精品解析:广东汕头市聿怀中学2026-2027学年高二上学期11月期中物理试题
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内容正文:
2026-2027学年度第一学期高二期中考试
高二级 物理科 试题
注意:满分100分,考试时间60分钟。
一、单选题(共24分)
1. 下列关于静电现象的说法正确的是( )
A. 野外高压输电线路上方的两条导线与大地相连,是为了利用尖端放电释放雷云电荷
B. 夜间高压线周围出现绿色光晕的原因是尖端放电导致空气电离
C. 验电器的金属杆上端固定一个金属球,是为了利用尖端放电提高验电灵敏度
D. 优质话筒线外面包一层金属编织网,主要是为了增加导线硬度,防止机械损伤
【答案】B
【解析】
【详解】A.野外高压输电线路上方的接地导线为避雷线,作用是引接雷电流并导入大地,保护下方输电线,并非利用尖端放电释放雷云电荷,故A错误;
B.夜间高压线周围的绿色光晕为电晕现象,是高压线附近电场强度过大,引发空气电离的尖端放电现象,故B正确;
C.验电器上端固定金属球,是为了避免尖端放电造成电荷流失,若采用尖端易发生放电,会降低验电灵敏度,故C错误;
D.话筒线外的金属编织网利用静电屏蔽原理,屏蔽外界电场对音频信号的干扰,并非为了提升硬度防止机械损伤,故D错误。
故选B。
2. 某新风系统用了如图所示的装置来实现除尘功能:高压直流电源形成的电场使得气体发生电离,形成大量正、负离子,正离子距离放电极近,速度低,碰上尘埃的机会较少,只有少数尘埃到达放电极;负离子距离集尘极板远,与尘埃相撞,使多数尘埃带上负电被集尘极板收集,则下列说法正确的是( )
A. 带负电的尘埃到集尘极板的过程中,电势能减小
B. 带正电的尘埃到放电极的过程中,电势能增大
C. 带负电的尘埃到集尘极板的轨迹一定是直线
D. 尘埃中的电荷与集尘极板上的电荷中和,极板间的电场消失,除尘功能也消失了
【答案】A
【解析】
【详解】AB.带正电的尘埃到放电极的过程和带负电的尘埃到集尘极板的过程都是电场力做正功,电势能都减小,故A正确,B错误;
C.电场不是匀强电场,尘埃的初速度方向也不确定,带负电的尘埃到集尘极板的轨迹不一定是直线,故C错误;
D.带电尘埃到达集尘极板后电荷与集尘极板上的电荷中和,在电源作用下集尘极板会继续充电,极板间的电场不会消失,故D错误。
故选A。
3. 如图,带电滑块a、b均可视为质点,竖直墙壁与水平地面均光滑绝缘。初始时a静止靠在墙壁上,b静止在地面的挡板处。现对b施加水平拉力,使b沿地面缓慢向墙角靠近,该过程中a始终紧贴墙壁,两滑块始终处于平衡状态。下列说法正确的是( )
A. a、b一定带异种电荷
B. b靠近墙角的过程中,a、b间的距离逐渐增大
C. b靠近墙角的过程中,a受到墙壁的支持力逐渐增大
D. b靠近墙角的过程中,a受到的库仑力不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.对滑块 a 进行受力分析,a 受到竖直向下的重力 、水平向右的墙壁支持力 N 以及 b 对 a 的库仑力 F。由于墙壁光滑,a 要保持静止,库仑力 F 必须有竖直向上的分量来平衡重力。因为 b 在 a 的下方,只有当 a、b 之间为斥力时,库仑力才指向左上方,具有竖直向上的分量。因此 a、b 一定带同种电荷,故A错误;
BCD.对a受力分析,作力的动态平衡如图
由图可知,在 b 缓慢靠近墙角的过程中,支持力与库仑力都减小,根据可知,a、b间的距离逐渐增大,故B正确,CD错误;
故选B。
4. 某静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示,一电荷量为e、带正电的点电荷,沿x轴正方向经过x=2.5m时的动能为3eV。已知该电荷仅受x轴方向的静电力作用,则该点电荷( )
A. 在x=2m处和x=3m处受到的静电力方向相同
B. 在x=2m处受到的静电力小于在x=2.5m处受到的静电力
C. 能到达x=4m处
D. 通过x=-0.5m时的动能为1.5eV
【答案】C
【解析】
【详解】A.0~2.5m区间电势逐渐减小,电场强度方向沿x轴正方向,2.5m之后电势逐渐增大,电场强度方向沿x轴负方向,则点电荷在x=2m处和x=3m处受到的静电力方向相反,故A错误;
B.φ-x图像斜率的绝对值表示电场强度的大小,由题图可知,在x=2.5m处电场强度为0,故点电荷在x=2m处受到的静电力大于在x=2.5m处受到的静电力,故B错误;
C.带正电的点电荷沿x轴正方向经过x=2.5m时动能为3eV,电势能为-2eV,总能量为1eV,在x=2.5m之后电荷受到沿x轴负方向的静电力,做减速运动,当速度为零时,电势能为1eV,即刚好运动到x=4m处,开始向x轴负方向运动,故C正确;
D.反向回到x=2.5m处动能仍为3eV,继续向左运动,在x=0处电势能为0,动能为1eV,继续向x轴负方向运动,通过x=-0.5m处电势能为-1eV,则动能为2.0eV,故D错误。
故选C。
5. 在地球表面附近,有一质量为、电荷量为的小球,在其下方固定电荷量为的点电荷时,该小球恰好可悬浮在空中。已知静电力常量为,重力加速度大小为,经时间,下列说法正确的是( )
A. 点电荷可以置于小球右下方
B. 小球所受库仑力的冲量大小为
C. 点电荷与小球间的距离为
D. 小球受到的库仑力与所受重力是作用力与反作用力
【答案】C
【解析】
【详解】A.点电荷必须置于小球正下方才能实现竖直方向的平衡;若置于右下方,库仑力会产生水平分力,导致小球不能静止悬浮,故A错误。
B.小球所受库仑力大小为(与重力平衡),方向竖直向上,故在时间内库仑力的冲量大小为,故B错误。
C.由平衡条件 ,解得,故C正确。
D.小球受到的库仑力由点电荷施加,重力由地球施加,二者作用在同一物体(小球)上,是平衡力,不是作用力与反作用力,故D错误。
故选C。
6. 如图所示为电容式加速度传感器的原理图。左侧极板A固定,质量为m的滑块B作为动极板,与A构成平行板电容器。B通过一根导电轻弹簧与电路相连,置于光滑绝缘细杆上,不计极板间的静电力;装置静止时,弹簧处于原长。现使该装置从静止开始向右做加速度a逐渐增大的加速运动时,下列说法正确的是( )
A. 电容器的电容C与加速度a成反比
B. 两极板间的电场强度E逐渐减小
C. 电容器处于充电状态,流过电流计G的电流方向向右
D. 若改为做匀加速直线运动,电流计G的示数恒定且不为零
【答案】C
【解析】
【详解】A.装置从静止开始向右做加速度a逐渐增大的加速运动时,对滑块B由牛顿第二定律有(为弹簧的伸长量)
对平行板电容器有,故A错误;
B.电容器始终与电源相连,所以极板间的电压保持不变,等于电源的电动势。向右做加速度a逐渐增大,增大,减小,两极板间的电场强度逐渐增大,故B错误;
C.电容器电容变大,根据Q=CU可知,处于充电状态,电流由电源正极流出,向右经电流计G流到B板,故C正确;
D.若改为做匀加速直线运动,恒定,不变,电容器的电容不变,两板间电势差等于电源电动势不变,则电荷量不变,电容器无充、放电,电流计G的示数恒为零,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,空间存在竖直向上的匀强电场,电场强度为E,A、B为两个固定的电荷量为的点电荷,O点是连线的中点。有一质量为m的带电小球在两电荷连线的中垂面内做半径为R的匀速圆周运动,圆心为O,带电小球和电荷A的连线与连线夹角为,重力加速度为g,静电力常量为k。下列说法正确的是( )
A. 小球带负电 B. 小球所带电荷量的大小为
C. 小球做圆周运动向心力大小为 D. 小球做圆周运动的线速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由于小球在两电荷连线的中垂线内做匀速圆周运动,则有
解得
小球处于竖直向上的匀强电场中,受到竖直向上的电场力,故小球带正电,故AB错误;
CD.带电小球和电荷A的连线与连线夹角为,则
由于
解得
故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b,单位体积内的自由电子数相等,横截面积之比为。已知5s内有5×1018个自由电子通过导线a的横截面,已知电子电荷量为1.6×10-19 C,则( )
A. 流经导线a的电流为0.32A
B. 流经导线b的电流为0.16A
C. 5 s内有1×1019个自由电子通过导线b的横截面
D. 自由电子在导线a和b中移动的速率之比va∶vb=1∶2
【答案】B
【解析】
【详解】A.电子的电荷量,流过a的电流为
故A错误;
B.因金属导线a、b串联,所以流过导线b的电流也是0.16A,故B正确;
C.因金属导线a、b串联,所以相同时间内通过的电荷量相等,即5s内有5×1018个自由电子通过导线b的横截面,故C错误;
D.根据电流微观表达式可得
自由电子在导线a和b中移动的速率之比为
故D错误。
故选B。
二、多选题(共12分)
9. 如图所示的电路中,输入电压U恒为12V,灯泡L上标有“6V、12W”字样,电动机线圈的电阻,若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是( )
A. 电动机的输出功率为12W B. 电动机的热功率为2.0W
C. 整个电路消耗的电功率为22W D. 电动机若卡住不转动,灯泡将可能烧坏
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.小灯泡正常发光时,电路中的电流
电动机两端的电压
电动机的电功率
电动机的热功率
则电动机的输出功率,故A错误,B正确;
C.整个电路消耗的功率,故C错误;
D.根据上述分析可知,灯泡的电阻
电动机若卡住不转动,电动机成为纯电阻电路,此时电路中的电流
即此时电路中的电流远大于灯泡正常发光时的电流,灯泡有可能烧坏,故D正确。
故选BD。
10. 某手机说明书的部分参数如表所示,若该手机内置锂电池的充电截止电压为4.2V,放电截止电压为2.7V,持续播放视频的最长时间为17h,下列说法正确的是( )
手机类型
手机类型智能手机4G手机
屏幕分辨率
1920×1080像素(FHD)
电池容量
4000mA.h
电池类型
不可拆卸式电池
待机时间
22d
A. 电池满电时最多能将的正电荷从负极搬到正极
B. 表中电池容量“”是指电池储存的电能
C. 播放视频时,电池的工作电流约为0.24A
D. 待机时,电池的工作电流约为0.18A
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A.由电流的定义式可得
A正确;
B.表中电池容量“”是指电池储存的电荷量,不是电能,B错误;
C.播放视频时,电池的工作电流约为
C正确;
D.待机时,电池的工作电流约为
D错误。
故选AC。
三、实验题(共32分)
11. 如图(a)所示为指针式多用电表,其中S、K、T为三个可调节的部件,现用此电表完成以下实验。
(1)使用多用电表前,将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,先进行机械调零。测电阻时还需要进行_______。具体操作为:先将选择开关置于合适的挡位,再将红、黑表笔短接,调节部件_______(选填“S”、“K”或“T”),使指针指向欧姆挡零刻度线。
(2)用“×10”挡测量电阻的阻值时,发现多用电表指针如图甲所示,下一步应将多用电表的挡位调至_________(填“×1”或“×100”)挡,重新欧姆调零,再次测量结果如图乙所示,则电阻_________。
(3)多用电表测量电源电动势和内阻的电路图如图(b)所示。测量时先将选择开关置于合适的电压挡,闭合开关,调节电阻箱R的阻值,读出多用电表对应的示数U,测得多组R和U并记录。作出图线,如图丙所示。图线的纵轴截距为a,横轴截距为b,则电源的电动势_______,内阻_______(结果用字母a、b或表示)
【答案】(1) ①. 欧姆调零 ②. T
(2) ①. ×1 ②. 19Ω
(3) ①. a ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]使用多用电表测电阻时,机械调零后还需要进行欧姆调零;
[2]由图(a)可知,为机械调零螺丝,为选择开关,欧姆调零需要调节欧姆调零旋钮,即部件,具体操作为先将选择开关置于合适的挡位,再将红、黑表笔短接,调节部件,使指针指向欧姆零刻度线。
【小问2详解】
[1]用挡测量时指针偏角过大,指针所指的欧姆刻度值很小,说明被测电阻的阻值较小,因此应换用倍率更小的挡位,即将选择开关拨至挡;
[2]重新欧姆调零后,乙图中指针指在欧姆刻度的19位置,倍率为,故电阻
【小问3详解】
[1]多用电表作为电压表使用,其示数即为电阻箱两端的电压,通过的电流为;根据闭合电路欧姆定律有
整理得
结合图像可知,图线的纵轴截距为,故电源的电动势
[2]当时,有
解得内阻
12. 高二实验小组设计了如下实验测量自来水的电阻率。实验器材有:绝缘性能良好的塑料圆柱形容器、金属探针、金属圆片、游标卡尺、电源、电压表、数字电流表等。
(1)为计算自来水的横截面积,需用游标卡尺测量塑料圆柱形容器的内径,结果如图1所示,则内径______mm。
(2)将采集的水样装入容器内。容器顶部等间距插有金属探针,两端用金属圆片密封(探针和圆片电阻均可忽略不计)。按图2连接电路,将电压表与任意两探针相连,连接的两探针间距离记为。
(3)闭合开关S,调节电阻箱的阻值,使得数字电流表示数,读出电压表示数,断开开关S。
(4)改变,重复步骤(3),确保每次数字电流表示数,测得多组数据,作出图像如图3中①所示,得到直线的斜率为,则水样电阻率的表达式______(用、、表示),根据图像计算得出该水样的电阻率为______(取3.14,结果保留三位有效数字)。
(5)给水样升温后,重复测量,作出图像如图3中②所示,实验结果表明,温度越高,水样的电阻率越______(填“大”或“小”)。
【答案】 ①. 20.0 ②. ③. 18.8 ④. 小
【解析】
【详解】(1)[1]10分度游标卡尺,精度0.1mm。主尺读数20mm,游标尺第0条刻度线与主尺对齐:
(4)[2]两探针间距L段水柱的电阻
电路中电流恒定为I,电压表示数
图线斜率
故
[3]由图3中①线取点:时,,斜率
代入,,,求得
(5)[4]水温升高后,图线②斜率变小,说明相同L下电阻更小,即电阻率更小。因为水样(电解质溶液)温度升高后离子迁移速率加快,导电能力增强。
四、解答题(共32分)
13. 如图所示,电容为,极板间距离为的平行板电容器充电后水平放置,上极板带正电,下极板正中有一小孔。质量为、电荷量为的小球(可视为质点)从距小孔正下方处以初速度竖直上抛,穿过小孔到达上极板处速度恰为零。空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为。求:
(1)小球到达小孔处的速度;
(2)小球在电容器中的运动时间;
(3)电容器所带电荷量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球做竖直上抛运动,则根据竖直上抛运动的规律有
解得小球到达小孔处的速度为
【小问2详解】
小球在电容器中做匀减速直线运动,则根据运动学公式有
解得小球在电容器中的运动时间为
【小问3详解】
设电容器两极板间的电压为,对小球从初始位置到运动到上极板的过程列动能定理方程有
解得
则根据电容的定义式可知,电容器所带电荷量为
14. 科学研究发现,昆虫在飞行过程中因与空气摩擦而带电,进一步通过静电感应,在昆虫与植物之间构建起特殊的“静电通道”,从而有助于花粉的吸附与传播。某物理兴趣小组建立如图所示的简化模型:空间中存在一水平向右的匀强电场(模拟昆虫与花朵间的电场)。某花粉颗粒(可视为质点)质量m=2×10-12kg,电量q=+1×10-12C,从电场左边界以初速度v0=0.2m/s竖直向下进入电场。若颗粒从电场右边界射出时速度v1=1m/s,方向与右边界的夹角为53°,重力加速度取g=10m/s2,忽略空气阻力,求:
(1)花粉颗粒在电场中的运动时间;
(2)电场强度E的大小;
(3)花粉颗粒穿过电场过程中电势能的变化量。
【答案】(1)0.04s
(2)40V/m (3)-6.4×10-13J
【解析】
【小问1详解】
花粉颗粒在竖直方向做匀加速直线运动,则
解得
【小问2详解】
花粉颗粒在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,则,
联立解得
【小问3详解】
花粉颗粒在水平方向的位移为
所以花粉颗粒穿过电场过程中电势能的变化量为
15. 如图所示,某空间有水平向右的匀强电场,场强大小为,其中有一根长为的绝缘细线,一端固定在点,另一端系一质量为的带电小球,开始它静止在点,此时悬线与竖直方向成角。已知重力加速度为,,。
(1)求点和点间的电势差;
(2)判断小球的电性,并求小球所带的电荷量;
(3)若把小球拉到与等高的位置,从静止释放,求:
a.小球经过最低点时细线对小球的拉力;
b.小球运动过程中的最大动能。
【答案】(1)
(2)带正电,
(3)a.;b.
【解析】
【小问1详解】
沿电场线方向电势降低,点沿电场方向位置比点更靠左,故电势高于,到沿电场方向的距离为
故、两点的电势差为
【小问2详解】
由图可知,小球受到的静电力水平向右,故小球带正电。小球静止在点,则有
可得小球所带的电荷量为
【小问3详解】
a.由到,根据动能定理有
可得,小球经过最低点时的速度为
在B点根据牛顿运动定律可知
解得细线对小球的拉力
b.重力与电场力的合力为恒力,等效重力方向恰好沿方向,因此小球运动到点时,等效重力做正功最多,动能最大,根据动能定理
解得
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2026-2027学年度第一学期高二期中考试
高二级 物理科 试题
注意:满分100分,考试时间60分钟。
一、单选题(共24分)
1. 下列关于静电现象的说法正确的是( )
A. 野外高压输电线路上方的两条导线与大地相连,是为了利用尖端放电释放雷云电荷
B. 夜间高压线周围出现绿色光晕的原因是尖端放电导致空气电离
C. 验电器的金属杆上端固定一个金属球,是为了利用尖端放电提高验电灵敏度
D. 优质话筒线外面包一层金属编织网,主要是为了增加导线硬度,防止机械损伤
2. 某新风系统用了如图所示的装置来实现除尘功能:高压直流电源形成的电场使得气体发生电离,形成大量正、负离子,正离子距离放电极近,速度低,碰上尘埃的机会较少,只有少数尘埃到达放电极;负离子距离集尘极板远,与尘埃相撞,使多数尘埃带上负电被集尘极板收集,则下列说法正确的是( )
A. 带负电的尘埃到集尘极板的过程中,电势能减小
B. 带正电的尘埃到放电极的过程中,电势能增大
C. 带负电的尘埃到集尘极板的轨迹一定是直线
D. 尘埃中的电荷与集尘极板上的电荷中和,极板间的电场消失,除尘功能也消失了
3. 如图,带电滑块a、b均可视为质点,竖直墙壁与水平地面均光滑绝缘。初始时a静止靠在墙壁上,b静止在地面的挡板处。现对b施加水平拉力,使b沿地面缓慢向墙角靠近,该过程中a始终紧贴墙壁,两滑块始终处于平衡状态。下列说法正确的是( )
A. a、b一定带异种电荷
B. b靠近墙角的过程中,a、b间的距离逐渐增大
C. b靠近墙角的过程中,a受到墙壁的支持力逐渐增大
D. b靠近墙角的过程中,a受到的库仑力不变
4. 某静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示,一电荷量为e、带正电的点电荷,沿x轴正方向经过x=2.5m时的动能为3eV。已知该电荷仅受x轴方向的静电力作用,则该点电荷( )
A. 在x=2m处和x=3m处受到的静电力方向相同
B. 在x=2m处受到的静电力小于在x=2.5m处受到的静电力
C. 能到达x=4m处
D. 通过x=-0.5m时的动能为1.5eV
5. 在地球表面附近,有一质量为、电荷量为的小球,在其下方固定电荷量为的点电荷时,该小球恰好可悬浮在空中。已知静电力常量为,重力加速度大小为,经时间,下列说法正确的是( )
A. 点电荷可以置于小球右下方
B. 小球所受库仑力的冲量大小为
C. 点电荷与小球间的距离为
D. 小球受到的库仑力与所受重力是作用力与反作用力
6. 如图所示为电容式加速度传感器的原理图。左侧极板A固定,质量为m的滑块B作为动极板,与A构成平行板电容器。B通过一根导电轻弹簧与电路相连,置于光滑绝缘细杆上,不计极板间的静电力;装置静止时,弹簧处于原长。现使该装置从静止开始向右做加速度a逐渐增大的加速运动时,下列说法正确的是( )
A. 电容器的电容C与加速度a成反比
B. 两极板间的电场强度E逐渐减小
C. 电容器处于充电状态,流过电流计G的电流方向向右
D. 若改为做匀加速直线运动,电流计G的示数恒定且不为零
7. 如图所示,空间存在竖直向上的匀强电场,电场强度为E,A、B为两个固定的电荷量为的点电荷,O点是连线的中点。有一质量为m的带电小球在两电荷连线的中垂面内做半径为R的匀速圆周运动,圆心为O,带电小球和电荷A的连线与连线夹角为,重力加速度为g,静电力常量为k。下列说法正确的是( )
A. 小球带负电 B. 小球所带电荷量的大小为
C. 小球做圆周运动向心力大小为 D. 小球做圆周运动的线速度大小为
8. 如图所示,两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b,单位体积内的自由电子数相等,横截面积之比为。已知5s内有5×1018个自由电子通过导线a的横截面,已知电子电荷量为1.6×10-19 C,则( )
A. 流经导线a的电流为0.32A
B. 流经导线b的电流为0.16A
C. 5 s内有1×1019个自由电子通过导线b的横截面
D. 自由电子在导线a和b中移动的速率之比va∶vb=1∶2
二、多选题(共12分)
9. 如图所示的电路中,输入电压U恒为12V,灯泡L上标有“6V、12W”字样,电动机线圈的电阻,若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是( )
A. 电动机的输出功率为12W B. 电动机的热功率为2.0W
C. 整个电路消耗的电功率为22W D. 电动机若卡住不转动,灯泡将可能烧坏
10. 某手机说明书的部分参数如表所示,若该手机内置锂电池的充电截止电压为4.2V,放电截止电压为2.7V,持续播放视频的最长时间为17h,下列说法正确的是( )
手机类型
手机类型智能手机4G手机
屏幕分辨率
1920×1080像素(FHD)
电池容量
4000mA.h
电池类型
不可拆卸式电池
待机时间
22d
A. 电池满电时最多能将的正电荷从负极搬到正极
B. 表中电池容量“”是指电池储存的电能
C. 播放视频时,电池的工作电流约为0.24A
D. 待机时,电池的工作电流约为0.18A
三、实验题(共32分)
11. 如图(a)所示为指针式多用电表,其中S、K、T为三个可调节的部件,现用此电表完成以下实验。
(1)使用多用电表前,将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,先进行机械调零。测电阻时还需要进行_______。具体操作为:先将选择开关置于合适的挡位,再将红、黑表笔短接,调节部件_______(选填“S”、“K”或“T”),使指针指向欧姆挡零刻度线。
(2)用“×10”挡测量电阻的阻值时,发现多用电表指针如图甲所示,下一步应将多用电表的挡位调至_________(填“×1”或“×100”)挡,重新欧姆调零,再次测量结果如图乙所示,则电阻_________。
(3)多用电表测量电源电动势和内阻的电路图如图(b)所示。测量时先将选择开关置于合适的电压挡,闭合开关,调节电阻箱R的阻值,读出多用电表对应的示数U,测得多组R和U并记录。作出图线,如图丙所示。图线的纵轴截距为a,横轴截距为b,则电源的电动势_______,内阻_______(结果用字母a、b或表示)
12. 高二实验小组设计了如下实验测量自来水的电阻率。实验器材有:绝缘性能良好的塑料圆柱形容器、金属探针、金属圆片、游标卡尺、电源、电压表、数字电流表等。
(1)为计算自来水的横截面积,需用游标卡尺测量塑料圆柱形容器的内径,结果如图1所示,则内径______mm。
(2)将采集的水样装入容器内。容器顶部等间距插有金属探针,两端用金属圆片密封(探针和圆片电阻均可忽略不计)。按图2连接电路,将电压表与任意两探针相连,连接的两探针间距离记为。
(3)闭合开关S,调节电阻箱的阻值,使得数字电流表示数,读出电压表示数,断开开关S。
(4)改变,重复步骤(3),确保每次数字电流表示数,测得多组数据,作出图像如图3中①所示,得到直线的斜率为,则水样电阻率的表达式______(用、、表示),根据图像计算得出该水样的电阻率为______(取3.14,结果保留三位有效数字)。
(5)给水样升温后,重复测量,作出图像如图3中②所示,实验结果表明,温度越高,水样的电阻率越______(填“大”或“小”)。
四、解答题(共32分)
13. 如图所示,电容为,极板间距离为的平行板电容器充电后水平放置,上极板带正电,下极板正中有一小孔。质量为、电荷量为的小球(可视为质点)从距小孔正下方处以初速度竖直上抛,穿过小孔到达上极板处速度恰为零。空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为。求:
(1)小球到达小孔处的速度;
(2)小球在电容器中的运动时间;
(3)电容器所带电荷量。
14. 科学研究发现,昆虫在飞行过程中因与空气摩擦而带电,进一步通过静电感应,在昆虫与植物之间构建起特殊的“静电通道”,从而有助于花粉的吸附与传播。某物理兴趣小组建立如图所示的简化模型:空间中存在一水平向右的匀强电场(模拟昆虫与花朵间的电场)。某花粉颗粒(可视为质点)质量m=2×10-12kg,电量q=+1×10-12C,从电场左边界以初速度v0=0.2m/s竖直向下进入电场。若颗粒从电场右边界射出时速度v1=1m/s,方向与右边界的夹角为53°,重力加速度取g=10m/s2,忽略空气阻力,求:
(1)花粉颗粒在电场中的运动时间;
(2)电场强度E的大小;
(3)花粉颗粒穿过电场过程中电势能的变化量。
15. 如图所示,某空间有水平向右的匀强电场,场强大小为,其中有一根长为的绝缘细线,一端固定在点,另一端系一质量为的带电小球,开始它静止在点,此时悬线与竖直方向成角。已知重力加速度为,,。
(1)求点和点间的电势差;
(2)判断小球的电性,并求小球所带的电荷量;
(3)若把小球拉到与等高的位置,从静止释放,求:
a.小球经过最低点时细线对小球的拉力;
b.小球运动过程中的最大动能。
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