精品解析:四川成都市彭州中学2026-2027学年高二上学期期中考试物理试卷
2026-10-28
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内容正文:
2026-2027学年度四川省彭州中学高2025级高二上期中考试
物理学科试题
测试时间:75分钟 满分:100分
注意事项:
1.开考前,请先将你的个人信息,包含:准考证号、座位号、班级、姓名涂写在答题卡对应位置。
2.作答选择题时,请用2B铅笔填涂,若需修改,用橡皮擦干净后再修改;作答非选择题时,请用0.5mm黑色墨迹签字笔书写。
3.考试结束后,将试卷,答题卡,草稿纸一并交回。
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 如图,在水平面上的箱子内,带电小球、用绝缘细线分别系于箱子上下两端处于静止状态。地面受到的压力为,球受到细线的拉力为。剪断连接的细线后,在球上升的过程中,地面受到的压力( )
A. 小于 B. 等于 C. 等于 D. 大于
【答案】D
【解析】
【分析】先对箱子和a整体受力分析,受重力,向下的静电力,线对整体向上的拉力,地面对整体的支持力,可以根据共点力平衡条件列式;剪断细线后,b加速上升,再次对木箱和a整体受力分析,受重力,向下的静电力,地面对整体的支持力,根据共点力平衡条件再次列式,两次比较,就可以得出结论。
【详解】以箱子和a合在一起为研究对象,设其质量为M,剪断连接球b的细线前,则,其中表示b对a的库仑力,也即为b对a和箱子整体的库仑力;
剪断连接球b的细线后,则,又由于在球b上升过程中库仑力变大距离变近,所以,所以D正确;
故选D。
2. 如图是一带电球体和一可视为点电荷的带电小球周围电场线的分布图,球体和小球所带电荷量相同,A为球体球心与小球连线在球体外的部分的中点,B、C为关于连线对称的两点。取无穷远处电势为零,以下说法正确的是( )
A. 小球一定带正电,带电球体一定带负电
B. A点处的电势为零,B、C两点电场强度相同
C. 将带电粒子从B点移到C点电场力做功为零
D. A点的电场强度大小小于B、C两点的电场强度
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场线的分布不会因为电性的不同而改变,所以两个小球带异种电荷,A错误;
B.带电球体不能看成点电荷,所以A点的电势一定不为零,B错误;
C.根据对称性可知,B、C两点的电场强度大小相等,电势也相等,所以将带电粒子从B点移到C点电势能变化量为零,电场力做功也为零,C正确;
D.A点在小球和带电球体的连线上,且二者带异种电荷,结合库仑定律分析可知,A点的电场强度大小大于B、C两点的电场强度,D错误。
故选C。
3. 两个点电荷相距为l,电荷量分别为2q和,其电场线分布如图所示,过两点电荷连线中点a作一条垂线,垂线上的b、c两点关于a点对称,d点和b点在同一条电场线上,静电力常量为k,则下列说法中正确的是( )
A. b、c两点的电场强度相同
B. a点的电势高于c点的电势
C. 将一正的试探电荷从b点由静止释放,它将沿电场线运动到d点
D. a点的电场强度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A.电场的方向沿电场线的切线方向,b、c两点的电场强度方向不同,故A错误;
B.等势线与电场线垂直,a点的电势高于c点的电势,故B正确;
C.试探电荷受力的方向沿电场线的切线方向,将一正的试探电荷从b点由静止释放,它不沿电场线运动,故C错误;
D. a点的电场强度大小为,故D错误。
故选B。
4. 磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架,其结构示意如图甲所示。分子层之间具有弹性,可近似类比成劲度系数为的轻质弹簧,分子层不带电时距离为。细胞膜上的离子泵可以输运正、负离子,使其均匀地分布在分子层上,此过程类似于平行板电容器的充电过程。每个分子层面积为S,可以近似处理为一个无限大的均匀带电薄板,已知无限大均匀带正电的薄板周围的电场为匀强电场如图乙所示,静电力常量为,介质的相对介电常数为。当双分子层从不带电到带有电荷量和的过程中( )
A. 双分子层充电过程”,电容减小
B. 双分子层充电过程”,双分子层间的电场强度减小
C. 单分子层产生的场强为
D. 分子层间的距离减小了
【答案】C
【解析】
【详解】A.内外两膜层分别带有电荷量和时,两膜层之间电场力为引力,在该引力作用下,分子层之间的距离减小,根据得,电容增大,A错误;
B.根据
得,场强随电荷量增加而增大,B错误;
C.分子层间的电场由两个分子层共同叠加而成,单分子层产生的场强为,C正确;
D.内外两膜层分别带有电荷量和时,在电场力作用下令距离减小量为,分子层之间具有弹性,可近似类比成劲度系数为的轻质弹簧,由于无限大均匀带电薄板周围的电场为匀强电场,则膜层周围的电场也可近似看为匀强电场,令电场强度为,可知单独一个极板产生的场强为,则有
根据电容的表达式有
根据电场强度与电势差的关系有
结合上述解得
即分子层间的距离减小了,D错误。
故选C。
5. 如图,在大小、方向均未知的匀强电场中,边长为0.75m的正方形ABCD处于某一竖直面内,AB边水平。将一质量为0.2kg、电荷量为的带正电的小球(视为质点)在时刻从A点抛出,时小球到达D点,时到达B点。不计空气阻力,重力加速度g取,设电场强度大小为E,A点的电势为,C点的电势为。下列判断正确的是( )
A. B.
C. 电场强度沿AC的方向 D. 小球在B点的电势能为0.45J
【答案】A
【解析】
【详解】A.设正方形边长,水平方向:从A出发,到达D点(水平位移为0),到达B点。
根据匀变速位移公式
可得方程组
联立解得水平初速度,方向水平向左。
水平加速度,方向水平向右。
由牛顿第二定律可得,在水平方向有
解得
同理在竖直方向上,可得方程组
联立解得竖直初速度,方向竖直向上。
竖直加速度,方向竖直向下。
由牛顿第二定律可得,在竖直方向有
解得,方向竖直向上。
则电场强度,故A正确;
C.如图所示
可得
则,电场强度的方向与AC夹角为,故C错误;
B.A、C两点沿电场线方向距离
AC间电势差
又因为
可得,故B错误;
D.同理AB间电势差
又因为
可得
则小球在B点的电势能为,故D错误;
故选A。
6. 如图所示,半径为R的圆轨道竖直固定,其内表面分布有压力传感器(图中未画出),PQ为轨道水平直径,直径MN与PQ间夹角为θ,空间存在水平向右的匀强电场。现让质量为m、带电量为+q的小球(可视为质点),从轨道最低点以水平向右的速度v0进入轨道,小球能沿轨道做完整的圆周运动。发现小球经过N点时压力传感器示数最小,且压力传感器示数最大差值为10mg。重力加速度为g,所有摩擦阻力均不计。下列说法正确的是( )
A. 电场强度大小为
B. 小球最大动能为
C. 小球初速度v0的最小值为
D. 小球进入轨道后,相对于在轨道最低点,机械能增加量的最大值为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题意小球经过N点时压力传感器示数最小,可知电场力和重力的合力方向从N点指向点,设电场力和重力的合力大小为F合,在N点时,根据牛顿第二定律可得
在M点时,小球速度最大,压力传感器示数最大,根据牛顿第二定律可得
根据题意有
从M点到N点过程,根据动能定理可得
联立解得
电场力、重力和两者的合力构成一直角三角形,可得
解得电场强度大小为,故A错误;
B.由于电场力和重力的合力方向从N点指向O点,则小球在M点的动能最大,从轨道最低点到M点过程,根据动能定理可得
解得小球最大动能为,故B错误;
C.当小球刚好经过N点时,小球初速度v0具有最小值,此时在N点,有
根据动能定理可得
解得小球初速度v0的最小值为,故C错误;
D.根据功能关系可知,小球的机械能的增加量等于电场力对小球做的正功,由题意电场力方向水平向右,则小球进入轨道后,相对于在轨道最低点,电场力做正功的最大值为,故D正确。
故选D。
7. 光滑绝缘水平面上有关于点对称的、两点,以点为坐标原点、沿建立轴,、两点间沿轴的电势变化如图所示,左侧图像为曲线,右侧图像为倾斜线段,现将一质量为的带电小球从点由静止释放后沿轴运动,忽略带电小球的电场,已知小球到达点时的速度为。下列说法正确的是( )
A. 小球带正电
B. 小球所带电荷量的绝对值为
C. 小球在段运动的加速度逐渐变小
D. 小球在段的运动时间小于在段的运动时间
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图可知,电势在O点最高,A、B两点电势最低。小球从A点由静止释放后向O点运动,说明小球所受的电场力方向由A指向O。由于电场强度方向与电势降低的方向一致,即从O指向A,故小球受力的方向与电场强度的方向相反,因此小球带负电。故A错误;
B.A、O两点间的电势差为
设小球所带电荷量的绝对值为,由于小球带负电,则从A到O过程,对小球列动能定理方程有
解得,故B错误;
C.图像的斜率表示电场强度。由题图可知,OB段图像为倾斜直线,其斜率恒定,说明OB段的电场强度E恒定,根据牛顿第二定律有
解得小球在段的加速度为
由于OB段的电场强度E恒定,所以小球在段的加速度也恒定,故C错误;
D.由上面分析可知,由于AO段曲线斜率的绝对值逐渐减小,所以AO段的电场强度逐渐减小,则小球从A到O做加速度减小的加速运动,所以小球在段的平均速度大于;由于OB段电场强度恒定,小球做匀减速运动,所以小球在段的平均速度等于。由于AO段与OB段的位移大小相等,则根据可知,因为AO段平均速度更大,所以运动时间更短,即小球在段的运动时间小于在段的运动时间,故D正确。
故选D。
二、多选题,本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得3分,有选错0分)
8. 如图所示,M、N为两个等量同号正电荷Q,在其连线的中垂线上任意一点P自由释放一个负点电荷q,不计重力影响,下列关于点电荷q的运动的说法正确的是( )
A. 从的过程中,加速度可能越来越大,速度也越来越大
B. 从的过程中,加速度可能越来越小,而速度越来越大
C. 点电荷运动到O点时加速度为零,速度达到最大值
D. 点电荷越过O点后,速度越来越小,而加速度可能越来越大,直到速度为零
【答案】BCD
【解析】
【详解】如图所示
根据电场叠加原理及等量同种点电荷中垂线上电场线的分布特点可知,O点场强为零,从O点沿中垂线向外,场强先变大后变小。
AB.点电荷在从的过程中,根据等量同种正电荷电场线分布特点可知,负点电荷所受的电场力方向竖直向下,做加速运动,所以速度越来越大,因为从O点向上到无穷远,电场强度先增大后减小,从的过程中,电场强度大小变化可能越来越小,也可能先增大再减小,加速度的变化也是如此,故A错误,B正确;
C.分析可知点电荷运动到O点时,所受的电场力为零,加速度为零,然后向下做减速运动,所以O点的速度达到最大值,故C正确;
D.同理,该电场关于直线MN对称,电荷越过O点后,由于电场力的方向向上,速度一定越来越小,但其加速度的变化可能是一直增大,也可能是先增大后减小,故D正确。
故选BCD 。
9. 在竖直平面内的四点构成边长为的菱形,其中边水平,边与水平面成空间中有一方向平行于菱形所在平面的匀强电场。电荷量为、质量为的带电粒子从A点以初速度垂直于向上射出,粒子的轨迹经过点时速度大小等于,A点运动到速度最小的过程中电场力做功,不计粒子所受重力和空气阻力,则下列说:中正确的是( )
A. 点电势高于点电势
B. DC两点间的电势差为
C. 电场强度的大小为
D. 粒子由A点运动到与A点等高的过程中电势能减小
【答案】CD
【解析】
【详解】.粒子在两点速度大小相等,则电场力做功为0,所以两点等势,则电场强度方向垂直于所在的直线,粒子受力方向垂直于向右下方,因粒子带负电所以场强方向由指向、所以点电势低于点,A错误;
C.粒子速度最小的位置为延长线上某点,且速度方向与电场力方向垂直有
此过程中沿方向有
其中,沿方向有
解得
即点与菱形对角线交点距离,从点到速度最小点有,解得,
C正确;
B. DC两点间的电势差为
B错误;
D.粒子由到的过程中
粒子由点运动到与点等高的过程中,将运动沿水平和竖直方向分解
解得
电势能减小量等于电场力做的功,则电势能减小,D正确。
故选CD。
【点睛】如遇带电粒子在电场中的类平抛问题,当电场力方向明确后,可将图示旋转至电场力方向竖直向下,从而将该类斜抛运动简化为平抛运动图像进行分析。
10. 在学校举行的劳动技术成果汇报展示活动中,小郡同学展示了一辆自己组装的玩具车,它具有“原地灯光秀”“调速前进”和“定速后退”三种工作模式。通过控制开关S、、和滑动变阻器来改变灯的亮度,实现“原地灯光秀”;通过改变直流电动机的转动方向及转速,实现“调速前进”或“定速后退”,如图所示。已知电源电压不变,标有“”的灯的电阻不变且,定值电阻,当玩具车工作在“原地灯光秀”模式时,电流表的最大示数为。关于下列结论,其中正确的是( )
A. 电源电压为
B. 玩具车“调速前进”时,电流表的最大示数小于
C. 玩具车“定速后退”时,电路消耗的总功率小于
D. 闭合,接,接时,玩具车处于“原地灯光秀”模式
【答案】BC
【解析】
【详解】D.根据题意,通过控制开关、和滑动变阻器来改变灯的亮度,实现“原地灯光秀”,此时直流电动机不连入电路,因此闭合,接,接时,玩具车处于“原地灯光秀”模式,故 D错误;
A.当玩具车工作在“原地灯光秀”模式时,电流表的最大示数为,电源电压不变,根据可知,电路中总电阻最小时电流最大,因此此时滑动变阻器连入电路的电阻为零,电路为灯与的串联电路,电源电压为,故A错误;
B.根据题意,通过改变直流电动机的转动方向及转速,实现“调速前进”或“定速后退”,说明玩具车前进时需要用滑动变阻器来实现“调速”,但后退时电路中没有滑动变阻器,以实现“定速”,因此闭合,接,接时,玩具车处于“调速前进”模式;闭合,接,接时,玩具车处于“定速后退”模式
玩具车“调速前进”时滑动变阻器接入电阻为0时电流最大,此时灯L与电动机串联,若电流为0.6A,灯两端电压为 ,等于电源电压,电动机分压为0不符合实际,因此电流表最大示数小于0.6A,故B正确;
C.玩具车“定速后退”时灯L、R2与电动机串联,若电流为0.4A,灯和R2的总电压为
等于电源电压,电动机分压为0不符合实际,因此电路电流小于0.4A,总功率P= UI < 6V×0.4A = 2.4W,故C正确。
故选BC。
三、实验题:本大题共2小题,共16分
11. 现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示。
(1)由图读得圆柱体的直径为____________mm,长度为____________cm。
(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=__________。
【答案】 ①. 1.845##1.844##1.846 ②. 4.240 ③.
【解析】
【详解】(1)[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm,可得圆柱体的直径为
[2]20分度游标卡尺的精确度为0.05mm,可得长度为
(2)[3]根据电阻定律可得,电阻率的关系式为
12. 测电阻有多种方法。
(1)甲同学用多用电表欧姆挡直接测量待测电阻的阻值。某次测量时,多用电表表盘指针如图所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“×100”,则的测量值为________Ω。
(2)乙同学用如图所示的电路,测量待测电阻的阻值。某次实验,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻的测量值为________。若不考虑偶然误差,该测量值与的真实值相比________(选填“偏小”或“偏大”)。
(3)丙同学用如图所示的电路,测量待测电阻的阻值。操作步骤如下:①先将开关S接1,调节滑动变阻器,读出电流表的示数I;②再将开关S接2,保持不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,记下此时电阻箱的阻值为。则的测量值为________;电流表内阻对测量结果________(选填“有”或“无”)影响。
(4)丁同学用如图所示的电路,测量电流计内阻的阻值。操作步骤如下:①先闭合开关,调节,使电流计指针满偏;②再闭合开关,保持不变,调节使得电流计指针半偏,记下此时的值为。则的测量值为________;若不考虑偶然误差,电流计内阻的测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)其真实值。
【答案】 ①. 600 ②. ③. 偏大 ④. ⑤. 无 ⑥. ⑦. 小于
【解析】
【详解】(1)[1]选用欧姆挡的倍率为“×100”,则的测量值为
(2)[2]某次实验,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻的测量值为
[3]电路图中电流表采用内接法,误差来源于电流表的分压,使得电压表读数大于待测电阻的真实电压,则该测量值与的真实值相比偏大。
(3)[4][5]先将开关S接1时,根据闭合电路欧姆定律可得
先将开关S接2时,根据闭合电路欧姆定律可得
可知的测量值为;电流表内阻对测量结果无影响。
(4)[6]先闭合开关,调节,使电流计指针满偏;则有
再闭合开关,保持不变,调节使得电流计指针半偏,记下此时的值为,则有
则有
可知的测量值为;
[7]若不考虑偶然误差,由于
则有
可得
则电流计内阻的测量值小于其真实值。
四、计算题:本大题共3小题,共38分(请写出详细的解答过程,否则作答无效!)
13. 如图所示,有一x-y平面直角坐标系,O为坐标原点。在x轴的的位置分别固定A、B两个点电荷,其中A电荷的带电量,B电荷的带电量C。M是+y轴上一点,M点到A、B两电荷的距离均为。已知静电力常量为
(1)A电荷对B电荷的库仑力、A电荷在位置产生的电场强度;
(2)A、B两电荷在坐标原点O产生的电场强度:
(3) A、B两电荷在M点产生的电场强度。
【答案】(1)4×10-5N,E1=2×103N/C,+x方向;(2)1.6×104N/C 方向+x方向;(3)2×103N/C,+x方向
【解析】
【详解】(1)由题意可知A、B两点电荷之间距离r =d=30cm=0.3m,据库仑定律
解得
F=4×10-5N
方向沿-x方向
由
解得
E1=2×103N/C
方向与该处正电荷的受力方向相同,所以该处的电场强度为+x方向。
(2)A电荷在坐标原点O产生的电场强度
解得
EA1=8×103N/C
方向+x方向
同理可得
EB1=8×103N/C
方向+x方向
所以O点的电场强度
E2=EA1+EB1=1.6×104N/C
方向+x方向
(3)如图所示,A、B电荷在M点产生的电场强度大小
EA2与+y方向成30°、EB2与-y方向成30°
据平行四边形定则可得
E3=2×103N/C
方向:方向+x方向
14. 电场可以对“带电体”施加力的作用,当今世界已经研发利用电场的力的性质来控制“带电体”的运动,在科研、工业、医疗、军事等领域的发展提供前沿技术支持。如图,置于真空中的平行板电容器水平放置,板间距离为d,板长为L,直流恒压电源电压U保持不变,定值电阻阻值和滑动变阻器的最大阻值均为R,两板间的电场可视为匀强电场。电容器平行板的右端到竖直挡板的距离为L。当滑动变阻器的滑片P移到最右端B时,闭合开关,一带正电微粒(不计重力)以初速度沿水平方向从电容器的最左侧中间进入电容器,恰从电容器下板右侧边缘离开电容器,求:
(1)电容器两板间的电势差和电容器两板之间的场强大小;
(2)带电微粒的荷质比(带电粒子电荷与质量之比);
(3)带电微粒打到挡板上的点到电容器上板水平线的距离。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
闭合开关,当滑动变阻器的滑片移到最右端时,滑动变阻器没有接入电路,则电容器两板间的电势差等于直流恒压电源电压U。场强大小
【小问2详解】
电容器上极板带正电,带正电的微粒受到的电场力竖直向下,则带电微粒在电容器中做类平抛运动
,,
解得
【小问3详解】
恰从电容器下板右侧边缘离开电容器时竖直方向的速度
带电微粒离开电容器后做匀速直线运动,则
解得带电微粒离开电容器后,打到挡板上电容器下板下面的距离
带电微粒打到挡板上的点到电容器上板水平线的距离为
15. 如图,、、为同一斜面内的三个点,沿斜面向下,,。现将一质量为的小球以初速度自点平行斜面水平向右抛出,小球在运动过程中恰好通过点。使此小球带电,电荷量为,同时加一匀强电场,场强方向与 所在平面平行,现从点以同样的速率沿某一平行斜面方向抛出此带电小球,该小球也恰好通过了点,到达点时的动能是初动能的倍。若该小球从点以同样的速率沿另一平行斜面方向抛出,恰好通过点,且到达点时的动能为初动能的倍。重力加速度大小为,固定光滑斜面的倾角。求:
(1)无电场时,小球到达点时的速度大小;
(2)、及、间的电势差、;
(3)电场强度的大小。
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
无电场时,小球在斜面内做类平抛运动,建立如图所示的坐标系
设小球从O到A的运动时间为t,小球到达A点时沿y轴方向的分速度为,则有,
小球到达A点时,有
联立解得
因此小球到达A点时的速度大小为。
【小问2详解】
设,小球的初动能为,无电场时,根据类平抛运动的规律得,
又
联立解得
加电场后,从O点到A点下降了
从点到点下降了
根据动能定理,由到有
由到有
联立解得,
【小问3详解】
在匀强电场中,沿着任意直线,电势的降落都是均匀的,设直线上的点的电势与点的电势相同,点到点的距离是,如图
则有
解得
是等势线,电场线垂直于,设电场方向和沿斜面向下的方向之间的夹角为,由几何关系可得,即电场方向和沿斜面向下的方向之间的夹角为,设电场强度大小为,则
又,
联立可得
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2026-2027学年度四川省彭州中学高2025级高二上期中考试
物理学科试题
测试时间:75分钟 满分:100分
注意事项:
1.开考前,请先将你的个人信息,包含:准考证号、座位号、班级、姓名涂写在答题卡对应位置。
2.作答选择题时,请用2B铅笔填涂,若需修改,用橡皮擦干净后再修改;作答非选择题时,请用0.5mm黑色墨迹签字笔书写。
3.考试结束后,将试卷,答题卡,草稿纸一并交回。
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 如图,在水平面上的箱子内,带电小球、用绝缘细线分别系于箱子上下两端处于静止状态。地面受到的压力为,球受到细线的拉力为。剪断连接的细线后,在球上升的过程中,地面受到的压力( )
A. 小于 B. 等于 C. 等于 D. 大于
2. 如图是一带电球体和一可视为点电荷的带电小球周围电场线的分布图,球体和小球所带电荷量相同,A为球体球心与小球连线在球体外的部分的中点,B、C为关于连线对称的两点。取无穷远处电势为零,以下说法正确的是( )
A. 小球一定带正电,带电球体一定带负电
B. A点处的电势为零,B、C两点电场强度相同
C. 将带电粒子从B点移到C点电场力做功为零
D. A点的电场强度大小小于B、C两点的电场强度
3. 两个点电荷相距为l,电荷量分别为2q和,其电场线分布如图所示,过两点电荷连线中点a作一条垂线,垂线上的b、c两点关于a点对称,d点和b点在同一条电场线上,静电力常量为k,则下列说法中正确的是( )
A. b、c两点的电场强度相同
B. a点的电势高于c点的电势
C. 将一正的试探电荷从b点由静止释放,它将沿电场线运动到d点
D. a点的电场强度大小为
4. 磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架,其结构示意如图甲所示。分子层之间具有弹性,可近似类比成劲度系数为的轻质弹簧,分子层不带电时距离为。细胞膜上的离子泵可以输运正、负离子,使其均匀地分布在分子层上,此过程类似于平行板电容器的充电过程。每个分子层面积为S,可以近似处理为一个无限大的均匀带电薄板,已知无限大均匀带正电的薄板周围的电场为匀强电场如图乙所示,静电力常量为,介质的相对介电常数为。当双分子层从不带电到带有电荷量和的过程中( )
A. 双分子层充电过程”,电容减小
B. 双分子层充电过程”,双分子层间的电场强度减小
C. 单分子层产生的场强为
D. 分子层间的距离减小了
5. 如图,在大小、方向均未知的匀强电场中,边长为0.75m的正方形ABCD处于某一竖直面内,AB边水平。将一质量为0.2kg、电荷量为的带正电的小球(视为质点)在时刻从A点抛出,时小球到达D点,时到达B点。不计空气阻力,重力加速度g取,设电场强度大小为E,A点的电势为,C点的电势为。下列判断正确的是( )
A. B.
C. 电场强度沿AC的方向 D. 小球在B点的电势能为0.45J
6. 如图所示,半径为R的圆轨道竖直固定,其内表面分布有压力传感器(图中未画出),PQ为轨道水平直径,直径MN与PQ间夹角为θ,空间存在水平向右的匀强电场。现让质量为m、带电量为+q的小球(可视为质点),从轨道最低点以水平向右的速度v0进入轨道,小球能沿轨道做完整的圆周运动。发现小球经过N点时压力传感器示数最小,且压力传感器示数最大差值为10mg。重力加速度为g,所有摩擦阻力均不计。下列说法正确的是( )
A. 电场强度大小为
B. 小球最大动能为
C. 小球初速度v0的最小值为
D. 小球进入轨道后,相对于在轨道最低点,机械能增加量的最大值为
7. 光滑绝缘水平面上有关于点对称的、两点,以点为坐标原点、沿建立轴,、两点间沿轴的电势变化如图所示,左侧图像为曲线,右侧图像为倾斜线段,现将一质量为的带电小球从点由静止释放后沿轴运动,忽略带电小球的电场,已知小球到达点时的速度为。下列说法正确的是( )
A. 小球带正电
B. 小球所带电荷量的绝对值为
C. 小球在段运动的加速度逐渐变小
D. 小球在段的运动时间小于在段的运动时间
二、多选题,本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得3分,有选错0分)
8. 如图所示,M、N为两个等量同号正电荷Q,在其连线的中垂线上任意一点P自由释放一个负点电荷q,不计重力影响,下列关于点电荷q的运动的说法正确的是( )
A. 从的过程中,加速度可能越来越大,速度也越来越大
B. 从的过程中,加速度可能越来越小,而速度越来越大
C. 点电荷运动到O点时加速度为零,速度达到最大值
D. 点电荷越过O点后,速度越来越小,而加速度可能越来越大,直到速度为零
9. 在竖直平面内的四点构成边长为的菱形,其中边水平,边与水平面成空间中有一方向平行于菱形所在平面的匀强电场。电荷量为、质量为的带电粒子从A点以初速度垂直于向上射出,粒子的轨迹经过点时速度大小等于,A点运动到速度最小的过程中电场力做功,不计粒子所受重力和空气阻力,则下列说:中正确的是( )
A. 点电势高于点电势
B. DC两点间的电势差为
C. 电场强度的大小为
D. 粒子由A点运动到与A点等高的过程中电势能减小
10. 在学校举行的劳动技术成果汇报展示活动中,小郡同学展示了一辆自己组装的玩具车,它具有“原地灯光秀”“调速前进”和“定速后退”三种工作模式。通过控制开关S、、和滑动变阻器来改变灯的亮度,实现“原地灯光秀”;通过改变直流电动机的转动方向及转速,实现“调速前进”或“定速后退”,如图所示。已知电源电压不变,标有“”的灯的电阻不变且,定值电阻,当玩具车工作在“原地灯光秀”模式时,电流表的最大示数为。关于下列结论,其中正确的是( )
A. 电源电压为
B. 玩具车“调速前进”时,电流表的最大示数小于
C. 玩具车“定速后退”时,电路消耗的总功率小于
D. 闭合,接,接时,玩具车处于“原地灯光秀”模式
三、实验题:本大题共2小题,共16分
11. 现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示。
(1)由图读得圆柱体的直径为____________mm,长度为____________cm。
(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=__________。
12. 测电阻有多种方法。
(1)甲同学用多用电表欧姆挡直接测量待测电阻的阻值。某次测量时,多用电表表盘指针如图所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“×100”,则的测量值为________Ω。
(2)乙同学用如图所示的电路,测量待测电阻的阻值。某次实验,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻的测量值为________。若不考虑偶然误差,该测量值与的真实值相比________(选填“偏小”或“偏大”)。
(3)丙同学用如图所示的电路,测量待测电阻的阻值。操作步骤如下:①先将开关S接1,调节滑动变阻器,读出电流表的示数I;②再将开关S接2,保持不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,记下此时电阻箱的阻值为。则的测量值为________;电流表内阻对测量结果________(选填“有”或“无”)影响。
(4)丁同学用如图所示的电路,测量电流计内阻的阻值。操作步骤如下:①先闭合开关,调节,使电流计指针满偏;②再闭合开关,保持不变,调节使得电流计指针半偏,记下此时的值为。则的测量值为________;若不考虑偶然误差,电流计内阻的测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)其真实值。
四、计算题:本大题共3小题,共38分(请写出详细的解答过程,否则作答无效!)
13. 如图所示,有一x-y平面直角坐标系,O为坐标原点。在x轴的的位置分别固定A、B两个点电荷,其中A电荷的带电量,B电荷的带电量C。M是+y轴上一点,M点到A、B两电荷的距离均为。已知静电力常量为
(1)A电荷对B电荷的库仑力、A电荷在位置产生的电场强度;
(2)A、B两电荷在坐标原点O产生的电场强度:
(3) A、B两电荷在M点产生的电场强度。
14. 电场可以对“带电体”施加力的作用,当今世界已经研发利用电场的力的性质来控制“带电体”的运动,在科研、工业、医疗、军事等领域的发展提供前沿技术支持。如图,置于真空中的平行板电容器水平放置,板间距离为d,板长为L,直流恒压电源电压U保持不变,定值电阻阻值和滑动变阻器的最大阻值均为R,两板间的电场可视为匀强电场。电容器平行板的右端到竖直挡板的距离为L。当滑动变阻器的滑片P移到最右端B时,闭合开关,一带正电微粒(不计重力)以初速度沿水平方向从电容器的最左侧中间进入电容器,恰从电容器下板右侧边缘离开电容器,求:
(1)电容器两板间的电势差和电容器两板之间的场强大小;
(2)带电微粒的荷质比(带电粒子电荷与质量之比);
(3)带电微粒打到挡板上的点到电容器上板水平线的距离。
15. 如图,、、为同一斜面内的三个点,沿斜面向下,,。现将一质量为的小球以初速度自点平行斜面水平向右抛出,小球在运动过程中恰好通过点。使此小球带电,电荷量为,同时加一匀强电场,场强方向与 所在平面平行,现从点以同样的速率沿某一平行斜面方向抛出此带电小球,该小球也恰好通过了点,到达点时的动能是初动能的倍。若该小球从点以同样的速率沿另一平行斜面方向抛出,恰好通过点,且到达点时的动能为初动能的倍。重力加速度大小为,固定光滑斜面的倾角。求:
(1)无电场时,小球到达点时的速度大小;
(2)、及、间的电势差、;
(3)电场强度的大小。
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