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题型：解答题题类：难易度：普通

2024届新疆维吾尔自治区高三下学期第一次适应性检测理综试题-高中物理

如图所示为某科研小组设计的静电分选装置原理示意图。两个竖直放置的平行金属板间距为 $\text{[math]}$ ，板长为 $\text{[math]}$ ，两板间形成匀强电场。传送带漏斗的出口在两板中点处，且与两金属板等高，带有异种电荷的磷酸盐和石英颗粒混合在一起，从漏斗出口由静止下落，所有颗粒所带电荷量与其质量之比均为 $\text{[math]}$ 。不计颗粒间的相互作用力及空气阻力，电场仅限于平行金属板之间。重力加速度取 $\text{[math]}$ 。要使各颗粒刚好经金属板下边缘落入分选容器中。求：

（1）金属板间的电压；

（2）颗粒离开电场区域时的速度大小。

举一反三

空间存在范围足够大的水平方向匀强电场，长为L的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带电量为正q质量为m的小球，已知电场强度 $\text{[math]}$ ， OA处于水平方向，OB在竖直方向．小球从A点由静止释放，求当小球运动到O点正下方B时的速度大小及此时细线对小球拉力的大小 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ．

如图所示，MN是长为L₁=3m的绝缘、粗糙平台，平台M点放置一质量为m=0.1kg、电荷量为q=+1C的小物块P。平台右端的光滑水平桌面上，放有一质量为m=0.1kg、长为L₂=9m的长木板Q，其上表面与平台相齐，右端带有挡板。其上从左端开始，每隔d=1.8m处放有质量为m=0.1kg的小物块A、B、C、D。在平台MN区域有竖直向下的电场，平台上各点的电场强度大小E与到M点距离x之间的关系为E=kx，小物块P与平台间的动摩擦因数为μ₁=0.25，小物块P、A、B、C、D与长木板Q之间的动摩擦因数均为μ₂=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现给小物块P一个水平向右的瞬时冲量I=1.3N•s，经过时间t=0.2s小物块P滑上长木板Q。已知小物块P未从长木板Q上滑落，所有碰撞均为弹性碰撞，重力加速度大小为10m/s² ，常量 $\text{[math]}$ ，求：

（1）小物块P从平台M点运动至右端N点时的速度大小；

（2）从小物块P与小物块A相碰，直到小物块A、B、C、D均与长木板Q保持相对静止时所用的时间；

（3）在小物块P运动的整个过程中，作用在小物块P上的电场力的冲量和小物块P因摩擦而产生的热量。

带电粒子在电场中的运动规律在近代物理实验装置中有着极其广泛的应用，这些应用涉及带电粒子的测量、加速和约束问题。2023年诺贝尔物理学奖获得者就因其研究控制电子移动而获得。如图的电场模型设计，可以通过改变电场的水平宽度控制带电小球间碰撞，从而模仿微观状态带电粒子的运动。如图所示，电荷量为 $\text{[math]}$ 、质量为 $\text{[math]}$ 的小球B静置于光滑的水平绝缘板右端，板的右侧空间有水平宽度一定、竖直高度足够高的匀强电场，方向水平向左，电场强度的大小 $\text{[math]}$ ，与球B形状相同、质量为 $\text{[math]}$ 的绝缘不带电小球A以初速度 $\text{[math]}$ 向B运动，两球发生弹性碰撞后均逆着电场的方向进入电场，在空中两球又发生多次弹性碰撞。已知每次碰撞时间极短，小球A始终不带电，小球B的电量始终不变。两小球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g取 $\text{[math]}$ 。

（1）求第一次碰撞后瞬间A、B两小球的速度；

（2）如果两小球第二次、第三次碰撞都发生在电场中，则在第二次与第三次碰撞之间，有一个时刻球B合力的瞬时功率为0，求从第二次碰撞后到此时刻的时间间隔。

在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴保持静止状态，如图所示。当给电容器充电使其电压增加 $\text{[math]}$ 时，油滴开始向上运动，加速度大小为a₁ ，经时间t后，电容器放电使其电压减小 $\text{[math]}$ ，油滴加速度大小为a₂ ，又经过时间2t，油滴恰好回到原来位置。假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计。下列说法正确的是（　　）

地面上方空间存在水平向右的匀强电场，场强为E，不可伸长的绝缘细线长为L，上端系于O点，下端系一质量为m、电量为 $\text{[math]}$ 的小球，现将小球在最低点A以一定的初速度水平向左抛出，小球恰能在竖直平面内绕O点做圆周运动，当小球速度最小时，细线与竖直方向的夹角 $\text{[math]}$ ，已知重力加速度为g，求：

真空中有两个带电金属导体 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，其中导体 $\text{[math]}$ 内部存在空腔，两者间的电场线分布如图中带箭头实线所示，曲线 $\text{[math]}$ 为某带电粒子在该电场中的运动轨迹， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为电场中的四个点， $\text{[math]}$ 为空腔内部的一点，取无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　）

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