内容正文:
高二10月月考试卷
物理
满分100分,考试时间75分钟
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题只有一项是符合题目要求,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. 橡胶棒用毛皮摩擦后,放到验电器上端金属球附近,则( )
A. 验电器的金属小球带负电
B. 验电器的金属箔片带正电
C. 用手摸一下金属球后验电器带负电
D. 用手摸一下金属球后验电器带正电
【答案】D
【解析】
【详解】AB.毛皮摩擦橡胶棒后,橡胶棒得到电子带负电,同种电荷相互排斥,带负电的橡胶棒靠近验电器时,验电器内的自由电子会被排斥到远离橡胶棒的金属箔片一端:近端(上端金属球)因失去电子带正电,远端(金属箔片)因多余电子带负电,故AB错误;
CD.用手触摸金属球后,人体、大地和验电器成为一个整体大导体,自由电子仍受负电橡胶棒的排斥,会通过人体流向大地,最终验电器因失去电子带正电,故C错误,D正确。
故选D。
2. 如图所示,N是一个不带电的金属空腔,P是一个带电小球。下列几种情况中,放在绝缘板上的小纸屑S会受静电力作用的是( )
A. ①③ B. ②③ C. ②④ D. ③④
【答案】C
【解析】
【详解】场景①带电小球P在金属空腔N的外部,金属空腔会发生静电感应,内部电场强度为零,对内部起到静电屏蔽作用,空腔内部的小纸屑S所处位置无电场,不受静电力。
场景②:带电小球P放在不带电的金属空腔N内部,空腔的内表面会感应出与P异号的电荷,外表面会感应出与P同号的电荷,空腔外部存在电场,处于空腔外的小纸屑S处在电场中,会受到静电力。
场景③:带电小球P在接地的金属空腔N内部,接地会让空腔外表面的感应电荷被大地中和,空腔外部不存在电场,空腔外的小纸屑S所处位置无电场,不受静电力。
场景④:带电小球P在金属空腔N的外部,金属空腔会发生静电感应,内部电场强度为零,对内部起到静电屏蔽作用,但不能屏蔽其外部空间中的电场,空腔外部的小纸屑S处存在电场,会受到静电力。
因此S会受静电力作用的是②④。
故选C。
3. 下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是( )
A. 由知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B. 由知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量成正比
C. 由可知,这一点的电势与这一点的电荷量q成反比
D. 由知,带电荷量为1 C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1 J,则A、B两点间的电势差为1 V
【答案】B
【解析】
【详解】A.是电场强度的定义式。同一电场中某点的电场强度由场源电荷及该点位置决定,与试探电荷的电荷量无关;改变试探电荷的电荷量时,其所受电场力也相应改变,故A错误;
B.对于真空中的点电荷,其场强大小满足,其中为场源电荷电荷量的绝对值,为该点到场源电荷的距离。固定时,和不变,场强大小与成正比,故B正确;
C.是电势的定义式。零电势位置选定后,电场中某点的电势由电场本身及该点位置决定,与放在该点的试探电荷的电荷量无关,故C错误;
D.正电荷从点移至点克服电场力做功,即电场力做负功,。由电势差与电场力做功的关系
代入,可得,故D错误。
故选B。
4. 如图所示,a、b两点处分别固定有等量异种点电荷+Q和-Q,c是线段ab的中点,d是ac的中点,e是ab的垂直平分线上的一点,将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它们所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe,则下列说法中正确的是( )
A. Fd、Fc、Fe的方向都是水平向左
B. Fd、Fc的方向水平向右,Fe的方向竖直向上
C. Fd、Fe的方向水平向右,Fc=0
D. Fd最大,Fe最小
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据等量异种电荷的电场线分布可知,d、c、e三点的场强方向都是水平向右的,可知正电荷在三点受的电场力Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右,AB错误;
CD.d、c、e三点的场强大小关系为,可知正电荷在三点受电场力关系为,即Fc≠0, Fd最大,Fe最小,C错误,D正确。
故选D。
5. 图所示,某空间放置有一带电的甲球,将另一不带电的金属球乙靠近甲球,最终形成稳定电场,其中实线为电场线,虚线为等势线,A、B、C、D为电场中的四个点。则( )
A. 甲球带负电荷
B. 乙球的电势处处相等
C. C点场强等于D点的场强
D. 负电荷从C移到B最后移到D,电势能先减小再增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.电场线起始于正电荷、终止于负电荷,图中电场线全部从甲球向外发散,说明甲球带正电,故A错误;
B.乙球是处于静电平衡状态的金属导体,静电平衡下的导体是等势体,其内部和表面的电势处处相等,故B正确;
C.电场线的疏密程度表示场强大小,由图可知C、D两点的场强大小相等,但电场强度是矢量,两点的场强方向不同,因此场强不相等,故C错误;
D.沿电场线电势降低,因此,且负电荷所处位置电势越高,负电荷电势能越小,因此负电荷从C移到B最后移到D,电势能先增大再减小,故D错误。
故选B。
6. 用绝缘细线悬挂两个大小相同的小球,它们带有同种电荷,质量分别为和,带电量分别为和,因静电力而使两悬线张开,分别与竖直方向成夹角和,且两球静止时同处一水平线上,若,则下述结论正确的是( )
A. 一定等于 B. 一定等于
C. 一定满足 D. 细线拉力可能大于
【答案】A
【解析】
【详解】A.每个小球都受重力、绳子拉力、两球之间的相互库仑斥力,根据牛顿第三定律,两个小球受到的库仑力大小相等,均为。 根据共点力平衡条件,对任意小球可得水平方向
竖直方向
两式联立可得
已知两球的库仑斥力大小相等,且题目给出,因此
代入得,故A正确;
B.库仑力是相互作用力,大小始终相等,和两球带电量是否相等无关,不需要满足也能满足夹角相等,故B错误;
C.由上述推导可知仅要求质量相等就能满足夹角相等,不需要满足,故C错误;
D.由拉力公式
可知、时,,不存在大于的可能,故D错误。
故选A。
7. 如图所示,竖直平面xOy内存在方向平行于该平面的未知匀强电场,一质量为m、电荷量为q的带电小球从y轴上的P点以水平速度v进入第一象限,速度方向沿x轴正方向,经过x轴上的Q点时的速度大小也为v,P、Q连线与x轴的夹角为30°。重力加速度大小为g,忽略空气阻力,则匀强电场电场强度的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设沿电场方向带电小球移动的距离为,由于小球的速度大小不变可知,此过程电场力对小球做负功,根据动能定理可知
解得
要使电场强度最小,沿电场方向移动的距离最大,由几何关系可知
联立解得
故选B。
8. 在粗糙、绝缘的水平面上有两个带电物块。甲物块固定,乙物块从静止释放后的一段时间内,其运动的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.对乙受力分析:滑动摩擦力大小恒定,库仑力
若甲乙带异种电荷:乙受吸引力向甲靠近,间距减小,逐渐增大,加速度逐渐增大,图像的斜率表示加速度,因此斜率逐渐增大,故A错误,B正确;
CD.若甲乙带同种电荷:乙受排斥力远离甲,间距增大,逐渐减小,加速度逐渐减小;
当减小到小于后,加速度方向与速度反向,乙开始减速,且继续减小,减速的加速度大小逐渐增大,因此速度先增大后减小,故C错误,D正确。
故选BD。
9. 某静电场的方向平行于x轴,其电势随x变化关系的位置坐标如图所示。一质量为、电荷量为的带负电粒子从x轴上处由静止释放,仅在电场力作用下沿x轴做往复运动,不计粒子重力,下列说法正确的是( )
A. 在区域内电场强度大小为5 V/m,方向沿x轴负方向
B. 在区域内电场强度大小为10 V/m,方向沿x轴正方向
C. 该粒子运动过程中的最大速度是
D. 该粒子往复运动周期为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.某静电场的方向平行于x轴,在图像中,电场强度沿方向满足,即图像斜率为负值说明电场强度沿轴正方向。
在区域,图像的斜率为
因此电场强度
电场强度的大小为,方向沿轴负方向,故A错误;
B.在区域,图像的斜率为
因此电场强度
电场强度的大小为,方向沿轴正方向,故B正确;
C.带负电粒子仅在电场力作用下运动,动能与电势能之和守恒。电势能
粒子带负电,因此电势越小,电势能越小,动能越大。 粒子从(此处,初速度为0,动能为0)释放,在处电势最高、负电荷的电势能最小,动能最大。由能量守恒
解得最大速度,故C正确;
D.粒子在两个区域均做匀变速直线运动,阶段:电场力,加速度
根据位移公式得
解得
阶段:加速度
粒子从以初速度为匀减速运动到,设速度为,可得
解得,恰好满足此处,动能为0。
由
解得
粒子的往复运动为:
周期为四个阶段的时间和,可得,故D正确。
故选BCD。
10. 如图所示,光滑绝缘的水平面上有一质量为m、带负电的小球A,在距水平面高h处固定一带正电且带电荷量为的小球B。现使得小球A获得一水平初速度,使其恰好能在水平面上做匀速圆周运动,此时两小球连线与水平面间的夹角为,小球A恰好对水平面没有压力。已知A、B两小球均可视为点电荷,静电力常量为k,重力加速度大小为g,下列说法不正确的是( )
A. 两小球间的库仑力大小为
B. 小球A做匀速圆周运动的向心力大小为
C. 小球A做匀速圆周运动的线速度大小为
D. 小球A所带的电荷量为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.设库仑力为F,小球A竖直方向受力平衡,有
解得,故A错误;
B.小球A做匀速圆周运动,由库仑力的水平分量提供向心力,有,故B正确;
C.由几何关系,小球A做圆周运动的轨道半径
结合向心力公式
解得,故C正确;
D.由几何关系,可得两球间距
由库仑定律
解得,故D错误。
本题选说法不正确的,故选AD。
二、实验题(本题共2小题,每空2分共18分)
11. 某研究小组用如图所示装置验证库仑定律。控制两球所带电荷量不变,改变两球之间的距离,从而得到两球之间库仑力与距离的关系。器材有:专用支架、相同的导体小球A和B、刻度尺、丝线、米尺、天平、绝缘底座。
(1)实验中发现B球水平__________A球的过程中(填“靠近”或“远离”),丝线OA与竖直方向夹角变小,说明两球之间的库仑力__________(填“变大”“不变”或“变小”)
(2)实验中测得悬点O到A球球心的距离为L,悬点正下方C点到A球球心的距离为R,A球质量为m,重力加速度为g,则A、B两球间库仑力F可表示为__________。
(3)缓慢移动绝缘底座,记录若干组两球间距离r及库仑力F的数据,得到的库仑力与距离、距离的平方或距离平方的倒数的关系图像正确的是( )
A. B. C.
【答案】(1) ①. 远离 ②. 变小
(2) (3)C
【解析】
【小问1详解】
[1][2]A受重力、丝线拉力、库仑斥力,A球平衡时库仑力是水平向外的斥力。设丝线OA与竖直方向夹角为,可得库仑力
根据库仑定律得
当B球远离A球时,两球间距增大,电荷量不变时库仑力随间距增大而变小,丝线与竖直方向的夹角变小。
故填远离和变小;
【小问2详解】
A球受力平衡,可得库仑力
A球偏离竖直虚线OC的水平距离为,悬线长为,由几何关系可知
代入得库仑力
【小问3详解】
根据库仑定律得
两球电荷量不变时,F与成反比,F随r增大非线性减小,故图像为递减曲线,图像为双曲线一支;
可得库仑力
即与成正比,图像为过原点的倾斜直线。
故选C。
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。
(1)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E,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。
(2)密立根不断改变电压,仔细观察油滴的运动,经过反复实验得出大量数据,得到如下表所示数据:
油滴带电量()
……
1.6
3.2
6.4
8.0
11.2
9.6
17.6
……
12.8
你从密立根所测得的大量数据中可得出的结论是:________________________________________。
【答案】(1) ①. 匀速直线 ②. 相反 ③. 等于 ④. 负
(2)所有测得的油滴带电量都是的整数倍
【解析】
【小问1详解】
[1]油滴悬浮时处于平衡状态,对应受力平衡的运动状态是匀速直线运动。
故选填匀速直线;
[2][3]重力方向始终竖直向下,要让油滴受力平衡,电场力必须竖直向上,因此电场力与重力方向相反、大小相等。
故选填相反和等于;
[4]极板间电场强度方向竖直向下,而油滴受到的电场力方向与电场方向相反,说明油滴带负电。
【小问2详解】
观察表格中所有带电量数据,它们都是的整数倍,由此可得出密立根实验的核心结论:任何带电体的电荷量都只能是元电荷(大小为)的整数倍,电荷量是量子化的。
三、解答题(本题共3小题,共计36分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后的答案不得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图,真空中存在一水平向右的匀强电场,两个带等量异种电荷的小球A和B用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好竖直,此时A、B间的距离为。两小球都可视为点电荷,所带电荷量的绝对值都为,静电力常量为。求:
(1)两球之间的库仑力大小;
(2)匀强电场的电场强度大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】解:(1)由库仑定律得A、B之间的库仑力为
(2)设匀强电场的电场强度大小为,则A、B在水平方向受力平衡,则有
整理可得
14. 如图所示,在半圆所在平面内,有一与该平面平行的匀强电场,半圆的直径,C、D为半圆圆弧的两个三等分点,,,,求:
(1)将一电荷量为的带电体从A点移至D点时的电势能变化量;
(2)该匀强电场的电场强度大小及方向。(结果可含根式)
【答案】(1)
(2),电场方向为A→D
【解析】
【小问1详解】
带电体电荷量为,在D点时的电势能
带电体在A点时的电势能
粒子从A点移至D点时的电势能变化量
【小问2详解】
设点O为圆心,连接AC、CD、CO、DO、AD,CO与AD交于点E,如图所示
C、D为半圆圆弧的两个三等分点,由几何关系得,CO与AD互相垂直平分,且
则
根据匀强电场分布特点可知,点E处电势为
,则直线CE为等势线,电场强度方向为A→D方向。
由匀强电场的场强公式得,电场强度大小为
15. 如图所示,O、C、D为固定绝缘水平轨道上的三点,两电荷量为Q、带正电的点电荷固定在A、B两点处,为边长为L的正三角形,且O点恰好为AB的中点。现使一质量为m的带电滑块(视为质点)以大小为的初速度从O点水平向右滑出,最终滑块停在了D点。已知O、D两点间的距离为x,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为,滑块经过C点时其加速度恰好为零,静电力常量为k,重力加速度大小为g。
(1)判断滑块所带电荷的正负(直接写出结论,无须论证说明),并求出滑块的电荷量q;
(2)求O、D两点间的电势差;
(3)若使停在D点的滑块获得水平向左的初速度,滑块恰好返回O点,求外界对滑块做的功W。
【答案】(1)正电,
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
滑块带正电,由于滑块在C点加速度为零,受力平衡,则有
解得
【小问2详解】
根据动能定理可知
解得
【小问3详解】
根据动能定理可得
解得
根据动能定理可得
化简得
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高二10月月考试卷
物理
满分100分,考试时间75分钟
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题只有一项是符合题目要求,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. 橡胶棒用毛皮摩擦后,放到验电器上端金属球附近,则( )
A. 验电器的金属小球带负电
B. 验电器的金属箔片带正电
C. 用手摸一下金属球后验电器带负电
D. 用手摸一下金属球后验电器带正电
2. 如图所示,N是一个不带电的金属空腔,P是一个带电小球。下列几种情况中,放在绝缘板上的小纸屑S会受静电力作用的是( )
A. ①③ B. ②③ C. ②④ D. ③④
3. 下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是( )
A. 由知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B. 由知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量成正比
C. 由可知,这一点的电势与这一点的电荷量q成反比
D. 由知,带电荷量为1 C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1 J,则A、B两点间的电势差为1 V
4. 如图所示,a、b两点处分别固定有等量异种点电荷+Q和-Q,c是线段ab的中点,d是ac的中点,e是ab的垂直平分线上的一点,将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它们所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe,则下列说法中正确的是( )
A. Fd、Fc、Fe的方向都是水平向左
B. Fd、Fc的方向水平向右,Fe的方向竖直向上
C. Fd、Fe的方向水平向右,Fc=0
D. Fd最大,Fe最小
5. 图所示,某空间放置有一带电的甲球,将另一不带电的金属球乙靠近甲球,最终形成稳定电场,其中实线为电场线,虚线为等势线,A、B、C、D为电场中的四个点。则( )
A. 甲球带负电荷
B. 乙球的电势处处相等
C. C点场强等于D点的场强
D. 负电荷从C移到B最后移到D,电势能先减小再增大
6. 用绝缘细线悬挂两个大小相同的小球,它们带有同种电荷,质量分别为和,带电量分别为和,因静电力而使两悬线张开,分别与竖直方向成夹角和,且两球静止时同处一水平线上,若,则下述结论正确的是( )
A. 一定等于 B. 一定等于
C. 一定满足 D. 细线拉力可能大于
7. 如图所示,竖直平面xOy内存在方向平行于该平面的未知匀强电场,一质量为m、电荷量为q的带电小球从y轴上的P点以水平速度v进入第一象限,速度方向沿x轴正方向,经过x轴上的Q点时的速度大小也为v,P、Q连线与x轴的夹角为30°。重力加速度大小为g,忽略空气阻力,则匀强电场电场强度的最小值为( )
A. B. C. D.
8. 在粗糙、绝缘的水平面上有两个带电物块。甲物块固定,乙物块从静止释放后的一段时间内,其运动的图像可能是( )
A. B.
C. D.
9. 某静电场的方向平行于x轴,其电势随x变化关系的位置坐标如图所示。一质量为、电荷量为的带负电粒子从x轴上处由静止释放,仅在电场力作用下沿x轴做往复运动,不计粒子重力,下列说法正确的是( )
A. 在区域内电场强度大小为5 V/m,方向沿x轴负方向
B. 在区域内电场强度大小为10 V/m,方向沿x轴正方向
C. 该粒子运动过程中的最大速度是
D. 该粒子往复运动周期为
10. 如图所示,光滑绝缘的水平面上有一质量为m、带负电的小球A,在距水平面高h处固定一带正电且带电荷量为的小球B。现使得小球A获得一水平初速度,使其恰好能在水平面上做匀速圆周运动,此时两小球连线与水平面间的夹角为,小球A恰好对水平面没有压力。已知A、B两小球均可视为点电荷,静电力常量为k,重力加速度大小为g,下列说法不正确的是( )
A. 两小球间的库仑力大小为
B. 小球A做匀速圆周运动的向心力大小为
C. 小球A做匀速圆周运动的线速度大小为
D. 小球A所带的电荷量为
二、实验题(本题共2小题,每空2分共18分)
11. 某研究小组用如图所示装置验证库仑定律。控制两球所带电荷量不变,改变两球之间的距离,从而得到两球之间库仑力与距离的关系。器材有:专用支架、相同的导体小球A和B、刻度尺、丝线、米尺、天平、绝缘底座。
(1)实验中发现B球水平__________A球的过程中(填“靠近”或“远离”),丝线OA与竖直方向夹角变小,说明两球之间的库仑力__________(填“变大”“不变”或“变小”)
(2)实验中测得悬点O到A球球心的距离为L,悬点正下方C点到A球球心的距离为R,A球质量为m,重力加速度为g,则A、B两球间库仑力F可表示为__________。
(3)缓慢移动绝缘底座,记录若干组两球间距离r及库仑力F的数据,得到的库仑力与距离、距离的平方或距离平方的倒数的关系图像正确的是( )
A. B. C.
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。
(1)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E,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。
(2)密立根不断改变电压,仔细观察油滴的运动,经过反复实验得出大量数据,得到如下表所示数据:
油滴带电量()
……
1.6
3.2
6.4
8.0
11.2
9.6
17.6
……
12.8
你从密立根所测得的大量数据中可得出的结论是:________________________________________。
三、解答题(本题共3小题,共计36分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后的答案不得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图,真空中存在一水平向右的匀强电场,两个带等量异种电荷的小球A和B用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好竖直,此时A、B间的距离为。两小球都可视为点电荷,所带电荷量的绝对值都为,静电力常量为。求:
(1)两球之间的库仑力大小;
(2)匀强电场的电场强度大小。
14. 如图所示,在半圆所在平面内,有一与该平面平行的匀强电场,半圆的直径,C、D为半圆圆弧的两个三等分点,,,,求:
(1)将一电荷量为的带电体从A点移至D点时的电势能变化量;
(2)该匀强电场的电场强度大小及方向。(结果可含根式)
15. 如图所示,O、C、D为固定绝缘水平轨道上的三点,两电荷量为Q、带正电的点电荷固定在A、B两点处,为边长为L的正三角形,且O点恰好为AB的中点。现使一质量为m的带电滑块(视为质点)以大小为的初速度从O点水平向右滑出,最终滑块停在了D点。已知O、D两点间的距离为x,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为,滑块经过C点时其加速度恰好为零,静电力常量为k,重力加速度大小为g。
(1)判断滑块所带电荷的正负(直接写出结论,无须论证说明),并求出滑块的电荷量q;
(2)求O、D两点间的电势差;
(3)若使停在D点的滑块获得水平向左的初速度,滑块恰好返回O点,求外界对滑块做的功W。
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