【物理】山西大学附属中学2019-2020学年高二上学期10月模块诊断试题（解析版） 14页

山西大学附中2019~2020学年（上）高二年级10月 ‎（总第二次）模块诊断物理试题 一、单项选择题 ‎1.如图所示，实线表示匀强电场的电场线．一个带负电荷的粒子以某一速度射入匀强电场，只在电场力作用下，运动的轨迹如图中的虚线所示，a、b为轨迹上的两点．若a点电势为φa，b点电势为φb，则( )‎ A. 场强方向一定向左，且电势φa＜φb B. 场强方向一定向左，且电势φa＞φb C. 场强方向一定向右，且电势φa＞φb D. 场强方向一定向右，且电势φa＜φb ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由曲线运动条件可知合力指向曲线的内侧，而电场强度方向应该是电场线上每一点的切线方向，所以该带电粒子所受的电场力一定向右。由于该粒子是负电荷，所以场强方向一定向左，根据沿着电场线的方向电势降低的，可判定a点的电势小于b点，即φa＜φb，故A正确。‎ ‎2.将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等，a、b为电场中的两点，则 ‎ A. a点的电势比b点低 B. a点的电场强度比b点小 C. 带负电的电荷q在a点的电势能比在b点的小 D. 带正电的电荷从a点移到b点的过程中，电场力做负功 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、a点所在的电场线从+Q出发到不带电的金属球终止，所以a点的电势高于金属球的电势，而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远，所以金属球的电势高于b点的电势，即a点的电势比b点的高，故A错误；‎ B、电场线的疏密表示场强的大小，由图可知a点的电场强度比b点大，故B错误；‎ C、电势越高地方，负电荷具有的电势能越小，即负电荷在a点的电势能较b点小，故C正确；‎ D、正电荷q在a点的电势能大于b点的电势能，则把正电荷q电荷从电势能大的a点移动到电势能小的b点，电势能减小，电场力做正功，故D错误。‎ ‎3.用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若 ‎ ‎ A. 保持S不变，增大d，则θ变大 B. 保持S不变，增大d，则θ变小 C. 保持d不变，减小S，则θ变小 D. 保持d不变，减小S，则θ不变 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、电容器所带电荷量Q不变，由可知不变，增大d，则变小，而由可得电容器的电压U变大，从而使得静电计的电压U变大，其指针的偏角θ变大，故A正确、B错误;‎ CD、同理可知保持d不变，减小S，则变小，而由可得电容器电压U变大，使得静电计的电压U变大，其指针的偏角θ变大，故选项C、D均错误。‎ 故选:A.‎ ‎4.下列各图能正确反映两个等量同种正电荷连线中垂线上各点电势分布的图是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】等量同种电荷中垂线上的各点的场强方向沿中垂线远离两电荷连线的中点，由电势沿场强方向减小的特点可知，电势向两方向降低，B正确；‎ ‎5.如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则( )‎ A. A球带负电，B球带正电 B. A球带负电，B球不带电 C. A、B两球都带负电 D. A、B两球都带正电 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】当把C球放入A内部时，由于静电感应则A空腔内部带负电，外表面带正电，若用手摸一下A球，则A表面的正电荷被斥向大地，大地中的负电将被吸引到A,，于是在A的内部形成电场，而外部没电场，故当再用手接触一下B球时，不会发生电荷的移动，即当再移走C球时，A球带负电，B球不带电，故选B.‎ ‎6.某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P板振动而Q板可视为不动．由于P板的振动使P、Q板间距增大过程中( )‎ A. P、Q板构成的电容器的电容增大 B. P板上电荷量保持不变 C. M点的电势比N点的低 D. M点的电势比N点的高 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】电容式话筒与电源串联，其电压保持不变。在P、Q间距增大的过程中，根据电容决定式可知电容减小，又根据电容定义式得知电容器所带电量减小，P 极板上电荷量减小，电容器放电，放电电流通过R的方向由M到N，故M点的电势比N点高，故D正确。‎ ‎7.如图所示，在等边三角形的三个顶点上，固定三个正点电荷，电荷量的大小，则三角形的几何中心处电场强度的方向（ ）‎ A. 平行于边 B. 平行于边 C. 垂直于边指向 D. 垂直于边指向 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】如图所示，、点电荷在几何中心点产生的电场强度分别为、。又，所以、点电荷在点的合电场强度为，方向由指向。点电荷在点产生的电场强度为，方向由指向，所以、、三点电荷在点的合电场强度大小为，方向由指向，故选。‎ ‎8.如图所示，在竖直放置的半圆形光滑绝缘细管的圆心O处放一点电荷，将质量为m、电荷量为q的小球从管的水平直径的端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无作用力．若小球所带电荷量很小，不影响O点处的点电荷的电场，则放于圆心O处的点电荷在OB连线的中点处的电场强度大小(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】小球沿细管滑到最低点B过程中，只有重力做功，小球的机械能守恒．小球到达B点时对管壁恰好无压力，则由重力和点电荷对的电场力的合力提供向心力，根据机械能守恒定律求出小球到达B点时的速度，由牛顿第二定律求出场强的大小。‎ ‎【详解】设细管的半径为R，小球到达B点时速度大小为v。小球从A滑到B的过程，由机械能守恒定律得：‎ ‎ ‎ 解得： ‎ 小球经过B点时，由牛顿第二定律得：‎ ‎ ‎ 将 ‎ 代入得： ‎ 根据点电荷的电场强度： ‎ 可知，放于圆心O处的点电荷在OB连线的中点处的电场强度大小， ，故D正确，ABC错误。故应选：D。‎ ‎【点睛】本题是机械能守恒定律和牛顿第二定律的综合应用．对于圆周运动，常常不单独出题，会和动能定理、机械能守恒结合应用。‎ ‎9.如图所示，把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上，欲使球a能静止在斜面上，需在MN间放一带电小球b，则b应( )‎ A. 带负电，放在A点 B. 带正电，放在B点 C. 带负电，放在C点 D. 带正电，放在C点 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】小球a处于平衡状态，受力平衡，合力为零，小球受重力，一定向下，小球受到的支持力的方向与斜面垂直，所以重力与支持力的合力的方向一定沿斜面向下。根据平衡条件可知，库仑力必须有沿斜面向上的分力小球a才能平衡，即库仑力的方向在直线aB的右侧。‎ A．负电荷放在A点时，负电荷与a之间为静电引力，库仑力的方向由a指向A，该库仑力有沿斜面向下的分力，所以小球不可能平衡，故A错误；‎ B．正电荷放在B点时，电荷与a之间为静电斥力，库仑力的方向由B指向a，该库仑力垂直于斜面向上，所以小球不可能平衡，故C错误；‎ C．负正电放在C点时，它们之间为静电引力，库仑力的方向由a指向C，该库仑力有沿斜面向上的分力，所以小球可以处于静止状态，故C正确；‎ D．正电荷放在C点时，电荷与a之间为静电斥力，库仑力的方向由C指向a，该库仑力有沿斜面向下的分力，所以小球不可能平衡，故D错误。‎ ‎10.如图，AB间的电压为30 V，改变滑动变阻器触头的位置，可以改变CD间的电压，则UCD的变化范围是(　　)‎ A. 0～10 V B. 0～20 V C. 10～20 V D. 20～30 V ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当滑动变阻器触头置于变阻器的最上端时，UCD最大，最大值为：‎ ‎；当滑动变阻器触头置于变阻器的最下端时，UCD最小，最小值为： ，所以UCD的变化范围是10～20V．故选C.‎ 二、多项选择题 ‎11.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积中有n个自由电子，电子的电量为q，此时电子的定向移动速率为v，在t时间内，通过导体横截面的自由电子数可表示为（ ）‎ A. nvSt B. nvt C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据电流的微观表达式，求出在t时间内通过导体横截面的自由电子的电量，每个电子的电量为，再确定通过导体横截面的自由电子的数目；‎ ‎【详解】根据电流的微观表达式，在t时间内通过导体横截面的自由电子的电量，则在时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为，将代入得，故选项AC正确，选项BD错误。‎ ‎【点睛】本题考查电流的微观表达式和定义式综合应用的能力，电流的微观表达式，是联系宏观与微观的桥梁，常常用到。‎ ‎12.有甲、乙两导体，甲的电阻是乙的一半，而单位时间内通过导体乙横截面的电荷量是甲的两倍，则以下说法中正确的是( )‎ A. 甲、乙两导体中的电流相同 B. 乙导体中的电流是甲导体中的2倍 C. 甲、乙两导体两端的电压相同 D. 乙导体两端的电压是甲的4倍 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．单位时间内通过横截面的电荷量，乙是甲的2倍，所以乙的电流是甲电流的两倍，故A错误，B正确；‎ CD．根据U=IR，甲 电阻是乙的一半，可知，乙导体两端的电压是甲的4倍，故C错误，D正确。‎ ‎13.下列关于电源的说法，正确的是（ ）‎ A. 电源向外提供的电能越多，表示电动势越大。‎ B. 电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功 C. 电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大 D. 电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】电动势表征电源把其他形式能转化为电能的本领，与电源向外提供的电能多少、外电路的电阻等均无关，AC选项均错误，选项BD正确。‎ ‎14.如图所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘丝线系一带电小球，小球的质量为m、电荷量为q，为了保证当丝线与竖直方向的夹角为θ＝60°时，小球处于平衡状态，则匀强电场的电场强度大小可能为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】小球受重力、电场力和拉力处于平衡，根据平行四边形定则，当电场力方向与拉力方向垂直时，电场力最小，Fmin=mgsin60°，所以电场强度的最小值 ‎ 由此可知只要电场强度大于等于即符合题意。‎ A．。故A符合题意。 B．。故B不符合题意。 ‎ C．。故C符合题意。 D．故D符合题意。‎ ‎15.如图所示，孤立点电荷＋Q固定在正方体的一个顶点上，与＋Q相邻的三个顶点分别是A、B、C，下列说法正确的是( )‎ A. A、B、C三点的场强相同 B. A、B、C三点的电势相等 C. A、B、C三点所在的平面为一等势面 D. 将一电荷量为＋q的检验电荷由A点沿直线移动到B点的过程中电势能先增大后减小 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由点电荷场强公式可知，A、B、C三点的场强大小相等，但方向不同，由于场强是矢量，所以三点的场强不同，故A错误；‎ B．孤立点电荷+Q的等势面以是+Q为球心的球面，所以A、B、C三点位于同一等势面上，电势相等，故B正确；‎ C．A、B、C三点所在的平面上各点到+Q的距离不全相等，电势也就不全相等，所以该平面不是等势面，故C错误；‎ D．将一电荷量为+q的检验电荷由A点沿直线移动到B点的过程中，离点电荷的距离先减小后增大，根据等势面的分布规律可知，电势先升高后降低，由于电荷正电，所以电势能先增大后减小，故D正确。‎ ‎16.如图甲所示，在某一电场中有一条直电场线，在电场线上取A、B两点，将一个电子由A点以某一初速度释放，它能沿直线运动到B点，且到达B点时速度恰为零，电子运动的v－t图像如图乙所示．则下列判断正确的是(　　)‎ A. B点场强一定小于A点场强 B. 电子在A点的加速度一定小于在B点的加速度 C. B点电势一定低于A点的电势 D. 该电场若是正点电荷产生的，则场源电荷一定在A点左侧 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 从图象可知，电子从A运动到点B做匀减速运动，加速度不变，电场应为匀强电场，AB项错；电子从A到B，电场力做负功，电子的电势能增加，则B点电势较低，C项正确；该电场不可能是点电荷产生的，D项错 三、实验题 ‎17. 如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置 ‎（1）以下说法不正确的是______‎ A．A板与静电计的指针的电势相等 B．甲图中将B板上移，静电计的指针偏角增大 C．乙图中将B板左移，静电计的指针偏角不变 D．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 ‎（2）下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有______‎ A、使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B、使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 C、静电计可以用电压表替代 D、静电计可以用电流表替代 ‎【答案】（1）C （2）A ‎【解析】‎ 试题分析：（1）A板与静电计相连，静电平衡后电势相等，A正确；将B板向上平移，两极板正对面积减小，根据电容的决定式得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式 分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，B正确；乙图中将B板左移，板间距离增大，根据电容的决定式得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，C错误；将电介质插入两板之间，根据电容的决定式得知，电容C增大，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式分析得到，板间电势差U减小，则静电计指针张角减小，D正确；本题选不正确的，故选C。‎ ‎（2）静电计是用来测量电容器两极板的电势差，从而研究电容器电容随电容器正对面积、两板距离、介电常数等因素的变化．如果用电压表、电流表来替代则构成电容器的放电回路，两电表都没有示数，故选A．。‎ 考点：研究平行板电容器。‎ ‎【名师点睛】静电计是测量电势差的仪器，根据张角可以得出两板间的电压高低；根据静电计的原理可知其使用方法．先根据电容的决定式分析电容的变化，再根据电容的定义式分析板间电势差的变化，判断静电计指针张角的变化。‎ 四、计算题 ‎18.如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为＋q的小球在B板下方距离B板为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场．问：‎ ‎（1）带电小球进入小孔时的速度多大？‎ ‎（2）欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？‎ ‎【答案】（1） （2） ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)取竖直向上为正方向，由匀变速直线运动的速度位移公式得 解得：‎ ‎(2)由动能定理得 联立解得：‎ ‎19..一束初速度不计的电子在经U的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离d，板长l，偏转电极边缘到荧光屏的距离为L，偏转电场只存在于两个偏转电极之间．已知电子质量为m，电荷量为e，求：‎ ‎（1）电子离开加速电场是的速度大小；‎ ‎（2）电子经过偏转电场的时间；‎ ‎（3）要使电子能从平行板间飞出，两个极板上能加的最大电压？‎ ‎（4）电子最远能够打到离荧光屏上中心O点多远处？‎ ‎【答案】（1）（2）（3）（4）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：①设电子流经加速电压后的速度为，则由动能定理有：‎ q=e ‎ ‎②电子经过偏转电场时做类平抛运动，运动时间 ‎③设两极板上最多能加的电压为要使电子能从平行板间飞出则电子的最大侧移量为，则有：‎ 联立①②两式 ‎④从板边缘飞出到荧光屏上离O点最远。这时 tanα=vy/v0=Y’/L ‎ 而vy=at ‎ ∴tanα=vy/v0 ‎ ‎∴Y’=" L" d/l ‎ 离O点最远距离=" Y’+d/2=(2L+l)" d /2l ‎20.一质量为m、电荷量为q的带正电的小球以水平初速度v0进入竖直向上的匀强电场中，如图甲所示。今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高度y与水平方向的位移x之间的关系如图乙所示。根据图乙给出的信息，（重力加速度为g）求：‎ ‎（1）匀强电场场强的大小；‎ ‎（2）小球从进入匀强电场到下降h高度的过程中，电场力做的功；‎ ‎（3）小球下降h处的动能。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球进入电场后，水平方向做匀速直线运动，设经过时间t，水平方向 竖直方向 由牛顿第二定律得 联立解得：‎ ‎(2)电场力做功为 ‎(3)根据动能定理 解得：‎