题目内容

【题目】做功与路径无关的力场叫做势场，在这类场中可以引入“势”和“势能”的概念，场力做功可以量度势能的变化。例如静电场和引力场。如图所示，真空中静止点电荷+Q产生的电场中，取无穷远处的电势为零，则在距离点电荷+Q为r的某点处放置电荷量为+q的检验电荷的电势能为（式中k为静电力常量）。

（1）A、B为同一条电场线上的两点，A、B两点与点电荷+Q间的距离分别为r1和r2;

①将该检验电荷由A点移至B点，判断电场力做功的正负及电势能的增减；

②求A、B两点的电势差UAB；

（2）类似的，由于引力的作用，行星引力范围内的物体具有引力势能．若取离行星无穷远处为引力势能的零势点，则距离行星球心为r处的物体引力势能，式中G为万有引力常量，M为行星的质量，m为物体的质量。设行星的半径为R，求探测器从行星表面发射能脱离行星引力范围所需的最小发射速度。

【答案】（1）①电场力做正功，电势能减小②（2）

【解析】

（1）①正电荷受力向右，可知电场力做正功，电势能减小.

②由电势差定义：

可得：

（2）由机械能守恒可得：

练习册系列答案
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【题目】无偿献血、救死扶伤的崇高行为，是文明社会的标志之一。现代献血常采用机采成分血的方式，就是指把健康人捐献的血液，通过血液分离机分离出其中某一种成分（如血小板、粒细胞或外周血干细胞）储存起来，再将分离后的血液回输到捐献者体内。分离血液成分需要用到一种叫离心分离器的装置，其工作原理的示意图如图所示，将血液装入离心分离器的封闭试管内，离心分离器转动时给血液提供一种“模拟重力”的环境，“模拟重力”的方向沿试管远离转轴的方向，其大小与血液中细胞的质量以及其到转轴距离成正比，血液在这个“模拟重力”环境中，也具有“模拟重力势能”。 初始时试管静止，血液内离转轴同样距离处有两种细胞a、b，其密度分别为ρa和ρb，它们的大小与周围血浆密度ρ0的关系为ρa<ρ0<ρb。对于试管由静止开始绕轴旋转并不断增大转速的过程中，下列说法中正确的是 （）

A.细胞a的“模拟重力势能”变小，细胞b的“模拟重力势能”变大

B.若某时刻a、b两种细胞沿垂直于转轴方向的速率相等，则“模拟重力”对细胞a做功的功率给小于对细胞b做功的功率

C.利用这种离心分离器“模拟重力”的方法可以用于设计分离某些同位素的装置

D.这种离心分离器“模拟重力”的方法被一些科幻影视作品用于载人空间站的仿重力环境的设计（如图2），在这种航天器的环形舱中，“水平面”是环形的

【题目】如图甲所示为探究加速度与力及质量关系的实验装置图，图中A为小车，B为装有砝码的托盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50Hz交流电源．小车的质量为m1，托盘(及砝码)的质量为m2．

(1)下列说法中正确的是____．

A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

B．实验过程中牵引小车的细绳可以不与木板平行

C．在用图像探究加速度与物体受力关系时，应作a-图像

D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-图像

(2)实验中平衡小车所受阻力的做法是:在不挂细绳和钩码的情况下，改变木板的倾斜程度，使小车能拖动纸带沿木板做_______运动．

(3)如图乙所示为某次实验得到的纸带，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度大小为____m/s2．(结果保留两位有效数字)

【题目】如图甲所示，物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触，B物块质量为2 kg.现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后，B物块的v t图象如图乙所示，则可知 ( )

A.A的质量为4 kg

B.运动过程中A的最大速度为4 m/s

C.在A离开挡板前，A、B及弹簧构成的系统动量守恒、机械能守恒

D.在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为3 J

【题目】如图是演示电容充电的电路图，图中C是平行板电容器，R是可变电阻。S接通后，电容器的上下两极板带有等量电荷，两极板间产生匀强电场。若保持开关S闭合，一电子以初速度v0沿平行极板方向射入平行板电容后，能通过电容器。现将极板间的距离增大（电子任能够穿过电容器），则以下判断正确的是

A.电容器两极板间的电场强度变大

B.电子离开电容器时速度的偏转角变小

C.电子离开电容器时的侧移量变大

D.电子通过电容器的时间变短

【题目】1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法不正确的是 (　　)

A.带电粒子由加速器的中心附近进入加速器

B.带电粒子由加速器的边缘进入加速器

C.电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转

D.离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关

【题目】为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置．如图所示，自行车后轮由半径r1=5.0×10-2m的金属内圈、半径r2=0.40m的金属外圈和绝缘幅条构成．后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡．在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角θ=π/6 ．后轮以角速度 ω=2πrad/s相对于转轴转动．若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应．

（1）当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；

（2）当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；

（3）从金属条ab进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uab-t图象；

（4）若选择的是“1.5V、0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价．

【题目】小明用如图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值（约几百欧）。R是滑动变阻器，R0是电阻箱，S2是单刀双掷开关，部分器材规格图乙中已标出。

（1）根据图甲实验电路，在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。

（________）

（2）正确连接电路后，断开S1，S2接1，调节好多用电表，将两表笔接触Rx两端的接线柱，粗测其阻值，此过程中存在的问题是___________，正确操作后，粗测出Rx的阻值为R1。

（3）小明通过下列步骤，较准确测出Rx的阻值。

①将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的A端。闭合S1，将S2拨至1，调节变阻器的滑片P至某一位置，使电压表的示数满偏;

②调节电阻箱R0，使其阻值_________（选填“大于R1”或“小于R1”）;

③将S2拨至“2”，保持变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时电阻箱示数为R2，则Rx =__________。

【题目】物理课上老师做了这样一个实验，将一平整且厚度均匀的铜板固定在绝缘支架上，将一质量为m的永磁体放置在铜板的上端，t=0时刻给永磁体一沿斜面向下的瞬时冲量，永磁体将沿斜面向下运动，如图甲所示。若永磁体下滑过程中所受的摩擦力f大小不变，且（式中θ为铜板与水平面的夹角）。取地面为重力势能的零势面。则图乙中关于永磁体下滑过程中速率v、动能Ek、重力势能Ep、机械能E随时间t变化的图像一定错误的是

A.

B.

C.

D.

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