【物理】江西省南昌市八一、洪都、十七中三校2019-2020学年高二10月联考物理试题（解析版）

【物理】江西省南昌市八一、洪都、十七中三校2019-2020学年高二10月联考物理试题（解析版）

‎2019—2020学年度第一学期高二物理10月份联考试卷 一、单选题 ‎1.如图所示在光滑绝缘水平面上两个相距0.4m的点电荷A、B，电量分别为+Q和﹣9Q，如果引入第三个带电小球C，正好使三个小球都处于静止状态，C带电荷量是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、B、C三个电荷要平衡，根据“两同夹异”“两大夹小”“三点共线”的原则可知C必须为负，在BA的延长线一侧；设C所在位置与A的距离为r，则C所在位置与B的距离为，要能处于平衡状态，所以A对C的电场力大小等于B对C的电场力大小，设C的电荷量为-q，则有：，解得：，对点电荷B，其受力也平衡，则有：，解得：，故B正确，A、C、D错误；故选B．‎ ‎【点睛】关键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．‎ ‎2.关于场强和电势的下列说法，不正确的是(    )‎ A. 在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势 B. 处于静电平衡状态的导体是等势体 C. 在电场中两点间移送电荷的过程中,电场力始终不做功,则电荷所经过路径上的各点场强一定为零 D. 两个等量异号电荷连线的中垂线上各点的电势相等 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由匀强电场中电场强度的表达式：可知，在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势，故A不符题意；‎ B．处于静电平衡状态的导体是等势体，其表面是等势面，故B不符题意；‎ C．由电场力做功与电势差的关系：W=qU可知，在电场中两点间移送电荷的过程中，电场力始终不做功，则电荷所经过路径上的各点的电势相等，而电势与场强无关，故各点场强的关系未知，故C符合题意；‎ D．由于两个等量异号电荷连线的中垂线上各点的场强均垂直于中垂面，故沿中垂面移动电荷，电场力不做功，故该面上各点的电势相等，故D不符题意.‎ ‎3.如图所示在真空中固定两个等量同种正的点电荷，O点是两电荷连线的中点，BD为中垂线，A、B、C、D与O点的距离相等．则下列说法正确的是( )‎ A. A、B、C、D四个点电场强度和电势均相同 B. 将试探电荷沿电荷连线从A点移到C点电场力先做正功后做负功 C. 将试探电荷沿中垂线从B点移到D点电场力一定先减小后增大 D. 电子在该电场中仅在电场力作用下不可能做匀速圆周运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据点电荷电场强度公式和叠加原理可知，B、D两点电场强度大小相等，方向相反，同理A、C两点电场强度也是大小相等，方向相反；而根据同种电荷的电场线分布可知： ，故A错误.‎ B．根据同种电荷的电场线方向可知正电荷从A到C，先沿着电场线后逆着电场线，即电场力先做正功后做负功，故B正确.‎ C．根据同种电荷的电场线分布可知，在BD方向上有电场强度最大的点，但因不知道场强最大点与B、D之间的关系，故不能确定B到D电场力的变化情况，故C错误 D．负电荷在中垂面上时，受到两个正电荷的静电引力作用，引力的合力指向连线的中点，根据匀速圆周运动的特点，负电荷可能在两点电荷的电场力作用下做匀速圆周运动，故D错误.‎ ‎4.如图所示，一带电荷量为+Q的均匀细棒，在过中点垂直于细棒的直线上有a、b、d三点，a和b、b和c、c和d之间的距离均为L，在a处有一电荷量为-Q的固定点电荷．已知d点处的电场强度为零，静电力常量为k，则b点处的电场强度大小为 ‎ ‎ ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】电荷量为-Q的点电荷在d处产生电场强度为 ，方向向左 在d点处的场强为零，根据电场的叠加原理可知细棍与-Q在d处产生电场强度大小相等，方向相反，则知细棍在b处产生的电场强度大小为，方向向右 根据对称性可知细棍在b处产生的电场强度大小为，方向向左 而电荷量为-Q的点电荷在b处产生电场强度为，方向向左 所b点处场强的大小为，方向向左，故B正确．‎ 点晴：解决本题关键理解利用对称性求出细棍在b点产生的场强，再根据电场的叠加求出b点的合场强．‎ ‎5.在一匀强电场区域中，有A、B、C、D四点恰好位于一平行四边形的四个顶点上，已知A、B、C三点电势分别为，，，则D点电势大小为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】利用匀强电场的等势面相互平行，而且沿电场线方向相等距离，电势差相等；电势变化相等，故；所以D点电势，A正确BCD错误 ‎6.如图所示，图中虚线为某静电场中的等差等势线，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，a、b、c为粒子的运动轨迹与等势线的交点，粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是 A. 粒子在a点的加速度比在b点的加速度小 B. 粒子在a点的动能比在b点的动能大 C. 粒子在a点和在c点时速度相同 D. 粒子在b点的电势能比在c点时的电势能小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 等势线的疏密程度表示电场强度的大小，故a点的电场强度大于b点的电场强度，根据，可知粒子在a点的加速度比在b点的加速度大，故A错误；由运动轨迹图，可知若粒子从a到b，电场力做正功，电势能减小，动能增大，若粒子从b到a，电场做负功，电势能增大，动能减小，故粒子在a点的动能比在b点的动能小，故B错误；由图可知a、c两点在同一等势线上，故粒子在a、c两点具有相同的电势能，根据能量守恒可知，粒子在a、c两点具有相同的动能，故粒子在这两点的速度大小相等，但方向不同，故C错误；因粒子在a、c两点具有相同的动能和电势能，而粒子在a点的动能比在b点的动能小，电势能更大，故粒子在b点的电势能比在c点时的电势能小，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．‎ ‎8.如图所示的示波管，当两偏转电极、电压为零时，电子枪发射的电子经加速电压加速后会打到荧光屏上的正中间*（图示坐标为O点，其中x轴与电场的场强方向平行，x轴正方向垂直于纸面直线纸内，y轴与电场的场强方向平行）．若要电子打在图示坐标的第III象限，则 A. X、Y接电源的正极，、接电源的负极 B. X、接电源的正极，、Y接电源的负极 C. 、Y接电源的正极，X、接电源的负极 D. 、接电源的正极，X、Y接电源的负极 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】将粒子的运动沿着x、y和初速度方向进行正交分解，沿初速度方向不受外力，做匀速直线运动；‎ 打在第III象限，故经过区间时电场力向下，即Y接负极、接正极；打在第III象限，故经过区间时x轴负方向，即X接负极、接正极，即､接电源的正极．X､‎ Y极接电源的负极，故D正确，ABC错误 ‎【点睛】本题关键是将带电粒子的运动沿着x、y和初速度方向进行正交分解，然后根据各个分运动相互独立，互不影响的特点进行分析讨论 二、多选题 ‎9.两个相同的金属小球（均可视为点电荷），带电荷量大小之比为1 ：3，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在距离为的两处，则两球间库仑力的大小可能为（ ）‎ A. F B. F C. F D. 4F ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：由库仑定律得：，当两球相接触时，若两球电性相同，电荷量均分，；若两球电性相反，电荷量先中和在均分，；由上知B、C对．‎ 考点：库伦定律．‎ ‎10.静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷　　‎ A. 在和处电势能相等 B. 由运动到的过程中电势能增大 C. 由运动到的过程中电场力先增大后减小 D. 由运动到的过程中电场力先减小后增大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由图像判断电场线的方向，再确定电势大小的关系．‎ ‎【详解】A．由图像可知，在0～x1之间，电场强度E是正的，是沿x轴正方向的；在x1～x4之间，电场强度E是负的，是沿x轴负方向的，故由x2到x4是逆着电场线的方向，所以x4处的电势要大于x2处的电势，选项A错误；‎ B．由x1运动到x3的过程中，是逆着电场线方向的，所以电势能增大，选项B正确；‎ CD．由x1运动到x4的过程中，x3处的电场强度的大小是最大的，故电荷在该点受到的电场力也应该是最大的，故电场力是先增大后减小，选项C正确，D错误．‎ ‎【点晴】图像只是向我们提供一种电场强度与位置的关系，需要我们通过图像将其转化为具有一定形态的东西，当我们将其转化成具体的电场线的某一个方向时，我们再去判断就会很容易了，所以对图像的识别很重要．‎ ‎11.如图所示，虚线A、B、C、D是某匀强电场中的4个平行且等距的等势面，其中等势面C的电势为0，一电子仅在静电力的作用下运动，经过A、D等势面时的动能分别为26eV和5eV，则下列说法正确的是 A. 等势面D的电势为-7V B. 等勢面B的电势为4V C. 该电子不可能到达电势为－10V的等势面 D. 该电子运动到某一位置，其电势能变为8eV时，它的动能为4eV ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）因电子仅在静电力作用下运动，经过A、D等势面的动能分别为26eV和5eV，根据动能定理有，即，又，可得，选项A正确；‎ ‎（2）因匀强电场中，等势面B的电势为7V，选项B错误；‎ ‎（3）因只有静电力做功，动能和电势能之和保持不变．当电子的速度为零时，由能量守恒可得，解得，选项C错误；‎ ‎（4）同理，由能量守恒可得，，选项D正确．‎ 故本题选AD．‎ ‎12.如图所示，倾角为θ=30°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+Q的点电荷．一质量为m，电荷量为-q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】‎ ‎【详解】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的过程中，由动能定理有：，在小球从A到B的过程中有：‎ ‎，所以：，D正确．‎ 三、实验题探究题 ‎13.如图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，其中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，使电容器带电后与电源断开．‎ ‎（1）影响平行板电容器电容的因素有_______，在实验室中完成这个实验的方法是________；‎ A.两极板的正对面积 ‎ B.两板间距离 ‎ C.电介质的介电常数 ‎ D.极板的材料 ‎ E.类比法 ‎ F.控制变量法 ‎ G.假设法 ‎ H微小量放大法 ‎ ‎（2）下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有______________；‎ A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 ‎ B.使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 ‎ C.静电计可以用电压表替代 ‎ D.静电计可以用电流表替代 ‎（3）上移左极板，可观察到静电计指针偏角___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．‎ ‎【答案】 (1). ABC； F； (2). A； (3). 变大；‎ ‎【解析】‎ ‎（1）根据公式可知影响平行板电容器电容的因素有两极板的正对面积、两板间距离、电介质的介电常数，故ABC正确；因为涉及多个变量，所以需要用到控制变量，F正确．‎ ‎（2）静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况，无法判断电量的变化情况，A正确B错误；静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代．电流表、电压表线圈中必须有电流通过时，指针才偏转，CD错误．‎ ‎（3）根据电容的决定式知，上移左极板，正对面积S减小，则电容减小，根据知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大．‎ ‎14.美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验．两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止．‎ ‎（1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有__________．‎ A．油滴质量m B．两板间的电压U C．两板间的距离d D．两板的长度L ‎（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=________（已知重力加速度为g）‎ ‎（3）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e =__________C．（保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). ABC (2). (3). 1.6×10﹣19‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）（2）平行板电容器间的电场为匀强电场，液滴处于静止状态，所以电场力与重力平衡，故，可得，所以需要测出的物理量有油滴质量m，两板间的电压U，两板间的距离d．‎ ‎（3）这个最小电荷量是元电荷，其大小等于电子的电荷量．‎ 四、计算题 ‎15.如图所示在匀强电场中,电场强度大小为,方向水平向右,已知A、B两点间距离为6cm,两点连线与电场方向夹角成,现将一电荷量为的正电荷由A点移到B点. ‎ 求：(1)将正电荷由A移到B的过程中,电场力所做的功；‎ ‎(2)B、A两点间的电势差 ‎【答案】(1) (2)-30V ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由电场力做功公式可得：‎ ‎(2)AB间的电势差为：‎ 所以：‎ 答：(1)将正电荷由A移到B的过程中,电场力所做的功；‎ ‎(2)B、A两点间的电势差 ‎16.如图所示,A、B两平行金属板水平放置,一个质量为的带电微粒以的水平速度从两极板正中央位置射入电场，A、B两极板间距，板长,g取求：‎ 当AB两极板间的电势差时，微粒恰沿直线运动,求微粒的电荷量和带电性质．‎ 当时，求微粒穿出电场时竖直偏移的距离．‎ ‎【答案】(1)，负电(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)微粒做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得：‎ ‎,‎ 代入数据解得：,‎ 电场力竖直向上，电场强度方向竖直向下，则微粒带负电；‎ ‎(2)微粒在极板间做类平抛运动，水平方向：‎ 竖直方向：‎ 由牛顿第二定律得：‎ ‎,‎ 代入数据解得：.‎ 答：(1)微粒恰沿直线运动，微粒的电荷量和带负电．‎ ‎(2)当时，微粒穿出电场时竖直偏移距离．‎ ‎17.电荷量为q＝1×10－4C的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E与时间t的关系及物块速度v与时间t的关系分别如图甲、乙所示，若重力加速度g取10 m/s2，求：‎ ‎(1)物块的质量m；‎ ‎(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；‎ ‎(3)物块运动2 s过程中，其电势能改变量．‎ ‎【答案】(1)0.5kg(2)0.4(3)7J ‎【解析】 (1)由图可知，第1s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有：‎ 由图线知加速度为：a=2m/s2‎ ‎1s后物块做匀速运动，由平衡条件有：‎ 联立解得：‎ 由图可得：E1=3×104N/C，E2=2×104N/C 代入数据解得：m=0.5kg ‎(2)由：‎ 可得： ‎ ‎(3)物块在第1s的位移为：‎ 物块在第2s位移为：‎ 电场力做正功：‎ 电场力做正功即电势能减少7J.‎ 答：(1)物块的质量为0.5kg；‎ ‎(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；‎ ‎(3)物块运动2 s过程中，其电势能减少7J．‎ ‎18.如图所示虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场,一带电粒子的质量为m、电量为q，从a点由静止开始经电压为U的电场加速后,垂直于匀强电场进入,从虚线MN上的某点b离开匀强电场时速度与电场方向成角已知PQ、MN间距离为L ‎，带电粒子的重力忽略不计求：‎ ‎(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率v ‎(2)水平匀强电场的场强大小 ‎(3)ab两点间的电势差 ‎【答案】(1) (2) (3)‎ ‎【解析】 (1)粒子在加速电场中运动的过程由动能定理得：‎ 解得：.‎ ‎(2)带电粒子在水平匀强电场中做类平抛运动，由图可知：‎ 电场力提供加速度有：‎ 联立解得：；     ‎ ‎(3)从a点到b点由动能定理有：‎ 解得：‎ 答：(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率；(2)水平匀强电场的场强大小；‎ ‎(3)ab两点间的电势差 ‎ 如图所示，BCDG是光滑绝缘的3/4圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g．‎ ‎19. 若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，求滑块到达与圆心O等高的C点时，受到轨道的作用力大小；‎ ‎20. 改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小．‎ ‎【答案】19. 20. ‎ ‎【解析】‎