2023-2024学年天津市汇文中学高二(上)第一次月考物理试卷(含解析)
展开1.如图甲所示,直线AB是某电场中的一条电场线。若有一质子仅在电场力的作用下以某一初速度沿直线AB由A运动到B,其速度图像如图乙所示,下列关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB,以及质子在A、B两点所具有的电势能EpA、EpB和动能EkA、EkB,判断错误的是( )
A. EA
A. 保持Q、S不变,增大d,则θ变小,C变小
B. 保持d,S不变,增大Q,则θ变大,C变大
C. 保持Q,d不变,减小S,则θ变大,C变小
D. 保持Q、S、d不变,在两极板间插入电介质,则θ变小,C变小
3.如图在P板附近有电荷由静止开始向Q板运动,则以下解释正确的是( )
A. 到达Q板的速率与板间距离和加速电压两个因素有关
B. 到达Q板的速率与板间距离无关
C. 两板间距离越大,加速的时间越长,加速度越大
D. 若板间电压U、与电荷电量q均变为原来的2倍,则到达Q板的速率变为原来的4倍
4.在2s的时间内通过导体某横截面的电量为3.2C,则通过导体的电流强度为( )
A. 0.8AB. 1.6AC. 3.2AD. 6.4A
5.如图所示,图线1表示的导体电阻为R1,图线2表示的导体的电阻为R2,则下列说法正确的是( )
A. R1:R2=1:3
B. R1:R2=3:1
C. 将R1与R2串联后接于电源上,则电流比I1:I2=1:3
D. 将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1:I2=1:3
二、多选题:本大题共3小题,共15分。
6.如图是某区域的电场线分布,A、B、C是电场中的三个点,下列说法正确的是( )
A. 三点中B点场强最强,C点场强最弱
B. 一正点电荷在A处所受电场力的方向就是A点场强方向
C. 三点中C点电势最高
D. 把一负电荷从B点移到C点,电势能减小
7.两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m的带电油滴恰好静止在两极之间,如图所示,在其它条件不变的情况下,那么在下列的过程中( )
A. 如果保持连接电源,两极距离不变,非常缓慢地错开一些,电流计中电流从b流向a
B. 如果保持连接电源,将A板上移,油滴将向上加速运动
C. 如果断开电源,A板上移,B板接地,油滴静止不动,油滴处电势不变
D. 如果断开电源,两板间接静电计,A板上移,静电计指针张角变大
8.如图所示为有两个量程的电流表,已知表头的内阻Rg=90Ω,满偏电流Ig=10mA,电阻R1=1Ω,R2=9Ω。以下说法正确的是( )
A. 若使用A、B两个端点时,电流表量程为0~0.9A
B. 若使用A、B两个端点时,电流表量程为0~1A
C. 若使用A、C两个端点时,电流表量程为0~0.1A
D. 若使用A、C两个端点时,电流表量程为0~1A
三、填空题:本大题共1小题,共4分。
9.如图所示,螺旋测微器的示数为______ mm;游标卡尺的示数为______ cm.
四、实验题:本大题共1小题,共8分。
10.在“测定金属的电阻率”的实验中,将测金属导线的电阻Rx约为5Ω。电源为3伏特。
①为减小实验误差,应选用图1中______ (填“a”或“b”)为该实验的电路图。此接法的测量值______ 真实值(填“大于”、“等于”或“小于”)。
②若两点表的示数分别如图2所示,电流表的读数______ A,则电阻值为______ Ω(计算结果取两位有效数字)。
五、简答题:本大题共3小题,共48分。
11.如图所示,粒子发射器发射出一束质量为m,电荷量为q的粒子(不计重力),从静止经加速电压U1加速后,沿垂直于电场方向射入两平行板中央,受偏转电压U2作用后,以某一速度离开电场。已知平行板长为L,两板间距离为d,求:
(1)粒子进入偏转电场速度v0;
(2)粒子在离开偏转电场时的纵向偏移量y;
(3)粒子在离开偏转电场时的动能Ek。
12.如图所示,在水平向左的匀强电场中,有一光滑半圆形绝缘轨道竖直固定放置,其半径为R,半圆轨道所在竖直平面与电场线平行,半圆轨道最低点与一水平粗糙绝缘轨道MN相切于N点。一小滑块(可视为质点)带正电且电荷量为q,质量为m,与水平轨道间的滑动摩擦力大小为0.5mg,现将小滑块从水平轨道的M点由静止释放,恰能运动到半圆轨道的最高点H。已知电场强度大小为3mgq,重力加速度大小为g,求:
(1)小滑块在最高点H的速度vH大小;
(2)M点距半圆轨道最低点N的水平距离L;
(3)小滑块通过半圆轨道中点P时,轨道对小滑块的弹力F大小。
13.如图所示的平面直角坐标系,在第一象限内有方向沿y轴负方向的匀强电场,现有一质量为m、带电荷量为+q的不计重力的微粒自y轴左侧第二象限内经一加速电压U0加速后从P点沿x轴正方向进入第一象限,微粒通过坐标为(+x0,0)的Q点且此时速度与x轴正方向间夹角为α=60°,不计空气阻力。求:
(1)从P点进入电场时的速度v0的大小;
(2)微粒在一象限运动所需时间为多少?
(3)匀强电场的电场强度E的大小。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:A.速度—时间图像的斜率表示质子的加速度的大小,由于斜率减小,则从A运动到B过程中质子的加速度减小,根据牛顿第二定律可知电场力减小,由F=Eq知由A运动到B,场强E减小,所以EA>EB,故A错误;
B.质子带正电,在电场力的作用下做加速运动,所以电场方向从A指向B,则B点的电势低,即φA>φB,故B正确;
CD.电场力对质子做正功,电势能减小,动能增大,则EpA>EpB,EkA
故选:A。
根据速度图像得出带电粒子的加速度越来越小,根据牛顿第二定律说明电场力越来越小,再根据电场强度的定义分析判断,根据速度变化判断电场线的方向,从而判断电势高度,根据电场力做功正负判断电势能的变化。
根据图像考查对电场的认识,要求学生能从图像中找出加速度的大小及速度的变化,再应用动能定理及牛顿第二定律进行分析判断;同时还需注意,电势能是由电荷及电场共同决定的,故不能忽视了电荷的极性。
2.【答案】C
【解析】解:A、根据电容的决定式C=ɛrS4πkd可知,电容与极板间距离成反比。当保持Q、S不变,增大d时,电容C减小,因电容器的带电量Q不变,则由电容的定义式C=QU分析可知,电容器板间电压增大,故静电计指针的偏角θ变大,故A错误;
B、当保持d、S不变,增大Q时,根据电容的决定式C=ɛrS4πkd可知,电容C不变,由电容的定义式C=QU分析可知,电容器板间电压增大,则θ变大,故B错误;
C、根据电容的决定式C=ɛrS4πkd可知,电容与极板的正对面积成正比,当保持d不变,减小S时,电容C减小,电容器极板所带的电荷量Q不变,由电容的定义式C=QU分析可知板间电压增大,则静电计指针的偏角θ变大,故C正确;
D、当保持Q、S、d不变,在两极板间插入电介质,根据电容的决定式C=ɛrS4πkd可知,电容C变大,由电容的定义式C=QU分析可知,电容器板间电压减小,则θ变小,故D错误。
故选:C。
静电计测定电容器两极板间的电势差,电势差越大,指针的偏角越大。根据电容的决定式C=ɛrS4πkd分析电容的变化情况,再由电容的定义式C=QU分析板间电压的变化,即可再确定静电计指针的偏角变化情况。
本题是电容动态变化分析问题,关键抓住两点:一是电容器的带电量不变;二是掌握电容的两个公式:电容的决定式C=ɛrS4πkd和电容的定义式C=QU。
3.【答案】B
【解析】解:AB.由动能定理可得
qU=12mv2
则到达Q板的速率为
v= 2qUm
可知到达Q板的速率只与加速电压有关,与板间距离无关,故A错误,B正确;
C.根据运动学公式
L=12at2
可知两板间距离越大,加速的时间越长,则加速度越小,故C错误;
D.若板间电压U与电荷的电量q均变为原来的2倍,由
v= 2qUm
可知到达Q板的速率变为原来的2倍,故D错误。
故选:B。
粒子运动过程只有电场力做功,应用牛顿第二定律、运动学公式与动能定理分析答题。
电场力做功仅与加速的电压高低有关,当极板间的间距发生变化时要首先判断极板间的电压是否发生变化。
4.【答案】B
【解析】解:根据电流强度的定义有I=qt=3.22A=1.6A,故B正确,ACD错误。
故选:B。
根据电流的定义式I=qt求解电流。
该题考查电流的计算,牢记公式即可。
5.【答案】A
【解析】解:A、B由图R1=U1I1=1Ω,R2=U2I2=3Ω,故A正确。
C、R1与R2串联后接于电源上,则电流比I1:I2=1:1.故C错误。
D、将R1与R2并联后接于电源上,电流比I1:I2=R2:R1=3:1故D错误。
故选:A。
由题图象是电阻的伏安特性曲线,其斜率k等于电阻的倒数.将R1与R2串联后接于电源上时,电流相等.将R1与R2并联后接于电源上时,电压相等,电流与电阻成反比.
本题考查识别、理解物理图象的能力.物理图象往往从数学角度,研究图象的斜率、面积、交点等意义.
6.【答案】AB
【解析】解:A、电场线的疏密反映电场强度强弱,由图象疏密知场强EB>EA>EC,故A正确;
B、场强的方向规定为正电荷受力的方向,则正点电荷在A处所受电场力的方向就是A点场强方向,故B正确;
C、沿电场线的方向电势逐渐降低,电势φB>φA>φC,C点电势最低,故C错误;
D、把一负电荷从B点移到C点,电场力做负功,电势能增加,故D错误;
故选:AB。
电场线的疏密反映电场强度的相对大小,电场线越密,场强越大.沿电场线的方向电势逐渐降低.
本题考查对电场线物理意义的理解,知道电场线的疏密表示场强的大小,沿电场线的方向电势逐渐降低.
7.【答案】CD
【解析】解:A、保持连接电源,则两板间的电势差不变,将两极距离不变,非常缓慢地错开一些,根据C=ɛrS4πkd可知,电容减小,由U=QC可知,U不变时,A极板上的电荷量减少,则电流计中电流从a流向b,故A错误;
B、如果保持连接电源,将A板上移,根据E=Ud可知,电场强度减小,则合力向下,油滴将向下加速运动,故B错误;
C、如果断开电源,A板上移,B板接地,根据E=Ud,C=QC,C=ɛrS4πkd可得E=4πkQϵrS,则可知电场强度不变,则油滴静止不动。B板接地,小球到B板的距离不变,则油滴P处电势φp=EdPB不变,故C正确;
D、如果断开电源,两板间接静电计,B板下移,由C选项的分析可知,Q不变,电场强度E不变,根据E=Ud可知,d在增大,两极板电势差增大,因此静电计指针张角变大,故D正确。
故选:CD。
带电油滴原来处于静止状态,电场力与重力平衡;分别对连接电源和断开电源两种情况分析,根据电容的定义式和决定式进行分析,明确电场强度的变化,再分析电势差和电量的变化,从而分析电势以及电荷的流动方向。
本题是电容的动态分析问题,关键确定电容器的电压和电量,要知道电路稳定时,电容器的电压等于所并联的电路两端的电压,并掌握电容定义式与决定式的内容,及理解电场力做功正负,与其电势能变化关系;注意应用当电容和电源断开只改变两板间距离时,两板间的电场强度不变。
8.【答案】BC
【解析】解:AB.若使用A、B两个端点时,电阻R2与表头串联再与电阻R1并联;
电阻R1两端电压UR=Ig(Rg+R2)
根据欧姆定律结合并联电路的特点
电路的最大电流为I1m=Ig+Ig(Rg+R2)R1=10mA+10×(90+9)1mA=1000mA=1A
则电流表量程为0~1A,故A错误,B正确;
CD.若使用A、C两个端点时,电阻R1与R2串联再与表头并联;
电阻R1、R2两端电压UR′=IgRg
根据欧姆定律结合并联电路的特点
电路的最大电流为I2m=Ig+IgRgR1+R2=10mA+10×901+9mA=100mA=0.1A
则电流表量程为0~0.1A,故C正确,D错误。
故选:BC。
并联电阻有分流作用,分流与电阻成反比;根据欧姆定律结合并联电路的特点分析作答。
本题考查了电流表改装,知道电表改装原理与分析清楚电路结构是解题的前提。
9.【答案】2.236 10.235
【解析】解:1、螺旋测微器的固定刻度为2mm,可动刻度为23.6×0.01mm=0.236mm,所以最终读数为2mm+0.236mm=2.236mm.
2、游标卡尺的主尺读数为102mm,游标尺上第7个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为7×0.05mm=0.35mm,所以最终读数为:102mm+0.35mm=102.35mm=10.235cm.
故答案为:2.236,10.235
解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法,主尺读数加上游标读数,不需估读.螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理,要能正确使用这些基本仪器进行有关测量.
10.【答案】a 小于 0.50 4.8
【解析】解:(1)电压表内阻远大于待测电阻阻值,为减小实验误差,电流表应采用外接法,电路图应选择图a所示的电路。电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,电流表所测电流偏大,由欧姆定律可知,电阻的测量值小于真实值。
(2)电压表量程为3V,由图c电压表可知,其分度值为0.1V,则读数为2.40V;电流表量程为0.6A,由图示电流表可知,其分度值为0.02A,则读数为0.50A,电阻阻值
R=UI=Ω
故答案为:(1)a,小于;(2)0.50,4.80。
(1)根据待测电阻阻值与电表内阻的关系确定电流表的接法,然后选择实验电路图;
(2)由图示电表读出其示数,然后由欧姆定律求出电阻阻值。
确定电流表的接法是正确选择实验电路的关键,当电压表内阻远大于待测电阻阻值时,电流表采用外接法。
11.【答案】解:(1)粒子在加速电场中,由动能定理得:qU1=12mv02
变形整理解得:v0= 2qU1m
(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动
水平方向上有:L=v0t
变形得:t=Lv0
竖直方向上有:y=12at2
又根据牛顿第二定律有:a=qU2md
联立解得:y=U2L24dU1
(3)粒子从静止到离开偏转电场的运动过程中,由动能定理得:q(U1+U2dy)=Ek
解得,粒子在离开偏转电场时的动能:Ek=qU1+qU22L24U1d2
答:(1)粒子进入偏转电场速度v0为 2qU1m;
(2)粒子在离开偏转电场时的纵向偏移量y为U2L24dU1;
(3)粒子在离开偏转电场时的动能Ek为(qU1+qU22L24U1d2)。
【解析】(1)由动能定理可以求出加速后的速度;
(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,由类平抛运动规律可以求出粒子在偏转电场中的偏移量;
(3)对整个过程,根据动能定理求出粒子离开电场时的动能。
解决本题的关键掌握处理类平抛运动的方法,知道粒子在垂直电场和沿电场方向的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解。
12.【答案】解:(1)在H点由重力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mg=mvH2R
解得:vH= gR
(2)设MN间的水平距离为L,从M点到H点的全过程,由动能定理得:
qEL−0.5mgL−2mgR=12mvH2
解得:L=R
(3)从P到H的过程,由动能定理得:
−qER−mgR=12mvH2−12mvP2
在P点弹力F与电场力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
F−qE=mvP2R
联立解得:F=12mg
答:(1)小滑块在最高点H的速度vH大小为 gR;
(2)M点距半圆轨道最低点N的水平距离L为R;
(3)小滑块通过半圆轨道中点P时,轨道对小滑块的弹力F大小为12mg。
【解析】(1)在H点由重力提供向心力,根据牛顿第二定律求解;
(2)对于从M点到H点的全过程,根据动能定理求解;
(3)从P到H的过程,由动能定理求得在P点的速度,在P点弹力F与电场力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求解。
本题考查了带电体在匀强电场中有轨道的运动问题,涉及到圆周运动的临界条件问题。基础题,分析向心力的来源,应用动能定理和牛顿第二定律解答。
13.【答案】解:(1)微粒在加速电场中,根据动能定理可得:
qU0=12mv02,
可得从P点进入电场时的速度的大小:
v0= 2qU0m。
(2)微粒在偏转电场中,微粒做类平抛运动,则有:
x0=v0t,
解得微粒在一象限运动所需时间为:
t=x0 m2qU0。
(3)粒子的加速度:
a=qEm,以及vy=at
对Q点有:
tan60°=vyv0,
联立解得:
E=2 3U0x0。
答:(1)从P点进入电场时的速度v0的大小为v0= 2qU0m;
(2)微粒在一象限运动所需时间为t=x0 m2qU0;
(3)匀强电场的电场强度E的大小为E=2 3U0x0。
【解析】(1)微粒在电场中加速,电场力做功转化为微粒动能,可求出速度;
(2)微粒在电场中偏转做类平抛运动,利用类平抛公式可求出运动时间;
(3)利用牛顿第二定律求出微粒加速度,然后结合运动学公式求出电场强度。
本题将动能定理、类平抛运动与牛顿第二定律结合,考查了考生多方面的知识掌握情况。
2022-2023学年北京市汇文中学高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析): 这是一份2022-2023学年北京市汇文中学高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析),共17页。试卷主要包含了单选题,实验题,简答题,计算题等内容,欢迎下载使用。
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