2017-2018学年内蒙古巴彦淖尔市第一中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年内蒙古巴彦淖尔市第一中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

巴市中学2017-2018学年第一学期期中考试题高二年级 物理试题 一、选择题（本题共15小题；每小题4分，共60分.在1-10每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，11-15小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.）‎ ‎1. 关于点电荷、元电荷、检验电荷，下列说法正确的是(　 　)‎ A. 元电荷实际上是指电子和质子本身 B. 点电荷所带电荷量一定很小 C. 点电荷所带电荷量一定是元电荷电荷量的整数倍 D. 点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型 ‎【答案】C ‎【解析】A、元电荷是指一个电子所带的电荷量，并不是指电子或质子本身，故A错误；‎ B、在条件满足情况下点电荷可以代替任何带电体，点电荷是一种理想化的物理模型，其带电荷量并不一定是最小的，故B错误；‎ C、任何带电体所带电荷量都是元电荷电荷量的整数倍，故C正确；‎ D、点电荷是一种理想化的物理模型，元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，任何带电体所带电荷都是e的整数倍，检验电荷是用来检验电场是否存在的点电荷，所以点电荷、元电荷、检验电荷不是同一种物理模型，故D错误；【点睛】点电荷是一种理想化的物理模型，元电荷指的是最小的电量单位，数值上等于一个电子或一个质子所带的电量，任何带电体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍，检验电荷是用来检验电场是否存在的点电荷。‎ ‎2. 如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60° ．两个等量异种点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点时，O点的场强大小变为E2，则 E1与 E2之比为（ ）‎ A. 2∶1 B. 1∶2 C. 2: D. 4: ‎ ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：由题意知，O点的电场强度为两等量异种点电荷在O点电场强度的矢量合，由合成法则可得，每个电荷在O点电场强度大小为，若将N点处的点电荷移至P点时，O点场强，如图所示：‎ 由几何关系可求此时O点的场强，所以E1与 E2之比为2∶1‎ 考点：本题考查点电荷的电场强度 ‎3. 如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球A、B、C（可视为点电荷），三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是（    ）‎ A. A对B的静电力一定是引力 B. A对B的静电力可能是斥力 C. A的电量可能比B少 D. C的电量一定比B少 ‎【答案】A ‎【解析】AB、若三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则A、C一定是同种电荷，A、B一定异种电荷，即“两同夹异”的思想，故A正确，B错误；‎ C、由于AC间的距离大于BC间的距离，由C物体的平衡，可得，故C错误；‎ D、由于AC间的距离大于AB间的距离，由A物体的平衡，可知，故D错误；‎ 故选A。‎ ‎【点睛】因题目中要求三个小球均处于平衡状态，故可分别对任意两球进行分析列出平衡方程即可求得结果。‎ ‎4. 如图所示，Q1和Q2是两个电荷量大小相等的点电荷，MN是两电荷的连线，HG是两电荷连线的中垂线，O是垂足。下列说法正确的是（ ）‎ A. 若两电荷是异种电荷，则OM的中点与ON的 中点电势一定相等 B. 若两电荷是异种电荷，则O点的电场强度大小，与MN上各点相比是最小的，而与HG上各点相比是最大的 C. 若两电荷是同种电荷，则OM中点与ON中点处的电场强度一定相同 D. 若两电荷是同种电荷，则O点的电场强度大小，与MN上各点相比是最小的，与HG上各点相比是最大的 ‎【答案】B 考点：电场强度；电势 ‎【名师点睛】本题关键是要明确两个等量同种电荷和异种电荷电场线的分布情况，掌握沿着场强方向，电势越来越低，抓住对称性是解答本题的关键。‎ ‎5. 如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示，不计粒子的重力。则（ ） ‎ A. a、b一定是同性电荷的两个带电粒子 B. 沿M—P轨迹方向电势将降低，沿M—N轨迹方向电势将升高 C. a粒子的加速度将减小，b粒子的加速度将增加 D. a粒子的电势能增加，b粒子的电势能减小 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：物体做曲线运动，所受力的方向指向轨道的内侧，所以能判断a、b一定带异种电荷，故A错误.沿着电场线电势逐渐降低，由于不清楚电场的具体方向，所以不能判定电势的变化情况，选项B错误.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，所以a受力减小，加速度减小，b受力增大，加速度增大，故C正确.物体做曲线运动，所受力的方向指向轨道的内侧，从图中轨道变化来看电场力都做正功，动能都增大，速度都增大，所以电势能都减小，故D错误.故选C.‎ 考点：本题考查了电场线、电场强度、电势能.‎ ‎6. 如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，ab＝cd＝10 cm，ad＝bc＝20 cm，电场线与矩形所在平面平行．已知a点电势为20 V，b点电势为24 V，则 （ ） ‎ A. 电场强度大小一定为E＝40 V/m B. c、d间电势差一定为4 V C. 电场强度的方向一定由b指向a D. c点电势可能比d点低 ‎【答案】B ‎【解析】线段ab与cd平行且相等，在匀强磁场中，一定有Uba＝Ucd，Uba＝φb－φa＝4 V，即φc－φd＝4 V，φc>φd ‎，故选项B正确，选项D错误；由于只知电场线与矩形所在平面平行，无法确定两点沿电场强度方向上的距离，故电场强度大小和方向无法判断，选项A、C错误．‎ ‎7. 如图，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动．关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是 （ ）‎ A. 两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大 B. 两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大 C. 与两板间距离无关，仅与加速电压U有关 D. 以上说法都不正确 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：根据动能定理知，qU=mv2，解得：，获得的速率与加速电压有关，与间距无关．加速度，知间距越小，加速度越大．根据，解得：，间距越大，时间越长，故ABD错误，C正确．故选C。‎ 考点：带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】根据电子的运动的规律，列出方程来分析电子的加速度、运动的时间和速度分别与哪些物理量有关，根据关系式判断即可。‎ ‎8. 如图所示，原来不带电的金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（ ）‎ A. 只有M端验电箔张开，且M端带正电 B. 只有N端验电箔张开，且N端带正电 C. 两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电 D. 两端的验电箔都张开，且两端都带正电或负电 ‎【答案】C ‎【解析】金属导体处在负电荷的电场中，由于静电感应现象，弹头导体的右端要感应出正电荷，在导体的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电，故C正确，ABD错误。‎ ‎9. 一平行板电容器，两板之间的距离d和两板面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接．以Q表示电容器的电量，E表示两极板间的电场强度，则（      ）‎ A. 当d增大、S不变时，Q减小、E 减小 B. 当S增大、d不变时，Q增大、E 增大 C. 当S减小、d增大时，Q增大、E 增大 D. 当S减小、d减小时，Q不变、E 不变 ‎【答案】A ‎【解析】电容器两板与电池相连接，则电容两端的电压不变 A、当d增大，S不变，根据电容的决定式，知电容减小，由得电容器的电量减小，由得两极板间的电场强度减小，故A正确；‎ B、当S增大，d不变，根据电容的决定式，知电容增大，由得电容器的电量增大，由得两极板间的电场强度不变，故B错误；‎ C、当S减小，d增大，根据电容的决定式，知电容减小，由得电容器的电量减小，由得两极板间的电场强度减小，故C错误；‎ D、当S减小，d减小，根据电容的决定式，无法判断电容变化，由和无法判断电容变化，所以无法判断电容器的电量变化，由得两极板间的电场强度增大，故D错误；‎ ‎【点睛】电容器两板与电池相连接，则电容两端的电压不变，根据电容的变化判断电量的变化，根据判断电场强度的变化 ‎10. 一电子从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v-t图象如图甲所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图乙中的（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】由v-t图象可知，粒子做加速度逐渐增大的加速运动，因此该电荷所受电场力越来越大，电场强度越来越大，电场线密的地方电场强度大，且负电荷受力与电场方向相反，故ABD错误，C正确；‎ 故选C。‎ ‎【点睛】 v﹣t图象中的斜率表示物体的加速度，所以根据电荷运动过程中v﹣t图象可知电荷的加速度越来越大，则电场力越来越大，电场强度越来越大，根据电场线与电场强度的关系可得出。‎ 二、多项选择题 ‎11. 两个相同的金属小球，带电量之比为1∶3，相距为r，两者相互接触后在放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的（ ）‎ A. 5/ 3 B. 2/3 C. 4/3 D. 1/3‎ ‎【答案】CD ‎【解析】试题分析：设其中两球电量分别为q和3q，根据库仑定律，开始库仑力。若两球带同种电荷，电量均分，两球电量都为2q，库仑力，则 ‎；若两球带异种电荷，电量先中和再均分，两球电量都为q，库仑力，则。故A、B错误，C、D正确。‎ 考点：库仑定律 ‎12. 如图所示，在圆心O处固定电量为+Q的点电荷，A、B、C在同一圆周上，且OA=AD.下列说法正确的是（ ）‎ A. 电势差UOA>UAD B. A、B、C三点的电场强度相同 C. 电子在B点的电势能大于在D点的电势能 D. 将一电子由D点分别移动到A、C两点，电场力做功相同 ‎【答案】AD ‎【解析】试题分析：因为离正电荷较近的位置场强较大，而，可知电势差UOA>UAD，选项A 正确；A、B、C三点的电场强度大小相同，但方向不同，故选项B 错误；由于B点电势高于D点，故根据可知电子在B点的电势能小于在D点的电势能，选项C 错误；由于AC在同一等势面上，故将一电子由D点分别移动到A、C两点，电势能的变化相同，所以电场力做功相同，选项D 正确。‎ 考点：电场强度；电势及电势差；‎ ‎13. 如图所示，水平放置的平行金属板充电后在板间形成匀强电场，板间距离为d，一个带负电的液滴带电荷量大小为q，质量为m，从下板边缘射入电场，沿直线从上板边缘射出，不计阻力，则下列说法正确的是 （ ）‎ A. 液滴做的是匀速直线运动 B. 液滴做的是匀减速直线运动 C. 两板间的电势差为 D. 液滴的电势能减少了mgd ‎【答案】ACD ‎【解析】试题分析：液滴进入竖直方向的匀强电场中，所受的电场力方向竖直向上或竖直向下，因为微粒做直线运动，可知，电场力方向必定竖直向上，而且电场力与重力平衡，液滴做匀速直线运动．故A正确，B错误；液滴从上极板运动到下极板的过程中，由动能定理得：，解得：，故C正确；由动能定理得：，电场力做功：，电场力做正功，电视呢减小，电势能减少了，故D正确。‎ 考点：带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】液滴沿直线运动，则其所受的合力方向与速度方向在同一直线上或合力为零，即可判断出电场力方向竖直向上，而且电场力与重力相平衡，由平衡条件和U=Ed求解电势差．由电场力方向判断出场强的方向，确定两板电势关系。‎ ‎14. 如图所示实线为等量异号点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆，M点是两点电荷连线的中点．若将一试探正点电荷从虚线上N点移动到M点，则( )‎ A. 电荷所受电场力大小不变 B. 电荷所受电场力逐渐增大 C. 电荷电势能逐渐减小 D. 电荷电势能保持不变 ‎【答案】BC ‎【解析】试题分析：由电场线的分布情况可知，N处电场线比M处电场线疏，则N处电场强度比M处电场强度小，由电场力公式F=qE可知正点电荷从虚线上N点移动到M点，电场力逐渐增大，故A错误，B正确；根据顺着电场线方向电势降低，可知从N到M，电势逐渐降低，正电荷的电势能逐渐减小，故C正确，D错误．‎ 考点：考查了等量异种电荷电场分别规律 ‎【名师点睛】解答本题关键掌握等量异号点电荷电场线分布情况，知道电场线的物理意义：疏密表示电场强势相对大小，方向反映电势的高低 ‎15. 两点电荷q1、q2固定在x轴上，在+x轴上每一点的电势随x变化的关系如图所示，其中x＝x0处的电势为零，x＝x1处的电势最低。下列说法正确的是 （ ）‎ A. x＝x0处的电场强度为零 B. x＝x1处的电场强度为零 C. q1带正电、q2带负电 D. q1的电荷量比q2的大 ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：电势φ随x变化的关系图线上每点切线的斜率大小等于电场强度，x=x0处的电场强度不为零，x=x1处的电场强度为零，所以A错误，B正确；由于x1点的场强为0，所以两点的电荷在x1点产生的场强等大反向，两电荷为同种电荷，q1带负电、q2带正电，C错误；x1点的场强为0，故两点电荷在x1点产生的场强等大反向，所以q1的电荷量大于q2的电荷量，故D正确。‎ 考点：电场强度、电场线等 三、填空题(每空3分,共18分) ‎ ‎16. 如图所示，用绝缘细线拴一个质量为m的小球，小球在竖直向下的场强为E的匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动，则小球带________电荷，所带电荷量为________．‎ ‎【答案】 (1). 负 (2). ‎ ‎【解析】试题分析：小球在竖直平面内做匀速圆周运动，则重力与电场力相平衡，由拉力提供向心力，根据平衡方程，即可求解电量大小．‎ 解：由题意可知，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，因此重力与电场力相平衡，由绳子拉力提供向心力做匀速圆周运动，‎ 因电场线竖直向下，而电场力竖直向上，则小球带负电；‎ 根据平衡方程，则有：mg=qE，‎ 解得：‎ 故答案为：负；．‎ ‎【点评】对于圆周运动的问题，往往与平衡方程，结合受力分析相综合起来进行考查，同时涉及到电场力的表达式，注意只由绳子拉力提供向心力是解题的突破口．‎ ‎17. 长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小___________和方向_________.‎ ‎【答案】 (1). (2). 向左 ‎【解析】试题分析：当棒达到静电平衡后，棒内各点的合场强为零，即感应电荷产生的电场强度与+q产生的电场强度大小相等、方向相反，根据静电平衡的特点和点电荷场强公式E=k结合求解．‎ 解：水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷中点P处产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等，方向相反．‎ 则棒上感应电荷在棒内中点产生的场强大小为：E=，‎ 由于P处的合场强为零，所以感应电荷产生的场强方向与点电荷+q在该处产生的电场强度的方向相反，即沿pq连线且指向+q．‎ 故答案为：，沿pq连线且指向+q．‎ ‎【点评】感应带电的本质是电荷的转移，当金属导体处于电场时会出现静电平衡现象，关键要理解并掌握静电平衡的特点．‎ ‎18. 相距L的两个点电荷A、B分别带的电荷量为+9Q和－Q，放在光滑绝缘的水平面上，现引入第三个点电荷C，使三者在库仑力作用下都处于静止状态，问C所带的电荷量_________， C应放在距离B 等于____________位置上。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎ ‎ 四、计算题（本题共3小题，22分.解答应写出必要的文字说明，方程式和主要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）‎ ‎19. 如图所示，是一对彼此绝缘相距d＝5cm的平行金属带电极板MN,N板接地，M板带电量的绝对值为Q=6×10-6C.在两极板MN间A点有一带电量为q＝4×10-6C的带电液滴，其质量m＝4×10-4kg,恰好处于静止状态.求：‎ ‎（1）ＵNM等于多少伏？M点的电势是多少？‎ ‎（2）平行金属板MN所构成的电容器的电容C等于多少？‎ ‎【答案】（1）50V - 50V （2）1.2×105pF ‎【解析】【分析】带电液滴受力平衡，根据平衡条件列式求解即可；根据U=Ed求解电势差，根据求解电势；根据求解电容 解：(1)对A点的带电液滴受力分析，受重力和电场力，‎ 由二力平衡有   ‎ 解得 由 解得 又由 ‎ 解得M点的电势 ‎(2) 平行金属板MN所构成的电容器的电容 ‎20. 有一带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10－4 J，从B点移到C点，静电力做功9×10－4 J．问：‎ ‎(1)AB、BC间电势差各为多少？‎ ‎(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？‎ ‎【答案】（1）200V 300V （2）200 V 300 V  -6×10-4 J -9×10-4 J ‎【解析】试题分析：根据电势差公式，分别求出A、B间与B、C间的电势差，再求出A、C间的电势差，并求出A、C两点电势和电荷具有的电势能。‎ ‎（1）负电荷从A移到B点的过程，电荷克服电场力做功，根据电势差公式：‎ 负电荷从B移至C，电场力做正功，根据电势差公式： 而电势差UAC=φA﹣φC=φA﹣φB+φB﹣φC=UAB+UBC=﹣100 V 故CA间电势差 UCA=﹣UAC=100V ‎（2）因B点为0电势点，则φA=UAB=200V，φC=UCB=﹣UBC=300V 电荷在A点的电势能为：‎ 电荷在C点的电势能为： ‎ 点睛：本题主要考查了电势差和电势能的求法，公式U、W、q 三个量可都代入符号，根据求出的电势差U的正负。‎ ‎21. 如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两极板不带电，上极板接地，它的极板长L＝0.1m，两板间距离d＝0.4cm，有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两极板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下极板上，微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上。设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间。已知微粒质量为m＝2×10－6kg、电荷量q＝1×10－8C，电容器电容为C＝1μF，取g＝10m/s2。‎ ‎(1)为使第一个微粒恰能落在下极板的中点到紧靠边缘的B点之内，求微粒入射初速度v0的取值范围；‎ ‎(2)若带电微粒以第(1)问中初速度v0最小值入射，则最多能有多少个带电微粒落到下极板上？‎ ‎【答案】（1）2.5m/s≤v0≤5m/s （2）600个 ‎【解析】试题分析：（1）第一个微粒做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，根据高度和水平位移从到L，求出初速度的取值范围．（2）当粒子刚好从边缘飞出时，落到下极板上的带电微粒最多，根据牛顿第二定律和运动学公式求出极板的电量Q，即可求出最多能落到下极板粒子的个数．‎ ‎（1）设粒子打在下极板中点、边缘的初速度分别为，则偏转位移为 ‎ 得 水平方向： ‎ 联立解得：‎ 故粒子的初速度满足2.5m/s≤v0≤5m/s．‎ ‎（2）设粒子刚好从边缘飞出时极板带电为Q，场强为E，板间电压为U，由牛顿第二定律得： ‎ 偏转位移：，水平位移：，又 联立解得：‎ 则，解得 最多能落到下极板粒子的个数为：个 ‎ ‎