精品解析：山西晋中市榆次第一中学校2026-2027学年高二上学期10月阶段检测物理试题

榆次一中高二年级第一学期10月考试 物理试题 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，只有一项符合题目要求，选错、不选均不得分。） 1. 关于电荷和静电场，下列说法正确的是（ ） A. 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 B. 电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面 C. 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，该点电荷的电势能将增大 D. 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动 2. 如图所示，在干燥环境中将带正电的小球靠近一对带有绝缘支架的空心枕形导体A和B时，发现导体A和B下方的一对金属箔张开。以下说法正确的是（ ） A. 静电平衡之前，A中的带正电的原子核向B移动 B. 待静电平衡时B的电势高于A C. 导体中的感应电荷分布在导体的外部，且导体A的带电量大于导体B的带电量 D. 用导线连接A和地面，数秒后断开连接再移走C，A和B都带上负电 3. 如图所示，电源的电动势为、内阻为，平行板电容器下极板和静电计外壳均接地，开关K保持闭合，平行板电容器之间O处的带电粒子处于静止状态，下列说法正确的是（ ） A. 处的带电粒子带正电 B. 将上极板水平向左缓慢移动一小段距离，则点的电势将变大 C. 将下极板竖直向下缓慢移动一小段距离，处的带电粒子向上加速运动 D. 断开开关，将上极板竖直向下缓慢移动一小段距离，则电容器的电容变大，平行板间的电场强度不变 4. 如图所示，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、N、Q是这条轨迹上的三个点，虚线可能是电场线，也可能是等差等势线，其中b为水平线，下列判断正确的是（ ） A. 不论虚线是电场线还是等势线，粒子通过P点时加速度都较小 B. 若虚线是电场线，则N处电场方向水平向右 C. 若虚线是电场线，则P点的电势比Q点的电势高，粒子通过P点时电势能较小，动能较大 D. 若虚线是等势线，则粒子通过P点时电势能较小，动能较大 5. 如图甲所示的光滑水平面上，一质量为m，电量为q的带正电小球（可视为质点）从x=-1 m处以初速度v0沿x轴正方向运动，整个运动区域存在沿水平方向的电场，电势φ随位置x变化规律如图乙所示，该图像为抛物线，则下列说法正确的是（ ） A. 小球先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动 B. 小球能运动到x=1 m的位置 C. 在x=0处，小球的速度达到最小 D. 小球的电势能在x=-1 m处和x=1 m处相同且最大 6. 如图，空间内存在方向水平向左，范围足够大的匀强电场。用一长为的不可伸长的绝缘轻绳将一质量为的带电小球悬挂在点，平衡时小球停止于点，此时轻绳与竖直方向夹角，在点正下方。现把小球拉到点正右方的处，此时轻绳刚好处于水平状态，将小球无初速度释放，不计空气阻力，带电小球可视为质点，重力加速度为，，下列说法正确的是（ ） A. 电场强度的大小为 B. 小球运动到点时的速度为 C. 小球从到的过程中绳子的最大拉力为 D. 小球从到的过程中机械能先减小后增加 7. 如图甲所示，虚线、、、表示竖直平面内的匀强电场中的等势面，相邻两等势面间距均为，等势面与水平面平行。电量为、质量为的带电小球以一定初速度水平向左抛出，运动过程中小球的动能和机械能随下降高度的变化关系如图乙中两图线所示，图中、为已知量，重力加速度为，不计空气阻力。则下列说法正确的是（ ） A. 图线为机械能随下降高度的变化关系 B. 小球下降过程的加速度大小为 C. 小球经过等势面时的机械能为 D. 电场强度大小为 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. 下列关于教科书上的四幅插图，说法正确的是（ ） A. 图甲为静电除尘装置的示意图，应用了静电屏蔽的原理 B. 图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，是为了导走手上的静电 C. 图丙中，导线外面包裹着金属外衣是为了增加导线的硬度 D. 图丁的燃气灶中安装了电子点火器，应用了尖端放电的原理 9. 如图所示，A、B、C为匀强电场中的三个点，已知 、 ，将一带电量为 的正电荷从A点移到C点，电场力做功6×10-5J，则下列说法正确的是（ ） A. C点电势为2V B. 电场强度E沿AB方向由，大小为400N/C C. 该正电荷在B点具有的电势能为2.4×10-4J D. 将该正电荷从C点移到B点，电势能减少了1.8×10-4J 10. 如图甲所示，A、B是一对平行的金属板，在两板间加上一周期为T的电压，A板接地，两板间的电势差随时间的变化规律如图乙所示，两板间距为d且足够大。现有一质量为m、带电荷量为e的电子从A板上的小孔进入两板间的电场区域内，设电子的初速度和重力的影响可忽略。下列说法正确的是（ ） A. 若电子是在时刻进入的，则它将一直向B板运动 B. 若电子是在时刻进入的，则它所获得的最大速度为 C. 电子在时刻进入时和在时刻进入时，均时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上 D. 若电子是在时刻进入的，则它时而向B板运动，时而向A板运动，在A、B板之间做往返运动，不会打到板上 三、实验题（每空2分，共计12分） 11. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路，电源电压为4.0 V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 （1）开关S改接2后，电容器进行的是______（选填“充电”或“放电”）过程。 （2）电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间的变化关系如图2所示。若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为______。 12. 如图所示是某科技实验小组设计的研究库仑力大小影响因素的装置，在抽成真空的玻璃容器内，有两块金属圆球（可视为点电荷）固定在两个轻质绝缘支架上，整个装置放在高精度电子科检测台面上，上支架等距贴上红色纸圈作为距离标尺，再穿过容器上部玻璃的小孔（密封性良好且上支架可以上下自由移动）。该小组进行如下操作∶ a、为了方便直观知道清电力大小，首先将电子秤的示数归零； b、用起电机让两金属球带上相同的电量，保持电量不变，把两块金属圆球的距离定量增大，通过读取电子秤示数，便可得到对的静电力大小，把所得数据记录分析； c、保持两块金属圆球的距离为，逐次用另一相同且不带电的金属圆球（图中未画出）与接触，使的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，便可得到每次对的静电力大小，把所得数据记录分析； d、保持两块金属圆球的距离为，再使两球带电荷量恢复到初始状态，再逐次用另一相同且不带电的金属圆球（图中未画出）与接触，使的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，便可得到每次对的静电力大小，把所得数据记录分析。 请回答下列问题∶ （1）对于本实验采用的主要实验方法是___________（填正确选项前的字母）； A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想实验法 D. 微小量放大法 （2）该小组通过实验数据综合分析研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们电量的乘积成___________（填“正比”或“反比”），与它们之间距离的二次方成___________（填“正比”或“反比”），这个规律即被称为库仑定律。 （3）若某次实验时，将两块金属圆球正对距离调为不变，然后用起电机让两金属球带上相同的电量，通过读出此时电子秤的示数为（单位为），已知当地重力速度为g。便可得到对的静电力大小___________（用题中已知的相关物理量的字母表示）。 四、计算题（共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分。） 13. 如图所示，一个质量为，电荷量的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经电压U1=100V加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压U2=200V。金属板长L=20cm，两板间距d=20cm。求： （1）微粒进入偏转电场时的速度大小； （2）微粒射出偏转电场时的偏移的距离是多少； （3）微粒离开电场后，打在屏上的P点，若OP=20cm，求金属板到屏的距离。 14. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为+q的小球（可视为点电荷）。将小球拉至与O点等高的A点，保持细线绷紧并静止释放，小球运动到与竖直方向夹角的P点时速度变为零。空气阻力可忽略，重力加速度为g。求： （1）P、A两点间的电势差； （2）场强E的大小； （3）小球速度最大时，细线的拉力大小。 15. 如图甲所示，在坐标系中，射线管由平行于轴的金属板A、B和平行于金属板的细管C组成。细管C到两金属板距离相等，右侧的开口在轴上。放射源在A板左端，可以沿特定方向发射某一初速度的粒子。若金属板长为、间距为，当A、B板间加上某一电压时，粒子恰好以速度从细管C水平射出，进入位于第I象限的静电分析器中。静电分析器中存在如图所示的辐向电场，电场线沿半径方向，指向与坐标系原点重合的圆心。粒子在该电场中恰好做半径为的匀速圆周运动，轨迹上的场强大小处处相等（未知）。时刻粒子垂直轴进入第Ⅳ象限的交变电场中，交变电场的场强大小也为，方向随时间的变化关系如图乙所示（已知），规定沿轴正方向为电场的正方向。已知粒子的电荷量为（为元电荷）、质量为，重力不计。求： （1）粒子在静电分析器中运动轨迹上的； （2）粒子从放射源发射时的初速度大小； （3）在时刻，粒子的位置坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 榆次一中高二年级第一学期10月考试 物理试题 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，只有一项符合题目要求，选错、不选均不得分。） 1. 关于电荷和静电场，下列说法正确的是（ ） A. 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 B. 电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面 C. 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，该点电荷的电势能将增大 D. 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据电荷守恒定律，一个与外界没有电荷交换的系统，其电荷的代数和保持不变，A正确； B．电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，B错误； C．点电荷仅在电场力作用下从静止开始运动，动能增加，电场力做正功，电势能减小，C错误； D．电荷的电势能与电势的关系为 从静止释放后，电荷开始运动时电势能减小。正电荷向电势较低的地方运动，负电荷向电势较高的地方运动，因此不能在未明确电荷正负的情况下确定其向低电势处运动，D错误。 故选A。 2. 如图所示，在干燥环境中将带正电的小球靠近一对带有绝缘支架的空心枕形导体A和B时，发现导体A和B下方的一对金属箔张开。以下说法正确的是（ ） A. 静电平衡之前，A中的带正电的原子核向B移动 B. 待静电平衡时B的电势高于A C. 导体中的感应电荷分布在导体的外部，且导体A的带电量大于导体B的带电量 D. 用导线连接A和地面，数秒后断开连接再移走C，A和B都带上负电 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于C带正电，静电平衡之前，B中的电子向A定向移动，A错误； B．待静电平衡时，导体是等势体，则B的电势等于A的电势，B错误； C．导体中的感应电荷分布在导体的外部，因整个导体的净电荷为零，可知导体A的带电量等于导体B的带电量，C错误； D．用导线连接A和地面，因导体的电势高于大地，大地中的负电荷移向导体，中和了B端的正电荷并使整体带负电， 断开导线后，A和B均带负电，移走C后电荷重新分布，A和B仍带负电，D正确。 故选D。 3. 如图所示，电源的电动势为、内阻为，平行板电容器下极板和静电计外壳均接地，开关K保持闭合，平行板电容器之间O处的带电粒子处于静止状态，下列说法正确的是（ ） A. 处的带电粒子带正电 B. 将上极板水平向左缓慢移动一小段距离，则点的电势将变大 C. 将下极板竖直向下缓慢移动一小段距离，处的带电粒子向上加速运动 D. 断开开关，将上极板竖直向下缓慢移动一小段距离，则电容器的电容变大，平行板间的电场强度不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．电源正极连接上极板，下极板接地，板间电场竖直向下。带电粒子静止，重力竖直向下，电场力必须竖直向上，因此粒子带负电，故A错误； B．开关闭合且电容器达到稳定状态时，电路中没有电流，内阻无压降，两板电压等于电源电动势。上极板水平移动不改变板间距，忽略边缘效应，板间场强不变；下极板接地，点距下极板的竖直距离也不变，由匀强电场中电势差与距离的关系知点电势不变，故B错误； C．开关闭合时两板电压不变。下极板向下移动使板间距增大，板间场强减小，粒子所受向上的电场力随之减小，重力大于电场力，粒子向下加速，故C错误； D．断开开关后，电容器所带电荷量不变。设极板正对面积为、间距为，介电常数为，静电力常量为。上极板下移使减小，由平行板电容器电容决定式可知电容增大，再由电容定义式知两板电压减小。结合匀强电场中场强与电压的关系，联立得，平行板间的电场强度不变，故D正确。 故选D。 4. 如图所示，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、N、Q是这条轨迹上的三个点，虚线可能是电场线，也可能是等差等势线，其中b为水平线，下列判断正确的是（ ） A. 不论虚线是电场线还是等势线，粒子通过P点时加速度都较小 B. 若虚线是电场线，则N处电场方向水平向右 C. 若虚线是电场线，则P点的电势比Q点的电势高，粒子通过P点时电势能较小，动能较大 D. 若虚线是等势线，则粒子通过P点时电势能较小，动能较大 【答案】C 【解析】 【详解】A．等差等势线越密、电场线越密的位置电场强度越大，图中P点附近虚线间距更小，电场强度更大，因此无论虚线是电场线还是等差等势线，P点的电场力、加速度都更大，故A错误； B．若虚线是电场线，根据轨迹弯曲规律：带电粒子所受电场力指向轨迹凹侧，可知带负电的粒子受到的电场力向右。由于负电荷的电场力方向与电场强度方向相反，因此N处电场方向水平向左，故B错误； C．若虚线是电场线，电场方向向左，沿电场线方向电势降低，因此电势关系为​，P点电势比Q点高；负电荷在电势越低的位置电势能越大，又仅受电场力时动能与电势能之和守恒，因此P点电势能较小、动能较大，故C正确； D．若虚线是等差等势线，电场线垂直于等势线，粒子所受电场力指向轨迹凹侧，可知电场力向下；带负电粒子的电场力与电场方向相反，因此电场强度方向垂直虚线向上。沿电场线方向电势降低，因此电势关系为。负电荷在电势越低的位置电势能越大，因此P点电势能较大、动能较小，故D错误。 故选C。 5. 如图甲所示的光滑水平面上，一质量为m，电量为q的带正电小球（可视为质点）从x=-1 m处以初速度v0沿x轴正方向运动，整个运动区域存在沿水平方向的电场，电势φ随位置x变化规律如图乙所示，该图像为抛物线，则下列说法正确的是（ ） A. 小球先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动 B. 小球能运动到x=1 m的位置 C. 在x=0处，小球的速度达到最小 D. 小球的电势能在x=-1 m处和x=1 m处相同且最大 【答案】B 【解析】 【详解】AC．由图像斜率为电场强度，可知场强先减小后增加，则小球先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，在处，速度达到最大，故AC错误。 B．由对称性得到小球能到处，且到达点时的速度为，故B正确； D．图像为抛物线，可知在x=-1 m处和x=1 m处电势相等，根据电势能的计算公式可知，小球的电势能在x=-1 m处和x=1 m处相同，由上述分析可知，小球会继续向右运动，电势能增大，即小球的电势能在x=-1 m处和x=1 m处不是最大，故D错误。 故选B。 6. 如图，空间内存在方向水平向左，范围足够大的匀强电场。用一长为的不可伸长的绝缘轻绳将一质量为的带电小球悬挂在点，平衡时小球停止于点，此时轻绳与竖直方向夹角，在点正下方。现把小球拉到点正右方的处，此时轻绳刚好处于水平状态，将小球无初速度释放，不计空气阻力，带电小球可视为质点，重力加速度为，，下列说法正确的是（ ） A. 电场强度的大小为 B. 小球运动到点时的速度为 C. 小球从到的过程中绳子的最大拉力为 D. 小球从到的过程中机械能先减小后增加 【答案】B 【解析】 【详解】A．由平衡位置可知小球所受电场力水平向右，设小球带电量的绝对值为，则电场力大小为。取小球为研究对象，竖直方向由平衡条件得，水平方向有 联立并代入，，由平衡式联立得，故A错误； B．由前述平衡计算得电场力大小为。从到，重力做功为，电场力向右而位移水平向左，电场力做功为，绳的拉力不做功。由动能定理得 所以，故B正确； C．为分析运动过程中绳的拉力，设小球位于和之间的任意位置，绳与竖直向下方向的夹角为，如图所示 从到，重力使小球下降，电场力与水平位移方向相反。由动能定理得 重力和电场力的径向分量均指向半径外侧，沿指向的方向列牛顿第二定律，有 联立得 由辅助角法， 当时取等号，从而，故C错误； D．取机械能为动能与重力势能之和，绳的拉力不做功，因此机械能的变化由电场力做功决定，从到的水平位移始终向左，而电场力始终向右，所以电场力持续做负功，机械能持续减小，不会先减小后增加，故D错误。 故选B。 7. 如图甲所示，虚线、、、表示竖直平面内的匀强电场中的等势面，相邻两等势面间距均为，等势面与水平面平行。电量为、质量为的带电小球以一定初速度水平向左抛出，运动过程中小球的动能和机械能随下降高度的变化关系如图乙中两图线所示，图中、为已知量，重力加速度为，不计空气阻力。则下列说法正确的是（ ） A. 图线为机械能随下降高度的变化关系 B. 小球下降过程的加速度大小为 C. 小球经过等势面时的机械能为 D. 电场强度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球运动过程中仅受到竖直方向的重力和电场力作用（等势面水平，电场沿竖直方向），故可将小球的运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向初速度为0的匀变速直线运动，因此竖直方向小球的速度从零开始逐渐增大，小球的合速度逐渐增大，动能逐渐增大，图线为动能随下降高度的变化关系，故A错误； D．由上述分析可知，图线为机械能随下降高度的变化关系，机械能随增大而减小，可知下降时电场力竖直向上，电场力做负功，电场力做功等于机械能变化量，满足 又根据动能定理可知，合外力做功等于动能变化，满足 联立解得电场强度大小，故D正确； B．根据牛顿第二定律，小球下降过程的加速度大小满足 代入 解得，故B错误； C．小球初始位置在等势面，到的下降高度为，机械能随线性变化，时机械能从减小到,即每下降高度机械能减小，故​小球下降到时，机械能为，故C错误。 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. 下列关于教科书上的四幅插图，说法正确的是（ ） A. 图甲为静电除尘装置的示意图，应用了静电屏蔽的原理 B. 图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，是为了导走手上的静电 C. 图丙中，导线外面包裹着金属外衣是为了增加导线的硬度 D. 图丁的燃气灶中安装了电子点火器，应用了尖端放电的原理 【答案】BD 【解析】 【详解】A．静电除尘的原理是让尘粒带电后，在电场力作用下向电极沉积，利用的是静电对带电粒子的作用力，不是静电屏蔽，故A错误； B．加油前人体会积累静电，触摸静电释放器可以将人体的静电导走，避免静电火花引燃油气，故B正确； C．导线外包裹金属外衣是利用静电屏蔽，避免外界电磁场对导线内的信号产生干扰，不是为了增加硬度，故C错误； D．燃气灶电子点火器利用了尖端放电原理：导体尖端处电荷密度大，周围场强很大，容易击穿空气产生放电，从而实现点火，故D正确。 故选BD。 9. 如图所示，A、B、C为匀强电场中的三个点，已知 、 ，将一带电量为 的正电荷从A点移到C点，电场力做功6×10-5J，则下列说法正确的是（ ） A. C点电势为2V B. 电场强度E沿AB方向由，大小为400N/C C. 该正电荷在B点具有的电势能为2.4×10-4J D. 将该正电荷从C点移到B点，电势能减少了1.8×10-4J 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据公式可得，A、C间的电势差为 则C点电势为，故A错误； B．过C点做AB的垂线，交AB于D，则 则A、D间的电势差为 D点电势为 C点电势与D点电势相等，则CD为等势线。匀强电场线垂直等势线，且电场强度方向从高电势指向低电势，所以电场强度E沿AB方向由 电场强度大小为，故B正确； C．该正电荷在B点具有的电势能为，故C错误； D．该正电荷从C点移到B点，电场力做正功，电势能减小，减少量为，故D正确； 故选BD。 10. 如图甲所示，A、B是一对平行的金属板，在两板间加上一周期为T的电压，A板接地，两板间的电势差随时间的变化规律如图乙所示，两板间距为d且足够大。现有一质量为m、带电荷量为e的电子从A板上的小孔进入两板间的电场区域内，设电子的初速度和重力的影响可忽略。下列说法正确的是（ ） A. 若电子是在时刻进入的，则它将一直向B板运动 B. 若电子是在时刻进入的，则它所获得的最大速度为 C. 电子在时刻进入时和在时刻进入时，均时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上 D. 若电子是在时刻进入的，则它时而向B板运动，时而向A板运动，在A、B板之间做往返运动，不会打到板上 【答案】ABD 【解析】 【详解】取由板指向板为正方向，板接地，故两板间电场强度大小为，电子所受电场力产生的加速度大小为 令，则时电子的加速度为，时电子的加速度为 A．电子在时刻进入，在内做初速度为零的匀加速直线运动，在内做匀减速直线运动，根据速度公式有 以后电子的运动周期性重复，其速度始终满足，因此电子始终向板运动，故A正确； B．电子在时速度最大，根据速度公式有 代入解得，故B正确； C．设电子在时刻从板进入，由于一个周期内加速度的冲量为零，电子经过一个周期后速度仍为零。对一个周期内的位移进行分段计算，解得 当时，解得 电子整体向板移动，最终打在板上；当时，解得 电子整体向板移动，最终由板小孔返回，因此两种情况下的最终运动方向不同，故C错误； D．当时，解得 电子经过一个周期后回到板小孔，且速度再次为零，运动具有周期性。电子距板最远时速度为零，根据运动学公式解得 当时，电子不会到达板，而是在两板间往复运动并由板小孔返回，故D正确。 故选ABD。 三、实验题（每空2分，共计12分） 11. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路，电源电压为4.0 V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 （1）开关S改接2后，电容器进行的是______（选填“充电”或“放电”）过程。 （2）电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间的变化关系如图2所示。若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为______。 【答案】（1）放电 （2） 【解析】 【小问1详解】 开关接在1时，电源给电容器充电；充电完成后将开关改接2，电源被断开，电容器通过电阻和电流传感器形成闭合回路，电荷经该回路释放，因此为放电过程。 【小问2详解】 图2是放电电流随时间变化的图像，曲线与时间轴围成的面积表示整个放电过程中通过的电荷量，题给。电容器充电完成后两极板间的电势差等于电源电压。由电容定义式，得 换算为 12. 如图所示是某科技实验小组设计的研究库仑力大小影响因素的装置，在抽成真空的玻璃容器内，有两块金属圆球（可视为点电荷）固定在两个轻质绝缘支架上，整个装置放在高精度电子科检测台面上，上支架等距贴上红色纸圈作为距离标尺，再穿过容器上部玻璃的小孔（密封性良好且上支架可以上下自由移动）。该小组进行如下操作∶ a、为了方便直观知道清电力大小，首先将电子秤的示数归零； b、用起电机让两金属球带上相同的电量，保持电量不变，把两块金属圆球的距离定量增大，通过读取电子秤示数，便可得到对的静电力大小，把所得数据记录分析； c、保持两块金属圆球的距离为，逐次用另一相同且不带电的金属圆球（图中未画出）与接触，使的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，便可得到每次对的静电力大小，把所得数据记录分析； d、保持两块金属圆球的距离为，再使两球带电荷量恢复到初始状态，再逐次用另一相同且不带电的金属圆球（图中未画出）与接触，使的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，便可得到每次对的静电力大小，把所得数据记录分析。 请回答下列问题∶ （1）对于本实验采用的主要实验方法是___________（填正确选项前的字母）； A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想实验法 D. 微小量放大法 （2）该小组通过实验数据综合分析研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们电量的乘积成___________（填“正比”或“反比”），与它们之间距离的二次方成___________（填“正比”或“反比”），这个规律即被称为库仑定律。 （3）若某次实验时，将两块金属圆球正对距离调为不变，然后用起电机让两金属球带上相同的电量，通过读出此时电子秤的示数为（单位为），已知当地重力速度为g。便可得到对的静电力大小___________（用题中已知的相关物理量的字母表示）。 【答案】（1）B （2） ①. 正比 ②. 反比 （3） 【解析】 【小问1详解】 此实验中比较小球在不同距离时所受电场力的大小，再使小球间距离不变，分别改变两小球所带电荷量，比较小球所受静电力的大小，是采用了控制变量法。 故选B。 【小问2详解】 [1][2]通过实验数据研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量、的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。 【小问3详解】 电子秤的读数是m时，B对电子秤的压力为 根据牛顿第三定律，电子秤对B的支持力为 B处于平衡状态，即B受力平衡，根据平衡条件，可得B对A的静电力大小为 四、计算题（共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分。） 13. 如图所示，一个质量为，电荷量的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经电压U1=100V加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压U2=200V。金属板长L=20cm，两板间距d=20cm。求： （1）微粒进入偏转电场时的速度大小； （2）微粒射出偏转电场时的偏移的距离是多少； （3）微粒离开电场后，打在屏上的P点，若OP=20cm，求金属板到屏的距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对微粒经过加速电场的过程，运用动能定理有 则微粒进入偏转电场时的速度大小为。 【小问2详解】 微粒在偏转电场中运动的时间为 微粒在偏转电场中受到的电场力大小为 微粒在偏转电场中的加速度大小为 微粒射出偏转电场时的偏移的距离是。 【小问3详解】 微粒刚出电场时，竖直方向的速度大小为 则速度偏转角的正切值为 根据平抛运动的推论可知，微粒刚出电场时的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，根据数学几何关系有 则金属板到屏的距离为。 14. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为+q的小球（可视为点电荷）。将小球拉至与O点等高的A点，保持细线绷紧并静止释放，小球运动到与竖直方向夹角的P点时速度变为零。空气阻力可忽略，重力加速度为g。求： （1）P、A两点间的电势差； （2）场强E的大小； （3）小球速度最大时，细线的拉力大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 从A点到P点，对小球，根据动能定理有 解得 则P、A两点间的电势差为 【小问2详解】 根据 解得场强的大小为 【小问3详解】 小球受到电场力和重力的合力大小为 小球受到电场力和重力的合力方向与竖直方向的夹角为，则有 可得 可知小球运动到OB右侧与P点等高位置Q时，小球的速度最大；从P点到Q点的过程中，根据动能定理可得 解得 在Q点，由牛顿第二定律可得 解得细线的拉力大小为 15. 如图甲所示，在坐标系中，射线管由平行于轴的金属板A、B和平行于金属板的细管C组成。细管C到两金属板距离相等，右侧的开口在轴上。放射源在A板左端，可以沿特定方向发射某一初速度的粒子。若金属板长为、间距为，当A、B板间加上某一电压时，粒子恰好以速度从细管C水平射出，进入位于第I象限的静电分析器中。静电分析器中存在如图所示的辐向电场，电场线沿半径方向，指向与坐标系原点重合的圆心。粒子在该电场中恰好做半径为的匀速圆周运动，轨迹上的场强大小处处相等（未知）。时刻粒子垂直轴进入第Ⅳ象限的交变电场中，交变电场的场强大小也为，方向随时间的变化关系如图乙所示（已知），规定沿轴正方向为电场的正方向。已知粒子的电荷量为（为元电荷）、质量为，重力不计。求： （1）粒子在静电分析器中运动轨迹上的； （2）粒子从放射源发射时的初速度大小； （3）在时刻，粒子的位置坐标。 【答案】（1） （2） （3）（，） 【解析】 【小问1详解】 粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，有 解得 【小问2详解】 由题意可知，粒子在平行金属板中的逆运动为类平抛运动，水平方向有 竖直方向有 由牛顿第二定律有 联立解得 粒子从放射源运动到的过程中，由动能定理有 解得 【小问3详解】 时，粒子在轴方向的速度 所以内粒子沿x轴正方向前进的距离为 内粒子沿轴方向的位移为零，所以时，粒子的横坐标为 粒子的纵坐标为 综上所述，时，粒子的坐标为（，） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $