山西省大同市浑源五中2020届高三上学期月考物理试题

2019-2020学年山西省大同市浑源五中高三（上）第二次月考

物理试卷

一、选择题（本大题共10小题，共40分）

1.如图所示在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C(可视为质点)．若它们恰能处于平衡状态．那么这三个小球所带的电荷量及电性的关系，下面的情况可能的是(　　)

A. －9、4、－36 B. 4、9、36

C. －3、2、8 D. 3、－2、6

【答案】AD

【解析】

【详解】因题目中要求三个小球均处于平衡状态，故可分别对任意两球进行分析列出平衡方程即可求得结果．三个小球只受静电力而平衡时，三个小球所带的电性一定为“两同夹一异”，且在大小上一定为“两大夹一小”．

AD．AD均满足“两同夹一异”且“两大夹一小”，故AD正确。

BC．根据电场力方向来确定各自电性，从而得出“两同夹一异”，因此BC均错误．

2.如图所示，一电子沿等量异种点电荷的中垂直线由A→O→B运动，则电子所受等量异种点电荷的电场力的大小和方向变化情况是（）

A. 先变大后变小，方向水平向左

B. 先变大后变小，方向水平向右

C. 先变小后变大，方向水平向左

D. 先变小后变大，方向水平向右

【答案】A

【解析】

【详解】AB.根据等量异种电荷周围的电场线分布知，从A→O→B，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小。则电子所受电场力的大小先变大，后变小，方向水平向左，故A符合题意，B不符合题意。

CD.根据等量异种电荷周围的电场线分布知，从A→O→B，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小。则电子所受电场力的大小先变大，后变小，方向水平向左，故CD不符合题意。

3. 如图3所示，在一个粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终停止。在物块的运动过程中，下列表述正确的是

A. 两个物块电势能逐渐减少

B. 物块受到的库仑力不做功

C. 两个物块的机械能守恒

D. 物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力

【答案】A

【解析】

【详解】A．由静止释放后，两个物块向相反方向运动，两物块之间的库仑力做正功，电势能减小．故A正确．

B．两物块之间存在库仑斥力，对物块做正功．故B错误．

C．开始阶段，库仑力大于物块的摩擦力，物块做加速运动，动能增大；当库仑力小于摩擦力后，物块做减速运动，动能减小，重力势能不变，则两个物块的机械能先增大，后减小，不守恒．故C错误；

D．开始阶段，库仑力大于物块的摩擦力，物体做加速运动；而后当库仑力小于摩擦力后，物块做减速运动．故D错误．

【点睛】本题首先考查分析物块受力情况和运动情况的能力，要抓住库仑力随距离增大而减小的特点。

4.一电子在电场中沿着如图所示的径迹运动，a→b，b→c，c→d，d→e，电场力对电子所做的功分别为－2 eV，＋8 eV，－4 eV，＋3 eV，则上述各点中电势最高的点和电势最低点及电子在该点处电势能最高点分别为 (　　)

A. eaa B. cbb

C. cdd D. caa

【答案】B

【解析】

试题分析：设a点电势为0，根据，可知b点电势为-2V，同理c点电势为6V，d点电势为2V，e点电势为-1V。因此电势最高为c点，电势最低为b点，电子的电势能最高点在b点，所以答案为

考点：电场力做功、电势能、电势差与电势之间的关系

点评：此类题型考察了如何计算电势差以及电势能。在计算过程中需要特别注意这些物理量都属于标量，因此在运算时需要代入正负号，并且正负号能够表明它们之间的大小。

5.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是(　　)

A. 铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织

B. 电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用

C. 电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用

D. 铜丝必须达到一定厚度，才能对人体起到保护作用

【答案】C

【解析】

【分析】

处在高压电场中的人体，会有危险电流流过，危及人身安全，因而所有进入高电场的工作人员，都应穿全套屏蔽服，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用；

【详解】作业服是用铜丝编织的，起到静电屏蔽作用，屏蔽服作用是在穿用后，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用，所以C正确，ABD错误。

【点睛】本题考查了静电屏蔽的作用，要求同学们能用物理知识解释生活中的现象，在平时学习过程中注意理解记忆。

6.已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克或反夸克)组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷.

下列说法正确是(　　)

A. π＋由u和组成

B. π＋由d和组成

C. π－由u和组成

D. π－由d和组成

【答案】AD

【解析】

【详解】由题意可知，带电量+e，故由u和组成；带电量为-e，故由d和组成。

AD.由上分析可知，AD正确，

BC.由上分析可知，BC错误。

7.如图所示，、是两个带有同种电荷的小球，现用两根绝缘细线将它们悬挂于真空中同一点，已知两球静止时，它们离水平地面的高度相等，线与竖直方向的夹角分别为、，且，现有以下判断，其中正确的是（ ）

A. 球的质量一定大于球的质量

B. 球的电荷量一定大于球的电荷量

C. 若同时剪断细线，则、两球构成的系统在下落过程中机械能守恒

D. 若同时剪断细线，则、两球在相同时刻相对地面的高度相同

【答案】AD

【解析】

【详解】A．对小球受力分析，重力、库仑力与拉力，两者的库仑力大小相等，方向相反，根据平衡条件有：

由于β＞α，所以ma＞mb，故A正确．

B．两者的库仑力大小相等，方向相反，但a球的电荷量和b球的电量大小无法判断，故B错误；

C．若同时剪断细线，则a、b两球构成的系统在下落过程中，除重力做功外，还有库仑力做功，导致系统机械能不守恒，故C错误．

D．竖直方向上作自由落体运动，根据运动的独立性可知，a、b两球在相同时刻相对地面的高度相同，故D正确．

8.在如图所示的竖直向下的匀强电场中,用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点O做圆周运动,下列说法正确的是(    )

A. 带电小球有可能做匀速率圆周运动

B. 带电小球有可能做变速率圆周运动

C. 带电小球通过最高点时，细线拉力一定最小

D. 带电小球通过最低点时，细线拉力有可能最小

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．当小球所示重力与电场力合力为零时，绳子的拉力提供向心力，合外力做功为零，小球做匀速圆周运动，故A正确；

B．当小球所受重力与电场力合力不为零时，合外力对小球所做的功不为零，小球速度大小发生变化，小球做变速圆周运动，故B正确；

C．当小球做匀速圆周运动时，细线的拉力提供向心力，在圆周上任何一点细线的拉力都相等，如果小球做非匀变速运动，小球带正电时，在最高点细线拉力最小，如果小球带负电，在最高点，小球的拉力最大，故C错误；

D．如果小球所受重力与电场力不相等，做变速圆周运动，且小球带负电时，在最低点细线拉力最小，故D正确；

9.如图，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。电子在从M经P到达N点的过程中（     ）

A. 速率先增大后减小 B. 速率先减小后增大

C. 电势能先减小后增大 D. 电势能先增大后减小

【答案】AC

【解析】

试题分析：电子在从M到达N点的过程中，先靠近正电荷后远离正电荷，库仑力先做正功后做负功，动能先增后减，速率先增大后减小，A正确；B错误；电子只受电场力作用，电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，C正确；D错误；故选AC。

考点：库仑定律；电势能。

【名师点睛】根据电子与点电荷间距离的变化，分析电势的变化．电场力正做功，电势能减小，电场力负做功，电势能增大；电子先靠近正电荷，后远离正电荷；根据电场力做功情况判断电势能的变化情况和动能的变化情况，即可知速率的变化。

10.空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示，轴上两点B、C点电场强度在方向上的分量分别是、，下列说法中正确的有

A. 的大小大于的大小

B. 的方向沿轴正方向

C. 电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大

D. 负电荷沿轴从移到的过程中，电场力先做正功，后做负功

【答案】AD

【解析】

【详解】A．本题的入手点在于如何判断和的大小，由图象可知在x轴上各点的电场强度在x方向的分量不相同，如果在x方向上取极小的一段，可以把此段看做是匀强磁场，用匀强磁场的处理方法思考，从而得到结论，此方法为微元法；需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解。在B点和C点附近分别取很小的一段d，由图象，B点段对应的电势差大于

C点段对应的电势差，看做匀强电场有，可见，A正确；

BD．沿电场方向电势降低，在O点左侧，的方向沿x轴负方向，在O点右侧，的方向沿x轴正方向，负电荷从B移到C的过程中，电场力先做正功，后做负功，B错误D正确。

C．由图可知，O点处图象的斜率为零，故说明该点水平方向的场强最小，故电场力在水平方向上的分量最小，C错误；

三、实验题（本大题共1小题，共10分）

11.某研究性学习小组设计了以下方法来测量物体的带电量．如图所示的小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度α的量角器，M、N是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属板(加上电压后其内部电场可看作匀强电场)．另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电流表、开关、滑动变阻器及导线若干．该小组的实验步骤如下，请你帮助该小组完成：

(1)用天平测出小球的质量m，按如图所示进行器材的安装，并用刻度尺测出M、N板之间的距离d，使小球带上一定的电量．

(2)连接电路(请在图中的虚线框中画出实验所用的电路图，电源、开关已经画出)．

(3)闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度θ.

(4)以电压U为纵坐标，以________为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率k.

(5)小球的带电量q＝________.(用m、d、k等物理量表示)

【答案】（2）

（4）tanθ为横坐标（5）

【解析】

【详解】(2)[1]如图如图(a)所示.

(4)[2]电小球的受力如图（b），根据平衡条件有

又有

，

联立解得，

所以应以tanθ为横坐标．　

(5) [3]由上可知，则小球的带电量为

四、计算题（本大题共5小题，共50.0分）

12.一个半径为R的绝缘球壳上均匀带有＋Q的电荷，另一个电荷量为＋q的电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为0.现在球壳上挖去半径为r(r≪R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受的力的大小为________(已知静电力恒量为k)，方向________．

【答案】    (1).     (2). 方向指向小孔．

【解析】

【详解】球壳上挖去半径为r（r≪R）的一个小圆孔的电荷量，为q′=，根据库仑定律，可知点电荷量 q′对在球心点电荷q 处的电场力为：，那么剩下的球壳电荷对球心处点电荷的电场力也为F= ，库仑力的方向指向小孔．

【点睛】本题考查库仑定律的应用，并掌握如何巧用补全法来解题，同时注意被挖去的电荷符合库仑定律的条件，即点电荷．

13.在匀强电场中建立一个直角坐标系，如图所示，从坐标原点沿＋y方向前进0.346 m到A点，电势降低34.6 V；从坐标原点沿－x方向前进0.2 m到B点，电势升高34.6 V，求匀强电场场强大小和方向．(取＝1.73)

【答案】200 V/m，方向与x轴正方向成30°角

【解析】

【详解】令O点电势φO＝0，则φA＝－34.6 V，φB＝34.6 V，再作点B关于点O的对称点B′，因为BO＝OB′，则φB′＝－34.6 V．连接AB′，并作其垂线OE，则从O→E的方向即场强方向．

由几何关系得：

tanθ＝

解得：

根据：

解得：

E＝200 V/m.

方向与x轴正方向成30°角

14.在点电荷Q产生的电场中有a，b两点，相距为d，已知a点的场强大小为E，方向与ab连线成30°角，b点的场强方向与ab连线成120°角，如图所示，则b点的场强大小为多大？a，b两点电势哪点更高？

【答案】3E；a

【解析】

【详解】将场强Ea、Eb延长，交点即为点电荷所在位置，如图所示

由于电场强度方向指向点电荷Q，则知该点电荷带负电

交于O点，由几何知识得：

ab＝d，aO＝2dsin60°＝d

而：

E＝，Eb＝

所以：

Eb＝3E

以O点为圆心，以d为半径作弧交Oa于c点，则φb＝φc，而φa>φc，所以φa>φb，即a点电势更高．

15.如图所示，水平放置的两平行金属板A、B相距d，电容为C，开始两板均不带电，A板接地且中央有孔．现将带电荷量为q、质量为m的带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速度地滴下，落向B板后电荷全部传给B板．试求：

(1)第几滴液滴在A、B间可能做匀速直线运动？

(2)能够到达B板的液滴不会超过多少滴？

【答案】(1) （2）

【解析】

【详解】（1）设第n滴恰在A、B间做匀速直线运动，则这时电容器的带电量为，对第n滴液滴，根据它的受力平衡得：

解得：

（2）当能够到达B板的液滴增多时，电容带电量Q增大，两板间电压也增大；当某带电液滴到达B板速度恰好为零时，该液滴将返回，在OB间往复运动。设能够到达B板的液滴不会超过，由动能定理有：

解得：

16.如图所示，匀强电场方向沿x轴的正方向，场强为E。在A（d，0）点有一个静止的中性微粒，由于内部作用，某一时刻突然分裂成两个质量均为m的带电微粒，其中电荷量为q的微粒1沿y轴负方向运动，经过一段时间到达（0，－d）点。不计重力和分裂后两微粒间的作用。

试求

（1）分裂时两个微粒各自的速度；

（2）当微粒1到达（0，－d）点时，电场力对微粒1做功的瞬间功率；

（3）当微粒1到达（0，－d）点时，两微粒间的距离。

【答案】（1），，方向沿y正方向。

（2）

（3）

【解析】

（1）微粒1在y方向不受力，做匀速直线运动；在x方向由于受恒定的电场力，做匀加速直线运动。所以微粒1做的是类平抛运动。设微粒1分裂时的速度为v1，微粒2的速度为v2则有：

在y方向上有

-，

在x方向上有

。

又-，

所以，根号外的负号表示沿y轴的负方向。

中性微粒分裂成两微粒时，遵守动量守恒定律，有

，

则，方向沿y正方向。

（2）设微粒1到达（0，-d）点时的速度为v，则电场力做功的瞬时功率为

，

其中由运动学公式，

所以。

（3）两微粒的运动具有对称性，如图所示，当微粒1到达（0，-d）点时发生的位移

，

则当微粒1到达（0，-d）点时，两微粒间的距离为。