内容正文:
高二物理试卷
满分100分 时间90分钟
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名,准考证号填写在答题卡上。
2.不得随意在答题卡上涂改、乱画。使用黑色中性笔,认真规范答题,不得使用涂改液、修正带、透明胶等方法改错。
3.考试结束后,试卷本人留存将答题卡交回。
一、单项选择题(每题4分,共计24分)
1. 关于元电荷,下列说法正确的是( )
A. 元电荷实质上是指电子或质子本身
B. 元电荷的数值通常取
C. 所有带电体能够带任意数量的电荷量
D. 元电荷e的数值最早是由美国科学家库仑用实验测得的
【答案】B
【解析】
【详解】A.元电荷是最小的电荷量单位,并非电子或质子本身,电子、质子的电荷量大小等于元电荷,故A错误;
B.元电荷的数值通常取,故B正确;
C.所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍,不能带任意数量的电荷量,故C错误;
D.元电荷的数值最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测得的,故D错误。
故选B。
2. 半径相同的两个金属小球A、B带有等量的正、负电荷,相隔一定的距离,今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后移开。这时,A、B两球的电荷量之比为( )
A. 2∶3 B. 3∶2 C. 2∶1 D. 1∶1
【答案】C
【解析】
【详解】完全相同的金属小球接触时,电荷遵循先中和后平分的规律,设A带电荷量为,B带电荷量为
不带电小球先与A接触:A与小球总电荷量为,平分后A的电荷量,小球带电荷量为
带电荷的小球再与B接触:二者总电荷量为,平分后B的电荷量
A、B电荷量大小之比为
故选C。
3. 关于电场,下列说法中错误的是( )
A. 只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场
B. 电场只能存在于真空中和空气中,不可能存在于物体中
C. 电场是一种物质,它与其他物质一样,不依赖我们的感觉而客观存在
D. 电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用
【答案】B
【解析】
【分析】电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质;
电场这种物质与通常的实物不同,它不是由分子原子所组成,虽然它看不见,但不是人为设想出来,它是客观存在的;
电荷之间的库仑力是通过电荷产生的电场发生的,电场的基本特征是对处在它里面的电荷有力的作用.
【详解】A、电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质,只要有电荷,就一定有电场,故A正确;
BC、电场是一种特殊物质,在真空中,物体内都能存在,虽然看不见,但不是人为设想出来,而是客观存在的,故B错误,C正确;
D、电场的力的性质表现为电场对放入其中的电荷有作用力,电荷间的相互作用是通过电场产生的,故D正确.
本题选择错误答案,故选B.
4. 下列说法正确的是( )
A. 电荷放在电势高的地方,电势能就大
B. 正电荷在电场中某点的电势能一定大于负电荷在该点具有的电势能
C. 电场强度为零的点,电势一定为零
D. 无论移动正电荷还是负电荷,若克服电场力做功它的电势能都增大
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析:正电荷放在电势高的地方,电势能就大,而负电荷放在电势高的地方,电势能就小.故A错误.电荷的电势能与电荷的电性和电势的正负有关,正电荷在电场中电势为负值的某点的电势能,小于负电荷在该点具有的电势能.故B错误.电场强度与电势无关,电场强度为零的点,电势不一定为零.故C错误.只要电荷克服电场力做功,根据功能关系可知,它的电势能都增大.故D正确.故选D.
【点睛】正电荷放在电势高的地方,电势能就大.电荷的电势能与电荷的电性和电势的正负有关,正电荷在电场中某点的电势能,不一定大于负电荷在该点具有的电势能.电荷克服电场力做功它的电势能都增大.电场强度与电势无关
5. 两个固定的等量异号电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受到静电力作用,则粒子在电场中( )
A. 做直线运动,电势能先变小后变大
B. 做直线运动,电势能先变大后变小
C. 做曲线运动,电势能先变小后变大
D. 做曲线运动,电势能先变大后变小
【答案】C
【解析】
【详解】根据等势面与电场线垂直,可知粒子受静电力方向与速度方向不在同一直线上,所以粒子做曲线运动,A、B选错误.带负电的粒子先靠近带正电的固定电荷,后又远离正电荷,电场力先做正功,后做负功,粒子的电势能先变小后变大,C正确.
6. 如图所示,边长为10cm的正三角形ABC处在匀强电场中,三角形平面与电场平行,M、N两点将AC边三等分,P、Q两点将BC边三等分;将一个电子从A点移到M点和从M点移到P点电场力做功相同,已知B点电势为1V,C点电势为4V,则下列判断正确的是( )
A. N点电势比P点电势高
B. M点电势为﹣2V
C. 电子从A到M电场力做功为﹣1eV
D. 匀强电场的电场强度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】在匀强电场中,沿相同方向间距相等的两点间电势差相等。已知φB=1V,φC=4V
由于P、Q将BC边三等分,则P点电势
解得φP=3V
Q点电势
解得φQ=2V
将电子从A点移到M点与从M点移到P点电场力做功相同,即WAM=WMP
根据W=qU
可得UAM=UMP
即φA﹣φM=φM﹣φP
又因M、N将AC边三等分,有
联立并代入φC=4V,φP=3V
解得φA=1V,φM=2V,φN=3V
AB.由上述分析可知,N点电势与P点电势均为3V,即N点电势等于P点电势;M点电势为2V,故AB错误;
C.电子从A到M电场力做功WAM=﹣e(φA﹣φM)=﹣e×(1V﹣2V)
解得WAM=1eV,故C错误;
D.因为φA=φB=1V
故AB连线为等势线,匀强电场的电场线方向垂直于等势面,即垂直于AB连线。C点到AB的距离为正三角形的高d=Lsin60°
即
匀强电场的电场强度大小,故D正确。
故选D。
二、多项选择题(每题6分,共计24分)
7. 关于静电感应和静电平衡,以下说法正确的是( )
A. 静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果
B. 导体内的自由电子都不运动称为静电平衡
C. 处于静电平衡状态时,导体内部将没有多余的“净”电荷
D. 处于静电平衡状态时,导体各处电场强度均为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A.金属导体内存在大量可自由移动的自由电子,当导体处在电场中时,这些自由电子会受到静电力作用定向移动,这就是静电感应的微观本质,故A正确;
B.静电平衡时,导体内的自由电子不再做定向的宏观移动,但自由电子本身的无规则热运动依然在进行,并非完全不运动,故B错误;
C. 处于静电平衡的导体,净电荷只会全部分布在导体的外表面,导体内部不存在多余的净电荷,故C正确;
D.静电平衡的核心特点是导体内部的合场强处处为零,但导体表面的电场强度不为零,场强方向垂直于导体表面,故D错误。
故选AC。
8. 如图是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像,其中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.电场强度由电场本身决定,与试探电荷无关,故该点电场强度是个定值,故A正确,B错误;
CD.根据可知,F-q图像是正比例函数图像,故C错误,D正确。
故选AD。
9. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M运动到N以下说法正确的是( )
A. 粒子必定带负电荷
B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能
【答案】CD
【解析】
【详解】A.带电粒子在电场中做曲线运动,电场力的方向指向运动轨迹的内侧,可知带电粒子电场力的方向沿着电场线向上,电场力与场强的方向相同,所以带电粒子为正电荷,故A错误;
BC.电场线的疏密表示电场的强弱,由图可知电场线在N点较密,N点的场强大于M点的场强,所以带电粒子在N点的电场力大,则带电粒子在N点的加速度大,故B错误,C正确;
D.由M点运动到N点的过程中,电场力与速度夹角为锐角,电场力做正功,由动能定理可知粒子的动能增加,则粒子在M点的动能小于它在N点的动能,故D正确。
故选CD。
10. 如图所示,两块较大的金属板、平行水平放置并与一电源相连,闭合后,两板间有一质量为、电荷量为的油滴恰好在点处于静止状态。则下列说法正确的是( )
A. 在仍闭合的情况下,若将板向右平移一小段距离,则油滴向下加速运动
B. 在仍闭合的情况下,若将板向右平移一小段距离,则油滴保持静止不动
C. 若将断开,且将板向左平移一小段距离,点电势降低
D. 若将断开,再将板向左平移一小段距离,点电势升高
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.在S仍闭合的情况下,依题意电容器与电源保持连通状态,极板间电压不变,根据可知,若将A板向右平移一小段位移,d不变,可知极板间匀强电场的场强不变,液滴受到的电场力不变,因此油滴依然保持静止状态,故A错误,B正确;
CD.若将S断开,则极板上电荷量不变,将A板向左平移一小段位移,极板的正对面积S减小,根据可知,可知电容器电容减小,结合可知,可知极板间电势差增大,由可知,极板间的电场强度增大,P、B间电势差增大,B板接地,P点电势低于B点,可知P电势降低,故C正确,D错误。
故选BC。
三、实验题(11题14分)
11. 为探究“影响电荷间相互作用力的因素”,小陕同学做了如下图所示实验。O是一个带电荷量为+Q1的带电体,把系在绝缘丝线上的所带电荷量为+Q2的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。
(1)为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小,下列方法最好的是__________。
A. 比较小球抬起的高度 B. 比较小球往右偏移的距离
C. 比较丝线偏离竖直方向的角度 D. 比较丝线的长度
(2)使小球系于同一位置,增大或减小小球所带的电荷量,比较小球所受作用力的大小。上述操作所采用的物理方法是__________。
A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 类比法
(3)(多选)通过上述操作可以得出结论:__________。
A. 当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越小
B. 当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越大
C. 当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越大
D. 当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越小
(4)小陕同学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。
【答案】(1)C (2)B (3)AC
(4) ①. 正比 ②. 反比
【解析】
【小问1详解】
对小球分析可知F=mgtanθ,θ为丝线与竖直方向的夹角,小球的质量一定,则为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小,下列方法最好的是比较丝线偏离竖直方向的角度,故选C。
【小问2详解】
由题意知,不改变小球系的位置,改变小球电荷量,属于控制变量法,故选B。
【小问3详解】
AB.根据连接绝缘丝线上的小球受力分析可知,当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越小,A正确,B错误;
CD.当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越大,C正确,D错误。
故选AC。
【小问4详解】
[1][2]小陕同学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正比,与它们之间距离的二次方成反比,这个规律即被称为库仑定律。
四、计算题(共三题,12题10分、13题10分、14题18分,共计38分)
12. 把质量为2.0 g的带负电的小球A用绝缘细绳悬挂起来,将电荷量为Q=4.0×10-6 C的带正电的小球B靠近小球A,如图所示。当两个带电小球在同一高度且相距30 cm时,绳与竖直方向恰好成45°角。小球A、B可看成点电荷,g取10 m/s2,求:
(1)A球所受的库仑力大小;
(2)A球所带的电荷量。
【答案】(1)0.02 N;(2)5×10-8 C
【解析】
【详解】(1)对A球进行受力分析,如图所示,则
(2)由
解得
13. 如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,,,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一个电荷量为的负电荷从a移到b电场力做功为,求:
(1)匀强电场的场强;
(2)a、c两点的电势差。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
电荷从a移到b电场力做负功
代入数据解得
ab沿电场方向,距离,故场强,方向水平向右。
【小问2详解】
a、c两点沿电场方向的距离为
电势差
14. 如图为某电子发生装置,产生初速度为0的电子,经过加速电场的加速,然后进入偏转电场运动,最后打在荧光屏上。已知加速电场两板间电势差为,偏转电场两板间电势差为且上板带负电,板长为L,板间距为d,偏转电场与荧光屏的距离为l,电子的质量为m、电荷量为q,其重力不计。
(1)电子离开加速电场获得的速度;
(2)电子离开偏转电场时的速度偏角的正切值;
(3)电子打到荧光屏的位置与荧光屏中心的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
电子在加速电场中运动,初速度为0,由动能定理
整理得离开加速电场的速度
【小问2详解】
电子在偏转电场中做类平抛运动:
水平方向匀速运动
得运动时间
竖直方向匀加速运动:电场强度
加速度
离开时竖直分速度
速度偏角正切值满足
联立得
【小问3详解】
根据类平抛运动的推论:电子离开偏转电场时,速度的反向延长线一定经过偏转电场水平位移的中点。
结合几何关系,偏移量满足
代入得
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高二物理试卷
满分100分 时间90分钟
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名,准考证号填写在答题卡上。
2.不得随意在答题卡上涂改、乱画。使用黑色中性笔,认真规范答题,不得使用涂改液、修正带、透明胶等方法改错。
3.考试结束后,试卷本人留存将答题卡交回。
一、单项选择题(每题4分,共计24分)
1. 关于元电荷,下列说法正确的是( )
A. 元电荷实质上是指电子或质子本身
B. 元电荷的数值通常取
C. 所有带电体能够带任意数量的电荷量
D. 元电荷e的数值最早是由美国科学家库仑用实验测得的
2. 半径相同的两个金属小球A、B带有等量的正、负电荷,相隔一定的距离,今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后移开。这时,A、B两球的电荷量之比为( )
A. 2∶3 B. 3∶2 C. 2∶1 D. 1∶1
3. 关于电场,下列说法中错误的是( )
A. 只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场
B. 电场只能存在于真空中和空气中,不可能存在于物体中
C. 电场是一种物质,它与其他物质一样,不依赖我们的感觉而客观存在
D. 电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用
4. 下列说法正确的是( )
A. 电荷放在电势高的地方,电势能就大
B. 正电荷在电场中某点的电势能一定大于负电荷在该点具有的电势能
C. 电场强度为零的点,电势一定为零
D. 无论移动正电荷还是负电荷,若克服电场力做功它的电势能都增大
5. 两个固定的等量异号电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受到静电力作用,则粒子在电场中( )
A. 做直线运动,电势能先变小后变大
B. 做直线运动,电势能先变大后变小
C. 做曲线运动,电势能先变小后变大
D. 做曲线运动,电势能先变大后变小
6. 如图所示,边长为10cm的正三角形ABC处在匀强电场中,三角形平面与电场平行,M、N两点将AC边三等分,P、Q两点将BC边三等分;将一个电子从A点移到M点和从M点移到P点电场力做功相同,已知B点电势为1V,C点电势为4V,则下列判断正确的是( )
A. N点电势比P点电势高
B. M点电势为﹣2V
C. 电子从A到M电场力做功为﹣1eV
D. 匀强电场的电场强度大小为
二、多项选择题(每题6分,共计24分)
7. 关于静电感应和静电平衡,以下说法正确的是( )
A. 静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果
B. 导体内的自由电子都不运动称为静电平衡
C. 处于静电平衡状态时,导体内部将没有多余的“净”电荷
D. 处于静电平衡状态时,导体各处电场强度均为零
8. 如图是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像,其中正确的是( )
A. B. C. D.
9. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M运动到N以下说法正确的是( )
A. 粒子必定带负电荷
B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能
10. 如图所示,两块较大的金属板、平行水平放置并与一电源相连,闭合后,两板间有一质量为、电荷量为的油滴恰好在点处于静止状态。则下列说法正确的是( )
A. 在仍闭合的情况下,若将板向右平移一小段距离,则油滴向下加速运动
B. 在仍闭合的情况下,若将板向右平移一小段距离,则油滴保持静止不动
C. 若将断开,且将板向左平移一小段距离,点电势降低
D. 若将断开,再将板向左平移一小段距离,点电势升高
三、实验题(11题14分)
11. 为探究“影响电荷间相互作用力的因素”,小陕同学做了如下图所示实验。O是一个带电荷量为+Q1的带电体,把系在绝缘丝线上的所带电荷量为+Q2的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。
(1)为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小,下列方法最好的是__________。
A. 比较小球抬起的高度 B. 比较小球往右偏移的距离
C. 比较丝线偏离竖直方向的角度 D. 比较丝线的长度
(2)使小球系于同一位置,增大或减小小球所带的电荷量,比较小球所受作用力的大小。上述操作所采用的物理方法是__________。
A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 类比法
(3)(多选)通过上述操作可以得出结论:__________。
A. 当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越小
B. 当Q1、Q2不变时,距离r越大,静电力F越大
C. 当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越大
D. 当带电体与小球的距离r不变时,Q2越大,静电力F越小
(4)小陕同学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。
四、计算题(共三题,12题10分、13题10分、14题18分,共计38分)
12. 把质量为2.0 g的带负电的小球A用绝缘细绳悬挂起来,将电荷量为Q=4.0×10-6 C的带正电的小球B靠近小球A,如图所示。当两个带电小球在同一高度且相距30 cm时,绳与竖直方向恰好成45°角。小球A、B可看成点电荷,g取10 m/s2,求:
(1)A球所受的库仑力大小;
(2)A球所带的电荷量。
13. 如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,,,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一个电荷量为的负电荷从a移到b电场力做功为,求:
(1)匀强电场的场强;
(2)a、c两点的电势差。
14. 如图为某电子发生装置,产生初速度为0的电子,经过加速电场的加速,然后进入偏转电场运动,最后打在荧光屏上。已知加速电场两板间电势差为,偏转电场两板间电势差为且上板带负电,板长为L,板间距为d,偏转电场与荧光屏的距离为l,电子的质量为m、电荷量为q,其重力不计。
(1)电子离开加速电场获得的速度;
(2)电子离开偏转电场时的速度偏角的正切值;
(3)电子打到荧光屏的位置与荧光屏中心的距离。
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