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  • 2021-05-25 发布

物理卷·2018届江西省上饶市上饶中学高二上学期第一次月考物理试卷(理零) (解析版)

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2016-2017 学年江西省上饶市上饶中学高二(上)第一次月考物 理试卷(理零) 一、选择题(共 12 小题,每题 4 分,共 48 分.其中 1-8 小题只有一项符合题目 要求;9-12 小题每题有多项符合题目要求,全部选对的得 4 分,选对但不全的 得 2 分,有错选的得 0 分) 1.下列说法中正确的是( ) A.电源电动势实质上就是电源两极间的电压 B.电源电动势在数值上等于电源两极间的电压 C.电源电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别 D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高 2.下列关于物体带电的说法,正确的是( ) A.静电感应不是创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另外一部分 B.摩擦起电前,两物体都不带电,说明两物体内都没有电荷 C.摩擦起电时,一个物体得到一些电子而带正电,另一物体失去一些电子而带 负电 D.一个带电体跟一个不带电物体接触,两物体可能带上异种电荷 3.A、B 两个带同种电荷的绝缘金属小球,半径为 r,球心相距 3r,A 带电荷量 Q1,B 带电荷量 Q2,则 A、B 间相互作用力( ) A.无法确定 B.等于 C.大于 D.小于 4.如图所示,将两个摆长均为 l 的单摆悬于 O 点,摆球质量均为 m,带电量均 为 q(q>0).将另一个带电量也为 q(q>0)的小球从 O 点正下方较远处缓慢 移向 O 点,当三个带电小球分别处在等边三角形 abc 的三个顶点上时,摆线的夹 角恰好为 120°,则此时摆线上的拉力大小等于( ) A. mg B.mg C. D. 5.A、B、C 三点在同一直线上,AB:BC=1:2,B 点位于 A、C 之间,在 B 处固 定一电荷量为 Q 的点电荷.当在 A 处放一电荷量为+q 的点电荷时,它所受到的 静电力为 F;移去 A 处电荷,在 C 处放一电荷量为﹣2q 的点电荷,其所受静电力 为( ) A.﹣ B. C.﹣F D.F 6.如图所示,平行板电容器的两极板 A、B 接在电池的两极,一带正电的小球 悬挂在电容器内部,闭合开关 S,给电容器充电,稳定后悬线偏离竖直方向的夹 角为θ,则( ) A.若保持开关 S 闭合,A 极板向 B 极板靠近,则θ增大 B.若保持开关 S 闭合,A 极板向 B 极板靠近,则θ不变 C.若开关 S 断开,A 极板向 B 极板靠近,则θ减小 D.若开关 S 断开,A 极板向 B 极板靠近,则θ增大 7.如图所示,水平方向的匀强电场中,有一质量为 m 的带电小球,用长为 l 的 细线悬于点 O,当小球平衡时,细线和竖直方向的夹角为θ,现给小球一个初速 度,速度方向和细线垂直,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动,则圆周运动过 程中速度的最小值为( ) A. B. C. D.0 8.如图所示,带正电荷量 q,质量为 m 的滑块,沿固定绝缘斜面匀速下滑,现 加一竖直向上的匀强电场,电场强度为 E,且 qE≤mg,以下判断中正确的是 ( ) A.物体将沿斜面减速下滑 B.物体将沿斜面加速下滑 C.物体仍保持匀速下滑 D.仅当 qE=mg 时,物体继续保持匀速下滑 9.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是( ) A.该元件是非线性元件,所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻 B.加 5V 电压时,导体的电阻约是 5Ω C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小 D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小 10.如图甲是某电场中的一条场线,A、B 是这条电场线上的两点.若将一负电 荷从 A 点自由释放,负电荷沿电场线从 A 到 B 运动过程中的速度图线如图乙所 示.比较 A、B 两点电势的高低和场强的大小,可得( ) A.φA>φB B.φA=φB C.EA>EB D.EA<EB 11.如图所示,平行板电容器两极板 M、N 相距 d,两极板分别与电压恒定为 U 的电源两极连接,极板 M 带正电.现有一质量为 m 的带电油滴在极板中央处于 静止状态,且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为 k,则( ) A.油滴带负电 B.油滴带电荷量为 C.电容器的电容为 D.将极板 N 向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动 12.如图所示,Oxy 坐标系中,将一负检验电荷 Q 由 y 轴上 a 点移至 x 轴上 b 点时,需克服静电力做功 W;若从 a 点移至 x 轴上 c 点时,也需克服静电力做 功 W,那么关于此空间存在的静电场可能是( ) A.存在电场强度方向沿 y 轴负方向的匀强电场 B.存在电场强度方向沿 y 轴正方向的匀强电场 C.处于第 I 象限某一位置的正点电荷形成的电场 D.处于第 IV 象限某一位置的负点电荷形成的电场 二、填空题(每空 4 分,共 12 分) 13.密立根油滴实验进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性.如图所 示是密立根实验的原理示意图,设小油滴质量为 m,调节两板间电势差为 U,当 小油滴悬浮在两板间电场中不动时,测出两板间距离为 d.可求出小油滴的电荷 量 q= . 14.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,使用的小灯泡为“6V 3W”,其他 可供选择的器材有: 电压表 V1(量程 6V,内阻 20kΩ) 电压表 V2(量程 20V,内阻 60kΩ) 电流表 A1(量程 3A,内阻 0.2Ω) 电流表 A2(量程 0.6A,内阻 1Ω) 变阻器 R1(0~1000Ω,0.4A) 变阻器 R2(0~20Ω,2A) 学生电源 E (6~8V) 开关 S 及导线若干. 实验中要求电压表在 0~6V 范围内读取并记录下 12 组左右不同的电压值 U 和对 应的电流值 I,以便作出伏安特性曲线,在上述器材中,电流表应选用 ,变 阻器应选用 .在方框中画出实验的电路图. 三、计算题(共 40 分) 15.在真空中的 O 点放一点电荷 Q=1.0×10﹣9C,直线 MN 过 O 点,OM=30cm, M 点放有一点电荷 q=﹣2×10﹣10C,如图所示,求: (1)M 点电场强度大小; (2)若 M 点的电势比 N 点的电势高 15V,则电荷 q 从 M 点移到 N 点,电势能 变化了多少,动能变化了多少?(静电力常量 k=9.0×109 N•m2/C2) 16.如图所示,在 E=103V/m 的水平向左匀强电场中,有一光滑半圆形绝缘轨道 竖直放置,轨道与一水平绝缘轨道 MN 连接,半圆轨道所在平面与电场线平行, 其半径 R=40cm,一带正电荷 q=10﹣4C 的小滑块质量为 m=40g,与水平轨道间的 动摩擦因数μ=0.2,取 g=10m/s2,求: (1)要小滑块能运动到圆轨道的最高点 L,滑块应在水平轨道上离 N 点多远处 释放? (2)这样释放的小滑块通过 P 点时对轨道的压力是多大?(P 为半圆轨道中点) 17.如图所示,水平放置的平行板电容器,与某一电源相连,它的极板长 L=0.4m, 两板间距离 d=4×10﹣3m,有一束由相同带电微粒组成的粒子流,以相同的速度 v1,从两板中央平行极板射入,开关 S 闭合前,两板不带电,由于重力作用微粒 能落到下板的正中央,已知微粒质量为 m=4×10﹣5kg,电荷量 q=1×10﹣8C,(g 取 m/s2) 求(1)微粒入射速度 v0 为多少? (2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场,电容器的上板应与电源的正 极还是负极相连?所加的电压 U 应取什么范围? 18.在 xOy 平面内,有沿 y 轴负方向的匀强电场,场强大小为 E(图象未画出), 由 A 点斜射出一质量为 m、带电量为+q 的粒子,B 和 C 是粒子运动轨迹上的两 点,如图所示,其中 l0 为常数,粒子所受重力忽略不计,求: (1)粒子从 A 到 C 过程中电场力对它做的功; (2)粒子从 A 到 C 过程所经历的时间; (3)粒子经过 C 点时的速率. 2016-2017 学年江西省上饶市上饶中学高二(上)第一次 月考物理试卷(理零) 参考答案与试题解析 一、选择题(共 12 小题,每题 4 分,共 48 分.其中 1-8 小题只有一项符合题目 要求;9-12 小题每题有多项符合题目要求,全部选对的得 4 分,选对但不全的 得 2 分,有错选的得 0 分) 1.下列说法中正确的是( ) A.电源电动势实质上就是电源两极间的电压 B.电源电动势在数值上等于电源两极间的电压 C.电源电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别 D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高 【考点】电源的电动势和内阻. 【分析】电源电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量; 电动势等于非静电力把 1C 的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功, 电动势等于电源没有接入电路时电源两极间的电压,电动势等于内外电路电压之 和. 【解答】解:A、电源电动势反映电源将其他形式能量转化为电能的本领大小, 电源正、负极之间的电势差为电源的路端电压,只有当电源处于断路状态时,电 源的电动势才等于路端电压;故 AB 错误; C、由 A 的分析可知,电源电动势与电压单位相同,但与电压有本质的区别;故 C 正确; D、电动势越大,说明电源转化能量的本领越大,但电源两端的电压与外电路有 关,电压并一定大;故 D 错误; 故选:C. 2.下列关于物体带电的说法,正确的是( ) A.静电感应不是创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另外一部分 B.摩擦起电前,两物体都不带电,说明两物体内都没有电荷 C.摩擦起电时,一个物体得到一些电子而带正电,另一物体失去一些电子而带 负电 D.一个带电体跟一个不带电物体接触,两物体可能带上异种电荷 【考点】电荷守恒定律. 【分析】摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,并没有创造电 荷.感应起电的实质是电荷可以从物体的一部分转移到另一个部分. 【解答】解:A、感应起电是利用静电感应,使电荷从物体的一部分转移到物体 的另一部分的过程,静电感应不是创造电荷.故 A 正确; B、摩擦起电前,两物体都不带电,不是两物体内都没有电荷,而是物体总是同 时带等量异种电荷,故 B 错误; C、摩擦起电时,一个物体得到一些电子而带负电,另一物体失去一些电子而带 正电,故 C 错误; D、一个带电体跟一个不带电物体接触,两物体可能带上同种电荷,故 D 错误; 故选:A 3.A、B 两个带同种电荷的绝缘金属小球,半径为 r,球心相距 3r,A 带电荷量 Q1,B 带电荷量 Q2,则 A、B 间相互作用力( ) A.无法确定 B.等于 C.大于 D.小于 【考点】库仑定律. 【分析】本题题中由于带电球的大小与它们之间的距离相比,不能忽略,因此不 能看作点电荷,不能直接利用库仑定律计算库仑力的大小,只能根据库仑定律定 性的比较库仑力的大小. 【解答】解: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< ,故 D 正确,ABC 错误. 故选:D 4.如图所示,将两个摆长均为 l 的单摆悬于 O 点,摆球质量均为 m,带电量均 为 q(q>0).将另一个带电量也为 q(q>0)的小球从 O 点正下方较远处缓慢 移向 O 点,当三个带电小球分别处在等边三角形 abc 的三个顶点上时,摆线的夹 角恰好为 120°,则此时摆线上的拉力大小等于( ) A. mg B.mg C. D. 【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;库仑定律. 【分析】对小球 a 受力分析,受重力、c 球对 a 球的静电斥力、b 球对 a 球的静 电斥力和细线的拉力,然后根据平衡条件并结合正交分解法列式求解即可. 【解答】解:球 a 与球 b 间距为 ,对小球 a 受力分析,受重力、c 球对 a 球的静电斥力、b 球对 a 球的静电斥力和细线的拉力,如图所示: 根据平衡条件,有: 水平方向:Fab+Faccos60°=Tcos30° 竖直方向:Facsin60°+Tsin30°=G 其中:Fab= 解得:T=mg= 故选:B. 5.A、B、C 三点在同一直线上,AB:BC=1:2,B 点位于 A、C 之间,在 B 处固 定一电荷量为 Q 的点电荷.当在 A 处放一电荷量为+q 的点电荷时,它所受到的 静电力为 F;移去 A 处电荷,在 C 处放一电荷量为﹣2q 的点电荷,其所受静电力 为( ) A.﹣ B. C.﹣F D.F 【考点】库仑定律. 【分析】首先确定电荷量为﹣2q 的点电荷在 C 处所受的电场力方向与 F 方向的 关系,再根据库仑定律得到 F 与 AB 的关系,即可求出﹣2q 的点电荷所受电场力. 【解答】解:根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,分析可知电荷量为﹣ 2q 的点电荷在 C 处所受的电场力方向与 F 方向相同. 设 AB=r,则有 BC=2r. 则有:F=k 故电荷量为﹣2q 的点电荷在 C 处所受电场力为:FC=k = 故选:B. 6.如图所示,平行板电容器的两极板 A、B 接在电池的两极,一带正电的小球 悬挂在电容器内部,闭合开关 S,给电容器充电,稳定后悬线偏离竖直方向的夹 角为θ,则( ) A.若保持开关 S 闭合,A 极板向 B 极板靠近,则θ增大 B.若保持开关 S 闭合,A 极板向 B 极板靠近,则θ不变 C.若开关 S 断开,A 极板向 B 极板靠近,则θ减小 D.若开关 S 断开,A 极板向 B 极板靠近,则θ增大 【考点】电容器的动态分析. 【分析】小球受重力、电场力和绳子的拉力处于平衡状态,当电场力变大时θ增 大,电场力变小时θ减小,因此解决本题关键是判断小球所受电场力的变化情况; 注意电容器的两种状态的不同,电键闭合其电压不变,电键断开电容器所带电量 保持不变. 【解答】解:AB、若保持开关 S 闭合,则电容器两端的电压 U 恒定,A 极板向 B 极板靠近时,两极板间的距离 d 减小,由 E= 可知两极板间的电场强度增大, 带正电的小球受到的电场力增大,则θ增大,故 A 正确,B 错误; CD、若开关 S 断开,则电容器所带的电荷量恒定,A 极板向 B 极板靠近时,板间 距离减小,根据电容器的决定式 C= 、定义式 C= 以及 E= 可 得:E= ,故说明电场强度保持不变;带正电的小球受到的电场力不 变,则θ不变,故 CD 错误. 故选:A. 7.如图所示,水平方向的匀强电场中,有一质量为 m 的带电小球,用长为 l 的 细线悬于点 O,当小球平衡时,细线和竖直方向的夹角为θ,现给小球一个初速 度,速度方向和细线垂直,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动,则圆周运动过 程中速度的最小值为( ) A. B. C. D.0 【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系. 【分析】对小球受力分析,求出小球受到的电场力与重力的合力,小球恰好完成 圆周运动,在在平衡位置的反方向上,小球做圆周运动的向心力由重力与电场力 的合力提供,此时小球速度最小,由牛顿第二定律可以求出最小速度. 【解答】解:以小球为研究对象,受重力与电场力,所以求出二力的合力: F= ,电场力为 mgtanθ, 由于小球恰好做圆周运动,所以圆周运动过程中速度的最小值处在重力和电场力 合力的反方向上,且二力的合力提供向心力. 由牛顿第二定律得: =m ,小球的最小速度 v= , 故 ABD 错误,C 正确. 故选:C. 8.如图所示,带正电荷量 q,质量为 m 的滑块,沿固定绝缘斜面匀速下滑,现 加一竖直向上的匀强电场,电场强度为 E,且 qE≤mg,以下判断中正确的是 ( ) A.物体将沿斜面减速下滑 B.物体将沿斜面加速下滑 C.物体仍保持匀速下滑 D.仅当 qE=mg 时,物体继续保持匀速下滑 【考点】电场强度;牛顿第二定律. 【分析】质量为 m 的滑块,沿固定绝缘斜面匀速下滑,没有电场时,应有重力 沿下面向下的分量与摩擦力平衡;当加一竖直向上的匀强电场,电场强度为 E, 且 qE≤mg,相当于物体的重力不变或减小了物体的重力,分析物体的受力情况, 可判断出物体将仍保持匀速下滑. 【解答】解:设斜面倾角为θ,摩擦因数为μ. 质量为 m 的滑块,沿固定绝缘斜面匀速下滑,则有 mgsinθ=μmgcosθ,即有 sinθ=μcosθ; 当加一竖直向上的匀强电场,电场强度为 E,且 qE≤mg,此时物体合力应为: F=(mg﹣Eq)sinθ﹣μ(mg﹣Eq)cosθ=0,所以物体仍保持匀速下滑,故 ABD 错 误,C 正确. 故选:C 9.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是( ) A.该元件是非线性元件,所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻 B.加 5V 电压时,导体的电阻约是 5Ω C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小 D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小 【考点】路端电压与负载的关系. 【分析】I﹣U 图象反映导体中的电流随电压的变化情况;由各点的坐标得到电 压和电流,由 R= 求得导体的电阻;由图象的斜率的变化可判断其电阻的变化. 【解答】解: A、该元件是非线性元件,所以仍能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻,故 A 错误, B、当 U=5V 时,由图知电流为 I=1.0A,则导体的电阻 R= =5Ω.故 B 正确; C、由图知,随着电压的减小,图象上的点与原点连线的斜率增大,此斜率等于 电阻的倒数,则知导体的电阻不断减小,故 C 错误,D 正确; 故选:BD. 10.如图甲是某电场中的一条场线,A、B 是这条电场线上的两点.若将一负电 荷从 A 点自由释放,负电荷沿电场线从 A 到 B 运动过程中的速度图线如图乙所 示.比较 A、B 两点电势的高低和场强的大小,可得( ) A.φA>φB B.φA=φB C.EA>EB D.EA<EB 【考点】电场线;电场强度;电势. 【分析】根据受力方向判断电场线方向,根据加速度的大小判断场强大小的变化. 【解答】解:负电荷从 A 释放(初速为 0)后,能加速运动到 B,说明负电荷受 到的电场力方向是从 A 指向 B,那么电场方向就是由 B 指向 A,由于沿电场线方 向电势逐渐降低,所以 AB 两点的电势关系是φA<φB. 负电荷从 A 运动到 B 的过程中,它的加速度是逐渐减小的(乙图中的“斜率”表示 加速度),由牛顿第二定律知,负电荷从 A 到 B 时,受到的电场力是逐渐减小的, 由 E= 知,EA>EB.故 C 正确. 故选:C 11.如图所示,平行板电容器两极板 M、N 相距 d,两极板分别与电压恒定为 U 的电源两极连接,极板 M 带正电.现有一质量为 m 的带电油滴在极板中央处于 静止状态,且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为 k,则( ) A.油滴带负电 B.油滴带电荷量为 C.电容器的电容为 D.将极板 N 向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动 【考点】带电粒子在混合场中的运动. 【分析】带电荷量为 q 的微粒静止不动,所受的电场力与重力平衡,由平衡条件 分析微粒的电性.由 E= ,求解电场强度.根据微粒的电场力有无变化,分析 微粒的运动情况. 【解答】解:A、由题,带电荷量为 q 的微粒静止不动,则微粒受到向上的电场 力,平行板电容器板间场强方向竖直向下,则微粒带负电.故 A 正确. B、由平衡条件得:mg=q ,得油滴带电荷量为:q= ,故 B 错误. C、根据 C= ,结合 mg=qE,且 Q=kq,则得电容器的电容为:C= .故 C 正确. D、极板 N 向下缓慢移动一小段距离,电容器两极板距离 s 增大,板间场强减小, 微粒所受电场力减小,则微粒将向下做加速运动.故 D 错误. 故选:AC. 12.如图所示,Oxy 坐标系中,将一负检验电荷 Q 由 y 轴上 a 点移至 x 轴上 b 点时,需克服静电力做功 W;若从 a 点移至 x 轴上 c 点时,也需克服静电力做 功 W,那么关于此空间存在的静电场可能是( ) A.存在电场强度方向沿 y 轴负方向的匀强电场 B.存在电场强度方向沿 y 轴正方向的匀强电场 C.处于第 I 象限某一位置的正点电荷形成的电场 D.处于第 IV 象限某一位置的负点电荷形成的电场 【考点】电势差与电场强度的关系;电场强度. 【分析】将一负检验电荷 Q 由 y 轴上的 a 点移至 x 轴上的 b 点时,需克服电场力 做功 W,说明了 a 点的电势高于 b 点的电势;若将 q 从 a 点移至 x 轴上 c 点时, 也需克服电场力做功 W.说明了 bc 两点具有相同的电势.在题目给出的四个选 项中,符合以上两点条件的电场即为可能的静电场. 【解答】解:由题意,符合条件的电场应满足:a 点的电势高于 b、c 点的电势; b、c 两点电势相等. A、在沿 y 轴负方向的匀强电场中,a 点的电势高于 b、c 点的电势;b、c 两点电 势相等,满足条件,故 A 正确; B、在沿 y 轴正方向的匀强电场中,a 点的电势低于 b、c 点的电势;b、c 两点电 势相等,不满足条件,故 B 错误; C、处于第 I 象限某一位置的正点电荷形成的电场中,当点电荷的位置在 bc 连线 的中垂线上,且点电荷到 a 的距离小于到 bc 的距离时,满足以上的条件,故 C 正确; D、处于第Ⅳ象限某一位置的负点电荷形成的电场,当点电荷的位置在 bc 连线的 中垂线上,满足以上的条件,故 D 正确. 故选:ACD 二、填空题(每空 4 分,共 12 分) 13.密立根油滴实验进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性.如图所 示是密立根实验的原理示意图,设小油滴质量为 m,调节两板间电势差为 U,当 小油滴悬浮在两板间电场中不动时,测出两板间距离为 d.可求出小油滴的电荷 量 q= . 【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系;力的合成与分解的运用. 【分析】小油滴悬浮在两板间电场中不动,处于静止状态即平衡态,再根据 E= ,即可求的小油滴的电荷量. 【解答】解:小油滴悬浮在两板间电场中不动,处于静止状态即平衡态,mg=Eq… ① 匀强电场中内部场强,E= …② 联立①②解之得:q= . 故答案为: . 14.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,使用的小灯泡为“6V 3W”,其他 可供选择的器材有: 电压表 V1(量程 6V,内阻 20kΩ) 电压表 V2(量程 20V,内阻 60kΩ) 电流表 A1(量程 3A,内阻 0.2Ω) 电流表 A2(量程 0.6A,内阻 1Ω) 变阻器 R1(0~1000Ω,0.4A) 变阻器 R2(0~20Ω,2A) 学生电源 E (6~8V) 开关 S 及导线若干. 实验中要求电压表在 0~6V 范围内读取并记录下 12 组左右不同的电压值 U 和对 应的电流值 I,以便作出伏安特性曲线,在上述器材中,电流表应选用 A2 , 变阻器应选用 R2 .在方框中画出实验的电路图. 【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线. 【分析】根据灯泡额定电压与额定功率,由电功率的变形公式求出灯泡额定电流, 根据该电流选择电流表; 在保证安全的前提下,为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器; 电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,根据灯泡电阻与电表内阻间的 关系确定电流表接法,然后作出实验电路图. 【解答】解:灯泡额定电流 I= =0.5A,电流表应选 A2(量程 0.6A,内阻 1Ω), 为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器 R2(0~20Ω,2A); 电压表 0~6V 范围内读数,滑动变阻器应采用分压接法; 灯泡正常发光时电阻 R= =12Ω,灯泡电阻远小于电压表内阻, 所以电流表应采用外接法,实验电路图如图所示; 故答案为:A2;R2;实验电路图如图所示. 三、计算题(共 40 分) 15.在真空中的 O 点放一点电荷 Q=1.0×10﹣9C,直线 MN 过 O 点,OM=30cm, M 点放有一点电荷 q=﹣2×10﹣10C,如图所示,求: (1)M 点电场强度大小; (2)若 M 点的电势比 N 点的电势高 15V,则电荷 q 从 M 点移到 N 点,电势能 变化了多少,动能变化了多少?(静电力常量 k=9.0×109 N•m2/C2) 【考点】点电荷的场强;电场强度. 【分析】(1)知道点电荷的电荷量,知道距离点电荷的距离,由点电荷的场强公 式可以直接求得结果. (2)根据电场力做功的公式可以直接求得电场力做的功的大小,从而可以知道 电势能的变化. 【解答】解:(1)由点电荷的场强公式 E=k 可知, 解得:E= =100N/C, 所以电荷 Q 在 M 点的电场强度大小是 100N/C. (2)电荷 q 从 M 点移到 N 点,电场力做的功为: WMN=qUMN=q(φM﹣φN)=﹣3×10﹣9J, 所以电势能增加了 3×10﹣9J; 答:(1)M 点电场强度大小 100N/C; (2)电势能增加 3×10﹣9J,动能减少 3×10﹣9J. 16.如图所示,在 E=103V/m 的水平向左匀强电场中,有一光滑半圆形绝缘轨道 竖直放置,轨道与一水平绝缘轨道 MN 连接,半圆轨道所在平面与电场线平行, 其半径 R=40cm,一带正电荷 q=10﹣4C 的小滑块质量为 m=40g,与水平轨道间的 动摩擦因数μ=0.2,取 g=10m/s2,求: (1)要小滑块能运动到圆轨道的最高点 L,滑块应在水平轨道上离 N 点多远处 释放? (2)这样释放的小滑块通过 P 点时对轨道的压力是多大?(P 为半圆轨道中点) 【考点】带电粒子在匀强电场中的运动;动能定理的应用. 【分析】(1)在小滑块运动的过程中,摩擦力对滑块和重力做负功,电场力对滑 块做正功,根据动能定理可以求得滑块与 N 点之间的距离; (2)在 P 点时,对滑块受力分析,由牛顿第二定律可以求得滑块受到的轨道对 滑块的支持力的大小,由牛顿第三定律可以求滑块得对轨道压力. 【解答】解:(1)小滑块刚能通过轨道最高点条件是:mg=m ,解得: v= = =2m/s, 小滑块由释放点到最高点过程由动能定理:EqS﹣μmgS﹣mg•2R= mv2 所以 S= ,代入数据得:S=20m (2)小滑块从 P 到 L 过程,由动能定理:﹣mgR﹣EqR= mv2﹣ mv2P 所以 v =v2+2(g+ )R 在 P 点由牛顿第二定律:FN﹣Eq= 所以 FN=3(mg+Eq) 代入数据得:FN=1.5N 由牛顿第三定律知滑块通过 P 点时对轨道压力为 1.5N. 答:(1)要小滑块能运动到圆轨道的最高点 L,滑块应在水平轨道上离 N 点 20m 处释放; (2)这样释放的小滑块通过 P 点时对轨道的压力是 1.5N. 17.如图所示,水平放置的平行板电容器,与某一电源相连,它的极板长 L=0.4m, 两板间距离 d=4×10﹣3m,有一束由相同带电微粒组成的粒子流,以相同的速度 v1,从两板中央平行极板射入,开关 S 闭合前,两板不带电,由于重力作用微粒 能落到下板的正中央,已知微粒质量为 m=4×10﹣5kg,电荷量 q=1×10﹣8C,(g 取 m/s2) 求(1)微粒入射速度 v0 为多少? (2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场,电容器的上板应与电源的正 极还是负极相连?所加的电压 U 应取什么范围? 【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系;电容. 【分析】(1)粒子刚进入平行板时,两极板不带电,粒子做的是平抛运动,根据 平抛运动的规律可以求得粒子入射速度 v0 的大小; (2)由于两板之间加入了匀强电场,此时带电粒子在电场中的运动是类平抛运 动,仍把运动在水平和竖直两个方向上分解,进行列式计算.由于带电粒子的水 平位移增加,在板间的运动时间变大,而竖直方向位移不变,所以在竖直方向的 加速度减小了,由此可判断受到了竖直向上的电场力作用,再结合牛顿运动定律 列式求解即可. 【解答】解:(1)粒子刚进入平行板时,两极板不带电,粒子做的是平抛运动, 则有: 水平方向有: 竖直方向有: 解得 v0= =10m/s (2)由于带电粒子的水平位移增加,在板间的运动时间变大,而竖直方向位移 不变,所以在竖直方向的加速度减小,所以电场力方向向上,又因为是正电荷, 所以上极板与电源的负极相连, 当所加电压为 U 时,微粒恰好从下板的右边缘射出,则有: 根据牛顿第二定律得: 解得:U=120V 当所加电压为 U2 时,微粒恰好从上板的右边缘射出,则有: 根据牛顿第二定律得: 解得:U2=200V 所以所加电压的范围为:120V≤U≤200V 答:(1)微粒入射速度 v0 为 10m/s; (2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场,电容器的上板应与电源的负 极相连,所加的电压 U 的范围为 120V≤U≤200V. 18.在 xOy 平面内,有沿 y 轴负方向的匀强电场,场强大小为 E(图象未画出), 由 A 点斜射出一质量为 m、带电量为+q 的粒子,B 和 C 是粒子运动轨迹上的两 点,如图所示,其中 l0 为常数,粒子所受重力忽略不计,求: (1)粒子从 A 到 C 过程中电场力对它做的功; (2)粒子从 A 到 C 过程所经历的时间; (3)粒子经过 C 点时的速率. 【考点】带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律. 【分析】(1)由电场力做功的特点可明确 W=Uq,而 U=Ed,求得沿电场线方向 上的距离即可求得功; (2)粒子在 x 轴方向上做匀速直线运动,根据水平位移可明确 AO、BO 及 BC 时 间相等,由竖直方向的匀变速直线运动可求得时间; (3)由类平抛运动规律可求得水平和竖直竖直,再由运动的合成与分解求得合 速度. 【解答】解:(1)粒子从 A 到 C 电场力做功为 W=qE(yA﹣yC)=3qEl0 (2)根据抛体运动的特点,粒子在 x 轴方向做匀速直线运动,由对称性可知, 轨迹是最高点 D 在 y 轴上,可令 tA0=toB=T,tBC=T; 由 Eq=ma 得: a= 又 y= aT2 y+3l0= a(2T)2 解得:T= 则 A 到 C 过程所经历的时间 t=3 ; (3)粒子在 DC 段做类平抛运动,则有: 2l0=vCx(2T); vcy=a(2T) vc= = 答:(1)粒子从 A 到 C 过程中电场力对它做的功 3qEl0 (2)粒子从 A 到 C 过程所经历的时间 3 ; (3)粒子经过 C 点时的速率为 .