内容正文:
高二物理
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟,满分100分
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. 如图所示为一点电荷形成的电场,下列说法正确的是( )
A. 该点电荷带正电,电场中A点比B点的电场强度大
B. 该点电荷带正电,电场中A点比B点的电场强度小
C. 该点电荷带负电,电场中A点比B点的电场强度大
D. 该点电荷带负电,电场中A点比B点的电场强度小
2. 下列有关静电的防止与利用说法正确的是( )
A. 甲图中,女生接触带电的金属球时起电方式是摩擦起电
B. 乙图中,燃气灶中电子点火器点火原理是尖端放电
C. 丙图中,两条话筒线外面包裹着金属外衣是为了防止漏电
D. 丁图中,电力工作人员在高压电线上带电作业时穿着的屏蔽服是用绝缘材料制作的
3. 两个分别带有电荷量和的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为的两处,它们间库仑力的大小为。两小球相互接触后将其放回原处,则两球间的库仑力大小为( )
A. B. C. D.
4. 如图所示是等量异种点电荷形成的电场中的一些点;是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则下列说法中正确的是( )
A. E、F两点电场强度不同
B. A、D两点电场强度相同
C. B、O、C三点,O点电场强度最大
D. 电子从E点向F点运动所受静电力逐渐增大
5. 如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图,电容器上极板固定,下极板可随材料尺度的变化上下移动,两极板间电压不变。若材料温度降低时,极板上所带电荷量变少,则( )
A. 材料竖直方向尺度减小 B. 极板间电场强度不变
C. 极板间电场强度变大 D. 电容器电容变大
6. 如图所示,P和Q为两平行金属板,板间有一定电压,在P板附近有一电子(不计重力)由静止开始向Q板运动,下列说法正确的是( )
A. 电子到达Q板时的速率,与加速电压无关,仅与两板间距离有关
B. 电子到达Q板时的速率,与两板间距离无关,仅与加速电压有关
C. 两板间距离越大,加速时间越短
D. 两板间距离越小,电子的加速度就越小
7. 如图甲所示,、是一条电场线上的两个点,质量为、电荷量为的粒子仅在电场力的作用下沿电场线从向运动,初速度为,刚好能到达点。粒子运动的图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
A. 点电势低于点电势
B. 、两点间的电势差
C. 点电场强度大于点电场强度
D. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 关于电势,下列说法正确的是( )
A. 沿电场线的方向,电势逐渐降低
B. 电势是一个标量,但有正值和负值之分
C. 电场中某点的电势与零电势点的选取无关
D. 电场中某点的电势,其大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时,电场力所做的功
9. 两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示,相邻等势面间的电势差相等。虚线是一个电子在该电场中的运动轨迹,轨迹与某等势面相切于点。下列说法正确的是( )
A. 两点电荷可能是同种带正电的点电荷
B. A点的电势高于点的电势
C. 电子沿虚线运动的过程中机械能守恒
D. 电子运动到点时电势能最大
10. 如图所示,边长为的正方形ABCD处在匀强电场中,且正方形平面与电场线平行。已知,,,O是对角线AC、BD的交点,下列说法正确的是( )
A. D点的电势 B.
C. 电场强度的方向由C指向A D. 电场强度大小为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素,A是一个带正电的物体,系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离,静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来,他们分别进行了以下操作。
步骤一:把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的等位置,比较小球在不同位置所受静电力的大小。
步骤二:使小球处于同一位置,增大或减小其所带的电荷量,比较小球所受的静电力大小。
(1)图中实验采用的方法是______(填正确选项前的字母)。
A.理想实验法 B.等效替代法 C.微小量放大法 D.控制变量法
(2)实验表明,电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大,随着距离的增大而______。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)带电体A的电荷量用表示,小球的电荷量用表示、质量用表示,物体与小球间的距离用表示,静电力常量为,重力加速度为,可认为带电体A与小球在同一水平线上,则小球偏离竖直方向的角度的正切值为______。
12. 探究电容器充放电规律,实验装置如图甲所示,有电源,定值电阻,电容器,单刀双掷开关S。
(1)为测量电容器充放电过程电压和电流变化,需在①、②处接入测量仪器,位置②应该接入测________(填“电流”或“电压”)仪器。
(2)接通电路,开关S与________(填“a”或“b”)相接,此时电容器充电,当所测电压最大时,所测电流________(填“为零”或“最大”)。
(3)放电过程中电容器两端电压随时间变化关系如图乙所示。已知图线与坐标轴围成的面积为,最大电压为,根据该图像可以粗略测出实验中电容器的电容________。(用、、表示)
13. 如图所示,在匀强电场中,将一电荷量为的正电荷由A点移到B点,其电势能减少了4J。已知A、B两点间距离为L=40cm,两点连线与电场方向成60°角。求:
(1)设A点电势为零,求B点的电势;
(2)该匀强电场的电场强度大小。
14. 如图,光滑的固定斜面倾角为,斜面长为,底端点固定一带正电的点电荷(电荷量未知);一质量为带电荷量为的小球从斜面顶端点静止释放,小球沿斜面向下运动的最远点为、间距离为,重力加速度为g。
(1)求、两点的电势差;
(2)已知两点电荷组成的系统电势能(为静电力常量,为两电荷间距离),求点固定正点电荷的电量;
(3)在(2)问的基础上,求小球在、之间运动的最大速度大小。
15. 如图所示,竖直平面直角坐标系,第Ⅲ象限内固定有半径为的四分之一光滑绝缘圆弧轨道BC,轨道的圆心在坐标原点,端在轴上,端在轴上,同时存在大小为、方向水平向右的匀强电场。第Ⅳ象限与之间有大小为、方向竖直向下的匀强电场。现将一质量为、电荷量绝对值为的带负电小球(可视为质点)从点正上方高处的点由静止释放,并从点进入圆弧轨道,重力加速度为,,。
(1)求小球经过点时的速度大小;
(2)小球在第Ⅲ象限运动到点(未标出)速度最大,求的大小;
(3)求小球运动到轴右侧后与轴的交点坐标。
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高二物理
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟,满分100分
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. 如图所示为一点电荷形成的电场,下列说法正确的是( )
A. 该点电荷带正电,电场中A点比B点的电场强度大
B. 该点电荷带正电,电场中A点比B点的电场强度小
C. 该点电荷带负电,电场中A点比B点的电场强度大
D. 该点电荷带负电,电场中A点比B点的电场强度小
【答案】C
【解析】
【详解】根据电场线分布可知,该点电荷带负电,电场中A点比B点的电场线较密集,可知A点的电场强度大。
故选C。
2. 下列有关静电的防止与利用说法正确的是( )
A. 甲图中,女生接触带电的金属球时起电方式是摩擦起电
B. 乙图中,燃气灶中电子点火器点火原理是尖端放电
C. 丙图中,两条话筒线外面包裹着金属外衣是为了防止漏电
D. 丁图中,电力工作人员在高压电线上带电作业时穿着的屏蔽服是用绝缘材料制作的
【答案】B
【解析】
【详解】A.甲图中,女生接触带电的金属球时是接触起电,故A错误;
B.乙图中,燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电现象,故B正确;
C.丙图中,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,以防止外部信号对电缆内部电信号的干扰,没有增强其导电能力,故C错误;
D.丁图中,屏蔽服作用使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面,从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害。用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后做成的,故D错误。
故选B。
3. 两个分别带有电荷量和的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为的两处,它们间库仑力的大小为。两小球相互接触后将其放回原处,则两球间的库仑力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】两小球接触前,根据库仑定律有
两小球接触后,每个小球带电量为
两小球接触放回原处后,根据库仑定律有
解得
故选A。
4. 如图所示是等量异种点电荷形成的电场中的一些点;是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则下列说法中正确的是( )
A. E、F两点电场强度不同
B. A、D两点电场强度相同
C. B、O、C三点,O点电场强度最大
D. 电子从E点向F点运动所受静电力逐渐增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.等量异种电荷电场线如图所示
等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线,电场强度方向与等势线垂直,因此 E、F两点电场强度方向相同,由于 E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,则其电场强度大小也相等,故A错误;
B.根据对称性可知, A、D两点处电场线疏密程度相同,则 A、D两点电场强度大小相同, A、D两点电场强度方向也相同,都水平向左。故B正确;
C.由图可知, B、O、C三点比较, O点的电场线最稀疏,电场强度最小,故C错误;
D.由图可知,电子从 E点向F点运动过程中,电场强度先增大后减小,则电子所受静电力先增大后减小,故D错误。
故选B。
5. 如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图,电容器上极板固定,下极板可随材料尺度的变化上下移动,两极板间电压不变。若材料温度降低时,极板上所带电荷量变少,则( )
A. 材料竖直方向尺度减小 B. 极板间电场强度不变
C. 极板间电场强度变大 D. 电容器电容变大
【答案】A
【解析】
【详解】BCD.根据电容的决定式可知,根据题意可知极板之间电压不变,极板上所带电荷量变少,极板间距增大,电容减小,极板之间形成匀强电场,根据可知极板间电场强度减小,BCD错误;
A.极板间距增大,材料竖直方向尺度减小,A正确;
故选A。
6. 如图所示,P和Q为两平行金属板,板间有一定电压,在P板附近有一电子(不计重力)由静止开始向Q板运动,下列说法正确的是( )
A. 电子到达Q板时的速率,与加速电压无关,仅与两板间距离有关
B. 电子到达Q板时的速率,与两板间距离无关,仅与加速电压有关
C. 两板间距离越大,加速时间越短
D. 两板间距离越小,电子的加速度就越小
【答案】B
【解析】
【详解】AB.电子从P板到Q板的过程中,由动能定理有
解得,所以到达Q板时的速率只与加速电压有关,而与板距无关,故A错误,B正确;
D.据牛顿第二定律可得
解得,所以当两板间距离越小时,加速度越大,故D错误;
C.电子从P极板向Q极板运动做匀加速直线运动,由运动学公式可得
解得,两板间距离越大,时间越长,故C错误。
故选B。
7. 如图甲所示,、是一条电场线上的两个点,质量为、电荷量为的粒子仅在电场力的作用下沿电场线从向运动,初速度为,刚好能到达点。粒子运动的图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
A. 点电势低于点电势
B. 、两点间的电势差
C. 点电场强度大于点电场强度
D. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
【答案】B
【解析】
【详解】A.因为粒子从A向B运动速度减小,所以电场力方向从B指向A,又因为粒子带负电,受力方向与场强方向相反,所以该电场的电场线方向从A指向B。根据沿着电场线方向电势降低,可知A点电势高于B点电势,故A错误;
B.对粒子从A到B运动过程列动能定理方程有
解得、两点间的电势差为,故B正确;
C.从图像可知,粒子做匀减速直线运动,故加速度恒定,对粒子从A到B运动过程列牛顿第二定律方程有
所以粒子受到的电场力恒定,该电场的电场强度也恒定,即A点电场强度等于B点电场强度,故C错误。
D.根据电场力做功和电势能变化间的关系可知,因为粒子从A到B运动过程电场力做负功,电势能增加,所以粒子在A点的电势能小于在B点的电势能,故D错误。
故选B。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 关于电势,下列说法正确的是( )
A. 沿电场线的方向,电势逐渐降低
B. 电势是一个标量,但有正值和负值之分
C. 电场中某点的电势与零电势点的选取无关
D. 电场中某点的电势,其大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时,电场力所做的功
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.电场线方向就是电势降低最快的方向,电场线由高电势指向低电势,沿电场线的方向,电势逐渐降低,故A正确;
BC.电势是标量,某点电势与零电势点的选取有关,正负表示该位置的电势相对于选取的零电势点电势的高低,故B正确,C错误;
D.电势的定义:电场中某点的电势,等于把单位正电荷从该点移动到零电势点时,电场力所做的功,故D正确。
故选ABD。
9. 两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示,相邻等势面间的电势差相等。虚线是一个电子在该电场中的运动轨迹,轨迹与某等势面相切于点。下列说法正确的是( )
A. 两点电荷可能是同种带正电的点电荷
B. A点的电势高于点的电势
C. 电子沿虚线运动的过程中机械能守恒
D. 电子运动到点时电势能最大
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据电荷间等势面的分布情况可知两点电荷是同种电荷,又根据电子在该电场中的运动轨迹可判断电子一直受到排斥的力,故可知两点电荷为负电荷,故A错误;
B.因为两点电荷是负电荷,电场线由无穷远处指向负电荷,沿电场线方向电势降低,故可知A点的电势高于B点的电势,故B正确;
C.根据电子的运动轨迹和电场线的方向可知由M到P静电力做负功,由P到N静电力做正功,则电子沿虚线运动的过程中机械能先减小后增加,故C错误;
D.电子从M到P电势能增加,从P到N电势能减小,故电子运动到P点时电势能最大,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,边长为的正方形ABCD处在匀强电场中,且正方形平面与电场线平行。已知,,,O是对角线AC、BD的交点,下列说法正确的是( )
A. D点的电势 B.
C. 电场强度的方向由C指向A D. 电场强度大小为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由于A点电势为2V,C点电势为6V,O是AC中点,由匀强电场特点知,O点电势为4V,故对角线BD为等势线
A错误;
B.由题知
代入得
B正确;
C.电场强度由高电势指向低电势,故电场强度的方向由C指向A;C正确;
D.电场强度大小为
代入得
D错误;
故选BC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素,A是一个带正电的物体,系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离,静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来,他们分别进行了以下操作。
步骤一:把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的等位置,比较小球在不同位置所受静电力的大小。
步骤二:使小球处于同一位置,增大或减小其所带的电荷量,比较小球所受的静电力大小。
(1)图中实验采用的方法是______(填正确选项前的字母)。
A.理想实验法 B.等效替代法 C.微小量放大法 D.控制变量法
(2)实验表明,电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大,随着距离的增大而______。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)带电体A的电荷量用表示,小球的电荷量用表示、质量用表示,物体与小球间的距离用表示,静电力常量为,重力加速度为,可认为带电体A与小球在同一水平线上,则小球偏离竖直方向的角度的正切值为______。
【答案】 ①. D ②. 减小 ③.
【解析】
【详解】(1)[1] 此实验中比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小,再使小球处于同一位置,改变小球所带电荷量,比较小球所受静电力的大小,是采用了控制变量的方法,故选D。
(2)[2] 实验表明,电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大,随着距离的增大而减小。
(3)[3] 小球偏离竖直方向的角度的正切值为
12. 探究电容器充放电规律,实验装置如图甲所示,有电源,定值电阻,电容器,单刀双掷开关S。
(1)为测量电容器充放电过程电压和电流变化,需在①、②处接入测量仪器,位置②应该接入测________(填“电流”或“电压”)仪器。
(2)接通电路,开关S与________(填“a”或“b”)相接,此时电容器充电,当所测电压最大时,所测电流________(填“为零”或“最大”)。
(3)放电过程中电容器两端电压随时间变化关系如图乙所示。已知图线与坐标轴围成的面积为,最大电压为,根据该图像可以粗略测出实验中电容器的电容________。(用、、表示)
【答案】(1)电压 (2) ①. ②. 为零
(3)
【解析】
【小问1详解】
位置②与电容器并联,为测电容器充、放电过程的电压,是测电压仪器。
【小问2详解】
[1][2]将单刀双掷开关S与“a”端相接,电容器与电源接通,开始充电时回路电流最大,充电过程电流减小,电容器电压增大,充满电时电压最大,电流为零。
【小问3详解】
根据
又,则电容器放电时的图线与坐标轴围成的面积为Q,则充满电时的电荷量为
则电容为
13. 如图所示,在匀强电场中,将一电荷量为的正电荷由A点移到B点,其电势能减少了4J。已知A、B两点间距离为L=40cm,两点连线与电场方向成60°角。求:
(1)设A点电势为零,求B点的电势;
(2)该匀强电场的电场强度大小。
【答案】(1)-2000V
(2)10000V/m
【解析】
【小问1详解】
正电荷由A点移到B点过程有
其中,
解得
【小问2详解】
根据电场强度与电势差的关系有
结合上述解得E=10000V/m
14. 如图,光滑的固定斜面倾角为,斜面长为,底端点固定一带正电的点电荷(电荷量未知);一质量为带电荷量为的小球从斜面顶端点静止释放,小球沿斜面向下运动的最远点为、间距离为,重力加速度为g。
(1)求、两点的电势差;
(2)已知两点电荷组成的系统电势能(为静电力常量,为两电荷间距离),求点固定正点电荷的电量;
(3)在(2)问的基础上,求小球在、之间运动的最大速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球从到,根据动能定理
解得
【小问2详解】
小球从到由能量转化与守恒知
解得
【小问3详解】
若小球在到之间的点处加速度为0,设到的距离为,有
小球从到能量转化与守恒
解得小球在、之间运动的最大速度大小
15. 如图所示,竖直平面直角坐标系,第Ⅲ象限内固定有半径为的四分之一光滑绝缘圆弧轨道BC,轨道的圆心在坐标原点,端在轴上,端在轴上,同时存在大小为、方向水平向右的匀强电场。第Ⅳ象限与之间有大小为、方向竖直向下的匀强电场。现将一质量为、电荷量绝对值为的带负电小球(可视为质点)从点正上方高处的点由静止释放,并从点进入圆弧轨道,重力加速度为,,。
(1)求小球经过点时的速度大小;
(2)小球在第Ⅲ象限运动到点(未标出)速度最大,求的大小;
(3)求小球运动到轴右侧后与轴的交点坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)和
【解析】
【小问1详解】
带负电小球从点由静止释放到点过程中,重力做正功,电场力做负功,根据动能定理可得
解得
【小问2详解】
在电场中,带负电小球受到的重力和电场力的合力大小为
解得
设重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为,则有
解得
则当小球在第Ⅲ象限圆弧轨道BC上运动到点与圆心连线沿重力和电场力的合力方向时,小球的速度最大。
从点由静止释放到点过程,根据动能定理可得
解得
【小问3详解】
在第Ⅳ象限电场中,小球受到的电场力竖直向上,大小为
小球从点以的速度进入第Ⅳ象限内的电场中做类平抛运动,加速度大小为
解得,方向竖直向上
设小球在电场中经过轴,则有
解得,
可知小球刚好从电场的右边界经过轴,此时小球竖直向上的分速度
小球进入第Ⅰ象限后做斜抛运动,之后再次经过轴,根据斜抛运动规律有
解得
则小球运动到轴右侧后与轴的交点坐标为和
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