2022-2023学年广东省广州市广州中学高二上学期期中考试物理试题(有答案)
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一、单选(每题4分)
1.在点电荷Q形成的电场中某点P,放一电荷量为q的检验电荷,q受到的电场力为F。如果将q移走,那么P点的电场强度大小为( )
A. B. C.qF D.0
2.有两个相同的带电小球,各带电量为+2Q、-Q。当两球距离为r时(二者可视为点电荷),两球间的库仑力大小为F。现使用绝缘工具让两球接触后并放回原处,则两球间的库仑力大小变为( )
A. B. C. D.
3.如图所示,取一对用绝缘柱支持的不带电导体A和B,使它们彼此接触,小明用绝缘棒把带正电荷的物体C移近导体A,发现贴在A、B下部的金属箔都张开,下列说法正确的是( )
A.此时A和B都带正电荷
B.此时A带正电荷,B带负电荷
C.若导体A与大地通过导线相连接,最终A带负电
D.若导体B与大地通过导线相连接,最终A带正电
4.通过电阻丝的电流是I=100mA,电阻丝的电阻是R=100Ω,通电时间是t=10s,则( )
A.电阻丝两端电压是100V B.通过其某一横截面的电荷量是2C
C.电流做的功是100J D.产生的热量是10J
5.如图所示,平行板电容器电容为C,两板间距离为d,其带电量为Q,上极板带正电。电场中有距离为L的A、B两点,连线AB与极板间的夹角为30°。现将一个电荷量为q的正电荷由A点移动到B点,电场力做的功是( )
A. B. C. D.
题5 题6 题7
6.如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3均为定值电阻,电压表与电流表均为理想电表。开始时开关S闭合,电压表、电流表均有示数,某时刻发现电压表和电流表读数均变大,则电路中可能出现的故障是( )
A.R1断路 B.R2断路 C.R1短路 D.R3短路
7.如图所示的电路中,U=120V,滑动变阻器R2的最大值为200Ω,R1=100Ω.当滑片P滑至R2的中点时,a、b两端的电压为( )
A.120 V B.40 V C.60 V D.80 V
8.甲、乙两种元件的电流随着它们两端电压变化的关系图线如图所示,根据伏安特性曲线可判断( )
A.甲的电阻为R=1Ω
B.乙的电阻率随着温度的升高而增大
C.交点a处,乙的电阻小于甲的电阻
D.乙是非线性元件,可用公式R=U/I计算其阻值
二、多选(每题4分)
9.如图所示,PQ为等量异种点电荷A、B连线的中垂线,C为中垂线上的一点,M、N分别为AC、BC的中点,若取无穷远处的电势为零,则下列判断正确的是( )
A.M、N两点的电场强度相同
B.M、N两点的电势相等
C.若将一负试探电荷由M点移到C点,电场力做正功
D.负试探电荷在N的电势能小于在M点的电势能
10.一平行板电容器C,极板是水平放置的,电路如图所示,闭合电键。今有一带电油滴悬浮在两极板之间静止不动.下列说法正确的是
A.油滴带正电
B.要使油滴上升,可增大滑动变阻器R1的阻值
C.只增大两极板间的距离,油滴将向下加速运动
D.只将平行板电容器上极板向右平移少许,带电液滴仍保持静止
11.如图所示,虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线,且相邻等势面之间的电势差相等。实线为一带正电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,M、N是这条轨迹上的两点。则下面说法中正确的是( )
A.三个等势面中,a的电势最高
B.该正电粒子一定从N点运动到M点
C.对于M、N两点,带电粒子通过N点时加速度较大
D.对于M、N两点,带电粒子通过N点时电势能较大
12.有人设计了一个利用静电除尘的盒状容器,它的上下底面为正对的金属板,板间距为,当连接到电压为的电源两极时,两金属板间产生一个匀强电场,如图所示。现有一定量烟尘颗粒均匀分布在密闭的除尘器内,且这些颗粒在两板间处于静止状态。合上电键之后,颗粒向下运动。每个颗粒电性相同,带电量均为,质量均为,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,颗粒重力不计。则( )
A.颗粒带正电
B.经过时间烟尘颗粒可以被全部吸附
C.除尘过程中电场对区间内全部烟尘颗粒做功共为(为容器中颗粒总数)
D.若两板间距调整为,则颗粒在除尘器中能获得的最大速率将变为调整前的倍
三、填空题(每空3分)
13.(1)若将一个电量为2.0×10-10 C的正电荷,从零电势点移到电场中M点需要克服电场力做功8.0×10-9 J,则该正电荷在M点的电势能为 __________ J。
(2)一台电动机,额定电压是100V,电阻是2Ω。正常工作时,通过的电流为5A,则电动机正常工作时输出的机械功率为___________W。
(3)在边长为L的正六边形ABCDEF的顶点上各固定一个点电荷,它们的带电量如图所示,则几何中心处的场强大小____________.
14.(8分)奋进实验小组测量由某种新材料制成的电热丝的电阻率ρ,步骤如下:
(1)用螺旋测微器测量电热丝的直径,某次测量结果如图所示,则其直径d=_________mm。
(2)用毫米刻度尺测得电热丝的长度L。
(3)实验小组的同学计划用伏安法测量电热丝的电阻,电流表外接法如图乙所示(RX表示待测电阻),电流表内接法如图丙所示。采用外接法时,由于电压表的分流,电阻测量值______(填 “大于”或“小于”)真实值;采用内接法时,由于电流表的分压,电阻测量值______(填“大于”或“小于”)真实值。
(4)用多用电表欧姆挡粗测电热丝的电阻,多用电表调至“×10Ω”挡,调好零点,正确测量示数如图,则阻值是_______Ω。
(5)实验中所用直流电源电动势约为4V、内阻可忽略,电流表A的量程为30mA、内阻约为30Ω,电压表V的量程为3V、内阻为10kΩ,滑动变阻器R1的阻值变化范围为0~10Ω,则实验电路应采用图中的_______。(Rx代表电热丝)
(6)选择合适电路,进行正确操作,测得电流表示数为I,电压表示数为U,则电热丝的电阻率ρ=_______。(用d、L、I、U表示)
15.(6分)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻,电路图如下。
(1)某位同学利用正确的电路图做实验,分别记录了电流表和电压表的示数的多组数据,根据多组数据在坐标纸上标出的对应点,请在坐标纸上画出图线。
(2)根据实验得到的图象,求电池的电动势E=______V,内电阻r=_____。(结果保留三位有效数字)
(3)由于________________________,实验结果存在误差,使电动势和内阻的测量值都小于其真实值。
16.(7分)如图所示,一质量为m、带电荷量大小为q的小球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,假设电场足够大,静止时悬线向左与竖直方向夹角为。小球在运动过程中电荷量保持不变,重力加速度为g。求:(,)
(1)电场强度E的大小;(2)若在某时刻将细线突然剪断,求经过时间t后小球的速度大小v。
17.(12分)如图所示,一个电子由静止开始经加速电场加速后,又沿偏转电场极板间的中心轴线从O点垂直射入,并从另一侧射出打到荧光屏上的P点,点为荧光屏的中心。已知电子质量m、电荷量e、加速电场电压、偏转电场电压U、极板的长度、板间距离d、极板的末端到荧光屏的距离为(忽略电子所受重力)。求:
(1)电子射入偏转电场时的初速度;(2)电子打在荧光屏上的P点到点的距离h;
(3)为确保电子能从偏转电场射出,偏转电压U和加速电压的比值应满足什么要求。
18.(10分)如图所示,竖直面内的光滑半圆弧绝缘轨道与光滑水平绝缘轨道相切于B点,圆弧轨道左边有场强大小E=2104N/C、方向与水平轨道成θ=37°斜向上的匀强电场。一个带电量的小物块以初速度v0=16m/s从A点开始运动,A、B间距L=10m。物块质量m=0.2kg,运动过程中电量不变,圆弧半径R=4m,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)带电物块通过C点时的速度大小;
(2)带电物块从C点抛出后在竖直方向和水平方向的加速度大小和方向;
(3)带电物块从C点抛出后落在水平地面时距A点的距离。
参考答案:
1.A
【解析】根据电场强度的定义式可知P点的电场强度大小为,电场强度是电场自身的性质,与场源电荷Q有关,而与试探电荷q无关,如果将q移走,那么P点的电场强度大小仍为。
故选A。
2.C
【解析】开始时
将两球接触后再分开,每个球带的电荷为1/2Q,则
故选C。
3.C
【解析】AB.带正电的物体C靠近A附近时,由于静电感应,A端带上负电,B端带上正电;所以金属箔都张开,故AB错误;
C.若导体A与大地通过导线相连接,远端为大地,近端为A,则A带负电,故C正确;
D.若导体B与大地通过导线相连接,远端为大地,近端为A,则A带负电,故D错误。
故选C。
4.D
【解析】A.电阻丝两端电压是
U=IR =10 V
A错误;
B.通电时间为10s时,通过某一截面的电荷量为
q=It=1 C
B错误;
CD.因为电阻丝是纯电阻,所以电流做的功全部转化为内能,则有
W=I2Rt=10J
C错误,D正确。
故选D。
5.B
【解析】设两极板间电压为U,则根据电容的定义式有
①
两极板间的电场强度大小为
②
将一个电荷量为q的正电荷由A点移动到B点电场力做的功为
③
联立①②③解得
④
故选B。
6.B
【解析】A.若R1断路,电流表读数为零,故A错误;
B.若R2断路,外电路总电阻增大,总电流减小,内电压减小,则电压表读数变大;R3的分压增大,则电流表的读数变大,故B正确;
C.若R1短路,外电路总电阻减小,总电流增大,内电压增大,则电压表读数变小,电流表的读数变大,故C错误;
D.若R3短路,外电路总电阻减小,总电流增大,内电压增大,则电压表读数变小,故D错误。
故选B。
7.B
【解析】由题意,滑片P至R2的中点时,变阻器下半部分电阻为100Ω,下半部分电阻与R1并联的阻值为
则a、b两端的电压为
故选B。
8.D
【解析】A.图中无数据,甲的电阻不确定,故A错误;
BD.由图可知,乙导体电流随电压的增大而增大,每一点与原点连线的斜率表示该点电阻的倒数,故可知乙导体的电阻随电压的增大而减小;随电压的升高电阻率减小,而随电压增大,温度是升高的,所以乙的电阻率随着灯丝温度的升高而减小,乙虽然是非线性元件,但是也是可以用欧姆定律计算阻值的,故B错误,D正确;
C.交点a处,乙的电阻等于甲的电阻,故C错误。
故选D。
9.CD
【解析】A.等量异种点电荷的电场分布如图所示
由图可知,M、N两点场强大小相等,但方向不同,故A错误;
B.AB连线的中垂线,即PQ线上各点的电势均为零,PQ左侧电势为负,右侧电势为正,则M点电势低于N点电势,故B错误;
C.若将一负试探电荷由M点移到C点,C点的电势为零,因此电势升高电势能降低,电场力做正功,C正确,故C正确;
D.无穷远处电势为零,N点电势大于M点,负电荷在N点的电势能小于负电荷在M点的电势能,故D正确。
故选CD。
10.CD
【解析】A.从图中可得A板带正电,电场方向竖直向下,要使粒子静止,则必须满足电场力和重力等大反向,故粒子受到的电场力竖直向上,所以粒子带负电,A错误,
B.要使油滴上升,即电场力增大,则根据公式可得,可使极板间的距离减小,或者增大两极板间的电压,但由于两极板间的电压等于两端电压,所以无论怎么移动滑动变阻器,电压都不会变化,B错误,
C.当增大两极板间的距离,电场强度减小,所以油滴将向下加速,C正确,
D.因为电容器并未和电路断开,所以电场强度和两极板的正对面积无关,故只将平行板电容器上极板向右平移少许,电场强度不变,粒子静止,D正确。
故选CD。
11.CD
【解析】A.粒子做曲线运动,受到的电场力与等势面垂直且指向轨迹凹侧,如图所示
由于粒子带正电,故场强方向与粒子受力方向一致,沿电场线方向电势降低,可知三个等势面中,的电势最低,A错误;
B.粒子从运动至,力与速度夹角是钝角,电场力做负功,B错误;
C.相邻等势面如果电势差相等,在等势面越密的地方,场强越大,所以N点场强大于M点,则粒子受到的电场力更大,加速度更大,故C正确;
D.正电荷在电势高的地方电势能大,因为N点电势高于M点,故电荷在N点电势能较大,根据能量守恒可知,电势能大的地方动能较小,故D正确。
故选CD。
12.AB
【解析】A.两极板间在合上电键后形成竖直向下的匀强电场,原来静止的颗粒只受向下的电场力而加速运动,故颗粒带正电,故A正确;
B.颗粒做匀加速直线运动,最长的运动时间为从上极板到下极板,有
解得
故B正确;
C.若所有颗粒均从上极板加速运动到下极板,电场力所做总功为
但颗粒是充满在两极板之间,大多数颗粒加速的位移小于L,则实际的总功小于,故C错误;
D.颗粒从上极板加速到下极板获得最大速率,由动能定理
可得最大速率为
若两板间距调整为2L,而极板间的电压仍为U不变,则颗粒在除尘器中能获得的最大速率不变,故D错误。
故选AB。
13.(1)8.0×10-9 (2) 450 (3)
【解析】(1)电场力做正功,则电势能减小;克服电场力做功,则电势能增加;将一个正电荷从零电势点移到电场中M点克服电场力做功8.0×10-9 J,则该正电荷的电势能增加8.0×10-9 J,即该正电荷在M点的电势能为8.0×10-9 J。
(2)电动机因发热损失的功率为
总功率P=UI=100×5W=500W 则机械功率为P机=P-P热=500-50=450W;
(3)根据点电荷场源的决定式为,正电荷周围的场强沿着连线向外,负场源沿着连线指向场源.
正六边形的各定点到中心O的距离由几何关系推得.
由对称性可知a、d两场源在O点的总场强为,方向由ad;
b、e两场源在O点的总场强为,方向由be;
c、f两场源在O点的总场强为,方向由cf;
而和大小相等,互成120°,合场强为,方向由be;
则六个点电荷在O点的总场强为,方向由be.
14. 0.870 小于 大于 120 A
【解析】(1)螺旋测微器的精度为0.01mm,图中读数为
d=0.5mm+37.0×0.01mm=0.870mm
(3)由
可得采用图乙所示方案测电阻时,由于电压表的分流作用,所用电流表测量的电流大于流过待测电阻的电流,所以待测电阻Rx的测量值小于真实值;
由
可得采用图丙所示方案测电阻时,由于电流表的分压作用,所用电压表测量的电压大于待测电阻两端的实际电压,所以待测电阻Rx的测量值大于真实值;
(4)多用电表的电阻“×10”挡,由图可知该电阻的阻值约为120Ω;
(5)因
即电压表内阻远大于待测电阻,可知电路要采用电流表外接;滑动变阻器要用分压电路,则电路图选择A;
(6)Rx的电阻
出电阻定律
解得电阻率
15. 1.50 1.00 电压表的分流
【解析】(1)用平滑的直线连接数据点,尽量让更多的点在直线上,不能在直线上的尽量分布在直线两侧,如图
(2)由闭合电路欧姆定律得
结合图可知
(3)由于电压表的分流作用,使测出的小于真实值。
16.(1);(2)
【解析】(1)由于小球静止时偏向左边,受电场力水平向左,与电场强度方向相反,所以该小球带负电;对小球,由平衡条件可得
qE=mgtanθ
解得电场强度E的大小为
(2)剪断细线后,小球只受重力和电场力,所以两力的合力沿着绳的方向,小球做初速度为零的匀加速直线运动,小球受到的合力为
由牛顿第二定律得
F=ma
由速度-时间公式得
v=at=
17.(1);(2);(3)
【解析】(1)在加速电场中,根据动能定理
解得
(2)在偏转电场中,电子做类平抛运动
在水平方向上有
在竖直方向上有
根据牛顿第二定律
联立以上各式解得
电子射出时竖直方向速度为
得电子打在荧光屏上的P点到点的距离为
(3)为确保电子能从偏转电场射出得
即
解得
18.(1);(2),方向竖直向下;,方向水平向右;(3)
【解析】(1)由题意从A到C对小物块由动能定理得
解得带电物块通过C点时的速度大小为
(2)对小物块从C点抛出后受力分析可得竖直方向
水平方向
解得
,方向竖直向下
,方向水平向右
(3)带电物块从C点抛出后,设经过t时间落地,则竖直方向满足
水平方向满足
解得
所以落在水平地面时距A点的距离为
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