甘肃省白银市第八中学2019-2020学年高二上学期11月物理试题

甘肃省白银市第八中学2019-2020学年高二上学期11月物理试题

白银市第八中学 2019—2020 学年度第一学期试卷 高二物理 一、选择题（本大题共 12 小题；每小题 4 分，共 48 分．其中 1-7 题只有一个 选项正确，8-12 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.下列有关静电场的说法正确的是（ ） A. 随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低 B. 电场中确定的两点间的电势差跟零电势点的选取有关 C. 电场中电势为零的点，电场强度也一定为零 D. 电场强度的方向总是指向电势降低最快的方向 【答案】D 【解析】 【详解】A.负点电荷的电场中，离负点电荷越远，场强越小、电势越高；故 A 项错误； B.电场中确定的两点间的电势差跟零电势点的选取无关，故 B 项错误； C.电势为零处是人为规定的，电场中电势为零的点，电场强度不一定为零，故 C 项错误； D.顺着电场线电势降低，电场强度的方向总是指向电势降低最快的方向，故 D 项正确。 2.如图所示，不带电的导体 B 在靠近带正电的导体 A 后，P 端及 Q 端分别感应出负电荷和正 电荷，则以下说法正确的是（ ） A. 若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带负电 B. 若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带正电 C. 若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将不带电 D. 若用导线将 P 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带正电 【答案】A 【解析】 试题分析：如图枕型导体在带正电的小球附近时，枕型导体上的自由电子会向金属棒的左边 运动，金属棒的左端因有了多余的电子而带负电，右端因缺少电子而带正电；而用导线接地， 接导体的任何部位，右端的正电荷被中和，因此导体将带负电；故 A 正确，BCD 错误； 考点：静电场中 导体 【名师点睛】本题考查电荷的转移，有一定的难度，关键知道由于异种电荷相互吸引，大地 的负电荷（自由电子）会转移到导体上。 3.如图所示，在一条直线上有两个相距 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. 正　B 的右边 m 处 B. 正　B 的左边 m 处 C. 负　A 的左边 m 处 D. 负　A 的右边 m 处 【答案】C 【解析】 AB：若 C 带正电 ①若 C 放在 A 左边，B 所受库仑力均向左，B 不可能平衡。则不可能； ②若 C 放在 AB 连线上，C 受力均向右，C 不可能平衡。则不可能； ③若 C 放在 B 的右边，A 的电荷量小于 B 且 AC 距离大于 BC 距离，据 可 得 A 对 C 的力小于 B 对 C 的力，C 不可能平衡。则不可能。 综上，AB 两项均不正确。 CD：若 C 带负电 ①若 C 放在 B 的右边，A 受力均向右，A 不可能平衡。则不可能； ②若 C 放在 AB 连线上，C 受力均向左，C 不可能平衡。则不可能； ③若 C 放在 A 左边，设 AC 间距为 x，AB 间距为 r，则要使三者均平衡，对 C 分析可 得： ，解得： 的 0.4m Q+ 9 .Q− ( ) 0.4 0.2 0.2 0.2 1 2 2 q qF k r = 2 2( ) B C A CQ Q Q Qk kx r x =+ 1 0.22x r m= = 综上 C 项正确，D 项错误。 点睛：三个点电荷的自平衡可总结为：两同夹异(从力的方向角度分析)，两大夹小(从力的大 小角度分析)。 4.电场中有 A、B 两点，一个点电荷在 A 点的电势能为 1.2×10-8J，在 B 点的电势能为 0.80×10-8J. 已知 A、B 两点在同一条电场线上如图所示，该点电荷的电荷量为 1.0×10-9C，那么（　　） A. 该电荷为负电荷 B. 该电荷为正电荷 C. A、B 两点的电势差 UAB="4.0" V D. 把电荷从 A 移到 B，电场力做功 为 W=4.0J 【答案】A 【解析】 【分析】 A 点的电势能大于 B 点的电势能，从 A 到 B 电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且 WAB ＝EpA－EpB＝1.2×10－8J－0.80×10－8J＝0.40×10－8J，故 A 项正确而 BD 项错误；UAB＝ ＝ V＝－4.0 V，所以 C 选项错误．正确答案为 A. 【详解】 5.在空间直角坐标系 O­xyz 中，A、B、C、D 四点的坐标分别为(L，0，0)，(0，L，0)(0，0， L)，(2L，0，0)。在坐标原点 O 处固定电荷量为＋Q 的点电荷，下列说法正确的是（ ） A. 将一电子由 D 点分别移动到 A、C 两点，电场力做功不同 B. A、B、C 三点的电场强度相同 C. 电子在 B 点的电势能都大于在 D 点的电势能 D. 电势差 UOD>2UAD ABW q 8 9 0.4 10 1.0 10 − − × − × 【答案】D 【解析】 【详解】A.点电荷的等势面是以点电荷为球心的球面，则 A、C 两点的电势相同，所以 ；将一电子由 D 点分别移动到 A、C 两点，电场力做功相同；故 A 项错误； B.据 知，A、B、C 三点的电场强度大小相同；＋Q 形成的电场由＋Q 沿径向向外， 则 A、B、C 三点的电场强度方向不同；故 B 项错误； C.点电荷的等势面是以点电荷为球心的球面，则 A、B 两点的电势相同；＋Q 在 x 轴正半轴 上电场方向沿 x 轴正方向，则 ；所以 ，据 知，电子在 B 点的电势 能小于在 D 点的电势能；故 C 项错误； D.据 知，OA 段场强大于 AD 段场强；又 ，据 可得， UOD>2UAD；故 D 项正确。 6. 如图所示，在 M、N 两点固定等量的异种电荷，O 点是 MN 连线上的中点，a、b 两点在连 线上并关于 O 点对称，c、d 是中垂线上关于 O 点对称的两点，则 A a、b、c、d 四点场强方向相同，并且有：Ea=Eb>Ec=Ed B. a、b 两点电势相等且大于 c、d 两点的电势 C. 将一带正电的粒子从 c 点沿 cad 折线移动到 d 点，电场力做正功 D.将一带正电的粒子（不计粒子重力）由 a 点释放，粒子一定沿直线运动到 b，且粒子动能 与粒子运动时间的平方成正比 【答案】A 【解析】 试题分析：等量异种点电荷形成的电场如下图所示，电场线由正电荷指向负电荷，电场线的 疏密程度表示电场强度的大小，根据对称性，电场强度大小关系为 ， ，在 连线上，中点电场线稀疏电场强度最小，中垂线上，中点电场线最密集，电场强度最大，所 DA DCU U= 2 QE k r = A D ϕ ϕ> B D ϕ ϕ> PE qϕ= 2 QE k r = 2OD AD= U Ed= a bE E= c dE E= 以 ，而中垂线是等势面，电场线与中垂线垂直，即水平向右，与 a、b 电 场强度方向相同，选项 A 对。中垂线为等势面，电势相等即 ，与中点电势相等，沿 电场线方向电势逐渐降低，所以 ，选项 B 错。将一带正电的粒子从 c 点沿 cad 折线移动到 d 点，初末位置电势相等，电场力做功为 0，选项 C 错。将一带正电的粒子 （不计粒子重力）由 a 点释放，粒子一定沿直线运动到 b，但由于电场强度的变化，加速度 变化，不是匀变速直线运动，而只有匀变速直线运动动能 ，与时间平方 成正比，选项 D 错。 考点：电场 电场力做功 7.如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力 作用下的运动轨迹，设 M 点和 N 点的电势分别为 、 ，粒子在 M 和 N 时加速度大小 分别为 aM、aN ，速度大小分别为 vM 、vN，电势能分别为 EPM 、EPN 。下列判断正确的是（ ） A. ， ， ， B. ， ， ， C. ， ， ， D. ， ， ， 【答案】C 【解析】 【详解】带负电的粒子只在电场力作用下运动，据曲线运动所受合力方向指向轨迹的凹侧， a b c dE E E E= > = c d φ φ= a c d b φ φ φ φ> = > 2 2 21 1 2 2kE mv ma t= = M ϕ N ϕ M N ϕ ϕ< M Na a< M Nv v< P PM NE E< M N ϕ ϕ> M Na a> M Nv v> P PM NE E> M N ϕ ϕ> M Na a< M Nv v> P PM NE E< M N ϕ ϕ< M Na a> M Nv v< P PM NE E> 知粒子与电场线交点处的电场力方向、场强方向如图；据顺着电场线方向电势降低及等势线 与电场线垂直知， ；粒子带负电，据 知， ；粒子只在电场力 作用下运动，粒子的动能与电势能之和不变，则粒子在 M 处的动能较大，即 ；N 处 的电场线较密集，则粒子在 N 处所受电场力较大，粒子在 N 处的加速度较大，所以 ；故 C 项正确，ABD 三项错误。 8.空间有一沿 x 轴对称分布的电场，其电场强度 E 随 x 变化的图像如图所示。取无穷远的电 势为 0，下列说法正确的是（ ） A. O 点的电势最高 B. x2 点的电势最高 C. x1 和-x1 两点的电势相等 D. x1 和 x3 两点的电势相等 【答案】AC 【解析】 【详解】AB.作出电场线，电场强度的大小和方向都沿 x 轴对称分布；沿着电场线方向，电 势降低，则 O 点电势最高；故 A 项正确，B 项错误； C.电场强度的大小和方向都沿 x 轴对称分布，x1 和-x1 两点对称，则从 O 点到 x1 和从 O 点到 -x1 电势降落相等，x1 和-x1 两点的电势相等，故 C 项正确； D.沿着电场线方向，电势降低，则 O 点到 x3 电势一直降低，所以 x1 和 x3 两点的电势不相等， 故 D 项错误。 M N ϕ ϕ> PE qϕ= P PM NE E< M Nv v> M Na a< 9.如图所示，两个带电小球 A、B 分别用细丝线悬吊在同一点 O，静止后两小球在同一水平 线上，丝线与竖直方向的夹角分别为 α、β (α >β )，关于两小球的质量 m1、m2，带电量 q1、 q2，两球所受库仑力 F1、F2 以及两根细绳中的张力 T1、T2，下列说法中正确的是（ ） A. m1 q2 C. F1 >F2 D. T1 β，所以： 、 故 AD 两项正确。 10.两个等量正电荷的连线的垂直平分线上有 m、n 两点，下列说法正确的是（ ） 为 1 1 tan Fm g α= 2 2 tan Fm g β= 1 1 sin FT α= 2 2 sin FT β= 1 2m m< 1 2T T< A. n 点电场强度一定比 m 的大 B. n 点电势一定比 m 的高 C. 负电荷从 m 到 n 点电势能要增加 D. 负电荷从 m 点在电场力作用下由静止开始运动，经过一段时间，还能回到 m 点 【答案】BD 【解析】 【详解】A. 等量同种正电荷连线中点的场强为零，从连线中点沿连线的中垂线往外场强先 增大后减小；由于不知道 m、n 两点与连线中点的准确几何关系，所以 n 点电场强度不一定 比 m 的大；故 A 错误； B. 等量同种正电荷连线的中垂线上场强方向从中点沿中垂线往外，顺着电场线电势降低， 则 n 点电势一定比 m 的高；故 B 项正确； C. n 点电势一定比 m 的高，据 知，负电荷在 n 点电势能较小，故 C 项错误； D.等量同种正电荷连线的中垂线上场强方向从中点沿中垂线往外，负电荷所受电场力的方向 指向电荷连线的中点，且电场力大小关于连线中点对称；负电荷从 m 点在电场力作用下由 静止开始运动，经过一段时间，还能回到 m 点；故 D 项正确。 11.已知空间中某一静电场的方向沿 x 轴方向，其电势 在 x 轴上的分布情况如图所示，则 下列说法正确的是（ ） A. x 轴上 x=2m 处的场强方向沿 x 轴负方向 B. x 轴上 x=5m 处的电场强度最大 C. 负电荷由 x=2m 处沿 x 轴移动到 x=5m 处，电场力做负功 D. 负电荷由 x=2m 处沿 x 轴移动到 x=6m 处，加速度先减小后增大 【答案】AD 【解析】 【详解】A.静电场的方向沿 x 轴方向，顺着电场线电势降低，则 x 轴上 x=2m 处的场强方向 沿 x 轴负方向；故 A 项正确； B.静电场的方向沿 x 轴方向，则 图象的斜率表示电场强度，所以 x 轴上 x=5m 处的电 PE qϕ= ϕ xφ− 场强度为零；故 B 项错误； C.由 x=2m 到 x=5m 处，电势增加，负电荷电势能减少，电场力做正功；故 C 项错误； D.静电场的方向沿 x 轴方向，则 图象的斜率表示电场强度，由 x=2m 处沿 x 轴移动到 x=6m 处，电场强度的大小先减小后增大，则负电荷所受电场力先减小后增大，加速度先减 小后增大；故 D 项正确。 12.如图甲所示，一绝缘的竖直圆环上均匀分布着正电荷，一光滑细杆从圆心垂直圆环平面 穿过圆环，杆上套有带正电的小球，现使小球从 a 点由静止释放，并开始计时，后经过 b、 c 两点， 其运动过程中的 v−t 图象如图乙所示。则（ ） A. 带电圆环在圆心处产生的场强为零 B. b 点电势高于 c 点电势 C. b 点场强小于 c 点场强 D. 电势差 Uab 小于 Ubc 【答案】ABD 【解析】 【详解】A.据对称性知，绝缘竖直圆环上均匀分布的正电荷在圆心处产生的场强完全抵消， 则带电圆环在圆心处产生的场强为零，故 A 项正确； B.据对称性知，绝缘竖直圆环上均匀分布的正电荷在杆上 bc 段的场强方向由 b 指向 c，则b 点电势高于 c 点电势，故 B 项正确； C.速度时间图象的斜率表示加速度，则小球在 b 点加速度大于在 c 点加速度，小球套在光滑 水平细杆上，则小球在 b 点所受电场力大于在 c 点所受电场力，b 点场强大于 c 点场强，故 C 项错误； D.据动能定理可得： xφ− 2 21 1 2 2ab b aU q mv mv= − 解得： 故 D 项正确。 二、填空题（本大题共 3 小题，共 12 分．） 13.如图所示，16 个电荷量均为+q 的小球（可视为点电荷），均匀分布在半径为 r 的圆周上， 静电力常量为 k．若将圆周上 P 点的一个小球的电荷量换成-4q，则圆心 O 点处的电场强度 大小为________ ． 【答案】 【解析】 【详解】16 个电荷量均为+q 的小球（可视为点电荷），均匀分布在半径为 r 的圆周上，除 P 点电荷外 15 个电荷在 O 点处的电场强度为 方向水平向右；P 点的一个小球的电荷量换成-4q，则 P 点电荷在 O 点处的电场强度为 方向水平向右，所以圆心 O 点处 电场强度大小 14.如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点 O 处的电势为 0V，点 A 处的电势为 6V，点 B 处的电势为 3V，则该匀强电场电场强度的大小 为_________V/m. 的 2 21 1 2 2bc c bU q mv mv= − ab bcU U< 25 qk r 1 2 qE k r = 2 2 4qE k r = 1 2 25 qE E E k r = + = 【答案】 【解析】 【详解】平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，坐标原点 O 处的电势为 0V， 点 A 处的电势为 6V，则 OA 中点 C(3，0)处的电势为 3V；点B 处的电势为 3V，则 BC 连线 是等势面，电场强度的方向与 BC 垂直，所以 15.图中虚线所示为静电场中的等势面 1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中 等势面 3 的电势为 0．一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过 a、b 点时的动能分 别为 26 eV 和 5 eV．当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8 eV 时，它的动能应 为　　　　． 【答案】20eV 【解析】 22 10 V/m× 2 2 3 V/m 2 10 V/m1cos60 3 10 2 AC AC UE L − = = = ×° × × 【详解】经过 a、b 点时 动能分别为 26 eV 和 5 eV，则可知经过 3 等势面时动能为 12ev， 运动过程中只是电势能和动能之间的转化，即电势能动能之和不变。0+12=-8+ 计算得它 的动能为 =20ev 三、计算题（本大题共 4 小题，共 40 分．） 16.如图所示：两平行金属板 间为一匀强电场， 为电场中的两点，且 ， 其连线的延长线与金属板 成 30°角。已知电子从 点移到 点的过程中电场力做功为 ，元电荷 。求： （1） 两点间的电势差 、匀强电场的场强大小 ； （2）若选取 板的电势 ， 点距 板 ，电子在 点的电势能为多少? 【答案】（1） （2） 【解析】 （1）电子从 点移到 点 （2） 由 和 得 电子在 点的电势能为 的 A B、 C D、 4cmCD = A C D 174.8 10 J−− × 191.6 10 Ce −= × C D、 CDU E A 0A ϕ = C A 1cm D 41.5 10 V/m× 177.2 10 J−× C D 17 19 4.8 10 3001.6 10 CD CD WU V Vq − − − ×= = =− × 4 2 300 / 1.5 10 /4 10 0.5 CD CD UE V m V md −= = = ×× × 4 21.5 10 3 10 V 450VAD ADU Ed −= = × × × = AD A DU ϕ ϕ= − 0A ϕ = 450VD ϕ = − D ( )19 171.6 10 450 J 7.2 10 JP DE qϕ − −= = − × × − = × 解答此题必须理解电场力做功与电势能变化的关系 ，一是角标顺序不能颠倒，二 是各量的符号必须要带入公式；理解零势能点的意义. 17.如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC 与半径为 R 的圆周交于 B、C 两点，在圆心 处有一固定的正点电荷，B 为 AC 的中点，C 点位于圆周的最低点。现有一质量为 m、电荷 量为−q、套在杆上的带电小球从 A 点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为 g，A 点距过 C 点的水平面的竖直高度为 3R，小球滑到 B 点时的速度大小为 ，求： (1)小球滑至 C 点时的速度的大小； (2)若以 C 点作为零电势点，试确定 A 点的电势。 【答案】(1) (2) 【解析】 【详解】(1) B、C 两点到点电荷的距离相等，则： 对带电小球从 B 到 C 过程应用动能定理得： 解得： (2)对带电小球从 A 到 C 过程应用动能定理得： 可得： ab ab WU q = 2 gR 7gR 2 mgR q − 0BCU = 2 23 1 1 2 2 2C Bmg R mv mv⋅ = − 7Cv gR= 21( ) 3 02AC CU q mg R mv− + ⋅ = − 2AC mgRU q = − 若以 C 点作为零电势点，则： 解得： 18.如图所示，在 E=103V /m 的竖直匀强电场中，有一光滑的半圆形绝缘轨道 QPN 与一水平 绝缘轨道 MN 连接，半圆形轨道平面与电场线平行，P 为 QN 圆弧的中点，其半径 R=40cm，一带正电 q=10-4C 的小滑块质量 m=10g ，与水平轨道间的动摩擦因数 μ=0.15，位 于 N 点右侧 1.5m 处以一定的初速度 v0 向左运动恰能运动到圆轨道的最高点 Q，取 g=10m/s2， 求： (1)小滑块的初速度 v0； (2)若将匀强电场方向改为水平向左，大小不变，计算小球在圆轨道上的最大动能。（结果保 留两位小数） 【答案】(1)7m/s(2)0.39J 【解析】 【详解】(1)设小滑块恰能运动到圆轨道的最高点 Q 时的速度为 v，则： 滑块从开始运动到达 Q 点过程中，由动能定理得： 解得： (2)若将匀强电场方向改为水平向左，大小不变，则电场力变为水平向左，大小为： 0AC AU ϕ= − 2A mgR q ϕ = − 2vmg qE m R + = 2 2 0 1 1( ) 2 ( ) 2 2mg qE R mg qE x mv mvµ− + ⋅ − + = − 0 7m/sv = 4 310 10 N 0.1NqE −= × = 滑块的重力 由于电场力与重力大小相等，两者的合力方向与水平方向成 45°斜向左下，则滑块到达圆 弧 PN 中点时动能最大，从滑块开始运动到圆弧 PN 中点应用动能定理得： 解得： 19.如图所示，两个绝缘斜面与绝缘水平面的夹角均为 α=45°，水平面长 d，斜面足够长，空 间存在与水平方向成 45°的匀强电场 E，已知 E= ．一质量为 m、电荷量为 q 的带正电 小物块，从右斜面上高为 d 的 A 点由静止释放，不计摩擦及物块转弯时损失的能量．小物 块在 B 点的重力势能和电势能均取值为零．试求： （1）小物块下滑至 C 点时的速度大小； （2）在 AB 之间，小物块重力势能与动能相等点的位置高度 h1； （3）除 B 点外，小物块重力势能与电势能相等点的位置高度 h2． 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 解：（1）物块从 A→B→C 的过程，由动能定理，有： WG+WE=△EK 故有： 求得： （2）物块从 A 点下滑至重力势能与动能相等的位置过程： WG1+WE1=△Ek1=Ek1 210 10N 0.1Nmg −= × = 2 km 0 1( sin45 ) ( cos45 ) 2qE x R mg R R mgx E mvµ+ ° − − ° − = − km 0.39JE ≈ 2C gdv = 1 3 dh = 其中： mgh1=Ek1 则有： mg（d﹣h1）﹣qE （d﹣h）=Ek1=mgh1 求得：h1= （3）除 B 点外，物块重力势能与电势能相等的位置位于左斜面 则有：mgh2= 求得：h2= 答：（1）小物块下滑至 C 点时的速度大小为 ； （2）在 AB 之间，小物块重力势能与动能相等点的位置高度 h1 为 ； （3）除 B 点外，小物块重力势能与电势能相等点的位置高度 h2 为 ． 【点评】本题关键选择过程，运用动能定理列式；明确等势面与电场线垂直；由于只有重力 和电场力做功，重力势能、动能、电势能之和守恒．