精品解析：广东省广州市广雅中学2025-2026学年高二上学期12月月考物理试卷

2025学年第一学期高二12月阶段测试 物理 本试卷共6页，共15小题，满分100分，考试用时75分钟 注意事项： 1、开考前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、班级、考号等信息填写在答题卡指定区域内，用2B铅笔在答题卡相应位置上填涂考号， 2、选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案：不能答在试卷上。 3、非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案须写在答题卡上各题目指定区域内的相应位置上，不得使用涂改液，不得使用计算器，不按以上要求作答的答案无效。 4、考生必须保证答题卡的整洁。 一、单项选择题，本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。 1. 如图为某型号的干电池，在其外壳上标注有“9伏”的字样，这表示（　　） A. 电池短路时，该电池输出的电流为9A B. 该电池在单位时间内有9J的化学能转化为电能 C. 将该电池接入电路后，电池两端的电压始终为9V D. 1C正电荷通过该电池的过程中，有9J的化学能转化为电能 2. “反天刀”是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为“反天刀”周围的电场线分布示意图，为电场中的点，下列说法正确的是（　　） A. 头部带负电，尾部带正电 B. 点电势小于点电势 C. 点电场强度小于点电场强度 D. 负离子运动到点时，其加速度方向向右 3. 铜的电阻率为，单位体积内的自由电子数为。如图所示，长方体铜柱长、宽、高分别为a、b、c，当将与接入电压为的电路中形成电流时，已知电子的电荷量为，则该铜柱内自由电子定向移动的速率为（　　） A. B. C. D. 4. 某带电粒子在电场中运动时，仅受电场力作用，经M点运动到N点，其加速度大小随时间变化的关系如图所示。下列选项中粒子的运动轨迹（实线）与电场的等差等势面（虚线）分布，符合该粒子加速度变化特征的是（　　） A. B. C. D. 5. 喷墨打印机的简化结构如图所示，墨盒发出质量为m的微小墨滴，经带电室后所带电荷量由输入信号控制。随后以一定的初速度v0进入长为L、间距为d、电压为U的带电平行金属板，金属板右端与纸的距离为L1。忽略空气阻力、墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。下列操作中不能使纸上的文字尺寸放大的是（　　） A. 仅增大L1 B. 仅增大d C. 仅增大U D. 仅增大q 6. 如图，水平向右的匀强电场中有a、b两个可视为质点的带电小球，小球所带电荷量的大小相同、电性未知。现将两小球用绝缘细线悬挂于同一点，两球静止，它们距水平面的高度相等，线与竖直方向的夹角分别为、，且，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 若小球a、b电性相反，则小球b一定带负电 B. 若小球a、b电性相反，则小球a的质量一定小于小球b的质量 C. 若同时剪断两根细绳，则小球a与b落地时重力功率相等 D. 若同时剪断两根细绳，则a、b两球一定同时落地 7. 某实验小组拆下一个小电风扇的电动机，并把它接入如下电路中，闭合开关时观察到灯泡几乎不发光，电动机不转动，用电表测得电动机两端的电压电流。减小电阻箱的阻值为时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作。已知电源的电动势内阻，小灯泡的额定电压，额定功率。根据以上信息，可知（　　） A. 电动机线圈的电阻为 B. 电动机正常工作时电流为 C. 电动机正常工作时的输出功率为 D. 电动机正常工作时，电源的输出功率为 二、多项选择题，本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8. 某学校创建绿色校园，新装了一批节能灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小），两灯电阻为定值。当天色渐暗时，下列判断正确的是（ ） A. 两端电压增大 B. A灯变亮，B灯变亮 C. 电源的总功率减小 D. 电源效率减小 9. 电容式液位计可根据电容的变化来判断液面升降。某型号液位计的工作原理如图所示，一根金属棒插入金属容器内，金属棒为电容器的一个极，容器壁为电容器的另一个极，金属容器接地，容器内液面高度发生变化会引起电容器的电容变化。下列说法正确的是（　　） A. 该液位计适用于导电液体 B. 容器内液面升高的过程中，电容器的电容会增大 C. 容器内液面降低的过程中，通过电流计G的电流方向由b到a D. 容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变 10. 如图甲所示，绝缘轻质弹簧的下端固定在水平地面上，地面上方存在一方向竖直向下的匀强电场，一质量为m，带电量为+q小球，轻放在弹簧的上端，小球向下运动的过程中，加速度a和位移x的关系如图乙所示，图乙中a0、x0均为已知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列物理量能够求出的是( ) A. 匀强电场的场强 B. 弹簧的劲度系数 C. 小球下落x0时的电势能 D. 小球下落过程中的最大速度 三、非选择题：共5分 （一）实验题：把答案填在答题卡对应横线上。本题共2题，共16分。 11. （1）完成以下测量仪器的读数 ①图a螺旋测微器读数为____________mm； ②图b用0.6A量程时，指针的示数是_________A。 （2）学习小组做“测量电源的电动势和内阻”实验，设计了图1所示电路，实验室提供的器材有： 干电池一节（电动势约1.5V，内阻约1Ω） 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ） 电流表A（量程0~0.6A，内阻约1Ω） 滑动变阻器R1（最大阻值20Ω） 滑动变阻器R2（最大阻值200Ω） 定值电阻R0（阻值为0.5Ω） 开关一个，导线若干 ①实验中，滑动变阻器应选择_________（选填“R1”或“R2”）； ②调节滑动变阻器滑片，记录多组电压表和电流表的示数，并根据实验数据作出U-I图像，如图3所示。根据图线求得电动势E=_________V，内阻r=_________Ω（结果保留两位小数）； ③若采用图2实验原理图进行实验，则误差来源是_________（选填“电压”或“电流”）表的分压作用。如果用实线表示由实验数据描点得到的U-I图线，用虚线表示该干电池真实的路端电压和干路电流的关系图像，则下列图像正确的是_________。 A. B. C. D. 12. 实验小组想测某电阻的阻值。 （1）该小组先用多用电表的欧姆挡中的“”挡粗略测量该电阻，结果发现指针偏转__________（选填“很小”或“很大”），换成“”的倍率，结果如图甲所示，则该电阻的电阻值约为_________。 （2）为了准确测量该电阻的阻值，实验室还准备了以下实验器材： A、电压表（量程，内阻为 B、电流表（量程，内阻约为 C、滑动变阻器（阻值为，额定电流为 D、电阻箱（阻值范围 E、蓄电池，内阻约为 F、开关导线若干 ①该小组选择了上述器材中的部分器材设计了如图乙所示的电路图，请根据电路图完成实物连线图________； ②实验需将电压表与电阻箱串联改装成量程为的电压表（虚线框内），则电阻箱的阻值应调为___________； ③多次测量后得到多组电压表和电流表的数值，并利用该数值画出图像（如图丙所示）。根据图像，计算可得待测电阻的阻值为_______（结果保留三位有效数字）。 （二）计算题：本题共3题，共38分。按题目要求在答题卡的指定区域内作答，超出答题框的不给分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 如图所示，一对间距，竖直放置的平行金属板分别接于电路中的两点，为变阻器的中点，平行金属板间产生的电场可视为匀强电场。现将一带电小球用质量不计的绝缘细线悬挂于电场中某点，小球质量，电量为。小球静止时悬线与竖直方向的夹角，变阻器的总阻值为，定值电阻，电源内阻。已知。求： （1）小球的电性以及所在位置电场强度的大小； （2）电源电动势E。 14. 某工厂利用如图所示装置控制带电油雾的收集率。两平行金属板加电压后，其间产生竖直向上的匀强电场，距离较近处有一足够长的收集板，收集板接地，带电油雾颗粒打到收集板后，其上的电荷可以经接地导线进入大地，并形成电流。大量带正电的均匀分布的油雾颗粒，在金属板的整个入口处，持续平行于两金属板以初速度垂直进入电场，后穿过电场到达收集板上，已知每个油雾颗粒的质量，电量，两板间距及板长均为，不计空气阻力和电荷间相互作用，不考虑平行板的边缘效应，重力加速度。 （1）当两板间电压为时，收集板的收集率（即油雾颗粒全部到达收集板上），求； （2）当两板间电压为时，油雾颗粒向上偏转，若收集板的收集率恰好为（即油雾颗粒恰好全部不能到达收集板上），求； （3）若每秒内射入个带电油雾颗粒，两板间电压为时，求电流表中电流。 15. 如图甲，竖直平面的匀强电场中，长为的绝缘细线一端固定于点，另一端系着个电荷量为的带正电小球，小球静止在点，现给小球垂直于的初速度，使其恰好能在竖直平面内绕点做完整的圆周运动，为圆的竖直直径，点与圆心等高，已知点的电势为，点的电势，连线上沿着方向的点的电势随该点到点距离变化的图像如图乙所示，与竖直直径的夹角为，重力加速度为，求： （1）匀强电场的场强； （2）小球的质量； （3）若小球某次运动到点时，细绳突然断裂（无能量损失），从细线断裂到小球的动能为最小值的过程中，小球重力势能的变化量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025学年第一学期高二12月阶段测试 物理 本试卷共6页，共15小题，满分100分，考试用时75分钟 注意事项： 1、开考前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、班级、考号等信息填写在答题卡指定区域内，用2B铅笔在答题卡相应位置上填涂考号， 2、选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案：不能答在试卷上。 3、非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案须写在答题卡上各题目指定区域内的相应位置上，不得使用涂改液，不得使用计算器，不按以上要求作答的答案无效。 4、考生必须保证答题卡的整洁。 一、单项选择题，本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。 1. 如图为某型号的干电池，在其外壳上标注有“9伏”的字样，这表示（　　） A. 电池短路时，该电池输出的电流为9A B. 该电池在单位时间内有9J的化学能转化为电能 C. 将该电池接入电路后，电池两端的电压始终为9V D. 1C正电荷通过该电池的过程中，有9J的化学能转化为电能 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于电池的内阻未知，无法确定电池短路时的输出电流，故A错误； B．电池的电动势为9V，表示非静电力将单位正电荷从该电池的负极通过电池内部移送到正极时所做的功为9J，即电能增加了9J，与时间无关，故B错误； C．将该电池接入电路后，电池两端电压为路端电压，如果外电路正常工作，则路端电压小于电动势，故C错误。 D．电池的电动势为9V，表示1C正电荷通过该电池的过程中，非静电力做的功为9J，即有9J的化学能转化为电能，故D正确； 故选D。 2. “反天刀”是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为“反天刀”周围的电场线分布示意图，为电场中的点，下列说法正确的是（　　） A. 头部带负电，尾部带正电 B. 点电势小于点电势 C. 点电场强度小于点电场强度 D. 负离子运动到点时，其加速度方向向右 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据电场线的方向由正电荷指向负电荷可知头部带正电，尾部带负电，A错误； B．根据沿电场线方向电势降低，可知点电势小于点电势，B正确； C．电场线的疏密反映电场强度，故点电场强度大于点电场强度，C错误； D．负离子的受力方向与电场线方向相反，故负离子运动到点时，其加速度方向向左，D错误。 故选B。 3. 铜的电阻率为，单位体积内的自由电子数为。如图所示，长方体铜柱长、宽、高分别为a、b、c，当将与接入电压为的电路中形成电流时，已知电子的电荷量为，则该铜柱内自由电子定向移动的速率为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】沿电流方向铜柱的电阻为 通过铜柱的电流为 电流的微观表达式为 联立以上三式解得 故选B。 4. 某带电粒子在电场中运动时，仅受电场力作用，经M点运动到N点，其加速度大小随时间变化的关系如图所示。下列选项中粒子的运动轨迹（实线）与电场的等差等势面（虚线）分布，符合该粒子加速度变化特征的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】粒子仅受电场力，加速度 图像加速度大小随时间先增后减，说明电场强度E先增后减，等势面越密电场强度越大。 A．图A为等量同种电荷等差等势面分布，MN为等量同种电荷连线中垂线，从M到N，电场强度E先减后增，故A错误； B．图B为等量异种电荷等差等势面分布，MN为等量异种电荷连线，从M到N，电场强度E先减后增，B错误； C．等势面先密后疏，电场强度先增后减，加速度先增后减，符合条件，C正确； D．等势面均匀分布，电场强度不变，加速度不变，不符合加速度先增后减，D错误。 故选C。 5. 喷墨打印机的简化结构如图所示，墨盒发出质量为m的微小墨滴，经带电室后所带电荷量由输入信号控制。随后以一定的初速度v0进入长为L、间距为d、电压为U的带电平行金属板，金属板右端与纸的距离为L1。忽略空气阻力、墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。下列操作中不能使纸上的文字尺寸放大的是（　　） A. 仅增大L1 B. 仅增大d C. 仅增大U D. 仅增大q 【答案】B 【解析】 【详解】粒子进入偏转电场时水平方向 竖直方向 出离电场后速度的反向延长线经过两板中点，可知 联立解得 要使纸上的文字尺寸不放大，则Y变小，故仅增大d，可知B选项符合题意。 故选B。 6. 如图，水平向右的匀强电场中有a、b两个可视为质点的带电小球，小球所带电荷量的大小相同、电性未知。现将两小球用绝缘细线悬挂于同一点，两球静止，它们距水平面的高度相等，线与竖直方向的夹角分别为、，且，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 若小球a、b电性相反，则小球b一定带负电 B. 若小球a、b电性相反，则小球a的质量一定小于小球b的质量 C. 若同时剪断两根细绳，则小球a与b落地时重力功率相等 D. 若同时剪断两根细绳，则a、b两球一定同时落地 【答案】D 【解析】 【详解】AB．若a、b电性相反，只有a带负电，b带正电才能受力平衡，a、b水平方向都有 又由 ， 得 故AB错误； CD．同时剪断两根细绳，两球竖直方向做自由落体运动，高度相同，故一定同时落地。 根据 可知两球竖直方向具有相同的速度，由 可知小球a与b落地时重力功率不相等。C错误；D正确。 故选D。 7. 某实验小组拆下一个小电风扇的电动机，并把它接入如下电路中，闭合开关时观察到灯泡几乎不发光，电动机不转动，用电表测得电动机两端的电压电流。减小电阻箱的阻值为时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作。已知电源的电动势内阻，小灯泡的额定电压，额定功率。根据以上信息，可知（　　） A. 电动机线圈的电阻为 B. 电动机正常工作时电流为 C. 电动机正常工作时的输出功率为 D. 电动机正常工作时，电源的输出功率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．电动机不转动时，由欧姆定律可得，电动机线圈的电阻为，故A错误； BC．电阻箱的阻值为时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，则电路电流为 即电动机正常工作时电流为，根据闭合电路欧姆定律有 解得 则电动机正常工作时的输出功率为，故B错误，C正确； D．电动机正常工作时，电源输出电压为 则电源的输出功率为，故D错误。 故选C。 二、多项选择题，本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8. 某学校创建绿色校园，新装了一批节能灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小），两灯电阻为定值。当天色渐暗时，下列判断正确的是（ ） A. 两端电压增大 B. A灯变亮，B灯变亮 C. 电源的总功率减小 D. 电源效率减小 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．当天色渐暗时，变大，总电阻变大，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压变大，则A灯变亮；增大，通过的电流，减小，两端电压减小；、B灯的电压之和等于路端电压，路端电压变大，则知的电压变大，灯变亮，选项A错误，B正确； C．干路电流减小，电源的总功率 减小，选项C正确； D．电源效率 外电阻变大，则电源效率变大，选项D错误。 故选BC。 9. 电容式液位计可根据电容的变化来判断液面升降。某型号液位计的工作原理如图所示，一根金属棒插入金属容器内，金属棒为电容器的一个极，容器壁为电容器的另一个极，金属容器接地，容器内液面高度发生变化会引起电容器的电容变化。下列说法正确的是（　　） A. 该液位计适用于导电液体 B. 容器内液面升高的过程中，电容器的电容会增大 C. 容器内液面降低的过程中，通过电流计G的电流方向由b到a D. 容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变 【答案】BD 【解析】 【详解】A．若溶液为导电液体，则金属棒与金属容器壁通过导电溶液导通，从而会形成闭合回路，则金属棒不能与容器壁构成电容器，因此该液位计不适用于导电液体，故A错误； B．液体相当于电介质，根据电容器电容的决定式 可知当液面上升时，增大，则电容器的电容增大，故B正确； C．容器内液面降低的过程中，根据 可知电容器的电容减小，由于电容器始终与电源相连，故电容器两端的电压不变，结合 可知，电容器的电荷量减小，故电容器处于放电状态，金属容器接地，电流从高电势流向低电势，即电流由，故C错误； D．电容器两极板间的电压U不变，两极板间的距离d不变，根据 可知，容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变，故D正确。 故选BD。 10. 如图甲所示，绝缘轻质弹簧的下端固定在水平地面上，地面上方存在一方向竖直向下的匀强电场，一质量为m，带电量为+q小球，轻放在弹簧的上端，小球向下运动的过程中，加速度a和位移x的关系如图乙所示，图乙中a0、x0均为已知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列物理量能够求出的是( ) A. 匀强电场的场强 B. 弹簧的劲度系数 C. 小球下落x0时的电势能 D. 小球下落过程中的最大速度 【答案】ABD 【解析】 【详解】AB.对小球受力分析如图， 由牛顿第二定律可得 mg+qE-kx=ma 则 结合图乙可知， 可求出匀强电场的场强E和弹簧的劲度系数k，选项AB正确: C.电势能与参考面的选取有关，故无法求出小球下落x0时的电势能，选项C错误; D.a=0，即小球下落x0时速度最大，此时有 由动能定理得 故可求出小球下落过程中的最大速度，选项D正确。 三、非选择题：共5分 （一）实验题：把答案填在答题卡对应横线上。本题共2题，共16分。 11. （1）完成以下测量仪器的读数 ①图a螺旋测微器读数为____________mm； ②图b用0.6A量程时，指针的示数是_________A。 （2）学习小组做“测量电源的电动势和内阻”实验，设计了图1所示电路，实验室提供的器材有： 干电池一节（电动势约1.5V，内阻约1Ω） 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ） 电流表A（量程0~0.6A，内阻约1Ω） 滑动变阻器R1（最大阻值20Ω） 滑动变阻器R2（最大阻值200Ω） 定值电阻R0（阻值为0.5Ω） 开关一个，导线若干 ①实验中，滑动变阻器应选择_________（选填“R1”或“R2”）； ②调节滑动变阻器滑片，记录多组电压表和电流表的示数，并根据实验数据作出U-I图像，如图3所示。根据图线求得电动势E=_________V，内阻r=_________Ω（结果保留两位小数）； ③若采用图2实验原理图进行实验，则误差来源是_________（选填“电压”或“电流”）表的分压作用。如果用实线表示由实验数据描点得到的U-I图线，用虚线表示该干电池真实的路端电压和干路电流的关系图像，则下列图像正确的是_________。 A. B. C. D. 【答案】（1） ①. 1.100 ②. 0.44 （2） ①. R1 ②. 1.48 ③. 0.30 ④. 电流 ⑤. C 【解析】 【小问1详解】 [1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以图示读数为 [2]由于量程为0.6A，所以一小格为0.02A，则指针的示数为0.44A。 【小问2详解】 [1]为了方便调节，滑动变阻器应选择总阻值较小的R1； [2][3]根据闭合电路欧姆定律可得 结合图线可得， 所以 [4]若采用图2实验原理图进行实验，则误差来源是电流表的分压作用； [5]根据“等效电源法”可知图2测得的电动势准确，但内阻偏大，即测量电动势等于真实电动势，测量图线斜率大于真实图线斜率。 故选C。 12. 实验小组想测某电阻的阻值。 （1）该小组先用多用电表的欧姆挡中的“”挡粗略测量该电阻，结果发现指针偏转__________（选填“很小”或“很大”），换成“”的倍率，结果如图甲所示，则该电阻的电阻值约为_________。 （2）为了准确测量该电阻的阻值，实验室还准备了以下实验器材： A、电压表（量程，内阻为 B、电流表（量程，内阻约为 C、滑动变阻器（阻值为，额定电流为 D、电阻箱（阻值范围 E、蓄电池，内阻约为 F、开关导线若干 ①该小组选择了上述器材中的部分器材设计了如图乙所示的电路图，请根据电路图完成实物连线图________； ②实验需将电压表与电阻箱串联改装成量程为的电压表（虚线框内），则电阻箱的阻值应调为___________； ③多次测量后得到多组电压表和电流表的数值，并利用该数值画出图像（如图丙所示）。根据图像，计算可得待测电阻的阻值为_______（结果保留三位有效数字）。 【答案】（1） ①. 很小 ②. 800 （2） ①. 如图所示 ②. 3000 ③. 857 【解析】 【小问1详解】 [1][2]多用电表的刻度是从右侧往左侧增大，换用大倍率量程，说明电阻值较大，此时多用电表指针偏转较小，换用大倍率后，由图读数为。 【小问2详解】 [1]如图所示 [2]电压表改装，改装后量程为 可得 [3]改装后电压表量程扩大两倍，根据欧姆定律 解得 （二）计算题：本题共3题，共38分。按题目要求在答题卡的指定区域内作答，超出答题框的不给分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 如图所示，一对间距，竖直放置的平行金属板分别接于电路中的两点，为变阻器的中点，平行金属板间产生的电场可视为匀强电场。现将一带电小球用质量不计的绝缘细线悬挂于电场中某点，小球质量，电量为。小球静止时悬线与竖直方向的夹角，变阻器的总阻值为，定值电阻，电源内阻。已知。求： （1）小球的电性以及所在位置电场强度的大小； （2）电源电动势E。 【答案】（1）小球带负电， （2） 【解析】 【小问1详解】 题图可知N极板带正电、M极板带负电，故电场线方向向左，对小球进行受力分析，可知小球受到水平向右的电场力，故小球带负电，由平衡条件可知 解得电场强度大小为 【小问2详解】 之间的电压 回路中的电流 电源电动势 联立解得 14. 某工厂利用如图所示装置控制带电油雾的收集率。两平行金属板加电压后，其间产生竖直向上的匀强电场，距离较近处有一足够长的收集板，收集板接地，带电油雾颗粒打到收集板后，其上的电荷可以经接地导线进入大地，并形成电流。大量带正电的均匀分布的油雾颗粒，在金属板的整个入口处，持续平行于两金属板以初速度垂直进入电场，后穿过电场到达收集板上，已知每个油雾颗粒的质量，电量，两板间距及板长均为，不计空气阻力和电荷间相互作用，不考虑平行板的边缘效应，重力加速度。 （1）当两板间电压为时，收集板的收集率（即油雾颗粒全部到达收集板上），求； （2）当两板间电压为时，油雾颗粒向上偏转，若收集板的收集率恰好为（即油雾颗粒恰好全部不能到达收集板上），求； （3）若每秒内射入个带电油雾颗粒，两板间电压为时，求电流表中电流。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 油雾沿直线穿过两金属板时可全部到达收集板，有 解得 【小问2详解】 当所有油雾恰好都偏转到金属板上时，收集率为0，有， 解得 又 解得 【小问3详解】 当两板间电压时，所有油雾都向下偏转，有， 故收集率为， 解得 15. 如图甲，竖直平面的匀强电场中，长为的绝缘细线一端固定于点，另一端系着个电荷量为的带正电小球，小球静止在点，现给小球垂直于的初速度，使其恰好能在竖直平面内绕点做完整的圆周运动，为圆的竖直直径，点与圆心等高，已知点的电势为，点的电势，连线上沿着方向的点的电势随该点到点距离变化的图像如图乙所示，与竖直直径的夹角为，重力加速度为，求： （1）匀强电场的场强； （2）小球的质量； （3）若小球某次运动到点时，细绳突然断裂（无能量损失），从细线断裂到小球的动能为最小值的过程中，小球重力势能的变化量。 【答案】（1），方向与水平方向夹角为斜向右上 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知连线上与距离为的点的电势为 故点电势为 点电势为 可知连线和连线都是等势线 故 其中 解得 方向与水平方向夹角为斜向右上 【小问2详解】 开始小球静止在点，有 解得 【小问3详解】 点是圆周上沿着合力方向的最低点，即为等效物理最低点，其关于点对称的点 为等效物理最高点，故小球在点，有 其中 解得 由运动到点的过程，有 解得 小球在点处细绳断裂，之后做类斜抛运动， 当沿合场力方向的分速度减为0时，动能最小，此过程有 其中 小球在竖直方向上的分加速度为 设此过程上升的高度为，利用逆向思维，有 则小球重力势能的变化量 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $