2018-2019学年山西大学附属中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

2018-2019学年山西大学附属中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

山大附中2018~2019学年第一学期期中考试 高二年级物理(理)试题 一、单选题 ‎1.关于元电荷和点电荷的理解正确的是　　‎ A. 元电荷就是电子 B. 元电荷是表示跟电子所带电量绝对值相等的电量 C. 体积很小的带电体就是点电荷 D. 点电荷是一种理想化模型，对于任何带电球体总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】元电荷的电量等于电子的电量，但不是电子。元电荷是带电量的最小单元。没有电性之说。故A错误；元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量，故B正确；当两个带电体的形状对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，并不是体积小就是点电荷，故C错误；当带电体之间的距离不是很大时，带电球体就不能看作电荷全部集中在球心的点电荷，因为此时带电体之间的电荷会影响电荷的分布。故D错误；故选B。‎ ‎2.下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中正确的是　　 ‎ A. 根据电场强度的定义式，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比 B. 根据电容的定义式，电容器的电容与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比 C. 根据真空中点电荷电场强度公式，电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量成正比 D. 根据公式，带电量为1C正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B点的电势差为1V ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关；用电容器和电势差的定义式即可求解．‎ 解：A、电场强度取决于电场本身的性质，与试探电荷无关，所以不能理解电场中某点的电场强度和试探电荷的电量成反比，故A错误．‎ B、电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，取决于电容器本身的属性，与电容器所带的电量和板间电压无关，故B错误．‎ C、根据点电荷的场强公式真空中点电荷电场强度公式E=，电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量成正比，故C正确．‎ D、据电势差的定义式UAB=知，带电量为1C正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B点的电势差为﹣1V，故D错误．‎ 故选：C．‎ ‎【点评】本题关键抓住电场强度是描述电场本身性质的物理量，其大小和方向与试探电荷无关，是电场本身决定；电容取决于电容器本身；灵活应用电势差的定义式．‎ ‎3.如图所示，点电荷、分别置于M、N两点，D点为MN连线的中点，点a、b在MN连线上，点c、d在MN中垂线上，它们均关于O点对称下列说法正确的是　　‎ A. c、d两点的电场强度相同 B. a、b两点的电势相同 C. 将电子沿直线从c移到d，电场力对电子先做负功再做正功 D. 将电子沿直线从a移到b，电子的电势能一直增大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：根据电场线分布的对称性可知，两点的电场强度大小相等，方向不同，则电场强度不同，故A错误；MN间的电场线方向由M→N，根据沿电场线方向电势逐渐降低，则知点的电势高于点的电势，故B错误；对两个电荷在中垂线上的场强进行叠加，在段方向斜向右上，在段方向斜向右下，所以电子所受的电场力在段斜向左下，在段斜向左上，电场力跟速度的方向先是锐角后是钝角，电场力对电子先做正功后做负功，故C错误；将电子沿直线从移到，电子受到的电场力与速度方向一直相反，电场力一直做负功，则电子的电势能一直增大，故D错误。‎ 考点：电场的叠加；电势；电势差与电场强度的关系 ‎【名师点睛】根据电场线分布，比较两点的电场强度大小和方向关系．根据沿电场线方向电势逐渐降低，来比较点和点的电势．将电子沿直线从点移到点，通过电子所受的电场力与速度的方向夹角判断电场力做正功还是负功．由电势的变化，分析从移到电子的电势能如何变化。‎ ‎4.如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面，1、2两点间距离与3、4两点间距离相等下列判断正确的是　　‎ A. 2、3两点的电势相等 B. 1、3两点的电场强度相等 C. 1、2两点的电场强度相等 D. 1、2两点的电势差与3、4两点的电势差相等 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由题目可得，2与3处于同一条等势线上，所以2与3两点的电势相等，A正确；电场线的疏密表示电场的强弱，由图可得，1与3比较，它们的电场强度的大小不相同，方向不同，B错误；电场线的疏密表示电场的强弱，由图可得，1与2比较，它们的电场强度的大小不相同，方向相同，C错误；根据，由于1、2两点的电场线比3、4两点间的电场线密集，故在12两点间电场力做功多，故12两点间电势差大，D错误．‎ ‎【点睛】根据电场线的分布特点：从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止，分析该点电荷的电性；电场线越密，场强越大．顺着电场线，电势降低．利用这些知识进行判断．‎ ‎5.某电场的电场线分布如图所示实线，以下说法正确的是（）‎ A. c点场强小于b点场强 B. b和c处在同一等势面上 C. 若将一试探电荷+q由a点移动到d点，电荷的电势能将减小 D. 若某一点电荷只在电场力的作用下沿虚线由 a点运动到d点，可判断该电荷一定带负电 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】电场线的疏密表示场强的强弱，由图知c点场强大于b点场强，故A错误；沿电场线方向电势逐渐降低，故b的电势大于c的，故B错误；若将一试探电荷+q由a点移动到d点，电场力做正功，电荷的电势能将减小，故C正确；由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力大致斜向左上方，与电场强度方向相同，故粒子带正电，故D错误；故选C。‎ ‎【点睛】解决这类带电粒子在电场中运动问题的关键是根据轨迹判断出电场力方向，利用电场中有关规律求解．比较电势能的大小有两种方法：一可以从电场力做功角度比较，二从电势能公式角度判断，先比较电势，再比较电势能．‎ ‎6.如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处放置一个正点电荷，达到静电平后 A. a端电势比b端低 B. b端电势与d点的电势相等 C. a端电势一定不比d点低 D. 感应电荷在杆内c处的场强方向由a指向b ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC、达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到，由于正电荷在右边，所以越往右电场的电势越高，则有：，故ABC错误．‎ D、由于杆处于静电平衡状态，所以内部的场强为零，正电荷和感应电荷在内部产生的合场强为零；正电荷在c处产生的场强方向由b指向a，所以感应电荷在杆内c处产生的场强方向由a指向b，故D正确．‎ 故选：D．‎ ‎7.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。‎ 视频 ‎8.类似双星运动那样，两个点电荷的质量分别为m1、m2，且带异种电荷，电荷量分别为Q1、Q2，相距为d，在库仑力作用下不计万有引力各自绕它们连线上的某一固定点，在同一水平面内做匀速圆周运动，已知m1的动能为Ek，则m2的动能为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】对于质量m1，它们的库仑力提供其向心力。即；对于质量m2，它们的库仑力提供其向心力。即；则它们总的动能为： m1v2+m2v2=k；所以m2的动能为k-EK，故选B。‎ ‎9.三个粒子在同一地点沿同一方向飞入偏转电场，出现了如图所示的轨迹，由此可以判断下列不正确的是　　‎ A. 在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上 B. b和c同时飞离电场 C. 进电场时c的速度最大，a的速度最小 D. 动能的增加值c最小，a和b一样大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 选B.对a、b粒子，由y＝·t2可知，偏转位移相同，ta＝tb，A正确；yb＞yc，故tb＞tc，B错误；由t＝可知，va＜vb＜vc，C正确，而动能的增量ΔEk＝W电＝Eq·y，故得，ΔEkc＜ΔEka＝ΔEkb，D正确．‎ ‎10.如图所示，电荷量，质量为m的滑块，沿固定绝缘斜面匀速下滑，现加一竖直向上的匀强电场，电场强度为E，以下判断中正确的是（ ）‎ A. 物体将沿斜面减速下滑 B. 物体将沿斜面加速下滑 C. 物体仍保持匀速下滑 D. 物体可能静止 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：若滑块匀速下滑时，则有mgsinθ=μmgcosθ．当加上竖直向上的电场后，在沿斜面方向，（mg-F）sinθ=μ（mg-F）cosθ，受力仍保持平衡，则滑块仍匀速下滑．故ABD错误、C正确。‎ 考点：带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】判断物体运动的状态，关键是分析受力情况，确定合力是否为零或合力与速度方向的关系．若滑块匀速下滑，受力平衡，沿斜面方向列出力平衡方程．加上竖直方向的匀强电场后，竖直方向加上电场力，再分析物体受力能否平衡，判断物体能否匀速运动．‎ 二、多选题 ‎11.如图所示，倾角为的光滑绝缘直角斜面ABC，D是斜边AB的中心，在C点固定一个带电荷量为的点电荷一质量为m，电荷量为的小球从A点由静止释放，小球经过D点时的速度为v，到达B点时的速度为0，则　　‎ A. 小球从A到D的过程中静电力做功为 B. 小球从A到D的过程中电势能逐渐减小 C. 小球从A到B的过程中电势能先减小后增加 D. AB两点间的电势差 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据动能定理研究该质点从A点滑到非常接近斜边底端B点的过程，其中的A、D点是同一等势面上，然后结合动能定理即可判断．‎ ‎【详解】A.斜面的倾角为，斜面上，由几何关系可知，，即A到C的距离与D到C的距离是相等的，所以D与A的电势相等，则由，知A到D的过程中电场力做的功等于0，A错误；由于即A到C的距离与D到C的距离是相等的，由几何关系可知，沿AD的方向上的各点到C的距离先减小后增大，距离减小的过程中电场力对负电荷做正功，所以从A到D的过程中负电荷的电势能先减小后增大，B错误；结合B 的分析，同理可知，小球从A到B的过程中电势能先减小后增加，C正确；设AB的长度为2L，则，在小球从A到D两点得过程中，由动能定理有：，在小球从A到B的过程中有：，所以：，D正确．‎ ‎【点睛】应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待．‎ ‎12.如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力），两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在下图中，反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是（ ）‎ 甲 乙 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 电子在一个周期内的运动情况：在内，电子由静止状态开始匀加速运动；在内，电子做匀减速运动，方向不变，并在 时，速度减为0；在时，电子反向做匀加速运动；在，电子做匀减速运动，并在T时，速度减为0。故A正确；‎ 综上所述本题答案是：A ‎13.如图所示，一个质量为m、带电荷量为q的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为v/2，仍能恰好穿过电场，则必须再使（　　）‎ A. 粒子的电荷量变为原来的1/4 B. 两板间电压减为原来的1/2‎ C. 两板间距离增为原来的4倍 D. 两板间距离增为原来的2倍 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 以一定速度垂直进入偏转电场，由于速度与电场力垂直，所以粒子做类平抛运动，这样类平抛运动可将看成沿初速度方向的匀速直线与垂直于初速度方向匀加速直线运动，根据运动学公式解题；‎ ‎【详解】设平行板长度为，宽度为d，板间电压为U，恰能穿过一电场区域而不碰到金属板上，则：沿初速度方向做匀速运动：‎ 垂直初速度方向做匀加速运动：， 欲使质量为m、入射速度为的粒子也能恰好穿过这一电场区域而不碰到金属板，则沿初速度方向距离仍是，则： A、使粒子的带电量减少为原来的，则，此时两板间距离仍为d，故粒子恰好穿过电场而不碰金属板，故A正确； B、使两板间所接电源的电压减小到原来的一半，，此时粒子将打到极板上，故B错误； C、使两板间的距离增加到原来的4倍，则 ‎，此时两板间距离变为4d，粒子射出时距离下板距离，故粒子不是恰好穿过电场而不碰金属板，故C错误；‎ D、使两板间的距离增加到原来的2倍，则，此时两板间距离变为2d，故粒子恰好穿过电场，故D正确。‎ ‎【点睛】带电粒子在电场中偏转时做匀加速曲线运动，应用处理类平抛运动的方法处理粒子运动。‎ ‎14.在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示．下列说法正确有（　　）‎ A. q1和q2带有异种电荷 B. x1处的电场强度为零 C. 负电荷从x1移到x2，电势能减小 D. 负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 由图知x1处的电势等于零，所以q1和q2带有异种电荷，A正确，图象的斜率描述该处的电场强度，故x1处场强不为零，B错误；负电荷从x1移到x2，由低电势向高电势移动，电场力做正功，电势能减小，故C正确；由图知，负电荷从x1移到x2，电场强度越来越小，故电荷受到的电场力减小，所以D错误．‎ 点睛：本题的核心是对φ–x图象的认识，要能利用图象大致分析出电场的方向及电场线的疏密变化情况，依据沿电场线的方向电势降低，还有就是图象的斜率描述电场的强弱——电场强度．‎ 三.计算题 ‎15.如图所示，MN板间存在匀强电场，场强E=300N/C，方向竖直向上电场上A、B两点相距10cm，AB连线与电场方向夹角600，A点和M板相距2cm，求：‎ ‎（1）求AB两点间的电势差大小；‎ ‎（2）若M板接地电势为0），A点电势φA；‎ ‎（3）将点电荷q=+4×10-8C从A移到B，电场力做的功．‎ ‎【答案】（1）15V（2）-6V（3）6×10-7J；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）AB两点间的电势差为：UAB=ELABcosθ=300×0.1×0.5=15V； （2）A点的电势等于A点与M点的电势差，故：φA=-UMA=-ELMA=-300×0.02=-6V； （3）电势力做功为：W=Uq=15×4×10-8J=6×10-7J；‎ ‎【点睛】本题考查电场强度与电势差之间的关系，要注意明确在求电势能、电势差及电势等问题时要注意各物理量的符号不能出错．‎ ‎16.ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的四分之一的圆环，轨道的水平部分与半圆环相切．A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为q=+10﹣4C的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）‎ ‎（1）小球到达C点的速度大小 ‎（2）小球在C点时，轨道受到的压力大小．‎ ‎【答案】（1）2m/s（2）3N，方向水平向右；‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）从A点到C点由动能定理可知：‎ 带入数据解得：vC=2m/s ‎（2）小球在C点时，根据牛顿第二定律可知：‎ 解得：FN=3N 考点：动能定理及牛顿第二定律的应用 ‎17.一质量为m、电荷量为+q的小球，从O点以和水平方向成α角的初速度v0抛出，当达到最高点A时，恰进入一匀强电场中，如图，经过一段时间后，小球从A点沿水平直线运动到与A相距为S的A`点后又折返回到A点，紧接着沿原来斜上抛运动的轨迹逆方向运动又落回原抛出点。（用m、q、α、v0、S表示）‎ 求：（1）该匀强电场的场强E的大小和方向；（在图中标明E的方向）‎ ‎（2）从O点抛出又落回O点所需的时间。‎ ‎【答案】（1），θ=arctan方向斜向上 ‎（2）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）斜上抛至最高点A时为的速度：vA=v0cosα 方向水平向右．‎ 由于AA′段沿水平方向直线运动，带电小球从A运动到A′过程中作匀减速运动，有：（v0cosα）2=2as 则场强的大小为：‎ 场强的方向为：‎ 即：θ=arctan方向斜向上 ‎（2）小球沿AA′做匀减速直线运动，于A′点折返做匀加速运动所需时间：‎ 从O到A时粒子在竖直方向以v=v0sinα加速度为g向上做匀减速直线运动，则从O到A和从A返回的时间：‎ 故总时间为：t=t1+t2=‎ 考点：带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】本题要注意分析题意，明确粒子在电场中做直线运动则受合力一定沿运动方向所在的直线；同时注意运动的合成与分解的应用，注意斜抛运动可分解为水平方向的匀速和竖直方向的匀加速直线运动。‎ ‎18.如图所示，真空室中电极K发出的电子（初速度不计）经过电势差为U1的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入两板间的偏转电场，电子离开偏转电极时速度方向与水平方向成45°，最后打在荧光屏上，已知电子的质量为m、电荷量为e，C、D极板长为l，D板的电势比C板的电势高，极板间距离为d，荧光屏距C、D右端的距离为．电子重力不计．求：‎ ‎(1)电子通过偏转电场的时间t0；‎ ‎(2)偏转电极C、D间的电压U2；‎ ‎(3)电子到达荧光屏离O点的距离Y．‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)电子在离开B板时的速度为v，根据动能定理可得：‎ 得：‎ 电子进入偏转电场水平方向做匀速直线运动，则有：‎ ‎(2)电子在偏转电极中的加速度: ‎ 离开电场时竖直方向的速度： ‎ 离开电场轨迹如图所示：‎ 电子的速度与水平方向的夹角：‎ 解得： ‎ ‎(3)离开电场的侧向位移：‎ 解得： ‎ 电子离开电场后，沿竖直方向的位移： ‎ 电子到达荧光屏离O点的距离：‎ ‎【点睛】本题考查带电粒子在电场中的运动，要注意明确带电粒子的运动可分加速和偏转两类，加速一般采用动能定理求解，而偏转采用的方法是运动的合成和分解．‎ ‎ ‎