内容正文:
高二物理试题
一、单项选择题:本题共8小题。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. 如图所示是建筑物顶端的避雷针,它通过导线和大地相连,而且避雷针的末端都比较尖锐,这样做的目的是( )
A. 只是为了美观
B. 更容易使避雷针和云层之间发生放电现象
C. 通过尖端放电使云层中的电荷完全消失
D. 使避雷针发生静电屏蔽现象从而保护建筑物
2. 模拟电场线实验中,把头发碎屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,碎屑就按图示的方式排列起来,则该图中( )
A. 模拟正点电荷电场线 B. 模拟负电点荷电场线
C. a点的电场强度大于b点 D. a点的电场强度小于b点
3. 如图所示为多用电表电阻挡的内部电路,、为表笔插孔。下列说法中错误的是( )
A. 使用多用电表的电阻挡测量电阻时,一定要用双手捏紧两表笔的金属杆
B. 可用定值电阻代替
C. 测量时发现指针偏转角度过大,则必须增大倍率,重新欧姆调零后再进行测量
D. 孔插红表笔
4. 如图所示,A、B、C三点将半径为的圆均匀分成三等份,现将两个等量同种正点电荷分别固定在B、C两点,圆心O点处的电场强度大小为;若在A点处再固定一个等量的负点电荷,圆心O点处的电场强度大小为,则等于( )
A. B. C. D. 无法确定
5. 如图所示等差等势面,一带正电粒子仅受电场力作用,穿越等势面由A点运动到B点,则下列说法正确的是( )
A. 粒子可能沿直线由A点运动到B点
B. 粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
C. 粒子所受电场力可能不变
D. 粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
6. 有一场强方向与x轴平行的静电场,电势随坐标x变化的图线如图所示.若规定x轴正方向为电场的正方向,下列说法正确的是( )
A. x在0~12 cm内电场强度方向为正
B. x=0时,电场强度为0
C. x在0~2 cm内电场强度大小大于2~6 cm内的
D. x在2~12 cm内电场强度逐渐减小
7. 如图所示,直角三角形处于匀强电场中,电场方向与三角形所在平面平行,D为A、C连线的中点,,。将电荷量为()的试探电荷从C点移到A点,静电力做功为();再将该试探电荷从A点移到B点,其电势能增加。下列说法正确的是( )
A. B、D两点间的电势差为 B. 电场强度的大小为
C. 电场强度的方向与CA的夹角为 D. 将该试探电荷从C点移到B点,静电力做功
8. 如图,空间中有一匀强电场,大小为,方向与水平方向成30°角.一轻质绝缘细绳,一端固定在O点,另一端拴接一可视为质点质量为m的小球,小球带电荷量为q().点M、N是球轨迹的最低点和最高点,在M点给小球一个向右的水平初速度,小球恰好能绕O点做半径为r的完整的圆周运动,重力加速度为g,球可看成质点,不计空气阻力。则小球运动过程中在N点的速率为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本题共2小题,每小题有多个选项符合要求。
9. 在如图所示的图像中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图像可知( )
A. 电源的内阻为0.5 Ω B. 电源的内阻为1 Ω
C. 电阻R的阻值为2 Ω D. 电阻R的阻值为1 Ω
10. 真空中两个点电荷、分别固定在x轴上、处,规定x轴正方向为电场强度正方向,x轴上与之间各点的电场强度E随位置x变化的图像如图所示。下列说法错误的是( )
A. 带负电荷,带正电荷
B. 、的电荷量大小之比为
C. 电子从移到,电势能增加
D. 电子在O点静止释放先向x轴正方向运动,最终做往复运动
三、非选择题:本题共5小题。
11. 某实验小组用电流传感器研究电容器的充放电过程。
(1)如图所示,电容器的电容为________F;
(2)关于电容器的电容,下列说法正确的是________(多选,填标号);
A. 随着充电的进行,电容器的电容会逐渐变小
B. 无论是否充放电,电容器的电容均不变
C. 电容器放电的过程中,电容器两极板间的场强不断变小
(3)电容器放电过程电路中的电流随时间变化的规律可能是________(填标号)。
A.
B.
C.
12. 某研究性学习小组为了测一阻值大约为10Ω的电阻,在实验室中选择了如下器材,用伏安法测量该电阻的阻值。
A.电源(电动势为3V,内阻不计);
B.电流表(量程0~300mA,内阻约为0.5Ω);
C.电压表(量程0~3V,内阻约为2kΩ);
D.滑动变阻器(最大电阻值为10Ω);
E.开关一个、导线若干。
(1)在图1所提供的两种电路中选_____(填“甲”或“乙”)电路进行测量,误差相对较小,用该电路测得的阻值与其真实值相比将______(填“偏大”或“偏小”)。
(2)为了消除伏安法测电阻时电路本身的系统误差,该小组寻找到另一未知电阻和单刀双掷开关,设计了另一种电路,电路的原理图如图2所示,该学习小组在测量过程中得到以下数据:单刀双掷开关接位置1时,电流表示数为,电压表示数为;单刀双掷开关接位置2时,电流表示数为,电压表示数为,用以上数据表示待测电阻Rx的表达式为=______。
13. 如图所示,大小不计、电荷量分别为3q、q的两带正电小球A、B,静止时两球位于同一水平面.绝缘细线与竖直方向的夹角分别为和。已知A的质量为,静电力常量为k,重力加速度为g。求:
(1)B的质量(用m表示);
(2)A、B两球之间的距离。
14. 有一电源的电动势为30V,内阻为1Ω。今将它与一只额定电压为6V、额定功率为12W的灯泡及一台线圈电阻为2Ω的直流电动机串联组成闭合电路。若灯泡正常发光,求:
(1)电路中的电流;
(2)电动机的输出功率。
15. 如图所示,水平虚线MN与竖直虚线的交点为O,竖直虚线的左侧存在竖直向上的匀强电场区域1,右侧存在竖直向下的匀强电场区域2.一比荷为k的带正电粒子从水平虚线的A点沿水平向右的方向以初速度射入电场区域,经过一段时间粒子从竖直虚线的B点进入区域2,最终粒子通过水平虚线的C点(图中未画出)。已知,(、大小均未知),忽略粒子的重力及大小。求:
(1)电场强度的大小;
(2)C点到O点的距离;
(3)仅将电场的方向改为水平向右,使粒子由A点正上方L处静止释放,粒子通过水平虚线时到O点的距离。
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高二物理试题
一、单项选择题:本题共8小题。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. 如图所示是建筑物顶端的避雷针,它通过导线和大地相连,而且避雷针的末端都比较尖锐,这样做的目的是( )
A. 只是为了美观
B. 更容易使避雷针和云层之间发生放电现象
C. 通过尖端放电使云层中的电荷完全消失
D. 使避雷针发生静电屏蔽现象从而保护建筑物
【答案】B
【解析】
【详解】A.避雷针的原理是尖端放电。尖端处电荷密度大,附近电场很强,更容易使空气电离,引导云层电荷通过避雷针导入大地,不只是为了美观。故A错误;
B.尖端更容易发生放电,把雷电引向自身,再导入大地,保护建筑物。故B正确;
C.通过尖端放电不能让电荷完全消失,只是把雷电引入大地。故C错误;
D.避雷针原理是尖端放电,不是静电屏蔽。故D错误。
故选B。
2. 模拟电场线实验中,把头发碎屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,碎屑就按图示的方式排列起来,则该图中( )
A. 模拟正点电荷电场线 B. 模拟负电点荷电场线
C. a点的电场强度大于b点 D. a点的电场强度小于b点
【答案】C
【解析】
【详解】AB.无法根据电场线形状判断场源电荷是正电荷还是负电荷,故AB错误;
CD.电场线疏密反映电场强度的大小,可知a点的电场强度大于b点,故C正确,D错误。
故选C。
3. 如图所示为多用电表电阻挡的内部电路,、为表笔插孔。下列说法中错误的是( )
A. 使用多用电表的电阻挡测量电阻时,一定要用双手捏紧两表笔的金属杆
B. 可用定值电阻代替
C. 测量时发现指针偏转角度过大,则必须增大倍率,重新欧姆调零后再进行测量
D. 孔插红表笔
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.使用电阻挡测量时,应握住表笔的绝缘部分。双手同时接触两表笔的金属杆会使人体导电,影响测量结果,故A错误;
B.图中的可变电阻用于欧姆调零。测量前需将两表笔短接,调节使指针指向电阻刻度的零位置,以适应内置电池电动势、内阻等的变化,定值电阻不能完成这种调节,故B错误;
C.电阻挡指针偏转越大,电阻刻度示数越小。偏转角度过大时,应减小倍率,使待测电阻对应的刻度示数增大、指针接近刻度盘中央;换挡后需重新欧姆调零,故C错误;
D.图中电池的长线为正极、短线为负极,孔与电池负极相连。电流由电池正极经表头、调零电阻到孔,再经待测电阻流入孔并回到负极。电阻挡的电流从黑表笔流出、从红表笔流入,因此孔应插红表笔,故D正确。
本题选择错误的,故选ABC。
4. 如图所示,A、B、C三点将半径为的圆均匀分成三等份,现将两个等量同种正点电荷分别固定在B、C两点,圆心O点处的电场强度大小为;若在A点处再固定一个等量的负点电荷,圆心O点处的电场强度大小为,则等于( )
A. B. C. D. 无法确定
【答案】B
【解析】
【详解】两个等量正点电荷固定在B、C两点时,它们在圆心O处产生的电场大小均为
由于A、B、C三等分圆,B、C与O连线夹角为
两个大小相等、夹角为的电场矢量叠加,合场强大小为,方向沿OA向上。
再在A点放一个等量负电荷,它在O点产生的电场方向指向A,大小也是,方向同样沿OA向上。
所以总场强
因此
故选B。
5. 如图所示等差等势面,一带正电粒子仅受电场力作用,穿越等势面由A点运动到B点,则下列说法正确的是( )
A. 粒子可能沿直线由A点运动到B点
B. 粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
C. 粒子所受电场力可能不变
D. 粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场线与等势面相互垂直,由图可知该电场为非匀强电场,粒子所受电场力方向不断变化,因此粒子不可能沿直线由A点运动到B点,A错误;
B.粒子只是由A点出发运动到B点,运动轨迹可以经过电势比A点更高的区域,仅根据起点和终点,无法判定A、B两点电势能的大小关系,B错误;
C.等差等势面疏密反映电场强度大小,图中等势面疏密程度各处不同,说明电场强度处处不同,由可知,粒子所受电场力一定发生变化,C错误;
D.等差等势面越密,电场强度越大,A点等势面比B点密集,则
根据牛顿第二定律,可得粒子在A点的加速度大于在B点的加速度,D正确。
故选D。
6. 有一场强方向与x轴平行的静电场,电势随坐标x变化的图线如图所示.若规定x轴正方向为电场的正方向,下列说法正确的是( )
A. x在0~12 cm内电场强度方向为正
B. x=0时,电场强度为0
C. x在0~2 cm内电场强度大小大于2~6 cm内的
D. x在2~12 cm内电场强度逐渐减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.场强方向与x轴平行,电场强度
即图像的斜率的绝对值等于电场强度,题目规定轴正方向为电场正方向。
内图像斜率为正,场强为负,电场强度沿轴负方向;
内图像斜率为负,场强为正,电场强度沿轴正方向,故A错误;
B.处于的线性段,该段斜率不为0,因此电场强度不为0,故B错误;
C.内,场强大小
属于区间,场强大小
因此内电场强度大小大于内的电场强度大小,故C正确;
D.内图线是倾斜直线,斜率恒定,因此电场强度是大小、方向都不变的匀强电场,并非逐渐减小,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,直角三角形处于匀强电场中,电场方向与三角形所在平面平行,D为A、C连线的中点,,。将电荷量为()的试探电荷从C点移到A点,静电力做功为();再将该试探电荷从A点移到B点,其电势能增加。下列说法正确的是( )
A. B、D两点间的电势差为 B. 电场强度的大小为
C. 电场强度的方向与CA的夹角为 D. 将该试探电荷从C点移到B点,静电力做功
【答案】B
【解析】
【详解】A.设A点电势为零,即
由题意,将正电荷从C移到A,静电力做功,则,因此
从A移到B,电势能增加,说明静电力做负功,由
解得
D为AC中点,因此
因此,所以,故A错误;
B.直角三角形中,,,所以,,D为AC中点,所以
又因为,,所以是等边三角形,,
BD是等势线,电场方向垂直于BD,所以AB与电场方向的夹角为
因此沿电场方向的距离,取A、B两点,电势差
所以,故B正确;
C.由几何关系,BD与AD的夹角为,电场垂直于BD,所以电场与AD,即CA的夹角为,故C错误;
D.,故D错误。
故选B。
8. 如图,空间中有一匀强电场,大小为,方向与水平方向成30°角.一轻质绝缘细绳,一端固定在O点,另一端拴接一可视为质点质量为m的小球,小球带电荷量为q().点M、N是球轨迹的最低点和最高点,在M点给小球一个向右的水平初速度,小球恰好能绕O点做半径为r的完整的圆周运动,重力加速度为g,球可看成质点,不计空气阻力。则小球运动过程中在N点的速率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】记电场强度大小为。由图中电场方向,电场力的水平、竖直分量满足和
因此,竖直方向的电场力与重力抵消,小球除绳拉力外所受合力为水平向左的。取水平向右为极角,设小球所在位置的极角为,取径向向外为正方向。在该位置沿径向应用牛顿第二定律,有
整理得
绳只能提供拉力,故运动全过程应满足,从点到任意位置,绳拉力不做功,水平向左的恒力所做的功为
由动能定理得
所以
代入张力表达式得
因,张力最小值出现在圆周最右侧。小球恰好能完成整圆运动时,该处绳张力恰为零,故
所以
在点有,由速度关系得
因此
故选C。
二、多项选择题:本题共2小题,每小题有多个选项符合要求。
9. 在如图所示的图像中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图像可知( )
A. 电源的内阻为0.5 Ω B. 电源的内阻为1 Ω
C. 电阻R的阻值为2 Ω D. 电阻R的阻值为1 Ω
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.图线Ⅰ表示电源路端电压随电流的变化。设电源电动势为、内阻为,由闭合电路欧姆定律有。当时,纵截距给出;当时,横截距给出,因此电源内阻为,故A正确,B错误;
CD.图线Ⅱ表示电阻两端电压与通过它的电流的关系,两图线交点对应连接后的工作状态,读得,。电阻满足欧姆定律,所以其阻值为,故C错误,D正确。
故选AD。
10. 真空中两个点电荷、分别固定在x轴上、处,规定x轴正方向为电场强度正方向,x轴上与之间各点的电场强度E随位置x变化的图像如图所示。下列说法错误的是( )
A. 带负电荷,带正电荷
B. 、的电荷量大小之比为
C. 电子从移到,电势能增加
D. 电子在O点静止释放先向x轴正方向运动,最终做往复运动
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.在附近,电场强度趋近于正无穷大,说明从原点靠近时电场指向x正方向,因此带负电;在处电场强度为0 ,说明、带同种电荷,因此带负电,故A错误;
B.由图可知处电场强度为0,说明两个点电荷在该点的场强大小相等、方向相反:到的距离为,到的距离为
根据点电荷场强公式可得
整理得,故B错误;
C.电子从移到的过程中,由图可知电场强度E为正(沿x正方向),电子带负电,因此电子受到的电场力沿x负方向,与位移方向相反,电场力做负功,电子电势能增加,故C正确;
D.在处电场强度沿x正方向,电子带负电,受力沿x负方向,因此将电子在O点静止释放后,电子会先向x轴负方向运动,故D错误。
本题要求选择错误选项,故选ABD。
三、非选择题:本题共5小题。
11. 某实验小组用电流传感器研究电容器的充放电过程。
(1)如图所示,电容器的电容为________F;
(2)关于电容器的电容,下列说法正确的是________(多选,填标号);
A. 随着充电的进行,电容器的电容会逐渐变小
B. 无论是否充放电,电容器的电容均不变
C. 电容器放电的过程中,电容器两极板间的场强不断变小
(3)电容器放电过程电路中的电流随时间变化的规律可能是________(填标号)。
A.
B.
C.
【答案】(1) (2)BC (3)B
【解析】
【小问1详解】
由电容器铭牌读得电容为,换算为
【小问2详解】
AB.电容表示电容器储存电荷的能力,电容的大小由极板的形状和大小、极板间距及介质等结构因素决定。电容器充、放电时改变的是极板上的电荷量和两极板间电势差,结构不变则电容不变,故A错误,B正确;
C.放电时两极板间电势差逐渐减小,极板间距不变,由平行板间匀强电场关系可知两极板间场强逐渐减小,故C正确。
故选BC。
【小问3详解】
放电电路电阻不变时,电流大小满足。放电开始时电势差较大,电流较大;随着放电进行,电势差逐渐减小,电流也逐渐减小,而且后期变化越来越慢,因此电流随时间的图像应为先快后慢地衰减,图B符合。
故选B。
12. 某研究性学习小组为了测一阻值大约为10Ω的电阻,在实验室中选择了如下器材,用伏安法测量该电阻的阻值。
A.电源(电动势为3V,内阻不计);
B.电流表(量程0~300mA,内阻约为0.5Ω);
C.电压表(量程0~3V,内阻约为2kΩ);
D.滑动变阻器(最大电阻值为10Ω);
E.开关一个、导线若干。
(1)在图1所提供的两种电路中选_____(填“甲”或“乙”)电路进行测量,误差相对较小,用该电路测得的阻值与其真实值相比将______(填“偏大”或“偏小”)。
(2)为了消除伏安法测电阻时电路本身的系统误差,该小组寻找到另一未知电阻和单刀双掷开关,设计了另一种电路,电路的原理图如图2所示,该学习小组在测量过程中得到以下数据:单刀双掷开关接位置1时,电流表示数为,电压表示数为;单刀双掷开关接位置2时,电流表示数为,电压表示数为,用以上数据表示待测电阻Rx的表达式为=______。
【答案】 ①. 甲 ②. 偏小 ③.
【解析】
【详解】(1)[1]依题意,因为
即待测电阻为小电阻,为了减小误差,电流表应采用外接,故电路图应选择甲图;
[2]甲图中,电压表测量值为真实值,但由于电压表的分流作用使得电流表测量值偏大,故电阻测量值偏小。
(2)[3]单刀双掷开关接位置1时,根据图2电路结构知
单刀双掷开关接位置2时,有
联立两式可得
13. 如图所示,大小不计、电荷量分别为3q、q的两带正电小球A、B,静止时两球位于同一水平面.绝缘细线与竖直方向的夹角分别为和。已知A的质量为,静电力常量为k,重力加速度为g。求:
(1)B的质量(用m表示);
(2)A、B两球之间的距离。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对两个球受力分析,如图所示
对A,根据平衡条件,有,
对B,根据平衡条件,有,
由牛顿第三定律
联立解得,
【小问2详解】
设A、B两球间的距离为,根据库仑定律,则有
解得
14. 有一电源的电动势为30V,内阻为1Ω。今将它与一只额定电压为6V、额定功率为12W的灯泡及一台线圈电阻为2Ω的直流电动机串联组成闭合电路。若灯泡正常发光,求:
(1)电路中的电流;
(2)电动机的输出功率。
【答案】(1)2A (2)36W
【解析】
【小问1详解】
由灯泡正常发光知,电路中的电流为
【小问2详解】
电源的内电压为
外电压为
则电动机两端的电压为
故电动机的输出功率为
15. 如图所示,水平虚线MN与竖直虚线的交点为O,竖直虚线的左侧存在竖直向上的匀强电场区域1,右侧存在竖直向下的匀强电场区域2.一比荷为k的带正电粒子从水平虚线的A点沿水平向右的方向以初速度射入电场区域,经过一段时间粒子从竖直虚线的B点进入区域2,最终粒子通过水平虚线的C点(图中未画出)。已知,(、大小均未知),忽略粒子的重力及大小。求:
(1)电场强度的大小;
(2)C点到O点的距离;
(3)仅将电场的方向改为水平向右,使粒子由A点正上方L处静止释放,粒子通过水平虚线时到O点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设粒子的电荷量为、质量为,在区域1内的加速度大小为。取水平向右、竖直向上为正方向。忽略重力,粒子仅受竖直向上的电场力,由牛顿第二定律得
结合题给比荷,有,粒子在区域1内水平做匀速运动,竖直做初速度为零的匀加速运动。下图补出从经到的运动轨迹
设粒子从到的时间为,由水平方向的匀速运动得
竖直方向上升的距离为,由匀变速直线运动的位移公式有
联立解得
【小问2详解】
到达点时,粒子的竖直分速度为
进入区域2后,粒子的水平分速度仍为,竖直加速度向下。设该加速度的大小为,粒子仍只受电场力,有
结合题给场强大小关系,得
设粒子从到的时间为。相对于点,点的竖直位移为,由匀变速直线运动的位移公式得
代入并取正时间根,解得
水平方向始终向右运动,故点在点右侧,二者间距离为
【小问3详解】
将区域1的电场改为水平向右后,设释放点为、新的落点为。与等高,粒子先沿水平加速,再从点水平进入区域2,运动过程如下图所示
粒子从静止释放后,沿水平方向匀加速运动,移动到达点。设此时速度大小为,由动能定理得
代入第(1)问的结果及比荷,得,进入区域2后,粒子的竖直初速度为零,加速度仍向下、大小仍为。设从到的时间为,竖直方向的运动满足
由此得
水平方向保持匀速,故所求距离为
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