内容正文:
华蓥中学高2028届高二上期质量检测二物理试题
总分100分 时间75分钟
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. 在静电场中,下列说法正确的是( )
A. 电场强度为零的点,电势一定为零
B. 沿着电场线方向,电势逐渐降低
C. 电场线越密的地方,电势越高
D. 电势降低的方向就是电场强度的方向
【答案】B
【解析】
【详解】A.电场强度为零并不意味着电势为零,且电势零点可以人为选定。例如等量正点电荷连线的中点处电场强度为零,若取无穷远处电势为零,则该点电势大于零,A错误;
B.沿着电场线方向,电势逐渐降低,B正确;
C.电场线的疏密表示电场强度的大小,不能据此判断电势的高低。例如在负点电荷产生的电场中,越靠近负点电荷,电场线越密,电势却越低,C错误;
D.电势降低最快的方向才是电场强度的方向,其他方向上的电势也可能降低,D错误。
故选B。
2. 真空中有甲、乙两个点电荷,相距为r,它们之间的静电力为F。若甲的电荷量变为原来的2倍,乙的电荷量变为原来的,距离变为,则它们之间的静电力大小变为( )
A. B. F C. 2F D.
【答案】C
【解析】
【详解】设甲的电荷量为,乙的电荷量为,根据库仑定律有
变化后库仑力为
联立解得
故选C。
3. 关于电场强度、电势差和电容,下列说法正确的是( )
A. 由公式可知,在离点电荷Q距离为r的地方,电场强度E的大小与Q成正比
B. 由公式可知,电容器的电容C随着极板带电荷量Q的增加而变大
C. 由公式可知,电场中某点的电场强度E与F成正比
D. 由公式匀强电场中任意两点间的电势差等于电场强度与这两点间距离的乘积
【答案】A
【解析】
【详解】A.公式中,场源电荷Q的大小直接决定电场强度E,当固定时,E与Q成正比,故A正确;
B.公式中,电容C由电容器结构决定,与Q和U无关,故B错误;
C.公式采用比值定义法,电场强度E由电场本身决定,与试探电荷所受的力F无关,故C错误;
D.公式仅适用于匀强电场,且d为两点沿电场方向的距离,故D错误。
故选A。
4. 如图所示的实线为某静电场的电场线,虚线是仅在电场力作用下某带电粒子的运动轨迹,A、B、C、D是电场线上的点,其中A、D两点在粒子的轨迹上,下列说法正确的是( )
A. 该粒子一定带正电
B. 由图可知,同一电场的电场线在空间是可以相交的
C. 将该粒子在C点由静止释放,它可能一直沿电场线运动
D. 该粒子在A点的速度一定大于在D点的速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.由于不知道电场线方向,所以无法判断该粒子的电性,A错误;
B.同一电场的电场线在空间是不可能相交的,B错误;
C.将该粒子在C点由静止释放,由于电场线是曲线,所以后期粒子运动中,合力与速度不在一条线上,粒子会做曲线运动,C错误;
D.由于粒子运动是曲线,电场力方向沿电场线切线方向,以A点为例,D点的位置在A点切线的下方,说明A点受力方向沿电场线向下,因此从A到D,电场力做负功,速度减小,D正确。
故选D。
5. 相距为l、电荷量大小均为q的等量异种点电荷周围电场的电场线分布如图所示,O为中点.A、B为连线上关于O对称的两点,C为连线中垂线上的一点。静电力常量为k,无穷远处电势为0,下列说法正确的是( )
A. A、B、C三点处的电场强度大小
B. A、B、C三点处的电势大小
C. O处的电场强度大小为
D. O处的电势大于0
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据等量异种点电荷电场的分布特点可知,A、B左右对称,则
如图所示,根据可知一个点电荷在O点产生的场强大于在C产生的场强,根据平行四边形定则和几何关系可知
在两电荷连线上,设,可知,
可知,故,故A错误;
B.等量异种点电荷的中垂线上的点电势相等,可知
由于电势沿电场线方向降低,故
可得,故B错误;
C.O处的电场强度大小为,故C正确;
D.等量异种点电荷的中垂线上的点电势相等,无穷远处电势为0,可知O处的电势等于0,故D错误。
故选C。
6. 如图甲所示,a、b是点电荷电场中同一电场线上的两点,一个带电粒子在a点由静止释放,仅在静电力作用下从a点向b点运动,粒子运动的v-t图像如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A. a点场强比b点场强大
B. a点电势比b点电势高
C. 带电粒子与场源电荷带异种电荷
D. 带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能小
【答案】A
【解析】
【详解】A.仅在静电力作用下从a点向b点运动,由图乙知其加速度减小,又
故场强减弱,即a点场强比b点场强大,故A正确;
B.因为不知道场源点电荷的电性,也无法确定a、b两点电势的高低,故B错误;
C.由A选项知场源点电荷在a点的左侧,粒子仅在静电力作用下从a点向b点运动 ,说明其受到电场力是斥力,故带电粒子与场源电荷带同种电荷,故C错误;
D.粒子仅在静电力作用下从a点向b点做加速运动,动能增大,说明电场力做正功,则
电势能减小,即带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能大,故D错误。
故选A。
7. 如图所示,电荷量为+q的点电荷固定在O点,其与固定的均匀带电薄圆盘相距3L。O、A、B三点均在圆盘的中轴线上,已知在圆盘下方L处A点的电场强度为零,A、B两点关于圆盘对称,已知静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 带电圆盘带正电 B. B点电场强度竖直向上
C. B点电场强度为0 D. B点电场强度大小为,方向竖直向下
【答案】D
【解析】
【详解】A.点电荷在A点产生的电场方向竖直向下,因A点合场强为零,故圆盘在A点产生的电场方向竖直向上,可知圆盘带负电,故A错误;
B.根据对称性,圆盘在B点产生的电场方向竖直向下,点电荷在B点产生的电场方向也竖直向下,故B点合场强竖直向下,故B错误;
CD.点电荷在B点产生的电场大小为
圆盘在B点产生的电场大小与在A点产生的电场大小相等,即
两者方向均竖直向下,故B点电场强度大小为,方向竖直向下,故C错误;D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,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. 如题图所示,A、B是由两水平放置的金属板构成的平行板电容器,先将开关S闭合,等电路稳定后再将S断开,两极板间有一带电油滴P恰好处于静止状态。现将B板水平向左移一小段距离,则下列说法正确的是( )
A. 电容器充电过程中,流过电阻R的电流方向为b→a
B. 油滴P带正电
C. 油滴P向上运动
D. 油滴P向下运动
【答案】AC
【解析】
【详解】A.开关S断开前,电容器充电,流过电阻R的电流方向为b→a,故A正确;
B.上极板带正电,下极板带负电,电场竖直向下,油滴P在电场力和重力作用下静止,故油滴带负电,故B错误;
CD.B板水平向左平移一小段距离,正对面积S减小,电容C减小,电荷量Q不变,电势差U增大,板间电场E增大,油滴受电场力增大,故油滴向上运动,故C正确,D错误。
故选AC。
9. 某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的5个点,则( )
A. 一正电荷从b点运动到e点,电场力做正功
B. b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右
C. 一电子从a点运动到d点,电场力做功为4eV
D. a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大
【答案】CD
【解析】
【详解】A.图中曲线为等势面的截线,和位于同一条等势线上,两点电势均为。设正电荷的电荷量为,根据电场力做功与电势差的关系,电场力做功为,故A错误;
B.电场方向垂直于等势面,并由高电势指向低电势。图中点左侧电势低、右侧电势高,因此点电场强度方向向左,故B错误;
C.图中和所在等势面的电势分别为和。电子的电荷量为,其中为元电荷。电子从点运动到点时,电场力做功为,故C正确;
D.等差等势面越密集,电场强度越大。在题述四点中,沿垂直于等势面的方向,点附近的等势面最密集,因此点的电场强度最大,故D正确。
故选CD。
10. 如图,在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面,斜面上有带电金属块沿斜面滑下,已知在金属块下滑的过程中动能增加了12J,摩擦生热8.0J,重力做功24J,则以下判断正确的是( )
A. 金属块重力势能减少20J
B. 金属块克服电场力做功4.0J
C. 金属块的机械能减少24J
D. 金属块的电势能增加4.0J
【答案】BD
【解析】
【详解】A.重力做功与重力势能变化满足。已知,所以,即重力势能减少,故A错误;
BD.取金属块为研究对象,支持力不做功。由动能定理
其中,代入得电场力做功为负,说明金属块克服电场力做功;又因电场力做功与电势能变化满足
所以,即电势能增加,故BD正确;
C.金属块的机械能是动能与重力势能之和,其变化量等于电场力和摩擦力做功之和,即
代入前述结果,机械能变化量为,即机械能减少,故C错误。
故选BD。
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)关于上述实验,下列说法中正确的是( )
A. 实验时应先释放重物,再接通电源
B. 电磁打点计时器应接直流电源
C. 重物最好选择质量大、体积小的物块
D. 可以利用公式来求解瞬时速度
(2)经过规范实验操作得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、,测得它们到起始点的距离分别为、和。已知重物质量,重力加速度,打点计时器打点的周期为,从打点到打点过程中,重物重力势能的减少量_________;重物动能的增加量_________。
(3)很多实验结果显示,重力势能的减少量略大于动能的增加量,产生该误差的原因可能是________________________________________________(写一条即可)。
【答案】(1)C (2) ①. ②.
(3)重物受到空气阻力的作用(纸带、振针摩擦阻力的作用等)
【解析】
【小问1详解】
A.为充分利用纸带,实验规范要求先接通电源,待打点稳定后再释放重物,故A错误;
B.电磁打点计时器使用的是交流电源,而非直流电源,故B错误;
C.选择质量大、体积小的重物,可以大幅减小空气阻力和纸带摩擦带来的相对误差,故C正确;
D.若使用计算速度,相当于默认重物只受重力、已经满足机械能守恒,属于用待验证的结论推导自身,失去验证的意义,实验中需用匀变速直线运动的推论求瞬时速度,故D错误。
故选C。
【小问2详解】
[1] 重力势能减少量等于重力做的功,从到重物下落高度为,因此重物重力势能的减少量
[2] 根据匀变速直线运动规律,某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,点是、两点的中间时刻,因此点瞬时速度
因此重物动能的增加量
【小问3详解】
重物下落过程中受到空气阻力作用(或纸带与打点计时器间存在摩擦阻力),重物的部分重力势能转化为内能,因此重力势能的减少量略大于动能的增加量。
12. 如图所示为一个“密立根油滴实验”的示意图。用喷雾器向一个透明的小盒子里喷入带电油滴。小盒子中的上下板分别连接电池的两极。让上板带正电、下板带负电。带电油滴在重力作用下坠落,落入下方小孔后,受到电场力作用。通过改变两极板之间的电压,可以调节电场强度。
实验过程中,观察到一个油滴悬浮在极板之间,此时上下两板间匀强电场的强度为,选择研究做_______(选填“匀减速直线”、“匀速直线”或“匀加速直线”)运动的油滴,这些油滴的受力情况是:电场力与重力的方向_______(选填“相同”或“相反”),并且电场力大小_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)重力大小;可以判断这个油滴带_______电。
【答案】 ①. 匀速直线 ②. 相反 ③. 等于 ④. 负
【解析】
【详解】[1]油滴悬浮时处于平衡状态,做匀速直线运动的油滴也处于平衡状态,因此应选择研究做匀速直线运动的油滴。
[2][3]油滴受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力,二力平衡,故电场力与重力的方向相反,大小相等。
[4]上极板带正电,下极板带负电,极板间电场方向竖直向下;油滴所受电场力竖直向上,与电场方向相反,因此油滴带负电。
四、计算题:本大题共3小题,共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13. 如图所示,一质量、电荷量的带电小球用长为的轻质绝缘细线悬挂于点,另一电荷量未知的小球固定在点正下方绝缘柱上(、均可视为点电荷。当小球平衡时,恰好与处在同一水平线上,此时细线与竖直方向的夹角。已知重力加速度,静电力常量,,,求:
(1)小球受到的静电力大小;
(2)小球所在位置的场强大小和方向;
(3)小球的电荷量。
【答案】(1)
(2),方向水平向右
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球受重力、细线的拉力和球的库仑力作用,受力情况如图所示
由平衡条件可知,球受到水平向右的库仑力大小为
【小问2详解】
根据电场强度定义式
解得电场强度大小为
小球带正电,受到库仑力水平向右,故小球所在位置的场强方向水平向右。
【小问3详解】
根据库仑定律得
代入数据解得小球的电荷量为
14. 如图所示,、、是匀强电场中的三点,电场方向与平面平行。已知。是的中点。将一个电荷量的正电荷从点移动到点,克服电场力做功;将一个电子从点移动到点,静电力做功。设点的电势为零。求:
(1)电势差和;
(2)电场强度的大小和方向。
【答案】(1),
(2),方向垂直于斜向下
【解析】
【小问1详解】
根据
得
根据
得
【小问2详解】
因,故
即为匀强电场中的一条等势线,可得电场强度的方向垂直于斜向下
由
得
15. 如图所示,在光滑水平面上放置一右端带有挡板的长直绝缘木板A,A不带电,木板A左端上表面有一带正电小物块B,带电量为,其到挡板的距离为,A、B质量均为,不计一切摩擦。整个空间存在水平向右的匀强电场,场强为。从时刻B开始运动起,经过一段时间,B与A的挡板发生碰撞,碰撞过程中无机械能损失,碰撞时间极短(内力远大于电场力)。重力加速度。求:
(1)物块B经过多长时间与物块A的挡板发生碰撞,并求出碰撞前瞬间物块B的速度大小;
(2)物块B与A的挡板发生第一次碰撞后的瞬间,物块B与木板A的速度大小;
(3)由A、B静止开始经多长时间物块B与木板A的挡板发生第二次碰撞,并求出碰后瞬间A、B的速度大小。
【答案】(1)1s,4m/s
(2)0,4m/s (3)3s,8m/s,4m/s
【解析】
【小问1详解】
物块B带正电,受水平向右的电场力,A不受水平外力保持静止,由牛顿第二定律,物块B的加速度
B从静止开始向右做匀加速直线运动,B从左端运动到挡板的过程,由动能定理
解得碰前瞬间物块B的速度大小
由得,物块B经过与物块A的挡板发生碰撞。
【小问2详解】
碰撞时间极短,内力远大于电场力,电场力的冲量可忽略,A、B系统动量守恒;碰撞过程中无机械能损失,系统机械能守恒,则,
A、B质量相等,发生弹性碰撞时两者交换速度,解得碰后瞬间,
【小问3详解】
第一次碰后,A以向右做匀速直线运动,B做初速度为0、加速度的匀加速直线运动,第二次碰前B与A的挡板在同一位置,设经时间发生第二次碰撞,由两者位移相等得
解得
故A、B静止开始经,物块B与木板A的挡板发生第二次碰撞,碰前瞬间B的速度,A的速度
第二次碰撞同样满足动量守恒和机械能守恒,则,
解得碰后瞬间,
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华蓥中学高2028届高二上期质量检测二物理试题
总分100分 时间75分钟
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. 在静电场中,下列说法正确的是( )
A. 电场强度为零的点,电势一定为零
B. 沿着电场线方向,电势逐渐降低
C. 电场线越密的地方,电势越高
D. 电势降低的方向就是电场强度的方向
2. 真空中有甲、乙两个点电荷,相距为r,它们之间的静电力为F。若甲的电荷量变为原来的2倍,乙的电荷量变为原来的,距离变为,则它们之间的静电力大小变为( )
A. B. F C. 2F D.
3. 关于电场强度、电势差和电容,下列说法正确的是( )
A. 由公式可知,在离点电荷Q距离为r的地方,电场强度E的大小与Q成正比
B. 由公式可知,电容器的电容C随着极板带电荷量Q的增加而变大
C. 由公式可知,电场中某点的电场强度E与F成正比
D. 由公式匀强电场中任意两点间的电势差等于电场强度与这两点间距离的乘积
4. 如图所示的实线为某静电场的电场线,虚线是仅在电场力作用下某带电粒子的运动轨迹,A、B、C、D是电场线上的点,其中A、D两点在粒子的轨迹上,下列说法正确的是( )
A. 该粒子一定带正电
B. 由图可知,同一电场的电场线在空间是可以相交的
C. 将该粒子在C点由静止释放,它可能一直沿电场线运动
D. 该粒子在A点的速度一定大于在D点的速度
5. 相距为l、电荷量大小均为q的等量异种点电荷周围电场的电场线分布如图所示,O为中点.A、B为连线上关于O对称的两点,C为连线中垂线上的一点。静电力常量为k,无穷远处电势为0,下列说法正确的是( )
A. A、B、C三点处的电场强度大小
B. A、B、C三点处的电势大小
C. O处的电场强度大小为
D. O处的电势大于0
6. 如图甲所示,a、b是点电荷电场中同一电场线上的两点,一个带电粒子在a点由静止释放,仅在静电力作用下从a点向b点运动,粒子运动的v-t图像如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A. a点场强比b点场强大
B. a点电势比b点电势高
C. 带电粒子与场源电荷带异种电荷
D. 带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能小
7. 如图所示,电荷量为+q的点电荷固定在O点,其与固定的均匀带电薄圆盘相距3L。O、A、B三点均在圆盘的中轴线上,已知在圆盘下方L处A点的电场强度为零,A、B两点关于圆盘对称,已知静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 带电圆盘带正电 B. B点电场强度竖直向上
C. B点电场强度为0 D. B点电场强度大小为,方向竖直向下
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,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. 如题图所示,A、B是由两水平放置的金属板构成的平行板电容器,先将开关S闭合,等电路稳定后再将S断开,两极板间有一带电油滴P恰好处于静止状态。现将B板水平向左移一小段距离,则下列说法正确的是( )
A. 电容器充电过程中,流过电阻R的电流方向为b→a
B. 油滴P带正电
C. 油滴P向上运动
D. 油滴P向下运动
9. 某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的5个点,则( )
A. 一正电荷从b点运动到e点,电场力做正功
B. b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右
C. 一电子从a点运动到d点,电场力做功为4eV
D. a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大
10. 如图,在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面,斜面上有带电金属块沿斜面滑下,已知在金属块下滑的过程中动能增加了12J,摩擦生热8.0J,重力做功24J,则以下判断正确的是( )
A. 金属块重力势能减少20J
B. 金属块克服电场力做功4.0J
C. 金属块的机械能减少24J
D. 金属块的电势能增加4.0J
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)关于上述实验,下列说法中正确的是( )
A. 实验时应先释放重物,再接通电源
B. 电磁打点计时器应接直流电源
C. 重物最好选择质量大、体积小的物块
D. 可以利用公式来求解瞬时速度
(2)经过规范实验操作得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、,测得它们到起始点的距离分别为、和。已知重物质量,重力加速度,打点计时器打点的周期为,从打点到打点过程中,重物重力势能的减少量_________;重物动能的增加量_________。
(3)很多实验结果显示,重力势能的减少量略大于动能的增加量,产生该误差的原因可能是________________________________________________(写一条即可)。
12. 如图所示为一个“密立根油滴实验”的示意图。用喷雾器向一个透明的小盒子里喷入带电油滴。小盒子中的上下板分别连接电池的两极。让上板带正电、下板带负电。带电油滴在重力作用下坠落,落入下方小孔后,受到电场力作用。通过改变两极板之间的电压,可以调节电场强度。
实验过程中,观察到一个油滴悬浮在极板之间,此时上下两板间匀强电场的强度为,选择研究做_______(选填“匀减速直线”、“匀速直线”或“匀加速直线”)运动的油滴,这些油滴的受力情况是:电场力与重力的方向_______(选填“相同”或“相反”),并且电场力大小_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)重力大小;可以判断这个油滴带_______电。
四、计算题:本大题共3小题,共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13. 如图所示,一质量、电荷量的带电小球用长为的轻质绝缘细线悬挂于点,另一电荷量未知的小球固定在点正下方绝缘柱上(、均可视为点电荷。当小球平衡时,恰好与处在同一水平线上,此时细线与竖直方向的夹角。已知重力加速度,静电力常量,,,求:
(1)小球受到的静电力大小;
(2)小球所在位置的场强大小和方向;
(3)小球的电荷量。
14. 如图所示,、、是匀强电场中的三点,电场方向与平面平行。已知。是的中点。将一个电荷量的正电荷从点移动到点,克服电场力做功;将一个电子从点移动到点,静电力做功。设点的电势为零。求:
(1)电势差和;
(2)电场强度的大小和方向。
15. 如图所示,在光滑水平面上放置一右端带有挡板的长直绝缘木板A,A不带电,木板A左端上表面有一带正电小物块B,带电量为,其到挡板的距离为,A、B质量均为,不计一切摩擦。整个空间存在水平向右的匀强电场,场强为。从时刻B开始运动起,经过一段时间,B与A的挡板发生碰撞,碰撞过程中无机械能损失,碰撞时间极短(内力远大于电场力)。重力加速度。求:
(1)物块B经过多长时间与物块A的挡板发生碰撞,并求出碰撞前瞬间物块B的速度大小;
(2)物块B与A的挡板发生第一次碰撞后的瞬间,物块B与木板A的速度大小;
(3)由A、B静止开始经多长时间物块B与木板A的挡板发生第二次碰撞,并求出碰后瞬间A、B的速度大小。
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