内容正文:
高二物理阶段性测试(二)
一、单选题(共28分)
1. 关于物体带电,下列说法正确的是( )
A. 电荷在转移的过程中,电荷的总量是不变的
B. 自然界只有两种电荷,点电荷和元电荷
C. 物体通常呈现电中性,是因为物体内不存在电荷
D. 摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是创造电荷,或电荷消失
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据电荷守恒定律,电荷在转移的过程中,电荷的总量是不变的,故A正确;
B.自然界只有两种电荷,正电荷和负电荷,故B错误;
C.物体通常呈现电中性,是因为物体内正负电荷数量相等,故C错误;
D.摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是电子发生的转移,电荷不会创造或消失,故D错误。
故选A。
2. 把带电荷量的正试探电荷从电场中的点移动到无穷远处,克服电场力做功,取无穷远处的电势为零。则该试探电荷在点的电势能和点电势分别为( )
A. ; B. ;
C. ; D. ;
【答案】C
【解析】
【详解】把带电荷量的正试探电荷从电场中的点移动到无穷远处,电场力做功与电势能变化的关系满足
其中无穷远为零势能面
移动过程克服电场力做功,说明电场力做负功,即
联立得
根据电势的定义,可知点的电势
代入
得
故选C。
3. 空间中存在两个点电荷q1,q2,其电场线分布如图所示。已知一检验电荷仅在电场力作用下从a点运动到b点。下列说法正确的是( )
A. q1为正电荷,q2为负电荷,且电荷量满足
B. a点的电场强度大小大于b点的电场强度大小
C. 在a处的电势能小于在b处的电势能
D. 检验电荷带正电
【答案】A
【解析】
【详解】A.电场线起始于正电荷(或无穷远)终止于负电荷(或无穷远),由于图中电场线起始于q1终止于q2(或延伸至无穷远),则q1带正电,q2带负电,又由于靠近q1处电场线比靠近q2处的电场线分布密集一些,而电场线分布的密集程度表示电场的强弱,即靠近q1处的电场强度大于靠近q2处的电场强度,因此电荷量满足,故A正确;
B.由图可知,a点电场线分布比b点电场线稀疏一些,则a点的电场强度小于b点的电场强度,故B错误;
D.检验电荷仅在电场力作用下从a运动到b,由于合力方向指向轨迹凹侧,则检验电荷所受电场力的方向与电场强度方向相反,故检验电荷带负电,故D错误;
C.根据沿电场方向电势降低,则a处的电势低于b处的电势,由于检验电荷带负电,所以检验电荷在a处的电势能大于在b处的电势能,故C错误。
故选A。
4. 如图所示,平行板电容器与电动势为的直流电源(不计内阻)连接,下极板接地,开关初始闭合,一带电油滴位于电容器中的点且恰好处于平衡状态,下列说法正确的是( )
A. 油滴带正电荷
B. 将上极板向上移动一小段距离,电容器的电容增大
C. 上极板向左平移一小段距离,油滴向上运动
D. 断开开关,将下极板向下平移一小段距离,点电势升高
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可得,电容器内电场向下,油滴受力平衡,所以带负电,故A错误;
B.电容器的电容决定式
上极板向上移动,d增加,C减小,故B错误;
C.上极板向左平移,由电容器电势差不变,板间距不变可得,电容器内电场强度不变,油滴受力仍平衡,故C错误;
D.断开开关S,电容器所带电荷量不变,由
得
与间距d无关,将下极板向下平移一小段距离,P点到下极板距离变大,因为
所以P点电势升高,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,带正电的小球A固定于水平绝缘天花板上,质量为m的带负电小球B恰能以小球A正下方的O点为圆心,在水平面内做匀速圆周运动。已知小球A、B(均可视为点电荷)带电荷量大小相等且两者之间的距离为L,两小球连线与竖直方向的夹角为37°,重力加速度大小为g,静电力常量为k,sin37°=0.6,cos37°=0.8。小球B做圆周运动形成的等效电流大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设两小球带电荷量的大小均为,静电力大小为。两球均可视为点电荷,按库仑定律,两球间静电力大小为
小球只受重力和指向小球的静电吸引力,竖直方向受力平衡,静电力的水平分量提供向心力。下图中实线箭头表示实际受力,虚线箭头和分别表示静电力的水平、竖直分量。
小球的竖直加速度为零,由牛顿第二定律得
与库仑力表达式联立,解得
设圆周运动的半径为、周期为,由题图中两球连线与竖直方向的夹角可得
在水平方向,静电力的水平分量指向圆心,根据牛顿第二定律,并结合匀速圆周运动的向心加速度公式,静电力的水平分量满足
联立上述两个方向的受力方程,并代入半径表达式,整理得
小球每运动一周,通过轨道某一固定位置的电荷量大小为,所用时间为。由电流定义得,代入电荷量和周期的表达式得
故选D。
6. 两条粗细相同、由同种材料制成的均匀电阻丝、,其伏安特性曲线分别如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电阻丝、的长度之比为10:3
B. 、串联后,图线位于、之间
C. 、并联后,图线位于、之间
D. 、并联后,图线位于与U轴之间
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据欧姆定律
可知,
由电阻定律
可知电阻丝、的长度之比为,故A正确;
B.、串联后,
总电阻变大,因为图线的斜率反映电阻的倒数,故串联后总电阻的图线的斜率最小,图线位于与轴之间,故B错误;
CD.、并联后,由
可知总电阻减小,因为图线的斜率反映电阻的倒数,故并联后总电阻的图线的斜率最大,图线位于与轴之间,故CD错误。
故选A。
7. 如图,AB间的电压为15V,改变滑动变阻器触头的位置,可以改变CD间的电压,则的变化范围是( )
A. 0~5V B. 5V~10V C. 0~10V D. 10~15V
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知,三个电阻阻值相等,均为,当滑动变阻器触头置于变阻器的最上端时,最大,最大值为
当滑动变阻器触头置于变阻器的最下端时,最小,最小值为
所以的变化范围是。
故选B。
二、多选题(共18分)
8. 电荷量分别为q1、q2的两个点电荷,相距r时,它们之间的相互作用力为F,下列说法正确的是( )
A. 如果q1、q2恒定,当距离变为时,作用力将变为2F
B. 如果其中一个电荷的电荷量不变,而另一个电荷的电荷量和它们之间的距离都减半时,作用力变为2F
C. 如果它们的电荷量和距离都加倍时,作用力不变
D. 如果它们的电荷量都加倍、距离变为r时,作用力将变为2F
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.根据库仑定律有,如果q1、q2恒定,当距离变为时,,选项A错误;
B.如果其中一个电荷的电荷量不变,而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时,,选项B正确;
C.如果它们的电荷量和距离都加倍时,,选项C正确;
D.如果它们的电荷量都加倍、距离变为时,,选项D正确。
故选BCD。
9. 如图甲所示,O点为均匀带电圆环的圆心,在圆环轴线上离O点x处的电场强度大小如图乙所示。将一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x=r处由静止释放,带电粒子仅受电场力作用。下列说法正确的是( )
A. 若粒子带负电,则粒子向右运动
B. 若粒子带负电,则粒子运动过程中的最大加速度大于
C. 根据题图可知,轴线上处的电势最大
D. x=r处与x=3r处的电势差小于
【答案】BD
【解析】
【详解】A.若粒子带负电,粒子受到的电场力向左,则粒子向左运动,故A错误;
B.带电粒子从x=r处由静止释放,若粒子带负电,粒子向左运动,当粒子运动到x=0.5r处时电场强度最大,电场力最大,加速度最大,则粒子运动过程中的最大加速度为,故B正确;
C.由图可知,处电场强度最大,但根据沿电场方向电势降低,轴线上x=0处的电势最大,故C错误;
D.图线与坐标轴围成的面积表示电势差,若x=r处与x=3r处的电场强度均匀减小,则x=r处与x=3r处的电势差为
而实际图线与坐标轴围成的面积小于x=r处与x=3r处的电势均匀减小时图线与坐标轴围成的面积,故x=r处与x=3r处的电势差小于,故D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示,三个规格完全相同的灯泡接在输出电压为3V的电源两端,灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。闭合开关S后,下列说法正确的是( )
A. 灯泡的电阻随电压增大而减小
B. 通过L1、L2的电流之比为5:4
C. 通过L1、L2的电流之比为2:1
D. 此时L2的电阻为7.5Ω
【答案】BD
【解析】
【详解】A.灯泡的伏安特性曲线上的点与坐标原点连线的斜率倒数表示灯泡的电阻,由图可知,电压增大,曲线上的点与坐标原点连线的斜率不断减小,则其倒数不断增大,电阻不断增大,即灯泡的电阻随电压增大而增大,故A错误;
BC.由图可知,电源的输出电压为3V,即灯泡L1两端的电压为3V,流过灯泡L1的电流为0.25A,灯泡L2、L3两端的总电压为3V,则各自电压为1.5V,流过灯泡L2、L3的电流为0.20A,所以通过L1、L2的电流之比为,故B正确,C错误;
D.根据欧姆定律可得,故D正确。
故选BD。
三、实验题(共15分)
11. 如图是探究“影响电荷间相互作用力的因素”的实验装置
(1)比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小时,若所用绝缘细线小球完全相同,则细线偏角越大,则小球所受库仑力______________(选填“越大”,“越小”,“不能确定”)
(2)该实验所采用的物理方法是__________。
A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 类比法
(3)通过阅读教材知道了库仑定律的表达式,现将两个半径为的金属小球分别带上了和的电荷(,),并使其球心相距,则两球之间的库仑力__________(选填“大于”“小于”“等于”)。
【答案】(1)越大 (2)B
(3)小于
【解析】
【小问1详解】
设细线与竖直方向的夹角为,由平衡条件得
小球质量相同,细线偏角越大,则库仑力越大。
【小问2详解】
探究库仑力和距离、电荷量的关系:研究其中一个量的影响,保持其他量不变,属于控制变量法。
故选B。
【小问3详解】
库仑定律适用于点电荷。本题两球半径R,球心距3R,距离较近,不能看作点电荷;两球带同种正电荷,电荷相互排斥,电荷分布在小球外侧,等效电荷之间的实际距离大于3R。根据,可知r变大,库仑力变小,即库仑力小于。
12. 某实验小组做“测量一均匀新材料制成的金属丝的电阻率”实验。
(1)如甲图所示,先用多用电表“”挡粗测其电阻_______,然后用乙图的螺旋测微器测其直径_______,再用毫米刻度尺测其长度为。
(2)要精确测量金属丝的电阻,实验室提供的器材有:
电源(电动势,内阻不计);电流表(量程,内阻未知);电流表(量程,内阻);定值电阻;滑动变阻器(最大阻值);开关和导线若干。为了尽可能减小实验误差并采用丙图所示实验电路按正确的实验操作调节滑动变阻器,测得多组电流表、的示数、,以为纵轴,为横轴作图像,如图丁所示。得到图像的斜率为,由此得到该金属丝电阻率_______(用、、、、、表示)。
【答案】(1) ①. ②. 4.697##4.698##4.699
(2)
【解析】
【小问1详解】
[1]多用电表置“”挡,在电阻刻度上读数为6,乘以倍率得。
[2]螺旋测微器固定套管读数为,微分筒读数为19.8格,每格为,所以
按仪器估读,或也可接受。再用毫米刻度尺测出金属丝的有效长度,记为。
【小问2详解】
闭合开关前将滑动变阻器调到最大阻值,闭合开关后逐渐调小,记录多组和示数,且使两电流表均不超过量程。测得的是两并联支路的总电流,金属丝支路电流为。由并联支路电压相等得
整理得
图像以为横轴、为纵轴,所以斜率满足
所以
金属丝横截面积为
由电阻定律得,所以
将上述和代入,得
四、解答题(共39分)
13. 如图所示的电路中,、之间电压恒定,电阻,,所有电表均为理想电表。当开关S闭合时,电压表示数,电流表示数。当开关S断开时,求:
(1)电阻的阻值;
(2)电压表和电流表的示数。
【答案】(1)
(2)8V 3A
【解析】
【小问1详解】
开关S闭合时,电阻和并联,如图所示,电压表示数等于、之间的电压,通过电阻的电流,通过电阻的电流
解得电阻的阻值
【小问2详解】
依题意,、之间电压恒定为,开关S断开时,电阻、串联后再与电阻并联,如图所示,电压表测量电阻两端的电压,通过电阻、的电流,则电阻两端的电压
解得,即电压表示数为8V
电流表测量干路电流,则有,由上问可知
解得,即电流表示数为3A
14. 某同学在实验室找到了一个内阻Rg=900Ω满偏电流Ig=100μA的灵敏电流计、一个单刀三掷开关、电动势为E=1.5V内阻可以忽略的电池及导线若干,并根据所学的知识自制一个简易多用电表,已知电流表的测量范围为0~1mA,电压表的测量范围为0~1V,电路图如图所示,请你帮他计算:
(1)R1、R2的阻值是多少欧姆;
(2)滑动变阻器R的阻值最少需要多少欧姆才能使欧姆表调零;
(3)用自制的表测量电阻,测量前已经调零,当测量某一电阻时,指针指在75μA处,该电阻的阻值是多少欧姆?
【答案】(1)100Ω,910Ω
(2)500Ω (3)500Ω
【解析】
【小问1详解】
当S掷1时为电流表,根据并联电路分流原理可知
解得
此时,电流表的内阻为
当S掷2时为电压表,根据串联电路分压原理,可得
解得
【小问2详解】
当S掷3时为欧姆表,调节滑动变阻器,指针满偏时有
解得
即滑动变阻器的最大阻值至少需要500Ω;
【小问3详解】
若电流表指针指在75μA处,此时干路中电流为
则
解得
故刻度应该为500Ω。
15. 如图,质量为m、带电量为q的带电小球A用长为L的细线悬于固定的力传感器上的O点,力传感器可以测量细线上的拉力,一个带电小球B固定在O点正下方时,稳定时,细线与竖直方向的夹角为60°,且OA=OB,此时力传感器的示数恰好等于mg,重力加速度为g,静电力常量为k,不计小球的大小,求:
(1)此时,B点电荷产生的电场在A球处的场强大小;
(2)小球B的带电量大小。
(3)若此时小球A因漏电缓慢向下移动,在该过程中传感器的示数如何变化?为什么?
【答案】(1)
(2)
(3)不变
【解析】
【小问1详解】
对小球A进行受力分析如图
根据几何关系可知,小球所受的电场力大小为
则B点电荷产生的电场在A球处的场强大小
【小问2详解】
根据库仑定律,有
根据几何关系可知
解得
【小问3详解】
根据相似三角形关系,有
小球A因漏电缓慢向下移动,OA、OB不变,所以拉力不变,传感器示数不变。
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高二物理阶段性测试(二)
一、单选题(共28分)
1. 关于物体带电,下列说法正确的是( )
A. 电荷在转移的过程中,电荷的总量是不变的
B. 自然界只有两种电荷,点电荷和元电荷
C. 物体通常呈现电中性,是因为物体内不存在电荷
D. 摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是创造电荷,或电荷消失
2. 把带电荷量的正试探电荷从电场中的点移动到无穷远处,克服电场力做功,取无穷远处的电势为零。则该试探电荷在点的电势能和点电势分别为( )
A. ; B. ;
C. ; D. ;
3. 空间中存在两个点电荷q1,q2,其电场线分布如图所示。已知一检验电荷仅在电场力作用下从a点运动到b点。下列说法正确的是( )
A. q1为正电荷,q2为负电荷,且电荷量满足
B. a点的电场强度大小大于b点的电场强度大小
C. 在a处的电势能小于在b处的电势能
D. 检验电荷带正电
4. 如图所示,平行板电容器与电动势为的直流电源(不计内阻)连接,下极板接地,开关初始闭合,一带电油滴位于电容器中的点且恰好处于平衡状态,下列说法正确的是( )
A. 油滴带正电荷
B. 将上极板向上移动一小段距离,电容器的电容增大
C. 上极板向左平移一小段距离,油滴向上运动
D. 断开开关,将下极板向下平移一小段距离,点电势升高
5. 如图所示,带正电的小球A固定于水平绝缘天花板上,质量为m的带负电小球B恰能以小球A正下方的O点为圆心,在水平面内做匀速圆周运动。已知小球A、B(均可视为点电荷)带电荷量大小相等且两者之间的距离为L,两小球连线与竖直方向的夹角为37°,重力加速度大小为g,静电力常量为k,sin37°=0.6,cos37°=0.8。小球B做圆周运动形成的等效电流大小为( )
A. B. C. D.
6. 两条粗细相同、由同种材料制成的均匀电阻丝、,其伏安特性曲线分别如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电阻丝、的长度之比为10:3
B. 、串联后,图线位于、之间
C. 、并联后,图线位于、之间
D. 、并联后,图线位于与U轴之间
7. 如图,AB间的电压为15V,改变滑动变阻器触头的位置,可以改变CD间的电压,则的变化范围是( )
A. 0~5V B. 5V~10V C. 0~10V D. 10~15V
二、多选题(共18分)
8. 电荷量分别为q1、q2的两个点电荷,相距r时,它们之间的相互作用力为F,下列说法正确的是( )
A. 如果q1、q2恒定,当距离变为时,作用力将变为2F
B. 如果其中一个电荷的电荷量不变,而另一个电荷的电荷量和它们之间的距离都减半时,作用力变为2F
C. 如果它们的电荷量和距离都加倍时,作用力不变
D. 如果它们的电荷量都加倍、距离变为r时,作用力将变为2F
9. 如图甲所示,O点为均匀带电圆环的圆心,在圆环轴线上离O点x处的电场强度大小如图乙所示。将一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x=r处由静止释放,带电粒子仅受电场力作用。下列说法正确的是( )
A. 若粒子带负电,则粒子向右运动
B. 若粒子带负电,则粒子运动过程中的最大加速度大于
C. 根据题图可知,轴线上处的电势最大
D. x=r处与x=3r处的电势差小于
10. 如图甲所示,三个规格完全相同的灯泡接在输出电压为3V的电源两端,灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。闭合开关S后,下列说法正确的是( )
A. 灯泡的电阻随电压增大而减小
B. 通过L1、L2的电流之比为5:4
C. 通过L1、L2的电流之比为2:1
D. 此时L2的电阻为7.5Ω
三、实验题(共15分)
11. 如图是探究“影响电荷间相互作用力的因素”的实验装置
(1)比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小时,若所用绝缘细线小球完全相同,则细线偏角越大,则小球所受库仑力______________(选填“越大”,“越小”,“不能确定”)
(2)该实验所采用的物理方法是__________。
A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 类比法
(3)通过阅读教材知道了库仑定律的表达式,现将两个半径为的金属小球分别带上了和的电荷(,),并使其球心相距,则两球之间的库仑力__________(选填“大于”“小于”“等于”)。
12. 某实验小组做“测量一均匀新材料制成的金属丝的电阻率”实验。
(1)如甲图所示,先用多用电表“”挡粗测其电阻_______,然后用乙图的螺旋测微器测其直径_______,再用毫米刻度尺测其长度为。
(2)要精确测量金属丝的电阻,实验室提供的器材有:
电源(电动势,内阻不计);电流表(量程,内阻未知);电流表(量程,内阻);定值电阻;滑动变阻器(最大阻值);开关和导线若干。为了尽可能减小实验误差并采用丙图所示实验电路按正确的实验操作调节滑动变阻器,测得多组电流表、的示数、,以为纵轴,为横轴作图像,如图丁所示。得到图像的斜率为,由此得到该金属丝电阻率_______(用、、、、、表示)。
四、解答题(共39分)
13. 如图所示的电路中,、之间电压恒定,电阻,,所有电表均为理想电表。当开关S闭合时,电压表示数,电流表示数。当开关S断开时,求:
(1)电阻的阻值;
(2)电压表和电流表的示数。
14. 某同学在实验室找到了一个内阻Rg=900Ω满偏电流Ig=100μA的灵敏电流计、一个单刀三掷开关、电动势为E=1.5V内阻可以忽略的电池及导线若干,并根据所学的知识自制一个简易多用电表,已知电流表的测量范围为0~1mA,电压表的测量范围为0~1V,电路图如图所示,请你帮他计算:
(1)R1、R2的阻值是多少欧姆;
(2)滑动变阻器R的阻值最少需要多少欧姆才能使欧姆表调零;
(3)用自制的表测量电阻,测量前已经调零,当测量某一电阻时,指针指在75μA处,该电阻的阻值是多少欧姆?
15. 如图,质量为m、带电量为q的带电小球A用长为L的细线悬于固定的力传感器上的O点,力传感器可以测量细线上的拉力,一个带电小球B固定在O点正下方时,稳定时,细线与竖直方向的夹角为60°,且OA=OB,此时力传感器的示数恰好等于mg,重力加速度为g,静电力常量为k,不计小球的大小,求:
(1)此时,B点电荷产生的电场在A球处的场强大小;
(2)小球B的带电量大小。
(3)若此时小球A因漏电缓慢向下移动,在该过程中传感器的示数如何变化?为什么?
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