福建省厦门市2020学年高二物理上学期10月月考试题（含解析） 15页

福建省厦门市2020学年高二（上）月考 ‎ 物理试题 一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）‎ ‎1.如图是两个等量异种电荷形成的电场，AB为中垂线上两点，CD为两电荷连线上两点，且A、B、C、D与O点间距离相等，则　　‎ A. A、B、C、D 四点场强相同 B. C点电势比D点电势低 C. 正电荷从A运动到B，电场力不做功 D. 正电荷从C运动到D，电势能增加 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】两个等量异种点电荷形成的电场，两个电荷的连线上下的电场是对称的，AO=BO，那么A、B两点的场强就是相等的，小于O处的场强。由于C、D两处电场线比O处密，则C、D两处的场强比O处大，故A错误；电场线从正电荷出发到负电荷终止，而顺着电场线方向电势降低，则知C点电势比D点电势高，故B错误。AB为中垂线，是一条等势线，其上各点的电势都相等，AB之间的电势差为0，则正电荷从A运动到B，电场力不做功，故C正确；正电荷从C运动到D，电场力从C指向D，电场力做正功，电势能减小，故D错误。故选C。‎ ‎【点睛】此题关键是知道两个等量异种点电荷形成的电场，电场线分布具有对称性，电场线越密，场强越大．中垂线上所有点的电场强度的方向都相同且与之垂直；该中垂线是一条等势线，所有点的电势都相等．‎ ‎2.真空中，两个等量异种点电荷电量数值均为q，相距为r，两点电荷连线中点处的电场强度的大小为　‎ A. 0 B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 正负点电荷单独存在时，在中点处产生的电场强，且方向沿着两者的连线，指向负电荷，故合场强为；故D正确．‎ 综上所述本题答案是：D ‎【分析】根据点电荷场强公式 求出两个点电荷单独存在时的场强，再进行矢量合成 ‎3.已知平行板电容器电容为C，带电量为Q，板间距离为d，今在两板正中央处放一电荷q，则它受到的电场力大小为　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由Q=CU，E=U/d可知场强大小为，由电场力F="qE" 可知C对；‎ ‎4.安培提出了著名的分子电流假说．根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流．设电量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，下列关于该环形电流的说法正确的是 A. 电流大小为，电流方向为顺时针 B. 电流大小为，电流方向为逆时针 C. 电流大小为，电流方向为顺时针 D. 电流大小为，电流方向为逆时针 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为，根据电流的定义式可得电流强度为：，因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向，故D正确，ABC错误。‎ ‎5.如图所示，某带电粒子在电场中运动，轨迹如图中虚线所示，则可判定　　‎ A. A点电势比B点低 B. 该粒子带正电 C. 在A点电势能小于在B点电势能 D. 在A点加速度小于在B点加速度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 考点：电场线；动能定理的应用；电势；电势能．‎ 专题：电场力与电势的性质专题．‎ 分析：电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加．‎ 解答：解：A、沿电场线电势在降低，故可知A点电势比B点高，所以A错误 B、由电荷的运动轨迹可知，电荷的受力指向曲线的内侧，即跟场强反向相反，所以电荷为负电荷，所以B错误 C、由A点到B点电场力做负功，电势能增加，动能减少，所以在A点电势能小于在B点电势能，故C正确 D、电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由图可知，A点的场强大于B点的场强的大小，在A点的受力大于在B的受力，所以粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度，所以D错误．‎ 故选C．‎ 点评：加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题．‎ ‎6.如图所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为a、b的中点。若一个运动的正电荷只受电场力先后经过a、b两点，a、b两点的电势分别为、，则　　‎ A. c 点电势为 2V B. a 点的场强小于 b 点的场强 C. 正电荷在 a 点的动能小于在 b 点的动能 D. 正电荷在 a 点的电势能小于在 b 点的电势能 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：沿电场线方向电势降低，由题意知电场线向左，只有在匀强电场中c点的电势为2V．故A错误．一条电场线，无法判断电场线的疏密，就无法判断两点场强的大小，所以a点处的场强Ea可能小于b点处的场强，也可能大于Eb．故B错误．根据正电荷在电势高处电势能大，可知，正电荷从a点运动到b点的过程中克服电场力做功，电势能一定增大，而由能量守恒得知，其动能一定减小．故C错误，D正确．故选D．‎ 考点：电场线；电势和电势能 ‎【名师点睛】电场线的疏密可表示电场强度的相对大小，但一条电场线，无法判断电场线的疏密，就无法判断两点场强的大小．但可根据电势的高低判断电势能的大小。‎ ‎7.如图所示，a、b和c表示电场中的三个等势面，a和c的电势分别为U和，a、b的电势差等于b、c的电势差一带电粒子从等势面a上某处以速度释放后，仅受电场力作用而运动，经过等势面c时的速率为，则它经过等势面b时的速率为　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由动能定理知从a到c：，即，设在等势面b时的速率为，则：，，联立可得 ，故B正确，ACD错误。‎ 二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）‎ ‎8.两个通草球带电后相互推斥，如图所示。两悬线a、b跟竖直方向的夹角分别为、，两球在同一水平面上。两球质量用和表示，所带电量用和表示。若已知，则一定有的关系　　‎ A. 受到的电场力一定大于所受电场力 B. 悬线a受到的拉力一定小于悬线b受到的拉力 C. 一定小于 D. 可能等于 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】两个球相互排斥，根据牛顿第三定律，相互排斥力相等，故A错误；对左侧小球受力分析，受重力，拉力T和静电斥力F，如图，根据平衡条件，有：，，解得： ①，已知 ‎，所以悬线a受到的拉力一定小于悬线b受到的拉力，故B正确；再对右侧小球受力分析，同理有：②，由①②解得：，故C正确；两球相互排斥，根据牛顿第三定律，相互排斥力相等，与带电量无关，故电量可能相等，故D正确。‎ ‎9.如图所示，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板N与静电计相接，极板M接地用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差在两板相距一定距离d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度下面哪些操作将使静电计指针张角变小　　‎ A. 将M板向下平移 B. 将M板移走 C. 将M板沿水平向右方向移动一小段距离 D. 在M、N之间插入云母板 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意，电容器所带电量Q保持不变，静电计指针张角变小，板间电势差U变小，由分析可知，电容C应变大，根据分析可知，增大正对面积，减小板间距离、或插入电介质，或插入金属板。故CD正确，AB错误。‎ ‎10.如图所示，在处于O点的点电荷形成的电场中，试探电荷由A点移到B点，电场力做功为；以OA为半径画弧交于OB于C，由A点移到C点电场力做功为；由C点移到B点电场力做功为则三者的做功关系是　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在点电荷的电场中，由于A、C两点位于以O为圆心的同心圆时，则两点在同一等势面上，由知，试探电荷q由A点移到C点电场力做功为零，即；根据沿着电场线方向电势降低，可知，A、C两点的电势都比B点的高，而且AB间的电势差等于CB间的电势差，由知，；由于点电荷是带正电，所以q由A点移到B点，电场力做正功，q由C点移到B点电场力也做正功，且，即；由于，则，故A正确，BCD错误。‎ ‎11.如图所示，一重力不计的带电粒子以某一速度进入负点电荷形成的电场中，且只在电场力作用下依次通过M、N、P三点，其中N点是轨迹上距离负点电荷最近的点。若粒子在M点和P点的速率相等，则　‎ A. 粒子一定带正电 B. ‎ C. 粒子在N点时的加速度最大、电势能最大 D. 粒子在M、P两点时的电势能相同 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】由轨迹可知粒子受到的电场力指向内侧，粒子在负点电荷的电场中运动，即可知道粒子带正电，故A正确；粒子在M点和P点的速率相等，说明粒子从M到N和从N到P电场力做功的大小相等，根据电场力做功公式可知，‎ ‎，故B错误；根据库仑力公式知，距点电荷越近库仑力越大，结合牛顿第二定律可知在N点加速度最大，又因为粒子带正电，正电荷在电势高的地方电势能大，N点电势最低，故N点电势能最小，故C错误；由B选项分析可知，M和P两点时等势点，故粒子在M、P两点时的电势能相同，故D正确。‎ ‎12.如图为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点。在这一运动过程中克服重力做的功为，电场力做的功为则下列说法正确的是　　‎ A. 粒子带负电 B. 粒子在A点的电势能比在B点少 J C. 粒子在A点的动能比在B点多 J D. 在粒子和地球所组成的系统中，粒子在A点的机械能比在B点少 J ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 在由A运动B的过程中，有两个力做功，一是重力做负功，一是电场力做正功，从运动轨迹上判断，粒子带正电，从A到B的过程中，电场力做正功为1.5J，所以电势能是减少的，A点的电势能要大于B点电势能，从A到B的过程中，克服重力做功2.0J，电场力做功1.5J，由动能定理可求出动能的变化情况，从A到B的过程中，做功的力有重力和电场力，应用能量的转化与守恒以及功能关系可比较AB两点的机械能；‎ ‎【详解】A、由运动轨迹上来看，垂直电场方向射入的带电粒子向电场的方向偏转，说明带电粒子受到的电场力与电场方向相同，所以带电粒子应带正电，故A正确；‎ B、从A到B的过程中，电场力做正功，电势能在减少，所以在A点是的电势能要大于在B点时的电势能，故B错误；‎ C、从A到B的过程中，克服重力做功2.0J，电场力做功1.5J，由动能定理可知，粒子在A点的动能比在B点多0.5J，故C错误；‎ D、从A到B的过程中，除了重力做功以外，还有电场力做功，电场力做正功，电势能转化为机械能，带电粒子的机械能增加，由能的转化与守恒可知，机械能的增加量等于电场力做功的多少，所以机械能增加了1.5J，即粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J，故D正确。‎ ‎【点睛】本题考查功能关系，要熟练掌握各种功和能的关系，在学习中注意掌握。‎ ‎13.如图所示，一水平固定的小圆盘A，带电量为Q，电势为零，从圆盘中心处O由静止释放一质量为m，带电量为的小球，由于电场的作用，小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点，，又知道过竖直线上的b点时，小球速度最大，由此可知在Q所形成的电场中，可以确定的物理量是　　‎ A. b点场强 B. c点场强 C. b点电势 D. c点电势 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 速度最大时合力为0，据受力可得电场力，即可以确定b点场强，A对。由O到C列动能定理可知OC间电势差，即可确定c点电势，D对。‎ 三、计算题（本大题共5小题，共48.0分）‎ ‎14.如图所示，用长为l的绝缘细线悬挂一带电小球，小球质量为m。现加一水平向右、场强为E的匀强电场，平衡时小球静止于A点，细线与竖直方向成角。‎ 求小球所带电荷量的大小；‎ 若将细线剪断，小球将在时间t内由A点运动到电场中的P点图中未画出，求A、P两点间的距离 求A、P两点间电势差的。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ 试题分析:‎ ‎（1）设小球所带电荷量的大小为q。小球平衡时的受力情况如右图所示，则有 ‎（3分）‎ ‎（2）剪断细线后，小球受电场力和重力，它们的合力为F合，加速度为a，小球做初速度为0的匀加速运动。则 根据牛顿第二定律有 所以（2分）‎ 所以A、P两点间的距离 ‎（2分）‎ ‎（3）A、P两点间电势差的大小 ‎（3分）‎ 考点：电场力及共点力作用下的平衡；牛顿第二定律及运动学公式；匀强电场中电势差与场强的关系等。‎ ‎15.如图所示，水平放置的两块平行金属板长为l，两板间距为d，两板间电压为U，且上板带正电，一个电子沿水平方向以速度，从两板中央射入，已知电子质量为m，电荷量为q求 电子偏离金属板的侧位移是多少？‎ 电子飞出电场时的速度是多少？‎ 电子离开电场后，打在屏上的P点，若s已知，求OP的长．‎ ‎【答案】（1）电子偏离金属板时的侧位移是；‎ ‎（2）电子飞出电场时的速度大小为；‎ ‎（3）OP的长为（s+）．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）电子在电场中做类平抛运动，则：‎ 水平方向有：l=v0t 竖直方向有：‎ 联立得电子偏离金属板的侧位移为：y0=‎ ‎（2）在竖直方向的分速度为：‎ 在水平方向的分速度为：vx=v0‎ 所以：v==‎ ‎（3）电子飞出电场后，做匀速直线运动，则：tanθ==‎ 所以OP=y0+stanθ=‎ ‎【点睛】该题是带电粒子在电场中运动的问题，其基础是分析物体的受力情况和运动情况；能用类平抛运动的思想处理平行于极板方向和垂直于板方向的运动.‎ ‎16.如图所示，在方向竖直向下的匀强电场中，一个质量为m、带负电的小球从斜直轨道上的A点由静止滑下，小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时恰好不落下来。若轨道是光滑绝缘的，斜直轨道的倾角，小球的重力是它所受的电场力2倍，试求：‎ 小球在斜直轨道上的加速度大小；‎ 点在斜直轨道上的高度h。‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：（1）由题意得：‎ 斜面上 加速度 ‎（2）设小球到B点的最小速度为，则由牛顿第二定律可得：‎ 对AB过程由动能定理可得：‎ 联立解得： ‎ ‎17.如图所示，空间存在着强度方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为l的绝缘细线，一端固定在O点，一端拴着质量m、电荷量q的小球现将细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，当小球运动最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂求：‎ 小球运动最高点时的速度；‎ 细线能承受的最大拉力；‎ 从断线开始计时，在时刻小球与O点的距离．‎ ‎【答案】（1）；（2）6mg；（3）‎ ‎【解析】‎ 试题分析:‎ ‎（1）设小球运动到最高点时速度为v，只有重力和电场力做功，弹力不做功。对该过程由动能定理有，‎ ‎① （2分）‎ 解得（1分）‎ ‎（2）在最高点，小球受三个力作用，重力，电场力和细线的拉力，由向心力公式得，‎ ‎②（2分）‎ 解得，T=6mg（1分）‎ ‎（2）小球在细线断裂后，带电小球做类平抛运动，合力竖直向上的，在竖直方向的加速度设为a，则 ‎③（2分）‎ 小球在t时刻 ‎（1分）‎ ‎（1分）‎ 小球与O点的距离 ‎(2分）‎ 考点： 动能定理的应用，向心力公式，带电粒子在电场中的偏转等知识 ‎18.如图所示，一个带电量为-q的油滴，从O点以速度v射入匀强电场中，的方向与电场方向成θ角.已知油滴的质量为m，测得油滴到达运动轨迹的最高点时，它的速度大小又为v.求：‎ ‎（1）最高点的位置可能在O点上方的哪一侧？‎ ‎（2）最高点处（设为N）与O点的电势差UNO.‎ ‎（3）电场强度E.‎ ‎【答案】（1）最高点的位置可能在O点上方的左上方；理由：电场力一定做正功，油滴带负电；（2） （3）‎ ‎【解析】‎ 解析：（1）因油滴到达最高点时速度大小为，方向水平，对O→N过程用动能定理有，（2分）‎ 所以电场力一定做正功，油滴带负电，则最高位置一定在O点的左上方. （2分）‎ ‎（2）由（1）的分析可知，在竖直方向上油滴做初速为的竖直上抛运动，则有，（3分）‎ 即.（2分）‎ ‎（3）油滴由O→N的运动时间，（2分）‎ 则在水平方向上由动量定理得，（2分）‎ 即.（1分）‎