内容正文:
2024-2025学年高二上期课后延时物理试卷
考试时间:90分钟 满分100分
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 已知一个电子所带电量 ,现乌海市第一中学有位同学发现某本资料书上有个数值很模糊,根据你所学知识,推断该数值不可能是下列哪一个?( )
A. 0.03C B. C. 4.8C D.
【答案】D
【解析】
【详解】所有带电体所带电量都是e的整数倍,所以ABC均有可能,D不可能。
故选D。
2. 如图,在真空中用两根同样长的绝缘细线,把两个带同种电荷的可视为质点的小球A、B悬挂在一点。两小球的质量分别为mA、mB,带电量不相等,两球所受静电力分别为FA、FB。两小球静止时,细线与竖直方向的偏角相等。则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】CD.根据库仑定律,两小球之间的静电力为
故D错误,C正确;
AB.分别对两小球受力分析,都受三个力:重力、拉力和静电力,则
又两小球细线与竖直方向的偏角相等,结合CD选项,可知
故AB错误。
故选C。
3. 如图所示为一匀强电场,某带电量为0.1C的带电粒子从A点运动到B点,在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J,静电力做的功为1.5 J。下列说法中正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在A点的电势比在B点低15V
C. 粒子在A点的动能比在B点少0.5 J
D. 粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J
【答案】D
【解析】
【详解】A.从运动轨迹上来看,垂直电场方向射入电场的带电粒子向电场的方向偏转,说明带电粒子受到的电场力方向与电场方向相同,所以带电粒子应带正电,故A错误;
B.从A到B的过程中,电场力做正功,电势能在减少,由题意知电场力做的功为1.5 J,则电势能减少1.5 J,所以在A点的电势能比B点的电势能多1.5 J,根据
可知粒子在A点的电势比在B点高15V,故B错误;
C.从A到B的过程中,克服重力做功2.0 J,电场力做功1.5 J,则总功为
由动能定理可知
粒子在A点的动能比在B点的动能多0.5 J,故C错误;
D.从A到B的过程中,除了重力做功以外,还有电场力做功,电场力做正功,电势能转化为机械能,带电粒子的机械能增加,由能量的转化与守恒可知,机械能的增加量等于电场力做的功,所以机械能增加了1.5 J,即粒子在A点的机械能比在B点的机械能少1.5 J,故D正确。
故选D。
4. 如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=90°。电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度的大小变为E2.E1与E2之比为( )
A. 1∶ B. ∶1
C. 2∶ D. 4∶
【答案】B
【解析】
【详解】依题意,设M点处的点电荷为正电荷,N点处的为负电荷,则每个点电荷在O点产生的电场强度的大小为,则当N点处的点电荷移至P点时,O点场强如图所示,合场强大小为
E2=E1
则
故选B。
5. 在如图所示的电场中,各点电荷带电量大小都是,甲图中的A、B为对称点,乙、丙两图的点电荷间距离都为,虚线是两侧点电荷的中垂线,两点电荷连线上的O、C和O、D间距离也是,下列说法正确的是( )
A. 图甲中A、B两点电场强度相同
B. 图乙和图丙中,点的电场强度大小相等
C. 图乙中点的电场强度大于图丙中点的电场强度
D. 乙图中从点沿虚线向上的电场强度变大,而丙图中变小
【答案】C
【解析】
【详解】A.图甲中A、B两点电场强度大小相同,但是方向不同,选项A错误;
B.图乙中点的电场强度为零,而图丙中点的电场强度大小不为零,选项B错误;
C.图乙中点的电场强度
图丙中点的电场强度
图乙中点的电场强度大于图丙中点的电场强度,选项C正确;
D.乙图中从点沿虚线向上的电场强度先变大后变小,而丙图中变小,选项D错误。
故选C。
6. 放在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B,均可视为点电荷,A位于筒底靠在左侧壁处,B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止,如图所示,若A的电荷量保持不变,B由于漏电而下降少许重新平衡,下列说法正确的是( )
A. A对筒底的压力不变
B. B对筒壁的压力不变
C. A、B间的库仑力变小
D. A、B系统的电势能减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.对A、B系统由整体法可知,A对筒底的压力不变,故A正确;
BC.对球B受力分析如图所示
当B球下降时,F库与水平方向的夹角α变小,在竖直方向上有
当α变小时,F库是变大的,而
显然FN变大,故BC错误;
D.因B下降后更靠近A球,克服库仑斥力做功,系统电势能增大,故D错误。
故选A。
7. 直角三角形ABC中,,,BC边长约2cm,匀强电场平行于平面ABC,将电荷量为的点电荷从A点移至B点,克服静电力做功,再将此点电荷从B点移至C点,静电力做功,则( )
A. A、C间的电势差为8V B. 若则
C. 电场强度的方向与AC边平行 D. 电场强度的大小为400V/m
【答案】D
【解析】
【详解】B.根据
可得
又
,
可得
故B错误;
A.根据
可得
故A错误;
C.A、C两点电势差为0,则直线AC为等势线,电场线与等势线垂直,故C错误;
D.如图所示
由几何关系,线段BD长度为
则电场强度的大小为
故D正确。
故选D。
8. 如图,质量为m、带电荷量为q的质子(不计重力)在匀强电场中运动,先后经过水平虚线上A、B两点时的速度大小分别为va=v、,方向分别与AB成α=60°斜向上、θ=30°斜向下,已知AB=L,则下列说法中错误的是( )
A. 质子从A到B的运动为匀变速运动
B. 电场强度大小为
C. 质子从A点运动到B点所用的时间为
D. 场强方向垂直AB向上
【答案】D
【解析】
【详解】A . 质子在匀强电场中受到的电场力为恒力,加速度不变,所以质子从A到B的运动为匀变速运动,A正确;
BD. 质子在匀强电场中做抛体运动,在电场垂直方向上的分速度相等,设与电场线的夹角为,如图所示
则有
解得
根据动能定理可知
解得
方向如图所示。
B正确,D错误;
C. 根据几何关系可知,AC的长度为
则质子从A点运动到B点所用的时间为
C正确。
本题选择错误的,故选D。
二、双项选择题(共4小题,每题只有两个选项正确,选不全得2分,选错不得分,每题4分,共16分)
9. 在下列措施中,能将产生的静电导走的是( )
A. 飞机轮子上撘底线
B. 印染车间保持湿度
C. 汽车露在外面的小天线
D. 电工钳柄上装有绝缘手套
【答案】AB
【解析】
【详解】A.飞机在飞行中与空气摩擦时,飞机外表面聚集了大量的静电荷,降落时会对地面的人员带来危害及火灾隐患,因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电,采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎,故A正确;
B.在印染工作车间也同样容易产生静电,静电会给车间带来火灾隐患,为防止火灾发生,其中的安全措施之一就是使车间保持湿度,从而通过湿润的空气及时导走静电,故B正确;
C.汽车露在外面的小天线用来接收信号的,故C错误;
D.电工钳柄装有绝缘套是防止导电,保护电工的安全,故D错误。
故选AB。
10. 在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如图所示。重力加速度为g。由此可见( )
A. 带电小球所受静电力为3mg
B. 小球带正电
C. 小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D. 小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等
【答案】AD
【解析】
【详解】B.由于在电场中轨迹向上弯曲,加速度方向必定向上,合力向上,说明静电力方向向上,所以小球带负电,B错误;
A C.带电小球从A到C,设在进入电场前后两个运动过程水平分位移分别为x1和x2,竖直分位移分别为y1和y2,经历的时间分别为t1和t2,在电场中的加速度为a,从A到B过程小球做平抛运动。小球在电场中的运动看成沿相反方向的类平抛运动。则有
x1=v0t1
从B到C过程,有
x2=v0t2
设AB与MN夹角为,由题意有
则得
t1=2t2
即小球从A到B是从B到C运动时间的2倍。
根据几何知识有
y1∶y2=x1∶x2
解得
a=2g
根据牛顿第二定律得
F-mg=ma=2mg
解得
F=3mg
C错误,A正确;
D.根据速度变化量Δv=at,则得AB过程速度变化量大小为
Δv1=gt1=2gt2
BC过程速度变化量大小为
Δv2=at2=2gt2
所以小球从A到B与从B到C的速度变化量大小相等,D正确。
故选AD。
11. 如图平行板电容器与电动势为E的直流电源连接,下极板接地,闭合开关K,稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点,则下列说法正确的是( )
A. 油滴带负电
B. 保持开关K闭合,减小两板间距离,电流计中电流方向a→b,油滴向上运动
C. 保持开关K闭合,减小两板正对面积,电流计中电流方向b→a,油滴向下运动
D. 将开关K打开,减小两板间距离,静电计指针张角变小,油滴静止不动
【答案】AD
【解析】
【详解】A.对油滴受力分析可知,油滴受到的电场力竖直向上,与板间场强方向相反,则油滴带负电,故A正确;
B.保持开关K闭合,极板间电压保持不变,减小两板间距离,根据
,
可知电容器电容增大,电容器所带电荷量增大,则电流计中电流方向b→a,根据
可知板间场强变大,油滴受到的电场力变大,油滴向上运动,故B错误;
C.保持开关K闭合,极板间电压保持不变,减小两板正对面积,根据
,
可知电容器电容减小,电容器所带电荷量减小,则电流计中电流方向a→b,根据
可知板间场强不变,油滴受力不变,油滴静止不动,故C错误;
D.将开关K打开,可认为电容器所带电荷量不变,减小两板间距离,根据
,
可知电容器电容增大,极板间电压变小,则静电计指针张角变小,根据
可知板间场强不变,油滴受力不变,油滴静止不动,故D正确。
故选AD
12. 如图,在竖直平面内有水平向左的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,细线一端固定在O点,另一端系一质量为m带电量为q的小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角,此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,重力加速度为g。则( )
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 小球获得初速度的大小为
C. 小球从初始位置运动至轨迹最左端增加的机械能为
D. 小球从初始位置在竖直平面内顺时针运动一周过程中,其电势能先减小后增大
【答案】AB
【解析】
【详解】A.小球静止时细线与竖直方向成角,对小球受力分析如图
小球受重力、拉力和电场力,三力平衡,根据平衡条件,有
解得
A正确;
B.小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,在等效最高点A由重力和电场力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有
则小球从初始位置运动到A点的过程中,由动能定理可得
联立解得小球获得初速度的大小为
B正确;
C.由功能关系和能量守恒定律可得小球从初始位置运动至轨迹的最左端电场力做负功,故机械能减小,减小的机械能为
C错误;
D.小球从初始位置开始在竖直平面内顺时针运动一周的过程中,电场力先做负功,后做正功,再做负功,则其电势能先增大后减小再增大,D错误。
故选AB。
三、填空题(本题共3小题,每空2分,共12分)
13. 将电灯泡(6V、12W),(6V、6W)串联后接在12V电源两端,要使两灯均正常发光,必须给________(选填“”或“”)并联一个阻值为________Ω的电阻。
【答案】 ①. ②. 6
【解析】
【详解】[1][2]的电阻
的电阻
要使两灯均正常发光,必须给并联一个电阻, 使其总电阻等于,则有
解得
14. 如图所示是画出的小灯泡I-U图线。由此可知,当电压为0.5V时,小灯泡的灯丝电阻是________Ω;由图可知小灯泡随电压的增大电阻________(选填“越来越小”、“不变”、“越来越大”)。
【答案】 ①. 5.0 ②. 越来越大
【解析】
【详解】[1]由题图可知,当电压为0.5V时,小灯泡的电流是0.10A,由欧姆定律可得小灯泡的灯丝电阻是
[2]由题图可知,小灯泡I-U图线是一条曲线,则有图线上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示小灯泡在该点所对应的电压时的电阻值,可知I-U图线上的点与坐标原点连线的斜率随电压的增大越来越小,则斜率的倒数越来越大,则有小灯泡随电压的增大电阻越来越大。
15. 如图所示,R1和R2是同种材料,厚度相同,上、下表面为正方形的导体,但R1的尺寸比R2的大,在两导体上加相同的电压,通过两导体的电流方向如图,则R1中的电流________(选填“大于”、“小于”或“等于”)R2中的电流;R1中自由电荷定向移动的速率________(选填 “大于”、“小于”或“等于”)R2中自由电荷定向移动的速率。
【答案】 ①. 等于 ②. 小于
【解析】
【详解】[1]设正方形导体的边长为a,厚度为h,故导体的电阻
R=ρ=
可见导体的电阻与边长无关,故两个导体的电阻相等,又因为电压相等,故通过它们的电流也相等,即R1中的电流等于R2中的电流;
[2]根据电流的微观表示
I=neSv
它们的电流相等,ne都相等,R1的S较大,故它的定向移动的速率较小,即R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率。
四、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
16. 某同学利用图示装置来探究影响电荷间静电力大小的因素。图中,A是一个带正电的小球,系在绝缘丝线上带电的小球B会在静电力的作用下发生偏离。
(1)静电力的大小可以通过________反映出来。(单选)
A. A球的电荷量 B. 两带电球间的距离
C. B球的电荷量 D. 丝线偏离竖直方向的角度
(2)保持A、B两球电荷量不变,把系在丝线上的带电小球B先后挂在如图中横杆上的、、等位置,调节丝线长度,使带电小球B与球A的球心保持在同一水平线上,小球静止时的状态如图所示。可推断:小球B带________(选填“正”或“负”)电荷;悬挂在________(选填“”、“”或“”)位置时小球受到的静电力最小。
(3)实验表明:电荷间静电力大小随电荷间距离的增大而________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)D (2) ①. 正 ②.
(3)减小
【解析】
【小问1详解】
对小球B,设丝线偏离竖直方向的角度为θ,由平衡条件可得静电力的大小
可知θ角越大,B球受的静电力越大,θ角越小,B球受的静电力越小,因此静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度反映出来。
故选D。
【小问2详解】
[1]由题图可知,小球B在静电力作用下远离小球A,即受小球A的排斥,因小球A带正电,可知小球B也带正电荷。
[2]由题图可知,悬挂在“”位置时,丝线偏离竖直方向的角度最小,由
可知,悬挂在“”位置时小球受到的静电力最小。
【小问3详解】
由以上实验解析表明:在两小球所带电荷量不变时,电荷间静电力大小随电荷间距离的增大而减小。
17. 如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为。S是单刀双掷开关,G为灵敏电流计,为平行板电容器。
(1)当开关S接______时(选填“”或“”),平行板电容器充电。电容器放电,流经G表的电流方向与充电时______(选填“相同”或“相反”)
(2)将G表换成电流传感器,电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间变化图像如图乙所示,已知如图所围的面积约为49个方格,可算出电容器的电容为______。
(3)在电容器放电实验中,接不同的电阻放电,图丙中放电电流的图线的a、b、c、三条曲线中对应电阻最大的一条是______(选填“a”、“b”或“c”)。
【答案】 ①. ②. 相反 ③. ④. c
【解析】
【详解】(1)[1]当开关S接1时,平行板电容器与电源相连,平行板电容器充电。
[2]电容器放电,流经G表的电流方向与充电时相反。
(2)[3]根据
可知图像与横轴围成的面积表示电容器所带电荷量,则有
则电容器的电容为
(3)[4]当电阻越大,则电容器放电电流越小,放电用的时间越长,则电阻最大的对应于图像c。
五、计算题(本题共3小题,18题8分,19题11分,20题13分,共32分。)
18. 把质量为m的带负电的小球A用绝缘细绳吊起来,带电量QA。若将带电量QB小球B靠近A,当A静止时细绳与竖直方向间夹角为θ,两个带电体恰在同一高度。求:
(1)B球带何种电荷,为什么;
(2)A球所受的静电力;
(3)A、B两球之间的距离是多少。
【答案】(1)B球带正电,见解析;(2),水平向右;(3)
【解析】
【详解】(1)AB两球相互吸引, A带负电,故B球带正电;
(2)对A受力分析可知,A受重力、拉力、静电力,则有
,方向水平向右
(3)根据库仑定律有
解得
19. 在图甲所示的极板A、B间加上如图乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压,其周期为T,现有电子以平行于极板的速度v0从两板中央OO′射入。已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子的重力,问:
(1)若电子从t=0时刻射入,在半个周期内恰好能从A板的边缘飞出,则电子飞出时速度的大小为多少?
(2)若电子从t=0时刻射入,恰能平行于极板飞出,则极板至少为多长?
(3)若电子恰能从OO′平行于极板飞出,电子应从哪一时刻射入?两极板间距至少为多大?
【答案】(1);(2)v0T;(3)+k·(k=0,1,2,……),T
【解析】
【详解】(1)由动能定理得
e=mv2-mv02
解得
v=
(2)t=0时刻射入的电子,在垂直于极板方向上做匀加速运动,向正极板方向偏转,半个周期后电场方向反向,电子继续在该方向上做匀减速运动,再经过半个周期,电场方向上的速度减到零,此时实际速度等于初速度v0,方向平行于极板,以后继续重复这样的运动;
要使电子恰能平行于极板飞出,则电子在OO′方向上至少运动一个周期,故极板长至少为
L=v0T
(3)若要使电子从OO′平行于极板飞出,则电子在电场方向上应先加速、再减速,反向加速、再减速,每阶段时间相同,一个周期后恰好回到OO′上,可见应在
t=+k·(k=0,1,2,……)
时射入,极板间距离要满足电子在加速、减速阶段不打到极板上,由牛顿第二定律有
a=
加速阶段运动的距离
解得
d≥T
故两极板间距至少为T
20. 如图,在平面直角坐标系中,矩形区域放置在第二象限,对角线OB以上的区域有方向平行于OC向下的匀强电场,AB边长为L,BC边长为2L,,P点为对角线OB的中点,一质量为m、电荷量为的带电粒子以某一初速度从D点出发经P点进入电场,从C点以水平向右、大小为v的速度进入第一象限内的静电分析器,分析器中存在电场线沿半径方向指向圆心O的均匀辐向电场,粒子恰好在分析器内做匀速圆周运动,运动轨迹处的场强大小为(未知)。不计粒子所受重力,忽略金属板的边缘效应。求:
(1)粒子在静电分析器轨迹处的场强大小;
(2)粒子从D点出发时与水平方向的夹角;
(3)匀强电场的电场强度大小E;
(4)粒子从P到Q运动过程的时间t。
【答案】(1);
(2);
(3);
(4)
【解析】
【小问1详解】
由题可知,粒子在静电分析器中做匀速圆周运动,电场力提供向心力
又
则
【小问2详解】
粒子从D到P做匀速直线运动,P到C做类斜抛运动,C点是最高点,则水平方向
可得粒子从P到C的时间
竖直方向
得
由题可知
即
【小问3详解】
由(2)问可知粒子在匀强电场中的加速度为
由牛顿第二定律
得
【小问4详解】
由(1)问可知P到C的时间为
C到Q做匀速圆周运动,周期为
则粒子从C到Q的时间为
则粒子从P到Q运动的总时间为
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2024-2025学年高二上期课后延时物理试卷
考试时间:90分钟 满分100分
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 已知一个电子所带电量 ,现乌海市第一中学有位同学发现某本资料书上有个数值很模糊,根据你所学知识,推断该数值不可能是下列哪一个?( )
A. 0.03C B. C. 4.8C D.
2. 如图,在真空中用两根同样长的绝缘细线,把两个带同种电荷的可视为质点的小球A、B悬挂在一点。两小球的质量分别为mA、mB,带电量不相等,两球所受静电力分别为FA、FB。两小球静止时,细线与竖直方向的偏角相等。则( )
A.
B.
C.
D.
3. 如图所示为一匀强电场,某带电量为0.1C的带电粒子从A点运动到B点,在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J,静电力做的功为1.5 J。下列说法中正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在A点的电势比在B点低15V
C. 粒子在A点的动能比在B点少0.5 J
D. 粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J
4. 如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=90°。电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度的大小变为E2.E1与E2之比为( )
A. 1∶ B. ∶1
C. 2∶ D. 4∶
5. 在如图所示的电场中,各点电荷带电量大小都是,甲图中的A、B为对称点,乙、丙两图的点电荷间距离都为,虚线是两侧点电荷的中垂线,两点电荷连线上的O、C和O、D间距离也是,下列说法正确的是( )
A. 图甲中A、B两点电场强度相同
B. 图乙和图丙中,点的电场强度大小相等
C. 图乙中点的电场强度大于图丙中点的电场强度
D. 乙图中从点沿虚线向上的电场强度变大,而丙图中变小
6. 放在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B,均可视为点电荷,A位于筒底靠在左侧壁处,B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止,如图所示,若A的电荷量保持不变,B由于漏电而下降少许重新平衡,下列说法正确的是( )
A. A对筒底的压力不变
B. B对筒壁的压力不变
C. A、B间的库仑力变小
D. A、B系统的电势能减小
7. 直角三角形ABC中,,,BC边长约2cm,匀强电场平行于平面ABC,将电荷量为的点电荷从A点移至B点,克服静电力做功,再将此点电荷从B点移至C点,静电力做功,则( )
A. A、C间的电势差为8V B. 若则
C. 电场强度的方向与AC边平行 D. 电场强度的大小为400V/m
8. 如图,质量为m、带电荷量为q的质子(不计重力)在匀强电场中运动,先后经过水平虚线上A、B两点时的速度大小分别为va=v、,方向分别与AB成α=60°斜向上、θ=30°斜向下,已知AB=L,则下列说法中错误的是( )
A. 质子从A到B的运动为匀变速运动
B. 电场强度大小为
C. 质子从A点运动到B点所用的时间为
D. 场强方向垂直AB向上
二、双项选择题(共4小题,每题只有两个选项正确,选不全得2分,选错不得分,每题4分,共16分)
9. 在下列措施中,能将产生的静电导走的是( )
A. 飞机轮子上撘底线
B 印染车间保持湿度
C. 汽车露在外面的小天线
D. 电工钳柄上装有绝缘手套
10. 在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如图所示。重力加速度为g。由此可见( )
A. 带电小球所受静电力为3mg
B. 小球带正电
C. 小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D. 小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等
11. 如图平行板电容器与电动势为E直流电源连接,下极板接地,闭合开关K,稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点,则下列说法正确的是( )
A. 油滴带负电
B. 保持开关K闭合,减小两板间距离,电流计中电流方向a→b,油滴向上运动
C. 保持开关K闭合,减小两板正对面积,电流计中电流方向b→a,油滴向下运动
D 将开关K打开,减小两板间距离,静电计指针张角变小,油滴静止不动
12. 如图,在竖直平面内有水平向左的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,细线一端固定在O点,另一端系一质量为m带电量为q的小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角,此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,重力加速度为g。则( )
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 小球获得初速度的大小为
C. 小球从初始位置运动至轨迹的最左端增加的机械能为
D. 小球从初始位置在竖直平面内顺时针运动一周的过程中,其电势能先减小后增大
三、填空题(本题共3小题,每空2分,共12分)
13. 将电灯泡(6V、12W),(6V、6W)串联后接在12V电源两端,要使两灯均正常发光,必须给________(选填“”或“”)并联一个阻值为________Ω的电阻。
14. 如图所示是画出的小灯泡I-U图线。由此可知,当电压为0.5V时,小灯泡的灯丝电阻是________Ω;由图可知小灯泡随电压的增大电阻________(选填“越来越小”、“不变”、“越来越大”)。
15. 如图所示,R1和R2是同种材料,厚度相同,上、下表面为正方形的导体,但R1的尺寸比R2的大,在两导体上加相同的电压,通过两导体的电流方向如图,则R1中的电流________(选填“大于”、“小于”或“等于”)R2中的电流;R1中自由电荷定向移动的速率________(选填 “大于”、“小于”或“等于”)R2中自由电荷定向移动的速率。
四、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
16. 某同学利用图示装置来探究影响电荷间静电力大小的因素。图中,A是一个带正电的小球,系在绝缘丝线上带电的小球B会在静电力的作用下发生偏离。
(1)静电力大小可以通过________反映出来。(单选)
A. A球的电荷量 B. 两带电球间的距离
C. B球的电荷量 D. 丝线偏离竖直方向的角度
(2)保持A、B两球电荷量不变,把系在丝线上带电小球B先后挂在如图中横杆上的、、等位置,调节丝线长度,使带电小球B与球A的球心保持在同一水平线上,小球静止时的状态如图所示。可推断:小球B带________(选填“正”或“负”)电荷;悬挂在________(选填“”、“”或“”)位置时小球受到的静电力最小。
(3)实验表明:电荷间静电力大小随电荷间距离的增大而________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
17. 如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为。S是单刀双掷开关,G为灵敏电流计,为平行板电容器。
(1)当开关S接______时(选填“”或“”),平行板电容器充电。电容器放电,流经G表的电流方向与充电时______(选填“相同”或“相反”)
(2)将G表换成电流传感器,电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间变化图像如图乙所示,已知如图所围的面积约为49个方格,可算出电容器的电容为______。
(3)在电容器放电实验中,接不同的电阻放电,图丙中放电电流的图线的a、b、c、三条曲线中对应电阻最大的一条是______(选填“a”、“b”或“c”)。
五、计算题(本题共3小题,18题8分,19题11分,20题13分,共32分。)
18. 把质量为m的带负电的小球A用绝缘细绳吊起来,带电量QA。若将带电量QB小球B靠近A,当A静止时细绳与竖直方向间夹角为θ,两个带电体恰在同一高度。求:
(1)B球带何种电荷,为什么;
(2)A球所受的静电力;
(3)A、B两球之间的距离是多少。
19. 在图甲所示的极板A、B间加上如图乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压,其周期为T,现有电子以平行于极板的速度v0从两板中央OO′射入。已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子的重力,问:
(1)若电子从t=0时刻射入,在半个周期内恰好能从A板的边缘飞出,则电子飞出时速度的大小为多少?
(2)若电子从t=0时刻射入,恰能平行于极板飞出,则极板至少为多长?
(3)若电子恰能从OO′平行于极板飞出,电子应从哪一时刻射入?两极板间距至少为多大?
20. 如图,在平面直角坐标系中,矩形区域放置在第二象限,对角线OB以上的区域有方向平行于OC向下的匀强电场,AB边长为L,BC边长为2L,,P点为对角线OB的中点,一质量为m、电荷量为的带电粒子以某一初速度从D点出发经P点进入电场,从C点以水平向右、大小为v的速度进入第一象限内的静电分析器,分析器中存在电场线沿半径方向指向圆心O的均匀辐向电场,粒子恰好在分析器内做匀速圆周运动,运动轨迹处的场强大小为(未知)。不计粒子所受重力,忽略金属板的边缘效应。求:
(1)粒子在静电分析器轨迹处的场强大小;
(2)粒子从D点出发时与水平方向的夹角;
(3)匀强电场的电场强度大小E;
(4)粒子从P到Q运动过程的时间t。
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