精品解析:天津市第五十七中学2026-2027学年高二上学期第一次阶段检测物理试卷(高考班)
2026-10-05
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内容正文:
天津市第五十七中学2026-2027学年高二上学期第一次阶段检测
物理试卷(高考班)
一、单选题(6题×3分=18分)
1. 如图所示,不带电的金属棒AB长为L,O为AB的中点,在距离A点为R的C点处放一带电量为Q的正点电荷,C与AB在一条直线上,如图所示,设无穷远处电势为零。下列说法正确的是( )
A. 金属棒上A点的电势高于B点的电势
B. 若将A端接地,金属棒将带上负电荷
C. 金属棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为
D. 金属棒A端感应出正电荷,B端感应出负电荷
【答案】B
【解析】
【详解】A.金属棒处于静电平衡状态,整个导体是等势体,A点和B点电势相等,故A错误;
B.金属棒原本在正点电荷Q的电场中,A端感应负电荷、B端感应等量正电荷。将A端接地后,金属棒与大地连通,大地的电子会在正点电荷Q的电场吸引力作用下流向金属棒,最终金属棒整体带上负电荷,故B正确;
C.静电平衡时O点合场强为零,说明感应电荷在O点产生的场强,与正点电荷Q在O点产生的场强大小相等、方向相反。Q到O点的距离是,因此场强大小为,即感应电荷在O点的场强大小也为该值,故C错误;
D.正点电荷Q会吸引金属棒中的自由电子,使自由电子向靠近Q的A端移动,因此A端感应出负电荷,B端因失去电子感应出正电荷,故D错误。
故选 B。
2. 如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点,不计重力。下列说法错误的是( )
A. M带负电荷,N带正电荷
B. N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
C. N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D. M在b点的动能小于它在a点的动能
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图中带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹可知,粒子M受到引力作用所以带负电,粒子N受到斥力作用所以带正电,故A正确,不符合题意;
B.粒子N带正电,从c点运动到d点的过程中电场力做正功,故B错误,符合题意;
C.d点和e点在同一个等势面上,所以N在d点的电势能等于它在e点的电势能,故C正确,不符合题意;
D.由于a点比b点更靠近带正电的点电荷,所以粒子M由a点运动到b点的过程中粒子要克服电场力做功,动能减小,故D正确,不符合题意。
故选B。
3. 如图所示,图中实线为一簇电场线,虚线是一带电粒子从电场中的A点运动到B点的运动轨迹。粒子只受电场力作用。下列说法正确的是( )
A. A点的电势比B点的电势高
B. 粒子在A点的动能大于在B点的动能
C. 粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
D. 粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A.等势面与电场线垂直,且沿着电场线方向电势逐渐降低,A点的电势比B点的电势低,A错误;
B.粒子所受合力即电场力指向轨迹弯曲的凹侧,可以判断粒子带负电,A点运动到B点过程中静电力做正功,由动能定理可知,粒子在A点的动能小于在B点的动能。B错误;
C.电场线越密的地方电场强度越大,带电粒子所受电场力越大,加速度越大,粒子在A点的加速度小于在B点的加速度。C错误;
D.由,可知负电荷在电势越低的地方电势能越大,粒子在A点的电势能大于在B点的电势能。D正确。
故选D。
4. A、B是电场中一条电场线上的两点,如图甲所示,时刻,一个电子从A点由静止释放,仅在静电力作用下从A点运动到B点,该过程中其速度v随时间t的变化图像如图乙所示。关于该电场,下列说法正确的是( )
A. 该电场可能是由负点电荷产生的
B. A点的电场强度小于B点的电场强度
C. 该电子在A点的电势能小于在B点的电势能
D. 可以判断出电场线的方向是由A到B
【答案】A
【解析】
【详解】ABD.由 图像可知,电子做加速度减小的加速运动。电子从运动到,说明电场力方向由指向。因为电子带负电,所以电场线方向由指向 。又因为加速度减小,根据
可知电场强度减小,即
若是负点电荷产生的电场,负电荷位于点左侧,且点离电荷更近,场强更大,故A正确,BD错误;
C.电子从运动到的过程中,速度增大,动能增大。根据能量守恒定律,电子的电势能减小,所以该电子在A点的电势能大于在B点的电势能,故C错误。
故选A。
5. 轴为空间中电场的一条电场线,轴上各点电势φ随位置的变化情况如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电子在点加速度小于点的加速度
B. 与点的电场强度方向相反
C. O点的电场强度一定为零
D. 将电子从移到点,电子的电势能减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律可知电子的加速度大小由电场力大小决定,电场力又是由所处位置的场强决定。因为图像的斜率大小代表场强大小,对图中与两点进行比较,点处斜率大小较小,所以电子在点加速度较小,故A正确;
B.图像的斜率正负代表场强方向。与点处切线斜率均小于零,因而这两点场强方向相同,故B错误;
C.O点的斜率不为零,因此O点的电场强度不为零,故C错误;
D.由图可知从到电势逐渐降低,电子为负电荷,根据电势能公式可知负电荷在电势越低的位置电势能越大,所以该过程电势能增大,故D错误。
故选A。
6. 对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理,下列说法不正确的是( )
A. 甲图中,该女生和带电的金属球带有同种性质的电荷
B. 乙图为静电除尘装置的示意图,带负电的尘埃被收集在线状电离器B上
C. 丙图中,燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
D. 丁图中,两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理
【答案】B
【解析】
【详解】A.甲图中,该女生接触带电的金属球,与金属球带同种性质的电荷,故A正确;
B.乙图中线状电离器B带负电,管壁A带正电,带负电的尘埃被收集在管壁A上,故B错误;
C.丙图中,燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理,故C正确;
D.金属体壳能产生静电屏蔽作用,两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理,故D正确。
故选B。
二、多选题(6题×4分=24分)
7. 下面是某同学对一些公式的理解,其中正确的是( )
A. 适用于匀强电场
B. 电势差的比值定义式适用于任何电场,且跟、无关
C. 电场中某点的电势等于把单位电荷从该点移到零电势点时电场力做的功
D. 由可知,电场中任意两点、间的距离越大,两点间电势差也一定越大
【答案】AB
【解析】
【详解】A.适用于匀强电场,故A正确;
B.电势差的比值定义式适用于任何电场,且跟、无关,故B正确;
C.电场中某点的电势等于把单位正电荷从该点移到零电势点时电场力做的功,故C错误;
D.公式仅适用于匀强电场,且是沿电场方向的距离,并非两点间的直线距离。即使在匀强电场中,若两点间距离增大但沿电场方向的距离不变,电势差也不会增大;若两点不在匀强电场中,该公式则完全不适用,故D错误。
故选AB。
8. 如图所示,在真空中有两个带等量负电的点电荷,分别置于P、Q两点,O是他们连线的中点,A、B、C为P、Q连线的中垂线上的三点,且,下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度一定大于B点的电场强度 B. C点的电势低于B点的电势
C. 同一点电荷在A、C两点受电场力相同 D. 同一负电荷在B点的电势能小于其在A点的电势能
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据等量同种点电荷连线中垂线上电场线的分布规律可知,A、B两点处电场线的疏密情况不清楚,故不能判断A、B两点处的电场强度,故A错误;
B.根据对称性可知,A、C两点的电势相等,BO间电场方向从B到O,根据沿电场线方向电势降低,可知A点的电势低于B点的电势,故C点的电势低于B点的电势,故B正确;
C.根据对称性可知A、C两点的电场强度大小相等,方向相反,故同一点电荷在A、C两点受电场力大小相等,方向相反,故C错误;
D.A点的电势低于B点的电势,而负电荷在电势高处电势能小,故同一负电荷在B点的电势能小于其在A点的电势能,故D正确。
故选BD。
9. 电场线能直观地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线,图乙是电场中的一些点;是电荷连线的中点,、是连线中垂线上关于对称的两点,、和、是两电荷连线上关于对称的两组点,则( )
A. 、两点电场强度的方向相反
B. 、两点电场强度不同
C. 电子从点向点运动过程,加速度逐渐减小
D. 电子从点向点运动过程,加速度逐渐增大
【答案】CD
【解析】
【详解】A.由图甲电场线的箭头可知,正电荷左侧的点和负电荷右侧的点,场强方向均向左,故A错误;
BD.设两电荷到点的距离均为。取中垂线上距点为的点,和分别表示正、负电荷在点产生的场强。两分场强的竖直分量抵消,水平分量相加,方向关系如下图所示。
由点电荷场强公式,两分场强大小均为
它们与水平线夹角的余弦为,因此合场强大小为
和两点到点的距离相等,故场强大小相等。电子所受电场力大小为
由牛顿第二定律可知,电子加速度大小随场强增大而增大。从点向点运动时,减小,合场强增大,故B错误,D正确;
C.取与之间的任意一点,设该点到的距离为。两电荷在该点产生的场强均向右,合场强大小为
电子由点向点运动时,逐渐减小,上式分子减小、分母增大,场强及电子加速度大小均减小,故C正确。
故选CD。
10. 如图是“研究影响平行板电容器电容大小的因素”的实验,平行板电容器与直流电源连接,下极板接地,闭合开关K,稳定时一带电的油滴静止于两极板间的点,则( )
A. 油滴带负电
B. 保持开关K闭合,减小两板间距离,电流计中电流方向,油滴向上运动
C. 保持开关K闭合,减小两板正对面积,电流计中电流方向,油滴向下运动
D. 将开关K打开,减小两板间距离,静电计指针张角变小,油滴静止不动
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由于上极板与电源正极相连,则电容器上极板带正电,则电容器中电场方向竖直向下,对油滴受力分析可知,油滴受到的电场力竖直向上,与板间电场方向相反,则油滴带负电,故A正确;
B.保持开关K闭合,极板间电压保持不变,减小两板间距离,根据,
可知电容器电容增大,电容器所带电荷量增大,则电流计中电流方向b→a,根据
可知板间场强变大,油滴受到的电场力变大,油滴向上运动,故B错误;
C.保持开关K闭合,极板间电压保持不变,减小两板正对面积,根据,
可知电容器电容减小,电容器所带电荷量减小,则电流计中电流方向a→b,根据
可知板间场强不变,油滴受力不变,油滴静止不动,故C错误;
D.将开关K打开,可认为电容器所带电荷量不变,减小两板间距离,根据,
可知电容器电容增大,极板间电压变小,则静电计指针张角变小,根据
可知板间场强不变,油滴受力不变,油滴静止不动,故D正确。
故选AD。
11. 如图是一种电容式传感器,其原理是:导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器,当振动膜片在声压的作用下振动时,振动膜片与固定电极构成的电容发生变化,电路中的电流随之变化,这样声信号就变成了电阻R上的电信号。传感器的固定电极接地,P为膜片与固定电极间的一点,则当振动膜片向左振动时( )
A. 电容器的电容增大 B. 电容器两极板间的电场强度增大
C. R中有从左向右的电流 D. P点的电势降低
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据
振动膜片向左振动,间距增大,则电容减小,故A错误;
B.根据示意图可知,电容器两端电压一定,根据
振动膜片向左振动,间距增大,则电场强度减小,故B错误;
C.根据电容的定义式有
结合上述可知,振动膜片向左振动,间距增大,则电容减小,由于电压一定,则极板所带电荷量减小,振动膜片与电源正极连接,带正电,由于电荷量减小,则振动膜片得电子,可知,R中有从左向右的电流,故C正确;
D.结合上述可知,极板间电场方向向右,固定电极接地,电势为0,令P到固定电极间距为,则有
结合上述可知,电场强度减小,则P点的电势降低,故D正确。
故选CD。
12. 两电荷量分别为和的点电荷固定在轴上的,两点,规定无穷远处为电势能零点,一带负电的试探电荷在轴上各点具有的电势能随变化的关系如图所示,其中试探电荷在、两点的电势能为零,在段中的点电势能最大,下列说法正确的是( )
A. 为正电荷,为负电荷
B. 在段中,点的电势最低
C. 点的电势为零,点的电场强度不为零
D. 若换成正电的试探电荷,从点沿轴到点的过程中静电力做正功。
【答案】BC
【解析】
【详解】A.无穷远处的电势能为零,A点的电势能也为零,由于试探电荷带负电,根据负电荷在电势高处电势能小,在电势低处电势能大,可知O点电势最低且为负值,结合沿电场线方向电势逐渐降低,可知q1带负电,q2带正电,故A错误;
B.在段中,负电荷在C点的电势能最大,可知点的电势最低,B正确;
C.点的电势能为零,可知A点的电势为零,图像的斜率大小等于电场力的大小,可知负电荷在N点的电场力不为零,可知点的电场强度不为零,故C正确;
D.负电荷从C到D电势能减小,电场力做正功,可知场强方向从D指向C,若换成正电的试探电荷,从点沿轴到点的过程中静电力做负功,D错误。
故选BC。
三、填空题(16空×2分=32分)
13. 真空中有两点电荷、分别位于直角三角形的顶点C和顶点B上,,如图所示,已知A点电场强度的方向垂直AB向下。
(1)带________电,带________电;
(2)电荷量的绝对值与电荷量的绝对值之比为________。
【答案】(1) ①. 正 ②. 负
(2)1:2
【解析】
【小问1详解】
在点,产生的场强沿方向,不能提供向下的分量。合场强向下,故产生的场强沿斜向左下;其向左的水平分量须由产生的向右场强抵消。图中标出了两个分场强的方向。
因此带正电,带负电。
【小问2详解】
设和在点产生的场强大小分别为和。由直角三角形及可知,且
由点电荷的场强公式,结合水平方向的场强相消,得
代入两个点电荷在点的场强大小,得
结合前述边长关系,解得
14. 某静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示,x轴正方向为场强正方向,其中、、、是间隔相等的四点,到E-x图像所包围的面积为S。
(1)点的电势________(填写大于、等于或小于)点的电势;
(2)电荷量为q,质量为m的正点电荷由静止释放,仅在电场力作用下运动到时的速度v=________。
【答案】(1)大于 (2)
【解析】
【小问1详解】
由图像可知在x>x1的区域场强均沿x轴正向,根据沿着电场线方向电势降低,x2处电势大于x4处电势;
【小问2详解】
由U=Ed可知,E-x图线与x轴所围的面积表示电势差,到E-x图像所包围的面积为S,则,可知正点电荷由静止释放,仅在电场力作用下运动到时,由动能定理
解得速度
15. 如图,矩形位于匀强电场中,电场方向平行于矩形平面。已知,是的中点。、、的电势分别为8 V、6 V、4 V。
(1)该匀强电场的场强大小为________V/m;
(2)用外力将一个电子从点移动到点,该过程中,静电力做的功为________eV。
【答案】(1)
(2)-3
【解析】
【小问1详解】
根据匀强电场的特点可得
可得
两点电势相等,连接等势线BD,过A作BD垂线,如图所示
则电场强度方向为A指向E,根据几何关系可得
则匀强电场的场强大小为
【小问2详解】
根据
将一个电子从点移动到点,电场力做功
电子电荷量,则
16. 如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向同时射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板间正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们打在上板同一点,不计重力及粒子间的相互作用。
(1)粒子P、Q的运动时间之比为________;
(2)粒子P、Q的电荷量之比为________;
(3)粒子P、Q的电势能减少量之比________。
【答案】(1)1:1 (2)1:2 (3)1:4
【解析】
【小问1详解】
两粒子在电场中做类平抛运动,平行极板方向做匀速直线运动,因两粒子平行极板方向位移相等,射入电场时速度相同,所以粒子在电场中的运动时间相同,则粒子P、Q的运动时间之比为1:1。
【小问2详解】
垂直极板方向对粒子Q、P有,
两式相比,得
因两粒子质量相等,根据牛顿第二定律
则
粒子P、Q的电荷量之比为
【小问3详解】
电场力对两粒子做功的关系为
根据电场力做功与电势能关系可知粒子P、Q的电势能减少量之比。
17. 如图甲所示,某装置中,8个横截面积相同的金属圆筒依次排列,其中心轴线在同一直线上。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连,序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示,图乙中电压的绝对值为,周期为。在时,奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值,此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)中央的一个电子,在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速,沿中心轴线冲进圆筒1,为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速,圆筒长度的设计必须遵照一定的规律依次增加。电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。若已知电子的质量为、电子电荷量为,把两板间的电场看作匀强电场。
(1)第1个金属圆筒长度是________,
(2)第8个金属圆筒长度是________。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
图乙是电压随时间变化的图像。时奇数筒电势高于偶数筒,电压经过首次反向。电子在圆板0与圆筒1的间隙中从静止加速,忽略穿过间隙的时间。依据动能定理,电子的动能增量等于电场力做功,有
解得电子进入圆筒1时的速度
为使电子在下一间隙继续加速,它应在电压首次反向时到达圆筒1出口。圆筒内无电场,电子匀速运动的时间为
故圆筒1的长度为
【小问2详解】
此后图乙中的电压每隔反向一次,电子每穿过一个间隙动能增加。设电子进入圆筒8时的速度为,它已通过8个间隙。依据动能定理,电子的动能等于8次电场力做功之和,有
电子在圆筒8内匀速运动的时间为,故其长度为
18. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中,按图甲所示连接电路。电源电动势为4 V,内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接,某时刻开关改接1,一段时间后,把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。
(1)电容器充电后,开关S改接2使电容器进行放电,此过程得到的图像如图乙所示,如果不改变电路其他参数,只减小电阻的阻值,则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将________(选填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)该图像围成的面积包含约________个小方格,则该电容器的电容为________。
(3)关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状,可能正确的有________。(为电容器极板所带的电荷量,为A,B两板的电势差)。
A. B.
C. D.
【答案】(1)不变 (2) ①. 40 ②. 800 (3)AD
【解析】
【小问1详解】
图像面积代表放电的总电荷量Q。电容器放电,根据,C、U均不变,所以总电荷量不变,面积不变。电阻R只改变放电快慢,不改变总放出电荷。
【小问2详解】
[1]看图乙方格:纵轴每小格电流,横轴每小格时间;单个方格电荷量
数方格,大约40格。
[2]总电荷
电源,则
【小问3详解】
AB.电源给电容器充电时,刚开始电荷量的变化率较大,后面变化率减小,因此充电图像图线斜率逐渐减小;放电时电荷量变化率刚开始比较大,后面变化率减小,因此放电图像图线斜率逐渐减小,A正确,B错误。
CD.根据,由于C不变,因此UAB与q的变化情况相同,C错误,D正确。
故选AD。
四、计算题(第19题12分,第20题14分,共26分)
19. 一长为的细线一端固定于点,另一端拴一质量为、带电荷量为的小球,处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时,将细线与小球拉成水平伸直状态,小球从A点由静止释放向下摆动,当细线转动到点左侧且与竖直方向夹角的B点时,小球速度恰好为零,重力加速度大小为,(,)求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)AB两点的电势差;
(3)小球到达最低点C时的速度大小;
(4)小球到达最低点C时,细线对小球的拉力的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
小球从点运动到点,由动能定理可得
解得电场强度大小为
【小问2详解】
根据匀强电场强度与电势差关系可得
【小问3详解】
小球从点运动到点,由动能定理可得
解得
【小问4详解】
在点,对小球可得
解得
20. XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图,其产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内为偏转元件中的匀强偏转场S;经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到水平圆形靶台上的中心点P,产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)。已知电子的质量为,带电荷量为,MN两端的电压为,偏转场区域水平宽度为,竖直高度足够长,偏转场的电场强度,P点距离偏转场右边界的水平距离为,忽略电子的重力影响,不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度,不计空气阻力。求:
(1)求电子刚进入偏转场时的速度大小;
(2)求电子束射出偏转场S时速度方向与水平方向夹角;
(3)求打在P点的电子束偏离原水平方向的竖直高度H。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据动能定理有
可知电子刚进入偏转场时的速度大小为
【小问2详解】
电子在偏转场的加速度为
代入
解得
电子在偏转场中做类平抛运动,水平方向速度大小不变,运动的时间为
设电子束射出偏转场S时速度方向与水平方向夹角为,可得
联立解得
可得
【小问3详解】
电子在偏转场的偏转位移
由类平抛运动的特征,电子束射出偏转场S时速度反向延长将交于水平位移的中点,由相似三角形可知
联立解得
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天津市第五十七中学2026-2027学年高二上学期第一次阶段检测
物理试卷(高考班)
一、单选题(6题×3分=18分)
1. 如图所示,不带电的金属棒AB长为L,O为AB的中点,在距离A点为R的C点处放一带电量为Q的正点电荷,C与AB在一条直线上,如图所示,设无穷远处电势为零。下列说法正确的是( )
A. 金属棒上A点的电势高于B点的电势
B. 若将A端接地,金属棒将带上负电荷
C. 金属棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为
D. 金属棒A端感应出正电荷,B端感应出负电荷
2. 如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点,不计重力。下列说法错误的是( )
A. M带负电荷,N带正电荷
B. N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
C. N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D. M在b点的动能小于它在a点的动能
3. 如图所示,图中实线为一簇电场线,虚线是一带电粒子从电场中的A点运动到B点的运动轨迹。粒子只受电场力作用。下列说法正确的是( )
A. A点的电势比B点的电势高
B. 粒子在A点的动能大于在B点的动能
C. 粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
D. 粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
4. A、B是电场中一条电场线上的两点,如图甲所示,时刻,一个电子从A点由静止释放,仅在静电力作用下从A点运动到B点,该过程中其速度v随时间t的变化图像如图乙所示。关于该电场,下列说法正确的是( )
A. 该电场可能是由负点电荷产生的
B. A点的电场强度小于B点的电场强度
C. 该电子在A点的电势能小于在B点的电势能
D. 可以判断出电场线的方向是由A到B
5. 轴为空间中电场的一条电场线,轴上各点电势φ随位置的变化情况如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电子在点加速度小于点的加速度
B. 与点的电场强度方向相反
C. O点的电场强度一定为零
D. 将电子从移到点,电子的电势能减小
6. 对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理,下列说法不正确的是( )
A. 甲图中,该女生和带电的金属球带有同种性质的电荷
B. 乙图为静电除尘装置的示意图,带负电的尘埃被收集在线状电离器B上
C. 丙图中,燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
D. 丁图中,两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理
二、多选题(6题×4分=24分)
7. 下面是某同学对一些公式的理解,其中正确的是( )
A. 适用于匀强电场
B. 电势差的比值定义式适用于任何电场,且跟、无关
C. 电场中某点的电势等于把单位电荷从该点移到零电势点时电场力做的功
D. 由可知,电场中任意两点、间的距离越大,两点间电势差也一定越大
8. 如图所示,在真空中有两个带等量负电的点电荷,分别置于P、Q两点,O是他们连线的中点,A、B、C为P、Q连线的中垂线上的三点,且,下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度一定大于B点的电场强度 B. C点的电势低于B点的电势
C. 同一点电荷在A、C两点受电场力相同 D. 同一负电荷在B点的电势能小于其在A点的电势能
9. 电场线能直观地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线,图乙是电场中的一些点;是电荷连线的中点,、是连线中垂线上关于对称的两点,、和、是两电荷连线上关于对称的两组点,则( )
A. 、两点电场强度的方向相反
B. 、两点电场强度不同
C. 电子从点向点运动过程,加速度逐渐减小
D. 电子从点向点运动过程,加速度逐渐增大
10. 如图是“研究影响平行板电容器电容大小的因素”的实验,平行板电容器与直流电源连接,下极板接地,闭合开关K,稳定时一带电的油滴静止于两极板间的点,则( )
A. 油滴带负电
B. 保持开关K闭合,减小两板间距离,电流计中电流方向,油滴向上运动
C. 保持开关K闭合,减小两板正对面积,电流计中电流方向,油滴向下运动
D. 将开关K打开,减小两板间距离,静电计指针张角变小,油滴静止不动
11. 如图是一种电容式传感器,其原理是:导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器,当振动膜片在声压的作用下振动时,振动膜片与固定电极构成的电容发生变化,电路中的电流随之变化,这样声信号就变成了电阻R上的电信号。传感器的固定电极接地,P为膜片与固定电极间的一点,则当振动膜片向左振动时( )
A. 电容器的电容增大 B. 电容器两极板间的电场强度增大
C. R中有从左向右的电流 D. P点的电势降低
12. 两电荷量分别为和的点电荷固定在轴上的,两点,规定无穷远处为电势能零点,一带负电的试探电荷在轴上各点具有的电势能随变化的关系如图所示,其中试探电荷在、两点的电势能为零,在段中的点电势能最大,下列说法正确的是( )
A. 为正电荷,为负电荷
B. 在段中,点的电势最低
C. 点的电势为零,点的电场强度不为零
D. 若换成正电的试探电荷,从点沿轴到点的过程中静电力做正功。
三、填空题(16空×2分=32分)
13. 真空中有两点电荷、分别位于直角三角形的顶点C和顶点B上,,如图所示,已知A点电场强度的方向垂直AB向下。
(1)带________电,带________电;
(2)电荷量的绝对值与电荷量的绝对值之比为________。
14. 某静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示,x轴正方向为场强正方向,其中、、、是间隔相等的四点,到E-x图像所包围的面积为S。
(1)点的电势________(填写大于、等于或小于)点的电势;
(2)电荷量为q,质量为m的正点电荷由静止释放,仅在电场力作用下运动到时的速度v=________。
15. 如图,矩形位于匀强电场中,电场方向平行于矩形平面。已知,是的中点。、、的电势分别为8 V、6 V、4 V。
(1)该匀强电场的场强大小为________V/m;
(2)用外力将一个电子从点移动到点,该过程中,静电力做的功为________eV。
16. 如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向同时射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板间正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们打在上板同一点,不计重力及粒子间的相互作用。
(1)粒子P、Q的运动时间之比为________;
(2)粒子P、Q的电荷量之比为________;
(3)粒子P、Q的电势能减少量之比________。
17. 如图甲所示,某装置中,8个横截面积相同的金属圆筒依次排列,其中心轴线在同一直线上。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连,序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示,图乙中电压的绝对值为,周期为。在时,奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值,此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)中央的一个电子,在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速,沿中心轴线冲进圆筒1,为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速,圆筒长度的设计必须遵照一定的规律依次增加。电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。若已知电子的质量为、电子电荷量为,把两板间的电场看作匀强电场。
(1)第1个金属圆筒长度是________,
(2)第8个金属圆筒长度是________。
18. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中,按图甲所示连接电路。电源电动势为4 V,内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接,某时刻开关改接1,一段时间后,把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。
(1)电容器充电后,开关S改接2使电容器进行放电,此过程得到的图像如图乙所示,如果不改变电路其他参数,只减小电阻的阻值,则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将________(选填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)该图像围成的面积包含约________个小方格,则该电容器的电容为________。
(3)关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状,可能正确的有________。(为电容器极板所带的电荷量,为A,B两板的电势差)。
A. B.
C. D.
四、计算题(第19题12分,第20题14分,共26分)
19. 一长为的细线一端固定于点,另一端拴一质量为、带电荷量为的小球,处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时,将细线与小球拉成水平伸直状态,小球从A点由静止释放向下摆动,当细线转动到点左侧且与竖直方向夹角的B点时,小球速度恰好为零,重力加速度大小为,(,)求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)AB两点的电势差;
(3)小球到达最低点C时的速度大小;
(4)小球到达最低点C时,细线对小球的拉力的大小。
20. XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图,其产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内为偏转元件中的匀强偏转场S;经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到水平圆形靶台上的中心点P,产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)。已知电子的质量为,带电荷量为,MN两端的电压为,偏转场区域水平宽度为,竖直高度足够长,偏转场的电场强度,P点距离偏转场右边界的水平距离为,忽略电子的重力影响,不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度,不计空气阻力。求:
(1)求电子刚进入偏转场时的速度大小;
(2)求电子束射出偏转场S时速度方向与水平方向夹角;
(3)求打在P点的电子束偏离原水平方向的竖直高度H。
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