内容正文:
2025级高二上第一次月考
物理试卷
本试卷满分100分,考试用时75分钟
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,只有一项是最符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是( )
A. 金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向
B. 气球和头发摩擦所带电荷量可能是
C. 和均适用于点电荷产生的电场
D. 由可知时与间的作用力趋于无穷大
【答案】C
【解析】
【详解】A.电流方向规定为正电荷定向移动的方向。金属导体中的自由电子带负电,其定向移动方向与电流方向相反,故A错误;
B.带电体的电荷量满足量子化关系,其中为整数,元电荷大小。若电荷量为,则电荷量与元电荷之比为
不是整数,故B错误;
C.取正试探电荷,电场强度的定义式为,适用于任意电场;点电荷产生的电场强度大小为,其中为点电荷的电荷量大小,因此两式均适用于点电荷产生的电场,故C正确;
D.库仑定律适用于真空中的点电荷。当两个实际带电体间距减小到与其自身尺度可比时,不能再将它们视为点电荷,库仑定律的模型条件不成立,不能据此断定作用力趋于无穷大,故D错误。
故选C。
2. 一根长为、横截面积为的金属棒,其材料的电阻率为,棒内单位体积自由电子数为,电子的质量为、电荷量为。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为,下列说法正确的是( )
A. 通过棒的电流
B. 棒的内部场强
C. 棒两端电压
D. 内通过棒的电流做的功为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由电流的微观表达式得通过金属棒的电流为,故A错误;
BC.金属棒两端的电压为
金属棒的电阻为
金属棒内部的场强为
联立解得,,故BC错误;
D.内通过棒的电流做的功为,故D正确;
故选D。
3. 如图所示,虚线、、代表电场中的三个等差等势面,实线为一带负电的粒子仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹,、是粒子依次经过的两点。下列说法正确的是( )
A. 该电场可能是负点电荷产生的
B. 粒子经过点时的加速度大于经过点时的加速度
C. 粒子经过点时的电势能小于经过点时的电势能
D. 粒子经过点时的速度大于经过点时的速度
【答案】B
【解析】
【详解】A.负点电荷产生的电场的等势线是以负点电荷为圆心的同心圆,故A错误;
B.等差等势线越密的位置,电场强度越大,因此粒子经过点时受到的电场力大于经过点时受到的电场力,结合牛顿第二定律可知,经过点时的加速度大于经过点时的加速度,故B正确;
CD.粒子运动时的速度方向沿轨迹切线方向且受到的电场力指向轨迹凹侧,结合电场强度方向跟等势线垂直,可知粒子沿轨迹从点运动到点,电场力方向始终与速度方向成锐角,则电场力做正功,粒子的电势能减小,动能增大,速度增大,故CD错误。
故选B。
4. 相距为、电荷量大小均为的等量异种点电荷周围电场的电场线分布如图所示,为中点。、为连线上关于对称的两点,为连线中垂线上的一点。静电力常量为,无穷远处电势为0.下列说法正确的是( )
A. 、两点处的电场强度大小
B. 处的电场强度大小为
C. 、两点处的电势大小相等
D. 处的电势大于0
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据电场线疏密表示场强大小,由图可知B点电场线比C点密集,故,故A错误;
B.根据电场强度叠加原理,可得处的电场强度大小为,故B正确;
C.根据电势沿电场线方向降低,可知点的电势小于点的电势,故C错误;
D.等量异种点电荷的中垂线上的点电势相等,无穷远处电势为0,可知O处的电势等于0,故D错误。
故选B。
5. 某仪器两极间的电场线分布如图所示,一正电荷只在电场力作用下以某一初速度沿方向运动,从到运动过程中,规定无穷远处的电势为0,关于各点的电势、电场强度,电荷的速度、动能,随位移的变化图线可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】ABD.电场线的疏密表示电场的强弱,从到运动过程中,电场线先变密,后变疏,场强应先变大后变小,电场力先变大后变小,图像的斜率的绝对值表示场强的大小,正电荷在运动过程中电场力与运动方向相同,一直做正功,由动能定理知动能一直增大,图像的斜率表示合力,本题中合力为电场力,斜率先变大后变小,故A正确,B D错误;
C.图像斜率,从O到A电场力先变大后变小,加速度先变大后变小,速度一直增加,斜率后期应该变小,故C错误;
故选A。
6. 如图所示,用固定在点的绝缘细线系两个带电小球、,它们所带电荷量大小相等。两个小球静止时刚好在同一水平直线上,此时与竖直方向的夹角,与竖直方向的夹角。已知球的质量为,、两个小球之间的距离为,静电力常量为,重力加速度为,,,下列说法中正确的是( )
A. 、两个小球带异种电荷 B. 细线的拉力为
C. 小球的质量为 D. 两个小球所带电荷量大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题意可知,两个小球互相排斥,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,故两个小球间存在相互作用的斥力,所以两个小球带同种电荷,故A错误;
B.对A受力分析如图所示
根据几何关系,可得,故B正确;
C.对A、B分析,如图所示
根据几何关系,可得
解得,故C错误;
D.根据库仑定律
又
联立解得,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,平行等距的竖直虚线a、b、c、d为某一加速电场的等势面,一个不计重力的电子垂直经过等势面d时,动能为20 eV,飞至等势面c时,电势能为-10eV,飞至等势面b时速度恰好为0,已知相邻等势面间的距离都为5 cm,下列结论正确的是( )
A. 等势面a的电势为-20V
B. 匀强电场的场强大小为20V/m
C. 该电子飞经等势面a时,其电势能为10 eV
D. 该电子的动能为26 eV时,其电势能为-26 eV
【答案】D
【解析】
【详解】B.一个不计重力的电子垂直经过等势面d时,动能为20eV,飞至等势面b时速度恰好为0,根据动能定理可得
解得
可得匀强电场的场强大小
B错误;
AC.飞经等势面c时,电势能为-10eV,则有
解得
根据
解得
电子飞至等势面b时速度恰好为0,之后电子反向运动,则该电子不可能到达等势面a,AC错误;
D.根据
解得
可知电子在等势面b时的动能和电势能均为零,因为只有电场力对电子做功,所以电子的动能和电势能之和保持不变,且为零,故该电子的动能为26eV时,其电势能为-26eV,D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题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. 某小组用微安表头(量程内阻)改装成一个量程为和一个量程为的两挡电表,如图所示,电阻箱和电阻箱可以根据需要调节。根据上述要求,下列说法正确的是( )
A. 为电压挡 B. 的阻值为
C. 的阻值为 D. 用挡时电表的内阻为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.用a挡时,表头与电阻并联,将表头改装成电流表,故A错误;
B.改装的电流表量程为1mA,则,故B错误;
CD.用a挡时,改装成电流表的内阻为
接b挡时是将1mA的电流表与串联,改装成电压表,改装的电压表的内阻为
则,故CD正确。
故选CD。
9. 如图所示,是平行板电容器的两个极板,为滑动变阻器。用绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部。闭合开关,给电容器充电后,悬线偏离竖直方向的夹角为。下列说法正确的是( )
A. 保持S闭合,将滑动变阻器的滑片向端滑动,则增大
B. 保持S闭合,将板向板靠近,则增大
C. 断开S,将板向板靠近,则增大
D. 断开,将板向下移动少许,则增大
【答案】BD
【解析】
【详解】根据对小球的受力分析可知,悬线偏离竖直方向的夹角符合
因此两极板间的场强越大,越大。
A.保持S闭合,极板间的电压大小等于电源电动势。滑动变阻器的滑片位置不会影响极板上的电压大小,则场强大小不变,不变。故A错误;
B.保持S闭合,极板间电压不变时,将板向板靠近,则板间距离减小,根据场强可知场强大小增大,则增大。故B正确;
C.断开S,则极板上的电荷量不变,将板向板靠近,则根据
,
可得
极板间的场强
极板间距离增大或减小不影响场强大小,其余物理量均不变,则场强大小不变,不变。故C错误;
D.根据上述分析,断开,将板向下移动少许,则极板间的正对面积减小,则场强增大,则增大。故D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示,长为L的两块正对金属板A、B水平放置,两板接上如图乙所示随时间变化的交变电压UAB,电子流沿中心线OO′从O点以初速度射入板间,电子都不会碰到极板,已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力及电子间相互作用。下列说法正确的是( )
A. 两板间距
B. 电子在t=0时刻从O点射入时一定从中心线离开电场
C. 电子在时刻从O点射入时偏离中心线距离离开电场
D. 电子无论在哪一时刻从O点射入,离开电场时的速率一定为v0
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.电子在电场中的运动时间为
解得
两板间距满足
解得
故A正确;
B.电子在t=0时刻从O点射入时,离开电场时偏离中心线距离最大,故B错误;
C.电子在时刻从O点射入时,沿电场方向,电子的运动分四段,第一阶段向正方向运动,位移为
第二阶段先正方向减速运动,位移为
速度减为零;第三阶段向负方向做加速运动,位移
第四阶段向负方向做减速运动,由对称可知,位移
则粒子的总位移为
即粒子偏离中心线距离
故C正确;
D.依题意,电子在电场中的运动时间为T,无论在哪一时刻从O点射入电场,正向电场和反向电场对电子的作用时间都是,沿电场方向根据动量定理
解得
即出离电场时沿电场方向的速度为零,故D正确。
故选ACD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中第13~15小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组设计如图甲所示电路探究电容器的充、放电过程。
(1)按图甲所示连接电路,电流表接在电路a、b两点之间。将开关S拨到1时,通过电流表的电流方向为_______(选填“由a向b”或“由b向a”)。电路稳定后,再将开关S拨到2时,上述两个过程中电流i随时间t变化的规律如图乙所示,图乙中阴影部分的面积_____(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)实验中发现放电过程放电太快,可以________(选填“增大”或“减小”)电阻R的阻值来解决该问题。
【答案】(1) ①. 由a向b ②. =
(2)增大
【解析】
【小问1详解】
[1]将开关S拨到1时,电容器两极板与电源相连,此时电容器处于充电过程,通过电流表的电流方向由a向b;
[2] 图乙中阴影部分的面积表示充电过程中通过电流表的电荷量,面积表示放电过程中通过电流表的电荷量,故;
【小问2详解】
电容器放电时,放电电荷量一定。增大电阻R的阻值,可以减小放电电流I,可以有效延长电容器放电时间t。
12. 某实验小组在利用实验室提供的器材测量一种金属丝的电阻率,金属丝的电阻约为。
(1)如图甲为某次测量金属丝直径时螺旋测微器的示数,其测量值______mm。
(2)图乙中滑动变阻器的总电阻为,请在图乙中用连线代替导线完成实验器材的连接________(提示:注意选取合适的电表量程)。
(3)实验中某次测量电流表指针示数如图丙所示,其示数为______A(保留2位小数)。
(4)测得金属丝的直径为d,长度为L,电阻为R,则该金属丝电阻率测量值的表达式为______。
【答案】(1)0.640
(2) (3)0.50
(4)
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的精确值为,由图甲可知金属丝直径为
【小问2详解】
由于滑动变阻器的总电阻较小,小于被测金属电阻丝的电阻,为了便于调节测量,滑动变阻器采用分压接法;由于被测金属电阻丝的电阻较小,电流表采用外接法;电源为两节干电池,电动势约为3V,则电压表量程选择,根据
则电流表量程选择,故完整的实物连线如图所示
【小问3详解】
电流表的量程为,分度值为0.02A,其示数为
【小问4详解】
根据电阻定律可得
可得
13. 如图所示,长l=1.0m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球所带电荷量q=1.0×10-6C,匀强电场的场强E=3.0×103N/C,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)小球所受静电力F的大小;
(2)小球的质量m;
(3)将电场撤去,小球回到最低点时细绳对小球的拉力T的大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)小球所受静电力的大小为
(2)以小球为对象,根据受力平衡可得
可知小球的质量为
(3)将电场撤去,设小球回到最低点时的速度大小为,根据动能定理可得
在最低点,根据牛顿第二定律可得
联立可得细绳对小球的拉力大小为
14. 示波器的示意图如图所示,金属丝发射出来的电子(带电量为e)被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上。设加速电压U1=1640V,偏转极板长l=4cm,偏转板间距d=1cm,当电子加速后从两偏转板的正中央沿板平行方向进入偏转电场。
(1)偏转电压为U2多大时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大?
(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离L=20cm,则电子到达荧光屏时最大偏转距离y为多少?
【答案】(1)205V;(2)5.5cm
【解析】
【详解】(1)设电子电量大小e,质量为m,进入偏转电场初速度v0,根据动能定理,有
电子在偏转电场的飞行时间为
电子在偏转电场的加速度为
要使偏转距离最大,电子经偏转电场后必须沿下板边缘射出,电子在偏转电场中的侧移距离为,所以有
联立解得
代入数据解得
U2=205V
(2)电子离开偏转电场后的侧向位移为
电子离开偏转电场的侧向速度为
vy=at1
在荧光屏上最大偏转距离为
由以上各式解得最大偏转距离为y=5.5cm。
15. 如图所示,竖直平面内固定有一光滑轨道,轨道由水平直轨道AB和半径R=3m的半圆轨道BCD组成,两轨道相切于B点。空间中存在着平行于竖直平面、方向未知的匀强电场(未画出)。质量m=0.2kg、电荷量q=0.05C的带正电小球(视为点电荷)从直轨道上的E点由静止释放,小球运动到B点时速度大小v1=6m/s,小球沿半圆轨道运动到最高点D点时对轨道的压力大小F=2.4N。已知E、B点间的距离d=2.4m,取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)E、B点间的电势差U1;
(2)匀强电场的电场强度的竖直分量大小Ey;
(3)小球在半圆轨道上运动的最大速度vm。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球从E点到B点过程,根据动能定理可得
代入数据解得
【小问2详解】
设匀强电场的电场强度的竖直分量向上,从B点到D点过程,根据动能定理可得
在D点,根据牛顿第二定律可得
联立解得
可知匀强电场的电场强度的竖直分量大小为,方向竖直向上。
【小问3详解】
匀强电场的电场强度的水平分量大小
由于
可知小球受到的电场力的竖直分力与重力平衡,所以小球受到的重力和电场力的合力为
方向水平向左。可知小球运动到与半圆轨道圆心等高处C点时的速度最大,根据动能定理可得
代入数据解得小球在半圆轨道上运动的最大速度为
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物理试卷
本试卷满分100分,考试用时75分钟
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,只有一项是最符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是( )
A. 金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向
B. 气球和头发摩擦所带电荷量可能是
C. 和均适用于点电荷产生的电场
D. 由可知时与间的作用力趋于无穷大
2. 一根长为、横截面积为的金属棒,其材料的电阻率为,棒内单位体积自由电子数为,电子的质量为、电荷量为。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为,下列说法正确的是( )
A. 通过棒的电流
B. 棒的内部场强
C. 棒两端电压
D. 内通过棒的电流做的功为
3. 如图所示,虚线、、代表电场中的三个等差等势面,实线为一带负电的粒子仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹,、是粒子依次经过的两点。下列说法正确的是( )
A. 该电场可能是负点电荷产生的
B. 粒子经过点时的加速度大于经过点时的加速度
C. 粒子经过点时的电势能小于经过点时的电势能
D. 粒子经过点时的速度大于经过点时的速度
4. 相距为、电荷量大小均为的等量异种点电荷周围电场的电场线分布如图所示,为中点。、为连线上关于对称的两点,为连线中垂线上的一点。静电力常量为,无穷远处电势为0.下列说法正确的是( )
A. 、两点处的电场强度大小
B. 处的电场强度大小为
C. 、两点处的电势大小相等
D. 处的电势大于0
5. 某仪器两极间的电场线分布如图所示,一正电荷只在电场力作用下以某一初速度沿方向运动,从到运动过程中,规定无穷远处的电势为0,关于各点的电势、电场强度,电荷的速度、动能,随位移的变化图线可能正确的是( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,用固定在点的绝缘细线系两个带电小球、,它们所带电荷量大小相等。两个小球静止时刚好在同一水平直线上,此时与竖直方向的夹角,与竖直方向的夹角。已知球的质量为,、两个小球之间的距离为,静电力常量为,重力加速度为,,,下列说法中正确的是( )
A. 、两个小球带异种电荷 B. 细线的拉力为
C. 小球的质量为 D. 两个小球所带电荷量大小为
7. 如图所示,平行等距的竖直虚线a、b、c、d为某一加速电场的等势面,一个不计重力的电子垂直经过等势面d时,动能为20 eV,飞至等势面c时,电势能为-10eV,飞至等势面b时速度恰好为0,已知相邻等势面间的距离都为5 cm,下列结论正确的是( )
A. 等势面a的电势为-20V
B. 匀强电场的场强大小为20V/m
C. 该电子飞经等势面a时,其电势能为10 eV
D. 该电子的动能为26 eV时,其电势能为-26 eV
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题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. 某小组用微安表头(量程内阻)改装成一个量程为和一个量程为的两挡电表,如图所示,电阻箱和电阻箱可以根据需要调节。根据上述要求,下列说法正确的是( )
A. 为电压挡 B. 的阻值为
C. 的阻值为 D. 用挡时电表的内阻为
9. 如图所示,是平行板电容器的两个极板,为滑动变阻器。用绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部。闭合开关,给电容器充电后,悬线偏离竖直方向的夹角为。下列说法正确的是( )
A. 保持S闭合,将滑动变阻器的滑片向端滑动,则增大
B. 保持S闭合,将板向板靠近,则增大
C. 断开S,将板向板靠近,则增大
D. 断开,将板向下移动少许,则增大
10. 如图甲所示,长为L的两块正对金属板A、B水平放置,两板接上如图乙所示随时间变化的交变电压UAB,电子流沿中心线OO′从O点以初速度射入板间,电子都不会碰到极板,已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力及电子间相互作用。下列说法正确的是( )
A. 两板间距
B. 电子在t=0时刻从O点射入时一定从中心线离开电场
C. 电子在时刻从O点射入时偏离中心线距离离开电场
D. 电子无论在哪一时刻从O点射入,离开电场时的速率一定为v0
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中第13~15小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组设计如图甲所示电路探究电容器的充、放电过程。
(1)按图甲所示连接电路,电流表接在电路a、b两点之间。将开关S拨到1时,通过电流表的电流方向为_______(选填“由a向b”或“由b向a”)。电路稳定后,再将开关S拨到2时,上述两个过程中电流i随时间t变化的规律如图乙所示,图乙中阴影部分的面积_____(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)实验中发现放电过程放电太快,可以________(选填“增大”或“减小”)电阻R的阻值来解决该问题。
12. 某实验小组在利用实验室提供的器材测量一种金属丝的电阻率,金属丝的电阻约为。
(1)如图甲为某次测量金属丝直径时螺旋测微器的示数,其测量值______mm。
(2)图乙中滑动变阻器的总电阻为,请在图乙中用连线代替导线完成实验器材的连接________(提示:注意选取合适的电表量程)。
(3)实验中某次测量电流表指针示数如图丙所示,其示数为______A(保留2位小数)。
(4)测得金属丝的直径为d,长度为L,电阻为R,则该金属丝电阻率测量值的表达式为______。
13. 如图所示,长l=1.0m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球所带电荷量q=1.0×10-6C,匀强电场的场强E=3.0×103N/C,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)小球所受静电力F的大小;
(2)小球的质量m;
(3)将电场撤去,小球回到最低点时细绳对小球的拉力T的大小。
14. 示波器的示意图如图所示,金属丝发射出来的电子(带电量为e)被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上。设加速电压U1=1640V,偏转极板长l=4cm,偏转板间距d=1cm,当电子加速后从两偏转板的正中央沿板平行方向进入偏转电场。
(1)偏转电压为U2多大时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大?
(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离L=20cm,则电子到达荧光屏时最大偏转距离y为多少?
15. 如图所示,竖直平面内固定有一光滑轨道,轨道由水平直轨道AB和半径R=3m的半圆轨道BCD组成,两轨道相切于B点。空间中存在着平行于竖直平面、方向未知的匀强电场(未画出)。质量m=0.2kg、电荷量q=0.05C的带正电小球(视为点电荷)从直轨道上的E点由静止释放,小球运动到B点时速度大小v1=6m/s,小球沿半圆轨道运动到最高点D点时对轨道的压力大小F=2.4N。已知E、B点间的距离d=2.4m,取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)E、B点间的电势差U1;
(2)匀强电场的电场强度的竖直分量大小Ey;
(3)小球在半圆轨道上运动的最大速度vm。
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