北京市三里屯一中2024-2025学年高二上学期期中考试物理试卷

2024-2025学年第一学期高二期中物理试卷 考试时间: 90 分钟 满分： 100 分 命题人 孙凯 审核人 李晓宇 2024-11 第I卷（选择题） 一、 单选题（共15题，每题3分，总分45分） 1. 物理学中，“质点”、“点电荷”这两个概念的建立所体现的共同的思想方法是：（ ） A.理想化模型法 B．比值法 C.等效替代法 D.控制变量法 2．如图所示，四幅有关电场，下列说法正确的是（　　） A．图甲为等量同种点电荷形成的电场线 B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同 C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点 D．图丁中某一电荷放在e点与放到f点，它们的电势能相同 3．某不规则的导体置于电场中，由于静电感应，在导体周围出现了如图所示的电场分布，图中虚线表示电场线，实线表示等势面，A、B为电场中的两个点，则A、B两点处的场强和电势大小比较正确的是（　　） A．EA<EB，φA<φB B．EA<EB，φA>φB C．EA>EB，φA>φB D．EA>EB，φA<φB 4．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（　　） A．由知，电场中某点的电场强度与检验电荷所受电场力成正比，与其所带的电荷量成反比 B．由知，电容器电容与极板所带电荷量成正比，与极板间电压成反比 C．由知，在以点电荷Q为球心，以r为半径的球面上各点场强均相同 D．由知，带电荷量为1C的正电荷，从A点到B点克服电场力做功1J，则A、B两点的电势差为-1V 5．如图，是材料相同、厚度相同、表面为正方形的金属导体，正方形的边长之比为，通过这两个导体的电流方向如图所示，不考虑温度对电阻率的影响，则两个导体与（    ） A．电阻率之比为 B．电阻之比为 C．串联在电路中，两端的电压之比为 D．串联在电路中，自由电子定向移动的速率之比为 6．用电流表和电压表测量电阻的部分电路如图所示，其中Rx为待测电阻。电表内阻对测量结果的影响不能忽略，下列说法中正确的是（　　）    A．电压表的示数小于Rx两端的电压 B．电压表的示数大于Rx两端的电压 C．电流表的示数大于通过Rx的电流 D．电阻丝的测量值比真实值偏大 7．如图甲、乙、丙、丁是课本内的几幅插图，下列说法正确的是（　　） A．甲图是演示静电屏蔽现象的装置，带电小球的电场不能进入金属网罩内部 B．乙图是一种可变电容器，其原理是通过改变铝片之间距离从而达到改变电容的目的 C．丙图是库仑扭秤，探究带电小球间库仑力大小相关因素时需要测出小球电荷量 D．丁图是避雷针，其通过尖端放电中和空气中的电荷达到避免建筑物遭雷击的目的 8．如图1，A、B是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v-t 图像如图2所示。则A、B附近的电场线分布情况可能是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，真空中，平行板电容器上极板MN与下极板PQ正对且倾斜放置，与水平面夹角为θ，金属板相距为d，其间形成匀强电场。一带电液滴从下极板P点射入，恰好沿直线从上极板N点射出。下列说法正确的是（　　）    A．该电容器MN极板一定带负电 B．液滴从P点到N点的过程中速度一定增加 C．液滴从P点到N点的过程中电势能一定减少 D．油滴的加速度一定为零 10．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，只将电容器板向左平移，静电计指针的张角变小 B．实验中，只将电容器板向上平移，静电计指针的张角变大 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，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 11．美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。已知当地的重力加速度为g，若要测出该油滴的电荷量，不需要测出的物理量有（　　） A．油滴质量m B．两板间的电压U C．两板间的距离d D．两板的长度L 12．空间存在沿x轴分布的电场线，一带负电粒子在处由静止释放，该粒子仅在电场力的作用下运动到的过程中，其电势能随x变化的情况如图所示。则电场中x轴上的电势φ、电场强度E、带电粒子的加速度a、带电粒子的动能随位置坐标x的变化图线正确的是（设沿x轴正方向为正）（　　）    A．   B．   C．   D．   13．图中实线为一个正点电荷的电场线，虚线是其等势面，B、C、D是某条电场线上的三点，且BC=CD，A点与C点在同一等势面上。下列说法正确的是（　　）    A．A点与C点的电场强度相同 B．把一个电子从B点移到D点，其电势能增加 C．同一电荷由B点运动到C点静电力做功大于从C点运动到D点静电力做功 D．把一电子在B点静止释放，它会沿电场线向右运动 14．具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子核（、和）以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场，分别落在A、B、C三点，如图所示。不计粒子的重力，则（　　） A．三种粒子在电场中运动的时间相同 B．三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同 C．落在A点的是 D．到达负极板时，落在C点的粒子的动能小于落在A点的粒子的动能 15．一个质量为m，电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔，竖直高度相等，电场区水平方向无限长，已知每一电场区的场强大小相等，方向均竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球在水平方向一直做匀速直线运动 B．若场强大小等于，则小球经过每一电场区的时间均相同 C．若场强大小等于，则小球经过每一无电场区的时间均相同 D．无论场强大小如何，小球通过所有无电场区的时间均相同 第II卷（非选择题） 二、实验题（18分，共两小题，每空2分） 16．某物理兴趣小组利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作： 步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。 步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。 (1)该实验采用的方法是 。（填正确选项前的字母） A．类比法 B．控制变量法 C．理想模型 (2)若球质量为m，在P1位置偏离竖直方向的夹角为α，则带电体受的库仑力大小为 。 (3)在实验中，同学让两半径为R的小球分别带上q1和q2的正电，并使两小球球心相距3R时处于平衡状态，利用公式来计算两球之间的库仑力， 你认为该值与第二问的结果相比应该 （选填“偏大”“ 偏小”或“相等”）。 17．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能在电脑上显示出电流随时间的变化图像。某同学利用甲图所示的电路来观察电容器充、放电过程。某时刻该同学将开关S接1给电容器充电，一段足够时间后，再把开关S改接2，电容器放电。    （1）当他将开关S接１后，电容器上极板带 （选填“正电”或“负电”）。 再把开关S与２接通，电容器通过电阻R开始放电，此时通过电阻R的电流方向是 （选填“由a到b”或“由b到a”）。 （2）整个充、放电过程，电流传感器会将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的i-t图像。如图乙所示为放电过程的i-t图像。已知图乙所围的面积约为35个方格，可算出该放电过程释放的总的电荷量约为 C。若该同学使用的电源两端输出电压恒为7V，该电容器电容为 F。 （3）在电容器充、放电实验中，若改接不同阻值的电阻放电，则整个放电过程i-t图线与坐标轴所围面积 （选填“改变”或“不变”），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”）。 三、解答题（37分，共4题） 18．如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根不可伸长的细线一端固定于O点，由静止释放。质量为m的小球向左最远能摆到与竖直方向夹角为θ的B点。已知小球所带的电荷量为，细线的长度为L。 （1）求小球从A点摆到B点的过程中重力所做的功W； （2）求A、B两点的电势差； （3）电势差的常见表达式有两种： 第一种是，式中和分别为电场中C、D两点的电势； 第二种是，式中q为检验电荷的电荷量，为检验电荷在电场中从C点移动到D点过程中电场力所做的功。 请你由电场力做功与电势能的关系以及电势差的第一种表达式去推导出电势差的第二种表达式，并明确写出推导的依据。    19．若距地面高约2km的空中有两块乌云，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差约为3×109V，且在没放电前保持不变。已知空气的电场强度达到3×106V/m将被击穿放电。请对以下问题进行估算（估算时可以把两块乌云间电场看成是匀强电场）。 （1）当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？ （2）若某次闪电，两块乌云在很短时间放电完毕，两块乌云之间电势差变为零，通过的电荷量为500C，可释放多少能量？ （3）这次放电现象将（2）问中的电荷放电完毕历时约0.01s，则其平均电流约为多大？ 20．如图所示，M、N为竖直放置的平行金属板，S1、S2为板上正对的小孔，两板间所加电压为U1，金属板P和Q水平放置在N板右侧，关于小孔S1、S2所在直线对称，两板间加有恒定的偏转电压U2，极板间距为d，板长度为L。现有一质子（）从小孔S1处先后由静止释放，经加速后穿过小孔S2水平向右进入偏转电场。已知质子的质量为m，电荷量为q。 (1)求质子进入偏转电场时的速度v0大小； (2)从偏转电场射出时沿垂直板面方向的侧移量y； (3)从偏转电场射出时的速度v。 21．类比是一种重要的科学思想方法。在物理学史上。法拉第通过类比不可压缩流体中的流速线模拟出用电场线来描述电场。 （1）静电场的分布可以用电场线来形象描述，已知静电力常量为k。 ①真空中有一电荷量为Q的正点电荷，其周围电场的电场线分布如图1所示。距离点电荷r处有一点P，请根据库仑定律和电场强度的定义，推导出P点场强大小E的表达式： ②如图2所示，若在A、B两点放置的是电荷量分别为+和-的点电荷，已知A、B间的距离为2a，C为A、B连线的中点，求C点的电场强度的大小的表达式，并根据电场线的分布情况比较和的大小关系，说明原因。 （2）有一足够大的静止水域，在水面下足够深的地方放置一大小可以忽略的球形喷头，其向各方向均匀喷射水流。稳定后水在空间各处流动速度大小和方向是不同的，为了形象地描述空间中水的速度的分布，可引入水的“流速线”。水不可压缩，该情景下水的“流速线”的形状与图1中的电场线相似，箭头方向为速度方向，“ 流速线”分布的疏密反映水流速的大小。已知喷头单位时间喷出水的体积为Q，推导喷头单独存在时，距离喷头为r处水流速大小v的表达式。 参考答案 第I卷（选择题） 一、 单选题（共15题，每题3分，总分45分） 1. 物理学中，“质点”、“点电荷”这两个概念的建立所体现的共同的思想方法是：（ ） A.理想化模型法 B．比值法 C.等效替代法 D.控制变量法 【答案】A 【详解】“质点”、“点电荷”都应用了理想化模型的研究方法 2．如图所示，四幅有关电场，下列说法正确的是（　　） A．图甲为等量同种点电荷形成的电场线 B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同 C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点 D．图丁中某一电荷放在e点与放到f点，它们的电势能相同 【答案】D 【详解】A．电场线从正电荷出发到负电荷终止，由图甲可知，该图为等量异种点电荷形成的电场线，故A错误； B．电场强度是矢量，由图可知，离点电荷距离相等的a、b两点场强大小相等，但方向不相同，故B错误； C．电场线不是带电粒子运动的轨迹，由图丙，过c、d的电场线是曲线，则从c点静止释放一正电荷，电荷不能沿着电场线运动到d点，故C错误； D．该电容器极板之间的电场为匀强电场，由图可知，e点与f点在同一个等势面上，所以某一电荷放在e点与放到f点，它们的电势能相同，故D正确。 故选D。 班级 姓名 3．某不规则的导体置于电场中，由于静电感应，在导体周围出现了如图所示的电场分布，图中虚线表示电场线，实线表示等势面，A、B为电场中的两个点，则A、B两点处的场强和电势大小比较正确的是（　　） A．EA<EB，φA<φB B．EA<EB，φA>φB C．EA>EB，φA>φB D．EA>EB，φA<φB 【答案】B 【详解】电场线越密，电场强度越大，B点处电场线比A点处电场线密，可得 根据沿电场线电势降低，可得 故选B。 4．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（　　） A．由知，电场中某点的电场强度与检验电荷所受电场力成正比，与其所带的电荷量成反比 B．由知，电容器电容与极板所带电荷量成正比，与极板间电压成反比 C．由知，在以点电荷Q为球心，以r为半径的球面上各点场强均相同 D．由知，带电荷量为1C的正电荷，从A点到B点克服电场力做功1J，则A、B两点的电势差为-1V 【答案】D 【详解】A．公式 是电场强度的定义式，电场中某点的电场强度与检验电荷所受电场力以及其所带的电荷量无关，选项A错误； B．公式 是电容的定义式，电容器电容由电容器本身的结构决定，与极板所带电荷量以及极板间电压无关，选项B错误； C．由 知，在以点电荷Q为球心，以r为半径的球面上各点场强大小均相同，但是方向不同，选项C错误； D．由 知，带电荷量为1C的正电荷，从A点到B点克服电场力做功1J，则A、B两点的电势差为 选项D正确。 故选D。 5．如图，是材料相同、厚度相同、表面为正方形的金属导体，正方形的边长之比为，通过这两个导体的电流方向如图所示，不考虑温度对电阻率的影响，则两个导体与（    ） A．电阻率之比为 B．电阻之比为 C．串联在电路中，两端的电压之比为 D．串联在电路中，自由电子定向移动的速率之比为 【答案】C 【详解】A．电阻率由金属本身决定，则两个导体与电阻率之比为，故A错误； B．设正方形的边长为，厚度为，根据电阻定律可知 两个导体的电阻之比为 故B错误； C．两导体串联在电路中，通过的电流相等，根据欧姆定律可知，两电阻两端的电压之比为，故C正确； D．因两段导体串联，通过的电流相等，根据电流的微观表达式 可知自由电子在与中的定向移动速率之比为 故D错误。 故选C。 6．用电流表和电压表测量电阻的部分电路如图所示，其中Rx为待测电阻。电表内阻对测量结果的影响不能忽略，下列说法中正确的是（　　）    A．电压表的示数小于Rx两端的电压 B．电压表的示数大于Rx两端的电压 C．电流表的示数大于通过Rx的电流 D．电阻丝的测量值比真实值偏大 【答案】C 【详解】AB．电压表与电阻并联，根据并联电路电压特点可知电压表的示数等于电阻Rx两端的电压，故AB错误； C．根据并联电路的电流特点，电流表的示数 I=IV+IR＞Ix 故C正确; D．根据欧姆定律，电阻Rx的测量值 电阻Rx的真实值 因此，电阻Rx的测量值小于真实值，故D错误。 故选C。 7．如图甲、乙、丙、丁是课本内的几幅插图，下列说法正确的是（　　） A．甲图是演示静电屏蔽现象的装置，带电小球的电场不能进入金属网罩内部 B．乙图是一种可变电容器，其原理是通过改变铝片之间距离从而达到改变电容的目的 C．丙图是库仑扭秤，探究带电小球间库仑力大小相关因素时需要测出小球电荷量 D．丁图是避雷针，其通过尖端放电中和空气中的电荷达到避免建筑物遭雷击的目的 【答案】D 【详解】A．甲图中，由于静电屏蔽使得金属网罩内部场强为零，但静电屏蔽并不是带电小球的电场遮挡在外，而是感应电荷的电场与带电小球的电场抵消为零，故A错误； B．乙图的可变电容器的原理是改变铝片之间的正对面积从而达到改变电容的目的，故B错误； C．丙图是库仑扭秤，库仑通过它发现了电荷之间的相互作用规律，不需要测出小球电荷量，故C错误； D．丁图中建筑物顶端的避雷针通过尖端放电，中和空气中的电荷达到避免雷击的目的，故D正确。 故选D。 8．如图1，A、B是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v-t 图像如图2所示。则A、B附近的电场线分布情况可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】速度时间图象的切线的斜率表示加速度，所以加速度不断减小，电场力不断减小，场强也不断减小，故 EA＞EB 由图可知速度逐渐增大，根据动能定理可知电场力做正功，结合以上可知，故B正确，ACD错误。 故选B。 9．如图所示，真空中，平行板电容器上极板MN与下极板PQ正对且倾斜放置，与水平面夹角为θ，金属板相距为d，其间形成匀强电场。一带电液滴从下极板P点射入，恰好沿直线从上极板N点射出。下列说法正确的是（　　）    A．该电容器MN极板一定带负电 B．液滴从P点到N点的过程中速度一定增加 C．液滴从P点到N点的过程中电势能一定减少 D．油滴的加速度一定为零 【答案】C 【详解】ABD．一带电液滴在电场力和重力作用下由P点沿直线运动到N点，分析可知带电液滴受力如图所示    电场力和重力恒定，合力恒定不为零，加速度恒定方向沿向下，该液滴一定做匀减速直线运动，由于不清楚液滴的电性，所以无法判断MN极板带正电还是负电，故ABD错误； C．由图可知，液滴所受电场力和液滴运动方向的夹角为锐角，可知电场力做正功，液滴电势能减小，故C正确。 故选C。 10．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，只将电容器板向左平移，静电计指针的张角变小 B．实验中，只将电容器板向上平移，静电计指针的张角变大 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，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 【答案】B 【详解】A．实验前，只将电容器板向左平移，两极板间的间距增大，根据 可知电容器电容减小，电容器带电量不变，根据 可知电容器两端电压增大，静电计指针的张角变大，故A错误； B．实验中，只将电容器板向上平移，电容器正对面积减小，则电容器电容减小，电容器带电量不变，则电容器两端电压增大，静电计指针的张角变大，故B正确； C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，介电常数增大，可知电容器电容增大，电容器带电量不变，则电容器两端电压减小，静电计指针的张角变小，故C错误； D．电容只与电容器本身有关，与极板带电荷量无关，故电容器电容不变，故D错误。 故选B。 11．美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。已知当地的重力加速度为g，若要测出该油滴的电荷量，不需要测出的物理量有（　　） A．油滴质量m B．两板间的电压U C．两板间的距离d D．两板的长度L 【答案】D 【详解】由于油滴处于悬浮状态，则 所以 故需要测出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U、两板间的距离d。 故选D 12．空间存在沿x轴分布的电场线，一带负电粒子在处由静止释放，该粒子仅在电场力的作用下运动到的过程中，其电势能随x变化的情况如图所示。则电场中x轴上的电势φ、电场强度E、带电粒子的加速度a、带电粒子的动能随位置坐标x的变化图线正确的是（设沿x轴正方向为正）（　　）    A．   B．   C．   D．   【答案】C 【详解】A．根据图像可知随x变化的函数为 （） 令粒子电荷量大小为q，由于 则有 结合上述可知 即图像为一条过原点的倾斜直线，斜率为正值，故A错误； B．根据电场力做功与电势能的变化之间的关系有 则有 可知图像斜率的绝对值表示电场力，根据图像可知图像斜率为一定值，可知，该电场为匀强电场，电场强度为一个定值，图像为一条平行于x轴的直线，故B错误； C．根据上述，电场为匀强电场，根据牛顿第二定律可知，粒子沿x轴正方向做匀加速直线运动，加速度为一个定值，方向与规定正方向相同，可知为正方向上的一条平行于x轴方向的直线，故C正确； D．根据动能定理有 则有 根据上述，电场是匀强电场，则图像是一条过原点的倾斜直线，斜率为正值，故D错误。 故选C。 13．图中实线为一个正点电荷的电场线，虚线是其等势面，B、C、D是某条电场线上的三点，且BC=CD，A点与C点在同一等势面上。下列说法正确的是（　　）    A．A点与C点的电场强度相同 B．把一个电子从B点移到D点，其电势能增加 C．同一电荷由B点运动到C点静电力做功大于从C点运动到D点静电力做功 D．把一电子在B点静止释放，它会沿电场线向右运动 【答案】BC 【详解】A．A点与C点的电场强度大小相同，但是方向不同，选项A错误； B．把一个电子从B点移到D点，电场力做负功，则其电势能增加，选项B错误； C．根据U=Ed，因为BC间场强大于CD间场强，可知UBC>UCD，根据W=qU可知，同一电荷由B点运动到C点静电力做功大于从C点运动到D点静电力做功，选项C正确； D．把一电子在B点静止释放，它会沿电场线向左运动，选项D错误。 故选BC。 14．具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子核（、和）以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场，分别落在A、B、C三点，如图所示。不计粒子的重力，则（　　） A．三种粒子在电场中运动的时间相同 B．三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同 C．落在A点的是 D．到达负极板时，落在C点的粒子的动能小于落在A点的粒子的动能 【答案】BD 【详解】A．设平行板间电压为U，P与下极板间的电压为。在沿电场方向，加速度大小为 沿电场方向位移相同 三种同位素原子核的电荷量q相同，y相同，原子核质量m不同，所以用时不同，故A错误； B．因三种同位素原子核都是从P运动到了下极板，由 因相同，所以电势能的变化量相同，故B正确； C．沿电场方向位移相同 三种同位素原子核的电荷量q相同，y相同，因质量最小，所以其运动时间最短，又 落在C点，故C错误； D．到达负极板过程中，只有电场力做功，且电场力做功相等，由动能定理可得动能的变化量相同，故原来谁的动能大，谁落在下极板的动能就大，因初速度相等，的质量最小，故的初动能最小，即落在下极板的动能最小，通过C选项分析，落在C点，故落在C点的粒子的动能小于落在A点的粒子的动能，故D正确。 故选BD。 15．一个质量为m，电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔，竖直高度相等，电场区水平方向无限长，已知每一电场区的场强大小相等，方向均竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球在水平方向一直做匀速直线运动 B．若场强大小等于，则小球经过每一电场区的时间均相同 C．若场强大小等于，则小球经过每一无电场区的时间均相同 D．无论场强大小如何，小球通过所有无电场区的时间均相同 【答案】AC 【详解】A．将小球的运动沿着水平方向和竖直方向分解，水平方向不受外力，以v0做匀速直线运动，故A正确； B．竖直方向，在无电场区只受重力，加速度为g，竖直向下，有电场区除重力外，还受到向上的恒定的电场力作用，加速度的大小和方向取决于合力的大小和方向，当电场强度等于时，电场力等于mg，故在电场区小球所受的合力为零，在无电场区小球匀加速运动，所以经过每个电场区，小球的速度均不等，因而小球经过每一电场区的时间均不相等，故B错误； C．当电场强度等于时，电场力等于2mg，故在电场区小球所受的合力大小等于mg，方向竖直向上，加速度大小等于g，方向竖直向上，根据运动学公式，经过第一个无电场区 经过第一个电场区 联立解得 ， 接下来小球的运动重复前面的过程，即每次通过无电场区都是自由落体运动，每次通过电场区都是末速度为零匀减速直线运动，可知，小球经过每一无电场区的时间均相同，故C正确； D．通过前面的分析可知，物体通过每个无电场区的初速度不一定相同，所以，通过电场的时间不同，故D错误。 故选AC。 第II卷（非选择题） 二、实验题（18分，共两小题，每空2分） 16．某物理兴趣小组利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作： 步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。 步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。 (1)该实验采用的方法是 。（填正确选项前的字母） A．类比法 B．控制变量法 C．理想模型 (2)若球质量为m，在P1位置偏离竖直方向的夹角为α，则带电体受的库仑力大小为 。 (3)在实验中，同学让两半径为R的小球分别带上q1和q2的正电，并使两小球球心相距3R时处于平衡状态，利用公式来计算两球之间的库仑力， 你认为该值与第二问的结果相比应该 （选填“偏大”“ 偏小”或“相等”）。 【答案】(1)B (2)mgtanα (3)偏大 【详解】（1）该实验研究静电力与电荷的电量以及距离之间的关系，则采用的方法是控制变量法，故选B； （2）对小球受力分析可知，带电体受的库仑力大小为 F=mgtanα （3）因两电荷带正电，则由于斥力作用使得电荷间的距离大于3R，则利用公式 来计算两球之间的库仑力，该值与第二问的结果相比应该偏大。 17．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能在电脑上显示出电流随时间的变化图像。某同学利用甲图所示的电路来观察电容器充、放电过程。某时刻该同学将开关S接1给电容器充电，一段足够时间后，再把开关S改接2，电容器放电。    （1）当他将开关S接１后，电容器上极板带 （选填“正电”或“负电”）。 再把开关S与２接通，电容器通过电阻R开始放电，此时通过电阻R的电流方向是 （选填“由a到b”或“由b到a”）。 （2）整个充、放电过程，电流传感器会将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的i-t图像。如图乙所示为放电过程的i-t图像。已知图乙所围的面积约为35个方格，可算出该放电过程释放的总的电荷量约为 C。若该同学使用的电源两端输出电压恒为7V，该电容器电容为 F。 （3）在电容器充、放电实验中，若改接不同阻值的电阻放电，则整个放电过程i-t图线与坐标轴所围面积 （选填“改变”或“不变”），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】 正电 b到a 2.8×10-3 4.0×10-4 不变 c 【详解】（1）[1]当他将开关S接１后，电容器上极板带正电。 [2]再把开关S与２接通，电容器通过电阻R开始放电，此时通过电阻R的电流方向是由b到a。 （2）[3]图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电量，则可算出该放电过程释放的总的电荷量约为 Q=35×0.4×0.2×10-3C=2.8×10-3C [4]若该同学使用的电源两端输出电压恒为7V，该电容器电容为 （3）[5]因为图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电量，则在电容器充、放电实验中，若改接不同阻值的电阻放电，则整个放电过程i-t图线与坐标轴所围面积不变； [6]电阻越大，则电容器放电越慢，则图线的a、b、c、三条曲线中对应电阻最大的一条是c。 三、解答题（37分，共4题） 18．如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根不可伸长的细线一端固定于O点，由静止释放。质量为m的小球向左最远能摆到与竖直方向夹角为θ的B点。已知小球所带的电荷量为，细线的长度为L。 （1）求小球从A点摆到B点的过程中重力所做的功W； （2）求A、B两点的电势差； （3）电势差的常见表达式有两种： 第一种是，式中和分别为电场中C、D两点的电势； 第二种是，式中q为检验电荷的电荷量，为检验电荷在电场中从C点移动到D点过程中电场力所做的功。 请你由电场力做功与电势能的关系以及电势差的第一种表达式去推导出电势差的第二种表达式，并明确写出推导的依据。    【答案】（1）mgLcosθ；（2），；（3）详见解析 【详解】（1）小球从A到B的过程中下降的高度为 h=Lcosθ 重力对小球做的功为 W=mgh 可得 W=mgLcosθ （2）小球从A到B的过程中，由动能定理有 解得 根据匀强电场有 解得 （3）设试探电荷在C点的电势能为，在D点的电势能为，则试探电荷从C运动到D的过程中，根据电场力做功与电势能变化的关系有 根据电势的定义式有 联立各式可得 即 所以 19．若距地面高约2km的空中有两块乌云，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差约为3×109V，且在没放电前保持不变。已知空气的电场强度达到3×106V/m将被击穿放电。请对以下问题进行估算（估算时可以把两块乌云间电场看成是匀强电场）。 （1）当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？ （2）若某次闪电，两块乌云在很短时间放电完毕，两块乌云之间电势差变为零，通过的电荷量为500C，可释放多少能量？ （3）这次放电现象将（2）问中的电荷放电完毕历时约0.01s，则其平均电流约为多大？ 【答案】（1）1000m；（2）1.5×1012J；（3）5×104A 【详解】（1）由 可得两块乌云会发生电闪雷鸣的距离 （2）释放的能量为电场力做功 （3）平均电流约为 20．如图所示，M、N为竖直放置的平行金属板，S1、S2为板上正对的小孔，两板间所加电压为U1，金属板P和Q水平放置在N板右侧，关于小孔S1、S2所在直线对称，两板间加有恒定的偏转电压U2，极板间距为d，板长度为L。现有一质子（）从小孔S1处先后由静止释放，经加速后穿过小孔S2水平向右进入偏转电场。已知质子的质量为m，电荷量为q。 (1)求质子进入偏转电场时的速度v0大小； (2)从偏转电场射出时沿垂直板面方向的侧移量y； (3)从偏转电场射出时的速度v。 【答案】(1) (2) (3)见解析 【详解】（1）在加速电场中，根据动能定理可得 解得 （2）质子在偏转电场中做类平抛运动，则 联立可得 （3）质子从偏转电场射出时有 解得 即射出偏转电场时质子的速度大小为，速度方向与水平方向的夹角的正切值为。 21．类比是一种重要的科学思想方法。在物理学史上。法拉第通过类比不可压缩流体中的流速线模拟出用电场线来描述电场。 （1）静电场的分布可以用电场线来形象描述，已知静电力常量为k。 ①真空中有一电荷量为Q的正点电荷，其周围电场的电场线分布如图1所示。距离点电荷r处有一点P，请根据库仑定律和电场强度的定义，推导出P点场强大小E的表达式： ②如图2所示，若在A、B两点放置的是电荷量分别为+和-的点电荷，已知A、B间的距离为2a，C为A、B连线的中点，求C点的电场强度的大小的表达式，并根据电场线的分布情况比较和的大小关系，说明原因。 （2）有一足够大的静止水域，在水面下足够深的地方放置一大小可以忽略的球形喷头，其向各方向均匀喷射水流。稳定后水在空间各处流动速度大小和方向是不同的，为了形象地描述空间中水的速度的分布，可引入水的“流速线”。水不可压缩，该情景下水的“流速线”的形状与图1中的电场线相似，箭头方向为速度方向，“ 流速线”分布的疏密反映水流速的大小。已知喷头单位时间喷出水的体积为Q，推导喷头单独存在时，距离喷头为r处水流速大小v的表达式。 【答案】（1）①；②；q1＞q2；（2） 【详解】（1）①若在P点放上一个电荷量为q的试探电荷，则由库仑定律可知，该试探电荷受的电场力为 则该点的场强为 ②+q1在C点的场强 方向向右； -q2在C点的场强 方向向右，则C点的场强为 如图所示，过C作A、B连线的中垂线，交某条电场线于D点，由图可知该点场强ED斜向上方，因此 q1＞q2 （2）当喷头单独存在时，喷头向空间各方向均匀喷水，设单位时间喷头喷出水的体积为Q，在距喷头r处水流速度大小为v，设极短的一段时间△t，则 v△t⋅4πr2=Q⋅△t 因此，在距喷头r处的流速大小为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$