内容正文:
高二物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:人教版必修第三册第九章至第十一章第3节。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,在优质话筒线的外层包裹着金属编织层,以防止干扰信号混入。其中包含的静电原理是( )
A. 静电吸附 B. 尖端放电
C. 静电除尘 D. 静电屏蔽
【答案】D
【解析】
【详解】A.静电吸附是利用带电体能够吸引轻小物体的性质,例如静电吸尘器等,与话筒线外层包裹金属编织层防止干扰信号的原理不同,故A错误;
B.尖端放电是指尖端物体在强电场作用下,使周围空气被电离,产生放电的现象,例如避雷针,与本题防止干扰信号的原理不同,故B错误;
C.静电除尘是利用静电使灰尘带电,然后在电场力作用下被吸附到电极上,与本题防止干扰信号的原理不同,故C错误;
D.话筒线外层包裹的金属编织层起到了静电屏蔽的作用,能够阻止外界干扰信号进入话筒线内部,从而保证音频信号的纯净,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,高为c,且。当电流沿AB方向时测得样品的电阻为R,则当电流沿CD方向时( )
A. 样品的电阻不变 B. 样品的电阻变大
C. 样品的电阻率不变 D. 样品的电阻率变大
【答案】C
【解析】
【详解】样品的电阻率由导体的材料决定,则无论电流方向如何,导体的电阻率不变;当电流沿AB方向时样品的电阻
当电流沿CD方向时样品的电阻
因,则。
故选C。
3. 如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触,用绝缘柄把一个带负电的金属球C移近导体A,贴在导体下部的金属箔张开,保持C不动,将导体A和B分开,B端出现的感应电荷量大小为。已知元电荷为。下列说法中正确的是( )
A. 电子由A向B转移
B. 导体A下边金属箔带负电荷
C. 导体B失去电子数为
D. 感应电荷在A内部的点产生的场强方向向左
【答案】A
【解析】
【详解】AB.带负电的绝缘金属球C移近导体A,由于静电感应,故导体A带正电,由于同种电荷相互排斥,自由电子由A向B转移,故A正确,故B错误;
C.导体B得到电子数为,故C错误;
D.处于静电平衡的导体,共内部各处的电场强度为零,即点电荷C在导体产生的电场强度与导体内感应电荷产生的电场强度大小相等,方向相反,因点电荷C在O点产生的电场强度向左,故感应电荷在点产生的场强向右,故D错误。
故选A。
4. 如图所示,电荷量为e的粒子仅在电场力作用下沿实线轨迹从A点运动到B点,虚线为等差等势面。下列说法正确的是( )
A. 从A到B粒子的电势能在减小
B. 从A到B粒子的动能越来越大
C. 粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
D. 粒子带负电
【答案】D
【解析】
【详解】A.粒子从点运动到点,轨迹向上凸起,合力方向指向轨迹凹侧,即竖直向下。电场方向由高电势指向低电势,即竖直向上,所以粒子带负电。粒子带负电,从到电势降低,电势能增加,故A错误;
B.粒子从到电场力做负功,动能减小,故B错误;
C.图中等差等势面等间距,为匀强电场,粒子在点受到的电场力等于在点受到的电场力,故C错误;
D.由上述分析可知,粒子带负电,故D正确。
故选D。
5. 某根导线的横截面积为S,该导线材料密度为,每个原子的质量为m,电子电荷量为e,每个原子只提供一个自由电子,当该导线中自由电子定向移动的平均速率为v时,导线中通过的电流大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】在时间t内,电子移动的距离为 ,对应体积
。
体积V对应的质量,原子数
每个原子贡献一个电子,总电荷量
代入 ,得
故选B。
6. 如图所示,平行板电容器的两极板分别与一电源的正负极相连,下极板接地,闭合开关S时,平行板间的P点有一带电微粒处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S稳定时,回路中有逆时针方向的电流
B. 闭合开关S稳定时,将上极板向上平移一小段,电阻R上有向左的电流流过
C. S闭合稳定后再断开,将下极板向上平移一小段,微粒仍静止不动
D. S闭合稳定后再断开,将下极板向上平移一小段,微粒的电势能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.闭合S稳定后,回路无电流,A错误;
B.闭合S时,将上极板向上平移,d变大,电容,因d变大而变小,由,U不变,故Q减小,电容器放电,有电流向右流过电阻,B错误;
C.S闭合后再断开,Q不变,由,,,可得,故E不变,微粒仍静止,C正确;
D.设P与下极板之间的电势差为U,距离为,则有
Q不变,将下极板上移,减小,则P点电势降低,微粒带负电,负电荷在电势低的地方电势能大,故微粒电势能增大,D错误。
故选C。
7. 如图所示,空间中有平行于正六边形的匀强电场,正六边形中心为,边长为.将电荷量为的点电荷从点移动到点,电场力做了的功,再从点移动到点,电场力又做了的功.选点为电势能零点,下列说法正确的是( )
A. 点电势为
B. 点的电势为
C. 两点间的电势差
D. 匀强电场的电场强度大小为,方向由指向
【答案】B
【解析】
【详解】A.从点移动到点,根据电场力做功与电势差的关系可知
可得
其中,
所以点电势为,故A错误;
BC.两点间的电势差为
解得
则点的电势为,故B正确,C错误;
D.如图所示
将PM四等分,分析可知Q点电势为零,则NQ为等势面,故电场方向由P指向M,匀强电场的电场强度大小为,故D错误。
故选B。
8. 如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中,O是两点电荷连线的中点,M、N是两点电荷连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O点对称,下列说法正确的是( )
A. M点和N点电势相同
B. B点和C点电势相同
C. A点和D点电场强度相同
D. B、O、C三点中O点电场强度的大小最大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线,M、N两点都在中垂线上,且相对O点对称,两点电势相同,A正确;
B.B点靠近正电荷一侧,C点靠近负电荷一侧,沿电场线方向电势逐渐降低,则,两点电势不相同,B错误;
C.A、D两点相对O点对称,由对称性知两点电场强度大小相等;A点合场强方向向左,D点合场强方向也向左,方向相同,则A、D两点电场强度相同,C正确;
D.在两电荷连线上,从中点向电荷电场线逐渐变密,B、O、C三点中O点处电场线最疏,电场强度最小,D错误。
故选AC。
9. 一带正电的粒子在电场中做直线运动的图像如图所示,、时刻分别经过M、N两点,已知运动过程中粒子仅受电场力作用,则下列判断正确的是( )
A. 该电场为匀强电场
B. M点的电势高于N点的电势
C. 从M点运动到N点的过程中,电势能逐渐增大
D. 粒子在M点所受到的电场力大于在N点所受到的电场力
【答案】AC
【解析】
【详解】AD.图像的斜率表示加速度,图像的斜率不变,则粒子的加速度恒定,根据牛顿第二定律
可知,该电场为匀强电场,粒子在M点所受到的电场力等于在N点所受到的电场力。故A正确,D错误;
BC.由图可知,粒子从M点运动到N点的过程中,速度逐渐减小,即粒子的动能逐渐减小,故粒子所受电场力做负功,粒子的电势能增大,根据
由于粒子带正电,可知从M点运动到N点的过程电势逐渐升高,即M点的电势低于N点的电势。故B错误,C正确;
故选AC。
【点睛】图像的斜率表示加速度。结合牛顿第二定律分析场强情况。再根据速度的变化判断电势能的变化情况。
10. 以某电场中的一条电场线为x轴,x轴上各点电场强度E随x变化的关系如图所示,取x轴正方向为电场强度正方向。将质量为m、电荷量为+q的粒子从O点沿x轴正方向以初速度v0释放,仅在静电力作用下恰好运动到3d处。已知2d~3d之间的图线与x轴围成的图形面积大小为S(阴影区域),选取x=3d处的电势为零,下列说法正确的是( )
A. 粒子在O~d做匀加速直线运动
B. 粒子经x=d点时速度为
C. 原点O处的电势为S
D. 粒子运动的初速度v0可以表示为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.粒子在电场中所受合力为电场力,根据牛顿第二定律,加速度
阶段,减小,加速度减小,粒子做加速度减小的加速直线运动,故A错误;
B.阶段,根据动能定理得
根据微元法,为图像与轴围成的面积,阶段
解得,故B正确;
C.阶段,电场力做功为
根据微元法,为图像与轴围成的面积,阶段
解得
电势能变化量
又
选取x=3d处的电势为零,解得
所以原点O处的电势为,故C错误;
D.阶段,根据动能定理得
解得,故D正确。
故选BD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图甲所示是观察电容器充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为10V,S是单刀双掷开关,为灵敏电流计,为平行板电容器。
(1)当开关S接_____(填“1”或“2”)时,平行板电容器放电。
(2)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乙所示。由图乙可估算出电容器开始放电时所带的电荷量,则电容器的电容_____。(保留两位有效数字)
(3)如果不改变电路其他参数,只增大电阻的阻值,放电时间将_____(填“变短”“变长”或“不变”)。
【答案】(1)1 (2)
(3)变长
【解析】
【小问1详解】
根据题意,由图甲所示,平行板电容器放电时,开关S接1。
【小问2详解】
根据题意可知,平行板电容器两极板间的电压为10V,根据可知电容器的电容为。
【小问3详解】
根据可知,如果不改变电路其他参数,则极板上的电荷量不变,只增大电阻,对电流的阻碍作用增大,放电电流变小,根据图像与坐标轴围成的面积表示放电的电荷量,故放电时间变长。
12. 某同学用伏安法测量导体的电阻率,现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。
(1)实验测得的数据如下表,请在图乙中作出图线______。
U/V
0.30
0.40
0.80
1.10
1.20
1.60
I/A
0.07
0.09
0.18
0.22
0.27
0.35
(2)用作图法求得Rx的阻值为___________Ω(结果保留两位有效数字)
(3)某次用螺旋测微器测金属丝直径D,用游标卡尺测金属丝的长度L,示数如图丙所示,则D=_______mm,L=________cm
(4)写出该金属丝的电阻率的表达式___________(用U、I、D、L表示)
【答案】(1) (2)4.5##4.6
(3) ①. 1.843##1.842##1.843 ②. 4.240
(4)
【解析】
【小问1详解】
根据测得的数据描点,并作出图线如下所示
【小问2详解】
用作图法根据欧姆定律可得
【小问3详解】
[1]螺旋测微器的精确值为,由图可得金属丝直径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为,由图可知测金属丝的长度为
【小问4详解】
根据电阻定律可得
又
联立可得
13. 如图所示,用两根不可伸长的绝缘细线将A、B两带电小球悬挂于O点,电荷量分别为+9q、+q,质量分别为m1和m2,静止时A、B两球处于同一水平线上,其中O点到B球的距离OB=L,∠AOB=90°,∠OAB=30°,带电小球均可视为点电荷,静电力常量为k。求:
(1)A、B间的库仑力大小;
(2)A、B两球的质量之比。
【答案】(1) ;(2)1:3
【解析】
【详解】(1)由几何关系可知,A、B间距为
根据库仑定律,A、B之间的库仑力大小为
(2)对A、B受力分析如图所示
对A球
对B球
解得
14. 如图所示,在的水平向左匀强电场中,有一光滑半圆绝缘轨道CPN竖直放置,轨道与水平绝缘轨道MN平滑连接,半圆轨道所在竖直平面与电场线平行,其半径R=40cm,一带正电荷量的小滑块的质量为m=40g,与水平轨道间的动摩擦因数,小滑块运动过程中所带电荷量保持不变,取。小滑块在水平轨道上某点由静止释放后,恰好能运动到圆轨道的最高点C,求:
(1)小滑块是在水平轨道上离N点多远处释放的;
(2)小滑块经过C点后落地,落地点离N点的距离多大。
【答案】(1)4m (2)0.2m
【解析】
【小问1详解】
设滑块与N点的距离为L,根据动能定理有
小滑块恰好能运动到圆轨道的最高点C,根据牛顿第二定律有
解得v=2m/s,L=4m
【小问2详解】
滑块从C点抛出后在竖直方向上做自由落体运动,则有
解得
在水平方向上做匀减速运动,根据牛顿第二定律有qE=ma
解得
由匀变速直线运动规律可得滑块在水平方向的位移为
解得x=0.2m
即滑块的落点离N点的距离为0.2m。
15. 如图所示,真空中两对平行金属板和分别竖直、水平放置,金属板长均为,间距为,中心线为,在距板右端处有一长为的水平靶台,到的距离为, 极板间电压为,极板间加可调电压。靠近板的电子由静止经间电场加速后,沿进入板间的电场,最后打到上。已知电子质量为,电荷量为,不计电子重力。
(1)求电子穿过极板小孔时的速度大小;
(2)若电子恰打在靶台的最右端,求电子从点到打在靶台最右端所用的时间;
(3)若保证电子能打在靶台上,求极板所加电压的取值范围。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据动能定理得
解得
【小问2详解】
电子在偏转电场中做类平抛运动,离开电场后匀速直线运动,整个运动在水平方向分运动是匀速直线运动,设电子从点到打在靶台最右端所用的时间
联立可得
【小问3详解】
电子在偏转电场中做类平抛运动,离开电场后匀速直线,且好像是从偏转电场中心O射出,电子打在P点
解得
在偏转电场中,水平方向运动的位移为
竖直方向偏转的距离为
竖直方向的加速度为
电场强度为
解得
偏转电压最大时,粒子打在靶台最左端,则
解得
此粒子已提前到达下极板上,故偏转电压最大时,粒子恰好从下极板边缘飞出。
在偏转电场中,水平方向运动的位移为
竖直方向偏转的距离为
竖直方向的加速度为
电场强度为
解得
再结合第(2)问可知,EF极板所加电压的范围应为
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考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:人教版必修第三册第九章至第十一章第3节。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,在优质话筒线的外层包裹着金属编织层,以防止干扰信号混入。其中包含的静电原理是( )
A. 静电吸附 B. 尖端放电
C. 静电除尘 D. 静电屏蔽
2. 如图所示,一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,高为c,且。当电流沿AB方向时测得样品的电阻为R,则当电流沿CD方向时( )
A. 样品的电阻不变 B. 样品的电阻变大
C. 样品的电阻率不变 D. 样品的电阻率变大
3. 如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触,用绝缘柄把一个带负电的金属球C移近导体A,贴在导体下部的金属箔张开,保持C不动,将导体A和B分开,B端出现的感应电荷量大小为。已知元电荷为。下列说法中正确的是( )
A. 电子由A向B转移
B. 导体A下边金属箔带负电荷
C. 导体B失去电子数为
D. 感应电荷在A内部的点产生的场强方向向左
4. 如图所示,电荷量为e的粒子仅在电场力作用下沿实线轨迹从A点运动到B点,虚线为等差等势面。下列说法正确的是( )
A. 从A到B粒子的电势能在减小
B. 从A到B粒子的动能越来越大
C. 粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
D. 粒子带负电
5. 某根导线的横截面积为S,该导线材料密度为,每个原子的质量为m,电子电荷量为e,每个原子只提供一个自由电子,当该导线中自由电子定向移动的平均速率为v时,导线中通过的电流大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,平行板电容器的两极板分别与一电源的正负极相连,下极板接地,闭合开关S时,平行板间的P点有一带电微粒处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S稳定时,回路中有逆时针方向的电流
B. 闭合开关S稳定时,将上极板向上平移一小段,电阻R上有向左的电流流过
C. S闭合稳定后再断开,将下极板向上平移一小段,微粒仍静止不动
D. S闭合稳定后再断开,将下极板向上平移一小段,微粒的电势能减小
7. 如图所示,空间中有平行于正六边形的匀强电场,正六边形中心为,边长为.将电荷量为的点电荷从点移动到点,电场力做了的功,再从点移动到点,电场力又做了的功.选点为电势能零点,下列说法正确的是( )
A. 点电势为
B. 点的电势为
C. 两点间的电势差
D. 匀强电场的电场强度大小为,方向由指向
8. 如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中,O是两点电荷连线的中点,M、N是两点电荷连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O点对称,下列说法正确的是( )
A. M点和N点电势相同
B. B点和C点电势相同
C. A点和D点电场强度相同
D. B、O、C三点中O点电场强度的大小最大
9. 一带正电的粒子在电场中做直线运动的图像如图所示,、时刻分别经过M、N两点,已知运动过程中粒子仅受电场力作用,则下列判断正确的是( )
A. 该电场为匀强电场
B. M点的电势高于N点的电势
C. 从M点运动到N点的过程中,电势能逐渐增大
D. 粒子在M点所受到的电场力大于在N点所受到的电场力
10. 以某电场中的一条电场线为x轴,x轴上各点电场强度E随x变化的关系如图所示,取x轴正方向为电场强度正方向。将质量为m、电荷量为+q的粒子从O点沿x轴正方向以初速度v0释放,仅在静电力作用下恰好运动到3d处。已知2d~3d之间的图线与x轴围成的图形面积大小为S(阴影区域),选取x=3d处的电势为零,下列说法正确的是( )
A. 粒子在O~d做匀加速直线运动
B. 粒子经x=d点时速度为
C. 原点O处的电势为S
D. 粒子运动的初速度v0可以表示为
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图甲所示是观察电容器充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为10V,S是单刀双掷开关,为灵敏电流计,为平行板电容器。
(1)当开关S接_____(填“1”或“2”)时,平行板电容器放电。
(2)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乙所示。由图乙可估算出电容器开始放电时所带的电荷量,则电容器的电容_____。(保留两位有效数字)
(3)如果不改变电路其他参数,只增大电阻的阻值,放电时间将_____(填“变短”“变长”或“不变”)。
12. 某同学用伏安法测量导体的电阻率,现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。
(1)实验测得的数据如下表,请在图乙中作出图线______。
U/V
0.30
0.40
0.80
1.10
1.20
1.60
I/A
0.07
0.09
0.18
0.22
0.27
0.35
(2)用作图法求得Rx的阻值为___________Ω(结果保留两位有效数字)
(3)某次用螺旋测微器测金属丝直径D,用游标卡尺测金属丝的长度L,示数如图丙所示,则D=_______mm,L=________cm
(4)写出该金属丝的电阻率的表达式___________(用U、I、D、L表示)
13. 如图所示,用两根不可伸长的绝缘细线将A、B两带电小球悬挂于O点,电荷量分别为+9q、+q,质量分别为m1和m2,静止时A、B两球处于同一水平线上,其中O点到B球的距离OB=L,∠AOB=90°,∠OAB=30°,带电小球均可视为点电荷,静电力常量为k。求:
(1)A、B间的库仑力大小;
(2)A、B两球的质量之比。
14. 如图所示,在的水平向左匀强电场中,有一光滑半圆绝缘轨道CPN竖直放置,轨道与水平绝缘轨道MN平滑连接,半圆轨道所在竖直平面与电场线平行,其半径R=40cm,一带正电荷量的小滑块的质量为m=40g,与水平轨道间的动摩擦因数,小滑块运动过程中所带电荷量保持不变,取。小滑块在水平轨道上某点由静止释放后,恰好能运动到圆轨道的最高点C,求:
(1)小滑块是在水平轨道上离N点多远处释放的;
(2)小滑块经过C点后落地,落地点离N点的距离多大。
15. 如图所示,真空中两对平行金属板和分别竖直、水平放置,金属板长均为,间距为,中心线为,在距板右端处有一长为的水平靶台,到的距离为, 极板间电压为,极板间加可调电压。靠近板的电子由静止经间电场加速后,沿进入板间的电场,最后打到上。已知电子质量为,电荷量为,不计电子重力。
(1)求电子穿过极板小孔时的速度大小;
(2)若电子恰打在靶台的最右端,求电子从点到打在靶台最右端所用的时间;
(3)若保证电子能打在靶台上,求极板所加电压的取值范围。
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