【物理】北京四中2020届高三下学期三模试题（解析版）

【物理】北京四中2020届高三下学期三模试题（解析版）

北京四中2020届高三下学期三模试题 考试时间为90分钟 一、单项选择题（本大题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）‎ ‎1. 处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有 A. 1种 B. 2种 C. 3种 D. 4种 ‎【答案】C ‎【解析】因为是大量处于n=3能级的氢原子，所以根据可得辐射光的频率可能有3种，故C正确．‎ ‎【方法技巧】解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，知道数学组合公式的应用，另外需要注意题中给的是“大量”氢原子还是一个氢原子．‎ ‎2. 下列说法正确的是( )‎ A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B. 汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构 C. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短 D. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大 ‎【答案】D ‎【解析】A、太阳内部有大量的氢核，太阳内部温度极高，满足氢核发生聚变的条件，所以A错误；‎ B、粒子散射实验表明原子的核式结构，故B错误；‎ C、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为光的频率小于极限频率，即改光的波长太长，故C错误；‎ D、根据，轨道半径增大，电子的动能减小，原子能量增大，势能增大；故D正确； ‎ 点睛：本题考查了聚变和裂变反应、玻尔理论以及能级等知识点，关键掌握这些知识的基本概念和基本规律，以及理清一些物理学史．‎ ‎3. 下列说法正确的是 A. 液体中悬浮的微粒无规则运动称为布朗运动 B. 液体分子的无规则运动称为布朗运动 C. 物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D. 物体对外界做功，其内能一定减少 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越激烈；做功和热传递都能改变物体内能．‎ 解：AB、布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故A正确，B错误；‎ C、由公式△U=W+Q知做功和热传递都能改变物体内能，物体从外界吸收热量若同时对外界做功，则内能不一定增加，故C错误；‎ D、物体对外界做功若同时从外界吸收热量，则内能不一定减小，故D错误．‎ 故选A．‎ ‎【点评】掌握布朗运动的概念和决定因素，知道热力学第一定律的公式是处理这类问题的金钥匙．‎ ‎4.一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则 A. 此刻a的加速度最小 B. 此刻b的速度最小 C. 若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动 D. 若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置 ‎【答案】C ‎【详解】由机械振动特点确定质点的加速度和速度大小，由“上下坡法”确定振动方向．‎ 由波动图象可知，此时质点a位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点a 的加速度最大，故A错误，此时质点b位于平衡位置，所以速度为最大，故B错误，若波沿x轴正方向传播，由“上下坡法”可知，质点b向y轴正方向运动，故C正确，若波沿x轴负方向传播，由“上下坡法”可知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，所以质点c比质点a先回到平衡位置，故D错误．‎ ‎5.如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A. 增大S1与S2的间距 B. 减小双缝屏到光屏的距离 C. 将绿光换为红光 D. 将绿光换为紫光 ‎【答案】C ‎【详解】据光的干涉产生的条纹间距满足该关系Δx=Lλ/d，由此可知，增加S1与S2的间距，条纹间距减小，A选项错误；减小双缝到屏的距离，条纹间距减小，B选项错误；将绿光换成红光，波长增加，条纹间距增大，C选出正确；绿光换成紫光，波长变小，条纹间距减小，D选项错误．‎ ‎6.如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）‎ A. 原线圈的输入功率为 B. 电流表的读数为‎1A C. 电压表的读数为 D. 副线圈输出交流电的周期为50s ‎【答案】B ‎【详解】A．由交流电压表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为，故有效值为，由，解得副线圈电压的有效值为：‎ ‎，‎ 故输出功率：‎ ‎，‎ 再由输入功率等于输出功率知：‎ ‎，‎ 故A错误；‎ B．根据欧姆定律知:‎ ‎，‎ 由，可得：‎ ‎，‎ 故电流表读数为‎1A，故B正确；‎ C．电压表的读数为有效值，即，故C错误；‎ D．由交流电压的表达式可知：，又，解得：‎ ‎，‎ 故D错误。‎ 故选B。‎ ‎7. 据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度‎200 km,运用周期127分钟．若还知道引力常量和月球平均半径,仅利用以上条件不能求出的是 A. 月球表面的重力加速度 B. 月球对卫星的吸引力 C. 卫星绕月球运行的速度 D. 卫星绕月运行的加速度 ‎【答案】B ‎【解析】绕月卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、月球质量为M，有地球表面重力加速度公式联立①②可以求解出：即可以求出月球表面的重力加速度；由于卫星的质量未知，故月球对卫星的吸引力无法求出；由可以求出卫星绕月球运行的速度；由可以求出卫星绕月运行的加速度；依此可推出ACD都可求出，即不可求出的是B答案 ，故选B．‎ ‎8.“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下．将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动．从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是（）‎ A. 绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小 B. 绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小 C. 绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大 D. 人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力 ‎【答案】A ‎【详解】A.由于绳对人的作用力一直向上，故绳对人的冲量始终向上；由于人在下降中速度先增大后减小，动量先增大后减小；故A正确；‎ B.在该过程中，拉力与运动方向始终相反，绳子的力一直做负功；但由分析可知，人的动能先增大后减小；故B错误；‎ C.绳子恰好伸直时，绳子的形变量为零，弹性势能为零；但此时人的动能不是最大，故C错误；‎ D.人在最低点时，绳子对人的拉力一定大于人受到的重力；故D错误．‎ ‎9.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示，下列说法正确的是( )‎ A 实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电 B. 实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小 C. 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D. 实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 ‎【答案】A ‎【解析】A、当用带电玻璃棒与电容器a板接触，由于静电感应，从而在b板感应出等量的异种电荷，从而使电容器带电，故选项A正确；‎ B、根据电容器的决定式：，将电容器b板向上平移，即正对面积S减小，则电容C减小，根据可知， 电量Q不变，则电压U增大，则静电计指针的张角变大，故选项B错误；‎ C、根据电容器的决定式：，只在极板间插入有机玻璃板，则介电系数增大，则电容C增大，根据可知， 电量Q不变，则电压U减小，则静电计指针的张角减小，故选项C错误；‎ D、根据可知， 电量Q增大，则电压U也会增大，则电容C不变，故选项D错误．‎ 点睛：本题是电容器动态变化分析问题，关键抓住两点：一是电容器的电量不变；二是电容与哪些因素有什么关系．‎ ‎10.如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点，通过pa段用时为t.若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上．若两个微粒所受重力均忽略,则新微粒运动的 ( )‎ A. 轨迹为pb,至屏幕的时间将小于t B. 轨迹为pc,至屏幕的时间将大于t C. 轨迹为pa，至屏幕的时间将大于t D. 轨迹为pb,至屏幕的时间将等于t ‎【答案】C ‎【解析】由动量守恒定律可得出粒子碰撞后的总动量不变，由洛仑兹力与向心力的关系可得出半径表达式，可判断出碰后的轨迹是否变化；再由周期变化可得出时间的变化．‎ 带电粒子和不带电粒子相碰，遵守动量守恒，故总动量不变，总电量也保持不变，由，得：，P、q都不变，可知粒子碰撞前后的轨迹半径r不变，故轨迹应为pa，因周期可知，因m增大，故粒子运动的周期增大，因所对应的弧线不变，圆心角不变，故pa所用的时间将大于t，C正确；‎ ‎【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题，‎ ‎11.如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是(　　)‎ A. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向 B. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向 C. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向 D. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 ‎【答案】B ‎【解析】根据法拉第电磁感应定律可得，根据题意可得，故，感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，即感应电流产生向里的感应磁场，根据楞次定律可得，感应电流均沿顺时针方向．‎ ‎【考点定位】法拉第电磁感应定律、楞次定律的应用 ‎【方法技巧】对于楞次定律，一定要清楚是用哪个手判断感应电流方向的，也可以从两个角度理解，一个是增反减同，一个是来拒去留，对于法拉第电磁感应定律，需要灵活掌握公式，学会变通．‎ ‎12.根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置．但实际上，赤道上方‎200m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约‎6cm处，这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比，现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上升过程该“力”水平向西，则小球 A. 到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零 B. 到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零 C. 落地点在抛出点东侧 D. 落地点在抛出点西侧 ‎【答案】D ‎【解析】‎ AB、上升过程水平方向向西加速，在最高点竖直方向上速度为零，水平方向上有向西的水平速度，且有竖直向下的加速度，故AB错；‎ CD、下降过程向西减速，按照对称性落至地面时水平速度为0，整个过程都在向西运动，所以落点在抛出点的西侧，故C错，D正确；‎ 故选D 点睛：本题的运动可以分解为竖直方向上的匀变速和水平方向上的变加速运动，利用运动的合成与分解来求解．‎ ‎13.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且与U成正比，即v = kU．已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象为机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为 A. B. C. 2eh D. ‎ ‎【答案】B ‎【详解】根据题中给出的v=kU，和普朗克能量子E=hv可知E=hKU，则k=，再根据电流做功W=UIt=qU，k=‎ ‎，选B．另外本题也可根据单位制判断，由v=kU可得k的单位为，B选项中的单位为，所以B正确．‎ ‎14.如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T形软铁、永久磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N个齿等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近T形软铁时，由于磁化作用，软铁中的磁场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为f，旋转体角速度为。则（　　）‎ A. ‎ B. 当齿距离T形软铁最近的时候，线圈中电流最大 C. 线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化 D. 随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的有效值也随之增大 ‎【答案】D ‎【详解】A.旋转体转一圈，测量齿轮靠近和远离线圈N次，线圈中感应电流变化N次，旋转体的角速度为，故转速为，故线圈中感应电流的变化频率为 故A错误；‎ B.当齿距离T形软铁最近的时候，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，线圈中电流最小，故B错误；‎ C.测量齿轮靠近和远离线圈时，线圈中磁通量的变化相反，产生的感应电流方向相反，故C错误；‎ D.旋转体转速越高，测量齿轮靠近和远离线圈越快，线圈中磁通量的变化越大，线圈中感应电动势越大，线圈中的感应电流越强，故D正确。‎ 故选D。‎ 二、主观题（共58分）‎ ‎15.某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验步骤如下：‎ a．安装好实验器材，将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上。‎ b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每2个打点间隔取一个计数点，如图乙中0、1、2……8点所示。‎ c．用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值，分别记作x0、x1、x2……x8。‎ d．分别计算出打点计时器打下计数点1、2、3……7时小车的瞬时速度v1、v2、v3……v7。‎ e．以v为纵坐标、t为横坐标，标出v与对应时间t的坐标点，画出v－t图线。‎ 结合上述实验步骤，请你完成下列任务：‎ ‎①表1记录该同学测出计数点的刻度数值，其中x5未测定，请你根据图乙将这个测量值填入表1中___________。‎ 表1：‎ 符号 x0‎ x1‎ x2‎ x3‎ x4‎ x5‎ x6‎ x7‎ x8‎ 刻度数值/cm ‎0‎ ‎1.12‎ ‎2.75‎ ‎4.86‎ ‎7.49‎ ‎14.19‎ ‎18.27‎ ‎22.03‎ ‎②表2记录该同学根据各计数点的刻度数值，计算出打点计时器打下各计数点时小车的瞬时速度，请你根据表1中x5和x7计算出v6的值，并填入表2中_________。‎ 表2：‎ 符号 v1‎ v2‎ v3‎ v4‎ v5‎ v6‎ v7‎ 速度数值/(m·s-1)‎ ‎0.34‎ ‎0.47‎ ‎0.59‎ ‎0.72‎ ‎0.84‎ ‎0.98‎ ‎③该同学在图丙中已标出v1、v2、v3、v4、v5和v7对应的坐标点，请你在图中标出v6对应的坐标点，并画出v－t图线_________。‎ ‎④根据v－t图线可计算出小车的加速度a=___________m/s2。（保留两位有效数字）‎ ‎⑤为验证上述结果，该同学将打点计时器打下相邻计数点的时间间隔记为T，并做了以下的计算：‎ ‎；；‎ ‎；。‎ 求出其平均值。你认为a和a′哪个更准确，请说明理由。____________‎ ‎【答案】①10.60（10.59-10.61） ② 0.96 ③ ④ 3.1（3.0-3.2） ⑤a 更准确，因为在计算a′的过程中，没有剔除错误数据 ‎【详解】① [1]根据图乙得x5测量值是‎10.60cm；‎ ‎②[2]每2个打点间隔取一个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T = 0.04s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上6点时小车的瞬时速度大小 ‎③[3]根据实验数据画出图象 ‎④[4]根据图象的斜率即是小车的加速度大小 ‎⑤[5][6]a更准确，因为在计算a′的过程中，没有剔除错误数据。‎ ‎16.有一根长陶瓷管，表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，管的两端有导电箍M和N，如图1所示。用多用表电阻挡测得MN间的电阻膜的电阻约为100Ω，陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度。某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验。‎ A．米尺(最小分度为mm)；‎ B．游标卡尺(游标为20分度)；‎ C．电流表A1(量程0～30mA，内阻约1W)；‎ D．电流表A2(量程0～100mA，内阻约0.3W)；‎ E．电压表V1(量程3V，内阻约3kW)；‎ F．电压表V2(量程15V，内阻约15kW)；‎ G．滑动变阻器R1(阻值范围0～10W，额定电流‎1A)；‎ H．滑动变阻器R2(阻值范围0～1.5KW，额定电流‎0.01A)；‎ I．电源E(电动势6V，内阻可不计)；‎ J．开关一个，导线若干 ‎①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=‎10.00cm，用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径，其示数如图2所示，该陶瓷管的外径D=_______cm ‎②为了比较准确地测量电阻膜的电阻，且调节方便，实验中应选用电流表_______，电压表_______，滑动变阻器_______。（填写器材前面的字母代号）‎ ‎③在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图。‎ ‎④若电压表的读数为U，电流表的读数为I，镀膜材料的电阻率为r，计算电阻膜厚度d的数学表达式为：d=___________（用所测得的量和已知量的符号表示）。‎ ‎⑤常用的金属膜电阻的阻值小到几欧，大到几万欧，应用十分广泛。例如我们经常在电源插座上看到指示灯，其中就用到了这种电阻。根据下面的电路原理图，请你判断这里使用的电阻较小还是较大，并说明你判断的依据______________。‎ ‎【答案】①‎0.820cm ②C E G ③ ‎ ‎④ ⑤此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的，两端的电压为220V。而发光二极管仅作为指示灯，其工作功率一定很小，电流一定很小，因此需要一个较大阻值的电阻与二极管串联 ‎【详解】①[1]由图示游标卡尺可知，主尺示数为，游标尺示数为 ‎②[2][3][4]电路最大电流约为 则电流表应选C，电源电动势为6V，则电压表应选E，为方便调节，滑动变阻器采用分压接法，滑动变阻器应选G；‎ ‎③[5]待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值，滑动变阻器应采用分压接法，待测电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，实验电路图如图所示；‎ ‎④[6]待测电阻阻值 由电阻定律得 可得电阻膜厚度 ‎⑤ [7][8]此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的，两端的电压为220V。而发光二极管仅作为指示灯，其工作功率一定很小，电流一定很小，因此需要一个较大阻值的电阻与二极管串联。‎ ‎17.2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性项目之一。某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h=‎10m，C是半径R=‎20m圆弧的最低点，质量m=‎60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度，到达B点时速度vB=‎30 m/s。取重力加速度g=‎10 m/s2。‎ ‎(1)求长直助滑道AB的长度L；‎ ‎(2)求运动员在AB段所受合外力的冲量的I大小；‎ ‎(3)若不计BC段的阻力，画出运动员经过C点时的受力图，并求其所受支持力FN的大小。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3) ，3 900 N ‎【详解】1）已知AB段的初末速度，则利用运动学公式可以求解斜面的长度，即 可解得 ‎(2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以 ‎(3)小球在最低点的受力如图所示 由牛顿第二定律可得 从B运动到C由动能定理可知 解得 ‎【点睛】本题考查了动能定理和圆周运动，会利用动能定理求解最低点的速度，并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小。‎ ‎18.电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用．对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同．‎ ‎（1）请在图1中画出上述u–q图像．类比直线运动中由v–t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep．‎ ‎（2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）．通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示．‎ a．①②两条曲线不同是______（选填E或R）的改变造成的；‎ b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电．依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径．__________________‎ ‎（3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加．请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）．‎ ‎“恒流源”‎ ‎（2）中电源 电源两端电压 ‎____‎ ‎____‎ 通过电源的电流 ‎____‎ ‎____‎ ‎【答案】 (1). ‎ ‎ (2).R 要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R；要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可 (3). 增大 不变 不变 减小 ‎【详解】由电容器电容定义式得到图象，类比图象求位移求解电量，由图3斜率解决两种充电方式不同的原因和方法；根据电容器充电过程中电容器两极板相当于电源解答 ‎(1)由电容器电容定义式可得：，整理得：，所以图象应为过原点的倾斜直线，如图：‎ 由题可知，两极间电压为U时电容器所储存的电能即为图线与横轴所围面积，即，当两极间电压为U时，电荷量为，所以；‎ ‎(2)a.由于电源内阻不计，当电容器充满电后电容器两端电压即电源的电动势，电容器最终的电量为：，由图可知，两种充电方式最终的电量相同，只是时间不同，所以①②曲线不同是R造成的；‎ b.由图3可知，要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R，要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可；‎ ‎(3)在电容器充电过程中在电容器的左极板带正电，右极板带负电，相当于另一电源，且充电过程中电量越来越大，回路中的总电动势减小，当电容器两端电压与电源电动势相等时，充电结束，所以换成“恒流源”时，为了保证电流不变，所以“恒流源两端电压要增大，通过电源的电流不变，在(2)电源的电压不变，通过电源的电流减小．‎ ‎19.静电场有很多性质，其中之一就是电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与运动的路径无关。‎ ‎(1)如图所示，电子以初速度v0沿平行于板面的方向从A点射入偏转电场，并从另一侧的某点射出。已知电子质量为m，电荷量为e。偏转电场可以看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。忽略电子所受重力。‎ a．求电子通过偏转电场的过程中的加速度大小a；‎ b．求电子通过偏转电场的过程中电场力对电子所做的功W.‎ ‎(2)某同学突发奇想，设计了下图所示的永动机模型。如图所示，在水平方向上设置相反方向的匀强电场，在场中放置一光滑圆形绝缘管道，将带正电的小球放置于管道中某点，在电场力的作用下，小球的速度会逐渐变大，一直运动下去。请你结合静电场的基本性质，分析论证这位同学的设计是否可行。‎ ‎【答案】(1)a．；b．；(2)不可行 ‎【详解】(1)a．根据牛顿第二定律 在匀强电场中 解得 b．电子在垂直于板面方向做匀加速直线运动 平行板面方向做匀速直线运动 联立以上各式解得 根据静电力做功公式 解得 ‎(2)此永动机设计不可行。根据电场的性质，电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与运动的路径无关；而在他设计的电场中，如果带电小球从C点沿圆轨道左右两侧轨道运动至D点，电场力做功不相同，即电场力做功与路径有关，这违背了电场的性质，因此这样的电场是不可能存在的，那么利用这样的电场来实现该同学设计是不可能的。‎ ‎20.物理问题的研究首先要确定研究对象。当我们研究水流，气流等流体问题时，经常会选取流体中的一小段来进行研究，通过分析能够得出一些有关流体的重要结论。‎ ‎(1)水刀应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材料范围广，效率高，安全环保等优势。某型号水刀工作过程中，将水从面积S=‎0.1mm2的细喷嘴高速喷出，直接打在被切割材料表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该水刀每分钟用水‎600g，水的密度为ρ=1.0×‎103kg/m3‎ a．求从喷嘴喷出水的流度v的大小 b．高速水流垂直打在材料表面上后，水速几乎减为0，求水对材料表面的压强p约为多大。‎ ‎(2)某同学应用压力传感器完成以下实验，如图所示，他将一根均匀的细铁链上端用细线悬挂在铁架台上，调整高度使铁链的下端刚好与压力传感器的探测面接触。剪断细线，铁链逐渐落在探测面上。传感器得到了探测面所受压力随时间的变化图象。通过对图线分析发现铁链最上端落到探测面前后瞬间的压力大小之比大约是N1:N2=3:1，后来他换用不同长度和粗细的铁链重复该实验，都得到相同结果。请你通过理论推理来说明实验测得的结果是正确的。（推理过程中需要用到的物理量的字母请自行设定）‎ ‎【答案】(1)a．‎100m/s；b．；(2)推导过程见解析 ‎【详解】(1)a．一分钟喷出的水的质量为 所以水的流速 代入数据得v=‎100m/s b．选取时间内打在材料表面质量为水为研究对象，由动量定理得 其中 解得 根据牛顿第三定律，材料表面受到的压力 则根据压强公式 解得 ‎(2)设单位长度的铁链质量为b，铁链的长度为L ‎，当铁链的最上端落在探测面上时，选取铁链最上端的一小段为研究对象，其质量 根据自由落体运动公式 可知速度 设向下方向为正，根据动量定理 解得 则探测面受到铁链最上端的压力为 此时除最上端外，其余部分的铁链已经落在探测面上，对探测面的压力 其中 则探测面受到的总压力为 当铁链的最上端落在探测面上后，探测面受到的压力大小 由此可得 实验结果是正确的。‎