内容正文:
泉州市奕聪中学高二年段10月份物理阶段测试卷
班级_________姓名_________________座号___________
一、单选题:本大题共6小题,共24分。
1. 如图所示,是点电荷电场中的一条电场线,则 ( )
A. a点场强一定大于b点场强
B. 形成这个电场的电荷一定带正电
C. 在b点由静止释放一个电子,将一定向a点运动
D. 正电荷在a处受到的静电力大于其在b处的静电力
2. 如图,充气后的气球在头发上摩擦,再靠近不带电的空易拉罐,在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐会朝气球方向滚动,(已知)下列说法正确的是( )
A. 易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同
B. 易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相同
C. 气球所带电荷量可能是
D. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
3. 两个分别带有电荷量-2Q和+6Q的相同金属小球(均可视为点电荷)固定在间距为r的两处,它们之间库仑力的大小为F,现将两球接触后再放回原处,则两球间库仑力的大小变为( )
A. B. C. D.
4. 如图,为静电除尘器除尘机理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的,下列表述正确的是( )
A. 到达集尘极的尘埃带正电荷
B. 电场方向由放电极指向集尘极
C. 带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同
D. 同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大
5. 电荷量为+Q的点电荷和接地金属板MN附近的电场线分布如图所示,点电荷与金属板相距为2d,图中P点到金属板和点电荷间的距离均为d.已知P点的电场强度为E0,静电力常数为,则金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为
A. E=0
B.
C.
D.
6. 如图所示,真空中正方体的a、c、f三个顶点处固定着三个点电荷,电荷量均为。已知三个点电荷在顶点b处产生的电场强度矢量和的大小为,那么三个点电荷在h点处产生的电场强度矢量和的大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本大题共4小题,共24分。
7. 如图所示,用金属网把不带电的验电器罩起来,再使带电金属球靠近金属网,则下列说法正确的是( )
A. 箔片张开
B. 箔片不张开
C. 金属球带电电荷足够大时才会张开
D. 金属网罩内部电场强度为零
8. 光滑绝缘水平面上,有两个带电小球甲、乙,电荷量分别为和,相距为,如果引入第三个带电小球丙,正好使三个小球都处于平衡状态,则( )
A. 丙球电荷量为 B. 丙球带正电
C. 丙球带负电 D. 丙球放在甲、乙连线之间距离甲处
9. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点,轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力,则( )
A. 粒子带正电荷 B. 粒子的加速度逐渐减小
C. 粒子在A点的速度大于在B点的速度 D. 粒子的初速度不为零
10. 如图甲所示,轴上和处分别固定A、B两点电荷,取电场强度沿轴正方向为正,轴上区域的电场强度分布如图乙所示,放入其中的电荷仅受电场力作用,由此可知( )
A. A、B两点电荷电性相同
B. A、B两点电荷电荷量大小之比
C. 在有限范围内,轴上仅有一处电场强度为零
D. 将一正点电荷从处由静止释放,仅在电场力作用下还能回到处
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 如图甲所示是库仑做实验用的装置-库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个不带电的金属小球,另一端通过物体使绝缘棒平衡。把一个与完全相同的金属小球带上电量后,插入容器并与接触,随即和分开,扭转细银丝,使和静止且相距,如图乙所示:(静电力常量为)
(1)的带电量为__________,所受库仑力方向沿__________(选填“”或“”)、大小为__________;
(2)取出,让和另一个完全相同的不带电金属球接触,再次插入容器。保持和距离不变,求所受库仑力大小__________。
12. 某实验小组在做“观察静电现象和探究两电荷间相互作用力的大小”的实验。
①如图甲所示,取一对用绝缘柱支撑的导体和,使它们彼此接触,起初它们不带电,分别贴在导体、下部的金属箔均是闭合的。现用丝绸摩擦过的玻璃棒移近导体,若先用手摸一下,再移走,然后分开、
(1)则导体__________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
②在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中,一同学猜想可能与两电荷间的距离和带电荷量有关。他选用带正电的小球和,球放在可移动的绝缘座上,球用绝缘细线悬挂于玻璃棒上点,如图乙所示。实验时,先保持两球电荷量不变,使球从远处逐渐向球靠近,观察到两球间的距离越小,球悬线的偏角越大,再保持两球间的距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,球悬线的偏角越大。实验表明:
(2)两电荷之间的相互作用力,随两电荷间的距离的__________(填“减小”或“增大”)而增大
(3)随两电荷电荷量的__________(填“减小”或“增大”)而增大
(4)此同学在探究中应用的科学方法是
A. 累积法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法
四、计算题:本大题共3小题,共36分。
13. 如图所示,电荷量分别为、的两带电小球A、B,用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点,静止时A、B两球处于同一水平线上,已知O点到A球的距离、,,静电力常量为,带电小球均可视为点电荷,求:
(1)A,B两球间的库仑力大小;
(2)A,B两球的质量之比;
(3)A,B连线中点处的电场强度大小。
14. 如图所示,AB两个点电荷,,相距d=3cm,在方向水平的匀强电场作用下,AB均保持静止状态,且悬线都沿竖直方向。(小球可视为质点,静电常数)求:
(1)匀强电场的场强大小和方向;
(2)A、B连线中点C的场强大小和方向。
15. 如图所示,光滑绝缘的水平面上固定着A、B、C三个带电小球,它们的质量都为m,彼此间距离均为r,A、B带正电,电荷量均为q。现对C施加一个水平力F的同时放开三个小球,三个小球在运动过程中保持间距r不变,静电力常数为,求:(三个小球均可视为点电荷)
(1)C球的电性和电荷量大小;
(2)水平力F的大小。
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泉州市奕聪中学高二年段10月份物理阶段测试卷
班级_________姓名_________________座号___________
一、单选题:本大题共6小题,共24分。
1. 如图所示,是点电荷电场中的一条电场线,则 ( )
A. a点场强一定大于b点场强
B. 形成这个电场的电荷一定带正电
C. 在b点由静止释放一个电子,将一定向a点运动
D. 正电荷在a处受到的静电力大于其在b处的静电力
【答案】C
【解析】
【分析】正电荷的电场线始于正电荷终止于无限远或负电荷,负电荷的电场线始于无限远终止于负电荷,通过电场线的疏密情况来判断场强的大小,分析电子的受力情况,判断其运动方向;
【详解】A、一条电场线无法判断电场线的疏密情况,故a点与b点场强大小关系不能确定,故A错误;
B、根据电场线始于正电荷终止于无限远或负电荷,或电场线始于无限远终止于负电荷,场源电荷的位置不能确定,也就无法确定电荷的电性,故B错误.
C、在b点由静止释放一个电子,所受的静电力向左,则电子将一定向a点运动,故C正确;
D、由知,E的大小不能确定,则正电荷所受的静电力大小也不能确定,故D错误.
【点睛】本题考查了点电荷电场线、场强、处于电场中的电荷受力情况,解题关键明确点电荷电场线的分布情况,知道电场线的疏密程度反映场强的大小.
2. 如图,充气后的气球在头发上摩擦,再靠近不带电的空易拉罐,在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐会朝气球方向滚动,(已知)下列说法正确的是( )
A. 易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同
B. 易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相同
C. 气球所带电荷量可能是
D. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
【答案】B
【解析】
【详解】AB.根据静电感应,靠近气球一侧与气球带异种电荷,远离一侧与气球带同种电荷,故A错误,B正确;
C.带电体的电荷量是元电荷的整数倍,而不是的整数倍,故气球所带电荷量不可能是,故C错误;
D.气球对易拉罐远侧为斥力,近侧为吸引力,并且对近侧的力大于远侧的力,故D错误。
故选B。
3. 两个分别带有电荷量-2Q和+6Q的相同金属小球(均可视为点电荷)固定在间距为r的两处,它们之间库仑力的大小为F,现将两球接触后再放回原处,则两球间库仑力的大小变为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据库仑定律有
两球接触后再放回原处,小球所带电荷量
根据库仑定律有
解得
故选D。
4. 如图,为静电除尘器除尘机理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的,下列表述正确的是( )
A. 到达集尘极的尘埃带正电荷
B. 电场方向由放电极指向集尘极
C. 带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同
D. 同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大
【答案】D
【解析】
【详解】ABC.由图示可知,集尘极与直流高压电源正极相连,则电场方向由集尘板指向放电极,尘埃在电场中通过某种机制带电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,则尘埃的电场力方向向右,故到达到达集尘极的尘埃带负电荷,故ABC错误;
D.根据
可知,同一位置带电荷量越多场强越大,尘埃所受电场力越大,故D正确。
故选D。
5. 电荷量为+Q的点电荷和接地金属板MN附近的电场线分布如图所示,点电荷与金属板相距为2d,图中P点到金属板和点电荷间的距离均为d.已知P点的电场强度为E0,静电力常数为,则金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为
A. E=0
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】+Q在P点产生的场强大小,方向水平向右;根据电场的叠加原理可得:,解得金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为,故选B.
6. 如图所示,真空中正方体的a、c、f三个顶点处固定着三个点电荷,电荷量均为。已知三个点电荷在顶点b处产生的电场强度矢量和的大小为,那么三个点电荷在h点处产生的电场强度矢量和的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设正方体的棱长为r,则每个点电荷在b点产生的电场强度大小均为
根据电场叠加原理可知
顶点c处的点电荷在h点形成的电场强度大小为
方向沿ch方向,其在gh和dh方向上的分量均为
同理可知a处的点电荷在h点产生的电场强度在dh和eh方向上的分量,以及f处的点电荷在h点产生的电场强度在eh和gh上的分量均为
所以三个点电荷在h点形成的电场强度之和大小为
故选B。
二、多选题:本大题共4小题,共24分。
7. 如图所示,用金属网把不带电的验电器罩起来,再使带电金属球靠近金属网,则下列说法正确的是( )
A. 箔片张开
B. 箔片不张开
C. 金属球带电电荷足够大时才会张开
D. 金属网罩内部电场强度为零
【答案】BD
【解析】
【详解】ABC.用金属网把验电器罩起来,由于金属网罩的静电屏蔽,再使带电金属球靠近验电器,箔片不张开。故B正确;AC错误;
D.静电屏蔽时,金属网罩内部电场强度为零。故D正确。
故选BD。
8. 光滑绝缘水平面上,有两个带电小球甲、乙,电荷量分别为和,相距为,如果引入第三个带电小球丙,正好使三个小球都处于平衡状态,则( )
A. 丙球电荷量为 B. 丙球带正电
C. 丙球带负电 D. 丙球放在甲、乙连线之间距离甲处
【答案】AC
【解析】
【详解】BC.由于甲、乙都带正电荷,丙小球如果带正电荷,两侧的小球受到两个排斥力,不可能平衡,因此,丙小球一定带负电荷,故C正确,B错误;
AD.第三个小球如果放到两侧,甲、乙对它都是吸引力,也不可能平衡,第三个小球一定放在甲、乙连线间,设第三个小球带电量为,距离甲球为,甲、乙间距离为,根据库仑定律和平衡条件,对丙小球
对小球甲
解得
故A正确,D错误。
故选AC。
9. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点,轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力,则( )
A. 粒子带正电荷 B. 粒子的加速度逐渐减小
C. 粒子在A点的速度大于在B点的速度 D. 粒子的初速度不为零
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.由粒子的运动轨迹弯曲方向可知,带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方,与电场强度方向相反,故粒子带负电,故A错误;
B.电场中A点电场线更密集,则电场强度大,电场力大,故加速度大,所以粒子的加速度一直减小,故B正确;
C.由于带电粒子是从A点到B点,带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方,故电场力做负功,带电粒子的电势能增大,动能减小,粒子在A点的速度大于在B点的速度,故C正确;
D.粒子做曲线运动,所以初速度不为零.故D正确。
故选BCD。
10. 如图甲所示,轴上和处分别固定A、B两点电荷,取电场强度沿轴正方向为正,轴上区域的电场强度分布如图乙所示,放入其中的电荷仅受电场力作用,由此可知( )
A. A、B两点电荷电性相同
B. A、B两点电荷电荷量大小之比
C. 在有限范围内,轴上仅有一处电场强度为零
D. 将一正点电荷从处由静止释放,仅在电场力作用下还能回到处
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据图乙可知,处的电场强度为0,则A、B两点电荷电性必定相反,故A错误;
B.由于处的电场强度为0,则有
可得A、B两点电荷电荷量大小之比为,故B正确;
C.由于处的电场强度为0,的场强沿轴负方向,的场强沿轴正方向,可知A带正电,B带负电;则在AB之间A的电场方向向右,B的电场方向也向右,即AB之间电场的方向始终不可能为0;A的电荷量大一些,A的左侧电场由A电荷决定,即A左侧的电场强度也不可能为0,即在有限范围内,轴上仅有位置一处电场强度为零,故C正确;
D.根据图像,将一正点电荷从处由静止释放,所受电场力方向始终沿轴正方向,即该电荷将在电场力作用下沿轴正方向做加速运动,不可能回到处,故D错误。
故选BC。
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 如图甲所示是库仑做实验用的装置-库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个不带电的金属小球,另一端通过物体使绝缘棒平衡。把一个与完全相同的金属小球带上电量后,插入容器并与接触,随即和分开,扭转细银丝,使和静止且相距,如图乙所示:(静电力常量为)
(1)的带电量为__________,所受库仑力方向沿__________(选填“”或“”)、大小为__________;
(2)取出,让和另一个完全相同的不带电金属球接触,再次插入容器。保持和距离不变,求所受库仑力大小__________。
【答案】(1) ①. ②. ③.
(2)
【解析】
【小问1详解】
[1][2]C与A完全相同,接触后电量平分,所以C的带电量为 ;
同种电荷相互排斥,A所受库仑力方向沿;
根据库仑定律
此时
则库仑力大小
【小问2详解】
C和另一个完全相同的不带电金属球接触,电量再次平分,C的电量变为 ,保持C和A距离不变,根据库仑定律可得
12. 某实验小组在做“观察静电现象和探究两电荷间相互作用力的大小”的实验。
①如图甲所示,取一对用绝缘柱支撑的导体和,使它们彼此接触,起初它们不带电,分别贴在导体、下部的金属箔均是闭合的。现用丝绸摩擦过的玻璃棒移近导体,若先用手摸一下,再移走,然后分开、
(1)则导体__________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
②在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中,一同学猜想可能与两电荷间的距离和带电荷量有关。他选用带正电的小球和,球放在可移动的绝缘座上,球用绝缘细线悬挂于玻璃棒上点,如图乙所示。实验时,先保持两球电荷量不变,使球从远处逐渐向球靠近,观察到两球间的距离越小,球悬线的偏角越大,再保持两球间的距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,球悬线的偏角越大。实验表明:
(2)两电荷之间的相互作用力,随两电荷间的距离的__________(填“减小”或“增大”)而增大
(3)随两电荷电荷量的__________(填“减小”或“增大”)而增大
(4)此同学在探究中应用的科学方法是
A. 累积法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法
【答案】(1)带负电 (2)减小
(3)增大 (4)C
【解析】
【小问1详解】
丝绸摩擦过的玻璃棒C带正电,移近导体A时,A、B作为整体发生静电感应,近端A侧聚集负电荷、远端B侧聚集正电荷。用手摸A后,人体和大地相当于导体,大地的自由电子会流到A、B上,中和掉B端的正电荷。移走C后,被C的正电荷吸引的负电荷保留在A、B整体上,负电荷重新分布在A、B上,分开A、B后,A、B均带负电。
【小问2详解】
实验保持两球电荷量不变,两球距离越小,B球悬线偏角越大,说明B受到的库仑力越大,因此相互作用力随两电荷间距的减小而增大。
【小问3详解】
实验保持两球间距不变,A的带电量越大,B球悬线偏角越大,说明库仑力越大,因此相互作用力随两电荷电荷量的增大而增大。
【小问4详解】
探究多个变量(距离、电荷量)对作用力的影响时,每次只控制一个变量改变、固定其余变量,这种方法是控制变量法。
四、计算题:本大题共3小题,共36分。
13. 如图所示,电荷量分别为、的两带电小球A、B,用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点,静止时A、B两球处于同一水平线上,已知O点到A球的距离、,,静电力常量为,带电小球均可视为点电荷,求:
(1)A,B两球间的库仑力大小;
(2)A,B两球的质量之比;
(3)A,B连线中点处的电场强度大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由几何关系可知,A、B间距离为
由库仑定律可知,A,B两球间的库仑力大小为
(2)对A球,由平衡条件可得
对B球,由平衡条件得
联立解得
(3)根据点电荷场强表达式,可知A,B连线中点处的电场强度大小为
14. 如图所示,AB两个点电荷,,相距d=3cm,在方向水平的匀强电场作用下,AB均保持静止状态,且悬线都沿竖直方向。(小球可视为质点,静电常数)求:
(1)匀强电场的场强大小和方向;
(2)A、B连线中点C的场强大小和方向。
【答案】(1) 2.0×105N/C; (2) 1.4×106N/C,方向水平向右
【解析】
【详解】(1)由题可A球受力平衡,水平方向合外力等于零,B对A的作用力向右,所以要加个水平向左的电场,且
解得
E=2.0×105N/C
(2)AB两质点连线中点处的场强是两个点电荷与匀强电场的合场,两个点电荷的场强方向都向右,E方向向左,所以
方向水平向右。
15. 如图所示,光滑绝缘的水平面上固定着A、B、C三个带电小球,它们的质量都为m,彼此间距离均为r,A、B带正电,电荷量均为q。现对C施加一个水平力F的同时放开三个小球,三个小球在运动过程中保持间距r不变,静电力常数为,求:(三个小球均可视为点电荷)
(1)C球的电性和电荷量大小;
(2)水平力F的大小。
【答案】(1)负电,2q;(2)
【解析】
【详解】(1)运动过程中间距不变,则三球加速度相同,水平向右;设C球所带电量为Q,对A球受力分析可知C球带负电,且
解得
即C球带负电,其电荷量大小为2q;
(2)对A球受力分析,可知
解得
再对整体受力分析可知
即水平力F的大小为。
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