【物理】陕西省咸阳市实验中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题（解析版） 17页

物理 一、选择题 ‎1.下列说法正确的是（　　）‎ A. 物体所带电荷量是任意实数 B. 元电荷就是电子或质子 C. 凡试探电荷都是点电荷，凡点电荷都能作试探电荷 D. 物体所带电荷量的最小值是 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．任何带电体所带电荷都等于元电荷或者是元电荷的整数倍。所以不是任意实数，故A错误；‎ B．元电荷是指最小的电荷量，不是指质子或者是电子，故B错误；‎ C．点电荷就相当于质点，是一种理想模型，没有大小的带电体。当电荷间距离大到可认为电荷大小、形状不起什么作用时，可把电荷看成点电荷，也就是说点电荷可以很大，这样的电荷就做不了试探电荷，试探电荷需要的是体积小，电荷量小。所以点电荷不一定能做试探电荷。故C错误；‎ D．物体所带电荷量的最小值是，故D正确。故选D。‎ ‎2.两个分别带有电荷量和+的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为的两处，它们间库仑力的大小为．两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】本题考查库仑定律及带电体电量的转移问题．接触前两个点电荷之间的库仑力大小为，两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均分，所以两球分开后各自带点为+Q，距离又变为原来的，库仑力为 ‎，所以两球间库仑力的大小为，C项正确．‎ ‎3.关于电场强度概念，下列说法正确的是(　　)‎ A. 由可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比 B. 正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关 C. 电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关 D. 电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零 ‎【答案】C ‎【解析】AC．电场中某点的电场强度与试探电荷所受的电场力F以及试探电荷所带的电量q以及电性均无关，选项A错误，C正确； ‎ B．正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，但是某一点场强方向与放入试探电荷的正负无关，选项B错误；‎ D．电场中某一点的电场强度是由电场本身决定的，与是否放试探电荷无关，选项D错误．‎ ‎4.关于静电场，下列说法正确的是（　　）‎ A. 电势等于零的物体一定不带电 B. 电场强度为零的点，电势不一定为零 C. 同一电场线上的各点，电势一定相等 D. 负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电势的零点是人为选取的，则电势等于零的物体也可以带电，故A错误；‎ B．电场强度和电势都是描述电场的物理量，二者无直接关系，但二者相互关联；电势是标量与零势面的选取有关，所以电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为零的地方电场强度也不一定为零，故B正确；‎ C．沿电场线的方向电势逐渐降低，故C错误；‎ D．据电势能公式 知，负电荷在电势越低的地方电势能越大，在电势越高的地方电势能越小，所以负电荷从电势高的点运动到电势低的点，电势能一定增加，故D正确。故选BD。‎ ‎5.如图所示，一带电粒子在电场中的运动轨迹如虚线所示（只受电场力），下列说法中正确的是（　　）‎ A. 粒子一定带正电 B. 粒子受到的电场力做正功 C. 粒子在B点的电势能大于在A点的电势能 D. 粒子在A点的加速度比B点的大 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受到的电场力大致斜向左上方，与电场强度方向相反，故粒子一定带负电，故A错误；‎ B．由于不知道粒子是从A到B，还是从B到A，不能判断电场力做功的正负，故B错误；‎ C．沿着电场线电势逐渐降低，等势面与电场线垂直，可以知道A点电势高，而负电荷在电势高的点电势能低，所以粒子在B点的电势能大于在A点的电势能，故C正确；‎ D．A点电场线密集，故电场强度大，粒子所受的电场力大，故A点的加速度比B点的大，故D正确。故选CD。‎ ‎6. 如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板；a板接地；P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P板与b板用导线相连，Q板接地．开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度α．在以下方法中，能使悬线的偏角α变大的是 A. 缩小a、b间距离 ‎ B. 加大a、b间的距离 C. 取出a、b两极板间的电介质 ‎ D. 换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：两极板间的电荷量恒定，因为a板和Q板接地，b板和P板相连，所以ab间的电势差和PQ间的电势差相等，根据公式可知缩小a、b间的距离，电容增大，根据公式可得减小，则也减小，即PQ间的电场强度减小，所以偏角变变小，反之增大ab间的距离，则偏角变大，A错误B正确；根据公式可知取出a、b两极板间的电介质，电容ab减小，根据公式可得增大，则也增大，即PQ间的电场强度增大，所以偏角变大，反之换一块形状大小相同，介电常数更大的电介质，偏小变小，C正确D错误；‎ 考点：考查了电容的动态变化分析 ‎【名师点睛】在分析电容器动态变化时，需要根据判断电容器的电容变化情况，然后结合，等公式分析，需要注意的是，如果电容器和电源相连则电容器两极板间的电压恒定，如果电容器充电后与电源断开，则电容器两极板上的电荷量恒定不变 ‎7.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动v－t图像如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．负电荷受到的电场力与电场强度的方向相反，A、D选项图中，负电荷在A点受到的电场力背离AB方向，负电荷做减速运动，与速度图像不符，，AD错误；‎ BC．负电荷受到的电场力从A指向B，图像斜率的物理意义为加速度，根据图像可知，负电荷从A到B的过程中加速度越来越大，根据牛顿第二定律 可知A点场强小于B点场强，则A处电场线的稀疏程度较大，B错误，C正确。故选C。‎ ‎8.空气中的负离子对人的健康极为有益．人工产生负离子的最常见方法是电晕放电法．如图所示，一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电，电压达5 000 V左右，使空气发生电离，从而产生负氧离子排出，使空气清新化，针状负极与环形正极间距为‎5 mm，且视为匀强电场，电场强度为E，电场对负氧离子的作用力为F，则（ ）‎ A. E=103N/C，F=1.6×10-16N B. E=106N/C，F=1.6×10-16N C. E=106N/C，F=1. 6×10-13N D. E=103N/C，F=1.6×10-13N ‎【答案】C ‎【解析】根据匀强场强的公式 电场对负氧离子的作用力 故选C．‎ ‎9.如图，半径为R的圆盘均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、 b、d三个点，a和b、b和c、 c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q （q>0）的固定点电荷，已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为（k为静电力常量） ‎ A. k B. k ‎ C. k D. k ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】电荷量为q的点电荷在b处产生电场强度的大小为：‎ 而半径为R均匀分布着电荷量为Q的圆盘上电荷，与在a点处有一电荷量为q（q＞0）的固定点电荷，在b点处的场强为零，则圆盘在此处产生电场强度大小也为：‎ 根据对称性原理可知，圆盘在d产生电场强度大小也为：‎ 电荷量为q的点电荷在d处产生电场强度的大小为：‎ 由于都在d处产生电场强度方向相同，即为两者大小相加．所以两者这d处产生电场强度的大小为：‎ 故选B．‎ ‎10.带负电的粒子在一个带正电的点电荷形成的电场中仅受静电力作用，该粒子可能（　　）‎ A. 在某条电场线上运动 B. 在某条电场线上做匀变速运动 C. 在某等势面上做匀速圆周运动 D. 在某等势面上做匀变速运动 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当电场力与电场线共线时，则粒子做直线运动，若方向相同，则做变加速直线运动，若方向相反，则做变减速直线运动，所以A正确，B错误；‎ CD．如果电场力与速度方向垂直，由于点电荷的等势面是以点电荷为圆心的一个个的同心圆，则可能沿着点电荷的等势面做匀速圆周运动，两电荷之间的库仑力提供该带负电粒子的向心力，所以C正确，D错误。故选AC。‎ ‎11.如图所示匀强电场E的区域内，在O点处放置一点电荷+Q，a、b、c、d、e、f为以O点为球心的球面上的点，aecf平面与电场平行，bedf平面与电场垂直，则下列说法中正确的是 A. b、d两点的电场强度相同 B. a点的电势等于f点的电势 C. 点电荷+q在球面上任意两点之间移动时，电场力一定做功 D. 将点电荷+q在球面上任意两点之间移动，从球面上a点移动到c点的电势能变化量一定最大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.点电荷+Q在b点产生的电场方向为竖直向上，在d点产生的电场方向为竖直向下，匀强电场方向水平向右，根据平行四边形定则可知，b点的合场强斜向右上方，d点的合场强斜向右下方，两点场强大小相同，方向不同，电场强度不同．故A错误；‎ B.将一个试探正电荷由a点移动到f点，点电荷电场力不做功，匀强电场的电场力做正功，故合力做正功，电势能减小，电势降低，则a点的电势高于f点的电势，故B错误；‎ C.当电荷+q沿着球面上的bedf移动时，匀强电场的电场力不做功，点电荷电场力也不做功，故合电场力不做功，故C错误；‎ D.将点电荷+q在球面上任意两点之间移动，点电荷电场力不做功，从a点移动到c点，匀强电场的电场力做功最大，故合力做功最大，故D正确．‎ ‎12.如图所示，、和是以为直径的半圆弧上的三点，点为半圆弧的圆心，．电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于、两点，这时点电场强度的大小为；若将点的点电荷移至点，则点电场强度的大小变为．则与之比为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】两个点电荷分别在M点和N点时，每个点电荷在O点产生的电场强度的大小相等、方向相同，所以，得．将N点处的点电荷移至P点时，假设M点的电荷为正电荷，则O点的电场强度如图所示．M点和P点的点电荷在O点产生的电场强度的大小仍相等，夹角为，所以O点电场强度，即与，B正确．‎ 二、填空题 ‎13.如图所示，MON是固定的光滑绝缘直角杆，MO沿水平方向，NO沿竖直方向，A、B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球。用一指向竖直杆的水平力F作用在A球上，使两球均处于静止状态。现将A球沿水平向右方向缓慢拉动一小段距离后，A、B两小球可以重新平衡。则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较，A、B两小球间的库仑力________；A球对MO杆的压力________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）‎ ‎【答案】 (1). 变小 (2). 不变 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2]对A球受力分析，受重力mg、拉力F、支持力N1、静电力F1，如图 根据平衡条件，有：x方向 ‎①‎ y方向 ‎②‎ 再对B球受力分析，受重力Mg、静电力F1、杆对其向左的支持力，如图，根据平衡条件，有：x方向 ‎③‎ y方向 ‎④‎ 由上述四式得到 ‎⑤‎ ‎⑥‎ 由⑤式，由于新位置两球连线与竖直方向夹角θ变小，故静电力F1变小；由⑥式，水平杆对球A的支持力等于两个球的重力之和不变，再结合牛顿第三定律可知，则A对水平杆的压力不变。‎ ‎14.如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0，点A处的电势为6V，点B处的电势为3V，则此电场强度的大小为__________V/m，并在图示中画出匀强电场的电场线_________________。‎ ‎【答案】 (1). 200 (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】如图所示 OA的中点C点，由题意可得C点的电势为3V，即BC的电势相等，连接BC，因BC的电势相等，所以匀强电场的方向垂直于BC，过O点做BC的垂线相较于D点，由几何关系得 则电场强度为 ‎15.将带电量为的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了的功，再从B点移到C点，电场力做了的功，则A、B两点间的电势差______V，B、C两点间的电势差______V；若令A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为______J和______J。‎ ‎【答案】 (1). 5 (2). -2 (3). (4). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2]负电荷从电场中的A点移动到B点，克服电场力做了的功，即电场力做功为 电势能增加 从B点移动到C点，电场力做了 的功，电荷的电势能减少 所以电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能增加 AB两点间的电势差为 BC两点间的电势差为 ‎[3]规定A点的电势能为零，从A点到B点，负电荷的电势能增加 可知B点的电势能为 ‎[4]电荷从A点到C点，电势能增加 则C点的电势能为 三、计算题 ‎16.如图所示，，，A、B相距‎3cm；在水平方向匀强电场的作用下A、B保持相对静止，绝缘悬线沿竖直方向。（A、B两球可视为点电荷）求：‎ ‎(1)外电场场强大小及方向；‎ ‎(2)A、B中点处电场的场强大小及方向。‎ ‎【答案】(1)2×105N/C，方向向左；(2)1.4×106 N/C，方向向右 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由于带电两球等量异种电荷，以A球为研究对象，小球没有受到外电场作用时，两带电小球会相互吸引，故小球会往右摆，因此，要小球悬线竖直方向，必须有一向左的水平电场力作用才能保持，所以外电场的方向是水平向左。这时根据库仑定律得：小球A受到B的电场力为 同时小球A也受到外电场的电场力为 由小球保持平衡，故 即 所以外电场的电场强度大小为 方向水平向左。‎ ‎(2)A、B中点处的电场强度由E外与A、B两电荷的电场叠加而成，则A、B中点的电场强度的大小为 方向水平向右。‎ ‎17.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，用轻质绝缘丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，此时小球离右板距离为b，如图所示，问：‎ ‎(1)小球所带电荷的电性如何？电荷量多少？‎ ‎(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？‎ ‎【答案】(1)正电，；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由于小球处于平衡状态知小球带正电，对小球受力分析如图所示 ‎①‎ ‎②‎ 由①②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，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于。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 ‎18.如图所示，一带电荷量为＋q、质量为m的小物块处于一倾角为的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。重力加速度取g，sin＝0.6，cos＝0.8。求： ‎ ‎(1)水平向右电场的电场强度的大小；‎ ‎(2)若将电场强度减小为原来的，小物块的加速度是多大；‎ ‎(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能。‎ ‎【答案】(1)(2)‎0.3g(3)0.3mgL ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力(如图所示)，则 ‎①‎ ‎②‎ 由①②可得 ‎(2)若电场强度减小为原来的，则 可得 a＝‎‎0.3g ‎(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得 ‎ ‎ 可得 Ek＝0.3mgL 四、附加题 ‎19.如图所示，在x轴相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q，虚线是以+Q所在点为圆心、L/2为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称．下列判断正确的是（ ）‎ A. b、d两点处的电势相同 B. 四点中c点处的电势最低 C. b、d两点处的电场强度相同 D. 将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，+q的电势能减小 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ A、该电场为等量异种点电荷的电场，将等量异种点电荷的电场线与等势面的图画出如图，与该题的图比较可得：‎ 该电场中的电势关于x轴上下对称，所以b、d两点的电势相等，故A正确；‎ B、c点在两个电荷连线的中点上，也是在两个电荷连线的中垂线上，所以它的电势和无穷远处的电势相等．而正电荷周围的电场的电势都比它高，即c点的电势在四个点中是最低的，故B正确；‎ C、该电场中的电场强度关于x轴对称，所以bd两点场强大小相等，方向是对称的，不相同的，故C错误；‎ D、c点的电势低于a点的电势，试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，电场力做正功，+q的电势能减小，故D正确．故选ABD．‎ 点睛：该电场中的电势、电场强度都关于x轴对称，所以bd两点的电势相等，场强大小相等，方向是对称的；c点在两个电荷连线的中点上，也是在两个电荷连线的中垂线上，所以它的电势和无穷远处的电势相等，最低．‎ ‎20.如图所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点．现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为＋Q和－Q，此时悬线与竖直方向的夹角为 .再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增大到 ，且小球与两极板不接触．求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量．‎ ‎【答案】2Q ‎【解析】‎ 分析】由题中“一平行板电容器的两个极板竖直放置”可知，本题考查平行板电容器充放电、带点小球电场平衡问题，根据电容器公式和电场公式可分析本题。‎ ‎【详解】试题分析：设电容器的电容为C，板间距为d．‎ 第一次充电后有 和 由受力分析得 即 由于q、m、g、d、C均为常数 所以 代入数据