吉林省德惠市实验中学2020学年高二物理上学期第一次月考试题（含解析） 16页

吉林省德惠市实验中学2020学年高二物理上学期第一次月考试题（含解析） ‎ 一、本题共12小题，每小题4分，1〜8为单项选择；9〜12为多项选择，每题至少有两个选项符合题 目要求，选对而不全得2分，有错选的不得分。‎ ‎1.使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。图中表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；故验电器的上端应带上与小球异号的电荷，而验电器的箔片上将带上与小球同号的电荷.‎ A.验电器带电不符合近异远同；故A错误.‎ B.验电器带电不符合近异远同；故B错误.‎ C.验电器带电符合近异远同；故C正确.‎ D.验电器带电不符合近异远同；故D错误.‎ ‎2.电场强度作为表征电场强弱的一个重要物理量，定义式还有 关系式，下列其单位中的哪一个不是电场强度的单位 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AC.由可知电场强度的单位是V/m，不是V/C，选项A符合题意，选项C不符合题意；‎ B.由可知电场强度的单位是N/C，选项B不符合题意；‎ D.由，又：F=ma，所以：；质量的单位是千克（kg），加速度的单位是m/s2，电量的单位是C，所以电场强度的单位可以写成：．故选项D不符合题意。‎ ‎3.如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是 A. M可能为电子，N可能为质子 B. N在从c点运动到d点的过程中电场力做正功 C. N在d点电势能等于它在c点的电势能 D. M在b点的动能大于它在a点的动能 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．据做曲线运动物体所受合外力指向轨迹内侧知，带电粒子M受到中间正点电荷的库仑引力，则带电粒子M带负电；带电粒子N受到中间正点电荷的库仑斥力，则带电粒子N带正电；所以M可能为电子，N可能为质子．故A项符合题意；‎ BC．带电粒子N受到中间正点电荷的库仑斥力，N在从c点运动到d点的过程中离中间正点电荷变远，则电场力对带电粒子N做正功，带电粒子N在d点的电势能小于它在c点的电势能．故B项符合题意，C项不符合题意；‎ D．带电粒子M受到中间正点电荷的库仑引力，M在从a点运动到b点的过程中离中间正点电荷变远，则电场力对带电粒子M做负功，带电粒子M动能减小，则带电粒子M在b点的动能小于它在a点的动能．故D项不符合题意。‎ ‎4.两个相同的金属小球，带电荷量分别为+Q和﹣3Q，相距为d（d远大于小球半径）时，它们之间的库仑力大小为F．现让两小球接触后再放回原处，则它们之间的库仑力大小将变为（　　）‎ A. B. F C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】接触后，两个小球的电荷量相等，电量为﹣Q，根据库仑定律，接触前后的库仑力大小为，，则F′=F。‎ A. ，与结论不相符，选项A错误；‎ B. F，与结论不相符，选项B错误；‎ C. ，与结论不相符，选项C错误；‎ D. ，与结论相符，选项D正确；‎ ‎5.如图所示，光滑平面上固定金属小球A，用长为l0‎ 的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接，让它们带上等量同种电荷，弹簧伸长量为x1；若两小球电荷量各漏掉一半，弹簧伸长量变为x2，则有(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】电荷量减少一半，根据库仑定律知若两个球之间的距离保持不变，库仑力减小为原来的，库仑力减小，弹簧的弹力减小，弹簧的伸长量减小，两球间的距离减小，所以实际的情况是小球之间的库仑力会大于原来的，此时弹簧的伸长量也大于原来的．‎ A. ，与结论不相符，选项A不符合题意。‎ B. ，与结论相符，选项B符合题意。‎ C. ，与结论不相符，选项C不符合题意。‎ D. ，与结论不相符，选项D不符合题意 ‎6.如图所示，一均匀细金属圆环是由四个互相绝缘的四分之一圆弧A、B、C、D组成，已知当只有A弧带正电q时，在圆心O处产生的电场强度大小为E0，则当A、B弧各带正电q，C、D弧各带负电q时，在圆心O处的场强大小为( )‎ A. 2E0 B. E0 C. 2E0 D. 0‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，A、B两弧在圆心O处产生的场强大小分别为E0，两场强的方向夹角为，根据平行四边形定则知，两场强的合场强为，C弧在O点产生的场强与A弧在O点产生的场强相同，D弧在O点产生的场强与B弧在O点产生的场强相同，则C、D两弧在O点产生的合场强为，所以最终的场强为，故A正确，BCD错误。‎ ‎7.如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中,导体处于静电平衡时,下列说法正确的是(   )‎ A. 当开关S断开时,导体左端带正电，右端带负电 B. 当开关S闭合时,导体左端带负电，右端带正电 C. 当开关S断开时,A、B两点场强相等,且都为零 D. 当开关S闭合时,A点电势高于B点电势 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当开关S断开时, 枕形导体在点电荷附近,出现静电感应现象,导致电荷重新分布.因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场,枕形导体左端带负电,右端带正电,正好与点电荷的电场叠加,内部电场强度处处为零,故A错误；C正确；当开关S闭合时枕形导体在点电荷附近,出现静电感应现象,使得枕形导体左端带负电,无穷远处带正电，内部合场强依然为零，且枕形导体是一等势体，即AB 两点的电势相等，故BD错误，故选C ‎8.如图所示，在平面有匀强电场，一群质子从点出发，可以到达圆上任一个位置，比较圆上这些位置，发现到达圆与轴正半轴的交点点时，动能增加量最大，增加了，已知圆的半径，。则匀强电场的电场强度是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】到A点时，动能增加量最大，说明等势面在A点与圆相切（否则一定还可以在圆上找到与A点电势相等的点，质子到这点与到A点电场力做功一样，动能增加量是一样的，这与到达A点时，动能增加量最大相矛盾，）也就是等势面与y轴平行，所以电场线与x轴平行，PA两点的电势差:‎ 由匀强电场中电场强度与电势差的关系可得：‎ A. ，与结果不符，选项A不符合题意。‎ B. ，与结果相符，选项B符合题意。‎ C. ，与结果不符，选项C不符合题意 D. ，与结果不符，选项D不符合题意。‎ ‎9.两点电荷固定在轴上，位置如图。在+轴上每一点的电势随变化的关系如图所示, 其中处的电势为零，处的电势最低。下列说法正确的是 A. 处的电场强度为零 B. 处的电场强度为零 C. 两点电荷均带正电 D. 的电荷量比的大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.电势φ随x变化的关系图线上每点切线的斜率大小等于电场强度，即，x=x0处的电场强度不为零，x=x1处的电场强度为零，故A错误，B正确。‎ C.因为x1点的场强为0，所以两点的电荷在x1点产生的场强大小相等，方向相反，两电荷为异种电荷，根据沿电场线方向电势逐渐降低，q1带负电、q2带正电。故C错误;‎ D.因为x1点的场强为0，所以两点的电荷在x1点产生的场强大小相等，方向相反，根据，知距离大的电量大，所以q1的电荷量大于q2的电荷量。故D正确.‎ ‎10.如图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是 A. 这个电场不可能是负点电荷的电场 B. 点电荷在A点处受到的静电力与其在点处受到的静电力大小可能相等 C. 点电荷在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度大（不计重力）‎ D. 负电荷在点处受到的静电力的方向沿点切线垂直 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.孤立的负点电荷形成的电场电场线是汇聚型的射线，则知这个电场不可能是孤立的负点电荷形成的电场，所以A正确；‎ BC.电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，所以EA＞EB，根据F=qE=ma知，点电荷q在A点处受到的静电力大于在B点处受到的静电力，点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度大，故B错误，C正确；‎ D.电场线的切线方向为该点场强的方向，由F=qE知负电荷在B点处受到的静电力的方向与场强的方向相反，故D错误.‎ ‎11.如图所示，虚线a、b、c代表某一电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，其中R在等势面b上．下列判断正确的是(　　)‎ A. 三个等势面中，c的电势最低 B. 带电粒子在P点的电势能比在Q点的大 C. 带电粒子在P点的动能与电势能之和比在Q点的小 D. 带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带正电，因此电场线指向右下方，根据沿电场线电势降低，可知a等势线的电势最高，c等势线的电势最低，故A正确；根据带电粒子受力情况可知，若粒子从P到Q过程，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故带电粒子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大，故B正确；只有电场力做功，所以带电粒子在P点的动能与电势能之和与在Q点的相等，故C错误；电场的方向总是与等势面垂直，所以R点的电场线的方向与该处的等势面垂直，而带正电粒子受到的电场力的方向与电场线的方向相同，加速度的方向又与受力的方向相同，所以带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b。故D正确。‎ ‎12.如图所示，为等边三角形，电荷量为的点电荷固定在A点.先将一电荷量也为的点电荷M从无穷远处（电势为0）移到C点，此过程中电场力做功为-W；再将M从C点沿CB移到B点并固定;最后将一电荷量为的点电荷N从无穷远处移到C点.下列说法正确的有 A. N在移到C点后的电势能为 B. N从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为2W C. M移入之前，C点的电势为 D. M从C点移到B点的过程中，所受电场力做的总功为0‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】AC.M从无穷远处（电势为0）移到C点的过程，根据电场力做功公式得：qU∞C=-W，得：．又 U∞C=0-UC=-UC，可得M移入之前，C点的电势为：；将M从C点沿CB移到B点并固定,则此时C点的电势为，则电荷量为-2q的点电荷N在C点的电势能为，故A错误，C正确。‎ B. N从无穷远处移到C点过程中，电场力做的功为：W′=-2q（0-UC′）=4W，故B错误。‎ D.M移入之前，C点与B点的电势相等，两者间的电势差为0，根据W=qU知，M从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为0，故D正确。‎ 二、本题共5小题，其中13、14为实验题，按要求作答，15〜17为计算题，计算题要写出必要的文 字说明' 主要公式' 重要演算步骤和结果，有数值计算的要写清单位。‎ ‎13.某同学选用两个完全相同的小球A、B来验证库仑定律。使小球A和B带上同种电荷，A球放在左右可移动且上下高度可调节的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图。实验时，保证A、B两球球心在同一水平线上，待B球平衡后偏离竖直线的角度为θ，B球质量为m，重力加速度为g；‎ 先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大.‎ ‎(1)实验中需要用到_____________的科学方法。‎ ‎(2)根据平衡关系，A、B两球之间的电场力F=________________（用m、g、θ表示）。‎ ‎（3）在阅读教材后，该同学知道了库仑定律的表达式，并知道了均匀分布的带电球体可以等效为电荷量全部集中在球心处的一个点电荷。‎ 它将两个半径为R的金属小球分别带上了q1和q2的正电，并使其球心相距3R，应用库仑定律，计算了两球之间的库仑力，则该同学的计算结果__________（选填“偏大” “偏小”“正确”），原因是：_________________。‎ ‎【答案】 (1). （1）控制变量法 (2). （2）mgtanθ (3). （3）偏大； (4). 两电荷带同种电荷，导致电量间距大于3R。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）做这个实验是时，“先保持两球电荷量不变”和“再保持两球距离不变”，可见，实验中需要用到控制变量法的科学方法。‎ ‎（2）A球受重力，绳的拉力和电场力三力平衡，根据平衡关系，A、B两球之间的电场力F=mgtanθ。‎ ‎（3）当两球心相距为3R时，两球不能看成点电荷，因带同种电荷，导致电量间距大于3R，根据库仑定律F=k，可知，它们相互作用的库仑力大小F＜。即该同学的计算结果偏大，原因是：两电荷带同种电荷，导致电量间距大于3R。‎ ‎【点睛】本题应知道控制变量法在实验中的应用，明确当两球心相距为3R时，两球不能看成点电荷，不能直接运用库仑定律解答，注意库仑定律的成立条件，理解点电荷的含义．‎ ‎14.如图所示为一个密立根油滴实验的示意图。实验中用喷雾器向一个透明的小盒子里喷 入带电油滴。小盒了中的上下板分别连接电池的两极，让上板成为正极板、下板成为负极板。 带电油滴在上下板之间受力的作用而运动，运动的速度可以通过改变极板间的电压来控制。‎ ‎(1)现观察到一个油滴正在匀速下降，这时AB两板间的匀强电场强度为E,现测得油滴的质量为m，则这个油滴带____电，带电荷量为_______. (用E、m、g表示)‎ ‎(2)密立根不断改变电压，仔细观察油滴的运动，经过反复试验得出大量数据，得到如下表所数据：‎ 你从密立根所测得的大量数据中可得出的结论是：_______________________________‎ ‎【答案】 (1). 负 (2). (3). 油滴所带电量是的整数倍 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1].该油滴竖直向下做匀速直线运动，受重力和电场力，二力平衡；故电场力向上，而场强向下，故油滴带负电荷；‎ ‎[2].匀速运动是平衡状态，重力和电场力平衡：‎ mg=F=qE 得：‎ ‎（2）[3].从密立根所测得的大量数据中可得出的结论是：油滴所带电量是1.6×10-19C的n倍。‎ ‎15.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场。其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为的带电小球，丝线跟竖直方向成角时，小球恰好平衡，如图所示。请问：‎ ‎（1）小球带电荷量是多少？‎ ‎（2）若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由小球处于平衡状态，知小球带正电，对小球受力分析。‎ ‎①‎ ‎②‎ 由①②联立得，故。‎ ‎（2）由第（1）问中的方程②知，而剪断丝线后小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线对小球的拉力大小相等、方向相反，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力。小球的加速度，‎ 小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板上时，它的位移为，‎ 又由，‎ 得。‎ ‎16.如图所示，a、b、c、d为匀强电场中四个等势面，相邻的两等势面间的电势差相等， 且=0 。一带电量为的点电荷，由A点仅在电场力作用下，沿垂直于等势面的方向，以初动能恰能到达点。求：‎ ‎⑴B、D点电势；‎ ‎(2)将一带电量的点电荷由A点移到C点，电场力做的功。‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据动能定理有：qUAD=0-Ek，所以 ‎；‎ 由题意知，等差等势面电势差为10V，因为电场力做负功，可断定电场线由A指向D，且UAB=UBC=UCD=10V，因为φC=0，所以解得 φB=10V；φD=-10V；‎ ‎（2）因为UAC=2UBC =20V 由于电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关，所以做功为 WAC＝q′UAC＝2×10−8×20=4×10-7J；‎ ‎17.如图，在竖直平面内存在竖直方向的匀强电场。长度为l的轻质绝缘细绳一端固定在O点，另一端连接一质量为m、电荷量为+q的小球（可视为质点），初始时小球静止在电场中的a点，此时细绳拉力为2mg，g为重力加速度。‎ ‎(1)求电场强度E和a、O两点的电势差U；‎ ‎(2)若小球在a点获得一水平初速度，使其在竖直面内做圆周运动，求小球运动到b点时细绳拉力F的大小.‎ ‎【答案】（1），方向竖直向上； （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球静止在a点时，由共点力平衡得 mg+2mg＝qE 解得 ，方向竖直向上 在匀强电场中，有 则a、O两点电势差 ‎ ‎(2) 小球从a点运动到b点，设到b点速度大小为vb，由动能定理得 小球做圆周运动通过b点时，由牛顿第二定律得 联立②⑤⑥式，代入 解得 ‎