江西省宜春市宜丰中学2022-2023学年高一下学期学业水平模拟考试物理试题(含解析)
展开江西省宜春市宜丰中学2022-2023学年高一下学期学业水平模拟考试物理试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.关于静电场,下列说法正确的是( )
A.只有体积小的带电体才能被看成点电荷
B.电荷在电势高处电势能大,电势低处电势能小
C.元电荷的数值与一个电子电荷量的数值相等,且带负电
D.公式,适用于任何情况的静电场,且φ与Ep和q均无关
2.如图所示A、B是一条电场线上的两个点,相距为d。设A点的电场强度为EA,则( )
A.A点电势一定等于B点电势
B.A点电势一定高于B点电势
C.A点电势一定低于B点电势
D.A、B两点间的电势差一定等于EAd
3.质量为的物体,在距地面高处以的加速度由静止竖直下落到地面,下列说法中正确的是( )
A.重力做功
B.物体的动能增加
C.物体的机械能减少
D.物体克服阻力做功
4.神舟十五号航天员乘组入驻“天宫”空间站,与神舟十四号航天员乘组实现“太空会师”,开启了中国空间站长期有人驻留的时代。空间站的运行轨道可视为圆形轨道,下列说法正确的是( )
A.空间站的运行速度大于第一宇宙速度
B.航天员在空间站中处于完全失重状态,不受地球的引力作用
C.航天员出舱时,若与空间站连接的安全绳脱落,航天员将做离心运动飞离空间站
D.若已知空间站在轨运行周期、环绕速度及引力常量,则可估算出地球的质量
5.一装置由带正电的金属圆筒Q和带负电的线状电极P组成,圆筒内的电场线如图所示,,且A、B、C三点和电极P在一条直线上,下列说法正确的是( )
A.B点的电场强度大于A点的电场强度 B.
C.C点的电势比B点的电势高 D.负试探电荷在A点的电势能比在B点大
6.如图所示,真空中a、b、c、d四点共线且等间距,a、b、c、d连线水平。先在a点固定一点电荷+Q,测得b点场强大小为E;若再将另一点电荷+2Q放在d点,则( )
A.b点电场强度大小为,方向水平向左
B.b点电场强度大小为,方向水平向右
C.c点电场强度大小为,方向水平向右
D.c点电场强度大小为,方向水平向左
7.如图1所示,半径为R均匀带电圆形平板,单位面积带电量为σ,其轴线上任意一点P(坐标为x)的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出:,方向沿x轴。现考虑单位面积带电量为σ的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为r的圆板,如图所示。则圆孔轴线上任意一点Q(坐标为x)的电场强度为( )
A. B.
C. D.
二、多选题
8.如图是某电场中的电场线,电场中有A、B两点,下列结论正确的是( )
A.A点的场强比B点的场强大
B.A点的场强方向与B点的场强方向相同
C.将同一负电荷分别放在A,B两点,放在A点的电势能比放在B点的电势能大
D.因为A,B两点没有电场线通过,所以电荷放在这两点不会受静电力作用
9.在竖直向上的匀强电场中,有两个质量相等、带异种电荷的小球A、B(均可视为质点)处在同一水平面上.现将两球以相同的水平速度v0向右抛出,最后落到水平地面上,运动轨迹如图所示,两球之间的静电力和空气阻力均不考虑,则
A.A球带正电,B球带负电
B.A球比B球先落地
C.在下落过程中,A球的电势能减少,B球的电势能增加
D.两球从抛出到各自落地的过程中,A球的动能变化量比B球的小
10.空间有一沿轴对称分布的电场,其电场强度随变化的图像如图所示,轴正方向为电场强度的正方向。下列说法中正确的是( )
A.该电场可能是由一对分别位于和两点的等量异种电荷形成的电场
B.和两点的电势相等
C.正电荷从运动到的过程中电势能先增大后减小
D.原点与两点之间的电势差大于与两点之间的电势差
11.如图所示,内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上,带电量为qA的小球a固定于圆心O的正下方半圆上A点;带电量为q,质量为m的小球b静止于B点,其中∠AOB=30°。由于小球a的电量发生变化,现发现小球b沿容器内壁缓慢向上移动,最终静止于C点(未标出),∠AOC=60°。下列说法正确的是( )
A.水平面对容器的摩擦力向左
B.容器对小球b的弹力始终与小球b的重力大小相等
C.出现上述变化时,小球a的电荷量可能减小
D.出现上述变化时,可能是因为小球a的电荷量逐渐增大为
三、实验题
12.菜物理兴趣小组探究影响电荷间静电力的因素,实验装置如图所示、带正电的小球A固定不动,带正电的小球B通过绝缘丝线系在铁架台上,小球B会在静电力的作用下发生偏离。把系在丝线上的带电小球B先后排在图中横杆上的、、等位置,实验时通过调节丝线长度,始终使A、B两球球心在同一水平线上,待小球B平衡后,测得丝线偏离竖直方向的角度为,A、B两球球心间的距离为,小球B的质量为,当地重力加建度大小为。
(1)以上实验采用的方法是______
A.微小量放大法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.理想实验法
(2)通过分析A、B两球之间的库仑力大小与A、B两球球心间的距离的关系可知:两小球所带电荷量不变时,两小球间的静电力______。
(3)若实验中小球A、B的电荷量分别为和,则静电力常量可表示为______。(用题中涉及的物理量符号表示)
13.在“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)下面叙述正确的是_________
A.重物必须选择体积大的物体
B.选用点迹清晰、特别是第1、2点间距接近2mm的纸带
C.打点计时器应先接通电源再释放纸带
D.打点计时器应接在电压为4~6V的直流电源上
(2)选出一条纸带如图所示,其中O点为起始点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以50Hz的交变电流,用分度值为1mm的刻度尺,测得OA=11.13cm,OB=17.69cm,OC=25.90cm。在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点,已知重物的质量为1kg,根据以上数据计算,当打点针打到B点时,重物的重力势能比开始下落时减少了_______J,这时它的动能是_______J,由此得到的结论是_________。(g取9.8m/s2,保留三位有效数)
四、解答题
14.如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab间距离,bc间距离,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角。一个带电量的负电荷从a点移到b点克服电场力做功。求:
(1)电荷从b点移到c点,电势能的变化量;
(2)a、c两点间的电势差。
15.宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点,沿水平方向以初速度v0抛出一个小球,测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上,斜坡的倾角为,已知该星球的半径为R,引力常量为G,球的体积公式是。求:
(1)该星球表面的重力加速度g;
(2)该星球的第一宇宙速度。
16.如图所示,水平绝缘粗糙的轨道与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径,在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度.现有一电荷,质量的带电体(可视为质点),在水平轨道上的点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的点(图中未画出).取.试求:
(1)带电体运动到圆形轨道点时对圆形轨道的压力大小.
(2)点到点的距离.
(3)带电体在从开始运动到落至点的过程中的最大速度.
参考答案:
1.D
【详解】A.带电体看作点电荷的条件,当一个带电体的形状及大小对它们间相互作用力的影响可忽略时,这个带电体可看作点电荷,是由研究问题的性质决定,与自身大小形状无具体关系,A错误;
B.正电荷在电势高的地方电势能大,电势低的地方电势能小;负电荷在电势高的地方电势能小,电势低的地方电势能大,B错误;
C.元电荷跟一个电子电荷量数值相等,但不是带负电,C错误;
D.公式是电势的比值定义式,适用于任何情况的静电场,静电场中某点的电势由电场本身决定,与试探电荷的电势能、电荷量无关,D正确。
故选D。
2.B
【详解】ABC.沿电场线电势逐渐降低,可知A点电势一定高于B点电势,选项B正确,AC错误;
D.一条电场线不能确定是否是匀强电场,则A、B两点间的电势差不一定等于EAd,选项D错误。
故选B。
3.C
【详解】A.根据重力做功与重力势能变化的关系得
物体在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面,则
所以重力势能减小了mgh,A错误;
B.根据牛顿第二定律得
根据动能定理知道
,
物体的动能增加,故B错误;
CD.物体除了重力还受到阻力f,根据牛顿第二定律得
解得
故
所以物体克服阻力做功,即机械能减少,C正确,D错误。
故选C。
【点睛】解这类问题的关键要熟悉功能关系,也就是什么力做功量度什么能的变化,并能建立定量关系。我们要正确的对物体进行受力分析,能够求出某个力做的功。
4.D
【详解】A.第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度,根据
解得
由于空间站的运行轨道半径大于近地卫星的半径,可知空间站的运行速度小于第一宇宙速度,A项错误;
B.航天员在空间站中处于完全失重状态,但是航天员仍然受地球的引力作用,由地球引力提供匀速圆周运动的向心力,B项错误;
C.航天员出舱时,由于惯性,航天员仍然与空间站具有近似相等的速度,此时仍然满足
即此时若与空间站连接的安全绳脱落,航天员仍然在该轨道上做匀速圆周运动,C项错误;
D.根据
解得
若已知空间站在轨运行周期、环绕速度及引力常量,则可估算出地球的质量,D项正确。
故选D。
5.C
【详解】A.根据电场线的疏密程度与电场强度的关系,结合题图可知A点的电场强度大于B点的电场强度,故A错误:
B.由电场线的疏密程度可看出,BP间的平均场强大于CB间的平均场强电场,根据 可得
故B错误;
C.沿着电场线方向电势降低,可知C点的电势比B点的电势高,故C正确;
D.由电场线的疏密程度可看出,BP间的平均场强小于AP间的平均场强电场,根据 可得
结合电场线方向知,
根据可得,负试探电荷在A点电势能小于B点的电势能,故D错误。
故选C。
6.D
【详解】AB.设ab=bc=cd=L,据题+Q在b点产生的场强大小为E,方向水平向右,由点电荷的场强公式得,+2Q在b点产生的电场强度大小为
方向水平向左,所以b点的场强大小为
方向水平向右,故AB错误;
CD.+Q在c点产生的电场强度大小为
方向向右,+2Q在c点产生的电场强度大小为
所以c点的场强大小为
方向水平向左,故C错误,D正确。
故选D。
7.B
【详解】将挖去的圆板补上,复原无限大均匀带电平板,设无限大均匀带电平板在Q点的场强为E,补回来的半径为r的圆板在Q点的场强为E1,待求的场强为E2,由电场叠加原理得
由得,当R无限大时
解得
故选B。
8.AC
【详解】由图看出,A点处电场线比B点处电场线密,则A点的场强比B点的大,故A正确.场强方向沿电场线的切线方向,则知A、B两点处的场强方向不同,故B错误.沿电场线电势降低,则A点的电势低于B点,则将同一负电荷分别放在AB两点,放在A点的电势能比放在B点的电势能大,选项C正确;没有电场线通过的地方不代表没有电场,这两点有电场存在,电荷放在这两点会受电场力作用,故D错误.故选AC.
【点睛】本题关键掌握电场线的两个物理意义:电场线疏密表示场强的大小,切线方向表示电场的方向.
9.AD
【详解】两球在水平方向都做匀速直线运动,由x=v0t知,v0相同,则A运动的时间比B的长,竖直方向上,由h=at2,h相等,可知,A的合力比B的小,所以A的电场力向上,带正电,B的电场力向下,带负电,故A正确.A运动的时间比B的长,则B球比A球先落地,故B错误.A的电场力向上,电场力对A球做负功,A球的电势能增加.B的电场力向下,电场力对B球做正功,B球的电势能减小,故C错误.A的合力比B的小,则A的合力做功较少,由动能定理知A球的动能变化小,故D正确.
10.BD
【详解】A.根据等量异种电荷形成电场的特点可知,在等量异种电荷的连线上,各点的电场强度的方向相同,而题图中电场强度的大小和方向都沿轴对称分布,所以该电场一定不是由一对分别位于和两点的等量异种电荷形成的电场,故A错误;
B.E-x图像与x轴所围的面积表示电势差,则由题意可知
即
所以
故B正确;
C.由题图可知,从到电场强度方向始终为正,则正电荷运动的方向始终与电场强度方向相同,所以静电力做正功,电势能逐渐减小,故C错误;
D.由
可得
又因为
所以
故D正确。
故选BD。
11.BD
【详解】A.对整体进行受力分析,整体受到重力和水平面的支持力,两力平衡,水平方向不受力,所以水平面对容器的摩擦力为0,故A错误;
B.小球b在向上缓慢运动的过程中,所受的外力的合力始终为0,如图所示
小球的重力不变,容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心,无论小球a对b的力如何变化,由矢量三角形可知,容器对小球的弹力大小始终等于重力大小,故B正确;
C.若小球a的电荷量减小,则小球a和小球b之间的力减小,小球b会沿半圆向下运动,与题意矛盾,故C错误;
D.小球a的电荷量未改变时,对b受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形,此时静电力为
a、b的距离为
当a的电荷量改变后,静电力为
a、b之间的距离为
由静电力
可得
故D正确。
故选BD。
12. B 随两球球心间的距离的增大而减小
【详解】(1)[1]实验过程中,保持电荷量不变,改变球心距,属于控制变量法。
(2)[2]通过分析可知,两小球所带电荷量不变时,两个小球间的静电力随两球球心间的距离的增大而减小。
(3)[3]对小球受力分析可知
因为库仑力为
得
13. BC/CB 1.73 1.71/1.70 在忽略误差的情况下,重锤的机械能守恒
【详解】(1)[1]A.重物必须选择体积小而质量稍大的物体,以减小阻力带来的影响,故A错误;
B.选用点迹清晰、特别是第1、2点间距接近2mm的纸带,这样的纸带打第1个点的速度接近于零,故B正确;
C.为充分利用纸带,打点计时器应先接通电源再释放纸带,故C正确;
D.打点计时器应接在交流电源上,故D错误。
故选BC。
(2)[2]当打点针打至B点时重锤的重力势能比开始时减少了
[3] 在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点,则时间间隔为
B点的瞬时速度
则动能为
[4]由此得到的结论是在忽略误差的情况下,重锤减少的重力势能等于增加的动能,重锤的机械能守恒。
14.(1)电势能增加;(3)300V
【详解】(1)负电荷从a点移到b点克服电场力做功,说明负电荷所受电场力的方向为由b指向a,负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反,故该匀强电场的方向为由a指向b(水平向右), 由
代入数值可得
负电荷由b点移到c点,电场力做的功为
电场力做负功,电荷的电势能增加,故了电荷的电势能增加。
(2)a、c两点间的电势差为
15.(1);(2)
【详解】(1)小球水平抛出做平抛运动,根据平抛运动规律可得
解得
(2)卫星绕该星球做低轨道的圆周运动时,轨道半径近似等于星球的半径,由万有引力提供向心力,可得
又
联立,可得
16.(1)6.0N;(2)0;(3)
【详解】(1)设带电体通过C点时的速度为vC,由牛顿第二定律得:
解得:
设带电体通过B点时的速度为vB,设轨道对带电体的支持力大小为FB,在B点,由牛顿第二定律得:
带电体从B运动到C的过程中,由动能定理得:
解得
根据牛顿第三定律,带电体对轨道的压力:
;
(2) 设带电体从最高点C落至水平轨道上的D点经历的时间为t,根据运动的分解有:
解得:
(3)由P到B带电体作加速运动,故最大速度一定出现在从B经C到D的过程中.在此过程中只有重力和电场力做功,这两个力大小相等,其合力与重力方向成夹角斜向右下方,故最大速度必出现在B点右侧对应圆心角为处.设小球的最大动能为Ekm,根据动能定理有:
解得:
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