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高二年级第一学期物理统一作业(1)(物理)
一、单选题:本大题共8小题,共32分。
1.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是,负离子数是,设元电荷为e,以下说法中正确的是( )
A. 当时电流大小为零
B. 当时,电流方向从,电流大小为
C. 当时,电流方向从,电流大小为
D. 溶液内电流方向从,电流大小为
【答案】D
【解析】电流的方向与正离子定向移动方向相同,则溶液内电流方向从A到B,t时间内通过溶液截面S的电荷量为,则根据电流的定义式可得 ,A、B、C错误,D正确。
2.如图所示,开关S闭合后,静电计G的指针张开一个角度,两正对水平金属板A,B间有一带电油滴悬浮不动。不计G所带的电荷量。下列说法正确的是( )
A. 若仅将B板缓慢水平右移少许,则油滴将向下运动
B. 若仅将A板缓慢竖直上移少许,则A板所带的电荷量将增大
C. 若断开S,仅将A板缓慢水平左移少许,则G的指针张角将变小
D. 若断开S,仅将B板缓慢水平右移少许,则油滴将向上运动
【答案】D
【解析】A.因为电容器和电源相连,金属板间电压不变,若仅将B板缓慢水平右移少许,板间距不变,根据
可知电场强度不变,故油滴静止,故A错误;
B.若仅将A板缓慢竖直上移少许,板间距变大,根据
电容减小,根据
可得电容器放电,A板所带的电荷量将减小,故B错误;
C.若断开S,电容器电荷量不变,仅将A板缓慢水平左移少许,正对面积减小,根据
可得电容减小,根据
可得电容器电压变大,则G的指针张角将变大,故C错误;
D.同理,若断开S,电容器电荷量不变,仅将B板缓慢水平右移少许,分析可得电容器电压变大,根据
可得电场强度增大,刚开始时油滴受电场力大小等于重力,则此时电场力大于重力,则油滴将向上运动,故D正确。
故选D。
3.已知形状不规则的导体甲、乙带异种电荷,附近的电场线如图所示。其中a,b,c,d是导体外表面的点,e和f是甲导体内部的点。则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】A.导体甲处于静电平衡状态,甲是等势体,可知,故A正确;
B.沿电场线方向电势逐渐降低,故,故B错误;
C.电场线的疏密程度反映场强大小,可知,故C错误;
D.处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零,,故D错误。
4.下列对于与静电现象有关的四幅图的说法正确的是( )
A. 甲图中,尺子吸引轻小纸片是因为尺子对小纸片有粘滞力
B. 乙图中,导线外包裹一层金属编织网是为了增加导线的强度,使其不易被拉坏
C. 丙图中,避雷针的工作原理是通过尖端放电,金属棒上的电荷向大气释放,中和空气中的电荷
D. 丁图中,工人进行超高压带电作业,穿戴的工作服是由绝缘物制成,起静电屏蔽的作用
【答案】C
【解析】A.尺子吸引轻小纸片是因为尺子与轻小纸片带异种电荷而相互吸引,故A错误;
B.导线外包裹一层金属编织网是为了形成静电屏蔽,保护导线不受外界电场影响,故B错误;
C.避雷针的工作原理是通过尖端放电,金属棒上的电荷向大气释放,中和空气中的电荷,故C正确;
D.工人进行超高压带电作业,穿戴的工作服是由含金属丝的织物制成,起静电屏蔽的作用,故D错误。
故选C。
5.半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A,B,C将圆环三等分,取走A,B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距C点为2R的D点,O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,则q为( )
A. 正电荷, B. 正电荷,
C. 负电荷, D. 负电荷,
【答案】D
【解析】取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷,根据对称性可知,圆环在O点产生的电场强度为与A在同一直径上的A1和与B在同一直径上的B1产生的电场强度的矢量和,如图所示
因为两段弧长非常小,故可看成点电荷,则有
由图可知,两场强的夹角为,则两者的合场强为
根据O点的合场强为0,则放在D点的点电荷带负电,大小为
根据
联立解得。
故选D。
6.如图所示,正方体的边长为a,在和处放置电荷量分别为、的点电荷,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. B点电场强度大小为 B. B点电场强度大小为
C. D点电场强度大小为 D. D点电场强度大小为
【答案】A
【解析】因 为等边三角形,故 和 在B点产生的电场强度方向互成 ,大小相等,均为
故B点的电场强度大小为 ,故A正确,B错误;
因 为等边三角形,边长与 相等,故 和 在D点产生的电场强度与在B点产生的电场强度大小相等,即 ,故CD错误。
故选A。
7.现代农业通过“空间电场”技术优化大气与地表间形成的自然电场。如图所示,直流高压电源与悬挂电极连接,电极与土壤间形成空间电场,带负电的病原孢子会在该电场作用下向悬挂电极移动,达到防病害的效果。M,N,P为电场中的三点,则( )
A. M,P处电场强度不同 B. M,N处电场强度相同
C. M点电势低于P点电势 D. M点电势等于P点电势
【答案】A
【解析】A、M、P两点电场线疏密程度不同点电场线较密集,P点较稀疏,说明电场强度大小不同,且方向也不同,故A正确;
B、电场强度是矢量,M、N两处的场强方向不同,所以M、N两处的场强不同,故B错误;
CD、沿电场线方向电势逐渐降低,因为悬挂电极带正电荷,所以电场线方向从M指向P,所以M点的电势高于P点的电势,故CD错误。
8.某导体的图像如图,图中时对应的图像切线倾角,下列说法正确的是( )
A. 此导体的电阻随电压的增加逐渐减小
B. 图像切线斜率的倒数表示电阻
C. 时,此导体的电阻
D. 在R两端加3V电压时,每秒通过导体的电荷量是2C
【答案】C
【解析】B.该图像上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,故B错误;
A.由图可知,随电压变大,曲线上各点与原点连线的斜率减小,则电阻变大,即该导体的电阻随电压的升高而增大,故A错误;
C.当通过导体的电流为4A时,导体两端的电压为6V,则此时导体电阻为 ,故C正确;
D.若导体电阻不变,在R两端加3V电压时,通过导体的电流,即每秒通过导体的电荷量是2C,但电阻随电压的增大而增大,所以在R两端加3V电压时,通过导体的电流大于2A,每秒通过导体的电荷量大于2C,故D错误。
二、多选题:本大题共2小题,共8分。
9.如图所示,在光滑绝缘的水平面上放置三个孤立带电小球A,B,C,已知A和C的质量分别为、。此时三个小球恰好位于同一直线,B球位于圆心O点且处于静止状态,A和C恰好以相同的角速度绕B做匀速圆周运动。若将小球B拿掉,使C带上与原来电性相反但电量相等的电荷,此时A,C两球仍能以原来的角速度绕O点做匀速圆周运动。三个小球均视为点电荷。则( )
A. A和C做圆周运动的半径之比为
B. A和C做圆周运动的半径之比为
C. B和C的电荷量之比为
D. B和A的电荷量之比为
【答案】AC
【解析】由题意知,A、C同号,B与A、C异号,对A有 ①
对C有 ②
对B有 ③
联立①②③得
故A正确,B错误;
将小球B拿掉后,有 ④
将④代入①得
即
将④代入②得
即
故C正确,D错误。
故选AC。
10.图1的平行金属板M,N间加有图2所示的交变电压,是M、N板间的中线,当电压稳定时,板间为匀强电场。时,比荷为k的带电粒子甲从О点沿方向、以的速率进入板间,时飞离电场,期间恰好不与极板相碰。若在时刻,带电粒子乙以的速率沿从О点进入板间,已知乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞,不计粒子受到的重力,则下列说法中正确的是
A. T时刻,乙粒子离开电场
B. 乙粒子的比荷为
C. 甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为2:3
D. 甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为1:2
【答案】AD
【解析】A.因为甲、乙两粒子在极板间运动时,所受的电场力垂直于初速度方向,所以粒子在平行极板方向做匀速直线运动;令金属板的长度为 L,则甲粒子在极板间运动的时间为:;乙粒子在极板间运动的时间为:;所以,故,所以乙粒子离开电场的时刻为:,故A正确。
B.假设甲、乙粒子都带正电,乙粒子的比荷为,则甲乙粒子在垂直极板方向的加速度大小分别为:,,方向随着两极板电压方向的改变而改变。根据匀变速直线运动规律,作出甲乙粒子在垂直极板方向的速度-时间图像,如图所示:
由于粒子恰好不与极板碰撞,所以粒子垂直极板方向偏转的最大位移为,d为M、N之间的距离,由速度-时间图像可知,甲通过电场偏转的位移为:,且
联立解得:,而甲偏转的最大位移为:,由速度-时间图像可知,乙偏转的最大位移为:,而,乙粒子在这段时间加速的末速度大小,联立解得:,又因为,联立解得:,故B错误;
由前面的分析可知,乙通过电场偏转的的位移为:,则甲乙通过电场偏转的位移之比为:,故C错误,D正确。
三、实验题:本大题共2小题,共18分。
11.某实验小组用如图甲所示的电路观察电容器的放电现象。实验器材有电动势为E的电源、电容器、电压表、定值电阻R、电流传感器、开关和、滑动变阻器、导线若干,实验中使用电流传感器采集电流信息,绘制图像。实验步骤如下:
闭合开关和,对电容器充电,调节滑动变阻器使充电完毕后电压表的示数。
然后断开开关,电容器通过电阻R放电,利用电流传感器得到放电电流I随时间t变化的图像如图乙所示,则电容器释放的电荷量Q约为__________电阻R的阻值为__________结果保留整数;该电容器的电容__________结果保留三位有效数字。
如果将电阻R更换为阻值更小的电阻,重做实验时,调节滑动变阻器让电压表示数保持不变,则放电过程中图线与坐标轴所围成的面积__________选填“增大”“减小”或“不变”,放电时间__________选填“变长”“变短”或“不变”。
【答案】 500 不变 变短
【解析】由题图乙可知, 时刻,电流大小为,可知电阻 R 的阻值为
由电流的计算公式
可知, 图像与坐标轴所围面积表示电容器所带电荷量,每个小方格的面积表示
由此可知
由电容的定义式可得电容器的电容
将电阻 R 更换为阻值更小的电阻,由于电压不变,所以电容器所释放的电荷量不变,放电过程中 图线与坐标轴所围成的面积不变。
由于阻值更小,因此最大放电电流比原来的大,电量不变,所以放电时间变短。
12.随着居民生活水平的提高,纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测,结果发现有不少样品的电导率电导率是电阻率的倒数,是检验纯净水是否合格的一项重要指标不合格。某学习小组设计实验测量某种纯净水的电阻进而得出该纯净水的电导率。在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满纯净水,玻璃管长为L,玻璃管两端口用插有铜钉的橡皮塞塞住。
你认为不合格的纯净水的电导率是_______填“偏大”或“偏小”;
注水前,如图1所示,用螺旋测微器测得玻璃管内径为_______mm;如图2所示,用20分度游标卡尺测得玻璃管长度为_______cm。
为了测量所取纯净水的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A.电流表量程,电阻约为
B.电压表量程,电阻约为
C.滑动变阻器额定电流
D.电源能提供6V的恒定电压
E.开关一只、导线若干
①根据图3中的电路图,请将图4电路连接完整___;
②图5为根据电流表和电压表的实验数据所画的图像。根据图像,求出该纯净水的电阻______保留2位有效数字。
计算纯净水的电导率表达式____用符号、R、d、L表示,通过代入数据可以判定此纯净水是否合格。
【答案】偏大
【解析】不合格的纯净水电阻较小,电阻率较小,所以电导率偏大;
螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以
根据电路图进行实物连接,如图所示
根据欧姆定律可得
根据电阻定律可得 ,
所以
四、计算题:本大题共3小题,共30分。
13.若氢原子的核外电子做半径为r的匀速圆周运动,已知电子的质量为m,电荷量为e,静电力常量为k,则:
核外电子运动的周期为多少;
电子绕核的运动可等效为环形电流,求电子运动的等效电流的大小。
【答案】解:氢原子的核外电子做匀速圆周运动,由库仑力提供向心力,
可得,
解得。
氢原子的核外电子做匀速圆周运动,一个周期通过横截面的电荷量为e,根据定义式,可得电子运动的等效电流的大小,
把T代入,解得。
【解析】详细解析和解答过程见答案
14.如图,整个空间有场强的水平匀强电场。ABC为竖直面的绝缘光滑轨道,其中AB部分是水平轨道,BC部分是半径为R的圆弧,两段轨道相切于B点。P为水平轨道上的一点,而且,把一质量、带电荷量小球从P点由静止释放,小球将在轨道的内侧运动,g取,求:
小球到达C点时对轨道的压力;
小球从P到C的过程中动能的最大值;
小球从P到C的过程中机械能最大值面为零重力势能参考平面
【答案】设小球在C点的速度大小是,则对于小球由的过程中,
由动能定理得:
解得:
小球在C点时受力分析,由牛顿第二定律得:
解得:
由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力:,方向:水平向右;
由于,知电场力与重力的合力为,与竖直方向夹角为,设合力方向在圆弧的交点为D,则D点动能最大,根据动能定理知:
代入数据解得:;
小球从P到C的过程中,电场力一直做正功,小球的机械能一直增加,以 AB面为零重力势能参考平面,
小球的最大机械能为。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.如图所示,在匀强电场中,有边长为10cm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,三角形各顶点的电势分别为,,,电子电荷量为,求:
匀强电场的电场强度;
将电子由A点移到C点,电子的电势能变化量;
在三角形ABC外接圆的圆周上,电势最低点的电势。
【答案】解:取AC中点为D,则
则BD为等势面,由于电场线与等势线垂直及沿电场线方向电势降低可知电场强度的方向为由C指向A,如图所示
电场强度大小为
将电子由A点移到C点,电子所受电场力做功为
根据功能关系可得
即电子的电势能减少了;
根据几何关系可得
所以三角形ABC外接圆的半径为
外接圆上F点切线与BD平行,则F点的电势最低,所以
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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高二年级第一学期物理统一作业(1)(物理)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题:本大题共8小题,共32分。
1.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是,负离子数是,设元电荷为e,以下说法中正确的是( )
A. 当时电流大小为零
B. 当时,电流方向从,电流大小为
C. 当时,电流方向从,电流大小为
D. 溶液内电流方向从,电流大小为
2.如图所示,开关S闭合后,静电计G的指针张开一个角度,两正对水平金属板A,B间有一带电油滴悬浮不动。不计G所带的电荷量。下列说法正确的是( )
A. 若仅将B板缓慢水平右移少许,则油滴将向下运动
B. 若仅将A板缓慢竖直上移少许,则A板所带的电荷量将增大
C. 若断开S,仅将A板缓慢水平左移少许,则G的指针张角将变小
D. 若断开S,仅将B板缓慢水平右移少许,则油滴将向上运动
3.已知形状不规则的导体甲、乙带异种电荷,附近的电场线如图所示。其中a,b,c,d是导体外表面的点,e和f是甲导体内部的点。则( )
A. B. C. D.
4.下列对于与静电现象有关的四幅图的说法正确的是( )
A. 甲图中,尺子吸引轻小纸片是因为尺子对小纸片有粘滞力
B. 乙图中,导线外包裹一层金属编织网是为了增加导线的强度,使其不易被拉坏
C. 丙图中,避雷针的工作原理是通过尖端放电,金属棒上的电荷向大气释放,中和空气中的电荷
D. 丁图中,工人进行超高压带电作业,穿戴的工作服是由绝缘物制成,起静电屏蔽的作用
5.半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A,B,C将圆环三等分,取走A,B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距C点为2R的D点,O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,则q为( )
A. 正电荷, B. 正电荷,
C. 负电荷, D. 负电荷,
6.如图所示,正方体的边长为a,在和处放置电荷量分别为、的点电荷,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. B点电场强度大小为 B. B点电场强度大小为
C. D点电场强度大小为 D. D点电场强度大小为
7.现代农业通过“空间电场”技术优化大气与地表间形成的自然电场。如图所示,直流高压电源与悬挂电极连接,电极与土壤间形成空间电场,带负电的病原孢子会在该电场作用下向悬挂电极移动,达到防病害的效果。M,N,P为电场中的三点,则( )
A. M,P处电场强度不同 B. M,N处电场强度相同
C. M点电势低于P点电势 D. M点电势等于P点电势
8.某导体的图像如图,图中时对应的图像切线倾角,下列说法正确的是( )
A. 此导体的电阻随电压的增加逐渐减小
B. 图像切线斜率的倒数表示电阻
C. 时,此导体的电阻
D. 在R两端加3V电压时,每秒通过导体的电荷量是2C
二、多选题:本大题共2小题,共8分。
9.如图所示,在光滑绝缘的水平面上放置三个孤立带电小球A,B,C,已知A和C的质量分别为、。此时三个小球恰好位于同一直线,B球位于圆心O点且处于静止状态,A和C恰好以相同的角速度绕B做匀速圆周运动。若将小球B拿掉,使C带上与原来电性相反但电量相等的电荷,此时A,C两球仍能以原来的角速度绕O点做匀速圆周运动。三个小球均视为点电荷。则( )
A. A和C做圆周运动的半径之比为
B. A和C做圆周运动的半径之比为
C. B和C的电荷量之比为
D. B和A的电荷量之比为
10.图1的平行金属板M,N间加有图2所示的交变电压,是M、N板间的中线,当电压稳定时,板间为匀强电场。时,比荷为k的带电粒子甲从О点沿方向、以的速率进入板间,时飞离电场,期间恰好不与极板相碰。若在时刻,带电粒子乙以的速率沿从О点进入板间,已知乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞,不计粒子受到的重力,则下列说法中正确的是
A. T时刻,乙粒子离开电场
B. 乙粒子的比荷为
C. 甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为2:3
D. 甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为1:2
三、实验题:本大题共2小题,共18分。
11.某实验小组用如图甲所示的电路观察电容器的放电现象。实验器材有电动势为E的电源、电容器、电压表、定值电阻R、电流传感器、开关和、滑动变阻器、导线若干,实验中使用电流传感器采集电流信息,绘制图像。实验步骤如下:
闭合开关和,对电容器充电,调节滑动变阻器使充电完毕后电压表的示数。
然后断开开关,电容器通过电阻R放电,利用电流传感器得到放电电流I随时间t变化的图像如图乙所示,则电容器释放的电荷量Q约为__________电阻R的阻值为__________结果保留整数;该电容器的电容__________结果保留三位有效数字。
如果将电阻R更换为阻值更小的电阻,重做实验时,调节滑动变阻器让电压表示数保持不变,则放电过程中图线与坐标轴所围成的面积__________选填“增大”“减小”或“不变”,放电时间__________选填“变长”“变短”或“不变”。
12.随着居民生活水平的提高,纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测,结果发现有不少样品的电导率电导率是电阻率的倒数,是检验纯净水是否合格的一项重要指标不合格。某学习小组设计实验测量某种纯净水的电阻进而得出该纯净水的电导率。在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满纯净水,玻璃管长为L,玻璃管两端口用插有铜钉的橡皮塞塞住。
你认为不合格的纯净水的电导率是_______填“偏大”或“偏小”;
注水前,如图1所示,用螺旋测微器测得玻璃管内径为_______mm;如图2所示,用20分度游标卡尺测得玻璃管长度为_______cm。
为了测量所取纯净水的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A.电流表量程,电阻约为
B.电压表量程,电阻约为
C.滑动变阻器额定电流
D.电源能提供6V的恒定电压
E.开关一只、导线若干
①根据图3中的电路图,请将图4电路连接完整___;
②图5为根据电流表和电压表的实验数据所画的图像。根据图像,求出该纯净水的电阻______保留2位有效数字。
计算纯净水的电导率表达式____用符号、R、d、L表示,通过代入数据可以判定此纯净水是否合格。
四、计算题:本大题共3小题,共30分。
13.若氢原子的核外电子做半径为r的匀速圆周运动,已知电子的质量为m,电荷量为e,静电力常量为k,则:
核外电子运动的周期为多少;
电子绕核的运动可等效为环形电流,求电子运动的等效电流的大小。
14.如图,整个空间有场强的水平匀强电场。ABC为竖直面的绝缘光滑轨道,其中AB部分是水平轨道,BC部分是半径为R的圆弧,两段轨道相切于B点。P为水平轨道上的一点,而且,把一质量、带电荷量小球从P点由静止释放,小球将在轨道的内侧运动,g取,求:
小球到达C点时对轨道的压力;
小球从P到C的过程中动能的最大值;
小球从P到C的过程中机械能最大值面为零重力势能参考平面
15.如图所示,在匀强电场中,有边长为10cm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,三角形各顶点的电势分别为,,,电子电荷量为,求:
匀强电场的电场强度;
将电子由A点移到C点,电子的电势能变化量;
在三角形ABC外接圆的圆周上,电势最低点的电势。
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