精品解析:河北邢台市第一中学2026-2027学年高二上学期10月阶段检测物理试题
2026-10-09
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内容正文:
邢台一中2026—2027学年第一学期第一次月考
高二年级物理试题
考试范围:必修三第九章+第十章+第十一章前三节
说明:
1、本试卷共6页,满分100分。
2、请将所有答案填写在答题卡上,答在试卷上无效。
一、选择题(共10小题,共46分。1—7题为单选题,每小题4分,8—10题为多选题,选对的得6分,选不全的得3分,有错选或不答的得0分)
1. 如图所示,将充气后的气球在头发上摩擦后再靠近不带电的空易拉罐。在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐朝气球方向滚动。关于这一现象,下列说法正确的是( )
A. 易拉罐中产生了新的负电荷
B. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
C. 易拉罐远离气球一侧与气球带有相同性质的电荷
D. 易拉罐远离气球一侧所带电荷量大小可能为
【答案】C
【解析】
【详解】A.静电感应过程中,易拉罐内部的电荷只是重新分布,并没有产生新的负电荷,电荷总量保持守恒,故A错误;
B.带电气球对易拉罐的近侧异种电荷是吸引力,对远侧同种电荷是排斥力;由于近侧离气球更近,根据库仑定律,距离越近静电力越大,因此吸引力大于排斥力,整体合力指向气球,才会让易拉罐向气球滚动,故B错误;
C.根据静电感应规律,导体靠近带电体的一侧会感应出与带电球异种的电荷,远离带电体的一侧会感应出与带电体(气球)同种性质的电荷,故C正确;
D.元电荷是自然界中最小的电荷量,大小为,所有带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍,不是元电荷的整数倍,不可能存在,故D错误。
故选C。
2. 库仑设计了扭秤装置探究电荷之间的作用力。扭秤装置如图所示,一根弹性细银丝悬挂绝缘横杆,杆的两端分别为金属小球和不带电的平衡小球。当带电量为的金属小球靠近时,、两球相互排斥,平衡时、两球距离为。已知静电力常量为,球带电量为,忽略球的大小,则下列说法正确的是( )
A. 平衡时,、两球间库仑力大小为
B. 球对球的库仑力和球对球的库仑力大小相等
C. 利用扭秤探究电荷之间的作用力用到了等效替代的物理思想
D. 若用不带电的同样的金属小球与接触后移开,保持、间距不变,则库仑力大小变为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据库仑定律,、两球间库仑力大小为,故A错误;
B.球对球的库仑力和球对球的库仑力是一对相互作用力,根据牛顿第三定律,二者大小始终相等、方向相反,故B正确;
C.库仑扭秤实验的核心思想是:将微小的库仑力转化为细银丝扭转的角度,通过放大法测量极弱的静电力,而非等效替代法,故C错误;
D.完全相同的不带电金属小球与带电量为的球接触后移开,电荷会平均分配,的带电量变为,保持、间距不变,则库仑力大小变为,故D错误。
故选B。
3. 如图甲所示,真空中坐标轴上的点放有一个点电荷,、是坐标轴上的两点,点坐标为,在、两点放两个电荷量不同均带正电的试探电荷,试探电荷受到静电力的方向均沿轴正方向,静电力的大小与试探电荷电荷量的关系如图乙中直线、所示。下列说法正确的是( )
A. 的位置坐标为
B. 点的电场强度大小为
C. 、点的电场强度大小之比为
D. 将点处试探电荷的电荷量减小为,则B点处电场强度变为原来的倍
【答案】C
【解析】
【详解】BC.根据题意,由图乙可知,、点的电场强度的大小分别为,
根据电场强度的单位转换关系,、点的电场强度大小亦可表述为,
则、点的电场强度的大小之比为,故B错误,C正确;
A.设的位置坐标为,由点电荷场强公式可得,
代入数据解得,故A错误;
D.电场强度是场源电荷(本题为点的点电荷)的固有属性,与试探电荷的电荷量无关,改变点试探电荷的电荷量,点场强不变,故D错误。
故选C。
4. 一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料,具有良好的导电性能,该新材料通过材料内部的自由电子导电,自由电子的电荷量为e。如图所示,长为l(l不等于1m)的新材料两端的电压为U,流过导体中的电流为I,沿电流方向单位长度内的自由电子数为n,则该新材料内自由电子定向移动的平均速率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设自由电子定向移动的平均速率为,根据电流定义式可得
可得定向移动的平均速率为
故选B。
5. 某同学通过实验,描绘出了两个电阻R1、R2的伏安特性曲线。如图所示。两条图线交于P点,R2的图像在P点的切线与纵轴的交点坐标为0.4A。下列说法正确的是( )
A. R1的电阻为0.5Ω
B. R2的电阻随电压的增大而增大
C. 当U=1V时,R2的电阻小于R1的电阻
D. 当U=1V时,R2的电阻为2.5Ω
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,的图线表明是线性元件,电阻值不变,可得电阻,故A错误;
B.由图可知,其图线上的点与坐标原点的连线的斜率倒数与电阻变化情况一致,随着电压增大图线上的点与坐标原点的连线斜率变小,可知其电阻值变大,故B正确;
CD.由图可知,的图线表明为非线性元件,根据图线的交点坐标,可计算其时的电阻为
即的电阻等于的电阻,故CD错误。
故选B。
6. 如图所示,在直角坐标系中有a、b、c、d四点,c点坐标为。现加上方向平行于平面的匀强电场,b、c、d三点电势分别为6V、22V、13V。现将带负电、电荷量大小为的点电荷从a点沿abcd移动到d点,下列说法正确的是( )
A. 坐标原点O的电势为3V B. 电场强度的大小为500V/m
C. 该点电荷在b点的电势能为 D. 电场强度的大小为400V/m
【答案】B
【解析】
【详解】A.匀强电场中满足,即
代入已知电势解得,故A错误;
BD.将场强分解为x、y分量:沿x轴方向,的位移为,电势差
因此x方向场强分量,方向沿x轴正方向(电势降低的方向)。
沿y轴方向,的位移为,电势差
因此y方向场强分量,方向沿y轴负方向。
合场强为,故B正确,D错误;
C.电势能公式为
带负电的点电荷电荷量,代入,可得,故C错误。
故选B。
7. 某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图(a)所示。将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中,并与恒压电源、电流表等构成如图(b)所示的电路。两极板间的点固定一个带负电的点电荷。下列说法正确的是( )
A. 开关闭合,当溶液浓度升高时电容器所带的电荷量增大
B. 开关闭合,当溶液浓度降低时流过电流表的电流方向为
C. 开关闭合,当左极板右移时点电荷的电势能减小
D. 开关断开,当左极板右移时点电荷的电势能减小
【答案】C
【解析】
【详解】平行板电容器电容决定式为
A.开关闭合,当溶液浓度升高时,相对介电常数随浓度增大而减小,代入电容决定式得电容减小,结合电容器的定义式
不变,可知电容器带电量减小,故A错误;
B.开关闭合,当溶液浓度降低时,相对介电常数随浓度减小而增大,代入电容决定式得电容增大,结合电容器的定义式
不变,可知电容器带电量增大,电容器处于充电状态。由图(b)电源正负极可知,电源正极接侧,正电荷从正极流向左极板,电流方向为,故B错误;
C.开关闭合,当左极板右移时,极板间距减小,不变,极板间匀强电场强度
可知电场强度增大。由于右极板接地(电势为0),点到右极板的距离固定,设为,则点电势
因左极板接电源正极,电势较高,故极板间电场方向从左到右,沿电场方向电势降低,故点电势随增大而升高。点电荷带负电,位于点的点电荷的电势能
电势升高导致点电荷的电势能减小,故C正确;
D.开关断开时,极板带电量不变,可知极板间场强满足
整理得
可知场强大小和极板间距无关,因此左极板右移时不变,点电势满足
故点电势不变,点电荷的电势能也不变,故D错误。
故选C。
8. 如图所示,A、B、C、D是圆周的内接正方形的四个顶点,M、N分别为圆周竖直直径的两个端点,正方形关于MN对称,在圆心和水平直径的左右两端分别固定着一个点电荷,点电荷的电荷量分别为+Q、+Q和−Q。下列判断正确的是( )
A. M点和N点的电场强度相同 B. M点和N点的电势相同
C. A点和C点的电场强度相同 D. A点和D点的电势相同
【答案】BD
【解析】
【详解】AC.两组对径点分别为与以及与。对任意一组这样的点,左端正电荷在第一点产生的场强与右端负电荷在第二点产生的场强大小、方向相同;交换两端电荷与两点,另一对场强也相同。因此,两端电荷在这两点的合场强相同。圆心正电荷在这两点产生的场强则等大反向且不为零。由场强叠加可知,两组对径点的总场强均不相同,故AC错误;
BD.三个电荷都在水平直径上。关于这条直径对称的两组点分别为与以及与,每组两点到每个电荷的距离对应相等。各电荷在一组两点产生的电势分别相等,由电势叠加可知两组点的电势均相同,故BD正确。
故选BD。
9. 如图所示,空间存在与平面平行的匀强电场,电场强度大小为。一个质量为、电荷量为的带负电小球从轴上点以某一初速度出发,运动过程中经过轴上点和轴上点。点为轴上一点,直线为小球运动轨迹的对称轴,,。已知重力加速度为,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 点的电势低于点的电势 B. 小球的加速度大小为
C. 小球经过点时的速度大小为 D. 带电小球在点的动能为
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB.依题意,直线为小球运动轨迹的对称轴,则小球所受合力方向沿方向,其中重力方向竖直向下,由几何关系,可得
解得
又
可知电场力方向与垂直,如图所示
小球带负电,故匀强电场方向与电场力方向相反,即电场线与轴负方向夹角斜向左下,根据沿电场方向,电势降低,可知点的电势低于点的电势。由力的合成与分解,可得
解得,故A正确,B错误;
C.由轨迹可知,小球从点到点做类平抛运动,有,
解得,故C正确;
D.小球从点到点,根据动能定理,可得
解得,故D正确。
故选ACD。
10. 如图甲所示,真空中水平正对的平行金属板A、B相距d,A板中央开一小孔,A板的电势为0。起两极板间加如图乙所示的方波交变电压,内(B板电势高于A板),内,周期为T,此后重复。一质量为m、电荷量大小为q的电子(不计重力)仅在静电力作用下,在内的某时刻由A板小孔静止释放进入板间。已知当时,电子恰好到达B板且此时速度为零。则( )
A. A、B两板间的距离
B. 若在时刻释放,电子将打到B板,且到达瞬间速率不为零
C. 若在时刻释放,电子在板间做往复运动,且每个完整周期都向B板净靠近一段,经若干周期后终将到达B板
D. 电子最终能够到达B板的释放时刻应满足;若,电子虽仍往复,但不能到达B板
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.两极板间的电场强度大小为
电子在两极板间的加速度大小为
电子从释放后,在的时间内,板电势高于板,电子做匀加速直线运动;在的时间内,板电势高于板,电子做匀减速直线运动,在时刻速度恰好减为0,刚好到达板,则、两板间的距离为两段运动的位移之和,即
整理后可得,故A正确;
B.若在时刻释放,在的时间内,电子做匀加速直线运动,在的时间内,电子做匀减速直线运动,整个过程的加速和减速时间都大于时刻释放的时间,总位移大于两极板间的距离,所以电子将打到B板,且到达瞬间速率不为零,故B正确;
C.若在时刻释放,电子整个过程的加速和减速时间都小于时刻释放的时间,总位移小于两极板间的距离,即电子未到达B板时速度已减为0,随后时间内电子向板运动,运动总位移大于向B板的总位移,所以电子运动的每个完整周期都向板净靠近一段,经若干周期后终将从板的小孔穿出,故C错误;
D.综上分析可知,在小于或等于时刻()释放,电子加速和减速的时间都大于或等于时刻释放的时间,总位移大于或等于两极板间的距离,电子能够到达B板;反之(),电子虽仍往复,但不能到达B板,故D正确。
故选ABD。
二、填空题(每空2分,共16分)
11. 某实验小组在实验室中测量一根金属丝的直径和电阻。实验器材有:螺旋测微器、待测金属丝、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线若干。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,图甲的读数为________。
(2)甲同学设计如图乙所示电路图,电压表的右端连接点,请在丙图中,用笔划线代替导线完成图中实物间的连线。
(3)若某次测量中,电压表和电流表读数分别为和,金属丝的长度为,请用上述直接测量的物理量(、、、)写出电阻率的计算式________。
【答案】(1)
(2) (3)
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的精确度为,故金属丝的直径为
【小问2详解】
本电路为滑动变阻器分压式接法、电流表外接的电路,实物图连接如图所示
【小问3详解】
根据欧姆定律,待测金属丝的测量电阻
结合电阻定律
两式联立得
12. 电容器是一种非常重要的电学元件。某实验小组设计实验方案探究电容器电容的影响因素、并观察电容器的充放电现象。
(1)如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素。其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器带电后与电源断开。静电计指针偏转角度随极板间电势差的增大而变大。实验中可观察到的现象是( )
A. 将极板向上移动少许,则静电计指针的偏转角将减小
B. 将极板向左移动少许,则静电计指针的偏转角将增大
C. 将一块陶瓷板插入、两极板之间,则静电计指针的偏转角将增大
D. 将一块金属板插入、两极板之间,则静电计指针的偏转角将增大
(2)如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为,是单刀双掷开关,为灵敏电流计,为平行板电容器。
①开关合到1给电容器充电。电容器充电后就储存了能量,可以认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。做出电容器两极间的电压随电荷量变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A、图线的斜率越大,电容越大
B、充电过程中,电子直接穿过电介质,从电容器的一个极板定向移动到另一个极板
C、搬运的电量,克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积
D、若电容器电荷量为时储存的能量为,则电容器电荷量为时储存的能量为
②将开关接2给电容器放电,则放电时电流________(填“向左”或“向右”)流过电流计;
③将灵敏电流计换成电流传感器,电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间变化图像如图丙所示,则可估算出电容器共释放电荷量约________(保留两位有效数字)。
(3)电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状,可能正确的是________(为电容器极板所带的电荷量,为、两板的电势差)。
A. B.
C. D.
【答案】(1)B (2) ①. C ②. 向左 ③. ## (3)BD
【解析】
【小问1详解】
A.电容器带电后与电源断开,故电容器的带电量不变,根据电容器的决定式
将极板向上移动少许,两极板的正对面积减小,电容器的电容减小。根据电容器的定义式
可知极板间电势差增大,故静电计指针的偏转角将增大,故A错误;
B.将极板向左移动少许,根据电容器的决定式
两极板的距离增大,电容器的电容减小。根据电容器的定义式
可知极板间电势差增大,故静电计指针的偏转角将增大,故B正确;
C.将一块陶瓷板插入、两极板之间,根据电容器的决定式
由于相对介电常数增大,电容器的电容增大。根据电容器的定义式
可知极板间电势差减小,故静电计指针的偏转角将减小,故C错误;
D.将一块金属板插入、两极板之间,由于静电屏蔽作用,导致等效极板间距减小,根据电容器的决定式
电容器的电容增大。根据电容器的定义式
可知极板间电势差减小,故静电计指针的偏转角将减小,故D错误。
故选B。
【小问2详解】
①[1] A.根据电容器的定义式
整理得
图线的斜率
可知图线的斜率越大,电容越小,故A错误;
B.充电时电子不会穿过电介质,只是在外电路中定向移动,使两极板分别积累异种电荷,故B错误;
C.搬运极小份电量时,极板间电压近似不变,克服电场力做功
对应图中上方小矩形面积,故C正确;
D.电容器储存的能量即为搬运电荷过程中克服电场力所做的功,对应图像与横轴所围的面积。由上述分析可知,若电容器电荷量为时储存的能量
又
可知电容器储存的能量
电容器电荷量为时,由于电容不变,故电容器储存的能量为,故D错误。
故选C。
②[2]充电后电容器上极板带正电、下极板带负电,放电时正电荷从上极板经电流计流向下方电阻,因此电流向左流过电流计。
③[3]图像与时间轴围成的面积代表总电荷量,图中每个小格代表的电荷量为
图丙所围的共约个有效格,计算得总电荷量约为
【小问3详解】
A B.充电时,随着、两板的电势差逐渐增大,充电电流逐渐减小,电荷量的增长速率逐渐变慢,图像斜率逐渐减小;放电时,随着、两板的电势差逐渐减小,放电电流逐渐减小,电荷量的减小速率逐渐变慢,图像斜率逐渐减小,故A错误,B正确;
CD.根据电容器定义式可知两板的电势差
充电时,电荷量的增长速率逐渐变慢,则的增长速率亦逐渐变慢,图像斜率逐渐减小;放电时,电荷量的减小速率逐渐变慢,则的减小速率亦逐渐变慢,图像斜率逐渐减小,故C错误,D正确。
故选BD。
三、计算题(共3小题,第13题8分,第14题14分,第15题16分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不能得分)
13. 如图某空间中有一水平向左的匀强电场(电场空间足够大),将一个质量、电荷量的带正电小球,放在该区域内的点,然后用弹射器使小球以的初速度、方向与水平方向成角斜向右射出,带电小球做直线运动。(,,取)。求:
(1)该匀强电场的电场强度的大小;
(2)小球从最高点到位置的过程中,电势能的变化量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
因小球做直线运动,电场力与重力的合力与初速度方向共线,受力如图所示
由图可知
代入已知条件可得
【小问2详解】
小球做匀减速直线运动,设从点到最高点的位移为,由牛顿第二定律可知,小球的加速度大小满足
解得
又
解得
小球从最高点到位置的过程中,电场力做正功,根据电势能变化与静电力做功的关系有
代入数据解得
14. 如图甲所示的X-CT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。图乙是某种X-CT扫描机产生X射线部分的示意图,电子从A极板附近由静止开始沿图中实线所示的方向前进,进入偏转电场之后打到水平圆形靶台上的中心点P而产生X射线(如图中带箭头的竖直虚线PO所示)。已知C、D板间距为d,C、D极板长均为2d,极板C的右端到直线PO的水平距离为2d,电子的质量为m,带电荷量为e,当A、B间的加速电压为,C、D间的偏转电压为时,电子恰好打在D板右端点。不计空气阻力、电子受到的重力及电子间的相互作用,忽略极板的边缘效应。
(1)求;
(2)若A、B间的加速电压可变,C、D板间的电压不变,OP的高度,要使电子恰好可以打在P点产生X射线,求:A、B间的加速电压应变为原来几倍?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对电子在A、B间的加速过程,运用动能定理有
偏转电场中,电子在水平方向做匀速直线运动,运动时间为
偏转电场的电场强度为
电子在偏转电场中的加速度为
电子恰好打在D板右端点,则电子在竖直方向的位移大小为
上式整理后可得。
【小问2详解】
电子出偏转电场后做匀速直线运动,设电子出偏转电场时竖直位移为,根据平抛运动中速度反向延长线通过水平位移中点的推论,可得,即
C、D板间的电压不变,则电子在偏转电场中的加速度不变,电子在偏转电场中的运动时间为
电子进入偏转电场时的速度为
设A、B间的加速电压变为,根据动能定理有
整理后可得,即A、B间的加速电压应变为原来的倍。
15. 如图所示,足够长的粗糙绝缘水平轨道与竖直光滑绝缘的半圆轨道在点平滑连接,半圆轨道半径,过半圆轨道圆心的水平界面的下方、竖直直径的左侧空间分布有水平向右的匀强电场,电场强度,竖直直径及其右侧空间存在竖直向上的匀强电场,电场强度。一个质量为,带电量的小滑块从水平轨道上点由静止释放,沿轨道运动。已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为,重力加速度,整个运动过程中滑块电荷量保持不变,不计空气阻力,求:
(1)若滑块运动到最高点时对轨道压力,求此时速度的大小;
(2)要使滑块恰能通过最高点,释放点到半圆轨道最低点的距离至少多大?
(3)滑块以(2)中的临界值释放,恰好通过后,求小滑块再次到达水平轨道时距点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据牛顿第三定律可知,在点轨道对小滑块的支持力为
根据牛顿第二定律,在点滑块的速度大小满足
代入数据解得
【小问2详解】
滑块恰能通过最高点,可知在点轨道对小滑块的支持力为0,根据牛顿第二定律,在点有
解得
从到过程,由动能定理得
解得
【小问3详解】
小滑块从飞出后,竖直方向做自由落体运动,满足
解得
从到边界的过程,竖直方向有
解得
则小滑块在以下运动的时间为
小滑块从到边界的过程,水平位移为
从边界以下到落回水平面的过程,根据牛顿第二定律
解得
水平位移为
解得
则小滑块再次到达水平轨道时距的距离为
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邢台一中2026—2027学年第一学期第一次月考
高二年级物理试题
考试范围:必修三第九章+第十章+第十一章前三节
说明:
1、本试卷共6页,满分100分。
2、请将所有答案填写在答题卡上,答在试卷上无效。
一、选择题(共10小题,共46分。1—7题为单选题,每小题4分,8—10题为多选题,选对的得6分,选不全的得3分,有错选或不答的得0分)
1. 如图所示,将充气后的气球在头发上摩擦后再靠近不带电的空易拉罐。在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐朝气球方向滚动。关于这一现象,下列说法正确的是( )
A. 易拉罐中产生了新的负电荷
B. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
C. 易拉罐远离气球一侧与气球带有相同性质的电荷
D. 易拉罐远离气球一侧所带电荷量大小可能为
2. 库仑设计了扭秤装置探究电荷之间的作用力。扭秤装置如图所示,一根弹性细银丝悬挂绝缘横杆,杆的两端分别为金属小球和不带电的平衡小球。当带电量为的金属小球靠近时,、两球相互排斥,平衡时、两球距离为。已知静电力常量为,球带电量为,忽略球的大小,则下列说法正确的是( )
A. 平衡时,、两球间库仑力大小为
B. 球对球的库仑力和球对球的库仑力大小相等
C. 利用扭秤探究电荷之间的作用力用到了等效替代的物理思想
D. 若用不带电的同样的金属小球与接触后移开,保持、间距不变,则库仑力大小变为
3. 如图甲所示,真空中坐标轴上的点放有一个点电荷,、是坐标轴上的两点,点坐标为,在、两点放两个电荷量不同均带正电的试探电荷,试探电荷受到静电力的方向均沿轴正方向,静电力的大小与试探电荷电荷量的关系如图乙中直线、所示。下列说法正确的是( )
A. 的位置坐标为
B. 点的电场强度大小为
C. 、点的电场强度大小之比为
D. 将点处试探电荷的电荷量减小为,则B点处电场强度变为原来的倍
4. 一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料,具有良好的导电性能,该新材料通过材料内部的自由电子导电,自由电子的电荷量为e。如图所示,长为l(l不等于1m)的新材料两端的电压为U,流过导体中的电流为I,沿电流方向单位长度内的自由电子数为n,则该新材料内自由电子定向移动的平均速率为( )
A. B. C. D.
5. 某同学通过实验,描绘出了两个电阻R1、R2的伏安特性曲线。如图所示。两条图线交于P点,R2的图像在P点的切线与纵轴的交点坐标为0.4A。下列说法正确的是( )
A. R1的电阻为0.5Ω
B. R2的电阻随电压的增大而增大
C. 当U=1V时,R2的电阻小于R1的电阻
D. 当U=1V时,R2的电阻为2.5Ω
6. 如图所示,在直角坐标系中有a、b、c、d四点,c点坐标为。现加上方向平行于平面的匀强电场,b、c、d三点电势分别为6V、22V、13V。现将带负电、电荷量大小为的点电荷从a点沿abcd移动到d点,下列说法正确的是( )
A. 坐标原点O的电势为3V B. 电场强度的大小为500V/m
C. 该点电荷在b点的电势能为 D. 电场强度的大小为400V/m
7. 某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图(a)所示。将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中,并与恒压电源、电流表等构成如图(b)所示的电路。两极板间的点固定一个带负电的点电荷。下列说法正确的是( )
A. 开关闭合,当溶液浓度升高时电容器所带的电荷量增大
B. 开关闭合,当溶液浓度降低时流过电流表的电流方向为
C. 开关闭合,当左极板右移时点电荷的电势能减小
D. 开关断开,当左极板右移时点电荷的电势能减小
8. 如图所示,A、B、C、D是圆周的内接正方形的四个顶点,M、N分别为圆周竖直直径的两个端点,正方形关于MN对称,在圆心和水平直径的左右两端分别固定着一个点电荷,点电荷的电荷量分别为+Q、+Q和−Q。下列判断正确的是( )
A. M点和N点的电场强度相同 B. M点和N点的电势相同
C. A点和C点的电场强度相同 D. A点和D点的电势相同
9. 如图所示,空间存在与平面平行的匀强电场,电场强度大小为。一个质量为、电荷量为的带负电小球从轴上点以某一初速度出发,运动过程中经过轴上点和轴上点。点为轴上一点,直线为小球运动轨迹的对称轴,,。已知重力加速度为,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 点的电势低于点的电势 B. 小球的加速度大小为
C. 小球经过点时的速度大小为 D. 带电小球在点的动能为
10. 如图甲所示,真空中水平正对的平行金属板A、B相距d,A板中央开一小孔,A板的电势为0。起两极板间加如图乙所示的方波交变电压,内(B板电势高于A板),内,周期为T,此后重复。一质量为m、电荷量大小为q的电子(不计重力)仅在静电力作用下,在内的某时刻由A板小孔静止释放进入板间。已知当时,电子恰好到达B板且此时速度为零。则( )
A. A、B两板间的距离
B. 若在时刻释放,电子将打到B板,且到达瞬间速率不为零
C. 若在时刻释放,电子在板间做往复运动,且每个完整周期都向B板净靠近一段,经若干周期后终将到达B板
D. 电子最终能够到达B板的释放时刻应满足;若,电子虽仍往复,但不能到达B板
二、填空题(每空2分,共16分)
11. 某实验小组在实验室中测量一根金属丝的直径和电阻。实验器材有:螺旋测微器、待测金属丝、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线若干。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,图甲的读数为________。
(2)甲同学设计如图乙所示电路图,电压表的右端连接点,请在丙图中,用笔划线代替导线完成图中实物间的连线。
(3)若某次测量中,电压表和电流表读数分别为和,金属丝的长度为,请用上述直接测量的物理量(、、、)写出电阻率的计算式________。
12. 电容器是一种非常重要的电学元件。某实验小组设计实验方案探究电容器电容的影响因素、并观察电容器的充放电现象。
(1)如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素。其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器带电后与电源断开。静电计指针偏转角度随极板间电势差的增大而变大。实验中可观察到的现象是( )
A. 将极板向上移动少许,则静电计指针的偏转角将减小
B. 将极板向左移动少许,则静电计指针的偏转角将增大
C. 将一块陶瓷板插入、两极板之间,则静电计指针的偏转角将增大
D. 将一块金属板插入、两极板之间,则静电计指针的偏转角将增大
(2)如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为,是单刀双掷开关,为灵敏电流计,为平行板电容器。
①开关合到1给电容器充电。电容器充电后就储存了能量,可以认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。做出电容器两极间的电压随电荷量变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A、图线的斜率越大,电容越大
B、充电过程中,电子直接穿过电介质,从电容器的一个极板定向移动到另一个极板
C、搬运的电量,克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积
D、若电容器电荷量为时储存的能量为,则电容器电荷量为时储存的能量为
②将开关接2给电容器放电,则放电时电流________(填“向左”或“向右”)流过电流计;
③将灵敏电流计换成电流传感器,电容器充电完毕后再放电,其放电电流随时间变化图像如图丙所示,则可估算出电容器共释放电荷量约________(保留两位有效数字)。
(3)电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状,可能正确的是________(为电容器极板所带的电荷量,为、两板的电势差)。
A. B.
C. D.
三、计算题(共3小题,第13题8分,第14题14分,第15题16分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不能得分)
13. 如图某空间中有一水平向左的匀强电场(电场空间足够大),将一个质量、电荷量的带正电小球,放在该区域内的点,然后用弹射器使小球以的初速度、方向与水平方向成角斜向右射出,带电小球做直线运动。(,,取)。求:
(1)该匀强电场的电场强度的大小;
(2)小球从最高点到位置的过程中,电势能的变化量。
14. 如图甲所示的X-CT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。图乙是某种X-CT扫描机产生X射线部分的示意图,电子从A极板附近由静止开始沿图中实线所示的方向前进,进入偏转电场之后打到水平圆形靶台上的中心点P而产生X射线(如图中带箭头的竖直虚线PO所示)。已知C、D板间距为d,C、D极板长均为2d,极板C的右端到直线PO的水平距离为2d,电子的质量为m,带电荷量为e,当A、B间的加速电压为,C、D间的偏转电压为时,电子恰好打在D板右端点。不计空气阻力、电子受到的重力及电子间的相互作用,忽略极板的边缘效应。
(1)求;
(2)若A、B间的加速电压可变,C、D板间的电压不变,OP的高度,要使电子恰好可以打在P点产生X射线,求:A、B间的加速电压应变为原来几倍?
15. 如图所示,足够长的粗糙绝缘水平轨道与竖直光滑绝缘的半圆轨道在点平滑连接,半圆轨道半径,过半圆轨道圆心的水平界面的下方、竖直直径的左侧空间分布有水平向右的匀强电场,电场强度,竖直直径及其右侧空间存在竖直向上的匀强电场,电场强度。一个质量为,带电量的小滑块从水平轨道上点由静止释放,沿轨道运动。已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为,重力加速度,整个运动过程中滑块电荷量保持不变,不计空气阻力,求:
(1)若滑块运动到最高点时对轨道压力,求此时速度的大小;
(2)要使滑块恰能通过最高点,释放点到半圆轨道最低点的距离至少多大?
(3)滑块以(2)中的临界值释放,恰好通过后,求小滑块再次到达水平轨道时距点的距离。
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