内容正文:
高二物理9月考
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,只有一项是符合题目要求的。
1. 关于电场强度与电势的关系,下面各种说法中正确的是( )
A. 电场强度大的地方,电势一定高 B. 电场强度不变,电势也不变
C. 电场强度为零时,电势一定为零 D. 电场强度的方向是电势降低最快的方向
【答案】D
【解析】
【详解】A.沿着电场线的方向电势逐渐降低,电场线密的地方,电场强度大,电场线疏的地方电场强度小;电势高的地方电场强度不一定大,电场强度大的地方,电势也不一定高,故A错误;
B.在匀强电场中,电场强度不变,但沿着电场线的方向,电势总是逐渐降低的,故B错误;
C.电势为零的点是人为选取的,电场强度为零的地方,电势不一定为零,故C错误;
D.沿着电场方向电势降低最快,所以电场强度的方向是电势降低最快的方向,故D正确。
故选D。
【点睛】注意电场强度和电势的定义,两者之间的大小并无必然的联系。
2. 在竖直向下的匀强电场中,一带电油滴在电场力和重力的作用下,沿虚线所示的运动轨迹从运动到.若此带电油滴在运动过程中动能和重力势能之和为,重力势能和电势能之和为,则、的变化情况是( )
A. 增加,增加 B. 增加,减小
C. 不变,减小 D. 不变,不变
【答案】B
【解析】
【详解】由液滴的运动轨迹可知,油滴所受的合力向上,则电场力向上,油滴带负电;因为有重力和电场力做功,则油滴的重力势能、动能和电势能之和守恒,则从a到b运动的过程中,电场力做正功,则电势能减小,则动能和重力势能之和为增加;合外力做正功,则动能增加,即重力势能和电势能之和减小。
故选B。
3. 如图所示,边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、−q,已知静电力常量为,则该三角形中心O点处的场强为( )
A. ,方向由C指向O B. ,方向由O指向C
C. ,方向由C指向O D. ,方向由O指向C
【答案】B
【解析】
【详解】三个点电荷在O点的场强大小均为
A处的电荷在O点的场强方向沿AO方向,B处的电荷在O点的场强方向沿BO方向,C处的电荷在O点的场强方向沿OC方向,则合场强为,方向由O指向C。
故选B。
4. 如图,质量为m,带电量为+q的滑块,沿绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下的匀强电场区域时,滑块运动的状态为( )
A. 将加速下滑 B. 继续匀速下滑
C. 将减速下滑 D. 以上3种情况都有可能
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】开始时匀速下滑,说明重力、支持力、摩擦力三力平衡,则有:
mgsinθ=μmgcosθ
后来进入电场,受电场力,可以将重力和电场力合并为一个力,看作1个等效重力产生的,则可知
(mg)′sinθ=μ(mg)′cosθ
仍然成立,故滑块仍处于匀速下滑状态。
故选B。
5. 如图所示,A、B、C、D是匀强电场中的一个正方形的四个顶点,正方形的边长a=5cm,已知A、B、D三点的电势分别为3V、23V、18V,则该电场的电场强度为( )(电场方向与纸面平行)
A. 5V/m B. 500V/m C. 300V/m D. 4V/m
【答案】B
【解析】
【详解】匀强电场中沿相同方向前进相同距离,电势变化相同,故在AB连线上,B点左侧处E点的电势为
故ED连线为等势线,作AF垂直ED连线交于F点,则F点电势为18V,根据几何关系可知
解得
则
故选B。
6. 等量异种点电荷产生的电场的等势面分布如图中实线所示,相邻等势面间的电势差相等,是两电荷连线的中点,为两电荷连线上关于点对称的两点。已知质子在点的电势能比在点的电势能大,下列说法正确的是( )
A. 两点的电场强度方向相反 B. 点左边是正电荷,右边是负电荷
C. 点的电场强度比点的电场强度大 D. 电子在点的电势能比在点的电势能小
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由题意及电势能计算式EP=qφ可知,已知质子在b点电势能比在a点电势能大,b点电势高于a点电势,所以O点右边是正电荷,左边是负电荷,a、c为两电荷连线上关于O点对称的两点,所以电场强度大小相等方向相同,故AB错误;
C.a点处的等差等势面比b点处的稀疏,a点处的电场线比b点处的稀疏,所以a点电场强度比b点的电场强度小,故C错误;
D.质子在b点的电势能比a点的电势能大,则电子在b点的电势能比在a点的电势能小,故D正确。
故选D。
7. 静电透镜是由带电导体所产生的静电场来使电子束聚焦和成像的装置,它广泛应用于电子器件(如阴极射线示波管)和电子显微镜中。阴极射线示波管的聚焦电场如图所示,其中虚线为等势线,任意两条相邻等势线间的电势差相等,轴为该电场的中心轴线,一电子从其左侧以某一初速度进入聚焦电场,仅在电场力作用下运动,实线为电子运动的轨迹,为其轨迹上的三点,电子在三点的电势能分别为,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】电子仅在电场力作用下从A点运动到C点,由于合力方向指向轨迹的内侧,可知电场力与运动方向夹角为锐角,则电场力做正功,电势能减小,即
故选A。
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,有选错的得0分。
8. 如图所示,、为两个等量同种电荷,在、连线的中垂线上有一点,在点由静止释放一电荷量为()的点电荷,不计点电荷受到的重力,则点电荷从点到点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 点电荷可能做匀加速运动
B. 点电荷可能做加速度减小的加速运动
C. 点电荷可能做加速度一直增大的加速运动
D. 点电荷可能做加速度先增大后减小的加速运动
【答案】BD
【解析】
【详解】等量同种正点电荷的电场线分布如图所示
等量同种点电荷连线的中垂线上,其中点处的场强为0,而沿着中点向上场强先增大后减小,因此点电荷在从P到O的过程中,点电荷可能做加速度减小的加速运动,也可能做加速度先增大后减小的加速运动。
故选BD。
9. 静止电荷会在其周围产生静电场。为了形象地描述电场,法拉第采用了画电场线的方法。如图是某一电场的电场线,下列说法正确的是( )
A. 电场线可以形象地描述电场,但是电场线不是实际存在的
B. 图中A点的电场强度大于C点的电场强度
C. 图中B点没有画电场线,所以B点的电场强度为零
D. 将带正电的试探电荷从A点由静止释放,运动到C点,电场力做正功,动能增加
【答案】AB
【解析】
【详解】A.电场线是为了形象地描述电场人为引入的,电场线实际上不存在,故A正确;
B.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,电场强度小,则图中A点的电场强度大于C点的电场强度,故B正确;
C.电场线的疏密程度能够表示电场的强弱,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,故C错误;
D.正电荷在电场中受力方向沿电场线切线方向将带正电的试探电荷从A点由静止释放,会沿电场线切线方向运动,运动轨迹不是电场线,不能运动到C点,故D错误。
故选AB。
10. 点电荷甲、乙分别固定在轴上的处和坐标原点处,当时,轴上各点的电场强度随变化的图像如图所示,取轴正方向为电场强度的正方向。已知处的电场强度为0,处图像斜率为0,则下列说法正确的是( )
A. 点电荷甲带正电,点电荷乙带负电
B. 点电荷甲、乙带的电荷量的比值为
C. 点电荷甲、乙带的电荷量的比值为
D. 将带正电的试探电荷沿轴从处移到处,电场力做正功
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.轴上内,电场强度沿轴负方向,说明点电荷乙带负电,处电场强度为0,说明点电荷甲带正电,故A正确;
BC.设点电荷甲、乙带的电荷量分别为、,则有
解得
故B正确,C错误;
D.将带正电的试探电荷沿轴从处移至处,由于电场强度方向为正,因此试探电荷受到的电场力方向与位移方向相同,电场力做正功,故D正确。
故选ABD。
三、实验题(每空2分,共计16分)
11. 某实验小组利用如图甲的装置来探究平抛运动的特点。小球和接收器组成二维运动传感器,弹射器弹出小球后,接收器每隔相等的时间,采集一次小球的位置信息,并将数据发送给计算机进行处理。
(1)下列实验步骤必要的是_______。
A.在安装时,必须确保弹射器水平放置
B.为了减小实验误差,应选用体积小密度大的小球A
C.为了减小实验误差,小球A与弹簧底部接触面一定要光滑
(2)弹射器将小球弹出后,计算机利用接收到的数据绘出了小球运动的点迹,如图乙所示,每小格的边长。
(3)通过实验,试分析点_______(填“是”或“不是”)平抛的起点:接收器采集小球位置的周期_______,则小球做平抛运动的初速度大小为_______,小球经过点时的速度大小为_______。(取)
【答案】 ①. AB ②. 不是 ③. 0.05 ④. 1 ⑤. 1.25
【解析】
【详解】(1)[1]A.要保证每次小球都做平抛运动,则必须确保弹射器水平放置,A项正确;
B.为了减小实验误差,减少空气阻力的影响,应选用体积小密度大的小球A,B项正确;
C.只需要弹射器弹出小球有初速度即可,大小没有关系,不一定需要底面光滑,C项错误。
故选AB。
(3)[2]由竖直位移可知,a、b、c、d四点竖直位移为1:2:3,不满足,故小球在点有竖直初速度,因此点不是平抛起点;
[3][4]根据题意,由图乙可知,相邻两点间的水平位移相等,则相邻两点间的时间间隔相等,设相等时间为,水平方向有
竖直方向有
联立解得
[5]小球运动到点时,竖直分速度为
则小球经过点时的速度大小为
12. 某实验探究小组利用如图实验装置研究两物体碰撞过程中的守恒量。
(1)实验步骤如下:
A.将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上,用来记录实验中球1、球2与木条的撞击点;
B.利用天平测量出1、2两小球的质量分别为、;
C.调节轨道末端水平,木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触,让入射球1从斜轨上A点由静止释放,与木条撞击点为;
D.将木条平移到图中所示位置固定;
E.让入射球1从斜轨上A点由静止释放,与木条撞击点为;
F.把球2静止放置在水平轨道的末端B点,让入射球1从斜轨上A点由静止释放,确定球1和球2相撞后与木条的撞击点;
G.用秒表手动计时分别测量两球从B点到各撞击点、、所用的时间、、;
H.用刻度尺测得与、、各点的高度差分别为、、。
以上步骤G和H中测量误差较大的是__________,应予以舍去。
(2)把小球2放在斜轨末端边缘B处,让小球1从斜轨上A处由静止开始滚下,使它们发生碰撞,碰后小球1的落点在图中的__________点。
(3)若测量的物理量满足关系式__________(用所测物理量的字母表示),则入射小球和被碰小球碰撞前后的总动量不变。
若测量的物理量再满足关系式__________(用所测物理量的字母表示),则入射小球和被碰小球碰撞为弹性碰撞。
【答案】(1)G (2)M
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
小球撞击在木条上时,时间很短,测量误差很大;根据平抛运动规律,可知小球撞击在木条上时,下落的时间,可把时间转换为高度h,故G不合理应予以舍去。
【小问2详解】
由图可知,两小球撞击在竖直木条上,三次平抛运动的水平位移相等,由平抛运动的规律可知,水平速度越大,竖直方向下落的高度越小;碰后小球1的速度减小,则碰后小球1落到M点。
【小问3详解】
[1]根据平抛运动规律,可知小球撞击在木条上时,下落的时间
则可知小球做平抛运动的水平速度
代入题中数据得
若碰撞过程动量守恒,则
联立解得
[2]若碰撞过程机械能守恒,则有
联立解得
四、解答题
13. 如图,真空中平行金属板M、N之间的距离为,有的带电粒子位于M板旁,粒子的电荷量为,给两金属板加直流电压。
(1)求带电粒子所受的静电力的大小;
(2)求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度大小;
(3)如果两金属板距离增大为原来的2倍,其他条件不变,则上述问题(1)(2)的答案又如何?
【答案】(1);(2);(3);
【解析】
【详解】(1)两金属板间的电场强度,带电粒子所受的静电力,则有
(2)静电力远大于重力,因此重力可忽略不计。
带电粒子运动的加速度
设带电粒子到达板时速度为。根据匀变速直线运动的速度与时间的关系有
则
(3)当时
,,
则
带电粒子所受的静电力的大小是,到达板时的速度是;两金属板距离增大为原来的2倍时,静电力的大小是,速度仍然是。
14. 如图所示,平行于纸面的匀强电场中的三角形ABC为等腰三角形,三角形ABC也在纸面内,,AC边长为2m,将一个电荷量为的点电荷a从无穷远处移到A点,电场力做功为,将该电荷从A点移到C点,电场力做功为,再将一个电荷量为的点电荷b从无穷远处移到B点处,克服电场力做功为,取无穷远处电势为零,求:
(1)A、B两点的电势差;
(2)画出过A点的电场线并匀强电场的电场强度大小。
【答案】(1)10V (2),
【解析】
【小问1详解】
根据题意有
解得
又有
解得
则A、B两点的电势差
【小问2详解】
根据题意有
解得
则BC是一条等势线,过做的垂线即为电场线,方向由指向,如图所示
由几何关系可得,到的距离为
则电场强度为
15. 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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高二物理9月考
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,只有一项是符合题目要求的。
1. 关于电场强度与电势的关系,下面各种说法中正确的是( )
A. 电场强度大的地方,电势一定高 B. 电场强度不变,电势也不变
C. 电场强度为零时,电势一定为零 D. 电场强度的方向是电势降低最快的方向
2. 在竖直向下的匀强电场中,一带电油滴在电场力和重力的作用下,沿虚线所示的运动轨迹从运动到.若此带电油滴在运动过程中动能和重力势能之和为,重力势能和电势能之和为,则、的变化情况是( )
A. 增加,增加 B. 增加,减小
C. 不变,减小 D. 不变,不变
3. 如图所示,边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、−q,已知静电力常量为,则该三角形中心O点处的场强为( )
A. ,方向由C指向O B. ,方向由O指向C
C. ,方向由C指向O D. ,方向由O指向C
4. 如图,质量为m,带电量为+q的滑块,沿绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下的匀强电场区域时,滑块运动的状态为( )
A. 将加速下滑 B. 继续匀速下滑
C. 将减速下滑 D. 以上3种情况都有可能
5. 如图所示,A、B、C、D是匀强电场中的一个正方形的四个顶点,正方形的边长a=5cm,已知A、B、D三点的电势分别为3V、23V、18V,则该电场的电场强度为( )(电场方向与纸面平行)
A. 5V/m B. 500V/m C. 300V/m D. 4V/m
6. 等量异种点电荷产生的电场的等势面分布如图中实线所示,相邻等势面间的电势差相等,是两电荷连线的中点,为两电荷连线上关于点对称的两点。已知质子在点的电势能比在点的电势能大,下列说法正确的是( )
A. 两点的电场强度方向相反 B. 点左边是正电荷,右边是负电荷
C. 点的电场强度比点的电场强度大 D. 电子在点的电势能比在点的电势能小
7. 静电透镜是由带电导体所产生的静电场来使电子束聚焦和成像的装置,它广泛应用于电子器件(如阴极射线示波管)和电子显微镜中。阴极射线示波管的聚焦电场如图所示,其中虚线为等势线,任意两条相邻等势线间的电势差相等,轴为该电场的中心轴线,一电子从其左侧以某一初速度进入聚焦电场,仅在电场力作用下运动,实线为电子运动的轨迹,为其轨迹上的三点,电子在三点的电势能分别为,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
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,有选错的得0分。
8. 如图所示,、为两个等量同种电荷,在、连线的中垂线上有一点,在点由静止释放一电荷量为()的点电荷,不计点电荷受到的重力,则点电荷从点到点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 点电荷可能做匀加速运动
B. 点电荷可能做加速度减小的加速运动
C. 点电荷可能做加速度一直增大的加速运动
D. 点电荷可能做加速度先增大后减小的加速运动
9. 静止电荷会在其周围产生静电场。为了形象地描述电场,法拉第采用了画电场线的方法。如图是某一电场的电场线,下列说法正确的是( )
A. 电场线可以形象地描述电场,但是电场线不是实际存在的
B. 图中A点的电场强度大于C点的电场强度
C. 图中B点没有画电场线,所以B点的电场强度为零
D. 将带正电的试探电荷从A点由静止释放,运动到C点,电场力做正功,动能增加
10. 点电荷甲、乙分别固定在轴上的处和坐标原点处,当时,轴上各点的电场强度随变化的图像如图所示,取轴正方向为电场强度的正方向。已知处的电场强度为0,处图像斜率为0,则下列说法正确的是( )
A. 点电荷甲带正电,点电荷乙带负电
B. 点电荷甲、乙带的电荷量的比值为
C. 点电荷甲、乙带的电荷量的比值为
D. 将带正电的试探电荷沿轴从处移到处,电场力做正功
三、实验题(每空2分,共计16分)
11. 某实验小组利用如图甲的装置来探究平抛运动的特点。小球和接收器组成二维运动传感器,弹射器弹出小球后,接收器每隔相等的时间,采集一次小球的位置信息,并将数据发送给计算机进行处理。
(1)下列实验步骤必要的是_______。
A.在安装时,必须确保弹射器水平放置
B.为了减小实验误差,应选用体积小密度大的小球A
C.为了减小实验误差,小球A与弹簧底部接触面一定要光滑
(2)弹射器将小球弹出后,计算机利用接收到的数据绘出了小球运动的点迹,如图乙所示,每小格的边长。
(3)通过实验,试分析点_______(填“是”或“不是”)平抛的起点:接收器采集小球位置的周期_______,则小球做平抛运动的初速度大小为_______,小球经过点时的速度大小为_______。(取)
12. 某实验探究小组利用如图实验装置研究两物体碰撞过程中的守恒量。
(1)实验步骤如下:
A.将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上,用来记录实验中球1、球2与木条的撞击点;
B.利用天平测量出1、2两小球的质量分别为、;
C.调节轨道末端水平,木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触,让入射球1从斜轨上A点由静止释放,与木条撞击点为;
D.将木条平移到图中所示位置固定;
E.让入射球1从斜轨上A点由静止释放,与木条撞击点为;
F.把球2静止放置在水平轨道的末端B点,让入射球1从斜轨上A点由静止释放,确定球1和球2相撞后与木条的撞击点;
G.用秒表手动计时分别测量两球从B点到各撞击点、、所用的时间、、;
H.用刻度尺测得与、、各点的高度差分别为、、。
以上步骤G和H中测量误差较大的是__________,应予以舍去。
(2)把小球2放在斜轨末端边缘B处,让小球1从斜轨上A处由静止开始滚下,使它们发生碰撞,碰后小球1的落点在图中的__________点。
(3)若测量的物理量满足关系式__________(用所测物理量的字母表示),则入射小球和被碰小球碰撞前后的总动量不变。
若测量的物理量再满足关系式__________(用所测物理量的字母表示),则入射小球和被碰小球碰撞为弹性碰撞。
四、解答题
13. 如图,真空中平行金属板M、N之间的距离为,有的带电粒子位于M板旁,粒子的电荷量为,给两金属板加直流电压。
(1)求带电粒子所受的静电力的大小;
(2)求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度大小;
(3)如果两金属板距离增大为原来的2倍,其他条件不变,则上述问题(1)(2)的答案又如何?
14. 如图所示,平行于纸面的匀强电场中的三角形ABC为等腰三角形,三角形ABC也在纸面内,,AC边长为2m,将一个电荷量为的点电荷a从无穷远处移到A点,电场力做功为,将该电荷从A点移到C点,电场力做功为,再将一个电荷量为的点电荷b从无穷远处移到B点处,克服电场力做功为,取无穷远处电势为零,求:
(1)A、B两点的电势差;
(2)画出过A点的电场线并匀强电场的电场强度大小。
15. 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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