精品解析:四川成都市彭州中学2026-2027学年高二上学期10月阶段性考试物理试卷
2026-10-07
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内容正文:
2026-2027学年度四川省彭州中学高2025级高二上10月阶段性考试
物理学科试题
注意事项:
1、考试时间75分钟,满分为100分;
2、选择题请用2B铅笔填涂,非选择题部分请用0.5mm黑色墨迹签字笔书写;
3、考试结束后,将试卷,答题卡,草稿纸交回。
4、请严格遵守考试纪律,违反考试纪律的学生会被处分,同时取消该学年所有评优评先资格。
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 下列说法正确的是( )
A. 所有体积小的电荷都能看成点电荷
B. 沿电场线方向,电场强度越来越小
C. 任一点电场强度的方向总是指向该点电势降落的方向
D. 电源的作用是保持导体两端的电势差,使电路中有持续的电流
【答案】D
【解析】
【详解】A.由带电体看作点电荷的条件,当带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时,这个带电体可看作点电荷,带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定,与自身大小形状和电量多少无具体关系,是一个理想化模型,故A错误;
B.电场线的疏密表示场强大小,所以沿电场线方向,电场强度不一定越来越小,故B错误;
C.任一点电场强度的方向总是指向该点电势降落最快的方向,故C错误;
D.电源的作用是保持导体两端的电势差,使电路中有持续的电流,故D正确。
故选D。
2. 如图所示为轴上一段电场线的电场强度随位置的变化图像(场强正方向与轴正方向相同)。下列说法正确的是( )
A. 若仅考虑电场力作用,试探电荷在处的加速度最大
B. 若仅考虑电场力作用,试探电荷在处的加速度最大
C. 若该电场由轴上的两个不等量异种电荷产生,则带正电的电荷在带负电的电荷的右侧
D. 若该电场由轴上的两个不等量异种电荷产生,则电荷量小的电荷在电荷量大的电荷的右侧
【答案】D
【解析】
【详解】AB.场强越大,根据可知试探电荷的加速度越大,由图像知处加速度最大。
故AB错误;
CD.若该电场由两个轴上的不等量异种电荷产生,处的场强为0,可知这是电荷量小的这一侧的电场分布,由于到的场强指向轴负方向,可知位于的左侧且靠近的电荷带负电,且电荷量小的负电荷在电荷量大的正电荷的右侧。
故C错误,D正确。
故选D。
3. 电荷量为Q的场源点电荷形成的电场如图,一电荷量为q、质量为m的带电粒子只在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点,A点的速度垂直于电场线,已知静电力常量为,以下判断正确的是( )
A. 带电粒子带负电 B. 带电粒子运动过程中加速度减小
C. A点到场源电荷的距离大于 D. A点到场源电荷的距离小于
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据电场力指向粒子运动轨迹凹侧,粒子在电场中的受力和电场方向如图所示
说明粒子带正电,A错误;
B.根据电场的疏密程度,可知点B的电场强度较大,带电粒子在点B受到的电场力较大,带电粒子在点B的加速度较大,B错误;
CD.电荷量为q、质量为m的带电粒子在电荷量为Q的场源点电荷形成的电场中,如果该微粒正好过A点且做圆周运动,则有
求得
但是据题意可知,实际电场力大于对应刚好做圆周运动的电场力,因此A点到场源电荷的距离小于, C错误,D正确。
故选D。
4. 如图所示,在绝缘水平桌面上固定两个点电荷,距离为d,电荷量分别为和,沿其连线的中垂线水平放置内壁光滑的绝缘细管,一电荷量为的小球(直径略比细管小)以初速度从管口射入,已知静电力常量为k,则小球在管内运动时( )
A. 速度先增大后减小 B. 加速度先增大后减小
C. 电场力先做正功后做负功 D. 管壁对小球的侧向弹力最大值为
【答案】D
【解析】
【详解】ABC.根据等量异种电荷的电场线分布可知,在细管所在的直线上的场强方向与细管垂直,可知电场力始终不做功,小球在管内运动时的速度不变,电场力与细管的弹力平衡,合力为0,加速度等于0,保持不变,故ABC错误;
D.当小球到达两电荷连线的中点时对管的侧壁的压力最大,根据平衡条件得侧壁上的最大压力为 ,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,BC为竖直放置的光滑、绝缘圆弧形轨道,O点为圆心,半径OB水平。在圆心O点的正上方点固定一个点电荷,其电荷量为Q,。A点和点在同一水平线上,,将一个质量为m、电荷量为q的小球从A点以速度v向右抛出,小球刚好从B点沿圆弧切线进入圆弧形轨道。静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. A点电势比B点电势低
B.
C. 小球在C点与轨道间弹力大小为
D. 小球从A点运动到C点的过程中机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题中条件,场源电荷Q的电性未知,故无法比较A点、B点电势的高低,故A错误;
B.小球从A点水平抛出,到B点时速度沿轨道切线方向即竖直方向,说明水平方向速度从v减为0,水平方向受库仑力的分力向左,可知小球与O₁处的点电荷为同种电荷,库仑力为斥力;小球从A点运动到B点的过程中,竖直方向除受到重力外,还受到点电荷Q对小球斥力的竖直分力,因此小球在竖直方向的加速度大于重力加速度g,故,故B错误;
C.由于A点和C点到O1点固定的点电荷等距,故,则小球从A点运动到C点的过程中,静电力做功为0,由动能定理得
小球在C点时,有
解得,故C正确;
D.小球从A点运动到C点的过程中,库仑力先做负功,再做正功,小球的机械能不守恒,故D错误。
故选C。
6. 如图,氕、氘、氚和氦的原子核由静止开始经同一加速电场加速后,又经同一匀强电场偏转,最后打在荧光屏上。下列说法正确的是( )
A. 荧光屏上有3个亮点
B. 四种原子核全程运动时间相同
C. 四种原子核在偏转电场中的偏移距离y不同
D. 氕、氘、氚3种原子核飞出偏转电场时的动能相同
【答案】D
【解析】
【详解】C.原子核在偏转电场中设偏转电场两极板的电压为,极板的长度为,在偏转电场中的运动时间为
联立四式可得
所以偏转距离y与原子核的质量、电荷量无关,四种原子核在偏转电场中的偏转距离y相同,故C错误;
B.设加速电场两极板间的距离为,偏转电场右侧极板到荧光屏的距离为,则经加速电场加速后
得粒子离开加速电场的速度
设粒子在加速电场的运动时间为,则
得
离开加速电场到打到荧光屏上的时间为,则
得
全程运动时间
与粒子的比荷有关。四种原子核全程运动时间不全相同。故B错误;
A.原子核离开偏转电场时速度偏转角设为,则
又
得
设荧光屏上亮点与中心的距离为,则
该距离与原子核的比荷无关。故荧光屏上有1个亮。故A错误;
D.设偏转电场两极板间电势差大小为,由静止开始进入加速电场到飞出偏转电场的过程中,偏转距离y相同,根据动能定理有
所以原子核飞出偏转电场时的动能与原子核的电荷量有关,氕、氘、氚3种原子核的电荷量相同。因此,氕、氘、氚3种原子核飞出偏转电场时的动能相同。故D正确;
故选D。
7. 如图所示,某粒子控制装置由加速电场、偏转电场和收集装置MN组成。加速电场电压可调。偏转电场为以O点为中心的辐向电场,其范围在两个半径分别为r0、3r0的半圆之间,在半径相等的圆周上电场强度大小都相等,且满足(r为半径),方向沿半径向外。轨迹1是以O为圆心,半径为2r0的圆。已知r0处的电场强度大小为E0,带电粒子的质量为m,电荷量为-q,不计带电粒子的重力及粒子间的相互作用。则( )
A. 粒子垂直PB飞入电场,无论加速电压取多少,粒子一定能做匀速圆周运动
B. 若粒子由静止加速后能沿轨迹1到达C点,则加速电场的电压为
C. 若加速后从PB间垂直PB方向进入的粒子都能做匀速圆周运动而到达收集装置,则粒子运动的周期T与轨迹对应半径r应满足的关系式
D. 若粒子从B点垂直PB方向射入,对应的轨迹2的运动时间
【答案】D
【解析】
【详解】由题意知,在处的电场强度大小为,根据可得
即比例系数
电场中任意半径处的电场强度为
带电粒子受到的向心电场力大小为
A.若粒子做匀速圆周运动,电场力提供向心力,即。由此可知,在特定半径的轨道上,粒子必须具备一个唯一确定的线速度。
根据,粒子的进入速度由加速电压决定。因此,必须施加特定大小的加速电压,粒子才能做匀速圆周运动,故A错误;
B.轨迹1是半径为的圆。该处的电场强度为
由牛顿第二定律得
解得粒子的动能为
根据动能定理,加速电场的电压满足
解得,故B错误;
C.若粒子在半径为的轨道上做匀速圆周运动,由向心力公式有
化简可得粒子运动的周期,故C错误;
D.轨迹2起于B点(半径为),止于N点(半径为)。由于受到的中心力与距离平方成反比,粒子沿轨迹2的运动为一个椭圆轨道的一半。该椭圆的近日点为,远日点为,所以该椭圆轨道的半长轴为
根据开普勒第三定律,在平方反比中心力场中,周期的平方与半长轴的立方成正比,即不论是圆轨道还是椭圆轨道,只要半长轴(圆轨道即为半径)相同,周期就相同。半长轴的椭圆周期,等同于半径的圆周运动周期。
将代入C选项推导出的周期公式中有
粒子从B点运动到N点刚好历经半个椭圆,其运动时间为,故D正确。
故选D。
二、多选题:本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得3分,有选错得0分)
8. 如图所示,AB、MN均为圆的直径,A、C两点关于MN的垂直平分线对称。在M、N两点分别放有等量同种点电荷+Q。下列说法正确的是( )
A. A、C两点的电场强度相同 B. A、B两点的电场强度相同
C. A、C两点的电势相同 D. A、B两点的电势相同
【答案】CD
【解析】
【详解】等量正点电荷的电场和电势分布规律如图
根据等量正点电荷的分布规律可知,A、C两点关于MN的垂直平分线对称,则电场强度大小相同、方向不同,电势相同,A、B两点关于圆心O对称,电场强度大小相同、方向不同,电势相同。
故选CD。
9. 正方形ABCD的四个顶点分别位于x轴和y轴上,在A、C两点分别固定一个电荷量为的点电荷;在B、D两点分别固定一个电荷量为的点电荷。E点和F点分别为AB和CD边的中点,M点和N点是位于x轴上关于O点对称的两个点。则下列说法正确的是( )
A. E点和F点的电场强度相等
B. O点的电场强度等于零,电势一定大于零
C. 将电子从E点沿着EF连线移动到F点,电场力不做功
D. 电子从M点移动到N点的过程中,电势能先增大后减小
【答案】CD
【解析】
【详解】A.将A、B与C、D分别看为两组等量异种点电荷,根据等量异种点电荷的电场分布规律,结合对称性可知,E点和F点的电场强度大小相等,方向相反,即E点和F点的电场强度不相等,故A错误;
B.结合上述,将A、B与C、D分别看为两组等量异种点电荷,由于等量异种点电荷连线的中垂线为等势线,电势与无穷远电势相等,即电势等于0,可知,O点的电势为0,A、C与B、D是两组等量同种点电荷,由于等量异种点电荷连线的中点位置的电场强度为0,即O点的电场强度等于零,故B错误;
C.结合上述可知,EF连线为一条等势线,则将电子从E点沿着EF连线移动到F点,电场力不做功,故C正确;
D.根据图中电荷的分布可知,由于MO之间的任意位置均靠近A、B组等量异种点电荷,则MO之间任意位置的电势由A、B组等量异种点电荷决定,ON之间的任意位置均靠近C、D组等量异种点电荷,则ON之间任意位置的电势由C、D组等量异种点电荷决定,根据等量异种点电荷的电场线分布规律,由于沿电场线电势降低,而等势线垂直于电场线,由于O点电势为0,可知,MO之间的任意位置的电势均大于0,由,电势降低,ON之间的任意位置的电势均大于0,由,电势升高,则电子从M点移动到N点的过程中,电场力先做负功后做正功,则电势能先增大后减小,故D正确。
故选CD。
10. 长为L的绝缘轻细线一端连接质量为m、电荷量为q的带正电小球,另一端固定在光滑绝缘水平桌面上的O点,整个空间内存在着平行于桌面的匀强电场,带电小球恰好能在桌面内沿顺时针做圆周运动,俯视图如图甲所示,PQ为轨迹圆的一条直径。以P点为起始点,小球运动过程中的电势能与小球运动的路程s之间的关系如图乙所示,其中。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为
B. 从P点到Q点电场力对小球做功为
C. 小球运动过程中速度的最小值为
D. 小球运动过程中所受细线拉力的最大值为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据电势能(x为沿电场方向的位移,根据乙图可知在转过,即转过到达A点时
转过,即转过到达B点时
从P到A电场力做负功最多,故电场方向为;
根据几何关系可知,沿电场方向的位移,则,所以电场强度,A正确;
B.根据几何关系可知,从P点到Q沿电场方向距离为L,故电势能增加了,根据电场力做功与电势能变化的关系,电场力对小球做功为,B错误;
C.在A点电势能最大,动能最小,速度最小。
小球恰好能在桌面内沿顺时针做圆周运动,在A点根据牛顿第二定律
根据,解得,故C正确;
D.在B点电势能最小,动能最大,速度最大。小球运动过程中只有电场力做功,则电势能与动能之和守恒,根据能量守恒,
则
又
解得,
在B点根据牛顿第二定律,(为绳子最大拉力,
联立可得,D错误。
故选AC。
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 美国物理学家密立根于1910年利用如图所示的实验装置,确定了电荷量的不连续性,并测定了元电荷的数值。
(1)若要测出该油滴的电荷量,则需要测出的物理量是______(已知重力加速度为)
A.油滴的质量
B.两板的长度
C.两板间的电压
D.两板间的距离
(2)若某次实验中,一质量为的油滴,在两金属板之间恰好处于平衡状态.则油滴所带电荷量___(用(1)中所选择的物理量表,已知当地的重力加速度为)
(3)对许多油滴进行测定,发现各个油滴所带电荷量都是某一最小电荷量的整数倍。密立根断定这一最小电荷量就是电子的电荷量,经过计算得出其数值,则下列说法中不正确的是______。
A.在某次实验中,测得油滴所带电荷量为
B.在某次实验中,测得油滴所带电荷量为
C.在某次实验中,若只将两金属板的间距变大,则原来处于静止状态的油滴将向下运动
D.在某次实验中,若只将两金属板的间距变大,则原来处于静止状态的油滴将向上运动
【答案】 ①. ACD ②. ③. BD
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]平行金属板板间存在匀强电场,液滴恰好处于静止状态,电场力与重力平衡,则有
所以需要测出的物理量有油滴质量m,两板间的电压U,两板间的距离d,故ACD正确,B错误。
故选ACD。
(2)[2]用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量
(3)[3] A.在某次实验中,测得油滴所带电荷量为3.2×10-17C,电子的个数
故A正确,不符合题意;
B.在某次实验中,测得油滴所带电荷量为2.3×10-17C,电子的个数
不是整数,故B错误,符合题意;
CD.在某次实验中,若只将两金属板的间距变大,则减小,电场力:F=qE减小,所以原来处于静止状态的油滴将向下运动,故C正确,不符合题意;D错误,符合题意。
故选BD。
12. 某同学在探究电荷间相互作用力的实验中,如图所示,把质量为m的带电小球B用绝缘细绳悬起,若将带电荷量为-Q的带电小球A靠近B,当两个带电小球在同一高度相距r时,绳与竖直方向成α角,A、B两球均静止,静电力常数为,则小球B带______电,所带的电荷量q=_____。
【答案】 ①. 负 ②.
【解析】
【详解】[1]由题知,两小球相互排斥,故小球B带负电;
[2]根据平衡条件
解得
13. 油滴实验
(1)美国物理学家密立根于1910年利用如图所示的实验装置,
①(多选)若要测出该油滴的电荷量,则需要测出的物理量是______(已知重力加速度为g)
A.油滴的质量m B.两板的长度L
C.两板间的电压U D.两板间的距离d
②若某次实验中,一质量为m的油滴,在两金属板之间恰好处于平衡状态。则油滴所带电荷量______(用①中所选择的物理量表,已知当地的重力加速度为g)
③对于质量为m的油滴,如果改变它所带的电荷量q的大小,则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定值,研究这些电压变化的规律可发现它们都满足方程:,式中n=1,2,3…,为特定数值,此结果说明了什么?答______
(2)实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场之中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电势能在增大 B. 机械能守恒
C. 重力势能和电势能在减小 D. 油滴所受电场力方向向下
【答案】(1) ①. ACD ②. ③. 带电体所带电荷量均为元电荷的整数倍 (2)A
【解析】
【小问1详解】
[1]油滴悬浮,根据平衡条件有
解得
可知,若要测出该油滴的电荷量,则需要测出的物理量是油滴的质量、两板间的间距与两板间的电压。
故选ACD。
[2]一质量为m的油滴,在两金属板之间恰好处于平衡状态,结合上述可知,油滴所带电荷量
[3]由于带电体的电荷量等于元电荷的整数倍,则有
(n=1,2,3…)
结合上述有
(n=1,2,3…)
若油滴的电荷量恰好等于元电荷,则有
解得
(n=1,2,3…)
此结果说明了带电体所带电荷量均为元电荷的整数倍。
【小问2详解】
D.带负电的油滴悬浮在电场之中,重力方向竖直向下,根据平衡条件可知,电场力方向竖直向上,故D错误;
A.结合上述可知,当油滴向下加速运动时,电场力做负功,电势能增大,故A正确;
BC.由于重力做正功,重力势能减小,结合上述可知,电势能增大,则机械能减小,故BC错误。
故选A。
四、计算题(共38分,请按照题目要求规范作答)
14. 如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为+Q和-Q,A、B相距为2d。MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球P,质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷,不影响电场的分布),现将小球P从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球P向下运动到与C点距离为d的O点时,速度为v。已知MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g。(重力不可以忽略)求:
(1)、间的电势差。
(2)点处的电场强度的大小。
(3)小球经过与点电荷等高的点时的速度的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球从到,根据动能定理得
解得
【小问2详解】
由几何关系可知,到、到的距离均为
点电荷在点产生的场强大小
方向斜向右下与竖直方向成。
点电荷在点产生的场强大小
方向斜向左下与竖直方向成; 两场强的水平分量相互抵消,竖直分量叠加,合场强大小为
【小问3详解】
由几何对称性可知,到的电势差
对小球从到的全过程应用动能定理得
代入,解得
15. 如图所示,A、B两点固定有电量相等且带正电的小球,两小球到其连线中点O的距离均为。现用两根长度均为的绝缘细线由A、B两点系一带电小球C,静止时,细线张力恰好为零,已知小球C的质量,电量,重力加速度,静电力常量,不计空气阻力。
(1)求小球C所处位置的电场强度大小;
(2)求A、B处小球的电荷量Q;
(3)若给小球C一初速度,使小球C恰能在竖直面内做圆周运动,求小球经过最低点时细线的拉力大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设小球C所处位置的电场强度大小为E,根据小球C静止时,细线张力恰好为零,对小球C受力分析可知
解得
【小问2详解】
因A、B两点固定有电量相等且带正电的小球,则两个点电荷在小球C所处位置产生的电场强度的大小相等,设一个带正电小球在C所处位置产生的电场强度的大小为,AC与AB连线的夹角为α,由已知条件可知
根据电场的叠加原理可知小球C所处位置的电场强度
解得
根据点电荷电场强度公式
解得
【小问3详解】
若给小球C一初速度,使小球C恰能在竖直面内做圆周运动,则当小球C到达最高点时,细线张力为零,由对称性可知最高点和最低点的电场强度大小相等、方向相反,根据牛顿第二定律得,
解得
小球C从最高点运动到最低点的过程中,通过分析可知,只有重力做功,根据动能定理得
设小球C在最低点时细线的张力为F,根据牛顿第二定律得
解得
16. 示波管装置如图甲所示,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空,电子从静止经大小为的电压加速后以一定速度沿轴线连续射入偏转电极,偏转电极的极板沿轴线方向长度为l,间距为d,极板右侧到荧光屏的距离为D。已知电子电荷量为e,质量为m,重力不计。
(1)求电子进入偏转电极时的速度v0;
(2)若偏转电极所加电压为,求电子离开偏转电场时竖直方向的偏移量及偏转角正切值;
(3)若偏转电极两端加图乙所示的周期性电压,电压最大值为、电场变化周期为T,且T远大于电子在电场中的运动时间,求荧光屏上亮点经过时的速度大小v。
【答案】(1);(2),;(3)
【解析】
【详解】(1)电子在加速场中加速,由动能定理得
解得
(2)电子在偏转场中做类平抛运动,设竖直方向的偏移量为y,偏转角为。水平方向匀速运动
竖直方向加速运动
其中
解得
偏转角正切值为
其中
解得
(3)设电子打到荧光屏上的竖直位移为Y,由几何关系可得
解法1
结合图像可知,在一个周期T内
将其代入,整理得
可知亮点的位置随时间均匀变化,即做匀速运动。则经过时的速度大小
解法2
光点移动的速度
由图像可知
则经过时的速度大小
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2026-2027学年度四川省彭州中学高2025级高二上10月阶段性考试
物理学科试题
注意事项:
1、考试时间75分钟,满分为100分;
2、选择题请用2B铅笔填涂,非选择题部分请用0.5mm黑色墨迹签字笔书写;
3、考试结束后,将试卷,答题卡,草稿纸交回。
4、请严格遵守考试纪律,违反考试纪律的学生会被处分,同时取消该学年所有评优评先资格。
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 下列说法正确的是( )
A. 所有体积小的电荷都能看成点电荷
B. 沿电场线方向,电场强度越来越小
C. 任一点电场强度的方向总是指向该点电势降落的方向
D. 电源的作用是保持导体两端的电势差,使电路中有持续的电流
2. 如图所示为轴上一段电场线的电场强度随位置的变化图像(场强正方向与轴正方向相同)。下列说法正确的是( )
A. 若仅考虑电场力作用,试探电荷在处的加速度最大
B. 若仅考虑电场力作用,试探电荷在处的加速度最大
C. 若该电场由轴上的两个不等量异种电荷产生,则带正电的电荷在带负电的电荷的右侧
D. 若该电场由轴上的两个不等量异种电荷产生,则电荷量小的电荷在电荷量大的电荷的右侧
3. 电荷量为Q的场源点电荷形成的电场如图,一电荷量为q、质量为m的带电粒子只在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点,A点的速度垂直于电场线,已知静电力常量为,以下判断正确的是( )
A. 带电粒子带负电 B. 带电粒子运动过程中加速度减小
C. A点到场源电荷的距离大于 D. A点到场源电荷的距离小于
4. 如图所示,在绝缘水平桌面上固定两个点电荷,距离为d,电荷量分别为和,沿其连线的中垂线水平放置内壁光滑的绝缘细管,一电荷量为的小球(直径略比细管小)以初速度从管口射入,已知静电力常量为k,则小球在管内运动时( )
A. 速度先增大后减小 B. 加速度先增大后减小
C. 电场力先做正功后做负功 D. 管壁对小球的侧向弹力最大值为
5. 如图所示,BC为竖直放置的光滑、绝缘圆弧形轨道,O点为圆心,半径OB水平。在圆心O点的正上方点固定一个点电荷,其电荷量为Q,。A点和点在同一水平线上,,将一个质量为m、电荷量为q的小球从A点以速度v向右抛出,小球刚好从B点沿圆弧切线进入圆弧形轨道。静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. A点电势比B点电势低
B.
C. 小球在C点与轨道间弹力大小为
D. 小球从A点运动到C点的过程中机械能守恒
6. 如图,氕、氘、氚和氦的原子核由静止开始经同一加速电场加速后,又经同一匀强电场偏转,最后打在荧光屏上。下列说法正确的是( )
A. 荧光屏上有3个亮点
B. 四种原子核全程运动时间相同
C. 四种原子核在偏转电场中的偏移距离y不同
D. 氕、氘、氚3种原子核飞出偏转电场时的动能相同
7. 如图所示,某粒子控制装置由加速电场、偏转电场和收集装置MN组成。加速电场电压可调。偏转电场为以O点为中心的辐向电场,其范围在两个半径分别为r0、3r0的半圆之间,在半径相等的圆周上电场强度大小都相等,且满足(r为半径),方向沿半径向外。轨迹1是以O为圆心,半径为2r0的圆。已知r0处的电场强度大小为E0,带电粒子的质量为m,电荷量为-q,不计带电粒子的重力及粒子间的相互作用。则( )
A. 粒子垂直PB飞入电场,无论加速电压取多少,粒子一定能做匀速圆周运动
B. 若粒子由静止加速后能沿轨迹1到达C点,则加速电场的电压为
C. 若加速后从PB间垂直PB方向进入的粒子都能做匀速圆周运动而到达收集装置,则粒子运动的周期T与轨迹对应半径r应满足的关系式
D. 若粒子从B点垂直PB方向射入,对应的轨迹2的运动时间
二、多选题:本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得3分,有选错得0分)
8. 如图所示,AB、MN均为圆的直径,A、C两点关于MN的垂直平分线对称。在M、N两点分别放有等量同种点电荷+Q。下列说法正确的是( )
A. A、C两点的电场强度相同 B. A、B两点的电场强度相同
C. A、C两点的电势相同 D. A、B两点的电势相同
9. 正方形ABCD的四个顶点分别位于x轴和y轴上,在A、C两点分别固定一个电荷量为的点电荷;在B、D两点分别固定一个电荷量为的点电荷。E点和F点分别为AB和CD边的中点,M点和N点是位于x轴上关于O点对称的两个点。则下列说法正确的是( )
A. E点和F点的电场强度相等
B. O点的电场强度等于零,电势一定大于零
C. 将电子从E点沿着EF连线移动到F点,电场力不做功
D. 电子从M点移动到N点的过程中,电势能先增大后减小
10. 长为L的绝缘轻细线一端连接质量为m、电荷量为q的带正电小球,另一端固定在光滑绝缘水平桌面上的O点,整个空间内存在着平行于桌面的匀强电场,带电小球恰好能在桌面内沿顺时针做圆周运动,俯视图如图甲所示,PQ为轨迹圆的一条直径。以P点为起始点,小球运动过程中的电势能与小球运动的路程s之间的关系如图乙所示,其中。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为
B. 从P点到Q点电场力对小球做功为
C. 小球运动过程中速度的最小值为
D. 小球运动过程中所受细线拉力的最大值为
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 美国物理学家密立根于1910年利用如图所示的实验装置,确定了电荷量的不连续性,并测定了元电荷的数值。
(1)若要测出该油滴的电荷量,则需要测出的物理量是______(已知重力加速度为)
A.油滴的质量
B.两板的长度
C.两板间的电压
D.两板间的距离
(2)若某次实验中,一质量为的油滴,在两金属板之间恰好处于平衡状态.则油滴所带电荷量___(用(1)中所选择的物理量表,已知当地的重力加速度为)
(3)对许多油滴进行测定,发现各个油滴所带电荷量都是某一最小电荷量的整数倍。密立根断定这一最小电荷量就是电子的电荷量,经过计算得出其数值,则下列说法中不正确的是______。
A.在某次实验中,测得油滴所带电荷量为
B.在某次实验中,测得油滴所带电荷量为
C.在某次实验中,若只将两金属板的间距变大,则原来处于静止状态的油滴将向下运动
D.在某次实验中,若只将两金属板的间距变大,则原来处于静止状态的油滴将向上运动
12. 某同学在探究电荷间相互作用力的实验中,如图所示,把质量为m的带电小球B用绝缘细绳悬起,若将带电荷量为-Q的带电小球A靠近B,当两个带电小球在同一高度相距r时,绳与竖直方向成α角,A、B两球均静止,静电力常数为,则小球B带______电,所带的电荷量q=_____。
13. 油滴实验
(1)美国物理学家密立根于1910年利用如图所示的实验装置,
①(多选)若要测出该油滴的电荷量,则需要测出的物理量是______(已知重力加速度为g)
A.油滴的质量m B.两板的长度L
C.两板间的电压U D.两板间的距离d
②若某次实验中,一质量为m的油滴,在两金属板之间恰好处于平衡状态。则油滴所带电荷量______(用①中所选择的物理量表,已知当地的重力加速度为g)
③对于质量为m的油滴,如果改变它所带的电荷量q的大小,则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定值,研究这些电压变化的规律可发现它们都满足方程:,式中n=1,2,3…,为特定数值,此结果说明了什么?答______
(2)实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场之中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电势能在增大 B. 机械能守恒
C. 重力势能和电势能在减小 D. 油滴所受电场力方向向下
四、计算题(共38分,请按照题目要求规范作答)
14. 如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为+Q和-Q,A、B相距为2d。MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球P,质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷,不影响电场的分布),现将小球P从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球P向下运动到与C点距离为d的O点时,速度为v。已知MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g。(重力不可以忽略)求:
(1)、间的电势差。
(2)点处的电场强度的大小。
(3)小球经过与点电荷等高的点时的速度的大小。
15. 如图所示,A、B两点固定有电量相等且带正电的小球,两小球到其连线中点O的距离均为。现用两根长度均为的绝缘细线由A、B两点系一带电小球C,静止时,细线张力恰好为零,已知小球C的质量,电量,重力加速度,静电力常量,不计空气阻力。
(1)求小球C所处位置的电场强度大小;
(2)求A、B处小球的电荷量Q;
(3)若给小球C一初速度,使小球C恰能在竖直面内做圆周运动,求小球经过最低点时细线的拉力大小。
16. 示波管装置如图甲所示,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空,电子从静止经大小为的电压加速后以一定速度沿轴线连续射入偏转电极,偏转电极的极板沿轴线方向长度为l,间距为d,极板右侧到荧光屏的距离为D。已知电子电荷量为e,质量为m,重力不计。
(1)求电子进入偏转电极时的速度v0;
(2)若偏转电极所加电压为,求电子离开偏转电场时竖直方向的偏移量及偏转角正切值;
(3)若偏转电极两端加图乙所示的周期性电压,电压最大值为、电场变化周期为T,且T远大于电子在电场中的运动时间,求荧光屏上亮点经过时的速度大小v。
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