2024-2025学年四川省成都市锦江区嘉祥外国语高级中学高二(上)月考物理试卷(10月份)
一、单选题:本大题共8小题,共24分。
1.准确理解物理概念的内涵和外延是学好物理的关键。下列与静电场有关的概念的说法正确的是( )
A. 体积小的带电体均可视为点电荷
B. 电荷的电势能变化仅与电荷所受的电场力做功有关
C. 元电荷就是电子
D. 某点电势为零,其电场强度大小也一定为零
2.两个完全相同的小金属球皆可视为点电荷,所带电荷量之比为:,它们在相距一定距离时相互之间的斥力大小为,现用绝缘工具将它们充分接触后再放回各自原来的位置上,此时两金属球间相互作用力大小变为( )
A. B. C. D.
3.如图,真空中等量的异种点电荷甲、乙形成的电场中,一试探电荷仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,点位于甲、乙电荷连线的中点,、是试探电荷运动轨迹上关于点对称的两个点。下列说法正确的是( )
A. 试探电荷为正电荷
B. 试探电荷在点的动能小于在点的动能
C. 试探电荷在点的加速度大于在点的加速度
D. 试探电荷在点的电势能等于在点的电势能
4.如图所示,用两根绝缘细线各悬挂质量分别为和的小球,悬点为,两小球均带正电荷,当小球由于静电力作用张开一角度时,球和球在同一水平面,球悬线与竖直线夹角为,球悬线与竖直线夹角为,如果,,已知,,则两小球和之比为( )
A. : B. : C. : D. :
5.质量为、电荷量为的小球仅在电场力和重力的作用下从点运动到点,在竖直方向上下降了,动能增加了,取重力加速度大小不计空气阻力,则在这一过程中( )
A. 小球的重力势能增加了 B. 小球的机械能增加了
C. 小球的电势能增加了 D. A、两点的电势差为
6.带电荷量为的点电荷与均匀带电大薄板相距,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心,若图中点处的电场强度为零,则:在图中点处的电场强度的大小和方向分别为( )
A. ,水平向右
B. ,水平向左
C. ,水平向右
D. ,水平向左
7.在轴附近固定有两个点电荷和,其连线与轴平行。以无穷远处为电势零点,测得轴上各点的电势随坐标的分布如图所示。下列说法正确的是( )
A. 处的电场强度为零
B. 和带有异种电荷
C. 将试探电荷从沿轴正方向移到的过程中,电势能先增大后减小
D. 将试探电荷从沿轴正方向移到的过程中,电场力一直做正功
8.如图的坐标系中,轴水平向右,质量为、带电量为的小球从坐标原点处,以初速度斜向右上方抛出,进入斜向右上方场强为的匀强电场中,小球在运动过程中经过轴上的点,与轴正方向的夹角为,与的夹角为,重力加速度取,说法正确的是( )
A. 、两点间的距离为
B. 、两点间的电势差为
C. 小球在点的速度大小为
D. 小球的加速度的大小为
二、多选题:本大题共5小题,共20分。
9.从生活走向物理,从物理走向社会,物理和生活息息相关。下列有关电学知识的相关说法正确的是( )
A. 甲图中工作人员在超高压带电作业时,身穿用金属丝编制的工作服是应用了静电屏蔽现象
B. 乙图中的避雷针是应用尖端放电的一种设施
C. 丙图为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器,是应用了感应起电现象
D. 丁图为静电喷漆的示意图,可以对木制家具喷漆
10.在轴上、两点分别放置电荷量为、的点电荷,一个带负电的试探电荷在两电荷连线上的电势能随变化关系如图所示,其中、两点电势能为零,段中点电势能最大,则下列说法中正确的是( )
A. 是负电荷,是正电荷
B. B、间场强方向沿轴正方向
C. 点的电场强度大于点的电场强度
D. 将一个正点电荷从点移到点,电场力先做负功后做正功
11.如图,、为水平正对放置的平行板电容器的两极板,极板接地。闭合开关,一带电液滴在两极板间的点处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 该液滴带正电
B. 保持开关闭合,将极板向左移动一小段距离,带电液滴仍将保持静止
C. 断开开关,将极板向下移动一小段距离,带电液滴将向下运动
D. 断开开关,将极板向下移动一小段距离,点的电势将升高
12.如图所示,真空中有一半径为的圆,其圆心为,是圆的内接直角三角形,,空间存在着平行于圆面的匀强电场取点的电势为零。点电势为,把电子从点移动到点,静电力做功为。放置在点的质子源,向各个方向发射动能均为的质子。已知电子的电荷量为,不考虑质子源产生的电场,不计各种粒子的重力和粒子间的相互作用力,下列说法正确的是( )
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 圆周上、两点间的电势差
C. 若某一质子到达圆周边界时的电势能为,则其动能为
D. 当某个质子经过圆周上某一位置时,动能可能为
13.如图甲所示,某多级直线加速器由个横截面积相同的金属圆筒依次排列,其中心轴线在同一直线上,各金属圆筒依序接在交变电源的两极、上,序号为的金属圆板中央有一个质子源,质子逸出的速度不计,、两极加上如图乙所示的电压,一段时间后加速器稳定输出质子流。已知质子质量为、电荷量为,质子通过圆筒间隙的时间不计,且忽略相对论效应,则( )
A. 质子在各圆筒中做匀加速直线运动
B. 加速器筒长和加速电压不变,若要加速荷质比更大的粒子,则要调小交变电压的周期
C. 各金属筒的长度之比为
D. 质子进入第个圆筒时的瞬时速度为
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
14.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。图甲中,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。
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
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,随着距离的增大而______填“增大”“减小”或“不变”。
接着该组同学使小球处于同一位置,增大或减少小球所带的电荷量,比较小球所受作用力大小的变化。如图乙,悬挂在点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球,在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球,当球到达悬点的正下方并与在同一水平线上,处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向角度为,若两次实验中的电量分别为和,分别为和,则为______。
15.如图甲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,使电容器带电后与电源断开,将电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连。
使用静电计的目的是观察电容器两极板间的______选填“电容”“电势差”或“电荷量”变化情况。
在实验中观察到的现象是______。填正确答案前的标号
A.将左极板向上移动一段距离,静电计指针的张角变小
B.向两板间插入陶瓷片时,静电计指针的张角变大
C.将左极板右移,静电计指针的张角变小
D.将左极板拿走,静电计指针的张角变为零
某兴趣小组用两片锡箔纸做电极,用三张电容纸某种绝缘介质依次间隔夹着两层锡箔纸,一起卷成圆柱形,然后接出引线,如图乙所示,最后密封在塑料瓶中,电容器便制成了。为增大该电容器的电容,下列方法可行的有______。多选,填正确答案前的标号
A.增大电容纸的厚度
B.增大锡箔纸的厚度
C.减小电容纸的厚度
D.同时增大锡箔纸和电容纸的面积
同学们用电路给某一电容器充电,充电时通过传感器的电流随时间变化的图像如图丙所示,通过数格子的方法测得曲线与横轴围成的面积为,则电容器的电容 ______结果保留两位有效数字。
四、计算题:本大题共4小题,共42分。
16.如图所示,倾角为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,另有一质量的带正电小球静止在距离斜面底端处,小球半径可以忽略,重力加速度取,静电常数。
若小球带电量为,求小球所带电荷量;
若将小球移至距离斜面底端处,静止释放,求释放瞬间小球的加速度。
17.示波器的主要结构可简化为:电子枪、加速电场、两水平放置的平行金属板形成的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成,如图所示。若已知加速电场的电压为,两平行金属板的板长、板间距离均为,荧光屏距两平行金属板右侧的距离也为。电子枪产生初速度几乎为、质量为、电荷量为的电子,先经过加速电场加速,如果偏转电压为时,电子会从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中心点;如果两金属板间加上偏转电压,且只在两金属板间产生竖直方向的匀强电场,电子飞出偏转电场后会打在荧光屏上,不计电子重力。求:
电子飞出加速电场时的速度大小;
电子打在荧光屏上的位置到中心点的距离。
18.在光滑绝缘的水平面上,长为的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为的带电小球和均可视为质点组成一个带电系统,球所带的电荷量为,球所带的电荷量为。现让处于如图所示的有界匀强电场区域内,已知虚线位于细杆的中垂线,和的距离为,匀强电场的电场强度大小为、方向水平向右。释放带电系统,让、从静止开始运动,不考虑其他因素的影响。求:
释放带电系统的瞬间,两小球加速度的大小;
球刚进入界面时的速度;
带电系统从开始运动到球刚到达界面时所需的时间。
19.如图所示,质量为、电荷量为的带正电的小球用长为的绝缘细线悬挂在天花板上,空间存在水平向右的匀强电场,小球静止时位于点,此时细线与竖直方向的夹角,不计小球的大小,重力加速度为。
求匀强电场的电场强度大小;
若把小球向右移到与点等高的位置且细线刚好拉直,由静止释放小球,运动过程中小球速度最大值是多少?此时细线的拉力是多少;
若在问中,小球运动到点时细线刚好断开,求从细线断开到小球运动到点正下方时小球到点的距离。
参考答案
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14. 减小
15.电势差
16.解:由小球可以静止,对受力分析,
由图可知:,代入得:;
由题意可知,改变小球的位置后,其与小球的距离为之前的倍,其库仑力改变,对小球重新受力分析可知:
在沿斜面方向上:,解得:,方向为沿斜面向下。
答:小球所带的电荷量为;
小球的加速度大小为,方向为沿斜面向下。
17.解:在加速电场中,由动能定理:
解得:
电子以的速度进入偏转电场中做类平抛运动运动,在离开偏转电场时偏移距离:,
在竖直方向上:,,
在水平方向上:,解得:
速度方向与水平方向成角,如图所示:
则有:,,
离开偏转电场后偏移的距离:。
而总的偏移距离:,解得:
答:电子飞出加速电场时的速度大小为;
电子打在荧光屏上的位置到中心点的距离为。
18.解:对整体应用牛顿第二定律
得出两小球加速度
系统向右加速运动阶段
解得
此时球刚刚进入,系统的速度
解得
假设小球不会出电场区域,系统向右减速运动阶段
加速度
减速运动时间
减速运动的距离
联立解得:
可知小球恰好运动到边界时速度减为零,假设成立。
所以带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间
联立解得:
答:释放带电系统的瞬间,两小球加速度的大小为;
球刚进入界面时的速度为;
带电系统从开始运动到球刚到达界面时所需的时间。
19.解:小球静止时,受力平衡,受力分析图如下:
由图可知:,解得:;
由等效重力场的特点可知,小球在运动过程中,原静止位置点为等效最低点,即小球到点时速度最大;
对小球从静止到点的过程中,由动能定理可知:,
由的分析可知,小球所受重力与电场力的合力为:,
对小球在点时受力分析可知:,
化简得:,;
小球到点时,线突然断开,此时小球有垂直于线斜向下的速度,对球受力分析可知:
由图可知,小球在合力方向上,做初速度为的匀加速运动,在速度方向上,做匀速运动,
由运动学关系式可知:,,,,
由几何关系可知,小球到点正下方时,与点之间的距离满足:,
得:。
答:电场强度大小为;
最大速度为,细线的拉力大小为;
小球到点正下方时,与点之间的距离为。
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