内容正文:
高二第一次学情调研
物理
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
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,只有一项是符合题目要求的。
1. 某工厂在加工一根材质均匀的金属导线时,发现其初始电阻为。现通过拉伸工艺将这根导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍。假设在整个拉伸过程中导线的体积保持不变且电阻率不发生变化,则拉长后导线的电阻变为( )
A. B. C. D.
2. 三个完全相同的绝缘带电小球A、B、C放置在光滑绝缘水平面上,A球带电荷量为,B球带电荷量为,A、B固定不动,间距为,小球大小远小于,可视为点电荷。现将C球缓慢移至A、B连线上的某位置(A、B之间),使得C球处于静止状态,则C球应放置在( )
A. A、B连线中点
B. A、B连线距A球处
C. A、B连线距A球处
D. A、B连线距A球处
3. 质量为、带电荷量为的粒子,以初速度沿垂直于电场的方向射入两极板间的匀强电场,电场强度为,极板长度为。不计重力,粒子射出电场时在电场方向上的偏转距离为( )
A. B. C. D.
4. 两个平行的无限大均匀带电平面,分别带等量异种电荷,面电荷密度大小均为。已知单个无限大均匀带电平面产生的电场强度大小为,方向垂直于平面,则两平面之间区域的电场强度大小为( )
A. B. C. D. 0
5. 在匀强电场中,将一电荷量为的点电荷从A点移到B点,电场力做的功为,则A、B两点间的电势差为( )
A. 2 V B. -2 V C. 0.5 V D. -0.5 V
6. 关于静电场中电势差与电场强度的关系,下列说法正确的是( )
A. 电场强度越大的地方,电势一定越高
B. 沿着电场线方向,电势降低的方向必定是电场强度的方向
C. 在匀强电场中,任意两点间的电势差等于电场强度与这两点间距离的乘积
D. 在匀强电场中,沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等
7. 在匀强电场中,A、B、C三点构成直角三角形,,,。已知A点的电势为12 V,B点的电势为3 V,C点的电势为12 V,则该匀强电场的电场强度大小为( )
A. 200 V/m B. 300 V/m C. 400 V/m D. 500 V/m
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. 下列关于静电的利用与防止的说法,正确的是( )
A. 静电复印是利用静电吸附墨粉的
B. 避雷针是利用尖端放电原理来保护建筑物免遭雷击的
C. 油罐车尾部拖一条铁链,是为了防止油渗漏
D. 印刷厂中保持适当的湿度,是为了保持纸张的柔性
9. 关于电容器的电容,下列说法正确的是( )
A. 电容器所带电荷量越多,电容越大
B. 电容器两板间电压越高,电容越大
C. 电容器的电容是由其本身结构决定的,与所带电荷量无关
D. 只增大平行板电容器两板间的距离,电容减小
10. 某种静电分析器简化图如图所示,在两条半圆形圆弧板组成的管道中加上径向电场。一电子a自A点垂直电场射入,恰好做圆周运动,运动轨迹为ABC,半径为r。另一电子b自A点垂直电场射入,轨迹为弧APQ,其中P、B、O共线,已知B、P间的电势差为U,,a电子入射动能为,则( )
A. B点的电场强度为
B. P点的电场强度大于C点的电场强度
C. b电子在P点的动能大于在Q点的动能
D. b电子全程克服电场力做的功等于
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图所示,金属板A、B靠在一起且均不带电,将一带正电荷的导体C靠近A板,则A板带________,B板带________。
12. 某实验小组用如图乙所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小,他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。实验时,根据图乙所示的电路原理图连接好电路,时刻把开关K掷向1端,电容器充电完毕后,再把开关K掷向2端,电容器通过电阻R放电,电流传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的图像,如图丙所示。
(1)关于电容器的充、放电,下列说法正确的是________。(填正确答案标号)
A. 电容器充、放电过程中,外电路有恒定电流
B. 电容器充、放电过程中,外电路有变化的电流
C. 电容器放电过程中,电容器所带的电荷量逐渐减小
D. 电容器充电过程中,电容器的电容逐渐增大
(2)在形成曲线1的过程中,电容器两极板间的电容________;在形成曲线2的过程中,电容器的电压________。(均填“逐渐增大”“不变”或“逐渐减小”)
(3)理论上,曲线2与横轴所围面积________(填“>”“<”或“=”)曲线1与横轴所围面积。
13. 某同学想测量绕制滑动变阻器的金属丝的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源、电压表(内阻非常大)、定值电阻(阻值为)、滑动变阻器、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图甲是学生设计的实验电路原理图。
(1)该同学首先截取了一段长为的金属丝,用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图乙所示,该读数_____。
(2)实验时,先将滑动变阻器接入电路的电阻调至最大,闭合S。
(3)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器接入电路的电阻,此时电压表读数记为,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为。由此得到流过待测金属丝的电流_____,金属丝的电阻_____。(结果均用、、表示)
(4)继续微调,重复(3)的测量过程,得到多组测量数据,以为纵坐标,为横坐标,根据测得的数据绘制出图像,若图像的斜率为,则金属丝的电阻为_____(用、表示)。
得到的多组测量数据如表所示,根据表格数据,作出图像,如图丙所示,则可求得金属丝的电阻_____(结果保留两位有效数字)。
/mV
0.50
0.70
0.90
1.15
1.40
/mV
0.99
1.39
1.80
2.28
2.80
(5)待测金属丝所用材料的电阻率_____(用、、、表示)。
14. 如图所示,三个小球a、b、c所带电荷量均为,每两个小球间的距离均为,小球b、c固定且连线水平,小球a恰好静止于b、c所在竖直面上,重力加速度大小为,静电力常量为,求:
(1)小球b、c间的库仑力大小;
(2)小球a的质量。
15. 如图所示,一长为L的绝缘细线一端固定于O点,另一端系一个可视为点电荷的带正电小球,小球质量为m,电荷量为q,竖直平面内存在水平向左的匀强电场,电场强度大小,初始时刻小球静止在P点。现在在P点给小球一垂直于OP方向。大小的初速度,使小球沿着圆周运动到最高点Q,重力加速度大小为g,空气阻力不计,求:
(1)小球在P点静止时细线受到的拉力大小F;
(2)小球运动到Q点时的动能。
16. 如图所示,竖直平面内的绝缘圆弧轨道AB和绝缘水平轨道BC相切于B,其中圆弧轨道AB的圆心为O,,圆心角,圆弧轨道光滑,轨道BC粗糙且足够长,轨道AB左侧区域存在一竖直向下的匀强电场,大小为(未知),电场宽度,轨道BC所在区域存在水平向右的匀强电场(不包括B点),大小为。一质量、电荷量的滑块以一定的初速度从竖直电场的左边界水平抛入,恰好能做直线运动,滑块与水平轨道间的动摩擦因数,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小,。
(1)求滑块的电性和的大小;
(2)若竖直电场的电场强度大小不变,方向反向,要使滑块恰好能从A点沿切线滑入轨道,求滑块水平抛入竖直电场时的初速度大小,以及进入A点时的速度大小;
(3)在第(2)问的条件下,若,求滑块与水平轨道间最终因摩擦而产生的热量Q。
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高二第一次学情调研
物理
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
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,只有一项是符合题目要求的。
1. 某工厂在加工一根材质均匀的金属导线时,发现其初始电阻为。现通过拉伸工艺将这根导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍。假设在整个拉伸过程中导线的体积保持不变且电阻率不发生变化,则拉长后导线的电阻变为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】 根据电阻定律公式
可得初始状态下导线电阻
拉伸过程体积不变,即
拉伸后长度
因此拉伸后横截面积
代入可得拉伸后的电阻
故选C。
2. 三个完全相同的绝缘带电小球A、B、C放置在光滑绝缘水平面上,A球带电荷量为,B球带电荷量为,A、B固定不动,间距为,小球大小远小于,可视为点电荷。现将C球缓慢移至A、B连线上的某位置(A、B之间),使得C球处于静止状态,则C球应放置在( )
A. A、B连线中点
B. A、B连线距A球处
C. A、B连线距A球处
D. A、B连线距A球处
【答案】C
【解析】
【详解】球电荷量的绝对值为,到球的距离为,静电力常量为。球所受重力与支持力平衡;由于球与球均带正电,球在两球之间受到的两个库仑力方向相反。由库仑定律及平衡条件得
约去公共因子,并利用两段距离均为正,得
解得
故选C。
3. 质量为、带电荷量为的粒子,以初速度沿垂直于电场的方向射入两极板间的匀强电场,电场强度为,极板长度为。不计重力,粒子射出电场时在电场方向上的偏转距离为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】带电粒子垂直射入匀强电场做类平抛运动,垂直电场方向为匀速直线运动,则
解得
沿电场方向由牛顿第二定律得加速度
偏转位移公式为
联立解得
故选A。
4. 两个平行的无限大均匀带电平面,分别带等量异种电荷,面电荷密度大小均为。已知单个无限大均匀带电平面产生的电场强度大小为,方向垂直于平面,则两平面之间区域的电场强度大小为( )
A. B. C. D. 0
【答案】C
【解析】
【详解】根据电场叠加原理,空间某点的电场强度为各带电平面单独产生的电场强度的矢量和,正电平面在两板间产生的场强大小
方向垂直平面指向负电平面;负电平面在两板间产生的场强大小
方向垂直平面指向负电平面,与方向相同;因此两板间合场强
故选C。
5. 在匀强电场中,将一电荷量为的点电荷从A点移到B点,电场力做的功为,则A、B两点间的电势差为( )
A. 2 V B. -2 V C. 0.5 V D. -0.5 V
【答案】B
【解析】
【详解】根据
代入,
解得
故选B。
6. 关于静电场中电势差与电场强度的关系,下列说法正确的是( )
A. 电场强度越大的地方,电势一定越高
B. 沿着电场线方向,电势降低的方向必定是电场强度的方向
C. 在匀强电场中,任意两点间的电势差等于电场强度与这两点间距离的乘积
D. 在匀强电场中,沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场强度是描述电场力性质的物理量,电势是描述电场能性质的物理量,二者无必然大小关系,例如负点电荷的电场中,越靠近点电荷场强越大,但电势越低,故A错误;
B.电势降低的方向有无数个,只要方向与电场强度方向夹角小于90°,电势都会降低,只有电势降低最快的方向才是电场强度的方向,故B错误;
C.匀强电场中电势差与场强的关系为
其中是两点沿电场方向的距离,不是两点的任意距离,故C错误;
D.匀强电场的电场强度处处恒定,沿着电场线方向,相同距离对应的沿电场方向的距离相等,由
可知相同距离上的电势降落必定相等,故D正确。
故选D。
7. 在匀强电场中,A、B、C三点构成直角三角形,,,。已知A点的电势为12 V,B点的电势为3 V,C点的电势为12 V,则该匀强电场的电场强度大小为( )
A. 200 V/m B. 300 V/m C. 400 V/m D. 500 V/m
【答案】B
【解析】
【详解】已知
因此为匀强电场的等势线。匀强电场中电场线与等势线垂直,又
即
因此与电场线方向平行,且电场方向由高电势指向低电势,即沿由指向。
、两点电势差
沿电场方向的距离
根据公式
解得
故选B。
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. 下列关于静电的利用与防止的说法,正确的是( )
A. 静电复印是利用静电吸附墨粉的
B. 避雷针是利用尖端放电原理来保护建筑物免遭雷击的
C. 油罐车尾部拖一条铁链,是为了防止油渗漏
D. 印刷厂中保持适当的湿度,是为了保持纸张的柔性
【答案】AB
【解析】
【详解】A.静电复印时,硒鼓上的带电区域吸附墨粉,再将墨粉转印到纸上,是利用静电吸附作用工作的,属于静电的利用,A正确;
B.避雷针的针端尖锐,带电云层靠近建筑物时,避雷针通过尖端放电将云层中的电荷提前导入大地,避免雷电直接击中建筑物,是利用尖端放电原理保护建筑物的,B正确;
C.油罐车运输过程中油与罐体摩擦产生大量静电,尾部拖一条铁链是为了将静电随时导入大地,防止电荷积累发生火花放电引发事故,不是为了防止油渗漏,C错误;
D.印刷厂中纸张间摩擦产生大量静电,会使纸张相互粘连、吸附尘埃,影响连续印刷,保持适当的湿度是为了及时导走静电、防止静电危害,不是为了保持纸张的柔性,D错误。
故选AB。
9. 关于电容器的电容,下列说法正确的是( )
A. 电容器所带电荷量越多,电容越大
B. 电容器两板间电压越高,电容越大
C. 电容器的电容是由其本身结构决定的,与所带电荷量无关
D. 只增大平行板电容器两板间的距离,电容减小
【答案】CD
【解析】
【详解】ABC.电容器的电容是由其本身结构决定的,与所带电荷量、两板间电压均无关,故AB错误,C正确;
D.平行板电容器的决定式为
只增大两板间的距离时,电容减小,故D正确。
故选CD。
10. 某种静电分析器简化图如图所示,在两条半圆形圆弧板组成的管道中加上径向电场。一电子a自A点垂直电场射入,恰好做圆周运动,运动轨迹为ABC,半径为r。另一电子b自A点垂直电场射入,轨迹为弧APQ,其中P、B、O共线,已知B、P间的电势差为U,,a电子入射动能为,则( )
A. B点的电场强度为
B. P点的电场强度大于C点的电场强度
C. b电子在P点的动能大于在Q点的动能
D. b电子全程克服电场力做的功等于
【答案】AC
【解析】
【详解】A.a电子自A点垂直电场射入后恰好做匀速圆周运动,电场力提供向心力,则
又
解得,A正确;
B.B、C两点到圆心O的距离相等,处在同一等势面上,该处电场线疏密程度相同,则
P点到圆心的距离更大,该处电场线比B点处稀疏,则,B错误;
C.b电子从P点运动到Q点,沿电场线方向向外移动,电场力做负功,动能减小,则b电子在P点的动能大于在Q点的动能,C正确;
D.A、C两点处在同一等势面上,电势相等,则
因电场强度沿半径向外减小,CQ段的平均电场强度小于BP段的平均电场强度,结合
可得
故b电子全程克服电场力做的功 ,D错误。
故选AC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图所示,金属板A、B靠在一起且均不带电,将一带正电荷的导体C靠近A板,则A板带________,B板带________。
【答案】 ①. 负电 ②. 正电
【解析】
【详解】[1][2]导体带正电,靠近板时,由于静电感应,导体、中的自由电子向靠近的一端移动,因此板带负电;板远离的一端失去电子,带正电。
12. 某实验小组用如图乙所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小,他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。实验时,根据图乙所示的电路原理图连接好电路,时刻把开关K掷向1端,电容器充电完毕后,再把开关K掷向2端,电容器通过电阻R放电,电流传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的图像,如图丙所示。
(1)关于电容器的充、放电,下列说法正确的是________。(填正确答案标号)
A. 电容器充、放电过程中,外电路有恒定电流
B. 电容器充、放电过程中,外电路有变化的电流
C. 电容器放电过程中,电容器所带的电荷量逐渐减小
D. 电容器充电过程中,电容器的电容逐渐增大
(2)在形成曲线1的过程中,电容器两极板间的电容________;在形成曲线2的过程中,电容器的电压________。(均填“逐渐增大”“不变”或“逐渐减小”)
(3)理论上,曲线2与横轴所围面积________(填“>”“<”或“=”)曲线1与横轴所围面积。
【答案】(1)BC (2) ①. 不变 ②. 逐渐减小
(3)
【解析】
【小问1详解】
AB.由I-t图像可知,电容器充、放电过程中,外电路有变化电流,故A错误,B正确;
C.电容器放电过程中,电容器中所带的电荷量逐渐减小,故C正确;
D.电容器充电过程中,根据可知电容器的电容不变,故D错误。
故选BC。
【小问2详解】
[1][2]在形成电流曲线1的过程中,电容器充电,根据可知电容器的电容不变;在形成电流曲线2的过程中,电容器放电,则电容器的电压逐渐减小。
【小问3详解】
曲线与横轴所围面积表示电容器充电或放电的电荷量;曲线1表明的电容器充电的电量等于曲线2对应的电容器放电的电量,根据Q=It可知图像与坐标轴围成的面积等于电容器的充电或放电电量,则曲线2与横轴所围面积等于曲线1与横轴所围面积。
13. 某同学想测量绕制滑动变阻器的金属丝的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源、电压表(内阻非常大)、定值电阻(阻值为)、滑动变阻器、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图甲是学生设计的实验电路原理图。
(1)该同学首先截取了一段长为的金属丝,用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图乙所示,该读数_____。
(2)实验时,先将滑动变阻器接入电路的电阻调至最大,闭合S。
(3)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器接入电路的电阻,此时电压表读数记为,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为。由此得到流过待测金属丝的电流_____,金属丝的电阻_____。(结果均用、、表示)
(4)继续微调,重复(3)的测量过程,得到多组测量数据,以为纵坐标,为横坐标,根据测得的数据绘制出图像,若图像的斜率为,则金属丝的电阻为_____(用、表示)。
得到的多组测量数据如表所示,根据表格数据,作出图像,如图丙所示,则可求得金属丝的电阻_____(结果保留两位有效数字)。
/mV
0.50
0.70
0.90
1.15
1.40
/mV
0.99
1.39
1.80
2.28
2.80
(5)待测金属丝所用材料的电阻率_____(用、、、表示)。
【答案】 ①. 0.500 ②. ③. ④. ⑤. 9.0##10##11 ⑥.
【解析】
【详解】(1)螺旋测微器测量金属丝的直径D=50.0×0.01mm=0.500mm
(3)由电路可知,流过待测金属丝的电流
金属丝的电阻
(4)根据
解得
则
解得
做出图像,则
解得
(5)根据
解得
14. 如图所示,三个小球a、b、c所带电荷量均为,每两个小球间的距离均为,小球b、c固定且连线水平,小球a恰好静止于b、c所在竖直面上,重力加速度大小为,静电力常量为,求:
(1)小球b、c间的库仑力大小;
(2)小球a的质量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由库仑力定律可得小球b、c间的库仑力大小为
【小问2详解】
三个小球a、b、c所带电荷量均为,因此小球、对的库仑斥力大小均为,两个力的夹角为,这两个库仑力的合力为
小球a的受力分析如图所示:
根据平衡条件可得
解得
15. 如图所示,一长为L的绝缘细线一端固定于O点,另一端系一个可视为点电荷的带正电小球,小球质量为m,电荷量为q,竖直平面内存在水平向左的匀强电场,电场强度大小,初始时刻小球静止在P点。现在在P点给小球一垂直于OP方向。大小的初速度,使小球沿着圆周运动到最高点Q,重力加速度大小为g,空气阻力不计,求:
(1)小球在P点静止时细线受到的拉力大小F;
(2)小球运动到Q点时的动能。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
小球在P点静止,受重力mg、电场力qE和细线拉力F作用而平衡。设细线与竖直方向的夹角为,由平衡条件有,,
代入得
【小问2详解】
小球从P点运动到Q点,水平方向位移大小为、方向向右,电场力水平向左,电场力做负功;竖直方向上升
重力做负功,设小球经过P点时的速度大小为,由动能定理有
代入得
16. 如图所示,竖直平面内的绝缘圆弧轨道AB和绝缘水平轨道BC相切于B,其中圆弧轨道AB的圆心为O,,圆心角,圆弧轨道光滑,轨道BC粗糙且足够长,轨道AB左侧区域存在一竖直向下的匀强电场,大小为(未知),电场宽度,轨道BC所在区域存在水平向右的匀强电场(不包括B点),大小为。一质量、电荷量的滑块以一定的初速度从竖直电场的左边界水平抛入,恰好能做直线运动,滑块与水平轨道间的动摩擦因数,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小,。
(1)求滑块的电性和的大小;
(2)若竖直电场的电场强度大小不变,方向反向,要使滑块恰好能从A点沿切线滑入轨道,求滑块水平抛入竖直电场时的初速度大小,以及进入A点时的速度大小;
(3)在第(2)问的条件下,若,求滑块与水平轨道间最终因摩擦而产生的热量Q。
【答案】(1)带负电,
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
滑块水平抛入竖直向下的匀强电场后,恰好能做直线运动,根据受力平衡可知,电场力竖直向上,与场强方向相反,故滑块带负电;由受力平衡可得
解得
且滑块带负电。
【小问2详解】
竖直电场反向后,由牛顿第二定律可得
滑块在竖直电场里做类平抛运动,分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的初速度为零的匀加速直线运动。对滑块在A点的速度沿着水平、竖直方向进行正交分解,如图所示:
设水平速度为,则运动时间
设滑块在A点竖直方向的速度为,则
由几何关系可得
解得
滑块进入A点时的速度大小
【小问3详解】
滑块从A点运动到B点过程,由机械能守恒定律可得
滑块在水平电场里受到水平向左的电场力为,滑动摩擦力为
由于,因此滑块会在圆弧轨道和水平轨道间做往复运动,最终停在B点。
根据能量守恒可得滑块与水平轨道间最终因摩擦而产生的热量为
解得
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