内容正文:
莆田锦江中学高二物理期中考试试卷(高考卷)
一、单选题
1. 如图所示为某静电除尘装置的原理图,废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在静电力作用下向集尘板迁移并沉积的轨迹,A、B两点是轨迹与电场线的交点。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化,则以下说法正确的是( )
A. 尘埃在B点的加速度大于在A点的加速度
B. 尘埃在B点的电势能大于在A点的电势能
C. 尘埃在迁移过程中做类平抛运动
D. 尘埃在迁移过程中电势能先增大后减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场线越密,电场强度越大,由图可知A点的场强比B点的大,则尘埃在B点的加速度小于在A点的加速度,故A错误;
B.根据等势线与电场线垂直的特点,作过B的等势线,交A所在电场线于C,则有
根据沿着电场线方向电势逐渐降低,则有
根据负电荷在电势越高的点电势能越小,则尘埃在B点的电势能小于在A点的电势能,故B错误;
C.由于电场力是个变力,并且大小方向都在变,所以尘埃在迁移过程中不可能做类平抛运动,故C错误;
D.由尘埃的运动轨迹可知其受力特点,开始时,电场力与速度方向夹角为钝角,后来为锐角,可判定静电力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,故D正确。
故选D。
2. 两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示,以下说法正确的是( )
A. R1>R2
B. R1和R2串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ
C. R1=R2
D. R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅱ
【答案】B
【解析】
【详解】AC.根据图像的斜率表示电阻的倒数,即,由图像可得,故AC错误;
B.R1和R2串联后的总电阻等于,可知I-U图线应在区域Ⅲ,故B正确。
D.R1和R2并联后的总电阻等于,可知I-U图线应在区域I,故D错误。
故选B。
3. 我国从月球取回的月壤中,发现了少量的天然石墨烯,石墨烯是人类迄今为止发现的导电性能最好的材料。用石墨烯制成的一段粗细均匀的导体,通过该导体的电流为I时,其内部自由电荷定向移动的平均速率为v;当通过该导体的电流为时,其内部自由电荷定向移动的平均速率为( )
A. v B. 2v C. 4v D. 8v
【答案】B
【解析】
【详解】由电流的微观表达式可知,电流与同一段粗细均匀的导体,电流I与自由电荷定向移动的平均速率为v成正比。
故当通过该导体的电流为时,其内部自由电荷定向移动的平均速率为2v。
故选B。
4. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子仅受电场力作用,从a点经b点运动到c点,其运动轨迹如图中虚线所示。下列说法正确的是( )
A. 图中b点的电场强度为零 B. 带电粒子受到的电场力是恒力
C. 图中a点的电场强度小于c点的电场强度 D. 粒子在b点的加速度大于在c点的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场线的疏密程度表示电场的强弱,图中b点位置虽然没有画电场线,但其所在空间区域的电场线分布仍然能够反映一定的疏密程度,可知该点的电场强度不为0,A错误;
B.电场线不平行,该电场不是匀强电场,粒子受到的电场力不是恒力,B错误;
C D.电场线的疏密程度能够表示电场的强弱,电场线越密集的位置电场强度越大,电场线越稀疏的地方,电场强度越小,则图中a点的电场强度大于c点的电场强度,b点的电场强度大于c点的电场强度,粒子在b点的电场力大于在c点的电场力,粒子在b点的加速度大于在c点的加速度,C错误;D正确。
故选D。
二、双选题
5. 如图所示,在水平向右、电场强度大小为E的匀强电场中,在O点固定一点电荷,A、B、C、D是以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四个点,B、D连线与电场线平行,A、C连线与电场线垂直,已知B点的电场强度为零,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. 点电荷的电荷量为 B. D点的电场强度大小也为零
C. A点的电场强度大小为2E D. OD中点处的电场强度大小为5E
【答案】AD
【解析】
【详解】A.已知B点的电场强度为零,可知该点电荷为负电荷,根据解得点电荷的电荷量为,选项A正确;
B.在D点点电荷和匀强电场在该点的场强同向,且大小相等,可知D点的电场强度大小为2E,选项B错误;
C.点电荷在A点的场强方向向下,大小为E,可知A点的电场强度大小为,选项C错误;
D.OD中点处的电场强度大小为,选项D正确。
故选AD。
6. 如图所示,绝缘带电圆环,圆心为,半径为,带电荷量为,电荷量均匀分布,P、M、N三点在过圆环中心且与圆环共面的一条轴线上,。在点固定放置一点电荷,电荷量大小为,则处电场强度恰好为零。静电力常量为。下列说法正确的是( )
A. 处点电荷带负电
B. 圆环在处场强大小为
C. 点处的场强大小为
D. 点处的场强方向水平向左
【答案】BC
【解析】
【详解】A.因为M处电场强度恰好为零,且带电圆环带正电,所以P处点电荷带正电,故A错误;
BCD.设点电荷Q在M点产生的场强大小为E,由对称性可知带电圆环在M点产生的场强大小也为E,方向相反,由于M点的场强为零,可得
所以带电圆环、Q在N点产生的场强为
N点处的场强方向水平向右,故BC正确,D错误。
故选BC。
7. 如图所示,等量同种点电荷、固定在同一竖直线上,相距为,电荷量均为,水平固定的光滑绝缘杆与的中垂线重合,是绝缘杆上的两点,构成一个正方形。电荷量为,质量为的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自点无初速释放,小球由点向右运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球的加速度先增大后减小
B. 小球的速度先增大后减小
C. 若移走电荷,仍由点无初速度释放带电小球,则杆对小球的作用力先增大后减小
D. 若移走电荷,仍由点无初速度释放带电小球,则杆对小球的作用力先减小后增大
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据等量同种正点电荷中垂线上电场的分布规律可知,电场强度先增大,后减小,O点的电场强度为零,再向右,先增大,后减小,根据牛顿第二定律则有
可知小球的加速度大小变化先增大后减小,再增大,再减小,A错误;
B.根据等量同种电荷中垂线上电场的分布特点可知,小球从C到O点电场力做正功,动能增大,小球的速度增大,从O向右运动的过程中,电场力做负功,动能减小,小球的速度减小,故小球由C点向右运动的过程中,速度先增大后减小,正确;
C.移走,小球竖直方向上受力先减小再增加),则杆对小球的作用力先增大后减小,正确;
D.移走,小球竖直方向上受力先减小再增加),由于与的大小关系未知,则杆对小球的作用力大小无法判断,错误。
故选BC。
8. 如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q(不计重力)以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点,则从开始射入到打到上板的过程中( )
A. 它们运动的时间
B. 它们所带的电荷量之比
C. 它们运动的加速度
D. 它们的动能增加之比
【答案】BC
【解析】
【详解】A.垂直于电场方向,带电粒子P、Q做匀速直线运动,且两粒子初速度相同,垂直于电场方向位移相同,根据
可知它们运动的时间,故A错误;
BC.沿电场方向带电粒子做初速度为零的匀加速运动,有,
可得
根据牛顿第二定律可得
可知它们所带的电荷量之比为,故BC正确;
D.带电粒子P、Q在电场中运动,电场力做正功,根据动能定理有,
则它们的动能增加之比为,故D错误。
故选BC。
三、实验题
9. 为测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率,实验中所用的器材:电压表(量程0-3V)、电流表(量程0-0.6A)、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时,某次的测量结果如图甲所示,其读数为_______mm。
(2)采用伏安法测金属丝电阻时,为减小系统误差,需考虑电流表内接还是外接。如图乙所示,某同学采用试触法:让电压表的一端接在点,另一端先后接点和点。结果发现电压表示数有明显变化,而电流表示数无明显变化,则实验中应将电压表的另一端接_______点(选填“”或“”)。
(3)请根据图丙已描出的实验数据点,在坐标纸上作出图线。
(4)若接入部分长度,利用上述实验数据可得出该金属丝的电阻率约为______(保留3位有效数字)。
【答案】(1)0.539##0.540##0.541
(2)B (3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的精确值为,由图甲可知金属丝的直径为。
【小问2详解】
某同学采用试触法:让电压表的一端接在A点,另一端先后接B点和C点。结果发现电压表示数有明显变化,而电流表示数无明显变化,可知金属丝的电阻较小,电压表的分流很小,所以电流表应采用外接法,则实验中应将电压表的另一端接B点。
【小问3详解】
根据已描出的实验数据点,在坐标纸上作出图线如图所示
【小问4详解】
由图线可得
根据电阻定律可得
可得该金属丝的电阻率为
10. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中。实验装置如图甲所示:电源、电容器、电阻箱、电压表、电流表、单刀双掷开关以及导线若干。
(1)实验时,先将单刀双掷开关S与“1”端相接,稳定后再将单刀双掷开关S与“2”端相接。从开关S与“2”端相接瞬间开始计时,得到电压表示数与时间的图像如图乙所示,已知图线与坐标轴围成的面积为,电阻箱阻值为,电流表内阻为,根据该图像可以粗测出实验中电容器的电容_________(用题中已知物理量表示)。
(2)若将电阻箱的阻值调大重复实验,则得到的图像中,将_________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)重复实验得到电流表示数的图像,若图线与坐标轴围成的面积为,仍用上述方法测出电容器的电容的值应_________(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)
(2)增大 (3)小于
【解析】
【小问1详解】
根据,结合图乙可知,电容器放电时的图像与坐标轴围成的面积为
可得电容器放电电荷量
根据
解得
【小问2详解】
若将电阻箱的阻值调大,则放电电流I减小,根据可知总电量保持不变,根据可知放电时间增大。
【小问3详解】
根据可知图像与时间轴围成的面积表示电荷量,即为电荷量,由于电压表的分流,则小于真实电量Q,故小于。
四、解答题
11. 某电场区域的电场线如图所示,A、B是电场中的两点。一个电荷量的点电荷,在A点所受电场力大小为。若将该点电荷从A点移到B点,电场力做功,若将该点电荷从A点移至无穷远处,电场力做了的功,取无穷远处为零电势位置,求:
(1)A点电场强度大小;
(2)A 、B两点间的电势差;
(3)B点的电势。
【答案】(1)
(2)50V (3)
【解析】
【小问1详解】
根据电场强度的定义式可知,A点电场强度大小为
解得
【小问2详解】
A、B两点间的电势差
解得
【小问3详解】
A点为电势
根据
解得
12. 某景区观光电动车在载满游客时总质量,以的速度在水平路面匀速行驶,驱动电机的输入电流,输入电压,电动车行驶时所受阻力为车重的,取,不计电机内部摩擦,只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量,求:
(1)驱动电机的输入功率;
(2)电动车行驶时输出的机械功率;
(3)驱动电机的内阻。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
驱动电机的输入功率
【小问2详解】
电动车行驶时所受阻力
电动车匀速行驶时
电动车行驶时输出的机械功率
【小问3详解】
驱动电机内阻的发热功率
根据焦耳定律
得
13. 如图所示,竖直平面内有一段绝缘的圆弧轨道和绝缘的水平轨道相切于,其中圆弧轨道的圆心为,,圆心角,圆弧轨道光滑,轨道粗糙且足够长,滑块与轨道间的动摩擦因数,轨道左侧的区域存在一竖直向下匀强电场,轨道区域存在水平向右的匀强电场,一质量为,电量的滑块以一定的初速度从电场的左边界水平射入,滑块恰好能做直线运动,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,,。求:
(1)滑块的电性和的大小;
(2)若电场大小不变,方向反向,要使滑块恰好能从点沿切线滑入轨道,求滑块水平射入电场时的初速度,以及进入点时的速度大小;
(3)在第(2)间的条件下,若电场的大小可在小于的范围内调节,滑块始终未脱离轨道,当取不同值时,求滑块最终因摩擦而产生的热量。(Q可用表示)
【答案】(1)负电,
(2),
(3)当时;当时
【解析】
【小问1详解】
滑块在电场中恰能做直线运动,根据受力平衡可知,电场力竖直向上,与场强方向相反,则滑块带负电;根据平衡条件可得
解得
【小问2详解】
若电场大小不变,方向反向,由牛顿第二定律可得
滑块做类平抛运动,则有
使滑块恰好能从点沿切线滑入轨道,则有
联立解得滑块水平射入电场时的初速度为
进入点时的速度为
【小问3详解】
若电场的大小可在小于的范围内调节,滑块始终未脱离轨道;滑块滑到B点时,有
解得
滑块向右运动到速度为0时,由动能定理得
解得
第一个临界值,当满足
可得
第二个临界值,当滑块回到A点时,速度刚好减为0,有,
解得
综上分析可知,当时,滑块最终因摩擦而产生的热量为
当时,滑块最终停在B点,根据能量守恒可得
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莆田锦江中学高二物理期中考试试卷(高考卷)
一、单选题
1. 如图所示为某静电除尘装置的原理图,废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在静电力作用下向集尘板迁移并沉积的轨迹,A、B两点是轨迹与电场线的交点。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化,则以下说法正确的是( )
A. 尘埃在B点的加速度大于在A点的加速度
B. 尘埃在B点的电势能大于在A点的电势能
C. 尘埃在迁移过程中做类平抛运动
D. 尘埃在迁移过程中电势能先增大后减小
2. 两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示,以下说法正确的是( )
A. R1>R2
B. R1和R2串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ
C. R1=R2
D. R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅱ
3. 我国从月球取回的月壤中,发现了少量的天然石墨烯,石墨烯是人类迄今为止发现的导电性能最好的材料。用石墨烯制成的一段粗细均匀的导体,通过该导体的电流为I时,其内部自由电荷定向移动的平均速率为v;当通过该导体的电流为时,其内部自由电荷定向移动的平均速率为( )
A. v B. 2v C. 4v D. 8v
4. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子仅受电场力作用,从a点经b点运动到c点,其运动轨迹如图中虚线所示。下列说法正确的是( )
A. 图中b点的电场强度为零 B. 带电粒子受到的电场力是恒力
C. 图中a点的电场强度小于c点的电场强度 D. 粒子在b点的加速度大于在c点的加速度
二、双选题
5. 如图所示,在水平向右、电场强度大小为E的匀强电场中,在O点固定一点电荷,A、B、C、D是以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四个点,B、D连线与电场线平行,A、C连线与电场线垂直,已知B点的电场强度为零,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. 点电荷的电荷量为 B. D点的电场强度大小也为零
C. A点的电场强度大小为2E D. OD中点处的电场强度大小为5E
6. 如图所示,绝缘带电圆环,圆心为,半径为,带电荷量为,电荷量均匀分布,P、M、N三点在过圆环中心且与圆环共面的一条轴线上,。在点固定放置一点电荷,电荷量大小为,则处电场强度恰好为零。静电力常量为。下列说法正确的是( )
A. 处点电荷带负电
B. 圆环在处场强大小为
C. 点处的场强大小为
D. 点处的场强方向水平向左
7. 如图所示,等量同种点电荷、固定在同一竖直线上,相距为,电荷量均为,水平固定的光滑绝缘杆与的中垂线重合,是绝缘杆上的两点,构成一个正方形。电荷量为,质量为的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自点无初速释放,小球由点向右运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球的加速度先增大后减小
B. 小球的速度先增大后减小
C. 若移走电荷,仍由点无初速度释放带电小球,则杆对小球的作用力先增大后减小
D. 若移走电荷,仍由点无初速度释放带电小球,则杆对小球的作用力先减小后增大
8. 如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q(不计重力)以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点,则从开始射入到打到上板的过程中( )
A. 它们运动的时间
B. 它们所带的电荷量之比
C. 它们运动的加速度
D. 它们的动能增加之比
三、实验题
9. 为测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率,实验中所用的器材:电压表(量程0-3V)、电流表(量程0-0.6A)、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时,某次的测量结果如图甲所示,其读数为_______mm。
(2)采用伏安法测金属丝电阻时,为减小系统误差,需考虑电流表内接还是外接。如图乙所示,某同学采用试触法:让电压表的一端接在点,另一端先后接点和点。结果发现电压表示数有明显变化,而电流表示数无明显变化,则实验中应将电压表的另一端接_______点(选填“”或“”)。
(3)请根据图丙已描出的实验数据点,在坐标纸上作出图线。
(4)若接入部分长度,利用上述实验数据可得出该金属丝的电阻率约为______(保留3位有效数字)。
10. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中。实验装置如图甲所示:电源、电容器、电阻箱、电压表、电流表、单刀双掷开关以及导线若干。
(1)实验时,先将单刀双掷开关S与“1”端相接,稳定后再将单刀双掷开关S与“2”端相接。从开关S与“2”端相接瞬间开始计时,得到电压表示数与时间的图像如图乙所示,已知图线与坐标轴围成的面积为,电阻箱阻值为,电流表内阻为,根据该图像可以粗测出实验中电容器的电容_________(用题中已知物理量表示)。
(2)若将电阻箱的阻值调大重复实验,则得到的图像中,将_________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)重复实验得到电流表示数的图像,若图线与坐标轴围成的面积为,仍用上述方法测出电容器的电容的值应_________(填“大于”“小于”或“等于”)。
四、解答题
11. 某电场区域的电场线如图所示,A、B是电场中的两点。一个电荷量的点电荷,在A点所受电场力大小为。若将该点电荷从A点移到B点,电场力做功,若将该点电荷从A点移至无穷远处,电场力做了的功,取无穷远处为零电势位置,求:
(1)A点电场强度大小;
(2)A 、B两点间的电势差;
(3)B点的电势。
12. 某景区观光电动车在载满游客时总质量,以的速度在水平路面匀速行驶,驱动电机的输入电流,输入电压,电动车行驶时所受阻力为车重的,取,不计电机内部摩擦,只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量,求:
(1)驱动电机的输入功率;
(2)电动车行驶时输出的机械功率;
(3)驱动电机的内阻。
13. 如图所示,竖直平面内有一段绝缘的圆弧轨道和绝缘的水平轨道相切于,其中圆弧轨道的圆心为,,圆心角,圆弧轨道光滑,轨道粗糙且足够长,滑块与轨道间的动摩擦因数,轨道左侧的区域存在一竖直向下匀强电场,轨道区域存在水平向右的匀强电场,一质量为,电量的滑块以一定的初速度从电场的左边界水平射入,滑块恰好能做直线运动,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,,。求:
(1)滑块的电性和的大小;
(2)若电场大小不变,方向反向,要使滑块恰好能从点沿切线滑入轨道,求滑块水平射入电场时的初速度,以及进入点时的速度大小;
(3)在第(2)间的条件下,若电场的大小可在小于的范围内调节,滑块始终未脱离轨道,当取不同值时,求滑块最终因摩擦而产生的热量。(Q可用表示)
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