【物理】湖南省常德市石门县第二中学2019-2020学年高二上学期第一次月考试题（选考）（解析版） 13页

石门二中2019年下学期第一次月考试卷高二年级 物理学科 ‎(时量：90分钟 分值：100分)‎ 一、单选题（本大题共15小题，每小题4分，共60分）‎ ‎1.如图所示，带正电荷的球C靠近不带电的枕形金属导体AB的A端，以下说法正确的是（ ）‎ A. 若先移走球C，再将A、B两部分从中间分开，则A端带负电，B端带正电 B. 保持球C的位置不动，用手去接触B端，则A端带负电，B端带正电 C. 保持球C的位置不动，用手去接触A端，则A端带负电，B端不带电 D. 若先移走球C，在移走球C的过程中，枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．图中枕形金属导体AB在带正电小球附近时，AB上的自由电子会向左端运动，A端因有了多余的电子而带负电，B端因缺少电子而带正电.若先移走球C，在移走球C的过程中，枕形金属导体中的负电荷向B端移动，中和B端的正电荷，然后两端都不带电，再将A、B两部分从中间分开，则A端不带电，B端不带电，故A错误.‎ BC．用手去接触金属导体AB时，无论是用手去接触A端还是接触B端，因人体和金属导体AB都是导体，会使人体和大地的电子流入金属导体AB，则A端带负电，B端不带电，故B错误，C正确.‎ D．在移走球C的过程中，枕形金属导体中的负电荷（电子）向B端移动，带正电的原子核不能移动，故D错误．‎ ‎2.如图，半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量(可视为点电荷)，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是F．今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开.这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】两球之间是相互的 ，说明两球带等量的异种电荷，设A球带电量为，B球带电量为，两球之间的引力的大小为，第三个不带电的球C与A接触后，A和C的电荷量都为，C与B接触后先中和在平分，则C和B的电荷量都为，这时A、B两球之间的相互作用力的大小为，故A正确，BCD错误．‎ ‎3.如图所示，三个点电荷q1、q2﹑q3，固定在一条直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为（ ）‎ A. 9：1：9 B. 9：4：36 C. 3：2：9 D. 3：2：6‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】分析可知，三个电荷的电性有两种情况，若q2带正电，则q1、q3带负电；若q2带负电，则q1、q3带正电.由于三个电荷均处于平衡状态，所以对q1有:，对q2有:，对q3有，联立解得.根据题意可知l2=2l1，所以q1：q2：q3=9：4：36.‎ A．9：1：9，与结论不相符，选项A错误；B．9：4：36，与结论相符，选项B正确；‎ C．3：2：9，与结论不相符，选项C错误；D．3：2：6，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎4.如图所示，图中实线是一组未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，A、B是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，根据此图不能作出的正确判断是（ ）‎ A. 带电粒子在A、B两点的受力方向 B. 带电粒子所带电荷的电性 C. 带电粒子在A、B两点的加速度大小关系 D. 带电粒子在A、B两点的速度大小关系 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在A、B两点受到的电场力沿电场线向左，由于电场线方向未知，无法确定粒子的电性和产生该电场的点电荷的电性，故A正确，B错误；‎ C．A点的电场线比B点密集，则A点的场强较大，粒子在A点所受电场力较大，加速度较大，故C正确；‎ D．由运动轨迹知粒子受到的电场力沿电场线向左，若粒子从A点沿轨迹到B点，电场力做负功，若从B点沿轨迹到A点，电场力做正功，由动能定理知粒子在B点动能小，即粒子在B处的速度小，故D正确．‎ ‎5.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】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．‎ ‎6. 如图所示，a、b是电场线上的两点，将一点电荷q从a点移到b点，静电力做功W，且知a、b间的距离为d，以下说法中正确的是 （ ）‎ A. a、b两点间的电势差为 B. a点的电场强度为E＝‎ C. b点的电场强度为E＝ D. a点的电势为 ‎【答案】A ‎【解析】由W＝qU和U＝，且a点的电势比b点的高，所以A项正确；由于不知该电场是否是匀强电场，电场力可能不为恒力，所以B项错，C项错；题中没有指明零电势点，所以D项错．‎ ‎7.如图所示，实线为一簇电场线，虚线是间距相等的等势面，一带电粒子沿着电场线方向运动，当它位于等势面上时，其动能为20eV，当它运动到等势面上时，动能恰好等于零．设，则当粒子的动能为8eV时，其电势能为（ ）‎ A. 28eV B. 12eV C. 4 eV D. 2 eV ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：粒子从等势面φ1到等势面φ3做减速运动，动能减少20eV，由于相邻两等势面间电势差相等，所以从a等势面φ1到等势面φ2的过程中动能减少10eV，因此在等势面φ2时动能为10eV．此时电势能为0，因此总能量为10eV，则当粒子的动能等于8eV时，电势能为2eV．故D正确，ABC错误．故选D．‎ 考点：电势及电势能；能量守恒定律 ‎【名师点睛】学习电场中的功能关系时可以类比在重力场的功能关系，如只有重力做功，动能和电势能之和保持不变；那么只有电场力做功，电势能和动能之和保持不变．‎ ‎8.如图所示，三个同心圆是一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆半径之差相等．A、B、C分别是这三个等势面上的点，且在同一条电场线上．A、C两点的电势依次为φA＝20 V和φC＝10 V，则B点的电势 A. 可能等于15V B. 可能大于15V C. 一定小于15V D. 无法判断 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：由U=Ed，在d相同时，平均场强越大，电势差U也越大．因此UAB> UBC，即φA-φB>φB-φC，故φB<15V，选项C正确．‎ 考点：电场线、等势线 ‎【名师点睛】本题难度较小，记住一个结论：等差等势面分布越密，电场线分布也越密，靠近点电荷电场线分布越密，等差等势线的分布也越密，由此可知AB电势差大于BC电势差 ‎9.如图所示，将一不带电绝缘枕形导体P放在正电荷Q的电场中，导体P的a、b两端分别带上了感应负电荷与等量的感应正电荷，另外，导体内部还有两点c、d，则以下说法正确的是（ ）‎ A. 导体上a、b两端的电势高低关系是a=b B. 导体上a、b两端的电势高低关系是aEd≠0‎ ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当正电荷Q处在金属导体P附近时，正电荷周围存在电场，从而使得金属中的自由电子在电场力作用下向a端发生移动，导致b端的正电荷多余，a端的负电荷多余，最终导体P的b端带正电，a端带负电；当复合电场为0时，自由电子才停止运动，因此两点的电势关系a=b．故A正确，B错误．‎ C．当金属导体b端带正电，a端带负电时，导体中有自b向a的电场．由于正确电荷Q也产生电场．故只有当复合电场为0时，自由电子才停止运动，因此c、d两点的场强大小关系是：Ec=Ed=0．故C正确．‎ D．根据正点电荷的电场强度的公式，结合合电场为0，可知：感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系Ec＞Ed≠0．故D正确．‎ ‎10.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点的点电荷，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．‎ ‎11.如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中Na+水平向右移动．若测得4s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向和大小为（　　）‎ A. 水平向左0.8A B. 水平向右 0.08A C. 水平向左0.4A D. 水平向右0.04A ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 已知通过的正负电荷的电荷量和时间，根据公式可求电路中电流的大小和从而判断电流的方向．‎ ‎【详解】电路中电流的大小为：，方向与正电荷定向运动的方向相同，水平向右．‎ 故选B．‎ ‎12.关于电压和电动势，下列说法正确的是 （ ）‎ A. 电动势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量 B. 电动势就是电源两极间的电压 C. 电压和电动势单位相同，所以电动势和电压物理意义相同 D. 电源电动势定义式和电势差定义式中的W都是电场力做的功 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A、电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量,故A正确.‎ B、当外电路断开时，电动势大小等于电源两极间的电压，故B错误.‎ C、电压和电动势单位相同，但电动势和电压物理意义不相同，电动势反映电源的特性，与外电路的结构无关，故C错误 D、电源电动势定义式中的W是指非静电力做的功，电势差定义式中的W是指电场力做的功，故D错误.故选A.‎ ‎13.如图所示,一根横截面积为S的均勻长直橡胶棒上带有均匀分布的负电荷,设橡胶棒单位长度内所含的电荷量为q,当橡胶棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于橡胶棒的运动而形成的等效电流的大小为(   )‎ A. vq B. q/v C. qvS D. qv/S ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时，每秒通过的距离为v米，每秒v米长的橡胶棒上电荷都通过直棒的横截面，每秒内通过横截面的电量为：‎ Q=q•v 根据电流的定义式为：，t=1s，得到等效电流为：‎ I=qv．‎ A．vq，与结论相符，选项A正确； B．q/v，与结论不相符，选项B错误； ‎ C．qvS，与结论不相符，选项C错误； D． qv/S，与结论不相符，选项D错误； ‎ 故选A。‎ ‎14.如图所示，在水平放置的两平行金属板M、N之间的P点，固定有一个带电荷量为－q的点电荷，两金属板通过电阻R接到直流电源上，其中N板接地.则（ ）‎ A. 当保持其他条件不变，而将M板向上移动的过程中，两极板间的电场变强 B. 当保持其他条件不变，而将M板向上移动的过程中，通过R的电流方向向左 C. 当保持其他条件不变，而将M板向上移动到某处稳定后与移动前相比，P处点电荷的电势能变大 D. 当保持其他条件不变，将电容器与电源断开，若M板向上移动到某处稳定后与移动前相比，P处点电荷的电势能变小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.当保持其他条件不变，而将M板向上移动的过程中，d增大，因U不变，根据，知两极板间的电场变弱，故A错误.‎ B.当保持其他条件不变，而将M板向上移动的过程中，d增大，根据知电容减小.根据Q=CU，因U不变，则带电荷量减小，则通过R的电流方向向右，故B错误.‎ C.由于电容器两极板间电势差不变，将M板向上移动，d增大，则电场强度减小，PN间的电势差减小，因为N处电势为零，知P点的电势减小，根据，电荷带负电，则P处点电荷的电势能变大，故C正确.‎ D.若将电容器与电源断开，保持其他条件不变，在将M板向上移动的过程中增大，d增大，由于Q不变，根据、、得，可知极板间的电场强度不变，由于P处位置不变，N板电势为零.因此P处点电荷的电势能不变，故D错误.‎ ‎15.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M,N两点,.已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】若将带电量为2q的球面放在O处，均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。则在M、N点所产生的电场为 由题知当半球面如图所示M点的场强大小为为E，则N点的场强为 A．,与结论相符，选项A正确；B．，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，与结论不相符，选项C错误；D．，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选A。‎ 二、计算题（本大题共3小题，16题12分，17题12分，18题16分，共40分）‎ ‎16.如图所示,A、B、C为一等边三角形的三个顶点,某匀强电场的电场线平行于该三角形平面,现将电荷量为10-8C的正点电荷从A点移到B点,电场力做功为3×l0-6J,将另一电荷量为10-8C的负点电荷从A点移到C点,克服电场力做功3×10-6J.‎ ‎(1)求电场线方向,UAB、UAC、UBC各为多大?‎ ‎(2)边长为,求电场强度.‎ ‎【答案】（1）300V,300V,0V（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)正点电荷从点移到点时,电场力做正功,故点电势高于点,可求得:‎ 负点电荷从点移到点,同理可判断点电势高于点,可求得:‎ 因此、两点电势相等, V ‎(2)由于匀强电场中的等势线是一簇平行直线,因此, 为一等势线,故电场线方向垂直.设为直线的中点,则场强方向为由指向.直线在场强方向的距离等于线段的长度,故由匀强电场中电势差与场强的关系式可得:‎ ‎17.如图所示，平行带电金属板A、B间可看成匀强电场，场强E＝1.2×102 V/m，板间距离d＝5 cm，电场中C点到A板和D点到B板的距离均为0.5 cm，B板接地．求：‎ ‎（1）C、D两点的电势及两点间的电势差各为多少？‎ ‎（2）将点电荷q＝2×10－2 C从C点匀速移到D点的过程中外力做了多少功？‎ ‎【答案】(1)φD=-0.6V，φC=-5.4V，(2) 9.6×10−2J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)下极板与D点间的电势差为：‎ UBD=Ed′=120×0.005V=0.6V 因为B板的电势为零，则：‎ φD=-0.6V BA间的电势差为：‎ UBA=Ed=120×0.05V=6V 知A点的电势为：‎ φA=-6V C与上极板间的电势差为：‎ UCA=UBD=0.6V 因为UCA=φC-φA，解得：‎ φC=-54V 所以CD两点电势差为 ‎(2)电场力做功为：‎ WCD＝qUCD＝2×10−2×(−4.8)=-9.6×10-2J 则有：‎ W=-WCD＝9.6×10−2J ‎18.如图所示，有一质子(质量为、电荷量为)由静止开始经电压为的电场加速后，进入两极板间距离为，板间电压为的平行金属板间，若质子从两板正中间垂直电场方向射入电场,并且恰能从下板右边缘穿出电场，求：‎ ‎（1）质子刚进入偏转电场时的速度；‎ ‎（2）质子在偏转电场中运动的时间和金属板的长度；‎ ‎（3）质子穿出偏转电场时的动能．‎ ‎【答案】（1）（2） ；；（3）Ek=e（U1+U2）.‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）质子在加速电场中有 ‎（2）质子在偏转电场中的运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动 水平方向 竖直方向 加速度 由以上各式解得极板长 运动时间 ‎（3）质子在整个运动过程中由动能定律得 质子射出电场时的动能 考点：带电粒子在电场中的运动，牛顿第二定律，动能定理 ‎【名师点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同．先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直 线或曲线），然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化 的观点，选用动能定理和功能关系求解