石嘴山市第一中学2024-2025学年高二上学期9月月考物理试卷
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.高中物理的学习重在思维能力的培养,下列说法是某同学在学习物理中总结出的一些心得,其中正确的是( )
A.参考系可以是做曲线运动的物体
B.弹簧的弹力一定与形变量成正比
C.根据可知,当r→0时,
D.一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸大小,而是看它的电荷分布是否均匀
2.两个分别带有电荷量-2Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F.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.F B.F C.12F D.
3.在如图所示的电场中,各点电荷带电量大小都是q,甲图中的A、B为对称点,乙、丙两图的点电荷间距离都为L,虚线是两侧点电荷的中垂线,两点电荷连线上的O、C和O、D间距离也是L,下列说法正确的是( )
A.图甲中A、B两点电场强度相同
B.图乙和图丙中,O点的电场强度大小相等
C.图乙中C点的电场强度大于图丙中D点的电场强度
D.乙图中从O点沿虚线向上的电场强度变大,而丙图中变小
4.如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A,B,A带电,B带电现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,则C的带电性质及位置应为( )
A.负,A的左边0.4m处 B.正,B的右边0.2m处
C.负,A的左边0.2m处 D.负,A的右边0.2m处
5.如图所示,将一不带电的枕形导体放在一个点电荷()的右侧,为枕形导体内部的两点,沿过D点的竖直虚线将导体视为左、右两部分,当达到静电平衡时,下列说法正确的是( )
A.枕形导体左边部分带正电
B.枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量
C.两点的电场强度相等
D.将点电荷缓慢靠近枕形导体,C点的电场强度逐渐增大
6.某电场中的等势面如图所示,下列关于该电场的描述正确的是( )
A.负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大
B.电荷沿等势面AB移动的过程中,静电力始终不做功
C.负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大
D.正电荷由A移动到C,静电力做负功
7.如图所示,在点电荷的电场中,放着一块电荷量电荷均匀分布的绝缘矩形薄板,MN为其对称轴,O点为几何中心。点电荷与a、O、b之间的距离分别为d、2d、3d。已知图中a点的电场强度为零,则图中b点的电场强度大小和方向分别为( )
A.,水平向右 B.,水平向左 C.,水平向左 D.,水平向左
二、多选题
8.一个带电小球在从空中a点运动到b点的过程中,重力做功3J,电场力做功1J,克服空气阻力做功0.5J,则小球( )
A.在a点的重力势能比在b点的重力势能大3J
B.在a点的动能比在b点的动能小3.5J
C.在a点的电势能比在b点的电势能小1J
D.在a点的机械能比在b点的机械能大0.5J
9.某区域的电场线分布如图中实线所示,一带电粒子仅在电场力的作用下先通过M点,后通过N点,运动路径如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A.带电粒子带负电
B.带电粒子在M点的加速度小于在N点的加速度
C.带电粒子在M点的速度大于在N点的速度
D.带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
10.有一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c、d四点的位置如图所示,cd、cb分别垂直于x轴、y轴,其中a、b、c三点电势分别为2V、6V、8V,一电荷量为的正点电荷由a点开始沿abcd路线运动,则下列判断正确的是( )
A.坐标原点O的电势为6V
B.匀强电场强度的大小为
C.点电荷q在d点的电势能为
D.点电荷q从a点移到c点的过程中,电场力做功为
三、实验题
11.某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体,系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离,静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一:把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的等位置,比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二:使小球处于同一位置,增大(或减小)小球所带的电荷量,比较小球所受的静电力的大小。
(1)图甲中实验采用的方法是_______(填正确选项前的字母)
A.理想实验法 B.等效替代法 C.微小量放大法 D.控制变量法
(2)图甲实验表明,电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大,随着距离的减小而_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)接着该组同学使小球处于同一位置,增大(或减少)小球A所带的电荷量,比较小球所受作用力大小的变化。如图乙,悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B,在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球A,当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上,B处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向角度为θ。若两次实验中A的电量分别为和分别为45°和60°,则为_______。
12.某同学取一对带有绝缘支座的导体A和B使它们接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔片是闭合的,做了如下的实验:
如图所示,把一带正电荷的物体D移近导体A,贴在A、B导体下的金属箔片会张开,这时先把A和B分开一小段距离,然后移去D,此时导体B带________(填“正电”、“负电”或“不带电”),此时金属箔片张角比之前________(填“变大”、“变小”或“不变”),之后再让导体A和B接触,金属箔片会________(填“张开”或“闭合”)。
四、计算题
13.如图所示,真空中有A、B、C三个点组成的一个等边三角形,边长,把两个带正电的点电荷放在B、C两点,它们带电量相等,。
(1)B、C上两个点电荷之间的库仑力是多大?
(2)求A点的合场强大小。
14.如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=2cm,bc=6cm,其中ab沿电场方向,bc与电场方向成60°角。一个电荷量为的正电荷从a点移动到b点克服电场力做功。求:
(1)a、b两点的电势差;
(2)匀强电场的场强大小E;
(3)如果b点的电势为-6V,电荷量的负电荷在b点具有的电势能是多少?
15.如图甲所示,倾角为30°的光滑绝缘斜面固定在水平面上,斜面底端固定一个带正电的小球A,另有一质量的带正电小球B静止在距离斜面底端10cm处,小球半径可以忽略,重力加速度取,静电常数。(结果保留一位有效数字)
(1)若小球B带电量为,求小球A所带电荷量;
(2)若将A球撤去,加一水平方向的匀强电场,仍使B球静止在斜面上,如图乙所示,求匀强电场的电场强度大小及方向。(结果保留1位有效数字)
(3)若将A球撤去,仍保证小球B在该位置平衡,场强最小为多少?电场的方向如何?
参考答案
1.答案:A
解析:A.参考系可以是除研究对象外的所有物体,也可以是做曲线运动的物体,故A正确;B.在弹性限度范围内,弹簧的弹力一定与形变量成正比,故B错误;C.适用于点电荷间的作用力,当时,公式不适用,故C错误;D.一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸大小,而是看它的形状、大小及电荷分布状况对所研究的问题的影响是否可以忽略不计,故D错误;故选A。
2.答案:D
解析:相距为r时,根据库仑定律得,接触后,电量先中和再均分,各自带电量变为,则有,D正确。
3.答案:C
解析:A.图甲中两点电场强度大小相同,但是方向不同,选项A错误;
B.图乙中O点的电场强度为零,而图丙中O点的电场强度大小不为零,选项B错误;
C.图乙中C点的电场强度
图丙中D点的电场强度
图乙中C点的电场强度大于图丙中D点的电场强度,选项C正确;
D.乙图中从O点沿虚线向上的电场强度先变大后变小,而丙图中变小,选项D错误。
故选C。
4.答案:C
解析:依题意,要使三个电荷均处于平衡状态,必须满足:两同夹异,两大夹小“近小远大”的原则,所以点电荷C应在A左侧,带负电。设C带电荷量为q,A、C间的距离为x,由于C处于平衡状态,所以解得故选C。
5.答案:C
解析:A.根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知,当达到静电平衡时,枕形导体左边部分带负电、右边部分带正电,故A错误;
B.因为枕形导体整体为电中性,则左边部分的电荷量等于右边部分的电荷量,故B错误;
C.枕形导体处于静电平衡,其内部电场强度处处为零,即两点的电场强度均为零,故C正确;
D.将点电荷缓慢靠近枕形导体,导体内部电场强度仍处处为零,故D错误。
故选C。
6.答案:B
解析:A.A点和B点在同一等势面上,所以负电荷在A点的电势能和在B点的电势能一样大,故A错误;B.电荷沿等势面AB移动的过程中,静电力始终不做功,故B正确;C.负电荷在电势越低的地方电势能越大,所以负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小,故C错误;D.根据所以正电荷由A移动到C,静电力做正功,故D错误。故选B。
7.答案:C
解析:图中a点的电场强度为零,则薄板在a点产生的电场强度与点电荷在a点产生的电场强度等大反向,故薄板在a点产生的电场强度为,方向水平向右,根据对称性可知,薄板在b点产生的电场强度为,方向水平向左,而在b点产生的电场强度为,方向水平向左,则图中b点的电场强度为,方向水平向左,C正确。
8.答案:AB
解析:A.重力做功等于重力势能的变化量,重力做功3J,则重力势能减小3J,所以a点重力势能比b点大3J,选项A正确;B.合力做功等于动能的变化量,合力做功等于各个分力做的功,总功为3.5J,故动能增加3.5J,所以a点动能比b点小3.5J,选项B正确;C.电场力做功等于电势能的变化量,电场力做功1J,则电势能减小1J,所以a点电势能比b点大1J,选项C错误;D.除重力外的各个力做的总功等于机械能的变化量,除重力外,电场力做功为1J,克服空气阻力做功0.5J,故机械能增加0.5J,所以a点机械能比b点小0.5J,选项D错误。故选AB。
9.答案:BD
解析:A.带电粒子仅在电场力的作用下做曲线运动,其受到的电场力指向运动轨迹的内侧且与电场线相切,结合图像可知,电场力的方向与场强方向相同,所以带电粒子带正电,故A错误;B.电场线越密的地方电场强度越大,因此带电粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力,结合牛顿第二定律可知,带电粒子在M点的加速度小于在N点的加速度,故B正确;CD.沿着电场线方向电势降低,则M点电势大于N点电势,结合可知,带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能:带电粒子从M点到N点,电势能减小,电场力做正功,根据动能定理可知带电粒子在M点的速度小于在N点的速度,故C错误,故D正确。故选BD。
10.答案:BC
解析:A.由于是匀强电场,所以沿同一方向前进相同距离电势的变化相等,所以代入数据解得故A错误;B.同理,ab中点e的电势为连接Oe则为等势线,如图所示,
由几何关系可知,ab垂直于Oe,则ab为电场线,且方向由b指向a,匀强电场强度,故B正确;C.连接bd,由几何关系知,即bd为等势线点电荷q在d点的电势能故C正确;D.该点电荷从a点移动到c点电场力做功故D错误。故选BC。
11.答案:(1)D(2)增大(3)
解析:(1)图甲中先保持带电小球的电荷量不变,把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的等位置,改变两个小球之间的距离;后来保特小球之间的距离不变,分析小球之间的库仑力,实验采用的方法是控制变量法。故选D。
(2)根据实验现象可知,电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大,随着距离的减小而增大。
(3)设小球B的质量为m,电量为q;如同所示
当A球带电量为时,由平衡条件得
其中
当A球带电量为时,由平衡条件得
其中
联立解得
12.答案:变小;正电;闭合
解析:把一带正电荷的物体D移近导体A、B,由于静电感应现象,导体B的右端感应正电荷,导体A的左端感应负电荷;这时把A和B分开,然后移去D,则导体A还是带负电,导体B带正电,A、B的金属箔片仍会张开,但是电荷会分别均匀分布在整个导体A、B中两端电荷量相对减少,所以金属箔片张角变小;
由于感应起电过程中,使得导体A和导体B带有等量的异种电荷,现在再把导体A和导体B接触,它们的电荷就会中和,中和之后,导体A和导体B都不带电,金属箔片会闭合。
13.答案:(1);(2)
解析:(1)由库仑定律得上两个点电荷之间的库仑力大小为
(2)两点电荷在A处产生的场强分别为
则A点的合场强
14.答案:(1);(2);(3)
解析:(1)根据电势差的定义式可得两点的电势差为
(2)则
根据电势差与电场强度的关系可得电场强度大小为
(3)根据电势能表达式
15.答案:(1)
(2),水平向右
(3),方向沿斜面向上
解析:(1)对B球受力分析有,沿斜面方向有
解得
(2)对B球受力分析,B球处于平衡状态,所以电场力水平向右,又因为B球带正电,所以该匀强电场方向水平向右。沿斜面方向平衡
解得
(3)当电场力方向与斜面平行时,电场力最小,则场强最小,此时
解得
方向沿斜面向上。