内容正文:
邢台一中2025—2026学年第一学期第一次月考
高二年级物理试题
考试范围:必修三第九章+第十章+第十一章前两节+第四节
说明:1.本试卷共6页,满分100分。
2.请将所有答案填写在答题卡上,答在试卷上无效。
一、选择题(共10小题,共46分。1-7题为单选题,每小题4分,8-10题为多选题,选对的得6分,选不全的得3分,有错选或不答的得0分)
1. 物理概念的形成和物理规律的得出极大地推动了人类对自然界的研究和认识进程,下列关于物理概念和规律的说法正确的是( )
A. 电场中某点电场强度的方向,与电荷在该点所受的电场力方向相同
B. 由欧姆定律可知,在任何电路中电流与电压成正比、与电阻成反比
C. 电流的定义式,适用于任何电荷定向移动形成的电流
D. 在研究带电体之间的相互作用时引入了点电荷的概念,只有电荷量很小的带电体才可看成点电荷
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场强度的方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向,负电荷受力方向与之相反,A错误;
B.欧姆定律仅适用于线性元件(如金属导体、电解液等),而半导体、气体放电等情况不适用,B错误;
C.电流的定义式反映单位时间内通过导体横截面的电荷量,无论电流是否恒定均适用,C正确;
D.点电荷是理想化模型,判断依据是带电体的大小和形状对作用力的影响是否可忽略,与电荷量大小无关,D错误。
故选C。
2. 匀强电场中有一与电场垂直平面,面积为S,该电场的电场强度随时间的变化率为,静电力常量为k,则对应物理量的单位是( )
A. 欧姆 B. 伏特 C. 瓦特 D. 安培
【答案】D
【解析】
【详解】由题意,将各物理量单位代入表达式有
故选D。
3. 如图所示为雷雨天避雷针周围电场的等势面分布情况,在等势面中有、、三点,其中、两点位置关于避雷针对称。下列说法中正确的是( )
A. 、两点的场强相同
B. 正电荷在点的电势能比其在点的电势能小
C. 不计重力的正电荷在、两点的加速度相同
D. 将负电荷从点移动到点,电场力所做的总功为负
【答案】B
【解析】
【详解】A.B点的等差等势面比C点密集,可知B点场强大于C点场强,A错误;
B.因为B点的电势高于C点,由公式可知正电荷在点的电势能比其在点的电势能小,B正确;
C.电场线与等势面垂直,根据对称性可知A、B两点的场强大小相等,但方向不同,根据牛顿第二定律可知不计重力的正电荷在、两点的加速度大小相等,方向不同,C错误;
D.因为B点的电势高于C点,由公式可知负电电荷在B点的电势能较小,则正电荷从C点移动到B点的过程中电场力做正功,D错误。
故选B。
4. 如图所示的电路中,R1=20 Ω,R2=40 Ω,R3=60 Ω,R4=40 Ω,R5=4 Ω,下面说法中,正确的是( )
A. 若UAB=140 V,C、D端开路,UCD=84 V
B. 若UAB=140 V, C、D端开路,UCD=140 V
C. 若UCD=104 V,A、B端开路,UAB=84 V
D. 若UCD=104 V,A、B端开路,UAB=60 V
【答案】D
【解析】
【详解】若UAB=140V,C、D端开路,电路中R1、R3、R4串联,cd端的电压等于R3两端的电压,则,故AB错误;若UCD=104V,A、B端开路,电路中R2、R3、R5串联,AB端的电压等于R3两端的电压,则,故C错误,D正确.故选D.
5. 现在许多人由于运动量减少,体重逐渐增加,体内脂肪也逐步增多。人体体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电。我们可以用某型号脂肪测量仪(如图甲所示)来测量脂肪积累程度,其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例。测量仪模拟电路如图乙所示。测量时,测试者两手分别握住手柄、,闭合开关S。则一般情况下( )
A. 个子高的人一定比个子矮的电阻大
B. 体型相近的两人相比,脂肪含量高者对应的电压表示数较小
C. 测量时电子从经过身体流向形成电流
D. 饮水后人体水分增多,脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小
【答案】D
【解析】
【详解】A.个子高的人不一定比个子矮的脂肪含量高,则电阻不一定大,A错误;
B.体型相近的两人相比,脂肪含量高者对应的电阻较大,则回路电流较小,R1、R2和r上对应的电压较小,则AB两端电压较大,即电压表示数较大,B错误;
C.测量时电流从A经过身体流向B形成电流,而电子的运动方向与电流方向相反,C错误;
D.饮水后人体水分增多,则电阻测量值会偏小,则脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小,D正确。
故选D。
6. 如图所示,电源为恒定电源,当电容器两端电压达到80V时,闪光灯瞬间导通并发光,随后放电。放电结束后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对充电。如此循环使闪光灯周期性发光。下列关于该电路的说法错误的是( )
A. 电容器放电时,其两端电压会瞬间降为0
B. 若增大,则充电时间变长
C. 若增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大
D. 若减小为85V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
【答案】A
【解析】
【详解】A.电容器放电时,其两端电压会慢慢减小到零,故A错误;
B.若R增大,充电过程中平均电流I减小,根据Q=It可知充电时间变长,故B正确;
C.电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等,当电源给电容器充电,达到闪光灯击穿电压U时,闪光灯瞬间导通并发光,所以闪光灯发光电压U一定,若C增大,根据Q=CU可知,闪光灯闪光一次通过的电荷量增大,故C错误;
D.若E减小为85V,当电源给电容器充电,达到闪光灯击穿电压U=80V时,闪光灯瞬间导通并发光,根据Q=CU可知闪光灯闪光一次通过的电荷量不变,故D正确。
此题选择不正确的,故选A。
7. 如图所示,在空间坐标系上、、三点处分别固定一电荷量为、、的点电荷,、、三点分别为、、的中点。规定无穷远处的电势为0,下列说法正确的是( )
A. 、两点的电场强度大小相等
B. 点的电场强度大于点的电场强度
C. 、、点的电势满足
D. 带负电的试探电荷在点的电势能大于其在点的电势能
【答案】A
【解析】
【详解】A.三个点电荷在M、N两点的电场强度方向如图所示
由几何知识可知,M、N两点的合场强大小相等,方向不同,故A正确;
B.O点的电场强度为三个点电荷单独作用在O点时产生的电场强度的矢量和,其大小
a点处点电荷单独作用在N点产生的电场强度大小
则N点的电场强度大小
由此可知N点的电场强度大于O点的电场强度,故B错误;
CD.无穷远处的电势为0,沿电场线的方向电势不断降低,M、N两点的电势相等,P点更靠近两个负点电荷,其电势低于M点,根据,带负电的试探电荷在点的电势能小于其在点的电势能,故CD错误。
故选A。
8. 某同学将一根橡胶棒用毛皮摩擦后,先后进行了如下操作:①将橡胶棒靠近(不接触)验电器的金属球(如图1);②保持橡胶棒的位置不动,用手接触验电器的金属球(如图2);③接着先把手移开,再把橡胶棒移开(如图3)。关于验电器的金属箔张开的情况及分析,以下正确的是( )
A. 操作①中,验电器金属箔不张开,因为棒与金属球没有接触
B. 操作①中,随着棒靠近验电器金属球的过程,金属箔张开的角度越来越大,因为感应电荷越来越多,金属箔上聚集的负电荷也多
C. 操作②中,手接触验电器,金属箔闭合,电荷经过金属球荷通过手导入到大地中
D. 操作③中,金属箔从闭合到又张开一定的角度,因为金属球上的电荷重新分布
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB.操作①中,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,靠近验电器的金属球时,由于静电感应,验电器的金属小球带正电,则指针带负电,从而张开;随着棒靠近验电器金属球的过程,金属箔张开的角度越来越大,因为感应电荷越来越多,金属箔上聚集的负电荷也多,选项A错误,B正确;
C.操作②中,手接触验电器,验电器的电子(负电荷)经过金属球通过人体流入大地,使得金属箔闭合,选项C正确;
D.操作③中,若先把手移开,再把橡胶棒移开,指针与金属球因带多余正电荷,导致指针又张开,选项D正确。
故选BCD。
9. 如图所示,有一均匀对称带负电花环和一质量为m的带正电小球,小球由静止从花环正上方某一高处的A点落下,穿过花环中心又下落到达与A对称的点。在这个过程中,若取花环中心为坐标原点且重力势能为零,无限远处电势为零,竖直向下为轴正方向,则关于小球的加速度a、重力势能、电势能、机械能E,这四个物理量与小球的位置坐标x的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A.花环中心电场强度为零,无穷远处电场强度为零,所以从中心到无穷远处电场强度是先增加再减少。加速度是重力和电场力的合力与质量的比值,在花环上方,重力和电场力都向下,且电场力可能先增加再减小,所以加速度可能先增加再减小,在花环下方,重力向下,电场力向上,且电场力先增加再减小,合力可能先减小再增加,所以加速度可能先减小再增加,A正确;
B.从A到重力做正功,重力势能减小,B错误;
C.从A到电场力先做正功再做负功,所以电势能先减小再增加,但由于场强不均匀,所以电场力做功及电势能变化也不均匀,C错误;
D.由机械能守恒的条件可知,除重力之外的其它力做功影响机械能的变化,电场力先做正功再做负功,所以机械能先增加再减小,小球在花环上方下落过程中电场力可能先变大再变小,在花环下方下落过程中电场力可能先变大再变小,这种变化情况是有可能的,D正确。
故选AD。
10. 如图所示,在匀强电场中有边长为5cm的等边三角形ABC,三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。O点为该三角形的中心,D、E、F分别为AB、BC和AC边的中点。三角形各顶点的电势分别为、、,下列说法正确的是( )
A. O点电势为10V
B. 匀强电场的场强大小为160V/m,方向由C指向A
C. 将电子由E点移到C点,电子的电势能减少了2eV
D. 在三角形ABC内切圆的圆周上,D点电势最低
【答案】BC
【解析】
【详解】A.三角形所在平面与匀强电场的电场线平行,D为边的中点,则有
可得
同理F为的中点,可得,故为等势线,,A错误;
B.场强方向垂直于斜向左上,由电场强度与电势差关系公式可得场强
方向从C到A,B正确;
C.因为
将电子由E点移到C点,电场力做功为
电子由E点移到C点,电场力做正功,电子的电势能减少了,C正确;
D.过圆心O作的平行线,在圆上的交点不为D点,由题图可知,D点电势高于圆的上交点电势,D错误。
故选BC。
二、填空题(每空2分,共16分)
11. 按要求完成下列填空。
(1)如图实验装置可以研究影响平行板电容器电容的因素。该实验采用的研究方法是______。通过静电计指针偏转角度的大小可以推知两导体间电势差的大小,______(填“能”或“不能”)用电压表替代。
(2)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程,内阻);电阻箱(阻值范围);电阻箱(阻值范围);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两档。
①在虚线框内画出电路图并标出和,其中*为公共接线柱,和分别是电流挡和电压挡的接线柱_______;
②电阻箱的阻值应取_______,______。(保留到个位)
【答案】(1) ①. 控制变量法 ②. 不能
(2) ①. ②. 100 ③. 2910
【解析】
【分析】
【小问1详解】
[1]如图实验装置可以研究影响平行板电容器电容的因素。该实验采用的研究方法是控制变量法;
[2]电压表指针偏转需要持续电流,本实验过程没有持续电流,故不能用电压表替代静电计。
【小问2详解】
[1]R1的电阻比较小,所以R1与表头并联构成大量程的电流表,R2的阻值比较大,与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表,设计电路图如图所示:
[2]要改装成1mA的电流表需要并联的电阻R1,
[3]要改装成3V的电压表需要串联一个电阻R2,
【点睛】
12. 某兴趣小组想自制一个电容器。如图甲所示,他们用两片锡箔纸做电极,在两层锡箔纸中间夹以电容纸(某种绝缘介质),一起卷成圆柱形,然后接出引线,再密封在塑料瓶当中,电容器便制成了。
(1)为增加该电容器的电容,应当___________(填正确答案标号);
A.增大电容器的充电电压 B.减小电容器的充电电压
C.锡箔纸面积尽可能大 D.锡箔纸卷绕得尽可能紧
(2)为了测量该电容器电容的大小,由于实验室没有电容计,该小组采用了如图乙所示的电路进行测量。其中电压传感器和电流传感器可以在计算机上显示出电压和电流随时间变化的、图像。先将开关S置于端,电压和电流随时间变化图像分别如图1、图2所示,则该电容器充满电后所带的电荷量约为___________C;电容大小约为___________F。(结果均保留两位有效数字,图线与坐标轴围的小格为75个)
【答案】 ①. CD##DC ②. ③.
【解析】
【详解】(1)[1] AB.电容器的电容与充电电压无关,故A、B错误;
CD.根据电容决定式
可知为增加该电容器的电容,可以增大或减小,所以使锡箔纸面积尽可能大或使锡箔纸卷绕得尽可能紧,都可以增大电容,故C、D正确。
故选CD。
(2)[2]根据可知,图像与时间轴围成的面积表示电荷量。图像每小格表示的电荷量为
图像与时间轴围成的面积共约75个小格,则电容器充满电后所带的电荷量约为
[3]由图像知,充满电后电容器两端电压为,则电容大小约为
三、计算题(共3小题,第13题10分,第14题12分,第15题16分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不能得分)
13. 图甲是近年来兴起的一种静电耳机,图乙是其原理图,A、B为两片平行固定金属薄板,M是位于金属板之间的极薄带电振膜,音频信号加在金属板上,板间将形成随音频信号变化的电场,在静电力作用下振膜振动从而发出声音。若两金属板可看作间距为d、电容为C的平行板电容器,振膜质量为m且均匀带有+q电荷,其面积与金属板相等,振膜只能沿垂直金属板方向平行移动,不计重力和阻力。
(1)当金属板充电至电荷量为Q时,求振膜的加速度a。
(2)若两板所加电压信号UAB如图丙所示,在t=0时刻振膜从两板正中间位置由静止开始运动,为了使振膜做周期为T的重复运动并且始终不碰到金属板,求电压u1和u2的最大值。
【答案】(1);(2);
【解析】
【详解】(1)由,可知金属板间的电压为
又因为且F=Qe,故其所受的静电力
F=
根据牛顿第二定律,有
a=
(2)u1为正向,A板电势高于B板电势,振膜向右运动,如果一直做往复运动且不和金属板发生碰撞,则振膜在一个周期内的总位移应该为零,设u2的电压为u1的n倍,则有
解得
n=2
a1=
不碰金属板,即
a1()≤
解得
u1≤
则由两个电压的关系可得
u2≤
14. 如题图甲为密立根油滴实验的原理图,用喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场。某次实验过程可以简化为题图乙,其中A、B为水平正对放置的平行金属板,两金属板间加电压,板间距d,经观察发现一带电油滴P在两金属板之间保持静止。若突然撤去两金属板间的电压,且两极板所带电量立即消失,经过一小段时间油滴达到最大速率后再匀速下降时间t到达B板,油滴P从静止出发点到B板的位移为L。设油滴在运动过程中质量和电荷量均保持不变,若油滴质量按正比于最大速率的二次方近似处理,比例系数为;空气阻力与速度大小成正比,比例系数为。重力加速度为g,不计油滴间的作用力。求:
(1)油滴P运动过程中的最大速率;
(2)油滴P所带电荷量;
(3)油滴P从静止到刚到达最大速率过程中重力势能的变化量。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)设油滴的质量为m,撤去电压后达到的最大速率为由题意有
①
由平衡条件得
②
联立①②解得
③
(2)未撤电压时油滴保持静止状态,有
④
联立②③④解得
(3)设匀速过程中的位移为h,有
⑤
则重力势能的减小量
⑥
15. 如图所示,在直角平面坐标系xOy的第二象限中有沿+x方向的匀强电场,质量为m,电荷量为q的粒子第一次从M(﹣d,0)点以初速度垂直x轴进入匀强电场,经过N(0,2d)点后飞离匀强电场,此时撤去匀强电场,在x轴上放置一点电荷(大小未知),粒子从N开始做匀速圆周运动,从x轴上的A点(图中未画出)沿﹣y方向离开第一象限。第二次从M点释放一个相同的粒子,重复第一次的运动从N点飞离,此时撤去匀强电场,在第一象限内放置另一点电荷,粒子做匀速圆周运动一段时间后撤去,最后粒子从x轴上的B点(图中未画出)离开第一象限,粒子在B点的速度方向指向右下方,与﹣y方向夹角为30°。已知静电力常量为k,不计粒子的重力及其他阻力,求:
(1)粒子从N点飞离时速度v的大小和方向;
(2)x轴上点电荷电性和电荷量大小;
(3)第二次粒子从x轴离开位置B点横坐标。
【答案】(1),速度与x轴正方向夹角为;(2)负电,;(3)
【解析】
【详解】(1)依题意,知粒子受到水平向右的电场力作用,粒子带正电且在匀强电场中做类平抛运动,有
联立求得
则粒子从N点飞出时,沿y轴正方向的分速度大小为
故
设粒子飞出时速度与x轴正方向夹角为,则有
(2)由于粒子带正电,根据匀速圆周运动特点知,点电荷对粒子的库仑力为引力,则点电荷带负电,由几何知识求得,粒子做匀速圆周运动的半径为
根据库仑力提供粒子做匀速圆周运动的向心力,可得
求得
(3)依题意,可作出粒子运动轨迹如图所示
若在第一象限内放置另一点电荷,由于粒子飞入第一象限的速度不变,根据库仑力提供向心力,可得此时粒子做匀速圆周运动的半径为
则B点的横坐标为
根据几何知识可得
可得
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邢台一中2025—2026学年第一学期第一次月考
高二年级物理试题
考试范围:必修三第九章+第十章+第十一章前两节+第四节
说明:1.本试卷共6页,满分100分。
2.请将所有答案填写在答题卡上,答在试卷上无效。
一、选择题(共10小题,共46分。1-7题为单选题,每小题4分,8-10题为多选题,选对的得6分,选不全的得3分,有错选或不答的得0分)
1. 物理概念的形成和物理规律的得出极大地推动了人类对自然界的研究和认识进程,下列关于物理概念和规律的说法正确的是( )
A. 电场中某点电场强度方向,与电荷在该点所受的电场力方向相同
B. 由欧姆定律可知,在任何电路中电流与电压成正比、与电阻成反比
C. 电流的定义式,适用于任何电荷定向移动形成的电流
D. 在研究带电体之间的相互作用时引入了点电荷的概念,只有电荷量很小的带电体才可看成点电荷
2. 匀强电场中有一与电场垂直的平面,面积为S,该电场的电场强度随时间的变化率为,静电力常量为k,则对应物理量的单位是( )
A. 欧姆 B. 伏特 C. 瓦特 D. 安培
3. 如图所示为雷雨天避雷针周围电场的等势面分布情况,在等势面中有、、三点,其中、两点位置关于避雷针对称。下列说法中正确的是( )
A. 、两点的场强相同
B. 正电荷在点的电势能比其在点的电势能小
C. 不计重力的正电荷在、两点的加速度相同
D. 将负电荷从点移动到点,电场力所做的总功为负
4. 如图所示的电路中,R1=20 Ω,R2=40 Ω,R3=60 Ω,R4=40 Ω,R5=4 Ω,下面说法中,正确的是( )
A. 若UAB=140 V,C、D端开路,UCD=84 V
B 若UAB=140 V, C、D端开路,UCD=140 V
C. 若UCD=104 V,A、B端开路,UAB=84 V
D. 若UCD=104 V,A、B端开路,UAB=60 V
5. 现在许多人由于运动量减少,体重逐渐增加,体内脂肪也逐步增多。人体体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电。我们可以用某型号脂肪测量仪(如图甲所示)来测量脂肪积累程度,其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例。测量仪模拟电路如图乙所示。测量时,测试者两手分别握住手柄、,闭合开关S。则一般情况下( )
A. 个子高的人一定比个子矮的电阻大
B. 体型相近的两人相比,脂肪含量高者对应的电压表示数较小
C. 测量时电子从经过身体流向形成电流
D. 饮水后人体水分增多,脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小
6. 如图所示,电源为恒定电源,当电容器两端电压达到80V时,闪光灯瞬间导通并发光,随后放电。放电结束后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对充电。如此循环使闪光灯周期性发光。下列关于该电路的说法错误的是( )
A. 电容器放电时,其两端电压会瞬间降为0
B 若增大,则充电时间变长
C. 若增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大
D. 若减小为85V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
7. 如图所示,在空间坐标系上、、三点处分别固定一电荷量为、、的点电荷,、、三点分别为、、的中点。规定无穷远处的电势为0,下列说法正确的是( )
A. 、两点的电场强度大小相等
B. 点的电场强度大于点的电场强度
C. 、、点电势满足
D. 带负电的试探电荷在点的电势能大于其在点的电势能
8. 某同学将一根橡胶棒用毛皮摩擦后,先后进行了如下操作:①将橡胶棒靠近(不接触)验电器的金属球(如图1);②保持橡胶棒的位置不动,用手接触验电器的金属球(如图2);③接着先把手移开,再把橡胶棒移开(如图3)。关于验电器的金属箔张开的情况及分析,以下正确的是( )
A. 操作①中,验电器金属箔不张开,因为棒与金属球没有接触
B. 操作①中,随着棒靠近验电器金属球的过程,金属箔张开的角度越来越大,因为感应电荷越来越多,金属箔上聚集的负电荷也多
C. 操作②中,手接触验电器,金属箔闭合,电荷经过金属球荷通过手导入到大地中
D. 操作③中,金属箔从闭合到又张开一定的角度,因为金属球上的电荷重新分布
9. 如图所示,有一均匀对称带负电花环和一质量为m的带正电小球,小球由静止从花环正上方某一高处的A点落下,穿过花环中心又下落到达与A对称的点。在这个过程中,若取花环中心为坐标原点且重力势能为零,无限远处电势为零,竖直向下为轴正方向,则关于小球的加速度a、重力势能、电势能、机械能E,这四个物理量与小球的位置坐标x的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 如图所示,在匀强电场中有边长为5cm的等边三角形ABC,三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。O点为该三角形的中心,D、E、F分别为AB、BC和AC边的中点。三角形各顶点的电势分别为、、,下列说法正确的是( )
A. O点电势为10V
B. 匀强电场的场强大小为160V/m,方向由C指向A
C. 将电子由E点移到C点,电子的电势能减少了2eV
D. 在三角形ABC内切圆的圆周上,D点电势最低
二、填空题(每空2分,共16分)
11. 按要求完成下列填空。
(1)如图实验装置可以研究影响平行板电容器电容的因素。该实验采用的研究方法是______。通过静电计指针偏转角度的大小可以推知两导体间电势差的大小,______(填“能”或“不能”)用电压表替代。
(2)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程,内阻);电阻箱(阻值范围);电阻箱(阻值范围);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两档。
①在虚线框内画出电路图并标出和,其中*为公共接线柱,和分别是电流挡和电压挡的接线柱_______;
②电阻箱的阻值应取_______,______。(保留到个位)
12. 某兴趣小组想自制一个电容器。如图甲所示,他们用两片锡箔纸做电极,在两层锡箔纸中间夹以电容纸(某种绝缘介质),一起卷成圆柱形,然后接出引线,再密封在塑料瓶当中,电容器便制成了。
(1)为增加该电容器电容,应当___________(填正确答案标号);
A.增大电容器的充电电压 B.减小电容器的充电电压
C.锡箔纸面积尽可能大 D.锡箔纸卷绕得尽可能紧
(2)为了测量该电容器电容的大小,由于实验室没有电容计,该小组采用了如图乙所示的电路进行测量。其中电压传感器和电流传感器可以在计算机上显示出电压和电流随时间变化的、图像。先将开关S置于端,电压和电流随时间变化图像分别如图1、图2所示,则该电容器充满电后所带的电荷量约为___________C;电容大小约为___________F。(结果均保留两位有效数字,图线与坐标轴围的小格为75个)
三、计算题(共3小题,第13题10分,第14题12分,第15题16分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不能得分)
13. 图甲是近年来兴起的一种静电耳机,图乙是其原理图,A、B为两片平行固定金属薄板,M是位于金属板之间的极薄带电振膜,音频信号加在金属板上,板间将形成随音频信号变化的电场,在静电力作用下振膜振动从而发出声音。若两金属板可看作间距为d、电容为C的平行板电容器,振膜质量为m且均匀带有+q电荷,其面积与金属板相等,振膜只能沿垂直金属板方向平行移动,不计重力和阻力。
(1)当金属板充电至电荷量为Q时,求振膜的加速度a。
(2)若两板所加电压信号UAB如图丙所示,在t=0时刻振膜从两板正中间位置由静止开始运动,为了使振膜做周期为T的重复运动并且始终不碰到金属板,求电压u1和u2的最大值。
14. 如题图甲为密立根油滴实验的原理图,用喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场。某次实验过程可以简化为题图乙,其中A、B为水平正对放置的平行金属板,两金属板间加电压,板间距d,经观察发现一带电油滴P在两金属板之间保持静止。若突然撤去两金属板间的电压,且两极板所带电量立即消失,经过一小段时间油滴达到最大速率后再匀速下降时间t到达B板,油滴P从静止出发点到B板的位移为L。设油滴在运动过程中质量和电荷量均保持不变,若油滴质量按正比于最大速率的二次方近似处理,比例系数为;空气阻力与速度大小成正比,比例系数为。重力加速度为g,不计油滴间的作用力。求:
(1)油滴P运动过程中的最大速率;
(2)油滴P所带电荷量;
(3)油滴P从静止到刚到达最大速率过程中重力势能的变化量。
15. 如图所示,在直角平面坐标系xOy的第二象限中有沿+x方向的匀强电场,质量为m,电荷量为q的粒子第一次从M(﹣d,0)点以初速度垂直x轴进入匀强电场,经过N(0,2d)点后飞离匀强电场,此时撤去匀强电场,在x轴上放置一点电荷(大小未知),粒子从N开始做匀速圆周运动,从x轴上的A点(图中未画出)沿﹣y方向离开第一象限。第二次从M点释放一个相同的粒子,重复第一次的运动从N点飞离,此时撤去匀强电场,在第一象限内放置另一点电荷,粒子做匀速圆周运动一段时间后撤去,最后粒子从x轴上的B点(图中未画出)离开第一象限,粒子在B点的速度方向指向右下方,与﹣y方向夹角为30°。已知静电力常量为k,不计粒子的重力及其他阻力,求:
(1)粒子从N点飞离时速度v的大小和方向;
(2)x轴上点电荷的电性和电荷量大小;
(3)第二次粒子从x轴离开位置B点的横坐标。
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