2024届广西名校高考模拟试卷第二次摸底考试x物理试卷答案

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20.(1)a.由图2中信息可得C=P。电容器充完电后与电源断开，其所带电荷量g保持d不变，根据电势差与电场强度的关系U=Ed、电容的定义C=9,可得E=9,p即E与d无关，可知E不变。b.由于电容器上、下极板所带电荷量大小相等、电性相反，因此二者产生大小相等、方向相同的电场，设上、下极板产生的电场强度大小均为E',根据电场强度可以叠加的性质，有E=E'+E',结合(1)a,可得E=_92p因此下极板对上极板所产生的电场力F=qE=2p(2)天平重新平衡时，砝码所受重力与左侧极板所受下极板的电场力大小相等，即5g①20gmg2p2V0g②45g其中g=CU=DW,代入得3Vd动0m=-答图2上式表示m与P成正比，由5g与1V的对应关系可知m=5P,因此应当在①处对应的质量值为20g,②处对应的质量值为45g,如答图2所示。换用更大量程的电压表、减小天平平衡时的板间距离等均可以扩大该静电天平的量程。(3)当电容器两极板间加上电压U时，设上极板所受弹簧弹力的变化量为△F1、所受下极板的电场力为F2,稳定时，根据牛顿运动定律有△F=F①根据胡克定律A5=k(d,-d)、(1)b结论F=￠，代入①式，得2pk(d-d)=DUi②2d2方程②是关于d的三次方程，可通过图像法确定其解的个数，如答图3所示：在F-d坐标系中分别作出方程②左端△F=k(d。-d)的图像（图中直线b1、b2和6,)和右端片=的图像（图中曲线Q,两个图像交点的个数反映了方程®解的个数，即上极板平衡位置的个数N。直线b1与曲线a相交，有2个交点，表明方程②有2个解，即上极板平衡位置的个数N=2:a直线b2与曲线a相切，有1个交点，表明方程②有1个解，即上极板平衡位置的个数N=1:直线b3与曲线α相离，没有交点，表明方程②没有实数解，即上极板平衡位置的个数N=0:综上所述，上极板平衡位置的个数N=0、1、2。答图3高三年级参考答案与评分标准（物理）第3页共3页