高二上册物理压轴题考卷02-2024-2025学年高中物理《压轴挑战》培优专题训练（人教版2019必修第三册）

高二上册物理压轴题考卷02（原卷版） 高中物理 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 必修第三册第9~10章。 2．本卷平均难度系数0.15。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，滑动变阻器的最大阻值为3R，滑片 P 位于滑动变阻器的中点，定值电阻的阻值为R，若在a、b端加上电压U时，电压表的示数为 电流表的示数为 ；若在 c、d 端加上电压U时，电压表的示数为 、电流表的示数为 ，则下列关系正确的是（　　） A． B． C． D． 2．图为复杂电路的一部分，电阻R1、R2、R3的阻值之比为1：2：3，通过这三个电阻的电流之比为4：1：2，则电流表A1、A2的示数之比为（   ） A．1：1 B．2：1 C．3：1 D．4：1 3．如图所示，空间中有一正方体，在b点固定点电荷，在d点固定点电荷，O、分别为上下两面的中心点，下列说法正确的是（　　） A．点与c点的电场强度大小不等，方向不同 B．、a两点间电势差大于O、两点间电势差 C．将某点电荷由点沿直线移至点，该电荷所受的电场力先变大后变小 D．带电粒子不可能在等量异种电荷形成的电场中做匀速圆周运动 4．如图所示，在竖直平面内存在大小、方向均未知的匀强电场。一质量为m的小球从y轴上P点以水平速度v进入第一象限，速度方向沿x轴正方向，经过x轴上Q点时的速度大小也为v，方向与x轴正方向夹角为37°。已知sin37°=0.6，重力加速度大小为g，不计空气阻力。小球从P点运动到Q点的过程中（　　） A．动能与电势能之和先减后增 B．速度的最小值为 C．所受电场力的最小值为 D．水平位移与竖直位移的大小之比为2∶1 5．如图所示，水平天花板下方固定一光滑小定滑轮O，在定滑轮的正下方C处固定一带正电的点电荷，不带电的小球A与带正电的小球B通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止，已知。若B球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），则在B球到达O点正下方前，下列说法正确的是（　　） A．A球的质量大于B球的质量 B．B球的轨迹是一段圆弧 C．此过程中点电荷对B球的库仑力不变 D．此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐减小 6．2023年7月，韩国科学家团队声称发现了世界首个室温常压超导体，引起了全球物理学界的轰动和质疑，目前还没有得到科学界的承认。确认超导电阻是否为0的一种实验为长时间监测浸泡在液态氦中的超导铅丝单匝线圈中电流的变化。设线圈初始时通有的电流，在持续一年（约）的时间内电流检测仪器测量线圈中电流的变化小于1.0mA。假设电流的变化仅由电子定向移动的平均速率变化引起，且电子损失的动能全部转化为电热。已知单位体积的线圈中电子个数为个，电子质量为，电子电量为，根据这个实验，估算超导态铅的电阻率至少小于（ ） A． B． C． D． 7．如图所示，M、N为水平平行金属板，上板有一孔a，两板相距为d，分别与电源两极相连，开关S闭合。一带电荷量为q、质量为m的液滴自a孔正上方距离为d的P点由静止自由下落，到达距离上板的Q点时速度恰好变为零，重力加速度为g，则以下判断正确的是（　　） A．两板间电势差为 B．N板上移一小段距离，液滴仍能到达Q点 C．若S断开，N板上移一小段距离，液滴仍能到达Q点 D．若S断开，N板右移一小段距离，液滴仍能到达Q点 8．如图所示，轻质弹簧一端系在墙上，另一端系在三根长度相同的轻绳上，轻绳的下端各系质量与电荷量均相同的带正电小球，且三个小球均处于静止状态，已知重力加速度为g。四种情形下每个小球受到的电场力大小与轻绳长度、小球质量、小球电荷量的关系如表所示，以下说法正确的是（　　） 情形 轻绳长度 小球质量 小球电荷量 小球受到的电场力大小 1 L m ① 2 2L m ② 3 L 2m ③ 4 L m ④ A．②中电荷量为①中电荷量的倍 B．③中电荷量为②中电荷量的倍 C．④中电荷量为③中电荷量的倍 D．情形④下弹簧的伸长量最大 9．（多选）如图所示，电路中电源电动势为E（内阻不计），是定值电阻，为可变电阻，D为二极管，M、N是水平正对放置的金属极板，在电路中视为电容器。闭合S后，不断有带正电荷的微粒沿两金属板的中轴线从左侧以相同的初速度射入，打在下极板的中点O。下列说法正确的是（　　） A．减小，粒子打在O点左侧 B．贴着M板下沿插入板状电介质，粒子打在O点 C．N极板稍微下移，粒子打在O点右侧 D．M极板稍微下移，粒子依然打在O点 10．（多选）如图是滚筒式静电分选器的原理图，导体滚筒C和放电针G分别接于直流电源的正、负板，并令C接地。放电针G与滚筒C间施加高压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。颗粒直接掉落在F盘，颗粒被刮板D刮落到E盘。下列说法正确的是（　　） A．两种颗粒都具有良好的导电性 B．两种颗粒都具有良好的绝缘性 C．在分选过程中，两种颗粒都带负电 D．对调G、C间的极性，分离器仍能正常工作 11．（多选）如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为d，金属板长为，两金属板间加如图乙所示的电压（，初始时上金属板带正电）。一粒子源射出的带电粒子恰好从上金属板左端的下边缘水平进入两金属板间。该粒子源能随时间均匀发射质量为m、电荷量为的带电粒子，初速度，重力忽略不计，则（　　） A．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为 B．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为 C．若粒子在时刻进入两极板之间，粒子飞出极板时的偏移量y是 D．若发射时间足够长，则能够从两金属板间飞出的粒子占总入射粒子数的比例为 12．（多选）如图所示，AB为光滑绝缘且固定的四分之一圆轨道，O为圆心，轨道半径为R，B位于O点的正下方。空间存在水平向左的匀强电场。一质量为m，电荷量为q的带正电小球，从轨道内侧B点由静止释放。小球沿圆轨道运动，并从A点离开轨道，上升的最大高度离A点的竖直距离为，不计空气阻力，则（　　） A．小球离开轨道后的最小动能为 B．小球离开轨道后的最小动能为 C．小球在AB轨道上运动过程的最大动能为 D．小球在AB轨道上运动过程的最大动能为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题,共20分） 13．某学校物理兴趣小组的同学把量程为100mV（内阻未知）的毫伏表V改装成量程为3V的电压表。兴华同学先测量出毫伏表V的内阻，然后对电表进行改装。若该同学利用“半偏法”原理测量毫伏表V的内阻，实验中可供选择的器材有： A．滑动变阻器（0～200Ω）    B．滑动变阻器（0～60kΩ） C．滑动变阻器（0～30kΩ）    D．电阻箱（0～999.9Ω） E．电源（电动势为3V）    F．电源（电动势为9V） G．电源（电动势为30V）    H．开关、导线若干 具体实验步骤如下： a．按如图所示的电路图连接好线路； b．将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关后调节的阻值，使毫伏表V的指针满偏； c．闭合开关，保持不变，调节的阻值，使毫伏表V的示数为50mV，此时的示数为198Ω。 回答下列问题： (1)为减小实验误差，实验中电源应选 ，滑动变阻器应选 （此两空均填仪器前选项序号）。由实验操作步骤可知，毫伏表V内阻的测量值 Ω，与其内阻的真实值相比 （填“偏大”“相等”或“偏小”）。 (2)若步骤c中，闭合开关，保持不变，调节的阻值，使毫伏表V的示数为25mV，此时的示数为，则毫伏表V内阻的测量值 （用表示）。 (3)若按照（1）中测算的，将上述毫伏表V改装成量程为3V的电压表，需要 （填“串联”或“并联”）一个阻值为 Ω的电阻。 14．某兴趣小组的同学欲探究电势差与电容器带电量的关系，设计了如图甲所示的电路图，电池的电动势E=3V，R为滑动变阻器，C1、C2均为额定电压为2.5V的相同电容器，R1为阻值较大的定值电阻，为微安表，为内阻很大的数字式电压表，S1为单刀单掷开关，S2为单刀三掷开关。初始时S1断开，S2拨到位置1，两电容器均不带电。请回答下列问题： （1）开关S1在闭合前，滑动变阻器的滑片P应先滑至 （选填“a”或“b”）端，再闭合S1，调节滑片P，使电压表示数为1.80V，将S2拨到位置2，每间隔5s读一次微安表示数，作出的电流随时间变化关系i－t图像如图乙所示，则电容器的电容为 F； （2）定值电阻R的主要作用是 ； （3）保持S1闭合，滑片P的位置不变，将S2先由位置2拨回位置1，电压表示数稳定后再将S2拨到位置3，则当S2拨到位置3后的一小段时间内，电压表示数应为 V。 三、计算题（本题共3小题，共32分） 15．如图，竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为的水平轨道AB通过一小段光滑圆弧平滑连接，水平轨道AB和水平轨道BO（长为）在B点与一个半径的光滑的竖直固定圆弧轨道相切于B点。以水平轨道BO末端O点为坐标原点建立平面直角坐标系xOy，x轴的正方向水平向右，y轴的正方向竖直向下。水平轨道BO右下方有一段弧形轨道PQ，该弧形轨道是曲线在坐标系xOy（x>0，y>0）中的一半（见图中实线部分），弧形轨道Q端在y轴上。带电量为q（q>0）、质量为m的小球1与水平轨道AB、BO间的动摩擦因数为，在x轴上方存在竖直向上的匀强电场，其场强，重力加速度为g。 （1）若小球1从倾斜轨道上由静止开始下滑，恰好能经过圆形轨道的最高点，求小球1经过O点时的速度大小； （2）若小球1从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑，经过O点落在弧形轨道PQ上，请证明小球1每次落在PQ时动能均相同，并求出该动能大小； （3）将小球2静置于O点，小球1沿倾斜轨道由静止开始下滑，与小球2发生弹性碰撞（碰撞时间极短），小球1与小球2发生碰撞前的速度为，要使两小球碰后均能落在弧形轨道PQ上的同一地点，且小球1运动过程中从未脱离过圆形轨道，求小球1和小球2的质量之比。 16．如图所示，Oxyz坐标系内有一边长为2L的立方体空间，整个立方体空间内存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），M和N分别是AB和中点。一质量为m、电荷量为q的带电微粒由M点静止释放，恰能通过N点。不计空气阻力，已知重力加速度为g。 （1）若M点的电势为零，求N点的电势； （2）若该微粒在M点沿＋z方向以初速度射入电场，求微粒离开立方体空间时的位置坐标； （3）若从M点向正方形平面内各个方向均匀射出速率均为的该种带电微粒（如图），求能从正方形区域内射出的带电微粒数与总微粒数之比。 17．用双臂电桥测低值电阻的电路如图，现用型双臂电桥测量一个低值电阻，取 ，标准电阻值置于。调节联动电阻（始终等于），当检流计指针指零时，的读数为，改变电流方向再次调零，得的读数为。求被测低电阻的值及不确定度。（已知给定条件下最大可测电阻值为，电桥的准确度等级为）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二上册物理压轴题考卷02（解析版） 高中物理 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 必修第三册第9~10章。 2．本卷平均难度系数0.15。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，滑动变阻器的最大阻值为3R，滑片 P 位于滑动变阻器的中点，定值电阻的阻值为R，若在a、b端加上电压U时，电压表的示数为 电流表的示数为 ；若在 c、d 端加上电压U时，电压表的示数为 、电流表的示数为 ，则下列关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】若在a、b端加上电压U时,此时电压表的示数为 定值电阻的阻值为R与1.5R并联再与1.5R串联。并联电阻为 并联电阻的两端电压为 电流表此时与定值电阻的阻值串联，所以电流为 若在 c、d 端加上电压U时，此时电压表的示数为 定值电阻的阻值为R与1.5R并联。电流表此时与1.5R串联，所以电流为 综上所述有 故ABC错误，D正确。 故选D。 2．图为复杂电路的一部分，电阻R1、R2、R3的阻值之比为1：2：3，通过这三个电阻的电流之比为4：1：2，则电流表A1、A2的示数之比为（   ） A．1：1 B．2：1 C．3：1 D．4：1 【答案】B 【详解】三个电阻R1、R2、R3的电流之比为4：1：2，设比例中的每一份为1A，则I1 = 4A，I2 = 1A，I3 = 2A；电阻R1、R2、R3的阻值之比为1：2：3，设比例中的每一份为1Ω，则R1 = 1Ω，R2 = 2Ω，R3 = 3Ω，根据欧姆定律U = IR可得：三个电阻两端电压分别为：U1 = 4V，U2 = 2V，U3 = 6V；又因为R1与R3的左端电势相等，可知只有当R1与R2的电流反向时才能使R3两端的电压等于6V，故画出电流可能的流向，有两种情况，如图所示 因所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和，则：图1中 A1 = I1＋I3 = 4A＋2A = 6A A2 = I3＋I2 = 2A＋1A = 3A 故流过A1、A2的示数之比为2：1； 图2中 A1 = I1＋I3 = 4A＋2A = 6A A2 = I3＋I2 = 2A＋1A = 3A 故流过A1、A2的示数之比仍为2∶1。 故选B。 3．如图所示，空间中有一正方体，在b点固定点电荷，在d点固定点电荷，O、分别为上下两面的中心点，下列说法正确的是（　　） A．点与c点的电场强度大小不等，方向不同 B．、a两点间电势差大于O、两点间电势差 C．将某点电荷由点沿直线移至点，该电荷所受的电场力先变大后变小 D．带电粒子不可能在等量异种电荷形成的电场中做匀速圆周运动 【答案】C 【详解】A．由等量异种点电荷产生的电场特点可知，点与c点在同一等势面上，电场强度都垂直于等势面且指向负的点电荷一方，方向相同，A错误； B．由对称性可知，、两点电势的绝对值相等，a与O点位于同一等势面上，故、a两点间电势差等于O、两点间电势差；B错误； C．将某点电荷由点沿移至点，电场强度先变大后变小，因此该电荷所受的电场力先变大后变小；C正确。 D．带电粒子可能在这个电场中做匀速圆周运动。如图所示，在等量异号电荷的电场中某点P引入负电荷q，其受到负点电荷的库仑斥力和正点电荷的库仑引力，若满足 且 则给负电荷q一合适的垂直纸面方向的初速度，它就可以以O为圆心、以OP为半径在垂直于纸面的平面内做匀速圆周运动，D错误。 故选C。 4．如图所示，在竖直平面内存在大小、方向均未知的匀强电场。一质量为m的小球从y轴上P点以水平速度v进入第一象限，速度方向沿x轴正方向，经过x轴上Q点时的速度大小也为v，方向与x轴正方向夹角为37°。已知sin37°=0.6，重力加速度大小为g，不计空气阻力。小球从P点运动到Q点的过程中（　　） A．动能与电势能之和先减后增 B．速度的最小值为 C．所受电场力的最小值为 D．水平位移与竖直位移的大小之比为2∶1 【答案】C 【详解】A．小球受重力和电场力作用，在运动过程中只有动能、重力势能和电势能的相互转化，小球从P点运动到Q点的过程中，重力做正功，重力势能减小，所以动能和电势能之和一直增大，A错误； B．小球在水平方向先向右做匀减速直线运动，加速度大小为 竖直方向做匀加速直线运动，加速度大小为 如图 设小球合加速度方向与竖直方向夹角为，则有 小球在空中做类斜抛运动，可分解为垂直于合加速度方向的匀速直线运动和合加速度方向上的匀变速直线运动，当速度方向与合加速度方向垂直时，速度有最小值，即 B错误； C．如图 小球受到重力和电场力的合力与竖直方向上的夹角也为，则电场力的最小值为 C正确； D．小球水平位移大小为 竖直位移大小为 解得 D错误。 故选C。 5．如图所示，水平天花板下方固定一光滑小定滑轮O，在定滑轮的正下方C处固定一带正电的点电荷，不带电的小球A与带正电的小球B通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止，已知。若B球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），则在B球到达O点正下方前，下列说法正确的是（　　） A．A球的质量大于B球的质量 B．B球的轨迹是一段圆弧 C．此过程中点电荷对B球的库仑力不变 D．此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐减小 【答案】B 【详解】对球进行受力分析，B球受到轻绳的拉力、重力和库仑力，由相似三角形可知 （定值） 其中 整理各式得 （定值） A．由于，因此 A错误； B．由不变，可知不变，故球的轨迹是一段圆弧，B正确； C．由于减小，可知也减小，此过程中球所受库仑力减小且方向改变，C错误； D．滑轮受到的轻绳的作用力大小均为，大小不变，由于减小，可知两绳夹角减小，所以滑轮受到两绳的合力增大，D错误。 故选B。 6．2023年7月，韩国科学家团队声称发现了世界首个室温常压超导体，引起了全球物理学界的轰动和质疑，目前还没有得到科学界的承认。确认超导电阻是否为0的一种实验为长时间监测浸泡在液态氦中的超导铅丝单匝线圈中电流的变化。设线圈初始时通有的电流，在持续一年（约）的时间内电流检测仪器测量线圈中电流的变化小于1.0mA。假设电流的变化仅由电子定向移动的平均速率变化引起，且电子损失的动能全部转化为电热。已知单位体积的线圈中电子个数为个，电子质量为，电子电量为，根据这个实验，估算超导态铅的电阻率至少小于（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】如果电流有衰减，意味着线圈有电阻，设电阻为R，则在一年时间内t电流通过线圈发热损失的能量为 设S表示横截面积，l为铅丝长度，电阻率为，根据电阻定义式 根据电流定义式 续一年（约）的时间内电流检测仪器测量线圈中电流的变化小于1.0mA，电流的变化仅由电子定向移动的平均速率变化引起，且电子损失的动能全部转化为电热，由于导电的电子数密度n是不变，电流的变小是电子平均速率变小的结果，一年内平均速率由到对应的电流变化 导电电子的平均速率变小，使导电电子的平均动能减少，铅丝中导电电子减小的平均动能 解得 由于，所以，联立上式可得 铅丝中所有导电电子减少的平均动能就是一年内因发热而损失的能量，即 联立上式可得 时间为 代入可得 所以超导态铅的电阻率至少小于 故选D。 7．如图所示，M、N为水平平行金属板，上板有一孔a，两板相距为d，分别与电源两极相连，开关S闭合。一带电荷量为q、质量为m的液滴自a孔正上方距离为d的P点由静止自由下落，到达距离上板的Q点时速度恰好变为零，重力加速度为g，则以下判断正确的是（　　） A．两板间电势差为 B．N板上移一小段距离，液滴仍能到达Q点 C．若S断开，N板上移一小段距离，液滴仍能到达Q点 D．若S断开，N板右移一小段距离，液滴仍能到达Q点 【答案】C 【详解】A．根据动能定理 解得 A错误； B．N板上移一小段距离，若液滴仍能到达Q点，则 所以液滴不能到达Q点； C．根据 解得 若S断开，N板上移一小段距离，电场强度不变，根据动能定理 由上式可知，若S断开，N板上移一小段距离，电场强度不变，等式仍然成立，液滴仍然能到达Q点； D．根据 若S断开，N板右移一小段距离，S减小，E增大，若粒子仍能到达Q点，则 所以液滴不能到达Q点，D错误。 故选C。 8．如图所示，轻质弹簧一端系在墙上，另一端系在三根长度相同的轻绳上，轻绳的下端各系质量与电荷量均相同的带正电小球，且三个小球均处于静止状态，已知重力加速度为g。四种情形下每个小球受到的电场力大小与轻绳长度、小球质量、小球电荷量的关系如表所示，以下说法正确的是（　　） 情形 轻绳长度 小球质量 小球电荷量 小球受到的电场力大小 1 L m ① 2 2L m ② 3 L 2m ③ 4 L m ④ A．②中电荷量为①中电荷量的倍 B．③中电荷量为②中电荷量的倍 C．④中电荷量为③中电荷量的倍 D．情形④下弹簧的伸长量最大 【答案】C 【详解】由于三个小球质量和电荷量均相等，由对称性可知，三个小球必构成等边三角形，且每个小球受到的电场力相等，设绳的拉力为T，与竖直方向夹角为，两小球之间的距离为r、一个小球受到另外两个小球的电场力的合力为，对其中一个小球受力分析可得 解得 由几何关系可知， 整理得 A．对比①和②可知，并应用上式可得 解得 故电荷量之间的关系为 故A错误； B．由③可知， 解得 故 故B错误； C．由④可知 解得 故 故C正确； D．以三个小球为整体可知，小球受到的弹力应该等于其重力，故小球质量越大，弹簧弹力越大，故情形③下弹簧的伸长量最大，故D错误； 故选C。 9．（多选）如图所示，电路中电源电动势为E（内阻不计），是定值电阻，为可变电阻，D为二极管，M、N是水平正对放置的金属极板，在电路中视为电容器。闭合S后，不断有带正电荷的微粒沿两金属板的中轴线从左侧以相同的初速度射入，打在下极板的中点O。下列说法正确的是（　　） A．减小，粒子打在O点左侧 B．贴着M板下沿插入板状电介质，粒子打在O点 C．N极板稍微下移，粒子打在O点右侧 D．M极板稍微下移，粒子依然打在O点 【答案】BC 【详解】A．设两板间的电压为U，两板间的距离为d，粒子的电荷量为q，微粒从P点以水平速度射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点，则根据牛顿第二定律可得加速度为 方向垂直于板向下；由串并联电压关系可知，两端的电压为 减小，U将增大，两金属极板间的电压增大，粒子向下运动的加速度减小，由 可知粒子运动时间变长，沿平行板方向运动的位移 变大，故粒子打在O点右侧，故A错误； B．贴着M板下沿插入板状电介质，电容器电容增大，电压不变，电量增大，场强不变，粒子仍打在O点，故B正确； C．N极板稍微下移，电容减小，但二极管具有单向导电性阻止放电电流通过，平行板带电量不变，平行板间的电场强度为 结合 可得 电场强度不变，故加速度不变，粒子在竖直方向运动的位移增大，由 可知运动时间增大，沿平行板方向运动的位移 变大，粒子打在O点的右侧，故C正确； D．M极板稍微下移，电容增大，电压不变，电荷量增大，场强增大，加速度减小，粒子打在O点的右侧，故D错误。 故选BC。 10．（多选）如图是滚筒式静电分选器的原理图，导体滚筒C和放电针G分别接于直流电源的正、负板，并令C接地。放电针G与滚筒C间施加高压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。颗粒直接掉落在F盘，颗粒被刮板D刮落到E盘。下列说法正确的是（　　） A．两种颗粒都具有良好的导电性 B．两种颗粒都具有良好的绝缘性 C．在分选过程中，两种颗粒都带负电 D．对调G、C间的极性，分离器仍能正常工作 【答案】CD 【详解】C．由于C接正极，G接负极，则C上会有正电荷，放电针G周围形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大量的电子和带正电的粒子，在电场力作用下，大量的电子或负离子被喷射到颗粒上，两种颗粒均带负电，C正确； AB．带负电的b颗粒因具有良好的导电性所以在与带正电的滚筒C接触后，其上的负电被滚筒C上的正电中和，然后带上正电，根据同种电荷相互排斥及重力作用下落于，带负电的a颗粒由于绝缘性，其所带负电不容易传给滚筒C，在滚筒C的静电吸引力作用下，附着于滚筒C的表面并随滚筒C转动，最后由刮板将其刮入E盘中，AB错误。 D．对调G、C间的极性，原理不变，两颗粒均带正电，导电性好的b颗粒还是落在F盘中，绝缘性好的a颗粒被刮入E盘中，分离器仍能正常工作，D正确。 故选CD。 11．（多选）如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为d，金属板长为，两金属板间加如图乙所示的电压（，初始时上金属板带正电）。一粒子源射出的带电粒子恰好从上金属板左端的下边缘水平进入两金属板间。该粒子源能随时间均匀发射质量为m、电荷量为的带电粒子，初速度，重力忽略不计，则（　　） A．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为 B．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为 C．若粒子在时刻进入两极板之间，粒子飞出极板时的偏移量y是 D．若发射时间足够长，则能够从两金属板间飞出的粒子占总入射粒子数的比例为 【答案】BD 【详解】AB．由于粒子只受到竖直方向的电场力作用，将粒子的运动进行分解，则粒子做类平抛运动。水平方向上不受外力故做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动。故能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为 故A错误，B正确； C．设粒子在两金属板间运动时的加速度为，则 若粒子在时刻进入两极板之间，则它在竖直方向上先加速向下的时间，有 粒子运动之后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，则根据竖直方向的对称性原则，粒子会再经过的时间竖直分速度减速为零，共经历的时间从两金属板间飞出。如下图所示 粒子飞出极板时的总偏移量 故C错误； D．由题意可知，只有在时间段内进入才有可能飞出。 假设时刻进入两金属板间的粒子可以飞出，则飞出时偏移量为 则假设不成立，时刻进入两金属板间的粒子会打在金属板上。 下金属板临界：在第一个周期内设带电粒子在时刻进入两金属板间，它在竖直方向上先加速向下再经过时间后电场反向，开始在竖直方向减速向下，根据对称性，再经过时间竖直方向速度减速为0，恰好从下金属板右端飞出，则如C中情形相同。 则 所以 上金属板临界：在第一个周期内设带电粒子在时刻进入两金属板间，它在竖直方向上先加速向下再经过时间后电场反向，开始在竖直方向减速向下，根据对称性，再经过时间竖直方向速度减速为0，然后加速向上直到恰好从上金属板右端飞出，运动轨迹如下图所示： 可知 解得 或（舍去） 所以 在第一个周期内带电粒子不碰到金属板而能够飞出的时刻满足 则第一个周期内能够飞出的粒子占第一周期内入射粒子总数的比例，与足够长的时间内飞出的粒子占入射粒子总数的比例相同，均为 故D正确。 故选BD。 12．（多选）如图所示，AB为光滑绝缘且固定的四分之一圆轨道，O为圆心，轨道半径为R，B位于O点的正下方。空间存在水平向左的匀强电场。一质量为m，电荷量为q的带正电小球，从轨道内侧B点由静止释放。小球沿圆轨道运动，并从A点离开轨道，上升的最大高度离A点的竖直距离为，不计空气阻力，则（　　） A．小球离开轨道后的最小动能为 B．小球离开轨道后的最小动能为 C．小球在AB轨道上运动过程的最大动能为 D．小球在AB轨道上运动过程的最大动能为 【答案】AC 【详解】AB．小球从A点离开轨道，竖直方向有 解得小球离开A点的速度 从B到A应用动能定理有 解得 对重力和电场力进行合成，则等效重力 方向与竖直方向夹角满足 类比于重力场中的竖直上抛运动，小球离开轨道后到达等效最高点时速度最小，有 则最小动能为 选项A正确，B错误； CD．小球在AB轨道上运动过程，类比在重力场中的单摆，当运动到等效最低点时，速度最大，根据动能定理 解得 选项C正确，D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题,共20分） 13．某学校物理兴趣小组的同学把量程为100mV（内阻未知）的毫伏表V改装成量程为3V的电压表。兴华同学先测量出毫伏表V的内阻，然后对电表进行改装。若该同学利用“半偏法”原理测量毫伏表V的内阻，实验中可供选择的器材有： A．滑动变阻器（0～200Ω）    B．滑动变阻器（0～60kΩ） C．滑动变阻器（0～30kΩ）    D．电阻箱（0～999.9Ω） E．电源（电动势为3V）    F．电源（电动势为9V） G．电源（电动势为30V）    H．开关、导线若干 具体实验步骤如下： a．按如图所示的电路图连接好线路； b．将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关后调节的阻值，使毫伏表V的指针满偏； c．闭合开关，保持不变，调节的阻值，使毫伏表V的示数为50mV，此时的示数为198Ω。 回答下列问题： (1)为减小实验误差，实验中电源应选 ，滑动变阻器应选 （此两空均填仪器前选项序号）。由实验操作步骤可知，毫伏表V内阻的测量值 Ω，与其内阻的真实值相比 （填“偏大”“相等”或“偏小”）。 (2)若步骤c中，闭合开关，保持不变，调节的阻值，使毫伏表V的示数为25mV，此时的示数为，则毫伏表V内阻的测量值 （用表示）。 (3)若按照（1）中测算的，将上述毫伏表V改装成量程为3V的电压表，需要 （填“串联”或“并联”）一个阻值为 Ω的电阻。 【答案】(1) G B 198 偏小 (2) (3) 串联 5742 【详解】（1）[3]闭合开关K1后调节R2的阻值，使毫伏表V的指针满偏，闭合开关K2，保持R2不变，调节R1的阻值，使毫伏表V的示数为50mV，即流经毫伏表V的电流变为原来的一半，即总电阻变为原来的一半，则 所以 [4]并联R1后，电路中的总电阻变小，则电路中的电流变大，所以通过R1的电流大于毫伏表V满偏电流的一半，则测量值小于真实值； [1][2]毫伏表V的满偏电流为 若滑动变阻器选择，则不计电源内阻时，电源的最大电压为 此时无合适的电源；若滑动变阻器选择，则不计电源内阻时，电源的最大电压为 此时有合适的电源；若滑动变阻器选择，则不计电源内阻时，电源的最大电压为 此时有合适的电源；为使误差较小，则应使得并联R1时对电路的影响较小，即滑动变阻器应接入电路中的电阻尽可能大些，故滑动变阻器应选，即选B；电源应选G。 （2）若步骤c中，闭合开关K2，保持不变，调节的阻值，使毫伏表V的示数为25mV，则毫伏表V中的电流变为 此时，的电流为 根据并联关系 解得 （3）毫伏表V改装成量程为3V的电压表，需要串联一个阻值，根据欧姆定律 代入数据，解得 14．某兴趣小组的同学欲探究电势差与电容器带电量的关系，设计了如图甲所示的电路图，电池的电动势E=3V，R为滑动变阻器，C1、C2均为额定电压为2.5V的相同电容器，R1为阻值较大的定值电阻，为微安表，为内阻很大的数字式电压表，S1为单刀单掷开关，S2为单刀三掷开关。初始时S1断开，S2拨到位置1，两电容器均不带电。请回答下列问题： （1）开关S1在闭合前，滑动变阻器的滑片P应先滑至 （选填“a”或“b”）端，再闭合S1，调节滑片P，使电压表示数为1.80V，将S2拨到位置2，每间隔5s读一次微安表示数，作出的电流随时间变化关系i－t图像如图乙所示，则电容器的电容为 F； （2）定值电阻R的主要作用是 ； （3）保持S1闭合，滑片P的位置不变，将S2先由位置2拨回位置1，电压表示数稳定后再将S2拨到位置3，则当S2拨到位置3后的一小段时间内，电压表示数应为 V。 【答案】 a （均正确） 延长电容器的放电时间，便于读取微安表示数 0.90 【详解】（1）[1][2]为使电路安全，滑片P应先滑至a端，由图像与横轴围成图形的面积表示电荷量Q可知，图形中的小方格约为27个（24到30均对），故 由 可知 （均正确）； （2）[3]定值电阻的阻值较大，其主要作用是延长电容器的放电时间，便于读取微安表示数； （3）[4]当先由位置2拨回位置1，电压表稳定后的示数应为1.80V，再将拨到位置3后，电容器立即对充电，充电时间极短，完成后两电容器电压相等，由 可知两电容器的电荷量均为原来的一半，由 可知 三、计算题（本题共3小题，共32分） 15．如图，竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为的水平轨道AB通过一小段光滑圆弧平滑连接，水平轨道AB和水平轨道BO（长为）在B点与一个半径的光滑的竖直固定圆弧轨道相切于B点。以水平轨道BO末端O点为坐标原点建立平面直角坐标系xOy，x轴的正方向水平向右，y轴的正方向竖直向下。水平轨道BO右下方有一段弧形轨道PQ，该弧形轨道是曲线在坐标系xOy（x>0，y>0）中的一半（见图中实线部分），弧形轨道Q端在y轴上。带电量为q（q>0）、质量为m的小球1与水平轨道AB、BO间的动摩擦因数为，在x轴上方存在竖直向上的匀强电场，其场强，重力加速度为g。 （1）若小球1从倾斜轨道上由静止开始下滑，恰好能经过圆形轨道的最高点，求小球1经过O点时的速度大小； （2）若小球1从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑，经过O点落在弧形轨道PQ上，请证明小球1每次落在PQ时动能均相同，并求出该动能大小； （3）将小球2静置于O点，小球1沿倾斜轨道由静止开始下滑，与小球2发生弹性碰撞（碰撞时间极短），小球1与小球2发生碰撞前的速度为，要使两小球碰后均能落在弧形轨道PQ上的同一地点，且小球1运动过程中从未脱离过圆形轨道，求小球1和小球2的质量之比。 【答案】（1）；（2）证明过程见解析，；（3）或 【详解】（1）设小球1恰好经过圆形轨道最高点时的速度大小为v，根据牛顿第二定律有    ① 设小球1经过O点时的速度大小为v0，对小球1从圆形轨道最高点到O点的运动过程，根据动能定理有    ② 联立①②解得    ③ （2）小球1离开O点后做平抛运动，设经时间t小球1落在弧形轨道PQ上，根据运动学规律可知落点的坐标分别为    ④    ⑤ 由题意可知    ⑥ 设小球1落在弧形轨道PQ时的动能为Ek，对小球1从O点到落在弧形轨道PQ的过程，根据动能定理有    ⑦ 联立③~⑦式解得    ⑧ 由⑧式可知小球1每次落在PQ时动能均相同。 （3）设小球2质量为M，小球1与小球2碰撞后二者的速度大小分别为、。要使两小球均能落在弧形轨道PQ上，两小球从O点抛出时应具有相同的速度，而两小球发生的是弹性碰撞，碰后不可能速度相同（即粘在一起），所以小球1碰后一定反弹，根据动量守恒定律和能量守恒定律分别有    ⑨    ⑩ 联立⑨⑩解得    ⑪    ⑫ 小球1运动过程中从未脱离过圆形轨道，分以下两种情况： 第一种：小球1反弹后进入圆形轨道运动但未超过圆形轨道圆心等高处就沿轨道滑回，并且在返回O点时的速度大小为v2，这种情况下根据动能定理有    ⑬ 联立⑪⑫⑬解得    ⑭ 第二种：小球1反弹后进入圆形轨道并能够通过最高点，并到达倾斜轨道上，之后从倾斜轨道上滑回经过圆形轨道最终返回O点，且返回时速度大小为v2，这种情况下根据动能定理有    ⑮ 联立⑪⑫⑮解得    ⑯ 16．如图所示，Oxyz坐标系内有一边长为2L的立方体空间，整个立方体空间内存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），M和N分别是AB和中点。一质量为m、电荷量为q的带电微粒由M点静止释放，恰能通过N点。不计空气阻力，已知重力加速度为g。 （1）若M点的电势为零，求N点的电势； （2）若该微粒在M点沿＋z方向以初速度射入电场，求微粒离开立方体空间时的位置坐标； （3）若从M点向正方形平面内各个方向均匀射出速率均为的该种带电微粒（如图），求能从正方形区域内射出的带电微粒数与总微粒数之比。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）设匀强电场的电场强度为E，经判定带电微粒从M至N做匀加速直线运动，qE与mg的合力方向沿MN直线，所以 qE=mg 带电微粒从M至N电场力做功 解得 （2）带电微粒沿＋z方向做匀速直线运动，得 微粒沿＋x方向做初速为零的匀加速直线运动 解得 微粒沿-y方向做自由落体运动 解得 所以微粒离开正方体空间时的位置坐标为 （3）设某一微粒的速度方向与＋x方向夹θ角，该微粒恰好从（）边上射出正方体空间，则沿z方向 沿＋x方向 解得 带电微粒在-y方向运动的位移 所以微粒射出正方体空间时y>0，所以能从正方形区域内射出电场的带电微粒数与总粒子数之比 17．用双臂电桥测低值电阻的电路如图，现用型双臂电桥测量一个低值电阻，取 ，标准电阻值置于。调节联动电阻（始终等于），当检流计指针指零时，的读数为，改变电流方向再次调零，得的读数为。求被测低电阻的值及不确定度。（已知给定条件下最大可测电阻值为，电桥的准确度等级为）。 【答案】， 【详解】根据基尔霍夫定律 解得 又 可以简化为 对 取平均值可得 代入数据解得 不确定度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$