内容正文:
太和八中高二年级10月月考物理卷
考试时间:75分钟 满分:100分
一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。)
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.将两个相同的金属小球A、B(均可视为点电荷)分别固定在绝缘支架上,A、B带的电荷量分别为、,两球相距L时A对B的库仑力大小为F。仅用不带电、和A相同的金属小球C与A接触,移走C后,A对B的库仑力大小为( )
A.F B. C. D.
3.如图所示,A、B、C、D、O是等量异种点电荷周围的一些点,其中O是点电荷连线的中点。B、C是电荷连线上关于O对称的两点,A、D是连线中垂线上关于O对称的两点,下列说法正确的是( )
A.A、B两点的电场强度方向相反
B.C、D两点的电场强度方向相同
C.B、C两点的电场强度大小相等,方向相反
D.A、O、D三点比较,O点的电场强度最小
4.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,。已知M点的场强大小为E,静电力常量为k,则N点的场强大小为( )
A. B. C. D.
5.如图甲所示为点电荷电场中的一条电场线,a、b是电场线上的两点,试探电荷在a、b两点的静电力F与电荷量q的关系如图乙所示,a、b间的距离为L,则下列判断正确的是( )
A.场源电荷在b点右侧 B.场源电荷带正电
C.场源电荷到a点距离为0.5L D.场源电荷到b点距离为2L
6.A、B是电场中一条电场线上的两点,如图甲所示,时刻,一个电子从A点由静止释放,仅在静电力作用下从A点运动到B点,该过程中其速度v随时间t的变化图像如图乙所示。关于该电场,下列说法正确的是( )
A.该电场可能是由负点电荷产生的
B.A点的电场强度小于B点的电场强度
C.该电子在A点的电势能小于在B点的电势能
D.可以判断出电场线的方向是由A到B
7.冷冻电镜技术可解析晶态冰中蛋白质三维结构.电子透镜是冷冻电镜中的关键部分,其中一种电子透镜的电场分布如图所示,虚线为等势面,相邻等势面间电势差相等,现有一电子以一定初速度进入该区域,实线为运动轨迹,a、b是轨迹上的两点.下列说法错误的是( )
A.电子透镜的电场不可能是两个等量异种点电荷产生的
B.a点的电势高于b点的电势
C.若该电子从a向b运动,则电子在a点的动能小于在b点的动能
D.电子在a点的电势能大于在b点的电势能
8.如图甲所示,在某电场中建立坐标轴,一个质子仅在电场力作用下沿轴正方向运动,经过间距相等的、、三点,该质子的电势能随坐标变化的关系如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.点电势低于点电势
B.质子经过点的速率小于经过点的速率
C.点的电场强度小于点的电场强度
D.、两点电势差小于、两点电势差
2、 多项选择题(本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
9.从生活走向物理,从物理走向社会,物理和生活息息相关,联系生活实际是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法中,正确的是( )
A.图甲中工作人员在超高压带电作业时,穿用金属丝编织的工作服应用了静电屏蔽的原理
B.图乙为家用煤气灶的点火装置,是根据电磁感应的原理而制成的
C.图丙为静电除尘装置的示意图,带负电的尘埃被收集在带负电的金属板上
D.图丁为静电喷漆的示意图,静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带不同的电荷
10.一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是( )
A.电场强度的大小为2.5 V/cm
B.电子从b点运动到c点,克服电场力做功为9 eV
C.坐标原点处的电势为1 V
D.电子在a点的电势能比在b点的低7 eV
三、实验题(每空2分,共18分)
11.(本题10分)物理兴趣小组同学利用课余时间研究电荷间的相互作用力。
(1)该小组先利用图示装置来定性探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体,系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离,静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一:把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置,比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二:使小球处于同一位置,增大或减小小球所带的电荷量,比较小球所受的静电力的大小。
实验表明,电荷之间的静电力随着电荷量的增大而_______(选填“增大”、“减小”或“不变”),随着距离的增大而_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)接着利用库仑扭秤装置定量研究了静止的点电荷间的相互作用力。如图所示的实验装置为库仑扭秤,细丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个带电的金属小球A,另一端有一个不带电的B球,B与A处于静止状态;当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时,A和C之间较小的作用力可以使细丝发生比较大的可测量的扭转,通过细丝扭转的角度可以比较力的大小。
①保持电荷量不变,改变A和C的距离,得到相互作用力F和A、C间距离r的关系,这里用到的实验方法为_______。
A.等效替代法 B.微小量放大法 C.极限法 D.控制变量法
②法国物理学家库仑用该实验方法得到相互作用力F和A、C间距离r的关系是_______。
③如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离l是球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为Q,静电力常量为k,那么a、b之间库仑力_______。(选填“>”“<”或“=”)
12.(本题8分)某同学用图甲所示的电路研究电容器的充、放电过程。
(1)当开关S接“1”达到稳定后,电容器下极板带________(选填“正”或“负”)电。
(2)当开关S接“2”瞬间,电容器进行的是________(选填“充电”或“放电”)过程。
(3)开关S接“2”前,将电流传感器串联在左侧电路中,接着将开关S接“2”,与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流随时间变化的图像如图乙所示,通过分析可知,图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是_______。
(4)已知电源电压为,通过数格子的方法测得曲线与横轴围成的面积为,则电容器的电容________F(结果保留2位有效数字)。
四、解答题(共40分)
13.(本题10分)如图所示,一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球静止在图示位置,其左侧固定着另一个带电的小球。已知球的质量为,带电荷量为,静止时细线与竖直方向的夹角,和在同一条水平线上,整个装置处于真空中(、可视为质点,重力加速度大小为,静电力常量为,,)。问:
(1)小球带何种电荷?
(2)此时小球受到的库仑力为多大?
(3)若小球所带电荷量为,、间的距离是多少?
(4)此时绳子的拉力为多大?
14.(本题14分)如图,在电场强度为的匀强电场中有 、 、 三个点, 的长度为, 的长度为,其中 沿着电场线方向, 和电场线方向的夹角为。选取 点为电势零点,将电荷量为的正电荷从 点移动到 点,再从 点移到 点。求
(1)将电荷从 点移动到 点,静电力做了多少功
(2) 点的电势多大;
(3)若选取 点为电势零点,该电荷在 点的电势能为多少;
(4) 点的电势多大。
15.(本题16分)在粗糙的水平地面上,有一小滑块,质量为m=1kg,带正电荷,带电量为,整个空间充满着水平向右的匀强电场,电场强度为,滑块与地面间的动摩擦因数μ=0.4。在地面A处,滑块开始以水平向右的初速度v0=2m/s向右滑动,最后在B处停下,重力加速度取,求:
(1)滑块在水平地面上滑动的距离xAB;
(2)带电滑块在电场中具有的电势能怎样变化?变化多少?
(3)A、B两点的电势差UAB多大?
试卷第1页(共3页)
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答案第1页(共2页)
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物理答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
B
B
A
D
A
B
B
AD
AC
1.A
【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.B
【详解】设A、B间的距离为L,则有
仅用不带电、和A相同的金属小球C与A接触,根据电荷守恒定律可知,A带的电荷量变为,A、B间的库仑力仍为吸引力,大小
故选B。
3.B
【详解】A.等量异种点电荷:两电荷连线上:电场方向由正电荷指向负电荷;中垂线上:所有点,电场方向平行于电荷连线,由正电荷一侧指向负电荷一侧;A在中垂线上,场强沿电荷连线方向;B在连线上,场强也是沿电荷连线方向,二者方向相同,故A错误;
B.C在电荷连线上,场强沿连线;D在中垂线上,场强也平行于电荷连线,故 C、D 场强方向相同,故B正确;
C.B、C 关于O对称,大小相等,方向相同,故C 错误;
D.中垂线上O点场强最大,向两侧 A、D 逐渐减小,故D 错误。
故选B。
4.A
【详解】把原半球面补成均匀带电的整球壳,补上的半球面也带电。由题给球壳在球外的等效关系,整球壳在距球心的点产生的场强大小为
原半球面与补全半球面关于对称,点和点也关于对称,因此补全半球面在点产生的场强大小,等于原半球面在点产生的场强大小。图中虚线表示补全的半球面。
两半球面在点产生的场强均沿轴线向左。设原半球面在点的场强大小为,由电场叠加得
所以
故选A。
5.D
【详解】AB.根据可知F-q图像的斜率等于场强,由图像可知,距离场源电荷越近则场强越大,则场源电荷在a点左侧,因场强方向向左,可知场源电荷带负电,AB错误;
CD.设场源电荷到a点距离为x,则根据点电荷场强公式可知,
解得x=L,即场源电荷到a点距离为L,场源电荷到b点距离为2L,C错误,D正确。
故选D。
6.A
【详解】ABD.由 图像可知,电子做加速度减小的加速运动。电子从运动到,说明电场力方向由指向。因为电子带负电,所以电场线方向由指向 。又因为加速度减小,根据
可知电场强度减小,即
若是负点电荷产生的电场,负电荷位于点左侧,且点离电荷更近,场强更大,故A正确,BD错误;
C.电子从运动到的过程中,速度增大,动能增大。根据能量守恒定律,电子的电势能减小,所以该电子在A点的电势能大于在B点的电势能,故C错误。
故选A。
7.B
【详解】A.根据等势面和电场线的关系,画出电场线,如图所示,由电场线的分布可知,电子透镜的电场不可能是两个等量异种点电荷产生的,故A正确;
B.根据物体做曲线运动时,合外力指向运动轨迹的凹侧,可知电子所受电场力大致指向右侧,故电场线方向大致指向左侧,沿着电场线的方向电势逐渐降低,所以a点的电势低于b点的电势,故B错误;
CD.根据公式可知,电子在a点的电势能大于在b点的电势能,若该电子从a向b运动,电势能减小,电场力做正功,电子的动能增加,则电子在a点的动能小于在b点的动能,故CD正确。
本题选择说法错误的,故选B。
8.B
【详解】A.由题图乙可知质子的电势能一直减小,所以电势一直降低,故A点电势高于B点电势,故A错误;
B.根据能量守恒,由A到B的过程中质子的电势能一直减小,所以动能一直增大,故质子经过A点的速率小于经过B点的速率,故B正确;
C.根据功能关系可得
解得
图像的斜率的绝对值表示电场力的大小,由题图乙可知,A点电场力大于B点电场力,所以A点的电场强度大于B点电场强度,故C错误;
D.由题图乙可知,质子通过相同位移时,电势能的减小量越来越小,根据电场力做功与电势能的关系
可知,A、B两点间电势差大于B、C两点间电势差,故D错误。
故选B。
9.AD
【详解】A.图甲中工作人员在超高压带电作业时,穿用金属丝编织的工作服应用了静电屏蔽的原理,A正确;
B.图乙为家用煤气灶的点火装置,是根据尖端放电的原理而制成的,B错误;
C.图丙为静电除尘装置的示意图,带负电的尘埃被收集在带正电的金属板上,C错误;
D.图丁为静电喷漆的示意图,静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带不同的电荷,从而产生静电引力,D正确。
故选AD。
10.AC
【详解】A.将电场强度分解为水平方向和竖直方向,
x轴方向,
沿y轴方向,
则合场强,故A正确;
B.电子在b点电势能,电子在c点电势能,则电子从b点运动到c点,电场力做功为,而非克服电场力做功为9eV,故B错误;
C.匀强电场中,平行等距的两线段电势差相等,故,可得坐标原点处的电势为1V,故C正确;
D.电子在a点电势能,,电子在a点的电势能比在b点的高7eV,故D错误。
故选AC。
11.(1) 增大 减小
(2) D >
【详解】(1)[1]距离不变时,电荷量越大,偏角越大,说明静电力随电荷量增大而增大。
[2]电荷量不变时,电荷间距离越大,丝线偏角越小,说明静电力随距离增大而减小。
(2)[1]探究F与r的关系时,保持电荷量不变,只改变距离,这种控制其他变量不变、研究两个变量关系的方法是控制变量法。
故选D。
[2]库仑通过实验得到结论:电荷量不变时,电荷间静电力与距离的平方成反比,即
[3]库仑定律适用于点电荷,本题两球距离较近,不能视为点电荷;两球带等量异种电荷,相互吸引,电荷的等效中心间距小于球心距,因此实际库仑力
12.(1)负
(2)放电
(3)电容器放出的总电荷量/电容器充电后的带电量
(4)
【详解】(1)当开关S接“1”后,电源给电容器充电,因电源负极接电容器下极板,故电容器下极板带负电。
(2)S接“1”时电容器已充电完成,接“2”后电容器通过电阻R释放电荷,因此是放电过程。
(3)电流的定义式为
整理得
故图像与横轴围成的面积对应微元求和,即放电过程放出的总电荷量Q,也就是电容器充电后的带电量。
(4)由题可知,电容器带电量
根据
解得
13.(1)正电
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)B带正电,A在B左侧,B受A的排斥力才会偏离竖直方向,根据同种电荷相互排斥,可得小球A带正电。
(2)对B受力分析:B受重力、库仑力、绳子拉力
根据平衡关系:竖直方向
水平方向
联立得
(3)根据库仑定律
代入
整理得
(4)由竖直方向平衡关系
代入
解得
【点睛】
14.(1)
(2)3V
(3)
(4)-3.6V
【详解】(1)将电荷从A点移动到B点,静电力做的功为
(2)取 点为电势零点, 点的电势为
(3) 点的电势为
点的电势能为
(4)由(3)可知 点的电势为-3.6V。
15.(1)2m
(2)减小,6J
(3)
【详解】(1)滑块向右运动,电场力向右做功为,滑动摩擦力向左做功为,初动能为,末动能为0,由动能定理,得
解得
(2)滑块从A到B,电场力方向与位移方向相同,电场力做正功,电势能减小。电势能的变化量满足,电场力做功
则电势能变化量
因此电势能减少,减少了。
(3)由匀强电场的场强与电势差的关系
解得
答案第1页(共2页)
答案第1页(共2页)
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