暗，则符合要求的电路是： ( )

10．如图1所示电路，开关S1、S2均处于闭合状态，在分别断开S1、S2后的

短暂过程中，关于流过电阻R1、R2的电流方向，以下判断正确的 （ ）

A．若只断开S1，流过R1的电流方向为自左向右 B．若只断开S1，流过R1的电流方向为自右向左 C．若只断开S2，流过R2的电流方向为自左向右 D．若只断开S2，流过R2的电流方向的自右向左

2）、实验填充题（本题共2小题，计20分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。）

11. 测一金属丝直径时，螺旋测微器的示数如图所示，可知该金属丝的直径为_______mm，若将可动刻度再顺时针转过半圈(从右往左看)，则读数为_________mm.

9

12. .做“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验 ⑴．试在实物图中将器件连接成实验电路.

⑵．一位同学记录的几组数据见表.试根据这些数据画出U—I图线（作在答卷上）. 为了描点作图准确,要求恰当确定标度和坐标.根据图线读出电池的电动势ε=_______V．求出电池内阻r=______ (保留三位有效数字) Ω.

I/A 0.12 0.20 0.29 U/V 1.37 1.32 1.18 （ U/V 0.40 1.16 0.50 0.58 1.10 1.02

I/A 3）、计算题（本题共4小题，每小题15分，共60分。请写出必要的文字说明

和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分。）

13．电源的电动势为225V，内阻为2.5?，给“220V ，40W”的电灯供电，要使每盏灯都能正常发光，最多能接多少盏电灯？

14．如图所示中E?10V，R1?4?，R2?6?，C?30?F 电池内阻不计，求：

（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，求这以后流过R1的总电量

15.如图所示的电路中，电源电动势E = 6.0V ，内阻r = 0.6Ω ，电阻R2 = 0.5Ω ，当开关S断开时，电流表的示数为1.5A ，电压表的示数为3.0V ，试求：

10

（1）电阻R1和R3的阻值；

（2）当S闭合后，电压表的示数、以及R2上消耗的电功率。

16．如图所示，电阻R1=8Ω，直流电动机的内电阻R2=2Ω,当电键S断开时，电阻R1消耗的电功率为2.88W，电源的效率为80℅，当电键S接通后，电阻R1消耗的电功率为2W，试求电键接通后，电动机输出的机械功率。（除电动机内阻外其它损耗不计）

M R22 S R1 三、磁场专题训练

【知识网络】

产生：电流（运动电荷）产生磁场；磁现象的电本质。 FB?磁感强度，要求I、B垂直，磁感应强度B为矢量，与IL物理量 F、I无关，是用比值定义的物理量。 磁通量??BS，S是垂直B方向上的投影面积，标量，有正、描述 磁场 负之分。 磁感线：用来描述磁场的人为曲线；方向、疏密的物理意义。 形象描述 几种典型的磁场的磁感线分布：直线电流、环形电流、螺线管、匀强磁场。 F?BILsin?磁场对直线电流的作用 安培力 方向：左手定则 直线电流间的相互作用：同向相吸，反向相斥。 磁场对运动电荷的作用 f?qvB，此式只适用于v、B垂直?的情况，v、B不垂直时，f?qvBsin?，是v、B夹角 方向：左手定则 特点：洛伦兹力对带电粒子永远不做功 洛伦兹力 相互作用 ?f洛?f向r，带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，2?m qBmvqB，T?

对本章的复习应着重抓好以下几个方面：

1. 要深刻理解磁现象的电本质——一切磁现象都可以归结为运动电荷产生磁场，是通过磁场相互作用的结果。

11

2. 重视常见磁场的磁感线的分布情况。既要熟悉其平面分布情况，也要熟悉立体分布情况。

3. 公式F?BIL中的F、B、I的方向涉及到三维空间，所以分析有关安培力时，要善于从不同的视角把立体图改画为平面图。

4. 有关带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动要注意三点：一是圆心的确定，二是圆半径的计算，三是运动时间的分析。

5. 对带电粒子在复合场中的运动，要弄清是怎样的一个复合场，要结合受力特点应用相关的力学规律解答，并力求掌握求解该类习题的一般步骤和方法。

一、选择题（本题共10小题。1～5小题为单选题，每小题3分，6～10小题为多选题，每小题5分，漏选得3分，错选或不选的得0分。共40分）

1、下列单位中与磁感应强度的单位一致的有（ ） A、N/（A·m） B、N/（C·s） C、N/（C·m） D、V·s /m2

2、如图，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同的速度沿与x轴成30°角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为（ ） A、1∶2 B、2∶1 C、1∶3 D、1∶1

3、由磁感应强度的定义式B=

F，可知（ IL）

A、通电导体所在处受到的磁场力F为零，该处的磁感应强度也一定为零 B、磁感应强度的方向与F的方向一致 C、该定义式适用于匀强磁场 D、该定义式对任何磁场都适用

4、一长螺线管里通有交变电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，不计带电粒子的重力，粒子将在管中 （ ） A、做圆周运动 B、沿轴线来回运动 C、做匀加速直线运动 D、做匀速直线运动

5、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将会 （ ）

A、竖直向下沿直线射向地面 B、相对于预定地点向西偏转 C、相对于预定地点向北偏转 D、相对于预定地点向东偏转 6、用绝缘细线悬挂一个质量为m,带电量为+q的小球，让它处于图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中，由于磁场的运动，小球静止在如图位置，

α 这时悬线与竖直方向的夹角为α，且细线的拉力不为0，则磁场的运动速

+度大小和方向是（ ）

A、v=mg/Bq,水平向右 B、v=mgsinα/Bq,沿线向上 C、v=mgtanα/Bq，竖直向上 D、v=mgtanα/Bq,竖直向下

7、带电量为+q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是 （ ） A、只要速度大小相同，所受洛仑兹力就相同 B、粒子只受到洛仑兹力作用下运动的动能不变

12

C、无论是否受其它力作用，洛仑兹力对运动电荷始终不做功

D、如果把+q改为-q，且速度方向相反，大小不变，则洛仑兹力的大小、方向均与原来对应不变

8、如图，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，三个油滴a、b、c带等量的同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较重力Ga、 Gb、 Gc间的关系正确的是 （ ） A、Ga最大B、Gb最大C、Gc最大 D、Gb最小

a b c 9、长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示，下列说法正确B 的是（ ）

A、金属块上表面电势高于下表面电势 I B、金属块上表面电势低于下表面电势

C、金属块两表面的电势差与磁感应强度B成正比 D、金属块两表面的电势差与电流强度I成正比 10、某电子以固定的正电荷为圆心在匀强磁场中作匀速圆周运动，磁场方向垂直于它的运动平面，电子所受电场力恰好是磁场对它的作用力的2倍，若电子电量为e，质量为m，磁感应强度为B，那么，电子运动的可能角速度是（ ）

A、4Be/m B、3Be/m C、2Be/m D、Be/m

二、实验填充题（本题共2小题，每小题10分，共20分）

11、如图所示，一束电子（电子电量为e）以速度v0垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是 ，穿过磁场的时间是 。如果将磁场变成电场强度为E、方向如图的匀强电场，则电子穿过电场的时间是 。

12、如图，在两个不同的匀强磁场中，磁感应强度关系为B1=2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域垂直射入B2磁场区域，粒子在两个区域的速度之比是 ，运动的周期之比是 ，运动的轨道半径之比是 。

三、计算题（本题共4小题，每小题15分，共60分。请写

出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分。）

13、如图，在同一水平面内的两导相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为1.5Kg的金属棒放在宽为2m的导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A时，金属棒获得2m/s2的加速度，则磁感应强度为多大？ 14、已知氚核的质量约为质子的3倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷；α粒子即氦原子核，

13

质量约为质子的4倍，带正电荷，电荷量为元电荷的2倍。现在质子、氚核和α粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。求以下情况下它们运动半径之比：⑴它们的速度大小相等；（2）它们的动能相等；（3）它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场。

15、如图，带电液滴从h高处自由下落，进入一个匀强电场和匀强磁场相互垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为E，磁感应强度为B，已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径R为多少？

16、如图所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸

面向外，磁感应强度为B。一个正电子以速度v从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ。若正电子射出磁场的位置与O点的距离为L，求（1）正电子的电量和质量之比？（2）正电子在磁场中的运动时间？

14

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/juqr.html