类比是研究问题的一种常用方法。
(1)物体受到地球的万有引力作用,可以认为是通过引力场发生的。已知地球的质量为M,引力常量为G。类比电场强度,推导地球在距地心为r处(r大于地球半径)产生的引力场强度的表达式。
(2)经典电磁理论认为氢原子核外电子的运动与行星类似,在库仑引力的作用下绕核做匀速圆周运动。设电子的质量为m,电荷量为e,静电力常量为k,电子处于基态时的轨道半径为R。求电子处于基态时做圆周运动的线速度大小v。
(3)a.物体从静止开始下落,除受到重力作用外,还受到一个与运动方向相反的空气阻力(k为常量)的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程描述,其中m为物体质量,为其重力。求物体下落的最大速率;并在图1所示的坐标系中定性画出速度v随时间t变化的图像。
b.图2为“演示电容器充、放电”的实验电路图。电源电动势为E、内阻不计。电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R。将开关接1,给电容器充电,写出充电过程中极板电荷量q随时间t变化的方程。类比图像,在图3所示的坐标系中定性画出电荷量q随时间t变化的图像。
(1)物体受到地球的万有引力作用,可以认为是通过引力场发生的。已知地球的质量为M,引力常量为G。类比电场强度,推导地球在距地心为r处(r大于地球半径)产生的引力场强度的表达式。
(2)经典电磁理论认为氢原子核外电子的运动与行星类似,在库仑引力的作用下绕核做匀速圆周运动。设电子的质量为m,电荷量为e,静电力常量为k,电子处于基态时的轨道半径为R。求电子处于基态时做圆周运动的线速度大小v。
(3)a.物体从静止开始下落,除受到重力作用外,还受到一个与运动方向相反的空气阻力(k为常量)的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程描述,其中m为物体质量,为其重力。求物体下落的最大速率;并在图1所示的坐标系中定性画出速度v随时间t变化的图像。
b.图2为“演示电容器充、放电”的实验电路图。电源电动势为E、内阻不计。电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R。将开关接1,给电容器充电,写出充电过程中极板电荷量q随时间t变化的方程。类比图像,在图3所示的坐标系中定性画出电荷量q随时间t变化的图像。
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2023届北京市昌平区高三下学期二模物理试题(已下线)北京市普通高中学业水平选择性考试物理压轴题汇编(已下线)8.电场+带电粒子在电场中的运动-2023年北京二模分类汇编(已下线)专题22 电学计算(一)-学易金卷:3年(2021-2023)高考物理真题和1年模拟分项汇编(北京专用)
更新时间:2023-05-08 12:37:13
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】牛顿利用行星围绕太阳的运动可看做匀速圆周运动,借助开普勒三定律推导出两物体间的引力与它们质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。牛顿思考月球绕地球运行的原因时,苹果的偶然落地引起了他的遐想:拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力,是否都与太阳吸引行星的力性质相同,即都遵循着平方反比规律?因此,牛顿开始了著名的“月-地检验”。
(1)将月球绕地球运动看作匀速圆周运动。已知月球质量为m,月球半径为r,地球质量为M,地球半径为R,地球和月球质心间的距离为L,月球绕地球公转的周期T,求地球和月球之间的相互作用力F。
(2)在牛顿的时代,L和T都能较精确地测定,已知L≈3.84×108m、T≈2.36×106s,地面附近的重力加速度g=9.80m/s2,请据此写出计算月球公转的向心加速度a的表达式并计算比值;
(3)已知月球与地球的距离约为地球半径的60倍,如果牛顿的猜想正确,请你据此计算月球公转的向心加速度a和苹果下落的加速度g的比值,并与(2)中的结果相比较,你认为牛顿的猜想是正确的吗?(2、3问在数字计算过程中可用近似π2≈g,结果保留两位有效数字)
(1)将月球绕地球运动看作匀速圆周运动。已知月球质量为m,月球半径为r,地球质量为M,地球半径为R,地球和月球质心间的距离为L,月球绕地球公转的周期T,求地球和月球之间的相互作用力F。
(2)在牛顿的时代,L和T都能较精确地测定,已知L≈3.84×108m、T≈2.36×106s,地面附近的重力加速度g=9.80m/s2,请据此写出计算月球公转的向心加速度a的表达式并计算比值;
(3)已知月球与地球的距离约为地球半径的60倍,如果牛顿的猜想正确,请你据此计算月球公转的向心加速度a和苹果下落的加速度g的比值,并与(2)中的结果相比较,你认为牛顿的猜想是正确的吗?(2、3问在数字计算过程中可用近似π2≈g,结果保留两位有效数字)
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(0.65)
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【推荐2】牛顿运用其运动定律并结合开普勒定律,通过建构物理模型研究天体的运动,建立了伟大的万有引力定律。请你选用恰当的规律和方法解决下列问题:
(1)某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆,若行星在近日点与太阳中心的距离为,在远日点与太阳中心的距离为。求行星在近日点和远日点的加速度大小之比;
(2)实际上行星绕太阳的运动轨迹非常接近圆,其运动可近似看做匀速圆周运动。设行星与太阳的距离为r,请根据开普勒第三定律()及向心力的相关知识,证明太阳对行星的作用力F与r的平方成反比
(3)我们知道,地球表面不同位置的重力加速度大小略有不同。若已知地球质量为M,自转周期为T,万有引力常量为。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。设在赤道地面附近重力加速度大小为,在北极地面附近重力加速度大小为,求比值的表达式。
(1)某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆,若行星在近日点与太阳中心的距离为,在远日点与太阳中心的距离为。求行星在近日点和远日点的加速度大小之比;
(2)实际上行星绕太阳的运动轨迹非常接近圆,其运动可近似看做匀速圆周运动。设行星与太阳的距离为r,请根据开普勒第三定律()及向心力的相关知识,证明太阳对行星的作用力F与r的平方成反比
(3)我们知道,地球表面不同位置的重力加速度大小略有不同。若已知地球质量为M,自转周期为T,万有引力常量为。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。设在赤道地面附近重力加速度大小为,在北极地面附近重力加速度大小为,求比值的表达式。
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(0.65)
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【推荐1】超级电容器
1.对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是( )
2.如图,平行板电容器A、B 两板带等量的异种电荷,保持电容器的带电量不变,将 A 板向左平移一些,则此过程中关于电容器的下列物理量变小的是( )
3.如图所示的电路中,电源的内阻可忽略不计,R为定值电阻,平行板电容器C的两极板间充有某种电介质。在将该电介质抽出的过程中( )
4.有一已充电的电容器,若使它的电荷量减少,则其电压由原来的 1.5V 变为0.5 V,由此可知该电容器的电容为_______F,原来带电荷量为_______C。
5.电荷量减少前后,电容器的电容________ (选涂A“变大”B“变小”C“不变”)。
6.某同学用传感器做“观察电容器的充放电”的实验,采用的实验电路如图 1 所示。(1)将开关先与“1”端闭合,电容器进行_________ (选涂A“充电”B“放电”),稍后再将开关与“2”端闭合;
(2)在下列四个图像中,表示以上过程中,通过传感器的电流随时间变化的图像为________ ,电容器两极板间的电压随时间变化的图像为______ 。
1.对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是( )
A.将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将增大 |
B.在下板的内表面上放置一块薄陶瓷板,电容将增大 |
C.将电源与电容器的两极板相连,使电容器充电,此过程中电容将增大 |
D.电容器的电容大小与两极板的电量以及两极板间的电势差有关 |
A.两板间的电势差 | B.两板的电势能 |
C.两板间的电场强度 | D.电容器的电容 |
A.电阻R上不会产生焦耳热 | B.电容器的电容不变 |
C.电阻R中有从 a 流向 b 的电流 | D.电阻R 中有从 b 流向 a 的电流 |
A., | B., |
C., | D., |
6.某同学用传感器做“观察电容器的充放电”的实验,采用的实验电路如图 1 所示。(1)将开关先与“1”端闭合,电容器进行
(2)在下列四个图像中,表示以上过程中,通过传感器的电流随时间变化的图像为
A. B.
C. D.
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(0.65)
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【推荐2】电容器作为储能器件,在生产生活中有广泛的应用。按图甲所示连接电路,当开关S闭合时,电源将使电容器两极板带上等量异种电荷,这一个过程叫做电容器充电。已知电容器的电容为C,电源电动势大小为E,内阻不计。
(1)a.求充电结束后电容器所带的电荷量Q;
b.在图甲所示的充电电路中,通过改变电路中电阻箱接入电路的阻值R,对同一电容器分别进行两次充电,电容器所带电荷量q随时间t变化的曲线分别如图乙中①、②所示。请问:哪条曲线对应电阻箱接入电路的阻值R较大?并分析说明理由。
(2)电容器在充电过程中,两极板间的电压u随所带电荷量q增多而增大,储存的电能增大。
a.请在图丙中画出电容器充电过程中的u―q图像,并借助图像求出充电结束后电容器储存的电能;
b.在电容器充电过程中,电源提供的能量一部分储存在电容器中,另外一部分以内能的形式损失。有同学认为,电阻箱接入不同的阻值时,充电电路中电流不同,所以充电过程中损失的能量不同。你同意该同学的说法吗?请说明理由。
(1)a.求充电结束后电容器所带的电荷量Q;
b.在图甲所示的充电电路中,通过改变电路中电阻箱接入电路的阻值R,对同一电容器分别进行两次充电,电容器所带电荷量q随时间t变化的曲线分别如图乙中①、②所示。请问:哪条曲线对应电阻箱接入电路的阻值R较大?并分析说明理由。
(2)电容器在充电过程中,两极板间的电压u随所带电荷量q增多而增大,储存的电能增大。
a.请在图丙中画出电容器充电过程中的u―q图像,并借助图像求出充电结束后电容器储存的电能;
b.在电容器充电过程中,电源提供的能量一部分储存在电容器中,另外一部分以内能的形式损失。有同学认为,电阻箱接入不同的阻值时,充电电路中电流不同,所以充电过程中损失的能量不同。你同意该同学的说法吗?请说明理由。
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(0.65)
【推荐3】用电流传感器观察电容器的放电过程,传感器与计算机相连,还能显示出电流随时间变化的I-t图像。按照图甲所示连接电路。电源用直流8 V左右,电容器可选几十微法的电解电容器。先使开关S与1端相连,电源向电容器充电,这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像(图乙)。一位同学得到的I-t图像如图丙所示,电源电压是8 V(已知电流I=)。
(1)在图丙中画一个竖立的狭长矩形(在图丙的最左边),结合v-t图的相关知识,解释图像面积的意义?
(2)怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量?
(3)如果要测绘充电时的I-t图像,请把图丁中电路图补充完整;得到的I-t图像画出来。
(1)在图丙中画一个竖立的狭长矩形(在图丙的最左边),结合v-t图的相关知识,解释图像面积的意义?
(2)怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量?
(3)如果要测绘充电时的I-t图像,请把图丁中电路图补充完整;得到的I-t图像画出来。
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