廣東省東莞市市石龍中學(xué)高三物理上學(xué)期期末試題含解析

廣東省東莞市市石龍中學(xué)高三物理上學(xué)期期末試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.（單選）如圖，一物體恰能在一個(gè)斜面體上沿斜面勻速下滑。若沿斜面方向用力向下推此物體，使物體加速下滑，則斜面受地面的摩擦力是（

）A.大小為零

B.方向水平向右C.方向水平向左

D.無(wú)法判斷大小和方向參考答案：A據(jù)題意，無(wú)外力時(shí)，物體沿斜面勻速下滑，此時(shí)有物體和斜面之間摩擦力f=mgsinθ，物體和斜面之間支持力為N=mgcosθ,而斜面體與地面之間沒(méi)有摩擦力；當(dāng)物體在沿斜面向下的外力作用下做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力F對(duì)物體和斜面體之間的摩擦力f和支持力N都沒(méi)有影響，所以，此時(shí)斜面體依然與地面之間沒(méi)有摩擦力。2.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示;則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是

A.衛(wèi)星在軌道3上的速率小于1上的速率

B.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于軌道1上的速率

C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度

D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度參考答案：AD人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球質(zhì)量為M，有=ma=m解得v=，a=,由于軌道3半徑比軌道1半徑大，所以衛(wèi)星在軌道1上線(xiàn)速度較大;由于衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的軌道半徑等于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的軌道半徑，所以衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度，同理可知衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度，故選項(xiàng)AD對(duì)。3.某帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)線(xiàn)和粒子在A點(diǎn)的初速度方向及運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，可以判定：A.粒子在A點(diǎn)的加速度小于它在B點(diǎn)的加速度B.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能小于它在B點(diǎn)的動(dòng)能

C.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于它在B點(diǎn)的電勢(shì)能

D.A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)參考答案：

答案：AB4.（單選）如圖所示，細(xì)桿的一端與小球相連，可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)，圖中a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。則桿對(duì)球的作用力可能是（）①a處為拉力，b處為拉力

②a處為拉力，b處為推力③a處為推力，b處為拉力

④a處為推力，b處推拉力A.①③

B.②③

C.①②

D.②④參考答案：C5.一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中0～x2段是關(guān)于直線(xiàn)x=x1對(duì)稱(chēng)的曲線(xiàn)，x2～x3段是直線(xiàn)，則下列說(shuō)法正確的是（）A．x1處電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零B．x2～x3段的電場(chǎng)強(qiáng)度大小方向均不變，為一定值C．粒子在0～x2段做勻變速運(yùn)動(dòng)，x2～x3段做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D．0與x2處電勢(shì)φ0、φ2的關(guān)系為φ0=φ2參考答案：

考點(diǎn)：電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系；電勢(shì)．專(zhuān)題：電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專(zhuān)題．分析：根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系：Ep=qφ，場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系：E=，結(jié)合分析圖象斜率與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系，即可求得x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度；根據(jù)能量守恒判斷速度的變化；由Ep=qφ，分析電勢(shì)的高低．由牛頓第二定律判斷加速度的變化，即可分析粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)．根據(jù)斜率讀出場(chǎng)強(qiáng)的變化，由F=qE，分析電場(chǎng)力的變化，解答：解：A、根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系：Ep=qφ，場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系：E=，得：E=?，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知Ep﹣x圖象切線(xiàn)的斜率等于，x1處切線(xiàn)斜率為零，則x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故A正確；B、C、由圖看出在0～x1段圖象切線(xiàn)的斜率不斷減小，由上式知場(chǎng)強(qiáng)減小，粒子所受的電場(chǎng)力減小，加速度減小，做非勻變速運(yùn)動(dòng)；x1～x2段圖象切線(xiàn)的斜率不斷增大，場(chǎng)強(qiáng)增大，粒子所受的電場(chǎng)力增大，做非勻變速運(yùn)動(dòng)；x2～x3段斜率不變，場(chǎng)強(qiáng)不變，即電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均不變，是勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子所受的電場(chǎng)力不變，做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；故B正確，C錯(cuò)誤；D、0與x2處電勢(shì)能相等，根據(jù)Ep=qφ可知0與x2處電勢(shì)φ0、φ2的關(guān)系為φ0=φ2，故D正確；故選：ABD．點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵要分析圖象斜率的物理意義，判斷電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)的變化，再根據(jù)力學(xué)基本規(guī)律：牛頓第二定律進(jìn)行分析電荷的運(yùn)動(dòng)情況．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.某興趣小組想通過(guò)物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究“合外力做功和物體速度變化的關(guān)系”。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，他們提出了以下幾種猜想：①W∝，②W∝v，③W∝v2。他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個(gè)速度傳感器（用來(lái)測(cè)量物體每次通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度），每次實(shí)驗(yàn)，物體從不同初始位置處由靜止釋放。同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以下表格來(lái)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中L1、L2、L3、L4……，代表物體分別從不同初始位置處無(wú)初速釋放時(shí)初始位置到速度傳感器的距離，v1、v2、v3、v4……，表示物體每次通過(guò)Q點(diǎn)的速度。實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234…….LL1L2L3L4…….vv1v2v3v4……他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的L－v圖象，并得出結(jié)論W∝v2。他們的做法是否合適，你有什么好的建議？___________________________________________________________________。在此實(shí)驗(yàn)中，木板與物體間摩擦力的大小_______（填“會(huì)”或“不會(huì)”）影響探究出的結(jié)果參考答案：7.有一個(gè)電流安，其中K=1，2，3……，而且。則該電流是__________(答：“直流電”或“交流電”)。讓該電流通過(guò)阻值為的電阻，在5秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是________焦耳。參考答案：交流電、10008.電容器作為儲(chǔ)能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。對(duì)給定電容值為C的電容器充電，無(wú)論采用何種充電方式，其兩極間的電勢(shì)差u隨電荷量q的變化圖像都相同。（1）請(qǐng)?jiān)趫D1中畫(huà)出上述u–q圖像。類(lèi)比直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中由v–t圖像求位移方法，求兩極間電壓為U時(shí)電容器所儲(chǔ)存的電能Ep。（

）______（2）在如圖2所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源（忽略?xún)?nèi)阻）。通過(guò)改變電路中元件的參數(shù)對(duì)同一電容器進(jìn)行兩次充電，對(duì)應(yīng)的q–t曲線(xiàn)如圖3中①②所示。a．①②兩條曲線(xiàn)不同是______（選填E或R）的改變?cè)斐傻?；b．電容器有時(shí)需要快速充電，有時(shí)需要均勻充電。依據(jù)a中的結(jié)論，說(shuō)明實(shí)現(xiàn)這兩種充電方式的途徑。__________________（3）設(shè)想使用理想的“恒流源”替換（2）中電源對(duì)電容器充電，可實(shí)現(xiàn)電容器電荷量隨時(shí)間均勻增加。請(qǐng)思考使用“恒流源”和（2）中電源對(duì)電容器的充電過(guò)程，填寫(xiě)下表（選填“增大”、“減小”或“不變”）。

“恒流源”（2）中電源電源兩端電壓________通過(guò)電源的電流________

參考答案：

(1).

(2).

(3).R

(4).要快速度充電時(shí)，只要減小圖2中的電阻R；要均勻充電時(shí)，只要適當(dāng)增大圖2中的電阻R即可

(5).增大

(6).不變

(7).不變

(8).減小【詳解】由電容器電容定義式得到圖象，類(lèi)比圖象求位移求解電量，由圖3斜率解決兩種充電方式不同的原因和方法；根據(jù)電容器充電過(guò)程中電容器兩極板相當(dāng)于電源解答(1)由電容器電容定義式可得：，整理得：，所以圖象應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，如圖：由題可知，兩極間電壓為U時(shí)電容器所儲(chǔ)存的電能即為圖線(xiàn)與橫軸所圍面積，即，當(dāng)兩極間電壓為U時(shí)，電荷量為，所以；(2)a.由于電源內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)電容器充滿(mǎn)電后電容器兩端電壓即電源的電動(dòng)勢(shì)，電容器最終的電量為：，由圖可知，兩種充電方式最終的電量相同，只是時(shí)間不同，所以①②曲線(xiàn)不同是R造成的；b.由圖3可知，要快速度充電時(shí)，只要減小圖2中的電阻R，要均勻充電時(shí)，只要適當(dāng)增大圖2中的電阻R即可；(3)在電容器充電過(guò)程中在電容器的左極板帶正電，右極板帶負(fù)電，相當(dāng)于另一電源，且充電過(guò)程中電量越來(lái)越大，回路中的總電動(dòng)勢(shì)減小，當(dāng)電容器兩端電壓與電源電動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，充電結(jié)束，所以換成“恒流源”時(shí)，為了保證電流不變，所以“恒流源兩端電壓要增大，通過(guò)電源的電流不變，在(2)電源的電壓不變，通過(guò)電源的電流減小。9.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖。（交流電的頻率為50Hz）（1）圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為

m/s2（2）保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車(chē)質(zhì)量m，分別得到小車(chē)加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的1/m，數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678小車(chē)加速度a（m/s2）1.901.721.491.251.000.750.500.30小車(chē)質(zhì)量m（kg）0.250.290.330.400.500.711.001.671/m（1/kg）4.003.453.032.502.001.411.000.60

請(qǐng)?jiān)谙聢D的方格坐標(biāo)紙中畫(huà)出a-1/m圖線(xiàn)，并從圖線(xiàn)求出小車(chē)加速度a與質(zhì)量倒數(shù)1/m之間的關(guān)系式是

（3）保持小車(chē)質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F的變化圖線(xiàn)如右下圖所示。該圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)，其主要原因是

參考答案：(1)3.2m/s2（3分）；(2)如圖所示，a=1/2m（m/s2）（作圖3分，結(jié)論2分）；(3)。（2分）（1）根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論可解。（2）描點(diǎn)，連線(xiàn)，讓盡可能多的點(diǎn)在直線(xiàn)上，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)兩側(cè)，誤差較大的點(diǎn)應(yīng)舍去。根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求出所作直線(xiàn)的方程即可。（3）由圖象可看出，當(dāng)力F為一大于零的值時(shí)，加速度a仍為零，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分。10.一物體在水平面上做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其位移與時(shí)間的關(guān)系為：（m），則物體的初速度為

，物體的加速度為

。參考答案：

答案：24

-1211.（填空）（2013?杭州模擬）某同學(xué)拉著紙帶運(yùn)動(dòng)，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶．他確定好起點(diǎn)之后，作了s﹣t圖象如圖所示．則在0﹣2.0s內(nèi)的平均速度大小為

m/s，在

s時(shí)的瞬時(shí)速度大小等于它在0.6﹣2.0s內(nèi)的平均速度．參考答案：0.8；1.0或1.4解：由圖可知在0﹣2.0s內(nèi)的位移x=1.60﹣0=1.60m，則平均速度，由圖知0.6s時(shí)物體的位置在x=0.1m處，0.6﹣2.0s內(nèi)的平均速度m/s，圖象的斜率表示瞬時(shí)速度，由圖可知，當(dāng)曲線(xiàn)的斜率等于1.07時(shí)，瞬時(shí)速度與0.6﹣2.0s內(nèi)的平均速度相同，此時(shí)曲線(xiàn)的傾斜角約為45°．做出曲線(xiàn)的切線(xiàn)可得，當(dāng)時(shí)刻：t=1.0s或t=1.4s時(shí)，瞬時(shí)速度大小等于它在0.6﹣2.0s內(nèi)的平均速度．故答案為：0.8；1.0或1.412.如圖a所示，傾角為45°、高為h的斜面固定在水平地面上，小球從高為H（2h＞H＞h）的某處自由下落，與斜面碰撞（無(wú)能量損失）后做平拋運(yùn)動(dòng)。若小球做平拋運(yùn)動(dòng)后能直接落到水平地面上，自由下落的起始點(diǎn)距斜面左端的水平距離x應(yīng)滿(mǎn)足的條件是

（用符號(hào)表示）；若測(cè)得x＝1m時(shí)，小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程s最大，且水平射程的平方s2與x關(guān)系如圖b所示，則斜面的高h(yuǎn)應(yīng)為

m。參考答案：h＞x＞h－H，413.位移是描述物體

變化的物理量，加速度是描述物體

快慢的物理量．參考答案：位置；速度變化【考點(diǎn)】加速度；位移與路程．【分析】位移的物理意義是描述物體位置變化的物理量，加速度是描述物體速度變化快慢的物理量，都是矢量．【解答】解：位移是描述物體位置變化的物理量，加速度是描述物體速度變化快慢的物理量．故答案為：位置；速度變化三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.利用如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)量滑塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)?將彈簧放置在水平桌面上，左端固定，右端在O點(diǎn)，此時(shí)彈簧為原長(zhǎng)：在O點(diǎn)右側(cè)的A、B位置各安裝一個(gè)光電門(mén)．讓帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置C（滑塊與彈簧未拴接）由靜止釋放滑塊，與兩個(gè)光電門(mén)都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從A至B所用的時(shí)間．改變光電門(mén)B的位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一位置由C靜止釋放，并用米尺測(cè)量A，B之間的距高且記下連光片從A到“B所用時(shí)間t值

（1）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的，圖線(xiàn)如圖（b）所示，可得出滑塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)＝_____（重力加速度大小g＝9．8m／s2，保留2位有效數(shù)字）（2）保持光電門(mén)B的位置不變，改變光電門(mén)A的位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)圖（c）中作出的圖線(xiàn)可能正確的是_______。參考答案：

(1).0.30(0.29-0.31)

(2).AC【詳解】(1)由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移公式得：，變形得：，由圖象得：，由牛頓第二定律得：，聯(lián)立解得：；(2)改變A光電門(mén)的位置，即可改變滑塊在兩光電門(mén)間的初速度，由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移公式得：，變形得：，若A光電門(mén)移到C點(diǎn)，則初速度為零，若光電門(mén)在C點(diǎn)的右邊，則初速度不為零，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，應(yīng)選：AC。15.某中學(xué)實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量一種電阻絲的電阻率，首先用到的實(shí)驗(yàn)器材為：一段拉直并固定在米尺上的電阻絲（電阻絲兩端為接線(xiàn)柱，電阻絲上夾上一個(gè)小金屬夾，金屬夾可在電阻絲上移動(dòng)），直流電源，電流表，定值電阻，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線(xiàn)，螺旋測(cè)微器等．（1）利用螺旋測(cè)微器測(cè)電阻絲的直徑，其示數(shù)如圖1所示，該電阻絲的直徑為d=

mm．（2）請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上用筆畫(huà)線(xiàn)作導(dǎo)線(xiàn)連接如圖2所示的器材．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，記錄相應(yīng)電阻絲接入電路中的長(zhǎng)度L和電流表的示數(shù)I，通過(guò)改變金屬夾位置進(jìn)行多次測(cè)量，并作出﹣L關(guān)系圖線(xiàn)如圖3所示．（3）該實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)，為了測(cè)定電阻絲的電阻率還需要知道直流電源的有關(guān)數(shù)據(jù)，找來(lái)電壓表和滑動(dòng)變阻器，為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇圖4電路（填“甲”或“乙”），然后按正確的電路測(cè)量，作出了U﹣I圖象，測(cè)出電源電動(dòng)勢(shì)為E．（4）請(qǐng)寫(xiě)出電阻絲的電阻率的表達(dá)式ρ=

（用題中所給符號(hào)a、b、c、d、E等表示）．參考答案：解：（1）由圖示螺旋測(cè)微器可知，金屬絲的直徑：d=0.5mm+0.01mm×13.0=0.630mm；（2）把電源、電流表、定值電阻、開(kāi)關(guān)與金屬絲串聯(lián)接入電路，實(shí)物電路圖如圖所示：（3）由題意可知，實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)但不需要測(cè)量電源內(nèi)阻，應(yīng)用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)采用電流表外接法時(shí)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真實(shí)值，因此應(yīng)選擇圖乙所示電路圖；（4）由圖示電路圖可知，電動(dòng)勢(shì)：E=I（R+RX）=I（R+ρ）=I（R+ρ），整理得：=L+，則﹣L圖象的斜率：k==，解得，電阻率：ρ=；故答案為：（1）0.630；（2）如圖所示；

（3）乙；（4）．【考點(diǎn)】測(cè)定金屬的電阻率．【分析】（1）螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)．（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)器材連接實(shí)物電路圖．（3）應(yīng)用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用電流表外接法電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真實(shí)值，分析圖示電路圖答題．（4）應(yīng)用歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖象的函數(shù)表達(dá)式求出電阻率．四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.一個(gè)物體放在足夠大的水平地面上，圖甲中，若用水平變力拉動(dòng)，其加速度隨力變化圖像為圖乙所示?，F(xiàn)從靜止開(kāi)始計(jì)時(shí)，改用圖丙中周期性變化的水平力F作用(g取10m/s2)。求：(1)物體的質(zhì)量及物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)求周期力作用下物體在一個(gè)周期內(nèi)的位移大小。(3)21s內(nèi)力F對(duì)物體所做的功。參考答案：：(1)由牛頓第二定律得：F－μmg=ma

（2分）變形得：

（2分）結(jié)合圖象得：m=4kg；μ=0.1

（1分）(2)0~2s：

（2分）2s~4s：

（1分）由以上式可知：一個(gè)周期內(nèi)的位移為x1=2s1=8m

（2分）(3)20s即5個(gè)周期通過(guò)的位移x10=5×8＝40m

（1分）第21秒通過(guò)的位移

（2分）前21秒物體運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力F做的功W＝5(F1×s1+F2×s1)+F1×x′=172J

17.如圖所示，坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi)，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上。y<0的區(qū)域有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；在第一象限的空間內(nèi)有與x軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫(huà)出）；第四象限有與x軸同方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)；第三象限也存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫(huà)出）。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電微粒從第一象限的P點(diǎn)由靜止釋放，恰好能在坐標(biāo)平面內(nèi)沿與x軸成θ=30°角的直線(xiàn)斜向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)x軸上的a點(diǎn)進(jìn)入y<0的區(qū)域后開(kāi)始做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)y軸上的b點(diǎn)進(jìn)入x<0的區(qū)域后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后通過(guò)x軸上的c點(diǎn)，且Oa=Oc。已知重力加速度為g，空氣阻力可忽略不計(jì)，求：（1）第一象限電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1的大小及方向；（2）帶電微粒由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中，其電勢(shì)能的變化量大??；（3）帶電微粒從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。參考答案：（1）在第一象限內(nèi)，帶電微粒從靜止開(kāi)始沿Pa做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，受重力mg和電場(chǎng)力qE1的合力一定沿Pa方向，電場(chǎng)力qE1一定水平向左?！?分帶電微粒在第四象限內(nèi)受重力mg、電場(chǎng)力qE2和洛侖茲力qvB做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所受合力為零。分析受力可知微粒所受電場(chǎng)力一定水平向右，故微粒一定帶正電?！?分所以，在第一象限內(nèi)E1方向水平向左（或沿x軸負(fù)方向）?！?分根據(jù)平行四邊形定則，有mg=qE1tanθ………………1分解得

E1=mg/q

…………………1分（2）帶電粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中，速度大小不變，即動(dòng)能不變，且重力做功為零，所以從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功為零。……………1分由于帶電微粒在第四象限內(nèi)所受合力為零，因此有

qvBcosθ=mg………………1分帶電粒子通過(guò)a點(diǎn)的水平分速度vx=vcosθ=……1分帶電粒子在第一象限時(shí)的水平加速度ax=qE1/m=g………………1分帶電粒子在第一象限運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沿水平方向的位移x=……………1分由P點(diǎn)到a點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功W電=qE1x=………………1分因此帶電微粒由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能的變化量大小ΔE電=…………1分說(shuō)明：其他方法正確的同樣得分。但用動(dòng)能定理的水平分量式求解的不能得分。（3）在第三象限內(nèi)，帶電微粒由b點(diǎn)到c點(diǎn)受重力mg、電