精品解析：山东德州市某中学2025-2026学年高一下学期期末模拟考试二物理试题

高一下学期期末模拟考试二 物理试卷 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 如图所示，一个半径为r的均匀带电圆环，带电量为，在其中轴线上有一点A，该点距圆环中心O的距离为，已知静电力常量为k，则A点的电场强度大小为（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，等量异种点电荷分别固定在以O为圆心的半圆弧直径a、b两点，此时O点的电场强度为；若b点的负电荷固定不动，而将a点的正电荷沿圆弧逆时针转过后固定在c点时，此时O点的电场强度为，则与之比为（　　） A. 2∶1 B. 1∶2 C. D. 3. 如图，真空中有两个点电荷，为、为，分别固定在x轴的坐标为0和6cm的位置上。在x轴上，下列说法正确的是（ ） A. 的区域可能有一个电场强度为0的点 B. 的区域电场方向沿x轴负方向 C. 的区域电场方向一定沿x轴负方向 D. 与产生的电场强度大小相等的点有两个 4. 如图甲所示，在真空中有两个等量同种电荷固定在光滑绝缘水平地面上，其连线的中垂线上有A、B、C三点，比荷的点电荷从该水平面内的C点由静止释放，7s时经过B点，12s时经过A点，v-t图像如图乙所示，其中B点处为整条v-t图像切线斜率最大的位置（图中已标出该切线）。则下列说法正确的是（　　） A. B点为中垂线上电场强度最大的点，场强E=1V/m B. 由C点到A点的过程中点电荷的电势能先减小后变大 C. 由C点到A点的过程中，电势逐渐升高 D. AB两点的电势差 5. 一带电粒子仅在静电力作用下由A点运动到B点。图中所示虚线是粒子运动轨迹，实线是电场线。则（　　） A. 粒子带负电 B. 粒子的加速度逐渐变大 C. 粒子的电势能变小 D. 粒子的动能变小 6. 在静电场中，从原点O由静止释放一带负电的微粒，它沿着x轴正方向运动，依次经过x轴上的x1、x2、x3、x4四点。已知微粒仅受电场力作用，该微粒的电势能随位置坐标x的变化关系如图所示。下列说法正确的是（ ） A. x2和x4两点处的电场强度相同 B. 由x1运动到的过程中，微粒的加速度先增大后减小 C. 由x1运动到的过程中，微粒的动能先增大后减小 D. 从x1到x2过程中电场力对微粒做的功小于从x1到过程中电场力对微粒做的功 7. 如图所示，质量为的电梯在缆绳发生断裂后向下坠落，电梯刚接触井底缓冲弹簧时的速度为4m/s，缓冲弹簧被压缩2m时电梯速度减为零。下落过程中安全钳提供给电梯的滑动摩擦力共为，取重力加速度。下列说法正确的是（　　） A. 电梯接触弹簧后速度立即减小 B. 电梯压缩弹簧过程中电梯的加速度一直在减小 C. 电梯速度减为零时弹簧的弹性势能为 D. 电梯压缩弹簧过程中电梯的机械能减少了 8. 应用于机场和火车站的安全检查仪，其传送装置可简化为如图所示的模型。传送带在电动机驱动下始终保持的速率逆时针方向运行，A、B间的距离为3m。已知行李（可视为质点）质量，与传送带之间的动摩擦因数，旅客把行李无初速度地放在A处，行李从B点离开传送带，重力加速度大小取，下列说法正确的是（　　） A. 行李从A到B过程中传送带对行李做功为60J B. 行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为0.08m C. 行李从A到B过程中与传送带因摩擦产生热量为1.6J D. 行李从A到B过程中电动机额外消耗的电能为1.6J 二、多选题（每题4分，不全得2分，共16分） 9. 如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板与静电计金属球相连，下极板与静电计金属外壳均接地，P为电容器两板间一点。电容器充电完成后，断开开关。若电容器电介质的相对介电常数随温度的升高而减小，则当电容器温度升高时，下列说法正确的是（　　） A. 电容器电容增加 B. 静电计指针张角变小 C. 两极板间电场强度变大 D. P点电势升高 10. “空间电场防病促生”技术可以加速植物体内带正电的钾、钙离子等向根部聚集，促进植物快速生长。如图甲所示，喷雾设备的静电喷嘴内装有一根带正电的针，使得农药水珠离开喷嘴时带有大量正电荷，由于与大地相连的农作物的叶子一般都带负电，带正电的农药水珠喷洒到农作物上时，就被吸附在叶子上。某次喷雾设备静止时，形成的部分电场线如图乙所示，A、B、C、D是电场中的四个点，若不考虑水珠所受空气作用力及水珠间的电场力，下列说法正确的是（ ） A. 电场中A、B、C三点的电场强度大小关系为EA<EB<EC B. 同一颗水珠在A、B、C三点的电势能关系为EpA>EpB>EpC C. 电场中A、B、C三点的电势大小关系为φA<φB<φC D. 水珠从喷雾设备运动到农作物叶子的过程中，机械能增大 11. 如图所示为某次蹦极运动的简化过程。弹性绳的一端固定在点，另一端和运动员相连。运动员从点自由下落，至点弹性绳刚好伸直，然后到达最低点，整个过程忽略空气阻力，则（　　） A. 从点到点的过程中弹性绳的弹性势能先减小后增大 B. 从点到点的过程中运动员的动能先增大后减小 C. 从点到点的过程中运动员重力势能的减少量等于弹性绳弹性势能的增加量 D. 从点到点的过程中运动员重力势能的减少量等于弹性绳弹性势能的增加量 12. 如图所示，在某层建筑外墙施工中，质量为m的配重球甲穿在一根竖直固定的光滑导向杆上，并挂在缓冲弹簧上端。质量为4m的吊篮乙通过轻绳跨过固定在支架顶端的光滑定滑轮与配重球甲连接。开始施工前，工人用手托住吊篮乙，使滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为。此时轻绳刚好伸直但无拉力。某时刻由静止释放吊篮乙（吊篮离地足够高），经过一段时间，配重球甲运动到Q点，O、Q两点的连线水平，，且配重球甲在P点与Q点处时弹簧的弹力大小相等。已知弹簧弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，重力加速度为g，，。下列说法正确的是（　　） A. 配重球甲在Q点的加速度小于g B. 配重球甲位于Q点时的速度大小 C. 配重球甲从P点上升到Q点的过程中，甲和乙总机械能先增加后减小 D. 配重球甲上升到PQ中点时，甲和乙总机械能增加量为 三、实验题（每空2分，共18分） 13. 某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，其中电磁打点计时器固定在铁架台上，物块、通过轻绳连接。 （1）实验前某同学发现实验装置有一处错误是___________； （2）纠正错误后顺利完成实验，下列实验操作正确的是___________ A. 实验中选择密度大、体积小的物块 B. 实验中不需要用天平测量物块质量 C. 安装器材时，计时器的两限位孔应在同一竖直线上 D. 为在纸带上打下尽量多的点，应释放物块后迅速接通打点计时器电源 （3）某实验小组选取了如图乙所示的纸带进行数据处理，在纸带上选取连续相邻的计时点标记为、、、、、、，点是点左侧的某个计时点。测得、、间的距离分别为、、，P、Q的质量分别为和。已知电磁打点计时器的工作频率为，重力加速度为，若满足关系式___________（用题中物理量的符号表示），则验证了物块P、Q组成的系统机械能守恒； （4）利用本实验装置还可以测量当地的重力加速度，测量后发现测量值小于真实值，其原因是___________（写出一种原因即可）。 14. （1）据报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电．用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是（ ） A．该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大 B．该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少 C．该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变 D．充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零 （2）电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线．某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：待测电容器（额定电压为16V）；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100Ω、单刀双掷开关；导线若干 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积。 请回答下列问题： a．已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3mA·s，根据图像算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，最大电压为______V，电容器的电容C＝______F；（均保留两位有效数字） b．若将定值电阻换为R1＝180Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线________（选填“b”或“c”）。 四、简答题（15题8分，16题12分，17题10分，18题12分） 15. 在匀强电场中，将电荷量为的点电荷从电场中的点移到点，静电力做了的功，再从点移到点，电势能减小量。已知电场的方向与所在的平面平行，规定点的电势为0，，，。求： （1）、两点间的电势差和、两点间的电势差分别为多少； （2）点和点的电势分别为多少； （3）该匀强电场的场强大小。 16. 如图所示，竖直平面直角坐标系xOy，第Ⅲ象限内固定有半径为R的四分之一光滑绝缘圆弧轨道BC，轨道的圆心在坐标原点O，B端在x轴上，C端在y轴上，同时存在大小为、方向水平向右的匀强电场。第Ⅳ象限与之间有大小为、方向竖直向下的匀强电场。现将一质量为m、电荷量为q的带负电小球从B点正上方高2R处的A点由静止释放，并从B点进入圆弧轨道，重力加速度为g。 （1）求小球经过C点时的速度大小； （2）小球在第Ⅲ象限运动到D点（未标出）速度最大，求的大小； （3）求小球运动到y轴右侧后与x轴的交点坐标。 17. 如图所示，质量的长木板B静止放置在光滑水平面上。质量的物块A（可视为质点），从左端以的初速度水平向右滑上长木板B，经过，A恰好到达B的右端且未掉落，重力加速度，求： （1）物块A与长木板B最终的速度v的大小； （2）物块A与长木板B间的动摩擦因数； （3）长木板B的长度L。 18. 如图所示，BC是半径为R的圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E。今有一质量为m、带正电q的小滑块（体积很小可视为质点），从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为。求： （1）滑块由C到B过程中电场力做的功； （2）水平轨道上A、B两点之间的距离； （3）若，求小滑块在圆弧轨道运动时对轨道的最大压力为多少。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一下学期期末模拟考试二 物理试卷 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 如图所示，一个半径为r的均匀带电圆环，带电量为，在其中轴线上有一点A，该点距圆环中心O的距离为，已知静电力常量为k，则A点的电场强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】带正电圆环不能看成点电荷，将圆环的带电量Q无限分割，假设每一份的电量为q，其中一份q在x轴的A点处产生的电场强度如图所示 有 假设圆环上有n个q，则有 在A点，在垂直x轴方向，的分量为，根据对称性，n个的矢量和为0，沿着x轴方向，的分量 由几何关系知 n个的矢量和就是圆环在A处产生的场强，即 联立解得 故选A。 2. 如图所示，等量异种点电荷分别固定在以O为圆心的半圆弧直径a、b两点，此时O点的电场强度为；若b点的负电荷固定不动，而将a点的正电荷沿圆弧逆时针转过后固定在c点时，此时O点的电场强度为，则与之比为（　　） A. 2∶1 B. 1∶2 C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】依题意得，每个点电荷在O点产生的场强大小为，当a点处的点电荷移至c点时，O点场强，由几何关系可知，合场强大小为 所以 故选C。 3. 如图，真空中有两个点电荷，为、为，分别固定在x轴的坐标为0和6cm的位置上。在x轴上，下列说法正确的是（ ） A. 的区域可能有一个电场强度为0的点 B. 的区域电场方向沿x轴负方向 C. 的区域电场方向一定沿x轴负方向 D. 与产生的电场强度大小相等的点有两个 【答案】D 【解析】 【详解】A．因可知，在的区域不可能有电场强度为0的点，选项A错误； B．的区域内两电荷形成的电荷均沿x轴正向，可知该区域内电场方向沿x轴正方向，选项B错误； C．的区域内两电荷形成的电场方向相反，因，可知该区域内存在一个场强为零的点，在该点左侧到Q2之间场强沿x轴负向，在该点右侧场强沿x轴正向，选项C错误； D．因可知，与产生的电场强度大小相等的点距离Q1较远，距离Q2较近，则有两个点，一个在两电荷之间，另一个在Q2右侧，选项D正确。 故选D。 4. 如图甲所示，在真空中有两个等量同种电荷固定在光滑绝缘水平地面上，其连线的中垂线上有A、B、C三点，比荷的点电荷从该水平面内的C点由静止释放，7s时经过B点，12s时经过A点，v-t图像如图乙所示，其中B点处为整条v-t图像切线斜率最大的位置（图中已标出该切线）。则下列说法正确的是（　　） A. B点为中垂线上电场强度最大的点，场强E=1V/m B. 由C点到A点的过程中点电荷的电势能先减小后变大 C. 由C点到A点的过程中，电势逐渐升高 D. AB两点的电势差 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图线斜率可知小物块在经过点时的加速度最大为 所以点的场强最大，根据牛顿第二定律得 得点的场强大小为 故A正确； B．由到A的过程中，物块的速度一直增加，所以电场力一直做正功，则物块的电势能一直减小，故B错误； C．对带正电荷的物体来说，从高电势到低电势运动，电场力做正功，电势能减小，则由到A过程中，电势逐渐降低，故C错误； D．物块由到A，只有电场力做功，由动能定理可得 把 代入解得 故 故D错误。 故选A。 5. 一带电粒子仅在静电力作用下由A点运动到B点。图中所示虚线是粒子运动轨迹，实线是电场线。则（　　） A. 粒子带负电 B. 粒子的加速度逐渐变大 C. 粒子的电势能变小 D. 粒子的动能变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由粒子的运动轨迹可知，粒子受电场力大致向左，可知该粒子带正电，故A错误； B．因A点的电场线较B点密集，可知A点的场强较大，粒子所受的电场力较大，粒子在A点加速度较大，即该粒子由A到B加速度逐渐减小，故B错误； CD．该粒子由A到B电场力做负功，电势能变大，则动能减小，故C错误，D正确。 故选D。 6. 在静电场中，从原点O由静止释放一带负电的微粒，它沿着x轴正方向运动，依次经过x轴上的x1、x2、x3、x4四点。已知微粒仅受电场力作用，该微粒的电势能随位置坐标x的变化关系如图所示。下列说法正确的是（ ） A. x2和x4两点处的电场强度相同 B. 由x1运动到的过程中，微粒的加速度先增大后减小 C. 由x1运动到的过程中，微粒的动能先增大后减小 D. 从x1到x2过程中电场力对微粒做的功小于从x1到过程中电场力对微粒做的功 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 解得 可知-x图像中图线的斜率表示。由图可知，x2和x4两点处的斜率不同，则它们的电场强度不相同。故A错误； B．根据 可知，由x1运动到的过程中，图线上各点的切线斜率先减小再增大，所以微粒的加速度先减小后增大。故B错误； C．依题意，微粒仅受电场力作用，电场力做功导致动能和电势能的相互转化，二者总量保持不变，由图可知由x1运动到的过程中，微粒的电势能先减小后增大，所以其动能先增大后减小。故C正确； D．由图可知，微粒在x2和处的电势能相等，根据 可知从x1到x2过程中电场力对微粒做的功等于从x1到过程中电场力对微粒做的功。故D错误。 故选C。 7. 如图所示，质量为的电梯在缆绳发生断裂后向下坠落，电梯刚接触井底缓冲弹簧时的速度为4m/s，缓冲弹簧被压缩2m时电梯速度减为零。下落过程中安全钳提供给电梯的滑动摩擦力共为，取重力加速度。下列说法正确的是（　　） A. 电梯接触弹簧后速度立即减小 B. 电梯压缩弹簧过程中电梯的加速度一直在减小 C. 电梯速度减为零时弹簧的弹性势能为 D. 电梯压缩弹簧过程中电梯的机械能减少了 【答案】D 【解析】 【详解】AB．电梯与弹簧接触前，电梯做匀加速直线运动，接触弹簧后，由于弹簧弹力从零逐渐增加，所以电梯先做加速度逐渐减小的加速运动，后做加速度逐渐增加的减速运动，故AB错误； C．电梯刚接触井底缓冲弹簧时的速度为4m/s，缓冲弹簧被压缩2m时电梯停止了运动，根据能量守恒定律得 得 故C错误； D．电梯压缩弹簧过程中，机械能的减少量等于动能的减少量与重力势能的减少量之和，则有 = 故D正确。 故选D。 8. 应用于机场和火车站的安全检查仪，其传送装置可简化为如图所示的模型。传送带在电动机驱动下始终保持的速率逆时针方向运行，A、B间的距离为3m。已知行李（可视为质点）质量，与传送带之间的动摩擦因数，旅客把行李无初速度地放在A处，行李从B点离开传送带，重力加速度大小取，下列说法正确的是（　　） A. 行李从A到B过程中传送带对行李做功为60J B. 行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为0.08m C. 行李从A到B过程中与传送带因摩擦产生热量为1.6J D. 行李从A到B过程中电动机额外消耗的电能为1.6J 【答案】D 【解析】 【详解】A．行李先向左做匀加速直线运动，就牛顿第二定律有 解得 令行李加速至与传送带速度相等，则有 解得 之后行李向左做匀速直线运动，则行李从A到B过程中传送带对行李做功为 故A错误； B．行李匀加速直线运动过程有 则行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为 故B错误； C．行李从A到B过程中与传送带因摩擦产生热量为 故C错误； D．行李从A到B过程中电动机额外消耗的电能 故D正确。 故选D。 二、多选题（每题4分，不全得2分，共16分） 9. 如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板与静电计金属球相连，下极板与静电计金属外壳均接地，P为电容器两板间一点。电容器充电完成后，断开开关。若电容器电介质的相对介电常数随温度的升高而减小，则当电容器温度升高时，下列说法正确的是（　　） A. 电容器电容增加 B. 静电计指针张角变小 C. 两极板间电场强度变大 D. P点电势升高 【答案】CD 【解析】 【详解】A．根据 电容器温度升高时，电容器电介质的相对介电常数减小，则电容器电容减小，故A错误； B．电容器充电完成后，断开开关，电容器电量不变，根据 电容减小，则电容器两极板间电压增大，静电计指针张角变大，故B错误； C．电容器两极板间电压增大，根据 两极板间电场强度变大，故C正确； D．P点与电容器下极板距离不变，根据，则P点与电容器下极板间电势差增大，即P点电势升高，故D正确。 故选CD。 10. “空间电场防病促生”技术可以加速植物体内带正电的钾、钙离子等向根部聚集，促进植物快速生长。如图甲所示，喷雾设备的静电喷嘴内装有一根带正电的针，使得农药水珠离开喷嘴时带有大量正电荷，由于与大地相连的农作物的叶子一般都带负电，带正电的农药水珠喷洒到农作物上时，就被吸附在叶子上。某次喷雾设备静止时，形成的部分电场线如图乙所示，A、B、C、D是电场中的四个点，若不考虑水珠所受空气作用力及水珠间的电场力，下列说法正确的是（ ） A. 电场中A、B、C三点的电场强度大小关系为EA<EB<EC B. 同一颗水珠在A、B、C三点的电势能关系为EpA>EpB>EpC C. 电场中A、B、C三点的电势大小关系为φA<φB<φC D. 水珠从喷雾设备运动到农作物叶子的过程中，机械能增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．电场线的疏密表示场强大小，A点电场线最密，C点最疏。正确关系应为：，A错误。 BC．水珠带正电，电势越高，电势能越大。电场线由正电极端（A附近）指向接地端（C附近），沿电场线电势降低，所以电势关系为： 因此电势能关系为：，B正确，C错误； D．水珠带正电，从高电势的设备向低电势的叶子运动，电场力方向与运动方向夹角小于90°，电场力做正功。根据功能关系，除重力外的其他力（电场力）做正功，机械能增大，D正确。 故选BD。 11. 如图所示为某次蹦极运动的简化过程。弹性绳的一端固定在点，另一端和运动员相连。运动员从点自由下落，至点弹性绳刚好伸直，然后到达最低点，整个过程忽略空气阻力，则（　　） A. 从点到点的过程中弹性绳的弹性势能先减小后增大 B. 从点到点的过程中运动员的动能先增大后减小 C. 从点到点的过程中运动员重力势能的减少量等于弹性绳弹性势能的增加量 D. 从点到点的过程中运动员重力势能的减少量等于弹性绳弹性势能的增加量 【答案】BD 【解析】 【详解】A．从点到点的过程中，弹性绳的形变量持续增大，弹性势能随形变量增大而一直增大，故A错误； B．从点到点运动员做自由落体运动，速度持续增大，动能增大；从点到点的过程中，初始阶段弹性绳弹力小于重力，合力向下，运动员仍加速向下，当弹力等于重力时速度达到最大值，之后弹力大于重力，合力向上，运动员减速向下直到点速度为0，因此整个到的过程中运动员的动能先增大后减小，故B正确； C．从点到点的过程中，运动员的重力势能减少，动能也减少，由能量守恒可知，重力势能减少量与动能减少量之和等于弹性绳弹性势能的增加量，因此重力势能的减少量小于弹性绳弹性势能的增加量，故C错误； D．从点到点的过程中，运动员初、末速度均为0，动能变化量为0，由运动员和弹性绳组成的系统机械能守恒可知，运动员重力势能的减少量全部转化为弹性绳的弹性势能，二者大小相等，故D正确。 故选 BD。 12. 如图所示，在某层建筑外墙施工中，质量为m的配重球甲穿在一根竖直固定的光滑导向杆上，并挂在缓冲弹簧上端。质量为4m的吊篮乙通过轻绳跨过固定在支架顶端的光滑定滑轮与配重球甲连接。开始施工前，工人用手托住吊篮乙，使滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为。此时轻绳刚好伸直但无拉力。某时刻由静止释放吊篮乙（吊篮离地足够高），经过一段时间，配重球甲运动到Q点，O、Q两点的连线水平，，且配重球甲在P点与Q点处时弹簧的弹力大小相等。已知弹簧弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，重力加速度为g，，。下列说法正确的是（　　） A. 配重球甲在Q点的加速度小于g B. 配重球甲位于Q点时的速度大小 C. 配重球甲从P点上升到Q点的过程中，甲和乙总机械能先增加后减小 D. 配重球甲上升到PQ中点时，甲和乙总机械能增加量为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．甲在Q点时，绳水平，拉力水平，竖直方向：甲重力向下，弹簧弹力向下，合力 得，A错误； B．系统（甲、乙、弹簧）机械能守恒，初末弹性势能变化，初动能为0。 甲在Q点速度竖直，沿绳方向（水平）分量为 故乙此时速度 重力势能变化：甲重力势能增加，乙重力势能减少，总重力势能减少 全部转化为甲的动能  解得 ，​ B正确； C．甲、乙总机械能的变化等于弹簧弹力做功，总能量守恒 从P到Q，弹簧弹性势能先减小后增大，故​先增加后减小，C正确； D．PQ中点是弹簧原长位置，甲、乙总机械能增加量等于弹性势能的减少量 ， D正确。 故选BCD 。 三、实验题（每空2分，共18分） 13. 某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，其中电磁打点计时器固定在铁架台上，物块、通过轻绳连接。 （1）实验前某同学发现实验装置有一处错误是___________； （2）纠正错误后顺利完成实验，下列实验操作正确的是___________ A. 实验中选择密度大、体积小的物块 B. 实验中不需要用天平测量物块质量 C. 安装器材时，计时器的两限位孔应在同一竖直线上 D. 为在纸带上打下尽量多的点，应释放物块后迅速接通打点计时器电源 （3）某实验小组选取了如图乙所示的纸带进行数据处理，在纸带上选取连续相邻的计时点标记为、、、、、、，点是点左侧的某个计时点。测得、、间的距离分别为、、，P、Q的质量分别为和。已知电磁打点计时器的工作频率为，重力加速度为，若满足关系式___________（用题中物理量的符号表示），则验证了物块P、Q组成的系统机械能守恒； （4）利用本实验装置还可以测量当地的重力加速度，测量后发现测量值小于真实值，其原因是___________（写出一种原因即可）。 【答案】（1）电磁打点计时器的工作电源为交流电源，题图中接直流电池组 （2）AC （3） （4）系统受到摩擦、空气阻力等阻力作用 【解析】 【小问1详解】 电磁打点计时器的工作电源为交流电源，题图中接直流电池组，是错误的。 【小问2详解】 A．选择密度大、体积小的物块，可以减小空气阻力对实验的影响，故A正确； B．系统机械能守恒的表达式为 M、m无法约去，因此必须用天平测量物块质量，故B错误； C．安装时让限位孔在同一竖直线上，可以减小纸带与限位孔的摩擦，故C正确； D．实验应先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放物块，故D错误。 故选AC。 【小问3详解】 电磁打点计时器工作频率为f，打点周期为 根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于平均速度，得F点速度为 系统从O到F过程，根据机械能守恒定律有 解得 【小问4详解】 实验过程中系统受到摩擦、空气阻力等阻力作用，计算得到的加速度偏小，因此测得的重力加速度测量值小于真实值。 14. （1）据报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电．用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是（ ） A．该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大 B．该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少 C．该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变 D．充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零 （2）电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线．某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：待测电容器（额定电压为16V）；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100Ω、单刀双掷开关；导线若干 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积。 请回答下列问题： a．已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3mA·s，根据图像算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，最大电压为______V，电容器的电容C＝______F；（均保留两位有效数字） b．若将定值电阻换为R1＝180Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线________（选填“b”或“c”）。 【答案】 ①. B ②. 0.042 ③. 9.0 ④. ⑤. c 【解析】 【详解】(1)[1] AD．电容器的电容由自身因素决定，该电容器给手机电池充电时和充电结束后，电容器的电容不变，故AD错误； BC．该电容器给手机电池充电时，电容器放电，电容器所带的电荷量减少，存储的电能变少，故B正确，C错误； 故选B。 (2)[2] 根据可知，释放的电荷量为 [3]由乙图可知，开始放电瞬间通过的电流，则两端电压为 [4]根据，可求出电容器的电容 [5]换用的电阻，则根据，因第2次实验的最大电流小些，故不是b；根据，因两条曲线分别于坐标轴所围成的面积相等，故选c。 四、简答题（15题8分，16题12分，17题10分，18题12分） 15. 在匀强电场中，将电荷量为的点电荷从电场中的点移到点，静电力做了的功，再从点移到点，电势能减小量。已知电场的方向与所在的平面平行，规定点的电势为0，，，。求： （1）、两点间的电势差和、两点间的电势差分别为多少； （2）点和点的电势分别为多少； （3）该匀强电场的场强大小。 【答案】（1）， （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 根据静电力做功和电势差的关系，、两点间的电势差 解得 根据功能关系，电场力做功等于电势能的减小量，、两点间的电势差 解得 【小问2详解】 因，根据电势与电势差间的关系 可得 可得 【小问3详解】 由于匀强电场中沿电场线方向电势均匀变化，故、中点的电势为，连接该中点与点即为等势线，电场线与等势线垂直并指向电势低的等势线，过点的电场线如图所示。 根据几何关系，、沿电场线方向的距离 根据电场强度与电压的关系 解得 16. 如图所示，竖直平面直角坐标系xOy，第Ⅲ象限内固定有半径为R的四分之一光滑绝缘圆弧轨道BC，轨道的圆心在坐标原点O，B端在x轴上，C端在y轴上，同时存在大小为、方向水平向右的匀强电场。第Ⅳ象限与之间有大小为、方向竖直向下的匀强电场。现将一质量为m、电荷量为q的带负电小球从B点正上方高2R处的A点由静止释放，并从B点进入圆弧轨道，重力加速度为g。 （1）求小球经过C点时的速度大小； （2）小球在第Ⅲ象限运动到D点（未标出）速度最大，求的大小； （3）求小球运动到y轴右侧后与x轴的交点坐标。 【答案】（1） （2） （3）和 【解析】 【小问1详解】 带负电小球从A点由静止释放到C点过程，根据动能定理可得 解得 【小问2详解】 在电场中，带负电小球受到的重力和电场力的合力大小为 解得 设重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为θ，则有 解得 则当小球在第Ⅲ象限圆弧轨道BC上运动到D点与圆心连线沿重力和电场力的合力方向时，小球的速度最大，从A点由静止释放到D点过程，根据动能定理可得 解得 【小问3详解】 在第四象限电场中，小球受到的电场力竖直向上、大小为 小球从C点以的速度进入第四象限内的电场中做类平抛运动，加速度大小为 解得，方向竖直向上，设小球在电场中经过x轴，则有， 解得， 可知小球刚好从电场的右边界经过x轴，此时小球竖直向上的分速度为 小球进入第一象限后做斜抛运动，之后再次经过x轴，根据斜抛运动规律有， 解得 则小球运动到y轴右侧后与x轴的交点坐标为和 17. 如图所示，质量的长木板B静止放置在光滑水平面上。质量的物块A（可视为质点），从左端以的初速度水平向右滑上长木板B，经过，A恰好到达B的右端且未掉落，重力加速度，求： （1）物块A与长木板B最终的速度v的大小； （2）物块A与长木板B间的动摩擦因数； （3）长木板B的长度L。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由动量守恒得 解得 【小问2详解】 对A由动量定理，有 解得 【小问3详解】 根据能量守恒，物块A与长木板B因摩擦而产生的热量为 且 解得 18. 如图所示，BC是半径为R的圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E。今有一质量为m、带正电q的小滑块（体积很小可视为质点），从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为。求： （1）滑块由C到B过程中电场力做的功； （2）水平轨道上A、B两点之间的距离； （3）若，求小滑块在圆弧轨道运动时对轨道的最大压力为多少。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 滑块由C到B的过程中电场力做的功为 【小问2详解】 对小滑块从C运动到A全程列动能定理，有 解得 【小问3详解】 若，则有 那么电场力与重力的合力方向与竖直方向成45°，即运动到CB圆弧轨道的中点时速度最大，对轨道的压力也是最大的，此时有 重力与电场力的合力大小为 向心力公式为 由于牛顿第三定律，滑块对轨道的压力与轨道对滑块的支持力等大反向，代入数据后可解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $