精品解析：北京市通州区2025-2026学年高二上学期期中质量检测物理试卷

通州区2025—2026学年第一学期高二年级期中质量检测 物理试卷 考生须知 1．本试卷共两部分，共8页，26道小题。满分为100分，考试时间为90分钟。 2．试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。 3．在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。 4．考试结束，请将答题卡交回。 第一部分（选择题 共60分） 一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每小题3分，共60分） 请阅读下述文字，完成第1题、第2题、第3题、第4题、第5题。 如图1所示，电容器是一种重要的电学元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器，它能储存电荷。 1. 图1为某电容器，上面标有“220μF 250V”的字样。“220μF”指的是电容器的（　　） A. 电压 B. 电荷量 C. 电容 D. 电阻 2. 用C表示电容器的电容，U表示电容器两极间的电势差，则电容器所带的电荷量Q为（　　） A. B. C. D. 3. 用下图描述图1所示电容器充电过程中的电容C与所带电荷量Q的关系，正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 在电容器充电过程中，下列说法正确的是（　　） A. 电容器所带的电荷量保持不变 B. 电容器所带的电荷量逐渐减小 C. 电容器两极间的电势差保持不变 D. 电容器两极间的电势差逐渐增大 5. 下图是利用实验室中的传感器来描绘图1所示电容器放电过程中的电流i随时间t变化的关系，正确的是（　　） A. B. C. D. 请阅读下述文字，完成第6题、第7题、第8题、第9题、第10题。 图为某电荷量为Q的正点电荷的电场线。a、b是同一条电场线上的两个点，它们距离点电荷中心距离关系为。两点的电场强度大小分别为、，电势分别为、。 6. 关于电场强度大小、电势高低的比较，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 现将一电荷量为+q的试探电荷置于a点，受到的静电力为F。关于a点的电场强度，下列说法正确的是（　　） A. B. C. 若在a点换上电荷量为+2q的试探电荷，a点的场强将变为 D. 若移去在a点的试探电荷+q，a点的场强变为零 8. 在电场中的a点放入试探电荷+q，其仅在静电力作用下，沿电场线由a点运动至b点，下列说法正确的是（　　） A. 试探电荷在a点的电势能等于在b点的电势能 B. 试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 C. 试探电荷在a点的动能等于在b点的动能 D. 试探电荷在a点的动能大于在b点的动能 9. 在电场中的a点放入试探电荷+q，其仅在静电力作用下，沿电场线由a点移至b点的过程中静电力对其所做的功，已知该电荷所带电荷量，则a、b两点间的电势差U为（　　） A. B. C. -50V D. 50V 10. 若在a点放置一初速度为零的正电荷，该电荷仅在静电力的作用下由静止开始运动。其运动时的图像如图所示，正确的是（　　） A. B. C. D. 请阅读下述文字，完成第11题、第12题、第13题、第14题、第15题。 库仑定律是电磁学中的基本定律之一，它的建立标志着电磁学的研究从定性阶段转入定量阶段的研究。 11. 如图所示，一个带电球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的、和处，通过调整丝线长度使M、N在同一高度，当小球N静止时，观察丝线与竖直方向的夹角。通过观察发现：当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最大；当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最小。根据三次实验结果的对比，下列说法正确的是（　　） A. 小球N与M间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比 B. 小球N与M间的作用力与它们距离的平方成反比 C. M电荷量越大，绝缘丝线对小球N的作用力越大 D. 距离M越远，绝缘丝线对小球N的作用力越小 12. 两个完全相同带异种电荷的小金属球（皆可视为点电荷），所带电荷量之比为7：5，它们在相距一定距离时相互之间的作用力大小为F，如果让它们充分接触后再放回各自原来的位置，此时两金属球间的相互作用力大小变为（　　） A. B. C. D. 35F 13. 如图所示，垂直于水平桌面固定一根光滑绝缘细直杆，质量相同、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆并可以自由滑动，两小球均可视为点电荷。在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点O，某时刻小球甲从处由静止释放开始向下运动。小球甲向下运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球甲的速度越来越大 B. 小球乙对地面的压力越来越大 C. 小球甲的加速度越来越大 D. 小球甲、乙的电势能越来越小 14. 如图所示，质量分别为和的两个带电小球，电荷量分别为和，用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为与（），A、B两球对细线的拉力分别为和。则（　　） A. 两小球带异种电荷 B. C. D. 15. 如图所示，三个带电小球A、B、C静止在光滑水平地面上，A带正电，电荷量为q（q>0），A、B之间距离为L，B、C之间的距离为2L，则（　　） A. B球带正电 B. C球带负电 C. B球的电荷量为 D. C球的电荷量为2q 请阅读下述文字，完成第16题、第17题、第18题、第19题、第20题。 自然界到处都有静电，静电有有利的一面，也有不利的一面。 16. 关于静电的防止和利用，下列说法不正确的是（　　） A. 静电除尘装置利用静电屏蔽原理，分离空气中粉尘 B. 避雷针将云层电荷导入大地，避免建筑物积累大量电荷 C. 加油站加油前，触摸静电释放器可释放人体静电 D. 油罐车尾部挂铁链触地，防止静电积累 17. 下图显示了在外加电场强度为的匀强电场的情况下，无穷大导体板最终达到静电平衡过程。下列说法正确的是（　　） A. 图甲、图乙中带正电的离子不受静电力作用 B. 图丙中，导体内部场强处处为零 C. 图丙中，导体中的自由电子继续发生定向移动 D. 图丙中，导体的AB表面感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场，大小为 18. 如图所示，一个枕形导体AB原来不带电，将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电荷量为Q，与AB中心O点的距离为R，由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷。当达到静电平衡时，已知静电力常量为，下列说法正确的是（　　） A. 导体A端电势低于B端电势 B. 用导线将AB两端连接，在连接的瞬间，导线中无电流 C. 导体中心O点的场强为 D. 枕形导体两端的感应电荷在O点产生感应电场强度，方向水平向右 19. 如图所示，静电喷涂的工作原理是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，带电的雾化涂料微粒在静电力的作用下向被涂工件运动，最后吸附在其表面上。已知被涂工件带正电荷，在涂料微粒向被涂工件靠近的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 涂料微粒带正电 B. 静电力对涂料微粒做负功 C. 涂料微粒的动能逐渐减小 D. 涂料微粒的电势能逐渐减小 20. 静电悬浮技术是利用静电场对带电物体的电场力来平衡重力，从而实现材料悬浮无容器处理的一种先进技术，其原理示意图如图所示。若两平行金属极板间电势差为U，间距为d。质量为m的金属微粒悬浮于其中，重力加速度大小为g，则金属微粒所带电荷的电性和电荷量q分别为（　　） A. 负电荷， B. 负电荷， C. 正电荷， D. 正电荷， 第二部分（非选择题 共40分） 二、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分） 21. 电容器是一种基础的电子元件，广泛应用于各种电气和电子设备中。在某流水线上用如图所示的传感器来监控塑料产品的厚度，其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下极板位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上，G是灵敏电流计。 （1）当塑料产品的厚度变薄，导致电容器的电容变小，其实质是改变电容器的______；（填选项前字母） A. 两极板间的距离 B. 两极板间的电势差 C. 两极板间的正对面积 D. 两极板间的相对介电常数 （2）当塑料产品的厚度变厚，则______。（填选项前字母） A. 电容器的电容不变 B. 极板上所带的电荷量变大 C. 两极板间的电势差变大 D. 有向右的电流流过灵敏电流计 22. 在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用伏安法测量某金属丝的电阻率ρ（阻值约为5Ω）。 实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ） 电流表（量程0~0.6A，内阻约3Ω） 电流表（量程0~3A，内阻约0.1Ω） 滑动变阻器R（0~20Ω） 电源（电源电压E=3V） （1）为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选______；（填器材的字母符号） （2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为______mm。（该值接近多次测量的平均值） （3）该小组用伏安法测量金属丝的电阻，已知金属丝的电阻较小，为了尽量准确测量且要求电压可以从0开始调节，选用如图的电路图进行测量。通过测量可得，金属丝接入电路的长度为L，直径为d，通过金属丝的电流为I时其两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=______（用所给字母表示）；该电阻率测量值与真实值相比会______（选填“偏大”或“偏小”）。 三、计算及论述题（本题共4小题。第23题、第24题各6分，第25题、第26题各8分，共28分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。 23. 根据玻尔理论，在氢原子内，核外电子绕氢原子核的运动可以视为仅在库仑力作用下的匀速圆周运动。已知氢原子核与电子之间的距离为r，其所带的电荷量均为e。静电力常量为k。回答问题： （1）求氢原子核与电子之间的库仑力的大小； （2）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流。已知电子的质量为m，求电子运动的线速度大小v。 24. 如图为一匀强电场，电场中沿电场线方向上有A、B两点，距离为d，A、B两点间的电势差为。 （1）一个点电荷q从A点移动到B点，请利用功的定义以及电场力做功与电势差的关系式证明电场强度； （2）设该点电荷所带电荷量为+q，分别计算：当规定B点电势能为0时，该图电荷在A点的电势能；当规定A点电势为0时，B点的电势，并填入下表（用题目中所给的物理量符号表示）。 电势能 电势 A 0 B 0 25. 静电除尘就是设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来。如图所示，为某静电除尘装置的简化原理图，两块间距为d的平行带电极板间为除尘空间。若质量为m、电荷量为-q的带电尘埃分布均匀，均以沿板方向的速率v射入除尘空间，当其碰到下极板时，所带电荷立即被中和，同时尘埃被收集。不计空气阻力、尘埃的重力及尘埃之间的相互作用，忽略边缘效应。回答问题： （1）当两极板间电势差为U时，尘埃恰好全部被收集，求极板的最短长度L； （2）若定义除尘率是相同时间内被收集尘埃的数量与进入除尘空间尘埃的数量之比。若仅两极板间的电势差U可以调节，其他条件不变，试论证调节该除尘装置两极板间的电势差U是否可以改变除尘率。（所需其他字母自行设定） 26. 金属导体导电是由于金属导体内部存在大量的可以自由移动的自由电子，这些自由电子定向移动形成电流。一段横截面积为S的粗细均匀金属导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e。自由电子定向移动的平均速率为v。 （1）请从电流定义式出发，推导出导线中的电流I的微观表达式； （2）实质上，电子在定向移动的过程中会与金属导体内部的原子核发生碰撞，大量电子的碰撞可以等效为沿导线方向的平均阻力f，即，a称为阻力系数，为已知常量。试建构电子运动模型，并求出金属导体的电阻率的表达式。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 通州区2025—2026学年第一学期高二年级期中质量检测 物理试卷 考生须知 1．本试卷共两部分，共8页，26道小题。满分为100分，考试时间为90分钟。 2．试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。 3．在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。 4．考试结束，请将答题卡交回。 第一部分（选择题 共60分） 一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每小题3分，共60分） 请阅读下述文字，完成第1题、第2题、第3题、第4题、第5题。 如图1所示，电容器是一种重要的电学元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器，它能储存电荷。 1. 图1为某电容器，上面标有“220μF 250V”的字样。“220μF”指的是电容器的（　　） A. 电压 B. 电荷量 C. 电容 D. 电阻 2. 用C表示电容器的电容，U表示电容器两极间的电势差，则电容器所带的电荷量Q为（　　） A. B. C. D. 3. 用下图描述图1所示电容器充电过程中的电容C与所带电荷量Q的关系，正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 在电容器充电过程中，下列说法正确的是（　　） A. 电容器所带的电荷量保持不变 B. 电容器所带的电荷量逐渐减小 C. 电容器两极间的电势差保持不变 D. 电容器两极间的电势差逐渐增大 5. 下图是利用实验室中的传感器来描绘图1所示电容器放电过程中的电流i随时间t变化的关系，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】1. C 2. A 3. B 4. D 5. A 【解析】 【1题详解】 电容器铭牌上标注的参数中，单位为“F”（法拉）或其派生单位（如μF、pF）的数值表示电容器的电容，单位为“V”（伏）的数值表示电容器的额定电压（或耐压值）。因此“220μF”指的是电容器的电容；故选C。 【2题详解】 电容的比值定义式为，其中C是电容，Q是电容器所带的电荷量（一个极板所带电荷量的绝对值），U是两极板间的电势差；可知电容器所带的电荷量，故选A。 【3题详解】 电容的决定式为，由电容器自身的结构（如极板正对面积、极板间距离、电介质）决定的，对于一个确定的电容器，其电容值是恒定的，与它所带的电荷量Q以及两端的电压U无关；即电容不会随着或者的变化而变化，即图像或图像为横线；故选B。 【4题详解】 AB．在电容器充电过程中，电荷从电源流向电容器的极板，电容器所带的电荷量Q是从0开始逐渐增大的，故AB错误； CD．根据电容的定义式，在充电过程中，电荷量Q逐渐增大，而电容C保持不变，所以电容器两极间的电势差也逐渐增大，直到等于电源电压，故C错误，D正确。 故选D。 【5题详解】 电容器放电时，放电电流（R为放电回路的总电阻）。由于U随时间减小，所以放电电流i也随时间减小，且放电过程不是匀速的，则在i-t图像中，是一条从最大值开始斜率的绝对值逐渐减小的曲线；故选A。 请阅读下述文字，完成第6题、第7题、第8题、第9题、第10题。 图为某电荷量为Q的正点电荷的电场线。a、b是同一条电场线上的两个点，它们距离点电荷中心距离关系为。两点的电场强度大小分别为、，电势分别为、。 6. 关于电场强度大小、电势高低的比较，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 现将一电荷量为+q的试探电荷置于a点，受到的静电力为F。关于a点的电场强度，下列说法正确的是（　　） A. B. C. 若在a点换上电荷量为+2q的试探电荷，a点的场强将变为 D. 若移去在a点的试探电荷+q，a点的场强变为零 8. 在电场中的a点放入试探电荷+q，其仅在静电力作用下，沿电场线由a点运动至b点，下列说法正确的是（　　） A. 试探电荷在a点的电势能等于在b点的电势能 B. 试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 C. 试探电荷在a点的动能等于在b点的动能 D. 试探电荷在a点的动能大于在b点的动能 9. 在电场中的a点放入试探电荷+q，其仅在静电力作用下，沿电场线由a点移至b点的过程中静电力对其所做的功，已知该电荷所带电荷量，则a、b两点间的电势差U为（　　） A. B. C. -50V D. 50V 10. 若在a点放置一初速度为零的正电荷，该电荷仅在静电力的作用下由静止开始运动。其运动时的图像如图所示，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】6. C 7. A 8. B 9. D 10. B 【解析】 【6题详解】 AC．根据图中电场线疏密程度可知，故A错误，C正确； BD．根据沿电场方向电势逐渐降低可知，，故BD错误。 故选C。 【7题详解】 AB．将一电荷量为+q的试探电荷置于a点，受到的静电力为F，则a点的电场强度为，故A正确，B错误； CD．电场强度只由电场自身决定，若在a点换上电荷量为+2q的试探电荷，a点的场强仍为；若移去在a点的试探电荷+q，a点的场强仍为；故CD错误。 故选A。 【8题详解】 在电场中的a点放入试探电荷+q，其仅在静电力作用下，沿电场线由a点运动至b点，电场力对试探电荷做正功，动能增大，电势能减小，则试探电荷在a点的动能小于在b点的动能，试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能。 故选B。 【9题详解】 沿电场线由a点移至b点的过程中静电力对其所做的功，已知该电荷所带电荷量，则a、b两点间的电势差为 故选D。 【10题详解】 若在a点放置一初速度为零的正电荷，该电荷仅在静电力的作用下由a点向右运动，由于电场强度逐渐减小，该电荷受到的静电力逐渐减小，加速度逐渐减小，所以该电荷做加速度逐渐减小的加速运动，则图像的切线斜率逐渐减小。 故选B。 请阅读下述文字，完成第11题、第12题、第13题、第14题、第15题。 库仑定律是电磁学中的基本定律之一，它的建立标志着电磁学的研究从定性阶段转入定量阶段的研究。 11. 如图所示，一个带电球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的、和处，通过调整丝线长度使M、N在同一高度，当小球N静止时，观察丝线与竖直方向的夹角。通过观察发现：当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最大；当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最小。根据三次实验结果的对比，下列说法正确的是（　　） A. 小球N与M间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比 B. 小球N与M间的作用力与它们距离的平方成反比 C. M电荷量越大，绝缘丝线对小球N的作用力越大 D. 距离M越远，绝缘丝线对小球N的作用力越小 12. 两个完全相同带异种电荷的小金属球（皆可视为点电荷），所带电荷量之比为7：5，它们在相距一定距离时相互之间的作用力大小为F，如果让它们充分接触后再放回各自原来的位置，此时两金属球间的相互作用力大小变为（　　） A. B. C. D. 35F 13. 如图所示，垂直于水平桌面固定一根光滑绝缘细直杆，质量相同、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆并可以自由滑动，两小球均可视为点电荷。在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点O，某时刻小球甲从处由静止释放开始向下运动。小球甲向下运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球甲的速度越来越大 B. 小球乙对地面的压力越来越大 C. 小球甲的加速度越来越大 D. 小球甲、乙的电势能越来越小 14. 如图所示，质量分别为和的两个带电小球，电荷量分别为和，用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为与（），A、B两球对细线的拉力分别为和。则（　　） A. 两小球带异种电荷 B. C. D. 15. 如图所示，三个带电小球A、B、C静止在光滑水平地面上，A带正电，电荷量为q（q>0），A、B之间距离为L，B、C之间的距离为2L，则（　　） A. B球带正电 B. C球带负电 C. B球的电荷量为 D. C球的电荷量为2q 【答案】11. D 12. A 13. B 14. C 15. C 【解析】 【11题详解】 D．设丝线与竖直方向夹角为，由平衡条件可得， 故距离球体M越远的位置，越小，绝缘丝线对小球N的作用力T越小，D正确； B．小球N与球体M间的作用力F随距离的增大而减小，但是否与它们距离的平方成反比无法从三次实验结果的对比中看出，B错误； AC．实验过程中，小球N与球体M的电荷量均不变，故无法看出小球N与球体M间的作用力与它们的电荷量成正比，AC错误。 故选D。 【12题详解】 设它们所带的电荷量大小分别是，。在相距一定距离时相互作用力为 由于两电荷异性，接触后再分开，两球电量的绝对值都为，此时两球的库仑力 故选A。 【13题详解】 A．由于甲乙带同种电荷，可知小球甲下落过程中受到重力和竖直向上的库仑斥力，一开始库仑斥力小于重力，甲向下做加速运动，当库仑斥力等于重力时，甲的速度达到最大，之后库仑斥力大于重力，甲向下做减速运动，故A错误； B．小球甲下落过程中，由于甲对乙的库仑斥力向下，且逐渐增大，可知小球乙对地面的压力越来越大，故B正确； C．根据A选项分析可知，加速度先向下减小，之后反向增大，故C错误； D．在小球甲下落过程中，由于库仑斥力对甲做负功，对乙不做功，可知库仑力对甲乙系统做负功，所以小球甲、乙的电势能越来越大，故D错误。 故选B。 【14题详解】 A．根据图示可知，两者间为斥力，所以带同种电荷，故A错误； B．根据牛顿第三定律可知，两者间相互作用的斥力大小相等，但无法计算电量关系，故B错误； C．根据平衡可知 解得，故C正确； D．根据平衡可知 解得，故D错误。 故选C。 【15题详解】 AB．三个带电小球A、B、C静止在光滑水平地面上，则满足“两大夹小，两同夹异”，A带正电，则B带负电，C带正电，选项AB错误； C．设B球带电量为，C球带电量为，对C球受力平衡有 解得 则B球电荷量为，选项C正确； D．对B球受力平衡有 解得 即C球电荷量为，选项D错误。 故选C。 请阅读下述文字，完成第16题、第17题、第18题、第19题、第20题。 自然界到处都有静电，静电有有利的一面，也有不利的一面。 16. 关于静电的防止和利用，下列说法不正确的是（　　） A. 静电除尘装置利用静电屏蔽原理，分离空气中粉尘 B. 避雷针将云层电荷导入大地，避免建筑物积累大量电荷 C. 加油站加油前，触摸静电释放器可释放人体静电 D. 油罐车尾部挂铁链触地，防止静电积累 17. 下图显示了在外加电场强度为的匀强电场的情况下，无穷大导体板最终达到静电平衡过程。下列说法正确的是（　　） A. 图甲、图乙中带正电的离子不受静电力作用 B. 图丙中，导体内部场强处处为零 C. 图丙中，导体中的自由电子继续发生定向移动 D. 图丙中，导体的AB表面感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场，大小为 18. 如图所示，一个枕形导体AB原来不带电，将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电荷量为Q，与AB中心O点的距离为R，由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷。当达到静电平衡时，已知静电力常量为，下列说法正确的是（　　） A. 导体A端电势低于B端电势 B. 用导线将AB两端连接，在连接的瞬间，导线中无电流 C. 导体中心O点的场强为 D. 枕形导体两端的感应电荷在O点产生感应电场强度，方向水平向右 19. 如图所示，静电喷涂的工作原理是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，带电的雾化涂料微粒在静电力的作用下向被涂工件运动，最后吸附在其表面上。已知被涂工件带正电荷，在涂料微粒向被涂工件靠近的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 涂料微粒带正电 B. 静电力对涂料微粒做负功 C. 涂料微粒的动能逐渐减小 D. 涂料微粒的电势能逐渐减小 20. 静电悬浮技术是利用静电场对带电物体的电场力来平衡重力，从而实现材料悬浮无容器处理的一种先进技术，其原理示意图如图所示。若两平行金属极板间电势差为U，间距为d。质量为m的金属微粒悬浮于其中，重力加速度大小为g，则金属微粒所带电荷的电性和电荷量q分别为（　　） A. 负电荷， B. 负电荷， C. 正电荷， D. 正电荷， 【答案】16. A 17. B 18. B 19. D 20. C 【解析】 【16题详解】 A．静电除尘装置利用静电吸附原理，使空气中尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达集尘极被吸附起来，故A错误，符合题意； B．避雷针是尖端，利用尖端放电将云层中的电荷中和或安全地导入大地，从而避免雷电对建筑物的直接打击，保护建筑物免受电荷积累带来的危害，故B正确，不符合题意； C．加油站加油前，触摸静电释放器可释放人体静电，防止静电产生火花，故C正确，不符合题意； D．油罐车在行驶过程中，由于轮胎与地面摩擦以及油的晃动，车体容易积累静电。车尾的铁链拖在地上，可以将产生的静电荷随时传到大地，防止静电积累过多产生火花，引燃燃油，故D正确，不符合题意； 故选A。 【17题详解】 A．图甲、图乙显示了导体内部带负电的电子在静电力作用下向左运动，易知带正电的离子同样会受到静电力的作用，故A错误； BCD．图丙中导体AB表面和CD表面的感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场，场强大小也为，与原电场叠加后，使得导体内部场强处处为零，自由电子受电场力合力为零，不再继续定向移动，故B正确，CD错误。 故选B。 【18题详解】 AB．静电平衡的导体是一个等势体，导体处处电势相等，导体A端电势等于B端电势，故用导线将AB两端连接，在连接的瞬间，导线中无电流，故A错误，B正确； C．处于静电平衡的导体内部的合场强处处为0，故C错误； D．处于静电平衡的导体内部的合场强处处为0，则枕形导体两端的感应电荷在O点产生感应电场强度与负点电荷Q在O点产生电场强度大小相等，方向相反，则枕形导体两端的感应电荷在O点产生感应电场强度，方向水平向左，故D错误。 故选B。 【19题详解】 ABC．被涂工件带正电荷，涂料微粒向被涂工件靠近，根据异种电荷相互吸引，可知涂料微粒带负电，静电力对涂料微粒做正功，可知动能增大，故ABC错误； D．静电力对涂料微粒做正功，根据可知涂料微粒的电势能逐渐减小，故D正确。 故选D。 【20题详解】 由图可知，下极板电势高，两极板场强方向竖直向上，微粒受电场力向上，和重力等大反向，可知微粒带正电；根据平衡条件可得 可知 故选C。 第二部分（非选择题 共40分） 二、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分） 21. 电容器是一种基础的电子元件，广泛应用于各种电气和电子设备中。在某流水线上用如图所示的传感器来监控塑料产品的厚度，其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下极板位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上，G是灵敏电流计。 （1）当塑料产品的厚度变薄，导致电容器的电容变小，其实质是改变电容器的______；（填选项前字母） A. 两极板间的距离 B. 两极板间的电势差 C. 两极板间的正对面积 D. 两极板间的相对介电常数 （2）当塑料产品的厚度变厚，则______。（填选项前字母） A. 电容器的电容不变 B. 极板上所带的电荷量变大 C. 两极板间的电势差变大 D. 有向右的电流流过灵敏电流计 【答案】（1）D （2）B 【解析】 【小问1详解】 当塑料产品的厚度变薄，即导致相对介电常数变小，由可知，电容器的电容变小；故选D。 【小问2详解】 A．当塑料产品的厚度变厚，相对介电常数变大，由可知，电容器的电容变大，故A错误； C．电容器接在恒压直流电源的两极上，则其两极板间的电压不变，故C错误； B．因不变，变大，由可知，极板上所带的电荷量变大，故B正确； D．电容器的电量变大，则电源给其充电，即有向左的电流流过灵敏电流计，故D错误。 故选B。 22. 在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用伏安法测量某金属丝的电阻率ρ（阻值约为5Ω）。 实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ） 电流表（量程0~0.6A，内阻约3Ω） 电流表（量程0~3A，内阻约0.1Ω） 滑动变阻器R（0~20Ω） 电源（电源电压E=3V） （1）为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选______；（填器材的字母符号） （2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为______mm。（该值接近多次测量的平均值） （3）该小组用伏安法测量金属丝的电阻，已知金属丝的电阻较小，为了尽量准确测量且要求电压可以从0开始调节，选用如图的电路图进行测量。通过测量可得，金属丝接入电路的长度为L，直径为d，通过金属丝的电流为I时其两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=______（用所给字母表示）；该电阻率测量值与真实值相比会______（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1） （2）0.396##0.397##0.398 （3） ①. ②. 偏小 【解析】 【小问1详解】 由于通过待测金属丝的最大电流约为，所以为了调节方便且测量准确，电流表应选择； 【小问2详解】 螺旋测微器的精度为0.01mm，可得金属丝的直径为（0.396~0.398）； 【小问3详解】 [1]通过金属丝的电流为I时其两端的电压为U，根据欧姆定律有 由电阻定律可得 联立可得 [2]因电路图采用的是电流表外接法，由于电压表的分流使得电流表示数大于通过金属丝的电流，则由可知，电阻率的测量值偏小。 三、计算及论述题（本题共4小题。第23题、第24题各6分，第25题、第26题各8分，共28分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。 23. 根据玻尔理论，在氢原子内，核外电子绕氢原子核的运动可以视为仅在库仑力作用下的匀速圆周运动。已知氢原子核与电子之间的距离为r，其所带的电荷量均为e。静电力常量为k。回答问题： （1）求氢原子核与电子之间的库仑力的大小； （2）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流。已知电子的质量为m，求电子运动的线速度大小v。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据库仑定律可知 【小问2详解】 电子绕氢原子核做圆周运动时，由库仑力提供向心力，有 解得电子运动的线速度大小为 24. 如图为一匀强电场，电场中沿电场线方向上有A、B两点，距离为d，A、B两点间的电势差为。 （1）一个点电荷q从A点移动到B点，请利用功的定义以及电场力做功与电势差的关系式证明电场强度； （2）设该点电荷所带电荷量为+q，分别计算：当规定B点电势能为0时，该图电荷在A点的电势能；当规定A点电势为0时，B点的电势，并填入下表（用题目中所给的物理量符号表示）。 电势能 电势 A 0 B 0 【答案】（1）在匀强电场中，电场力是恒力，根据功的定义，点电荷从点移动到点时，电场力做功 其中电场力，因此 又根据电场力做功与电势差的关系，电场力做功 联立以上两式： 两边同时约去（），可得 （2） ， 【解析】 【小问1详解】 略； 【小问2详解】 [1]当规定点电势能为时， 从到电场力做功 根据电势能变化与电场力做功的关系 已知，因此点的电势能 [2]当规定点电势为时， 电势差 已知，则 因此点的电势 25. 静电除尘就是设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来。如图所示，为某静电除尘装置的简化原理图，两块间距为d的平行带电极板间为除尘空间。若质量为m、电荷量为-q的带电尘埃分布均匀，均以沿板方向的速率v射入除尘空间，当其碰到下极板时，所带电荷立即被中和，同时尘埃被收集。不计空气阻力、尘埃的重力及尘埃之间的相互作用，忽略边缘效应。回答问题： （1）当两极板间电势差为U时，尘埃恰好全部被收集，求极板的最短长度L； （2）若定义除尘率是相同时间内被收集尘埃的数量与进入除尘空间尘埃的数量之比。若仅两极板间的电势差U可以调节，其他条件不变，试论证调节该除尘装置两极板间的电势差U是否可以改变除尘率。（所需其他字母自行设定） 【答案】（1） （2）根据，可知仅两极板间的电势差U可以调节，其他条件不变可以改变除尘率，即增大电压提高除尘率，直到η = 1 饱和为止。 【解析】 【小问1详解】 带电尘埃只受匀强电场的电场力做类平抛运动，当两极板间电势差为U时，尘埃恰好全部被收集，即从左上方进入的尘埃刚好打在右下角的极板上，有 联立解得极板的最短长度 【小问2详解】 带电尘埃均做类平抛运动，在沿着电场方向的位移为 带电尘埃分布均匀水平射入，则除尘率为 联立可得 则仅两极板间的电势差U可以调节，其他条件不变可以改变除尘率，即增大电压提高除尘率，直到η = 1 饱和为止。 26. 金属导体导电是由于金属导体内部存在大量的可以自由移动的自由电子，这些自由电子定向移动形成电流。一段横截面积为S的粗细均匀金属导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e。自由电子定向移动的平均速率为v。 （1）请从电流定义式出发，推导出导线中的电流I的微观表达式； （2）实质上，电子在定向移动的过程中会与金属导体内部的原子核发生碰撞，大量电子的碰撞可以等效为沿导线方向的平均阻力f，即，a称为阻力系数，为已知常量。试建构电子运动模型，并求出金属导体的电阻率的表达式。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明） 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据电流定义式  在时间 Δt 内，自由电子定向移动的距离为  通过横截面的体积为  该体积内的自由电子数为 总电荷量 代入电流定义式得 【小问2详解】 电子定向移动时，电场力与平均阻力平衡，即  其中 E 为电场强度，根据欧姆定律微分形式  电流密度为  联立方程 （说明：E 为导线内部电场强度，J 为电流密度。） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $