内容正文:
高二物理
考生注意:
1、本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2、答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3、考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4、本卷命题范围:必修第三册第九章至第十一章第3节。
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. 如图所示,在优质话筒线的外层包裹着金属编织层,以防止干扰信号混入。其中包含的静电原理是( )
A. 静电吸附 B. 尖端放电
C. 静电除尘 D. 静电屏蔽
【答案】D
【解析】
【详解】A.静电吸附是利用带电体能够吸引轻小物体的性质,例如静电吸尘器等,与话筒线外层包裹金属编织层防止干扰信号的原理不同,故A错误;
B.尖端放电是指尖端物体在强电场作用下,使周围空气被电离,产生放电的现象,例如避雷针,与本题防止干扰信号的原理不同,故B错误;
C.静电除尘是利用静电使灰尘带电,然后在电场力作用下被吸附到电极上,与本题防止干扰信号的原理不同,故C错误;
D.话筒线外层包裹的金属编织层起到了静电屏蔽的作用,能够阻止外界干扰信号进入话筒线内部,从而保证音频信号的纯净,故D正确。
故选D。
2. 如图,一对用绝缘支座的不带电导体A和B彼此接触,手握绝缘棒把带正电的带电体C移近导体A、B,分开导体A和B,再移开带电体C,则( )
A. 导体A和B都带正电 B. 导体A和B都带负电
C. 导体A和B都不带电 D. 导体A带负电,导体B带正电
【答案】D
【解析】
【详解】一对用绝缘支座的不带电导体A和B彼此接触,手握绝缘棒把带正电的带电体C移近导体A、B,带正电的带电体C将导体A、B中的自由电子吸引到左端,左端多电子带负电,右端少电子带正电,分开导体A和B,导体A多电子带负电,导体B少电子带正电。再移开带电体C,导体A仍然带负电,导体B仍然带正电。
故选D。
3. 物理学中,常通过两个物理量的比值来表征研究对象的某种固有性质,这种科学的定义方法被称为比值定义法。下列物理量的研究过程中,采用了比值定义法的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A.电阻是导体的固有属性,与导体两端电压、通过导体的电流无关,仅通过与的比值反映导体对电流的阻碍作用,属于比值定义法,故A正确;
B.加速度由合外力和质量共同决定,、的变化会直接改变,是加速度的决定式,不属于比值定义法,故B错误;
C.平行板电容器的电容由介电常数、极板正对面积、极板间距共同决定,是电容的决定式,不属于比值定义法,故C错误;
D.电流由导体两端电压和导体电阻共同决定,是欧姆定律的表达式,反映三者的定量制约关系,不属于比值定义法,故D错误。
故选A。
4. 我国新能源电动汽车技术发展迅速,国产新能源电动汽车品牌越来越受消费者的青睐。假设某新能源电动汽车内部电路中通有恒定电流,电路中某段导体在6s内有1.2C的电子向左通过它的某一横截面,则该导体内电流的大小和方向分别为( )
A. 0.2A、向左 B. 0.2A、向右 C. 5A、向左 D. 5A、向右
【答案】B
【解析】
【详解】电流的大小由电荷量和时间决定,公式为
已知电量,时间
代入公式得
电流的方向定义为正电荷运动的方向。电子带负电,因此电流方向向右。
故选 B。
5. 如图所示,一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,高为c,且。当电流沿AB方向时测得样品的电阻为R,则当电流沿CD方向时( )
A. 样品的电阻不变 B. 样品的电阻变大
C. 样品的电阻率不变 D. 样品的电阻率变大
【答案】C
【解析】
【详解】样品的电阻率由导体的材料决定,则无论电流方向如何,导体的电阻率不变;当电流沿AB方向时样品的电阻
当电流沿CD方向时样品的电阻
因,则。
故选C。
6. 如图所示,电荷量为e的粒子仅在电场力作用下沿实线轨迹从A点运动到B点,虚线为等差等势面。下列说法正确的是( )
A. 从A到B粒子的电势能在减小
B. 从A到B粒子的动能越来越大
C. 粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
D. 粒子带负电
【答案】D
【解析】
【详解】A.粒子从点运动到点,轨迹向上凸起,合力方向指向轨迹凹侧,即竖直向下。电场方向由高电势指向低电势,即竖直向上,所以粒子带负电。粒子带负电,从到电势降低,电势能增加,故A错误;
B.粒子从到电场力做负功,动能减小,故B错误;
C.图中等差等势面等间距,为匀强电场,粒子在点受到的电场力等于在点受到的电场力,故C错误;
D.由上述分析可知,粒子带负电,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,正方形abcd的b、d两点各固定一电荷量为+q的点电荷,a点固定另一点电荷,测得c点的电场强度为零。则固定在a点的点电荷( )
A. 带负电,电荷量大小为 B. 带负电,电荷量大小为2q
C. 带正电,电荷量大小为 D. 带正电,电荷量大小为2q
【答案】A
【解析】
【详解】设正方形边长为,则、间距离为 ,、两处的点电荷在点产生的场强大小均为,方向分别沿和方向。 根据平行四边形定则,、 两处点电荷在点产生的合场强大小为 ,方向沿连线由指向。 因为点的合场强为零,所以点电荷在点产生的场强必须与大小相等、方向相反, 即的方向由指向,说明点电荷带负电。
由 ,可得
解得 ,故点电荷带负电,电荷量大小为 。
故选A。
8. 如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中,O是两点电荷连线的中点,M、N是两点电荷连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O点对称,下列说法正确的是( )
A. M点和N点电势相同
B. B点和C点电势相同
C. A点和D点电场强度相同
D. B、O、C三点中O点电场强度的大小最大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线,M、N两点都在中垂线上,且相对O点对称,两点电势相同,A正确;
B.B点靠近正电荷一侧,C点靠近负电荷一侧,沿电场线方向电势逐渐降低,则,两点电势不相同,B错误;
C.A、D两点相对O点对称,由对称性知两点电场强度大小相等;A点合场强方向向左,D点合场强方向也向左,方向相同,则A、D两点电场强度相同,C正确;
D.在两电荷连线上,从中点向电荷电场线逐渐变密,B、O、C三点中O点处电场线最疏,电场强度最小,D错误。
故选AC。
9. 一带正电的粒子在电场中做直线运动的图像如图所示,、时刻分别经过M、N两点,已知运动过程中粒子仅受电场力作用,则下列判断正确的是( )
A. 该电场为匀强电场
B. M点的电势高于N点的电势
C. 从M点运动到N点的过程中,电势能逐渐增大
D. 粒子在M点所受到的电场力大于在N点所受到的电场力
【答案】AC
【解析】
【详解】AD.图像的斜率表示加速度,图像的斜率不变,则粒子的加速度恒定,根据牛顿第二定律
可知,该电场为匀强电场,粒子在M点所受到的电场力等于在N点所受到的电场力。故A正确,D错误;
BC.由图可知,粒子从M点运动到N点的过程中,速度逐渐减小,即粒子的动能逐渐减小,故粒子所受电场力做负功,粒子的电势能增大,根据
由于粒子带正电,可知从M点运动到N点的过程电势逐渐升高,即M点的电势低于N点的电势。故B错误,C正确;
故选AC。
【点睛】图像的斜率表示加速度。结合牛顿第二定律分析场强情况。再根据速度的变化判断电势能的变化情况。
10. 如图所示,在匀强电场中,将电荷量为的正试探电荷从电场中的A点移到B点,该试探电荷的电势能减少了,再从B点移到C点,静电力对该试探电荷做了的功。已知电场强度方向与直角所在的平面平行,,则下列说法正确的是( )
A. 该试探电荷在A点的电势能小于在C点的电势能
B. A、B两点间的电势差
C. 电场强度大小
D. 电场强度的方向垂直于AC指向右上方
【答案】CD
【解析】
【详解】A.电势能的变化量等于电场力做得功,电势能减少电场力做正功,电势能增加电场力做负功,结合题干信息可得从A运动到C电场力不做功,所以A点和C点的电势能相等,故A错误;
B.由得,A、B两点间的电势差为,故B错误;
C.A点和C点的电势能相同,则A、C连线为一条等势线,过B点做AC的垂线即为一根电场线,由几何关系和得,电场强度的大小为,故C正确;
D.电场强度的方向沿电势降低的方向,A、C点电势相等,AC为等势线,B点电势更低,则电场强度的方向垂直AC指向右上方,故D正确。
故选CD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 物理学家密立根利用如图所示的油滴装置进行了测定电子电荷的实验,因而获得了1923年诺贝尔物理学奖。两块水平放置的金属板、分别与电源的正负极相连接,板间产生匀强电场,方向竖直向下,图中油滴悬浮在两板间保持静止。
(1)悬浮油滴带___________电(填“正”或“负”)。
(2)(多选)已知当地的重力加速度为。若要测出该油滴的电荷量,需要测出的物理量有___________。
A. 油滴质量
B. 两板间的电压
C. 两板间的距离
D. 两板的长度
(3)油滴的电荷量___________是电子所带电荷量的整数倍(填“一定”或“不一定”)。
(4)(多选)若要使原本静止的油滴落到下极板,则下列做法可以达到目的的有___________。
A. 保持两极板间电压不变,把下极板向下移
B. 断开电源,把下极板向右移
C. 断开电源,在两极板间插入电介质
D. 断开电源,把下极板向上移
【答案】(1)负 (2)ABC
(3)一定 (4)AC
【解析】
【小问1详解】
带电荷量为的油滴静止不动,则油滴受到向上的电场力,题图中平行板电容器上极板带正电,下极板带负电,故板间场强方向竖直向下,则油滴带负电。
【小问2详解】
平行金属板板间存在匀强电场,油滴恰好处于静止状态,电场力与重力平衡,则有
所以需要测出的物理量有油滴质量,两板间的电压,两板间的距离,故选ABC。
【小问3详解】
不同油滴所带电荷量虽不相同,但一定都是某个最小电荷量(元电荷)的整数倍。
【小问4详解】
A.若要使原本静止的油滴落到下极板,减小电场力即可。保持两极板间电压不变,把下极板向下移,即增大极板间距,根据可知,电场强度减小,则电场力减小,因此油滴可落到下极板,A正确;
BCD.断开电源,金属板所带电荷量不变,根据,,,可得则把下极板向上移,虽然两板间距离变化,但两板间电场强度不变,因此油滴仍处于静止状态;把下极板向右移,减小了,两板间电场强度增大,油滴会向上运动;在两极板间插入电介质,则增大,所以两板间电场强度减小,油滴可落到下极板,BD错误,C正确。
故选AC。
12. 某同学用伏安法测量导体的电阻率,现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。
(1)实验测得的数据如下表,请在图乙中作出图线______。
U/V
0.30
0.40
0.80
1.10
1.20
1.60
I/A
0.07
0.09
0.18
0.22
0.27
0.35
(2)用作图法求得Rx的阻值为___________Ω(结果保留两位有效数字)
(3)某次用螺旋测微器测金属丝直径D,用游标卡尺测金属丝的长度L,示数如图丙所示,则D=_______mm,L=________cm
(4)写出该金属丝的电阻率的表达式___________(用U、I、D、L表示)
【答案】(1) (2)4.5##4.6
(3) ①. 1.843##1.842##1.843 ②. 4.240
(4)
【解析】
【小问1详解】
根据测得的数据描点,并作出图线如下所示
【小问2详解】
用作图法根据欧姆定律可得
【小问3详解】
[1]螺旋测微器的精确值为,由图可得金属丝直径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为,由图可知测金属丝的长度为
【小问4详解】
根据电阻定律可得
又
联立可得
13. 如图所示,用两根不可伸长的绝缘细线将A、B两带电小球悬挂于O点,电荷量分别为+9q、+q,质量分别为m1和m2,静止时A、B两球处于同一水平线上,其中O点到B球的距离OB=L,∠AOB=90°,∠OAB=30°,带电小球均可视为点电荷,静电力常量为k。求:
(1)A、B间的库仑力大小;
(2)A、B两球的质量之比。
【答案】(1) ;(2)1:3
【解析】
【详解】(1)由几何关系可知,A、B间距为
根据库仑定律,A、B之间的库仑力大小为
(2)对A、B受力分析如图所示
对A球
对B球
解得
14. 计算机断层(CT)扫描仪是医院常用设备,如图所示为其部分结构示意图(该结构装置处于真空环境),图中两对平行金属极板M、N和E、F分别竖直、水平放置。靠近M极板的电子从静止开始沿E、F极板间的中线,经M、N间电场加速后进入E、F间电场偏转,最后打到足够长的竖直接收屏上。已知M、N极板间电压为U₁;E、F极板长为L,间距也为L,上极板E接地,E、F极板区域外电场不计;接收屏与E、F极板右端的水平距离为。已知电子质量为m,电荷量为e。
(1)求电子穿过N极板小孔时的速度大小;
(2)若E、F极板所加电压为,电子从A点离开偏转电场,求电子在A点的电势能及打在接收屏上的位置离点的距离。
【答案】(1)
(2),
【解析】
【小问1详解】
对电子在M、N极板间的运动应用动能定理
解得
【小问2详解】
电子在E、F极板间做类平抛运动,水平方向运动的时间
竖直方向加速度
竖直方向的偏转位移
代入数据得
E、F极板间电场强度为
A点与极板E间电势差为
代入数据得
故
电子在A点的电势能
设打在接收屏上的位置离点的距离为d,如图所示
电子从A点射出后做匀速直线运动,速度偏转角的正切值
电子在E、F极板间做类平抛运动,其位移偏转角的正切值
由平抛运动的推论可知
联立解得
15. 如图所示,一质量为m的带电小球以与水平方向成30°角的初速度从O点斜向上进入水平向右的匀强电场,小球在竖直平面内做直线运动。已知小球所带电荷量的大小为q,重力加速度为g。
(1)求小球的电性及电场强度的大小;
(2)求小球出发点和轨迹最高点之间的电势差;
(3)若将小球由O点以初速度竖直向上抛出,小球运动到Q点时(未画出)速度方向水平,求O、Q两点间的距离。
【答案】(1)带负电,
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
因小球做直线运动,合力与初速度方向一定共线,电场力方向为水平方向,故合力与初速度方向相反,小球做匀减速直线运动,则小球受到的电场力水平向左,与电场强度方向相反,因此小球带负电。根据几何关系可得
解得电场强度的大小
【小问2详解】
设小球速度减小到零的位移为l
根据动能定理可得
小球出发点和轨迹最高点之间的电势差为
联立解得
【小问3详解】
在最高点小球的速度方向水平,小球在竖直方向上做竖直上抛运动,至最高点有运动时间为
竖直方向上的分位移为
在水平方向上向左做初速度为0的匀加速直线运动, 根据牛顿运动定律可得水平方向上的加速度为
至最高点水平方向上的分位移为
即O、Q两点间的距离
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考生注意:
1、本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2、答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3、考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4、本卷命题范围:必修第三册第九章至第十一章第3节。
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. 如图所示,在优质话筒线的外层包裹着金属编织层,以防止干扰信号混入。其中包含的静电原理是( )
A. 静电吸附 B. 尖端放电
C. 静电除尘 D. 静电屏蔽
2. 如图,一对用绝缘支座的不带电导体A和B彼此接触,手握绝缘棒把带正电的带电体C移近导体A、B,分开导体A和B,再移开带电体C,则( )
A. 导体A和B都带正电 B. 导体A和B都带负电
C. 导体A和B都不带电 D. 导体A带负电,导体B带正电
3. 物理学中,常通过两个物理量的比值来表征研究对象的某种固有性质,这种科学的定义方法被称为比值定义法。下列物理量的研究过程中,采用了比值定义法的是( )
A. B. C. D.
4. 我国新能源电动汽车技术发展迅速,国产新能源电动汽车品牌越来越受消费者的青睐。假设某新能源电动汽车内部电路中通有恒定电流,电路中某段导体在6s内有1.2C的电子向左通过它的某一横截面,则该导体内电流的大小和方向分别为( )
A. 0.2A、向左 B. 0.2A、向右 C. 5A、向左 D. 5A、向右
5. 如图所示,一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,高为c,且。当电流沿AB方向时测得样品的电阻为R,则当电流沿CD方向时( )
A. 样品的电阻不变 B. 样品的电阻变大
C. 样品的电阻率不变 D. 样品的电阻率变大
6. 如图所示,电荷量为e的粒子仅在电场力作用下沿实线轨迹从A点运动到B点,虚线为等差等势面。下列说法正确的是( )
A. 从A到B粒子的电势能在减小
B. 从A到B粒子的动能越来越大
C. 粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
D. 粒子带负电
7. 如图所示,正方形abcd的b、d两点各固定一电荷量为+q的点电荷,a点固定另一点电荷,测得c点的电场强度为零。则固定在a点的点电荷( )
A. 带负电,电荷量大小为 B. 带负电,电荷量大小为2q
C. 带正电,电荷量大小为 D. 带正电,电荷量大小为2q
8. 如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中,O是两点电荷连线的中点,M、N是两点电荷连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O点对称,下列说法正确的是( )
A. M点和N点电势相同
B. B点和C点电势相同
C. A点和D点电场强度相同
D. B、O、C三点中O点电场强度的大小最大
9. 一带正电的粒子在电场中做直线运动的图像如图所示,、时刻分别经过M、N两点,已知运动过程中粒子仅受电场力作用,则下列判断正确的是( )
A. 该电场为匀强电场
B. M点的电势高于N点的电势
C. 从M点运动到N点的过程中,电势能逐渐增大
D. 粒子在M点所受到的电场力大于在N点所受到的电场力
10. 如图所示,在匀强电场中,将电荷量为的正试探电荷从电场中的A点移到B点,该试探电荷的电势能减少了,再从B点移到C点,静电力对该试探电荷做了的功。已知电场强度方向与直角所在的平面平行,,则下列说法正确的是( )
A. 该试探电荷在A点的电势能小于在C点的电势能
B. A、B两点间的电势差
C. 电场强度大小
D. 电场强度的方向垂直于AC指向右上方
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 物理学家密立根利用如图所示的油滴装置进行了测定电子电荷的实验,因而获得了1923年诺贝尔物理学奖。两块水平放置的金属板、分别与电源的正负极相连接,板间产生匀强电场,方向竖直向下,图中油滴悬浮在两板间保持静止。
(1)悬浮油滴带___________电(填“正”或“负”)。
(2)(多选)已知当地的重力加速度为。若要测出该油滴的电荷量,需要测出的物理量有___________。
A. 油滴质量
B. 两板间的电压
C. 两板间的距离
D. 两板的长度
(3)油滴的电荷量___________是电子所带电荷量的整数倍(填“一定”或“不一定”)。
(4)(多选)若要使原本静止的油滴落到下极板,则下列做法可以达到目的的有___________。
A. 保持两极板间电压不变,把下极板向下移
B. 断开电源,把下极板向右移
C. 断开电源,在两极板间插入电介质
D. 断开电源,把下极板向上移
12. 某同学用伏安法测量导体的电阻率,现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。
(1)实验测得的数据如下表,请在图乙中作出图线______。
U/V
0.30
0.40
0.80
1.10
1.20
1.60
I/A
0.07
0.09
0.18
0.22
0.27
0.35
(2)用作图法求得Rx的阻值为___________Ω(结果保留两位有效数字)
(3)某次用螺旋测微器测金属丝直径D,用游标卡尺测金属丝的长度L,示数如图丙所示,则D=_______mm,L=________cm
(4)写出该金属丝的电阻率的表达式___________(用U、I、D、L表示)
13. 如图所示,用两根不可伸长的绝缘细线将A、B两带电小球悬挂于O点,电荷量分别为+9q、+q,质量分别为m1和m2,静止时A、B两球处于同一水平线上,其中O点到B球的距离OB=L,∠AOB=90°,∠OAB=30°,带电小球均可视为点电荷,静电力常量为k。求:
(1)A、B间的库仑力大小;
(2)A、B两球的质量之比。
14. 计算机断层(CT)扫描仪是医院常用设备,如图所示为其部分结构示意图(该结构装置处于真空环境),图中两对平行金属极板M、N和E、F分别竖直、水平放置。靠近M极板的电子从静止开始沿E、F极板间的中线,经M、N间电场加速后进入E、F间电场偏转,最后打到足够长的竖直接收屏上。已知M、N极板间电压为U₁;E、F极板长为L,间距也为L,上极板E接地,E、F极板区域外电场不计;接收屏与E、F极板右端的水平距离为。已知电子质量为m,电荷量为e。
(1)求电子穿过N极板小孔时的速度大小;
(2)若E、F极板所加电压为,电子从A点离开偏转电场,求电子在A点的电势能及打在接收屏上的位置离点的距离。
15. 如图所示,一质量为m的带电小球以与水平方向成30°角的初速度从O点斜向上进入水平向右的匀强电场,小球在竖直平面内做直线运动。已知小球所带电荷量的大小为q,重力加速度为g。
(1)求小球的电性及电场强度的大小;
(2)求小球出发点和轨迹最高点之间的电势差;
(3)若将小球由O点以初速度竖直向上抛出,小球运动到Q点时(未画出)速度方向水平,求O、Q两点间的距离。
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