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文档介绍
河北省武邑中学2020学年高二物理上学期期中试卷(含解析)
河北省武邑中学2020学年高二上学期期中考试物理试题 一、选择题 1.法拉第是19世纪最伟大的实验物理学家之一,他在电磁学研究方面的卓越贡献如同伽利略、牛顿在力学方面的贡献一样,具有划时代的意义,正是他提出了电场的概念。 关于静电场场强的概念,下列说法正确的是( ) A. 由E=F/q可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比 B. 正、负检验电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反,所以某一点场强方向与放入检验电荷的正负有关 C. 电场中某一点的场强与放入该点的检验电荷的正负无关 D. 电场中某点不放检验电荷时,该点场强等于零 【答案】C 【解析】 试题分析:电场强度是一个比值定义,与放入的检验电场受到的大小与F和及带电量q无关,是由电场本身的性质决定的,A错误,C正确;电场强度的方向规定与正电荷受力的方向相同,负电荷受力的方向与电场强度方向相反,因此与正负电荷无关,B错误;一旦通过检验电荷测出了该点的电场强度,把检验电荷移走,该点的电场强仍不变,与是否有检验电荷无关,D错误。 考点:电场强度 2.关于曲线运动下列叙述正确的是( ) A. 物体受到恒定外力作用时,就一定不能做曲线运动 B. 物体只有受到一个方向不断改变的力,才可能做曲线运动 C. 物体受到不平行于初速度方向的外力作用时,就做曲线运动 D. 平抛运动是一种非匀变速曲线运动 【答案】C 【解析】 【详解】物体受到恒定外力作用时,也可能做曲线运动,例如平抛运动,选项A 错误;当物体受到一个与速度方向不共线的力时,即物体受到不平行于初速度方向的外力作用时,物体就做曲线运动,选项B错误,C正确;平抛运动的加速度恒定为g,则是一种匀变速曲线运动,选项D错误;故选C. 3.将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近,如图所示,于是有( ) A. .A向左偏离竖直方向,B向右偏离竖直方向 B. A的位置不变,B向右偏离竖直方向 C. .A向左偏离竖直方向,B的位置不变 D. .A和B的位置都不变 【答案】B 【解析】 A在空心金属球内,由于静电感应,使得C外表面带正电,B、C相互吸引,所以B向右偏; 而金属空腔C可以屏蔽外部的B的电场,所以B的电荷对空腔C的内部无影响,所以A位置不变.故B正确,ACD错误;故选B. 点睛:考查静电感应现象,掌握同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.并理解外部电场对空心球内部没有影响,即为静电屏蔽. 4.如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平衡于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则( ) A. a、b的电荷同号, B. a、b的电荷异号, C. a、b的电荷同号, D. a、b的电荷异号, 【答案】D 【解析】 本题考查库仑定律、受力分析及其相关的知识点。 对小球c所受库仑力分析,画出a对c的库仑力和b对c的库仑力,若a对c的库仑力为排斥力, ac的电荷同号,则b对c的库仑力为吸引力,bc电荷为异号, ab的电荷为异号;若a对c的库仑力为引力,ac的电荷异号,则b对c的库仑力为斥力,bc电荷为同号, ab的电荷为异号,所以ab的电荷为异号。设ac与bc的夹角为θ,利用平行四边形定则和几何关系、库仑定律可得,Fac=k’,Fbc=k’,tanθ=3/4,tanθ= Fbc / Fac,ab电荷量的比值k=,联立解得:k=64/27,选项D正确。 【点睛】此题将库仑定律、受力分析、平行四边形定则有机融合,难度不大。 5.平行板间加如图所示的周期性变化的电压,重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t=时刻开始将其释放,运动过程无碰板情况,则能定性描述粒子运动的速度图象的是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】从t=时刻开始释放粒子,则粒子向极板做加速运动,在t=T时刻,电场反向,可知加速度反向,粒子做减速运动,根据运动的对称性可知,t=3T/2时刻,速度减到零,以后粒子重复原来的运动,即不断的向一个方向加速、减速、加速、减速……,故选项A正确,BCD错误;故选A. 6.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图所示。A处为带电荷量为的正电荷,B处为带电荷量为的负电荷,且,另取一个可以自由移动的点电荷P,放在AB直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则 A. P为负电荷,且放于A左方 B. P为负电荷,且放于B右方 C. P为正电荷,且放于B右方 D. P为正电荷,且放于A、B之间 【答案】C 【解析】 假设P放在Q1Q2之间,那么Q1对P的电场力和Q2对P的电场力方向相同,P不能处于平衡状态.假设P放在Q1左边,那么Q1对P的电场力大于Q2对P的电场力,P不能处于平衡状态.则P只能放在Q2右边,要使整个系统处于平衡状态,则P只能带正电;故选C. 点睛:我们可以去尝试假设P带正电或负电,根据平衡条件求解它应该放在什么地方,能不能使整个系统处于平衡状态,不行再继续判断. 7.如图所示,六面体真空盒置于水平面上,它的ABCD面与EFGH面为金属板,其他面为绝缘材料。ABCD面带正电,EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速度射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C,最后分别落在1、2、3三点。则下列说法正确的是( ) A. 三个液滴在真空盒中都做平抛运动 B. 三个液滴的运动时间不一定相同 C. 三个液滴落到底板时的速率相同 D. 液滴C所带电荷量最多 【答案】D 【解析】 A.三个液滴具有水平速度,但除了受重力以外,还受水平方向的电场力作用,不是平抛运动,故A错误; B.在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动,下落高度又相同,运动时间必须相同,故B错误; C.因为重力做功相同,而电场力对液滴做功最多,它落到底板时的速率最大,故C错误; D.在相同的运动时间内,液滴 水平位移最大,说明它在水平方向的加速度最大,它受到的电势力最大,根据可知电荷量也最大,故D正确. 故选D。 【点睛】真空盒内有水平向右的电场,正电荷在电场中受到向右的电场力,不可能做平抛运动;根据液滴的受力情况,运用运动的分解法,由牛顿第二定律和运动学公式结合进行分析。 8.地面附近处的电场的电场线如图所示,其中一条方向竖直向下的电场线上有a、b两点,高度差为h。质量为m、电荷量为-q的检验电荷,从a点由静止开始沿电场线运动,到b点时速度为。下列说法中正确的是( ) A. 质量为m、电荷量为+q的检验电荷,从a点由静止起沿电场线运动到b点时速度为 B. 质量为m、电荷量为+2q的检验电荷,从a点由静止起沿电场线运动到b点时速度为 C. 质量为m、电荷量为-2q的检验电荷,从a点由静止起沿电场线运动到b点时速度仍为 D. 质量为m、电荷量为-2q的检验电荷,在a点由静止开始释放,点电荷将沿电场线在a、b两点间来回运动 【答案】D 【解析】 【详解】A、从a到b的过程中,运用动能定理,对−q有:,对于q有:,两式相加化简得,故A错误; B、对+2q运用动能定理:,联立解得,故B错误; C. 对−2q运用动能定理:,联立解得,故C错误; D、由以上分析可知,电荷量为-2q的检验电荷,到达b点时,速度为零,说明电场力大于重力,故接下来向上运动,根据电场线的分布可知,越向上,电场力越小,最终会小于重力,当速度减为零后,又会向下运动,如此往复,故D正确; 故选D。 【点睛】粒子在电场力与重力共同做功下,导致重力势能、电势能与动能间相互转化,但它们的之和不变;电场力做功,导致电势能变化,重力做功,导致重力势能变化。 9.关于电动势,下列说法正确的是( ) A. 电源两极间的电压等于电源电动势 B. 电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能就越多 C. 电源电动势的数值等于内、外电压之和 D. 电源电动势由电源本身决定,与外电路的组成无关 【答案】CD 【解析】 【分析】 电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量; 电源电动势等于电源没有接入电路前两极间的电压,等于电路内外电压之和; 【详解】A、电源没有接入电路时两极间的电压等于电源电动势,在闭合电路中电源两极间的电压是路端电压,电源电动势的数值等于内、外电压之和,故A错误,C正确; B、电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大,但不是将其他形式的能转化为电能就越多,故B错误; D、电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量,大小由电源本身决定,与外电路的组成无关,故D正确。 【点睛】本题考查了电动势的概念、电源工作时能量的转化等问题,重点掌握电动势的物理意义,需要熟练掌握基础知识即可正确解题。 10.如图所示,在区域I和区域II内分别存在着与纸面垂直的匀强磁场,一带电粒子沿着弧线apb由区域I运动到区域II.已知圆弧ap与圆弧pb的弧长之比为2∶1,下列说法正确的是( ) A. 粒子在区域I和区域II中的速率之比为2∶1 B. 粒子通过圆弧ap、pb的时间之比为2∶1 C. 圆弧ap与圆弧pb对应的圆心角之比为2∶1 D. 区域I和区域II的磁场方向相反 【答案】BD 【解析】 由于洛伦兹力不做功,所以粒子在两个磁场中的运动速度大小不变,即粒子在区域I和区域II中的速率之比为1:1,A错误;根据,v相同,则时间之比等于经过的弧长之比,即粒子通过圆弧ap、pb的时间之比为2:1,B正确;圆心角,,由于磁场的磁感应强度之比不知,故半径之比无法确定,则转过的圆心角之比无法确定,故C错误;根据曲线运动的条件,可知洛伦兹力的方向与运动方向的关系,再由左手定则可知,两个磁场的磁感应强度方向相反,故D正确;故选BD. 点睛:此题考查粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,掌握半径与周期公式,理解运动时间与圆心角及周期关系,同时知道洛伦兹力对粒子不做功. 11.四个电荷量大小相同的点电荷位于正方形四个角上,电性与各点电荷附近的电场线分布如图所示.ab、cd分别是正方形两组对边的中垂线,O为中垂线的交点,P、Q分别为ab、cd上的两点,OP>OQ,下列说法中正确的是( ) A. P、Q两点电势相等,场强也相同 B. P点的电势比M点的高 C. PM两点间的电势差大于QM间的电势差 D. 带负电的试探电荷在Q点时比在M点时电势能小 【答案】BD 【解析】 【详解】A、电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密,电场强度越大,根据图象知P点的电场强度比Q点的小。根据电场线与等势面垂直,可知ab与cd是两条等势线,则P与O的电势相等,Q与O的电势也相等,所以P、Q两点的电势相等;故A错误. B、ab连线上各点的电势相等,M点比ab连线上各点的电势低,则M点的电势比P点的低;故B正确. C、由于P、Q两点电势相等,所以PM两点间的电势差等于QM间的电势差;故C错误. D、P、Q两点的电势相等,则Q点的电势高于M点的电势,而负电荷在电势高处电势能小,所以带负电的试探电荷在Q点的电势能比在M点小;故D正确. 故选BD. 【点睛】本题的关键要掌握电场线的分布情况,理解电场的叠加原理,掌握电场线的两个物理意义:电场线的疏密表示场强的大小,电场线方向表示电势的高低. 12.如图所示,一个内壁光滑的绝缘细直管竖直放置.在管子的底部固定一电荷量为Q的正点电荷.在距离底部点电荷为h2的管口A处,有一电荷量为q、质量为m的点电荷由静止释放,在距离底部点电荷为h1的B处速度恰好为零.现让一个电荷量为q、质量为3m的点电荷仍在A处由静止释放,已知静电力常量为k,重力加速度为g,则该点电荷运动过程中( ) A. 速度最大处与底部点电荷的距离是 B. 速度最大处与底部点电荷的距离是 C. 运动到B处的速度是 D. 运动到B处的速度是 【答案】BC 【解析】 当点电荷的质量为m时,则在下落过程中受重力和电库仑力,下落到B点时速度为零,由动能定理可得:,即,当点电荷的质量变为3m时,下落到B点时库仑力不变,故库仑力做功不变,由动能定理得,解得;当重力等于库仑力时,合力为零,此时速度最大,,解得, 故BC正确,AD错误,故选BC. 【点睛】由题意可知,电荷在下落过程中受重力、库仑力,由动能定理可得出两力做功的关系;同理可应用动能定理求出当质量变化时B点的速度;通过对过程的分析可得出速度最大处的位置;并通过电场力做功的正负,来判定电势能增加还是降低. 二、实验题 13.某同学设计如图所示电路研究电源电流和内电压的关系,用伏特表测内电压U ,用电流表测电流I,通过活塞改变内电阻r,做出如图所示U-I图线。若电池的电动势为E,外电路阻值R一定,则UM=_____,斜率k=_____。U随I变化的表达式为______,IM表示r趋近_____(选“无限大”或“0”)的电流且IM=____。(用E、R、U、I、r表示) (2)如图所示为欧姆表原理示意图,电流表满偏电流3mA,变阻器R0电阻调节范围为0~5000 Ω,内部电源标称值为6V,但实际电动势为5.4V,且内阻增大,但仍能调零,调零后测得电阻读数比实际值_________(填“偏大”、“偏小”)。 【答案】 (1). (1)E (2). R (3). U=E-IR (4). 0 (5). (6). (2)偏大 【解析】 (1)根据闭合电路欧姆定律可知,内压U=E-IR,则可知图象与纵坐标的交点为电源的电动势;故UM=E;图象的斜率表示外电阻R;图象与横坐标交点表示内电压为零,故说明内阻为零;此时电流; (2)欧姆表内阻,电流表满偏电流Ig不变,电源电动势E变小,则欧姆表总内阻要变小,由闭合电路欧姆定律可得:,R测=-R,由于内阻R变小,则待测电阻阻值R测偏大,电池内阻增大,故R0的阻值调零时一定偏小,所以测量电阻读数比实际值大. 14.如图所示,一半径为R的光滑圆环,竖直放在水平向右的匀强电场中,匀强电场的电场强度大小为E.环上a、c是竖直直径的两端,b、d是水平直径的两端,质量为m的带电小球套在圆环上,并可沿环无摩擦滑动,已知小球自a点由静止释放,沿abc运动到d点时速度恰好为零,可得小球所受重力_____(选填“大于”、“小于”或“等于”)带电小球所受的静电力。小球在_____(选填“a”、“b”、“c”或“d”)点时的电势能最小。 【答案】 (1). 等于 (2). b 【解析】 根据动能定理,从a到d过程,有:mg•R-qE•R=0,解得:qE=mg,即电场力与重力大小相等,故重力场和电场的复合场中的最低点在bc段圆弧的中点处,小球运动此处时动能最大;根据功能关系,除重力外其余力做功等于机械能的增加量;小球受到重力、电场力和环的弹力作用,弹力沿径向,速度沿着切向,故弹力一直不做功,除重力外只有电场力做功,由于电场力水平向左,故运动到b点时,电场力做的功最多,机械能增量最大,电势能最小. 15.一平行板电容器板长为L,两板间距离为d将其倾斜放置,如图所示,两板间形成一匀强电场。现有一质量为m,电量为 +Q的油滴以初速度v.自左侧下板边缘处水平进入两板之间,沿水平方向运动并恰从右侧上板边缘处离开电场.那么,两板间电势差的大小为________. 【答案】 ; 【解析】 【分析】 微粒在电场中受到重力和电场力,而做直线运动,电场力与重力的合力方向与速度方向在同一直线上,否则就做曲线运动.根据几何关系求出电场强度,再根据U=Ed求解电势差。 【详解】微粒在电场中受到重力和电场力,而做直线运动,电场力与重力的合力方向与速度方向在同一直线上,所以电场力方向必定垂直极板向上,则 解得: 两板间电势差的大小U=Ed= 。 【点睛】本题是带电粒子在电场中运动的问题,关键是分析受力情况,判断出粒子做匀加速直线运动,根据几何关系求出电场强度。 三、计算题 16.如图所示电路中,电源电动势E=12V,内电阻r=1.0Ω,电阻R1=9.0Ω,R2=15Ω,电流表A的示数为0.4A,求电阻R3的阻值和它消耗的电功率. 【答案】电阻R3的阻值为30Ω,它消耗的电功率为1.2W 【解析】 R2两端电压为:U2=I2R2=0.4×15V=6V 内阻r及R1两端电压为:U=E-U2=12V-6V=6V 干路中电流为: R3中电流为:I3=I-I2=0.6A-0.4A=0.2A R2和R3并联,电压相等即U2=U3=6V R3阻值为: R3功率为:P3=U3I3=6×0.2W=1.2W 【点睛】对于直流电路的计算问题,关键理清电路结构,然后结合串并联电路电流与电压的关系、闭合电路欧姆定律列式求解. 17.两物块A、B用轻弹簧相连,质量均为2 kg,初始时弹簧处于原长,A、B两物块都以v=6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动,质量4 kg的物块C静止在前方,如图所示.B与C碰撞后二者会粘在一起运动.则在以后的运动中: (1)当弹簧的弹性势能最大时,物块A的速度为多大? (2)系统中弹性势能的最大值是多少? 【答案】(1) (2)12J 【解析】 (1)当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大.由A、B、C三者组成的系统动量守恒,(mA+mB)v=(mA+mB+mC)·vABC 解得vABC=m/s=3 m/s (2)B、C碰撞时B、C组成的系统动量守恒, 设碰后瞬间B、C两者速度为vBC, 则mBv=(mB+mC)vBC,vBC=m/s=2 m/s 设物块A、B、C速度相同时弹簧的弹性势能最大为Ep,根据能量守恒 Ep=(mB+mC)+mAv2-(mA+mB+mC)=×(2+4)×22J+×2×62J-×(2+2+4)×32J=12 J 18.如图所示,质量m=5.0×10-8千克的带电粒子,以初速v0=2m/s 的速度从水平放置的平行金属板A、B的中央,水平飞入电场,已知金属板长0.1m,板间距离d=2×10-2m,当UAB=1000V时,带电粒子恰好沿直线穿过电场,若两极板间的电势差可调,要使粒子能从两板间飞出,UAB的变化范围是多少?(g取10m/s2) 【答案】 【解析】 试题分析:(1)当UAB=103V时,带电粒子恰能做匀速直线运动,则有 Eq=qU/d=mg 得q =mgd/U=1×10―11C。 (2)当微粒正好从B出去,带电粒子在电场中受到竖直向上的电场力和竖直向下的重力,在电场中做类平抛运动,有水平方向 L=v0t1 竖直方向d/2=a1t12/2 ② mg―qU1/d=ma1③ 联立①、②、③代入数据得U1=200V。 (3)当粒子正好从A出去,带电粒子在电场中受到竖直向上的电场力和竖直向下的重力,在电场中做类平抛运动,水平方向L=v0t2…④ 竖直方向d/2=a2t22/2 ⑤ qU2/d―mg =ma2⑥ 联立④、⑤、⑥代入数据得U2=1800V。 综上所述,AB间电压在[ 200V,1800V ]之间 考点:带电粒子在电场中的偏转。 19.如图所示,连接在电路中的电阻大小分别为,,电容器的电容为,电流表的内阻不计.若电路中接入电动势E=3V、内阻的直流电源,则闭合开关S,待电路稳定后,试求: (1)电路稳定后电流表的示数; (2)电路稳定后电容器两端的电压; (3)在断开电源时通过的电荷量 【答案】(1)0.6A;(2)1.2V;(3)1.8×10-5C; 【解析】 (1)由于闭合开关S,待电路稳定后R1、R2被短路,电容器支路断路,故由闭合电路欧姆定律得: 由于闭合开关S,待电路稳定后R1、R2中均无电流通过,即R1、R2两端的电压都为零,即: 故电容器两端的电压 再断开电源后,电容器通过电阻R1、R2、R3进行放电.由于放电电路为R1、R2并联后再与R3串联,故通过R1的电荷量为电容器带电荷量的一半. 而原来电容器所带的电荷量 故通过R1的电荷量查看更多