2021-2022学年人教版(2019)高二物理上学期期中达标测试卷(基础A卷)
满分:100分,时间:90分钟
一、选择题:本大题共13小题,每小题4分,共52分。
1.如图所示的电场中,一带电质点从P点沿着电场线方向运动,若只受静电力作用,质点加速度逐渐增大的是( )
A. B. C. D.
2.如图,静电场中的一条电场线上有两点,箭头代表电场的方向,则( )
A.M点的电势比N点的低
B.M点的场强大小一定比N点的大
C.电子在M点的电势能比在N点的低
D.电子在M点受到的电场力大小一定比在N点的大
3.一金属球,原来不带电,现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆,如图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上三点的电场强度大小分别为,三者相比,则( )
A.最大 B.最大 C.最大 D.
4.(多选)下列图中P是一个带电体,N是一个不带电的金属空腔,在下列情况下放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的是( )
A. B. C. D.
5.如图所示,在O点放置一点电荷Q,以O为圆心作一圆。现将一试探电荷分别从圆上的三点移到圆外的A点,下列说法正确的是( )
A.从B移到A的过程中静电力做功最少 B.从C移到A的过程中静电力做功最少
C.从D移到A的过程中静电力做功最多 D.三个过程中静电力做功一样多
6.真空中存在一个水平向左的匀强电场,电场强度的大小,一根不可伸长、长度为l的绝缘细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带正电小球,另一端固定在O点。把小球拉到使细线水平的位置A,再由静止释放小球,则在从释放小球至小球运动到O点的正下方B的过程中( )
A.小球运动到B点前的瞬时,速度恰好为零
B.小球运动到B点前的瞬时,绳子对小球的拉力为
C.小球从A运动到B的过程中做曲线运动
D.小球运动到B点前的瞬时,其动能为
7.(多选)如图所示,是匀强电场中的四个点,D是的中点,的连线构成一直角三角形,,电场线与三角形所在的平面平行,已知A点的电势为5 V,B点的电势为,C点的电势为15 V,据此可以判断( )
A.场强方向由C指向B B.场强方向垂直于连线指向B
C.场强大小为 D.场强大小为
8.如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为,粒子在M和N时加速度大小分别为,速度大小分别为,电势能分别为。下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
9.如图所示,P为一块半圆形薄电阻合金片,先将它按图甲方式接在电极之间,然后将它再按图乙方式接在电极之间,设之间的电压是相同的,则这两种接法的电阻大小关系为( )
A. B. C. D.
10.两个用同种材料制成的均匀导体,其质量相同,当它们接入电压相同的电路时,电流之比,则横截面积之比为( )
A.1:2 B.2:1 C.1:4 D.4:1
11.电路中,每分钟有个自由电子通过横截面积为的导线,那么电路中的电流是( )
A.0.016 mA B.1.6 mA C. D.
12.如图所示,一质量为m、电荷量为的粒子以速度从连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知与水平方向成45°角,粒子的重力可以忽略,则粒子到达连线上的某点时( )
A.所用时间为 B.速度大小为
C.与P点的距离为 D.速度方向与竖直方向的夹角为30°
13.如图所示,在水平向右的匀强电场中,质量为m的带电小球,以初速度v从M点竖直向上运动,通过N点时,速度大小为,方向与电场方向相反,则小球从M运动到N的过程( )
A.动能增加 B.机械能增加 C.重力势能增加 D.电势能增加
二、实验题:本大题共2小题,共16分。
14.(8分)在测定金属丝的电阻率的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:(阻值约,额定电流约0.5 A);
电压表:V(量程0~3 V,内阻约);
电流表:(量程0~0.6 A,内阻约);
(量程0~3 A,内阻约);
电源:(电源电压为3 V);
(电源电压为12 V);
滑动变阻器:R(最大阻值约);
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为___________mm。
(2)若滑动变阻器采用限流式接法,为使测量尽量精确,电流表应选_________,电源应选________(均填器材代号),在虚线框中画出电路原理图。
15.(8分)小宇同学在实验室做电学实验时,设计了如图甲所示的电路,已知电源的电压约为12 V,开关闭合后灯泡不发光,于是小宇同学拿来一只多用电表进行电路故障的分析,其操作如下:
(1)将多用电表的选择开关指到直流50 V的挡位,红、黑表笔分别插入相应的插孔;
(2)将黑表笔接在电路中的d点,红表笔接在电路中的a点,开关闭合与断开的状态下,多用电表的指针均发生偏转,且指针指示的位置如图乙所示,其读数为________V,表明电学元件_______(选填“E”“S”“R”或“L”)没有问题;(结果保留三位有效数字)
(3)将黑表笔接在电路中的d点,红表笔接在电路中的c点,开关断开时,多用电表的指针不偏转;开关闭合时,多用电表的指针指示的位置仍为图乙所示,则表明电学元件________(选填“E”“S”“R”或“L”)断路。
三、计算题:本大题共3小题,共32分。
16.(10分)如图所示,在倾角为α的足够长的光滑斜面上放置两个质量分别为和m的带电小球A和B(均可视为质点),它们相距L。两球同时由静止开始释放,释放的瞬间,B球的加速度恰好等于零。经过一段时间后,当两球距离为时,的加速度大小之比为。静电力常量为k。
(1)若B球带正电荷且电荷量为q,求A球所带电荷量Q及电性。
(2)在(1)的条件下求与L的比值。
17.(10分)如图,两金属板水平放置,间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网的尺寸相同。G接地,的电势均为。质量为m、电荷量为的粒子自G的左端上方距离G为h的位置,以速度平行于纸面水平射入电场,重力忽略不计。
(1)求粒子第一次穿过G时的动能,以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小;
(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场,则金属板的长度最短应为多少?
18.(12分)如图所示,一个质量为、电荷量的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经电压为的加速电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中。金属板长,两板间距。
(1)微粒进入偏转电场时的速度是多大?
(2)若微粒射出电场时的偏转角度θ为30°,则两金属板间的电压是多大?
答案以及解析
1.答案:B
解析:电场线疏密表示电场强度的大小。A选项中电场强度逐渐减小;B选项中电场强度增大;C选项中电场强度不变;D选项中电场强度先增大后减小,再由知,。故本题选B。
2.答案:C
解析:本题考查电场线、电势、电势能之间的关系以及学生对知识之间联系的掌握情况。沿电场线方向电势逐渐降低,M点的电势比N点的高,故A错误;由于不能确定电场线疏密,因此不能确定电场强度大小,故B错误;电子从M到N,电场力做负功,电势能增加,故电子在M点的电势能比在N点的低,故C正确;由于不能确定电场强度大小,不能确定电子所受电场力大小,因此D错误;故选C。
3.答案:C
解析:处于静电平衡状态的导体内部合电场强度为零,感应电荷在球内某点产生的电场强度与带电体在这一点产生的电场强度等大反向。比较金属球上感应电荷在三点产生的电场强度,实质上是比较带电体在这三点产生的电场强度。由于c点离最近,故在c点产生的电场强度最大,感应电荷在c点产生的电场强度也最大。正确选项为C。
4.答案:AD
解析:当带电体放在金属空腔外时,金属空腔上端带正电荷,下端带负电荷,出现感应电场,内部场强为0,内部小纸屑不会被吸引,外部小纸屑被吸引,故A正确,C错误。当带电体放在金属空腔内时,金属空腔内表面带正电,外表面带负电,外部出现感应电场,小纸屑被吸引,B错误;外部接地时金属空腔外表面不带电,小纸屑不会被吸引,D正确。
5.答案:D
解析:在O点放置一点电荷Q,以O为圆心作一圆,根据点电荷等势面的分布情况知,三点的电势相等,因此A与三点间的电势差相等,将一试探电荷从圆上的三点移到圆外的A点的过程中,根据得知,静电力做功相等,选项D正确,A、B、C错误。
6.答案:D
解析:小球在复合场中所受到的重力和电场力的合力为一恒力,重力和电场力大小相等,合力沿方向,小球由静止释放,沿直线做匀加速运动,选项A、C错误;小球运动到B点前的瞬时,绳子刚好被拉直,绳子对小球的拉力为零,选项B错误;小球运动到B点前的瞬时,根据动能定理可得,解得,选项D正确。
7.答案:BD
解析:由于D点是的中点,则,即,故,则,连线为一条等势线,根据电场线和等势面垂直及沿电场线方向电势逐渐降低,可知场强的方向垂直于连线指向B点,选项A错误,B正确;场强的大小为,选项C错误,D正确。
8.答案:D
解析:本题考查带电粒子在电场中的运动。由粒子的轨迹知电场力的方向偏向右,因粒子带负电,故电场线方向偏向左,由沿电场线方向电势降低,可知。N点电场线比M点密,故场强,由加速度知。粒子若从N点运动到M点,电场力做正功,动能增加,故。综上所述,选项D正确。
9.答案:B
解析:将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻,电阻值设为r,图甲中等效为两个电阻并联,,图乙中等效为两个电阻串联,,所以,所以B正确。
10.答案:A
解析:由可知,在U相同时,I与R成反比,即。又根据电阻定律可知,当一定时,,即有,所以。
11.答案:C
解析:电流的大小是通过导体横截面的电荷量与所用时间的比值,即,故选C。
12.答案:C
解析:粒子在电场中做类平抛运动,从P点到再次落到连线上,水平位移等于竖直位移,即,解得,故A选项错误;竖直速度,合速度,故B选项错误;水平位移,竖直位移,故合位移大小,故C选项正确;设速度方向与竖直方向的夹角为θ,则,即,故D选项错误。
13.答案:B
解析:小球从M点运动到N点的过程,可分解为水平方向上的匀加速直线运动和竖直方向上的匀减速直线运动。竖直方向上,运动时间,上升高度;水平方向上,,所以,水平位移。从M到N,动能增量,A错;重力势能增量,C错;电势能增量,故D错;机械能增量,B正确。
14.答案:(1)1.778(1.776~1779均正确)
(2);;电路原理图见解析图
解析:(1)螺旋测微器的读数为。
(2)在实验中,为使测量尽量精确,则电流表、电压表指针需达到半偏以上,又因待测金属丝的额定电流约0.5 A,所以电流表选,电源选即可。阻值较小,电流表应用外接法,电路原理图如图所示。
15.答案:(2)11.0;E
(3)L
解析:(2)用多用电表的电压挡分析电路故障时,电压表有示数,说明电源和电压表等组成了闭合回路,可能是与电压表并联的部分电路发生故障,而与电压表串联部分未发生断路。由此可知,间接上电压表,开关断开,指针偏转,说明电源E正常;由题图乙知多用电表的读数应为11.0 V。
(3)间接上多用电表,闭合开关后指针发生偏转,说明开关和定值电阻正常,故灯泡L发生断路。
16.答案:(1);正电荷
(2)
解析:(1)由初始时B球的加速度等于零及B球带正电荷,结合受力分析可知A球带正电荷;对B球受力分析,沿斜面方向B球受到的合力为零,即
根据库仑定律有
联立解得
(2)初始时,B球受力平衡,两球相互排斥,运动一段距离后,两球间距增大,库仑力减小,小于,两球距离为时,A球的加速度方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律有
B球加速度方向沿斜面向下,
根据牛顿第二定律有
依题意,
联立解得
又,解得
17.答案:(1);
(2)
解析:(1)由题意得,间与间场强大小相等,均为E。粒子在间所受电场力F的方向竖直向下,设粒子的加速度大小为a,
有①
②
设粒子第一次到达G时动能为,由动能定理有
③
设粒子第一次到达G时所用的时间为t,粒子在水平方向的位移大小为l,则有
④
⑤
联立①②③④⑤式解得
⑥
⑦
(2)若粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出,则金属板的长度最短。由对称性知,此时金属板的长度L为
⑧
18.答案:(1)
(2)100 V
解析:(1)设带电微粒经加速电场加速后速度为,根据动能定理:
解得
(2)带电微粒在偏转电场中只受静电力作用,做类平抛运动。
水平方向有,得
设微粒在偏转电场中运动的加速度为a,射出电场时竖直方向的速度为,
则加速度
联立并代入数据,解得