内容正文:
汉源县高2024级第一次联合考试
高二物理试题
一、单选题(共 7 题,每题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
B. 根据可知,电场中某点的电场强度与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
C. 在真空中以点电荷为圆心,半径为r的球面上,电场强度处处相同
D. 公式和适用于任意电场
2. 如图所示,在喷墨打印机的匀强电场中,一带电液滴以平行于极板的初速度进入该电场,离开电场时速度向上偏转,偏转角为。忽略空气阻力和重力作用,下列说法正确的有( )
A. 液滴带正电
B. 仅增加极板长度,减小
C. 仅增加极板间电压,增大
D. 仅增加极板间电压,液滴通过极板的时间变长
3. 在如图所示电路中,当变阻器的滑片P向a端移动时( )
A. 电流表示数变小
B. 上消耗的功率变大
C. 电压表示数变小
D. 电源内部消耗的热功率变大
4. 在如图所示电路中,蓄电池的电动势,内阻,电阻,电容的平行板电容器水平放置且下极板接地。一带电油滴位于板间正中央点且恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 油滴带正电
B. 上极板所带电荷量为
C. 若将下极板缓慢上移少许,点的电势降低
D. 若将上极板缓慢左移少许,油滴将向上移动
5. 有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子的定向移动速度为v,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )
A. nvt B. nvSt C. D.
6. 如图,四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a、b、c、d上。移去a处的绝缘棒,假定另外三根绝缘棒电荷分布不变。关于长方体几何中心O点处电场强度方向和电势的变化,下列说法正确的是( )
A. 电场强度方向垂直指向a,电势减小
B. 电场强度方向垂直指向c,电势减小
C. 电场强度方向垂直指向a,电势增大
D. 电场强度方向垂直指向c,电势增大
7. 如图甲为在“测电源电动势和内阻实验”中获取的某电源U-I图线,图乙为某小灯泡的U-I图线,下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势为2.0V B. 电源的内阻为5Ω
C. 小灯泡的电阻随着电流的增大而减小 D. 把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为0.3W
二、多选题(共 3 题,每题 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,有选错的得 0 分。)
8. 某电场的电场线的分布如图所示。一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点。下列判断正确的是( )
A. 粒子带正电 B. 电场力对粒子做负功
C. 粒子在N点的加速度大 D. N点的电势比M点的电势高
9. 在等量异种点电荷的电场中,电场线的分布及a、b、c、d四点的位置如图所示,其中a、b在两电荷连线上且 b点是两电荷连线的中点,d点在连线的中垂线上。下列说法正确的是( )
A. a、b、c三点电场强度大小关系是
B. a、 b、 c、 d四点电势高低关系是
C. 把同一负电荷分别放在a、b、c、d四点,该电荷在 a点具有的电势能最小
D. 把一负电荷沿直线从a点移动到b点再到d点,电场力始终做负功
10. 静止于坐标原点O的点电荷的电场中,任一点的电势与点电荷之间的距离x的关系如图所示。A、B、C为x轴上等距的三点,取无穷远处的电势为零,下列说法正确的是( )
A. A、B、C三点的场强关系为:
B. A,B、C三点的电势关系为:
C. AB、BC间的电势差关系为:
D. 负电荷在A、B、C三点的电势能关系为:
三、实验题(每空2分,11题6分,12题8分,共14分。)
11. 如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器的因素,其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地,电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。
(1)静电计是测量下列哪一个物理量的仪器 。
A. 电荷量 B. 电容 C. 电势差
(2)保持两极板所带的电荷量不变,极板间的正对面积S不变,让带有绝缘手柄的板向左移动增大两极板间的距离,发现静电计指针偏角变大,得出的结论是:在其他条件不变的情况下,平行板电容器的电容C随两极板间的距离d的增大而__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)改变相关因素使电容器电容发生变化,从而可以测量某些物理量,因此可制作电容式传感器。保持板不动,将板左右移动会使静电计指针的偏角变化。下列传感器电容变化和此原理相同的是 。
A. B.
C. D.
12. 某实验小组做“金属丝电阻率的测量”的实验。
(1)该小组某次用游标卡尺测量金属丝直径,示数如图所示,示数为______mm;
(2)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,应选用电路图______;(单选)
A. B.
C. D.
(3)若实验中发现电压表的量程较小,该小组通过给电压表______(选填“串联”或“并联”)一个电阻,可将其改装成量程较大的电压表;
(4)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)。
四、计算题(13题12分,14题12分,15题16分)
13. 如图所示,用L=30cm的细线将质量为的带电小球P悬挂在O点正下方,当空中有方向为水平向右,大小为的匀强电场时,小球偏转θ=37°后处在静止状态(g取)。
(1)分析小球带何种电荷;
(2)求小球所带电荷量q;
(3)求剪断细线后带电小球的加速度大小a。
将电荷量为的电荷,从无限远处移到电场中的A点,克服静电力做功为,已知电子的电荷量为。问:
14. 电荷的电势能是增加还是减少?电荷在A点具有多少电势能?
15. A点的电势是多少?
16. 若将A点的电荷替换为一个电子,电子在A点的电势能是多少?
17. 如图所示,竖直固定、半径为R的光滑绝缘圆轨道处于水平向右的匀强电场中,一质量为m、电荷量为+q的带正电小球(可视为质点)在轨道内侧的P点处于静止,过P点的轨道半径与竖直方向的夹角θ=37°,某时刻,沿轨道切线方向给小球一初速度,使小球恰好能沿轨道做完整的圆周运动,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g,求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)小球的初速度大小;
(3)设P点的电势为零,小球在运动过程中的最小电势能。
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汉源县高2024级第一次联合考试
高二物理试题
一、单选题(共 7 题,每题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
B. 根据可知,电场中某点的电场强度与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
C. 在真空中以点电荷为圆心,半径为r的球面上,电场强度处处相同
D. 公式和适用于任意电场
【答案】B
【解析】
【详解】A.电场中某点的电场强度方向与正试探电荷的受力方向相同,与负试探电荷的受力方向相反,故A错误;
B.是比值定义式,电场强度由电场本身性质决定,与试探电荷的电荷量及其受力无关,故B正确;
C.电场强度是矢量,在点电荷的电场中,同一球面上各点电场强度大小相等,但方向沿径向分布,方向不同,故电场强度并不是处处相同,故C错误;
D.公式是电场强度的定义式,适用于所有电场;是点电荷场强的决定式,仅适用于点电荷产生的电场,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,在喷墨打印机的匀强电场中,一带电液滴以平行于极板的初速度进入该电场,离开电场时速度向上偏转,偏转角为。忽略空气阻力和重力作用,下列说法正确的有( )
A. 液滴带正电
B. 仅增加极板长度,减小
C. 仅增加极板间电压,增大
D. 仅增加极板间电压,液滴通过极板的时间变长
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题意知液滴向上偏转,则所受电场力方向竖直向上,与场强方向相反,则粒子带负电,故A错误;
D.设液滴的质量为,带电量为,两极板的长度为,间距为,极板间的电压为,粒子进入电场区域后做类平抛运动;水平方向,粒子做匀速直线运动,满足
解得
可知与极板间电压无关,增加极板间电压,液滴通过极板的时间不变,故D错误;
BC.竖直方向,粒子做初速度为0的匀加速直线运动,加速度满足
其中
粒子飞出极板区域时竖直方向的速度大小满足
液滴飞出电场时的速度偏向角满足
联立可得
显然,增加极板长度,增大;增加极板间电压,增大,故B错误,C正确。
故选C。
3. 在如图所示电路中,当变阻器的滑片P向a端移动时( )
A. 电流表示数变小
B. 上消耗的功率变大
C. 电压表示数变小
D. 电源内部消耗的热功率变大
【答案】B
【解析】
【详解】AC.当变阻器的滑动头P向a端移动时,滑动变阻器接入电阻增大,则电路外电阻变大,根据闭合电路欧姆定律
可知电路总电流减小,路端电压满足
可知路端电压增大,所以电压表示数变大。、并联电路电压满足
因电路总电流减小,可知并联电路两端的电压增大,电流表示数满足
可知电流表示数变大。故A、C错误;
B.上消耗的功率满足
电流表示数变大可知上消耗的功率变大,故B正确;
D.电源内部消耗的热功率满足
因电路总电流减小,可知电源内部消耗的热功率变小,故D错误。
故选B。
4. 在如图所示电路中,蓄电池的电动势,内阻,电阻,电容的平行板电容器水平放置且下极板接地。一带电油滴位于板间正中央点且恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 油滴带正电
B. 上极板所带电荷量为
C. 若将下极板缓慢上移少许,点的电势降低
D. 若将上极板缓慢左移少许,油滴将向上移动
【答案】C
【解析】
【详解】A.平板电容器两极板间的电场强度竖直向下,由受力平衡得电场力方向与重力方向相反为竖直向上,则油滴带负电,故A错误;
B.两端的电压为
则上极板所带的电荷量为
故B错误;
C.若将下极板上移,则板间距离减小,场强增大,上极板到点间的电势差增大,则到下极板间的电势差减小,P点的电势降低,故C正确;
D.若将上极板左移,两极板间的电压保持不变,电场强度不变,则油滴保持静止,故D错误。
故选C。
5. 有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子的定向移动速度为v,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )
A. nvt B. nvSt C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据电流的微观表达式
在t时间内通过导体横截面的自由电子的电量
则在t时间内,通过导体横截面的自由电子的数目为
将代入得
故选B。
6. 如图,四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a、b、c、d上。移去a处的绝缘棒,假定另外三根绝缘棒电荷分布不变。关于长方体几何中心O点处电场强度方向和电势的变化,下列说法正确的是( )
A. 电场强度方向垂直指向a,电势减小
B. 电场强度方向垂直指向c,电势减小
C. 电场强度方向垂直指向a,电势增大
D. 电场强度方向垂直指向c,电势增大
【答案】A
【解析】
【详解】根据对称性可知,移去a处的绝缘棒后,电场强度方向垂直指向a,再根据电势的叠加原理,单个点电荷在距其r处的电势为
(取无穷远处电势为零)
现在撤去a处的绝缘棒后,q减小,则O点的电势减小。
故选A。
7. 如图甲为在“测电源电动势和内阻实验”中获取的某电源U-I图线,图乙为某小灯泡的U-I图线,下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势为2.0V B. 电源的内阻为5Ω
C. 小灯泡的电阻随着电流的增大而减小 D. 把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为0.3W
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据闭合电路欧姆定律可得
可得图像与纵轴的交点表示电动势,图像斜率的绝对值表示内阻,结合图像可得电动势为
内阻
故AB错误;
C.根据
可知,乙图线上某点与原点连线的斜率为电阻,所以小灯泡的电阻随着电流的增大而增大,故C错误;
D.把电源和小灯泡组成闭合回路,在乙中作该电源对应的U-I图像,如图
两U-I曲线的交点即小灯泡的电压、电流,根据图像读数可得,
所以小灯泡的功率为
故D正确。
故选D。
二、多选题(共 3 题,每题 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,有选错的得 0 分。)
8. 某电场的电场线的分布如图所示。一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点。下列判断正确的是( )
A. 粒子带正电 B. 电场力对粒子做负功
C. 粒子在N点的加速度大 D. N点的电势比M点的电势高
【答案】AC
【解析】
【详解】A.带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点,带电粒子运动方向向电场线方向弯曲,可知粒子带正电,A正确;
B.带电粒子运动方向与电场线方向的夹角小于90°,所以电场力对粒子做正功,B错误;
C.电场线的疏密表示场强的大小,N点场强大于M点场强,带电粒子在N点比在M的受电场力大,所以粒子在N点的加速度大,C正确;
D.电场线方向是电势降低的方向,所以N点的电势比M点的电势低,D错误。
故选AC。
9. 在等量异种点电荷的电场中,电场线的分布及a、b、c、d四点的位置如图所示,其中a、b在两电荷连线上且 b点是两电荷连线的中点,d点在连线的中垂线上。下列说法正确的是( )
A. a、b、c三点电场强度大小关系是
B. a、 b、 c、 d四点电势高低关系是
C. 把同一负电荷分别放在a、b、c、d四点,该电荷在 a点具有的电势能最小
D. 把一负电荷沿直线从a点移动到b点再到d点,电场力始终做负功
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据等量异种点电荷的电场线的分布,电场线越密集的地方电场强度越大,则
故A错误;
B.根据沿电场线电势逐渐降低,且等量异种点电荷连线的中垂线是等势线,因此
故B正确;
C.根据
可知,把同一负电荷分别放在a、b、c、d四点,该电荷在 a点具有的电势能最小,故C正确;
D.把一负电荷沿直线从a点移动到b点电场力做负功,从b点再沿直线移动到d点电场力不做功,故D错误。
故选BC。
10. 静止于坐标原点O的点电荷的电场中,任一点的电势与点电荷之间的距离x的关系如图所示。A、B、C为x轴上等距的三点,取无穷远处的电势为零,下列说法正确的是( )
A. A、B、C三点的场强关系为:
B. A,B、C三点的电势关系为:
C. AB、BC间的电势差关系为:
D. 负电荷在A、B、C三点的电势能关系为:
【答案】AD
【解析】
【详解】A.图像的斜率绝对值表示电场强度的大小,沿着x轴图像斜率逐渐减小,所以A、B、C三点的场强关系为
A正确;
B.由图可知
B错误;
C.根据
知AB间的电场强度平均值大于BC间的电场强度平均值,所以
C错误;
D.沿着电场线方向电势降低,所以x轴上电场强度方向沿x轴正向,负电荷从A运动到C电场力做负功,电势能增加,所以负电荷在A、B、C三点的电势能关系为
D正确。
故选AD。
三、实验题(每空2分,11题6分,12题8分,共14分。)
11. 如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器的因素,其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地,电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。
(1)静电计是测量下列哪一个物理量的仪器 。
A. 电荷量 B. 电容 C. 电势差
(2)保持两极板所带的电荷量不变,极板间的正对面积S不变,让带有绝缘手柄的板向左移动增大两极板间的距离,发现静电计指针偏角变大,得出的结论是:在其他条件不变的情况下,平行板电容器的电容C随两极板间的距离d的增大而__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)改变相关因素使电容器电容发生变化,从而可以测量某些物理量,因此可制作电容式传感器。保持板不动,将板左右移动会使静电计指针的偏角变化。下列传感器电容变化和此原理相同的是 。
A. B.
C. D.
【答案】(1)C (2)减小 (3)C
【解析】
【小问1详解】
静电计是测量电势差的仪器。
故选C。
【小问2详解】
静电计指针偏角变大,则电压变大,根据可知,电容变小。得出的结论是:在其他条件不变的情况下,平行板电容器的电容C随两极板间的距离d的增大而减小。
【小问3详解】
保持B板不动,将A板上下移动,目的是改变两极板间距。BD图是通过改变两极板的正对面积来改变电容的大小,而A图是通过改变介电常数来改变电容的大小,C图是通过改变两极板间距来改变电容的大小。
故选C。
12. 某实验小组做“金属丝电阻率的测量”的实验。
(1)该小组某次用游标卡尺测量金属丝直径,示数如图所示,示数为______mm;
(2)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,应选用电路图______;(单选)
A. B.
C. D.
(3)若实验中发现电压表的量程较小,该小组通过给电压表______(选填“串联”或“并联”)一个电阻,可将其改装成量程较大的电压表;
(4)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)。
【答案】(1)3.6 (2)C
(3)串联 (4)
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺的示数为
【小问2详解】
金属丝的电阻较小,用伏安法测量金属丝的电阻,为了减小系统误差,电流表采用外接法;电压从0开始调节,滑动变阻器采用分压式接法。
故选C。
【小问3详解】
若实验中发现电压表的量程较小,该小组通过给电压表串联一个电阻,可将其改装成量程较大的电压表;
【小问4详解】
由,,,可得
四、计算题(13题12分,14题12分,15题16分)
13. 如图所示,用L=30cm的细线将质量为的带电小球P悬挂在O点正下方,当空中有方向为水平向右,大小为的匀强电场时,小球偏转θ=37°后处在静止状态(g取)。
(1)分析小球带何种电荷;
(2)求小球所带电荷量q;
(3)求剪断细线后带电小球的加速度大小a。
【答案】(1)正电 (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球受到水平向右的电场力作用,处于静止状态,匀强电场的场强水平向右,则小球带正电。
【小问2详解】
小球受到重力、电场力和绳子拉力,处于静止状态,所以有
代入数据,解得小球所带电荷量为
【小问3详解】
剪断细线后,小球只受到重力和电场力的作用,合力为
根据牛顿第二定律可得
解得小球的加速度为
将电荷量为的电荷,从无限远处移到电场中的A点,克服静电力做功为,已知电子的电荷量为。问:
14. 电荷的电势能是增加还是减少?电荷在A点具有多少电势能?
15. A点的电势是多少?
16. 若将A点的电荷替换为一个电子,电子在A点的电势能是多少?
【答案】(1)增加,;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)电荷从无限远处移到电场中的A点,静电力做负功,电势能增加,故
又知
解得,电荷在A点具有的电势能为
(2)A点的电势为
解得
(3)电子在A点的电势能为
解得
17. 如图所示,竖直固定、半径为R的光滑绝缘圆轨道处于水平向右的匀强电场中,一质量为m、电荷量为+q的带正电小球(可视为质点)在轨道内侧的P点处于静止,过P点的轨道半径与竖直方向的夹角θ=37°,某时刻,沿轨道切线方向给小球一初速度,使小球恰好能沿轨道做完整的圆周运动,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g,求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)小球的初速度大小;
(3)设P点的电势为零,小球在运动过程中的最小电势能。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
在P点,对小球受力分析,水平方向有
解得
【小问2详解】
根据题意可知,小球做圆周运动的等效最高点在OP连线与圆轨道的上交点,小球恰好做完整的圆周运动,则在等效最高点,有
小球从P点运动到等效最高点,由动能定理有
联立解得
【小问3详解】
由题意可知,小球在运动过程中的最小电势能位置位于圆周水平直径的右端点,由动能定理有
解得
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