【物理】河南省周口中英文学校2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版） 13页

周口中英文学校2019-2020学年度期中考试 高二物理试题 一、选择题 ‎1.两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】‎ ‎【详解】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。‎ ‎2.平行金属板水平放置，板间距为0.6cm，两板接上6×103V电压，板间有一个带电液滴质量为4.8×10-10g，处于静止状态，则油滴上有元电荷数目是（g取10m/s2）（ ）‎ ‎（e=1.6×10-19C）‎ A. 3×106 B. 30 C. 10 D. 3×104 ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 液滴处于静止状态故计算得则油滴上有元电荷数目是，选B ‎3.如图所示，仅在电场力作用下，一带电粒子沿图中虚线从A运动到B，则 A. 电场力对粒子做正功 B. 粒子动能减小 C. 粒子电势能减少 D. 粒子加速度减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 分析】‎ 根据粒子的轨迹弯曲方向判断电场力方向．根据电场力方向与速度方向的夹角判断电场力做功的正负．电场力做正功，粒子的电势能减小；电场力做负功，粒子的电势能增大．由电场线疏密判断出场强大小，分析加速度的大小。‎ ‎【详解】A、B项：带电粒子从A运动到B过程中，电场力方向与速度方向的夹角为钝角，电场力做负功。粒子的动能减小，故A错误，B正确；‎ C项：由图看出，粒子的向下弯曲，粒子所受电场力方向大体向下，如图，则粒子所受电场力与电场强度方向相反所以粒子带负电。电场力做负功，粒子的电势能增大，故C错误；‎ D项：A处电场线比B处电场线疏，说明A处场强较小，粒子在A所受电场力较小，所以粒子运动的加速度增大，故D错误。‎ 故应选B。‎ ‎【点睛】此题要根据轨迹的弯曲方向判断出电场力方向．物体做曲线运动时，合力指向轨迹弯曲的内侧。‎ ‎4.一带负电荷的质点，仅在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递增的。关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是（虚线是曲线在b点的切线）（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．曲线运动物体所受合力指向轨迹凹侧，质点带负电，电场强度E的方向指向轨迹的凸侧。故AD两项错误；‎ BC．曲线运动物体所受合力指向轨迹凹侧，质点从a运动到c ‎，质点的速率是递增的，则质点受力方向与运动方向成锐角；质点带负电，电场强度E的方向指向轨迹的凸侧且与运动方向成钝角。故B项正确，C项错误。‎ ‎5.孤立点电荷电场中的一簇等势面如图中虚线所示，其电势分别为φ1、φ2、φ3，其中A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且AB＝BC.现将一负电荷由A移到B，电场力做正功W1；由B移到C，电场力做正功W2，则(　　)‎ A. W1＝W2，φ1＜φ2＜φ3 B. W1＞W2，φ1＜φ2＜φ3‎ C. W1＝W2，φ1＞φ2＞φ3 D. W1＜W2，φ1＞φ2＞φ3‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由题，将一负电荷由A移到B，电场力做正功，可知负电荷受到的电场力的方向向右，结合负电荷受到的电场力的方向与电场线的方向相反，可知该电场线的方向向左，即由C指向A．沿电场线的方向电势降低，所以C点的电势最高，A点的电势最低，即φ1＜φ2＜φ3； 该电场线的方向向左，由C指向A；再结合图中等势面的特点可知产生该电场的点电荷带负电且位于A点的左侧，所以A处的场强最大，C处的场强最小，根据电场强度与电势差的关系：U=Ed可知，AB之间的电势差一定大于BC之间的电势差，即：UCB＜UBA，又电场力做功：W=qU，所以：W1＞W2．故选B.‎ 点睛：本题切入点在于根据电场力做功的特点以及等势面的特点判断出产生该电场的点电荷带负电且位于A点的左侧是解答的关键，然后再结合负点电荷的等势面分布图进行分析即可．‎ ‎6.如图所示，a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab的中点．a、b电势分别为φa＝5 V，φb＝3 V，下列叙述正确的是(　　)‎ A. 该电场在c点处的电势一定为4 V B. a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb C. 一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少 D. 一正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向a ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、当该电场是匀强电场时，由于沿电场方向相同距离电势差相等，则场在c点处的电势一定为4V，当该电场不是匀强电场时，在c点处的电势不一定为4V，故A错误；‎ B、一条电场线无法比较电场线的疏密，就无法比较场强的大小，则a点处的场强不一定大于b点处的场强，故B错误；‎ CD、由题可判断电场线方向从a指向b，正电荷运动到c点时受到的电场力由a指向c，根据沿着电场线方向电势降低可知c点的电势高于b点的电势，根据正电荷在电势高处电势能大可知，正电荷从c点运动到b点电势能一定减少，故C正确，D错误；‎ 故选C。‎ ‎7.图中虚线是某电场中的一簇等势线。两个带电粒子从P点均沿等势线的切线方向射入电场，粒子运动的部分轨迹如图中实线所示。若粒子仅受电场力的作用，下列说法中正确的是 A. a、b两点的电场强度大小关系EaUb C. 粒子从P运动到a的过程中，电势能增大 D. 粒子从P运动到b的过程中，动能增大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 由虚线的等势线可以看出，这是一个点电荷形成的电场，a处离点电荷较远，b处离点电荷较近，故这现两点的电场强度的关系为，a点的电场强度小于b点，选项A正确；‎ 由于不确定点电荷的性质，电场线的方向也就不明确，故无法判断a、b两点的电势关系，选项B错误；由于粒子仅在电场力的作用下运动的，故电场力对粒子都做正功，两种粒子的电势能都减小，动能增大，选项C错误，D正确。故选AD.‎ ‎【点睛】静电力做正功，电势能减小，动能增大；静电力做负功，电势能增加，动能减小。‎ ‎8.如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下级板都接地．在两极板间有一固定在P点点电荷，以E表示两极板间的电场强度，EP表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（　　）‎ A. θ增大，E增大 B. θ增大，EP不变 C. θ减小，EP增大 D. θ减小，E不变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据可知，C变大，Q一定，则根据Q=CU可知，U减小，则静电计指针偏角θ减小；根据，Q=CU，，联立可得，可知Q一定时，E不变；根据U1=Ed1可知P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，则EP不变；故选项ABC错误，D正确。‎ ‎【考点定位】电容器、电场强度、电势及电势能 ‎【名师点睛】此题是对电容器的动态讨论；首先要知道电容器问题的两种情况：电容器带电荷量一定和电容器两板间电势差一定；其次要掌握三个基本公式：，，Q=CU；同时记住一个特殊的结论：电容器带电荷量一定时，电容器两板间的场强大小与两板间距无关。‎ ‎9.下列各量中，与检验电荷无关的物理量是（ ）‎ A. 电场力F B. 电场强度E C. 电势差U D. 电场力做的功W ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：电场力 与检验电荷的电荷量有关，A错误；电场强度只和电场本身的性质有关，与检验电荷无关，B正确；电势是人为规定的，电势差是相对的，与检验电荷无关，C正确；电场力做功与检验电荷有关，D错误 考点：考查了电场力，电场强度，电势差，电场力做功 ‎10.如图所示，有一带电物体处在一个斜向上的匀强电场E中，由静止开始沿天花板向左做匀速直线运动，下列说法正确的是（ ）‎ A. 物体一定带正电 B. 物体一定带负电 C. 物体不一定受弹力的作用 D. 物体一定受弹力的作用 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．物体由静止向左匀速运动，所以物体在运动过程中受力平衡，由于物体受以地球向下重力作用，故物体所受电场力有有竖直向上的分量，故电场力沿电场线方向向上，物体带正电，故A正确，B错误。‎ CD．又电场力沿电场方向向上，故电场力有水平方向的分力，而物体在水平方向受力平衡，故物体必受天花板的摩擦力作用，根据摩擦力的产生条件知，物体与天花板间必有弹力作用；故C错误，D正确。‎ ‎【点睛】知道电场方向与正电荷的受力方向相同，与负电荷的受力方向相反，这是解决本题的关键，能根据平衡判定物体所受弹力和摩擦力。‎ ‎11. 下列说法中正确的是：（ ）‎ A. 沿着电场线的方向场强一定越来越弱 B. 沿着电场线的方向电势一定越来越低 C. 匀强电场中，各点的场强一定大小相等，方向相同 D. 匀强电场中，各点的电势一定相等 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 电场线的疏密程度反映场强大小，沿电场线方向电势逐渐降低，但是电场强度不一定变弱，A错，B对；匀强电场场强处处相等，大小相等，方向相同，C对；电势都是随电场线逐渐降低的，所以D错。故答案选BC。‎ 思路分析：根据电场线的疏密程度反映场强大小，沿电场线方向电势降低进行判断。‎ 试题点评：考查电场线的特点 ‎12.如图所示，三条虚线表示某电场的三个等势面，其中φ1=10V，φ2=20V，φ3=30V一个带电粒子只受电场力作用，按图中实线轨迹从A点运动到B点，由此可知 A. 粒子带负电 B. 粒子的速度变大 C. 粒子的加速度变大 D. 粒子的电势能减小 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图象可知带电粒子的轨迹向右偏转，得出粒子所受力的方向大致向右；又由电场线指向电势降低最快的方向，得出电场线方向大致向左。因为带电粒子受力与电场的方向相反，所以粒子带负电。故A正确。‎ B．由动能定理得，合外力（电场力）做正功，动能增加，速度增大，故B正确。‎ C．由于等差等势面密的地方电场线也密、电场线密的地方粒子受到的力也越大，加速度也越大，所以粒子从A点运动到B点，加速度在变小。故C错误。‎ D．由电场力做功的公式WAB=qUAB得，粒子从A点运动到B点，电场力做正功，电势能减小。故D正确。‎ 二、实验题 ‎13.如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开．‎ 操作一：仅将左极板上移，电容______（选填“变大”、“变小”或“不变”），静电计指针偏转角______（选填“变大”、“变小”或“不变”），‎ 操作二：仅将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；‎ 操作三：仅两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角______（选填“变大”、“变小”或“不变”）．‎ ‎【答案】 (1). 变小 (2). 变大 (3). 变小 (4). 变小 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 抓住电容器的电荷量不变，根据电容的决定式判断电容的变化，结合判断电势差的变化，从而得出指针偏角的变化；‎ ‎【详解】根据电容的决定式知，上移左极板，正对面积S减小，则电容减小，根据知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大；‎ 根据电容的决定式知，将极板间距离减小时，电容增大，根据知，电荷量不变，则电势差减小，指针偏角变小；‎ 根据电容的决定式知，两板间插入一块玻璃，电容增大，根据知，电荷量不变，则电势差减小，指针偏角变小。‎ ‎14.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．‎ 三、计算题 ‎15.在电场中把C的负电荷从A点移到B点，静电力做功J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功J，求;‎ ‎（1）A、B间，B、C间电势差各是多少？‎ ‎（2）A、C间电势差是多少？‎ ‎（3）把C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？‎ ‎【答案】（1）75V（2）-125V（3）1.875×10-7J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）A、B间的电势差为：  B、C间的电势差为： ‎ ‎（2）A、C间的电势差为：UAC=UAB+UBC=75+（-200）=-125V ‎（3）把-1.5×10-9C的电荷从A点移到C点，静电力做功为：‎ WAC=qUAC=-1.5×10-9×（-125）J=1.875×10-7J ‎【点睛】解决本题应掌握电势差公式U= W/q，同时要知道计算时要带入各个物理量的符号；知道电势差与电势的关系：UAB=φA-φB.‎ ‎16.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37°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，sin37°＝0.6，cos37°＝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；‎ ‎【答案】（1）（2）0.3g ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）建立如图所示坐标系，对物体进行受力分析，根据平衡列方程： ‎ 在x轴方向：‎ F合x=Fcosθ-mgsinθ=0‎ 在y轴方向：‎ F合y=FN-mgcosθ-Fsinθ=0‎ 联列代入θ=37°得：‎ 在电场中电场力F=qE可得电场强度 ‎．‎ ‎（2）建立如图所示坐标系对物体受力分析有： 物体在x轴方向所受的合外力为：‎ F合x=Fcosθ-mgsinθ=ma 由此得物体产生的加速度为：‎ ‎ ‎ 又因为电场强度变为原来的，所以此时物体受到的电场力 则物体产生的加速度 ‎（负号表示方向沿x轴负方向） 所以物体产生的加速度的大小为0.3g．‎ ‎17.如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑绝缘圆弧轨道ABC和水平绝缘轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为，，整个装置处于水平向右的匀强电场中。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电小球在电场力的作用下沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零，重力加速度大小为g。求 ‎(1)匀强电场的场强大小；‎ ‎(2)小球到达A点时速度的大小；‎ ‎(3)小球从C点落至水平轨道上的位置与A点的距离。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球到达点时所受合力大小为，由力的合成法则，则有：‎ 解得匀强电场的场强大小：‎ ‎(2)设小球到达点时的速度大小为，由牛顿第二定律得：‎ 解得：‎ 小球到达点的速度大小，由动能定理有：‎ 解得：‎ ‎(3)小球离开点后，在竖直方向上做初速度不为零的匀加速直线运动，加速度大小为，小球在竖直方向的初速度为：‎ 从点落到水平轨道上所用时间为，由运动学公式，则有：‎ 解得：‎ ‎ 小球在水平方向上做初速度不为零的匀减速直线运动，加速度大小为：‎ 小球在水平方向的初速度为：‎ 由运动学公式，则有： ‎ 小球从点落至水平轨道上的位置与点的距离：‎