精品解析：北京市第十九中学2025-2026学年高二上学期11月期中物理试题

北京市十九中学高二年级第一学期期中练习（等级考） 物理 一、单项选择题。本题共12小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共36分） 1. 如图所示，将不带电的枕形导体AB，放在一个点电荷的电场中，点电荷的电荷量为-Q，与导体AB的中心O的距离为R。由于静电感应，在导体AB的两端感应出异种电荷。当达到静电平衡时，下列说法正确的是（　　） A. 导体A端带正电 B. 导体AB带上正电 C. 导体A端的电势低于B端的电势 D. 导体AB的感应电荷在O点产生的电场强度大小为，方向向左 2. 真空中有两个静止的点电荷，若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的3倍，则两点电荷间的库仑力将变为原来的（ ） A. 9倍 B. 6倍 C. 12倍 D. 3倍 3. 物理学中常常用物理量之比表示研究对象的某种性质，定义一个新的物理量的同时，也确定了这个物理量与原有物理量之间的关系。下列四个选项中不属于用物理量之比定义新的物理量的是（ ） A. 电容 B. 点电荷的场强 C. 电势 D. 电场强度 4. 某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图，其中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，实线是正点电荷的电场线，虚线是等势面。a、b、c是电场中的三个点，这三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc，一个试探电荷在这三点受到的静电力大小分别为Fa、Fb、Fc。下列选项正确的是（　　） A. Ea < Eb B. φa > φb C. φb < φc D. Fb < Fc 6. 三个点电荷的电场线和等势线如图所示，其中的d，e与e，f两点间的距离相等，则（　　） A. a点电势高于b点电势 B. a、c两点的电场强度相同 C. d、f间电势差为d、e间电势差的两倍 D. 从a到b与从f到b，电场力对电子做功相等 7. 某电场中四个等势面的分布情况如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 电子仅在电场力作用下从点运动到点动能变大 B. 电子在点的电势能大于在点的电势能 C. 电子在点所受静电力大于在点所受静电力 D. 电场线由等势面指向等势面 8. 如图，在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点，其电势分别为；a、b、c分别位于纸面内一等边三角形的顶点上。下列图中箭头表示a点电场的方向，则正确的是（　　） A. B. C. D. 9. 如图甲所示，电子仅在静电力作用下沿x轴正方向运动，经过A、B、C三点，已知。该电子的电势能随坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. A点的电势高于B点的电势 B. 电子在A点的速度大于在B点的速度 C. A点的电场强度小于B点的电场强度 D. 电子从A到B的过程中静电力做的功大于从B到C的过程中静电力做的功 10. 如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（　　） A. 指纹的凸点处与极板距离近，电容小 B. 指纹的凹点处与极板距离近，电容大 C. 手指挤压绝缘表面，极板带电量增大 D. 手指挤压绝缘表面，极板带电量减小 11. 如图所示，电荷量为的正点电荷与竖直放置的均匀带电薄板相距，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，垂线上的、两点到薄板的距离均为。已知点的电场强度为0，下列说法正确的是（ ） A. 薄板带正电 B. 带电薄板在点产生的电场强度的大小为 C. 点电场强度的方向向右 D. 点电场强度的大小为 12. 某手机说明书的部分内容如右表所示，若用该手机播放视频，可以播放约20小时。下列说法正确的是（　　） …… 手机类型 智能手机、4G手机 屏幕分辨率 1920×1080像素 电池容量 4000mA·h 电池类型 不可拆卸式电池 待机时间 约22天 …… A. 充满电时电池可储存的最大能量为4J B. 充满电时电池可储存的最大电荷量为4C C. 播放视频时电流约为200mA D. 待机状态时电流约为6.7A 二、多项选择题。本题共7小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共21分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的该小题不得分） 13. 如图所示，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c。电流沿方向时测得样品的电阻为R，则下列说法中正确的是（ ） A. 该样品的电阻率是 B. 当电流沿方向时，可测得样品的电阻为 C. 不论电流沿方向还是沿方向样品的电阻率都不变 D. 当电流沿方向且时，样品的电阻会随着a、b值的增大而增大 14. 如图所示的直线加速器由沿轴线分布的金属圆板O和金属圆筒（又称漂移管）A、B、C、D、E组成，金属圆板和金属圆筒分别接在电源的两端。位于和圆筒B、D相连的金属圆板中央的一个质子在圆板O和圆筒A之间的电场中由O点静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速。已知质子电量为e，质量为m，加速时电压U大小相同。不计质子经过狭缝的时间，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（　　） A. MN所接电源的极性应周期性变化 B. 质子每经过一次狭缝速度的增加量为 C. 质子从圆筒E射出时的速度大小为 D. 圆筒A、B、C、D、E的长度之比为 15. 闪电是由云层中所积累的电荷放电引起的，通常是云层底部带正电荷，云层下方的地面会感应出负电荷，当云层底部与地面间的电场强度增大到时击穿空气，发生短时放电现象，形成闪电。某圆盘形云朵底部与地面的距离，该云朵与地面间的电场强度恰好达到时发生闪电，放电电流随时间变化的简化函数图像如图所示。假设该次放电将云朵所带电荷全部放掉，云朵和地面构成的电容器可视为理想的平行板电容器。下列说法正确的是（ ） A. 这次放电释放的总电荷量 B. 这次放电过程中的平均电流 C. 该等效电容器的电容值 D. 放电前该电容器存储的电能 16. 如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点。一带负电的试探电荷在E点由静止释放后，仅在静电力作用下，恰好运动至F点。若两个点电荷的电荷量均变为原来的两倍，则（ ） A. E点的电场强度变为原来的2倍 B. E点和O点的电势差变为原来的倍 C. 试探电荷运动到O点的动能变为原来的4倍 D. 试探电荷运动到F点的时间变为原来的倍 17. 一负电荷仅在某电场力作用下运动，速度大小随时间变化的图像如图所示，A、B为运动轨迹上的两点。下列选项正确的是（ ） A. 该电荷做匀速直线运动 B. 该电场可能是一个正点电荷产生的 C. A、B两点的电场强度相同 D. 系统的电势能保持不变 18. 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，某时刻小球甲从处静止释放开始向下运动。小球甲向下运动的过程中，下列选项正确的是（ ） 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. 小球甲的机械能越来越小 D. 小球甲、乙的电势能越来越大 19. 如图所示，实线是竖直面内以O点为圆心的圆，和是圆的两条相互垂直的直径，在竖直面内存在由Q点指向P点的匀强电场。从O点在竖直面内向各个方向以大小相同的初速度发射电荷量和质量完全相同的带正电小球，通过圆上各点的小球中，经过N点的小球速度最大。不计空气阻力及小球间的相互作用。下列说法正确的是（ ） A. 沿方向发射的小球可以沿方向做直线运动 B. 沿方向发射的小球会沿方向做直线运动 C. 通过圆上P、Q两点的小球机械能不相等 D. 通过圆上M、N两点的小球机械能不相等 三、实验题。（共12分） 20. 某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机。 （1）将开关S与1端相连，观察到的电流、电压随时间变化的图线、图线，可能是图中的___________。 A. B. C. （2）该同学进一步研究影响电容器充电所用时间的因素。改变电路中的可调电阻的阻值、电容器的电容，测量从充电开始至电压达到稳定所用时间。表中为该同学得到的部分实验数据。依据表中数据，能初步得出结论：仅增大电容器的电容，电容器充电用时变___________；仅增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变___________。（选填“长”或“短”） 电源电动势 电容 电阻 充电用时 6.0 2200 5 0.39 6.0 15000 5 1.23 6.0 15000 10 1.78 6.0 15000 15 2.24 6.0 22000 5 1.44 （3）待电路稳定后，将开关S掷向2端，研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线________。 四、论述、计算题。本题共3小题。（21题9分、 22题9分、23题13分，共31分） 要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明 确写出数值和单位。 21. 如图所示，长为L的轻质绝缘细线上端固定在O点，下端拴一带电小球，小球质量为m，所带电荷量为q。系统处于水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时，细线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至与O点等高的B点，由静止释放。重力加速度为g，求： （1）电场强度大小E； （2）A、B两点间的电势差； （3）小球运动到A点时的动能。 22. 在高能物理实验中，静电分析器可将比荷不同的带电粒子分离。已知质量为、电荷量为的正离子由静止释放，经过电压加速后进入静电分析器的细管中，该离子在细管中均做半径为的匀速圆周运动，如图所示。静电分析器细管中的电场强度大小可认为处处相等。不计离子重力。求： （1）正离子进入静电分析器时的速度大小； （2）静电分析器细管中的电场强度大小； 23. 某静电除尘器结构如图所示，长方体通道的上下底面是金属板，长为L，宽为b，前、后两面是绝缘的透明有机玻璃，高为d。大量尘埃颗粒从左端以相同的水平速度v0射入除尘器，尘埃颗粒分布均匀。假设尘埃颗粒都相同，质量均为m，带电量均为-q。当上下两面连接到电压为U的高压电源两极时，在两金属板间产生一个很强的匀强电场，尘埃颗粒如果能被下极板吸附即可实现除尘。不计尘埃颗粒的重力、空气阻力以及颗粒之间的相互作用力。 （1）若尘埃颗粒从左端射入，右端飞出，求： a、颗粒穿过除尘器所需要的时间t； b、粒子在电场中运动的加速度大小； c、颗粒穿出时偏离水平方向的距离y； （2）若电压为U0时，除尘效率是25%（即射入颗粒有25%能被极板吸附），要想使除尘效率达到100%，应该如何调整高压电源的电压U； （3）当除尘效率刚好达到100%，经过一段时间，下极板左半部分的吸附颗粒与右半部分吸附颗粒的数量比。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市十九中学高二年级第一学期期中练习（等级考） 物理 一、单项选择题。本题共12小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共36分） 1. 如图所示，将不带电的枕形导体AB，放在一个点电荷的电场中，点电荷的电荷量为-Q，与导体AB的中心O的距离为R。由于静电感应，在导体AB的两端感应出异种电荷。当达到静电平衡时，下列说法正确的是（　　） A. 导体A端带正电 B. 导体AB带上正电 C. 导体A端的电势低于B端的电势 D. 导体AB的感应电荷在O点产生的电场强度大小为，方向向左 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于点电荷带负电，由于静电感应，导体A端带负电，B端带正电，故A错误； B．枕形导体AB原来不带电，放置在负电荷的电场中发生静电感应的过程其内部的电荷重新分布，并没有产生电荷，所以导体整体仍然不带电，故B错误； C．处于导体AB静电平衡状态，导体是一个等势体，故导体A端的电势等于B端的电势，故C错误； D．导体内部各点的合场强为零，则导体中心O点的场强为零，故感应电荷在O点的产生场强与点电荷-Q在O点的场强等大反向，大小为，方向向左，故D正确。 故选D。 2. 真空中有两个静止的点电荷，若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的3倍，则两点电荷间的库仑力将变为原来的（ ） A. 9倍 B. 6倍 C. 12倍 D. 3倍 【答案】A 【解析】 【详解】设两点电荷的电荷量分别为、，距离为，根据库仑定律可得 若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的3倍，则两点电荷间的库仑力变为 可知两点电荷间的库仑力将变为原来的9倍。 故选A。 3. 物理学中常常用物理量之比表示研究对象的某种性质，定义一个新的物理量的同时，也确定了这个物理量与原有物理量之间的关系。下列四个选项中不属于用物理量之比定义新的物理量的是（ ） A. 电容 B. 点电荷的场强 C. 电势 D. 电场强度 【答案】B 【解析】 【详解】比值定义法的核心是：被定义的物理量反映研究对象的固有属性，与用来定义它的两个物理量均无关，不随这两个量的变化而变化。 A．电容由电容器本身结构（极板正对面积、极板间距、电介质种类）决定，与极板带电量、极板间电压无关，属于比值定义式，故A不符合题意； B．点电荷的场强由场源电荷量、该点到场源的距离决定，与成正比、与成反比，是场强的决定式，不属于比值定义式，故B符合题意； C．电势是电场的固有属性，与试探电荷的电势能、试探电荷的电荷量无关，属于比值定义式，故C不符合题意； D．电场强度是电场的固有属性，与试探电荷受到的电场力、试探电荷的电荷量无关，属于比值定义式，故D不符合题意。 故选B。 4. 某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图，其中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AC．电场线不相交、不闭合，故AC错误； B．该电场可能为正点电荷形成的电场，故B正确； D．假设存在这种电场线，做两条等势线，如图所示 则有， 即 由电场线的疏密程度可知，处电场强度大于处电场强度，由公式可得，，相互矛盾，假设不成立，即这种电场线不存在，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，实线是正点电荷的电场线，虚线是等势面。a、b、c是电场中的三个点，这三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc，一个试探电荷在这三点受到的静电力大小分别为Fa、Fb、Fc。下列选项正确的是（　　） A. Ea < Eb B. φa > φb C. φb < φc D. Fb < Fc 【答案】B 【解析】 【详解】AD．根据正点电荷的电场分布特点可知，离点电荷越近，电场强度越大，则 根据 则 故AD错误； BC．由于沿电场方向电势降低，则 故B正确，C错误。 故选B。 6. 三个点电荷的电场线和等势线如图所示，其中的d，e与e，f两点间的距离相等，则（　　） A. a点电势高于b点电势 B. a、c两点的电场强度相同 C. d、f间电势差为d、e间电势差的两倍 D. 从a到b与从f到b，电场力对电子做功相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．电场线从高等势面指向低等势面，即电场线从图中的正电荷指向负电荷，因此b点所在的等势面高于a点所在的等势面，A错误； B．a、c两点电场强度方向不同，电场强度不同，B错误； C．从d→e→f电场强度逐渐减小，间距相等，结合可知，则，C错误； D．a点与f点在同一等势面上，a、b两点和f、b两点的电势差相等，根据电场力做功可知从a到b与从f到b，电场力对电子做功相等，D正确。 故选D。 7. 某电场中四个等势面的分布情况如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 电子仅在电场力作用下从点运动到点动能变大 B. 电子在点的电势能大于在点的电势能 C. 电子在点所受静电力大于在点所受静电力 D. 电场线由等势面指向等势面 【答案】C 【解析】 【详解】AB．电子带负电，根据可知电子在点的电势能等于在点的电势能，则电子仅在电场力作用下从点运动到点，因此电子在点的动能等于在点的动能，故AB错误； C．等差等势面越密集，电场强度越大，则点的电场强度大于点的电场强度，根据可知电子在点所受静电力大于在点所受静电力，故C正确； D．根据沿着电场线电势降低可知，电场线由等势面指向等势面，故D错误。 故选C。 8. 如图，在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点，其电势分别为；a、b、c分别位于纸面内一等边三角形的顶点上。下列图中箭头表示a点电场的方向，则正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】 匀强电场中任意两点间的中点电势等于这两点的平均值，可知ac中点d的电势与b点相同，bd的连线为该匀强电场的等势面。电场线垂直于等势面且由高电势指向低电势，故电场线沿ac方向且由a指向c，C选项正确。 故选C。 9. 如图甲所示，电子仅在静电力作用下沿x轴正方向运动，经过A、B、C三点，已知。该电子的电势能随坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. A点的电势高于B点的电势 B. 电子在A点的速度大于在B点的速度 C. A点的电场强度小于B点的电场强度 D. 电子从A到B的过程中静电力做的功大于从B到C的过程中静电力做的功 【答案】D 【解析】 【详解】A．电子从A到C电势能逐渐减小，可知电势逐渐升高，则电场在x坐标轴上电场强度方向沿x轴负方向，而沿电场方向电势逐渐降低，可知A点电势低于B点电势，故A错误； B．电子仅在静电力作用下沿x轴正方向运动,只有电场力做功，因电势能逐渐减小，则动能逐渐增大，即电子在A点的速度小于在B点的速度，故B错误； C．图像的斜率等于电场力，可知从A到B电子受电场力逐渐减小，场强逐渐减小，可知A点电场强度大于B点电场强度，故C错误； D．因从A到B的电场力大于从B到C的电场力，根据W=Fx可知，电子从A运动到B静电力做的功大于从B运动到C静电力做的功，故D正确。 故选D。 10. 如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（　　） A. 指纹的凸点处与极板距离近，电容小 B. 指纹的凹点处与极板距离近，电容大 C. 手指挤压绝缘表面，极板带电量增大 D. 手指挤压绝缘表面，极板带电量减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据 指纹的凸点处与极板距离近，电容大；指纹的凹点处与极板距离远，电容小，选项AB错误； CD．根据 手指挤压绝缘表面，手指与极板间距减小，则电容C变大，电容器的电压保持不变，则根据Q=CU可知，极板带电量增大，选项C正确，D错误。 故选C。 11. 如图所示，电荷量为的正点电荷与竖直放置的均匀带电薄板相距，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，垂线上的、两点到薄板的距离均为。已知点的电场强度为0，下列说法正确的是（ ） A. 薄板带正电 B. 带电薄板在点产生的电场强度的大小为 C. 点电场强度的方向向右 D. 点电场强度的大小为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．点电荷在点形成的电场强度方向向左，大小为 因点场强为零，故薄板在点的场强方向向右（电场方向指向薄板），可知薄板带负电，薄板在点的场强大小为，故A错误，B正确； CD．由对称性可知，到薄板距离相等的两点，薄板产生的电场大小相等、方向相反；、两点到薄板的距离均为，故薄板在点的场强方向向左，大小也为；电荷量为的正点电荷在点的场强方向向左，大小为 故矢量叠加后，点电场强度的方向向左，大小为，故CD错误。 故选B。 12. 某手机说明书的部分内容如右表所示，若用该手机播放视频，可以播放约20小时。下列说法正确的是（　　） …… 手机类型 智能手机、4G手机 屏幕分辨率 1920×1080像素 电池容量 4000mA·h 电池类型 不可拆卸式电池 待机时间 约22天 …… A. 充满电时电池可储存的最大能量为4J B. 充满电时电池可储存的最大电荷量为4C C. 播放视频时电流约为200mA D. 待机状态时电流约为6.7A 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据 可知充满电时电池可储存的最大电荷量为14400C，无法计算可储存的最大能量，因为不知道电压，故AB错误； C．用该手机播放视频，可以播放约20小时，则播放视频时电流 故C正确； D．待机状态时电流 故D错误。 故选C。 二、多项选择题。本题共7小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共21分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的该小题不得分） 13. 如图所示，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c。电流沿方向时测得样品的电阻为R，则下列说法中正确的是（ ） A. 该样品的电阻率是 B. 当电流沿方向时，可测得样品的电阻为 C. 不论电流沿方向还是沿方向样品的电阻率都不变 D. 当电流沿方向且时，样品的电阻会随着a、b值的增大而增大 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．当电流沿方向流过时，电流流经的导体长度，与电流方向垂直的横截面积 根据电阻定律有 整理可得该样品的电阻率为，故A正确； B．当电流沿方向流过时，电流流经的导体长度变为，对应的横截面积变为 此时测得的电阻为 将A选项中求得的电阻率代入上式，可得，故B正确； C．电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料本身的种类和温度决定，与导体的形状、几何尺寸以及电流的流向均无关。因此，不论电流沿哪个方向流过，样品的电阻率都保持不变，故C正确； D．当电流沿方向，且当时，代入电阻表达式可得 由此可知，在此特殊条件下，样品的电阻大小仅取决于材料的电阻率和厚度，与、的具体数值大小无关，自然也不会随着、值的增大而增大，故D错误。 故选ABC。 14. 如图所示的直线加速器由沿轴线分布的金属圆板O和金属圆筒（又称漂移管）A、B、C、D、E组成，金属圆板和金属圆筒分别接在电源的两端。位于和圆筒B、D相连的金属圆板中央的一个质子在圆板O和圆筒A之间的电场中由O点静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速。已知质子电量为e，质量为m，加速时电压U大小相同。不计质子经过狭缝的时间，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（　　） A. MN所接电源的极性应周期性变化 B. 质子每经过一次狭缝速度的增加量为 C. 质子从圆筒E射出时的速度大小为 D. 圆筒A、B、C、D、E的长度之比为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．因由直线加速质子，其运动方向不变，由图可知，圆筒A的右边缘为负极时，则在下一个加速时需要圆筒B的右边缘为负极，所以MN所接电源的极性应周期变化，故A项正确； B．质子每加速一次，由动能定理得 整理得 由上述式子可知并不是速度的增加量，故B项错误； C．若质子从O点进入，则共经历5次完整加速，有 解得 故C项错误； D．质子到达A的左侧速度为，到达B的左侧速度为 则有 所以 同理可得圆筒A、B、C、D、E的长度之比为，故D项正确。 故选AD。 15. 闪电是由云层中所积累的电荷放电引起的，通常是云层底部带正电荷，云层下方的地面会感应出负电荷，当云层底部与地面间的电场强度增大到时击穿空气，发生短时放电现象，形成闪电。某圆盘形云朵底部与地面的距离，该云朵与地面间的电场强度恰好达到时发生闪电，放电电流随时间变化的简化函数图像如图所示。假设该次放电将云朵所带电荷全部放掉，云朵和地面构成的电容器可视为理想的平行板电容器。下列说法正确的是（ ） A. 这次放电释放的总电荷量 B. 这次放电过程中的平均电流 C. 该等效电容器的电容值 D. 放电前该电容器存储的电能 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．图像的面积表示总电荷量，该图像为三角形，计算面积得 故该次闪电释放的总电荷量，故A正确； B．这次放电过程中的平均电流，故B正确； C．云朵和地面构成的电容器可视为理想的平行板电容器，云朵和地面的电势差 该等效电容器的电容值，故C正确； D．根据电容器的电容定义式 变形得 可以画出放电过程中电容器的电压随电荷量变化的图像为一个过原点的倾斜直线，如图所示 在放电过程中，电压随电荷量减小而减小，利用微元法可知放电过程中电容器释放的电能为图像与横轴围成的面积，为 故放电前该电容器存储的电能，故D错误。 故选ABC。 16. 如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点。一带负电的试探电荷在E点由静止释放后，仅在静电力作用下，恰好运动至F点。若两个点电荷的电荷量均变为原来的两倍，则（ ） A. E点的电场强度变为原来的2倍 B. E点和O点的电势差变为原来的倍 C. 试探电荷运动到O点的动能变为原来的4倍 D. 试探电荷运动到F点的时间变为原来的倍 【答案】AD 【解析】 【详解】ABC．根据，若两个点电荷的电荷量均变为原来的两倍，根据等量正点电荷连线中垂线上电场强度分布可知，每点电场强度都将变为原来两倍，对应相同试探电荷在每点受到电场力变为原来两倍，移动相同距离电场力做功变为原来两倍，由W=Uq可知，所以E点和O点的电势差变为原来的2倍，试探电荷运动到O点的动能变为原来的2倍，故A正确，BC错误； D．由以上分析得每一点的加速度都变为原来2倍，位移不变，根据，时间变为原来的倍，故D正确。 故选AD。 17. 一负电荷仅在某电场力作用下运动，速度大小随时间变化的图像如图所示，A、B为运动轨迹上的两点。下列选项正确的是（ ） A. 该电荷做匀速直线运动 B. 该电场可能是一个正点电荷产生的 C. A、B两点的电场强度相同 D. 系统的电势能保持不变 【答案】BD 【解析】 【详解】A．该电荷速度大小不变，可能做匀速圆周运动，不一定做匀速直线运动，A错误； B．若负电荷绕正的点电荷做匀速圆周运动时，速度大小不变，即该电场可能是一个正点电荷产生的，B正确； C．若电场可能是一个正点电荷产生的，则A、B两点的电场强度大小相同，但方向不同，C错误； D．系统的动能不变，电场力不做功，则电势能保持不变，D正确。 故选BD。 18. 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，某时刻小球甲从处静止释放开始向下运动。小球甲向下运动的过程中，下列选项正确的是（ ） 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. 小球甲的机械能越来越小 D. 小球甲、乙的电势能越来越大 【答案】BCD 【解析】 【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．以小球甲为对象，小球甲下落过程中，由于库仑斥力对甲一直做负功，根据功能关系可知，小球甲的机械能越来越小，故C正确； 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正确。 故选BCD。 19. 如图所示，实线是竖直面内以O点为圆心的圆，和是圆的两条相互垂直的直径，在竖直面内存在由Q点指向P点的匀强电场。从O点在竖直面内向各个方向以大小相同的初速度发射电荷量和质量完全相同的带正电小球，通过圆上各点的小球中，经过N点的小球速度最大。不计空气阻力及小球间的相互作用。下列说法正确的是（ ） A. 沿方向发射的小球可以沿方向做直线运动 B. 沿方向发射的小球会沿方向做直线运动 C. 通过圆上P、Q两点的小球机械能不相等 D. 通过圆上M、N两点的小球机械能不相等 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．对小球受力分析如下图所示，小球受到重力和电场力，其合力不可能沿OP方向，可能沿ON方向，因此沿OP方向发射的小球不可能沿OP方向做直线运动，沿ON方向发射的小球可能沿ON方向做直线运动，故A错误，B正确； C．从Q到P的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增大，故P点的机械能大于Q点的机械能，故C正确； D．M、N位于同一等势面上，电场力不做功，只有重力做功，机械能守恒，故D错误。 故选BC。 三、实验题。（共12分） 20. 某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机。 （1）将开关S与1端相连，观察到的电流、电压随时间变化的图线、图线，可能是图中的___________。 A. B. C. （2）该同学进一步研究影响电容器充电所用时间的因素。改变电路中的可调电阻的阻值、电容器的电容，测量从充电开始至电压达到稳定所用时间。表中为该同学得到的部分实验数据。依据表中数据，能初步得出结论：仅增大电容器的电容，电容器充电用时变___________；仅增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变___________。（选填“长”或“短”） 电源电动势 电容 电阻 充电用时 6.0 2200 5 0.39 6.0 15000 5 1.23 6.0 15000 10 1.78 6.0 15000 15 2.24 6.0 22000 5 1.44 （3）待电路稳定后，将开关S掷向2端，研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线________。 【答案】（1）C （2） ①. 长 ②. 长 （3） 【解析】 【小问1详解】 将开关S与1端相连，给电容器充电，则充电电流逐渐减小为零，电容器极板上所带电荷量逐渐增多，两极板之间的电压逐渐增大。 故选C。 【小问2详解】 [1][2]根据表格数据可知仅增大电容器的电容，电容器充电用时变长；增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变 长。 【小问3详解】 因为，所以电容器的放电时间变长开始放电时的电流变小，电容器所带电荷量不变，即i-t图像与坐标轴所围面积不变，如下图虚线所示 四、论述、计算题。本题共3小题。（21题9分、 22题9分、23题13分，共31分） 要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明 确写出数值和单位。 21. 如图所示，长为L的轻质绝缘细线上端固定在O点，下端拴一带电小球，小球质量为m，所带电荷量为q。系统处于水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时，细线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至与O点等高的B点，由静止释放。重力加速度为g，求： （1）电场强度大小E； （2）A、B两点间的电势差； （3）小球运动到A点时的动能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对带电小球受力分析，如图所示 小球在A点受力平衡，则 解得 【小问2详解】 A、B两点间的电势差 【小问3详解】 小球从B点运动到A点时，根据动能定理可得 解得 22. 在高能物理实验中，静电分析器可将比荷不同的带电粒子分离。已知质量为、电荷量为的正离子由静止释放，经过电压加速后进入静电分析器的细管中，该离子在细管中均做半径为的匀速圆周运动，如图所示。静电分析器细管中的电场强度大小可认为处处相等。不计离子重力。求： （1）正离子进入静电分析器时的速度大小； （2）静电分析器细管中的电场强度大小； 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 正离子从静止开始经电压加速，只有电场力做功，由动能定理可得 解得 【小问2详解】 正离子在细管中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 23. 某静电除尘器结构如图所示，长方体通道的上下底面是金属板，长为L，宽为b，前、后两面是绝缘的透明有机玻璃，高为d。大量尘埃颗粒从左端以相同的水平速度v0射入除尘器，尘埃颗粒分布均匀。假设尘埃颗粒都相同，质量均为m，带电量均为-q。当上下两面连接到电压为U的高压电源两极时，在两金属板间产生一个很强的匀强电场，尘埃颗粒如果能被下极板吸附即可实现除尘。不计尘埃颗粒的重力、空气阻力以及颗粒之间的相互作用力。 （1）若尘埃颗粒从左端射入，右端飞出，求： a、颗粒穿过除尘器所需要的时间t； b、粒子在电场中运动的加速度大小； c、颗粒穿出时偏离水平方向的距离y； （2）若电压为U0时，除尘效率是25%（即射入颗粒有25%能被极板吸附），要想使除尘效率达到100%，应该如何调整高压电源的电压U； （3）当除尘效率刚好达到100%，经过一段时间，下极板左半部分的吸附颗粒与右半部分吸附颗粒的数量比。 【答案】（1）a、，b、，c、 （2）高压电源的电压要提高至4U0以上 （3）1：3 【解析】 【小问1详解】 a．尘埃做类平抛运动，水平方向 解得 b．根据，，可得 c．尘埃做类平抛运动，竖直方向 解得 【小问2详解】 除尘效率，效率25%时，，要想使除尘效率达到100%，应该至少，由，则，可知高压电源的电压要提高至4U0以上。 【小问3详解】 由，当U一定时，，可得离下底面高度范围内的尘埃落在下极板前半部分；离下底面高度范围内的尘埃落在下极板后半部分； 故数量比1：3。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $