江西省南昌二中2016届高三上学期第四次月考物理试卷

江西省南昌二中2016届高三上学期第四次月考物理试卷

www.ks5u.com ‎2015-2016学年江西省南昌二中高三（上）第四次月考物理试卷 ‎　‎ 一、选择题（共10小题，1-6小题为单选，7-10为多选，共40分）‎ ‎1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是（　　）‎ A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动 ‎2．如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点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，据此可知（　　）‎ A．三个等势面中的，c的电势最高 B．带电质点在M点具有的电势能比在N点具有的电势能大 C．带电质点通过M点时的动能比通过N点时大 D．带电质点通过M点时的加速度比通过N点时大 ‎3．如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，ab=cd=10cm，ad=bc=20cm，电场线与矩形所在平面平行．已知a点电势为20V，b点电势为24V，则（　　）‎ A．场强大小一定为E=40V/m B．cd间电势差一定为4 V C．场强的方向一定由b指向a D．c点电势可能比d点低 ‎4．如图所示为两电源的U﹣I图象，则下列说法正确的是（　　） ‎ A．电源①的电动势和内阻均比电源②小 B．当外接相同的电阻时，两电源的输出功率可能相等 C．当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等 D．不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大 ‎5．如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在上极板的同一点上（带电粒子的重力不计）．则从开始射入到打到上极板的过程中（　　）‎ A．它们运动的时间tQ＞tP B．它们运动的加速度aQ＜aP C．它们所带的电荷量之比qP：qQ=1：2‎ D．它们的动能增加量之比△EkP：△EkQ=1：2‎ ‎6．如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F．调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是（　　）‎ A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小 ‎7．如图所示，在水平方向的匀强电场中，绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动，小球所受电场力大小等于重力大小．则（　　）‎ A．小球在竖直轨道的最低点c处重力势能最小 B．小球在竖直轨道的最高点a处动能最小 C．小球在竖直轨道的水平直径右端点b处机械能最大 D．小球在竖直轨道的水平直径左端点d处总能量最大 ‎8．高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示，超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电流I＞Ic时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻），以此来限制电力系统的故障电流．已知超导部件的正常态电阻为R1=3Ω，超导临界电流Ic=1.2A，限流电阻R2=6Ω，小电珠L上标有“6V，6W”的字样，电源电动势E=8V，内阻r=2Ω，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则（　　）‎ A．短路前通过R1的电流为A B．短路后超导部件将由超导状态转化为正常态 C．短路后通过R1的电流为A D．短路后通过R1的电流为2A ‎9．A、B、C三个金属板平行放置，O1、O2、O3连线与金属板垂直，O2为B板中心小孔，O1紧靠A板，A、B两板与电动势为E1的电源相连，B、C两板与电势为E2的电源相连，如图所示，一带电粒子由O1位置无初速释放，仅在电场力的作用下，经小孔O2进入B、C板间，到达Q点时速度减为零，若O2P=PQ，且Q点位于B、C中点左侧，若要求粒子到达P点时速度减为零，可以采用的方法有（　　）‎ A．仅将粒子的电量减半 B．仅将E1减半 C．仅将E2减半 D．仅将C板向B板移动，B、C间距减半 ‎10．如图所示，粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，在x轴上的电势φ与坐标x的关系用图中曲线表示，图中斜线为该曲线过点（0.15，3）的切线．现有一质量为0.20kg，电荷量为+2.0×10﹣8C的滑块P（可视作质点），从x=0．l0m处由静止释放，其与水平面的动摩擦因数为0.02．取重力加速度g=10m/s2．则下列说法正确的是（　　）‎ A．x=0.15m处的场强大小为2.0×l06 N/C B．滑块运动的加速度逐渐减小 C．滑块运动的最大速度约为0.1m/s D．滑块最终在0.3m处停下 ‎　‎ 二、实验题（共2小题，每空2分，共16分）‎ ‎11．某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力（传感器读数为零0），再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s．‎ ‎（1）该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量？　　（填“需要”或“不需要”）‎ ‎（2）实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图2所示，d=　　 mm．‎ ‎（3）某次实验过程：力传感器的读数为F，光电计时器记录小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验要验证的“牛顿第二定律”表达式是：　　．（用测量数据及已知量表示）‎ ‎12．（10分）橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明k=，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量．‎ ‎（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是　　． ‎ A． N B． m C． N/m D． Pa ‎（2）在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图（甲）所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm，利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm，那么测量工具a应该是　　‎ ‎（3）用如图（甲）所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录．处理数据时，可在图（乙）中作出F﹣x的图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k=　　N/m．（保留两位有效数字）‎ 拉力F（N）‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ 伸长量x（cm ）‎ ‎1.6‎ ‎3.2‎ ‎4.8‎ ‎6.4‎ ‎8‎ ‎（4）这种橡皮筋的杨氏模量Y=　　．（保留一位有效数字）‎ ‎　‎ 三、计算题（共5小题，共54分）‎ ‎13．（8分）如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a=2m，b=0.2m，c=0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U﹣I图象如图乙所示，该电解液每个载流子的电量=1×10﹣19c，单位体积自由载流子数n=2×1027/m3，当U=10V时，求：‎ ‎（1）电解液的电阻率ρ．‎ ‎（2）自由载流子定向移动的平均速率．‎ ‎14．（10分）在方向水平的匀强电场中，绝缘细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端悬挂于O点．将小球拿到A点（此时细线与电场方向平行）无初速释放，已知小球摆到B点时速度为零，此时细线与竖直方向的夹角为θ=30°，求：‎ ‎（1）小球速度最大的位置．‎ ‎（2）小球速度最大时细线对小球的拉力．‎ ‎15．（10分）如图所示，三维坐标系O﹣xOy的z轴方向竖直向上，所在空间存在y轴正方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为+q的小球从z轴上的A点以速度v0‎ 水平抛出，A点坐标为（0，0，l），已知重力加速度为g，场强E=，求小球到达xOy平面时的速度及位置坐标．‎ ‎16．（12分）在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm．电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω．闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板．若小球所带电荷量q=1.0×10﹣7C，质量m=2.0×10﹣4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2．求：‎ ‎（1）A、B两金属板间的电压的大小U；‎ ‎（2）滑动变阻器消耗的电功率P滑；‎ ‎（3）电源的效率η．‎ ‎17．（14分）相距很近的平行板电容器，在两板中心各开有一个小孔，如图甲所示，靠近A板的小孔处有一电子枪，能够持续均匀地发射出电子，电子的初速度为V0，质量为m，电量为﹣e，在AB两板之间加上图乙所示的交变电压，其中0＜k＜1，U0=；紧靠B板的偏转电场电压也等于U0，板长为L，两板间距为d，距偏转极板右端 处垂直放置很大的荧光屏PQ．不计电子的重力和它们之间的相互作用，电子在电容器中的运动时间可以忽略不计．‎ ‎（1）在0﹣T时间内，荧光屏上有两个位置会发光，试求这两个发光点之间的距离．（结果用L、d表示，第2小题亦然）‎ ‎（2）只调整偏转电场极板的间距（仍以虚线为对称轴），要使荧光屏上只出现一个光点，极板间距应满足什么要求？‎ ‎（3）撤去偏转电场及荧光屏，当k取恰当的数值，使在0﹣T时间内通过电容器B板的所有电子，能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束，求k值．‎ ‎　‎ ‎2015-2016学年江西省南昌二中高三（上）第四次月考物理试卷 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题（共10小题，1-6小题为单选，7-10为多选，共40分）‎ ‎1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是（　　）‎ A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动 ‎【考点】电场强度；牛顿第二定律．‎ ‎【分析】根据物体的初状态和受力情况判断物体的运动情况．‎ ‎【解答】解：一带电粒子在电场中只受电场力作用时，合力不为0．‎ A、物体合力不为0，不可能做匀速直线运动，故A错误．‎ B、物体合力不为0，当初速度方向与加速度方向相同，而且合外力恒定，就做匀加速直线运动，故B正确．‎ C、物体合力不为0，当初速度方向与加速度方向不在一条直线上，而且合外力恒定，物体就做匀变速曲线运动，故C正确．‎ D、物体合力不为0，当合力与速度方向始终垂直，就可能做匀速圆周运动，故D正确．‎ 答案选不可能出现的运动状态，故选：A．‎ ‎【点评】了解几种常见的运动状态的受力情况和速度变化情况．‎ ‎　‎ ‎2．如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点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，据此可知（　　）‎ A．三个等势面中的，c的电势最高 B．带电质点在M点具有的电势能比在N点具有的电势能大 C．带电质点通过M点时的动能比通过N点时大 D．带电质点通过M点时的加速度比通过N点时大 ‎【考点】电势；电势能．‎ ‎【分析】由于质点只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向右下方，由于质点带正电，因此电场线方向也指向右下方；电势能变化可以通过电场力做功情况判断；电场线和等势线垂直，且等势线密的地方电场线密，电场的场强大．‎ ‎【解答】解：A、电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带正电，因此电场线指向右下方，沿电场线电势降低，故a等势线的电势最高，故A错误．‎ ‎ B、C、根据质点受力情况可知，从M到N过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故B正确C错误；‎ ‎ D、等差等势面中等势面密的地方电场线也密，则M点场强大，电场力大加速度大，则D正确 ‎ 故选：BD ‎【点评】解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场、电势能、动能等物理量的变化．‎ ‎　‎ ‎3．如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，ab=cd=10cm，ad=bc=20cm，电场线与矩形所在平面平行．已知a点电势为20V，b点电势为24V，则（　　）‎ A．场强大小一定为E=40V/m B．cd间电势差一定为4 V C．场强的方向一定由b指向a D．c点电势可能比d点低 ‎【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；电场强度；电势．‎ ‎【分析】‎ 匀强电场的电场线为相互平行间隔相等的平行线，而等势线与电场线垂直，可知，cd间电势差等于ba间电势差．电场线方向无法确定，场强大小不能求出．‎ ‎【解答】解：A、C根据题设条件可知，场强方向无法确定，知道了ab间电势差，但不能根据E=求出场强的大小．故AC错误．‎ B、根据匀强电场的电场线与等势线分布的特点可知，cd间电势差必等于ba间电势差，为4V．故B正确．‎ D、cd间电势差为4V，则知c点电势比d点高4V．故D错误．‎ 故选B ‎【点评】本题的关键在于抓住匀强电场的等势面与电场线分布均匀的特点，分析cd间电势差与ba间电势差的关系．‎ ‎　‎ ‎4．如图所示为两电源的U﹣I图象，则下列说法正确的是（　　） ‎ A．电源①的电动势和内阻均比电源②小 B．当外接相同的电阻时，两电源的输出功率可能相等 C．当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等 D．不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大 ‎【考点】闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】根据闭合电路欧姆定律分析两电源的电动势和内阻大小．过原点O作出一条倾斜的直线，该直线与两图线的交点表示两电源与同样的电阻连接时的工作状态，电源的输出功率P=UI，由交点纵坐标与横坐标乘积比较输出功率的大小．电源的效率η==．‎ ‎【解答】解：A、根据闭合电路欧姆定律得，U=E﹣Ir，当I=0时，U=E，即图线与纵轴交点表示断路状态，交点的纵坐标等于电源的电动势大小，图线的斜率大小等于电源的内阻，由图看出，电源①的电动势和内阻均比电源②大．故A错误．‎ BD、过原点O作出一条倾斜的直线（3），该直线与图线①、②‎ 的交点就表示该电阻与两电源连接时的工作状态，由图看出，直线（3）与图线①交点的两坐标的乘积大于直线（3）与图线②交点的两坐标的乘积，说明不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大，故B错误，D正确．‎ C、电源的效率η==．当外接同样的电阻，由于内阻r不等，电源的效率不可能相等，电源②的效率总大于电源①的效率，故C错误．‎ 故选：D ‎【点评】本题根据图线的截距、交点、斜率等数学意义来理解图线的物理意义，技巧是作出电阻的伏安特性曲线．‎ ‎　‎ ‎5．如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在上极板的同一点上（带电粒子的重力不计）．则从开始射入到打到上极板的过程中（　　）‎ A．它们运动的时间tQ＞tP B．它们运动的加速度aQ＜aP C．它们所带的电荷量之比qP：qQ=1：2‎ D．它们的动能增加量之比△EkP：△EkQ=1：2‎ ‎【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；牛顿第二定律；动能定理的应用．‎ ‎【分析】将两个带电粒子的运动垂直电场方向和平行电场方向正交分解，垂直电场方向不受力，做匀速直线运动；平行电场方向受到电场力，做初速度为零的匀加速直线运动，根据运动学公式、牛顿第二定律和功能关系联合列式分析．‎ ‎【解答】‎ 解：A、垂直电场方向不受力，做匀速直线运动，位移相等，得到运动时间相等，所以A错误；‎ B、平行电场方向受到电场力，做初速度为零的匀加速直线运动，‎ 根据位移时间关系公式，有：‎ x=at2‎ 解得：a=…①‎ 由于两带电粒子平行电场方向分位移之比为1：2，‎ 所以aQ＞aP，故B错误；‎ C、根据牛顿第二定律，有：‎ qE=ma…②‎ 由①②两式解得：‎ q=‎ 所以它们所带的电荷量之比qP：qQ=1：2，故C正确；‎ D、根据动能定理，有：‎ qEx=△Ek 而：qP：qQ=1：2，xP：xQ=1：2，‎ 所以动能增加量之比：△EkP：△EkQ=1：4，故D错误；‎ 故选C ‎【点评】本题关键将两个带电粒子的运动垂直电场方向和平行电场方向的分运动，然后结合运动学公式、牛顿运动定律和动能定理列式分析．‎ ‎　‎ ‎6．如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F．调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是（　　）‎ A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小 ‎【考点】串联电路和并联电路；共点力平衡的条件及其应用；电场强度；路端电压与负载的关系．‎ ‎【分析】电容器两端间的电压与R0两端的电压相等，通过判断R0两端间电压的变化，知道极板间电场的变化，从而知道电场力的变化及拉力的变化．‎ ‎【解答】解：保持R1不变，缓慢增大R2时，由于R0和R2串联，总电流减小，R0两端的电压减小，即平行板电容器的两个极板的电压U减小，带电小球受到的电场力减小，悬线的拉力为将减小，故A错误，B正确．‎ ‎ 保持R2不变，缓慢增大R1时，由于在含容支路中的电阻相当于导线，所以R0两端的电压不变，F电不变，悬线的拉力为F不变，故C、D错误．‎ 故选B．‎ ‎【点评】解决本题的关键是1、熟悉含容电路的特点：电容两端间的电压与其并联部分的电压相等；含容支路中的电阻相当于导线．‎ ‎2、会正确的进行受力分析，搞清楚什么力变化导致拉力的变化．‎ ‎　‎ ‎7．如图所示，在水平方向的匀强电场中，绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动，小球所受电场力大小等于重力大小．则（　　）‎ A．小球在竖直轨道的最低点c处重力势能最小 B．小球在竖直轨道的最高点a处动能最小 C．小球在竖直轨道的水平直径右端点b处机械能最大 D．小球在竖直轨道的水平直径左端点d处总能量最大 ‎【考点】带电粒子在匀强电场中的运动．‎ ‎【分析】掌握重力做功与重力势能变化的关系，掌握合外力做功与动能变化的关系，除重力和弹力外其它力做功与机械能变化的关系．‎ ‎【解答】解：由题意知，小球受电场力和重力大小相等，方向水平向右，则小球所受电场力和重力的合力如图所示 合力与水平方向成45°角偏右下方．‎ A、根据重力势能的表达式Ep=mgh知重力势能的大小与mgh有关，在图中C点位置最低故重力势能最小，故A正确；‎ B、如图小球所受合力方向可知，小球从a到向e点运动时，合力对小球做负功，小球动能将减小，故a点不是小球动能最小的点（最小的点在e点），故B错误；‎ C、小球在运动过程中能量守恒，小球能量E=EP电+EP重，根据能量守恒小球机械能最大时则其电势能最小，因为电场强度水平向右，故在b点时小球电场势能最小，则其机械能最大，故C正确；‎ D、小球在d处时电势能最大，机械能最小在小球运动过程中小球的总能量保持不变，故D错误．‎ 故选AC ‎【点评】掌握合外力做功与动能的关系、电场力做功与电势能变化关系、能量守恒定律是解决本题的关键．‎ ‎　‎ ‎8．高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示，超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电流I＞Ic时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻），以此来限制电力系统的故障电流．已知超导部件的正常态电阻为R1=3Ω，超导临界电流Ic=1.2A，限流电阻R2=6Ω，小电珠L上标有“6V，6W”的字样，电源电动势E=8V，内阻r=2Ω，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则（　　）‎ A．短路前通过R1的电流为A B．短路后超导部件将由超导状态转化为正常态 C．短路后通过R1的电流为A D．短路后通过R1的电流为2A ‎【考点】闭合电路的欧姆定律；串联电路和并联电路．‎ ‎【分析】短路前灯泡正常工作，超导体电阻为零，L正常发光，电路中电流为灯泡的额定电流；‎ 短路后，超导体电阻为3Ω，R1与R2并联，则由闭合电路的欧姆定律可求得短路后通过R1的电流．‎ ‎【解答】解：A、短路前灯泡正常发光，则电路中电流I===1A，此时R2被短路，电流全部通过R1，故R1中电流为1A；A错误；‎ B、短路后，电路中电流为==4A，超过了超导临界电流，故超导部件将由超导状态转化为正常态，故B正确；‎ C、D、短路后两电阻并联，总电阻R总=Ω=2Ω，电路中总电流I总==A=2A，此时通过R1的电流I1=I总=A，故C正确，D错误；‎ 故选BC．‎ ‎【点评】本题考查闭合电路的欧姆定律，要求学生能正确理解并联电路的电流规律并能熟练应用闭合电路的欧姆定律．‎ ‎　‎ ‎9．A、B、C三个金属板平行放置，O1、O2、O3连线与金属板垂直，O2为B板中心小孔，O1紧靠A板，A、B两板与电动势为E1的电源相连，B、C两板与电势为E2的电源相连，如图所示，一带电粒子由O1位置无初速释放，仅在电场力的作用下，经小孔O2进入B、C板间，到达Q点时速度减为零，若O2P=PQ，且Q点位于B、C中点左侧，若要求粒子到达P点时速度减为零，可以采用的方法有（　　）‎ A．仅将粒子的电量减半 B．仅将E1减半 C．仅将E2减半 D．仅将C板向B板移动，B、C间距减半 ‎【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系．‎ ‎【分析】根据动能定理，粒子在电场中做功等于电荷与电势差的乘积，根据电场力做功之和等于0 即可判断 ‎【解答】解：粒子在AB间加速在BC间减速运动，根据动能定理可得 解得E2=2E1①‎ 要使粒子在P点速度减到零，则 解得E′2=4E′1②‎ 由①②可得AC错误，B正确；‎ 将C板向B板移动，B、C间距减半，BC间电势差不变，由①可得D正确；‎ 故选：BD ‎【点评】‎ 本题主要考查了动能定理，抓住粒子在电场力作用下做功与电势差有关即可 ‎　‎ ‎10．如图所示，粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，在x轴上的电势φ与坐标x的关系用图中曲线表示，图中斜线为该曲线过点（0.15，3）的切线．现有一质量为0.20kg，电荷量为+2.0×10﹣8C的滑块P（可视作质点），从x=0．l0m处由静止释放，其与水平面的动摩擦因数为0.02．取重力加速度g=10m/s2．则下列说法正确的是（　　）‎ A．x=0.15m处的场强大小为2.0×l06 N/C B．滑块运动的加速度逐渐减小 C．滑块运动的最大速度约为0.1m/s D．滑块最终在0.3m处停下 ‎【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；匀变速直线运动的图像．‎ ‎【分析】电势Φ与位移x图线的斜率表示电场强度，根据斜率判断电场强度的变化，从而判断出电场力的变化，根据牛顿第二定律判断出加速度的变化，根据加速度方向与速度方向的关系，判断出速度的变化，从而知道何时速度最大．‎ ‎【解答】解：A、B、电势Φ与位移x图线的斜率表示电场强度，则x=0.15m处的场强：E===2×106N/C，此时的电场力F=qE=2×10﹣8×2×106N=0.04N，滑动摩擦力大小为：f=μmg=0.02×2N=0.04N，‎ 在x=0.15m前，电场力大于摩擦力，做加速运动，加速度逐渐减小，x=0.15m后电场力小于摩擦力，做减速运动，加速度逐渐增大．故A正确，B错误．‎ C、在x=0.15m时，电场力等于摩擦力，速度最大，根据动能定理得：，因为0.10m和0.15m处的电势差大约为1.5×105V，代入求解，最大速度大约为0.1m/s．故C正确；‎ D、滑块最终在0.3m处停下则满足：qU﹣fx=0﹣0…①．‎ 因为0.10m和0.30m处的电势差大约为3.0×105V，‎ 代入得：qU=2.0×10﹣8×3.0×105=6.0×10﹣3J…②‎ fs=0.04×（0.30﹣0.10）=8×10﹣3J…③‎ 由①②③得：fs＞qU，故滑块不能够滑到x=0.30m处．故D错误．‎ 故选：AC ‎【点评】解决本题的关键知道电势ϕ与位移x图线的斜率表示电场强度，会根据滑块的受力判断出滑块的运动情况．‎ ‎　‎ 二、实验题（共2小题，每空2分，共16分）‎ ‎11．某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力（传感器读数为零0），再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s．‎ ‎（1）该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量？　否　（填“需要”或“不需要”）‎ ‎（2）实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图2所示，d=　5.50　 mm．‎ ‎（3）某次实验过程：力传感器的读数为F，光电计时器记录小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验要验证的“牛顿第二定律”表达式是：　F=M　．（用测量数据及已知量表示）‎ ‎【考点】验证牛顿第二运动定律．‎ ‎【分析】（1）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．‎ ‎（2）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．游标的零刻度线超过主尺上的刻度数为主尺读数，游标读数等于分度乘以对齐的根数．‎ ‎（3）光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据运动学基本公式求出加速度，从而求出“牛顿第二定律”表达式．‎ ‎【解答】解：（1）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．‎ ‎（2）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数等于0.05×10mm=0.50mm，‎ 所以最终读数为：5mm+0.50mm=5.50mm．‎ ‎（3）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．‎ 滑块通过光电门1速度为：，滑块通过光电门2速度为：，‎ 根据需要验证的牛顿第二定律关系式为：F=Ma，‎ 即：F=M 故答案为：（1）否；（2）5.50；（3）F=M ‎【点评】了解光电门测量瞬时速度的原理，实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面，同时明确实验原理是解答实验问题的前提．‎ ‎　‎ ‎12．（10分）（2012•东城区模拟）橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明k=，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量．‎ ‎（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是　D　． ‎ A． N B． m C． N/m D． Pa ‎（2）在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图（甲）所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm，利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm，那么测量工具a应该是　螺旋测微器　‎ ‎（3）用如图（甲）所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录．处理数据时，可在图（乙）中作出F﹣x的图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k=　3.1×102　N/m．（保留两位有效数字）‎ 拉力F（N）‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ 伸长量x（cm ）‎ ‎1.6‎ ‎3.2‎ ‎4.8‎ ‎6.4‎ ‎8‎ ‎（4）这种橡皮筋的杨氏模量Y=　5×106Pa　．（保留一位有效数字）‎ ‎【考点】探究弹力和弹簧伸长的关系．‎ ‎【分析】根据表达式k=Y推导出Y的单位．‎ 根据所要测量的长度大小选择适合的仪器．‎ 根据记录的数据，分别在坐标上找出对应的点，连线即可；‎ 根据胡克定律写出F与x的方程即可正确解答．‎ ‎【解答】解：（1）根据表达式k=Y得：‎ Y=‎ 已知K的单位是N/m，L的单位m，S的单位是m2，‎ 所以Y的单位是N/m2，也就是Pa 故选D．‎ ‎（2）测量工具橡皮筋未受到拉力时的直径用螺旋测微器．‎ ‎（3）‎ 根据F=k（l﹣l0）可知，图象的斜率大小等于劲度系数大小，‎ 由图象求出劲度系数为k=3.1×102　N/m．‎ ‎（4）根据表达式k=Y得：‎ Y==5×106 Pa 故答案：（1）D　（2）毫米刻度尺　螺旋测微器　（3）图象见解析图　3.1×102　（4）5×106 Pa ‎【点评】本题结合图象考查了胡克定律的基础知识，是一道考查基础知识的好题．要求学生具有一定的根据实验数据获取信息的能力．‎ ‎　‎ 三、计算题（共5小题，共54分）‎ ‎13．如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a=2m，b=0.2m，c=0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U﹣I图象如图乙所示，该电解液每个载流子的电量=1×10﹣19c，单位体积自由载流子数n=2×1027/m3，当U=10V时，求：‎ ‎（1）电解液的电阻率ρ．‎ ‎（2）自由载流子定向移动的平均速率．‎ ‎【考点】欧姆定律．‎ ‎【分析】由图象找出电压为10V时的电流I，由欧姆定律可以求出电解液的电阻；‎ 由电阻定律求出电解液的电阻率．由电流的微观表达式可求得平均速率．‎ ‎【解答】解：（1）由图象可知，当U=10V时，I=5×10﹣3A，‎ I=，‎ 电解液的电阻R===2000Ω；‎ 由R=ρ可得，电解液的电阻率ρ====20Ω•m；‎ ‎（2）由I=nevs可知：‎ v===1.25×10﹣9m/s；‎ 答：（1）电解液的电阻率ρ为20Ω•m；‎ ‎（2）自由载流子定向移动的平均速率1.25×10﹣9m/s ‎【点评】由图象找出电压所对应的电流，熟练应用欧姆定律、电阻定律即可正确解题，但要注意数量级的计算的准确性．‎ ‎　‎ ‎14．（10分）（2009秋•葫芦岛期中）在方向水平的匀强电场中，绝缘细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端悬挂于O点．将小球拿到A点（此时细线与电场方向平行）无初速释放，已知小球摆到B点时速度为零，此时细线与竖直方向的夹角为θ=30°，求：‎ ‎（1）小球速度最大的位置．‎ ‎（2）小球速度最大时细线对小球的拉力．‎ ‎【考点】动能定理；牛顿第二定律．‎ ‎【分析】（1）由动能定理求出电场强度，然后由数学知识求出小球速度最大位置．‎ ‎（2）由动能定理求出小球的最大速度，由牛顿第二定律可以求出细线对小球的拉力．‎ ‎【解答】解：（1）小球由A运动到B过程中，由动能定理得：‎ mgLcosθ﹣qEL（1+sinθ）=0，解得：，‎ 设小球最大速度的位置为C，悬线与竖直方向间的夹角为 α，小球受力如图，tanα==，α=30°，‎ ‎（2）由A到C，由动能定理得：mgLsin60°﹣qEL（1﹣cos60°）=mvC2﹣0，‎ 在C点，由牛顿第二定律得：T﹣mgcos30°﹣qEsin30°=m，‎ 解得：T=mg；‎ 答：（1）小球速度最大时，细线与竖直方向夹角为30度．‎ ‎（2）小球速度最大时细线对小球的拉力为mg．‎ ‎【点评】本题考查了判断小球速度最大的位置、求细线的拉力，分析清楚小球的运动过程，应用动能定理与牛顿第二定律即可正确解题．当细线与小球重力和拉力合力的方向相同时，小球速度最大．‎ ‎　‎ ‎15．（10分）（2015秋•南昌校级月考）如图所示，三维坐标系O﹣xOy的z轴方向竖直向上，所在空间存在y轴正方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为+q的小球从z轴上的A点以速度v0水平抛出，A点坐标为（0，0，l），已知重力加速度为g，场强E=，求小球到达xOy平面时的速度及位置坐标．‎ ‎【考点】带电粒子在匀强电场中的运动．‎ ‎【分析】带电小球在重力与电场力共同作用下，且初速度与这两个力的合力垂直，因此小球做匀变速曲线运动．小球运动的平面与水平面成一定的角度，小球落地的速度是初速度与这两个力的合力下的加速度增加的速度合成．‎ ‎【解答】解：在z方向上，小球受重力作用，到达xOy时，由，‎ 得，‎ 所需时间 在x方向上，小球速度大小保持v0不变，既有 在y方向上，小球受电场力作用，到达xOy时，由，vy=at，‎ 且 得，又由，‎ 可知在y方向上的位移y=l 则到达xOy平面时的速度大小 位置坐标为（，l）‎ 答：小球到达xOy平面时的速度；位置坐标为（，l）．‎ ‎【点评】由于带电小球始终受到重力与电场力，因此可等效成一个恒定的力，且此力方向与初速度方向垂直，所以此运动是类平抛运动，可用平抛运动规律来处理．‎ ‎　‎ ‎16．（12分）（2015秋•通渭县期末）在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm．电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω．闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板．若小球所带电荷量q=1.0×10﹣7C，质量m=2.0×10﹣4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2．求：‎ ‎（1）A、B两金属板间的电压的大小U；‎ ‎（2）滑动变阻器消耗的电功率P滑；‎ ‎（3）电源的效率η．‎ ‎【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；动能定理的应用；闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】（1）小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中，在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动，电场力做功﹣qU，重力做功﹣mgd，根据动能定理求解U．‎ ‎（2）变阻器两端的电压等于U，由I=，U=IR滑，相结合求出R滑，滑动变阻器消耗的电功率．‎ ‎（3）电源的效率η==．‎ ‎【解答】解：（1）小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中，在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动，设A、B两极板间电压为U，根据动能定理有 ‎﹣qU﹣mgd=0﹣mv02 ‎ 解得U=200V ‎（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R滑，根据闭合电 路欧姆定律可知，电路中的电流 得 I=‎ 根据部分电路欧姆定律可知 U=IR滑 解得 R滑=2.0×103Ω 滑动变阻器消耗的电功率 =20W ‎ （3）电源的效率η=×100%=×100%=99.5%．‎ 答：‎ ‎（1）A、B两金属板间的电压的大小U是200V；‎ ‎（2）滑动变阻器消耗的电功率P滑是20W．‎ ‎（3）电源的效率η是99.5%．‎ ‎【点评】本题电场与电路的综合应用，小球在电场中做匀减速运动，由动能定理求电压．根据电路的结构，由欧姆定律求变阻器接入电路的电阻．难度不大．‎ ‎　‎ ‎17．（14分）（2016秋•荔湾区校级期中）相距很近的平行板电容器，在两板中心各开有一个小孔，如图甲所示，靠近A板的小孔处有一电子枪，能够持续均匀地发射出电子，电子的初速度为V0，质量为m，电量为﹣e，在AB两板之间加上图乙所示的交变电压，其中0＜k＜1，U0=；紧靠B板的偏转电场电压也等于U0，板长为L，两板间距为d，距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ．不计电子的重力和它们之间的相互作用，电子在电容器中的运动时间可以忽略不计．‎ ‎（1）在0﹣T时间内，荧光屏上有两个位置会发光，试求这两个发光点之间的距离．（结果用L、d表示，第2小题亦然）‎ ‎（2）只调整偏转电场极板的间距（仍以虚线为对称轴），要使荧光屏上只出现一个光点，极板间距应满足什么要求？‎ ‎（3）撤去偏转电场及荧光屏，当k取恰当的数值，使在0﹣T时间内通过电容器B板的所有电子，能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束，求k值．‎ ‎【考点】带电粒子在匀强电场中的运动．‎ ‎【分析】‎ ‎（1）在0﹣kT时间内，根据动能定理求出电子穿出B板后的速度，在偏转电场中，电子做类平抛运动，根据牛顿第二定律和运动学公式得到偏转距离．根据推论：电子射出偏转电场后，好像从“中点射出”，得到打在荧光屏上的坐标．再运用同样的方法求出在kT﹣T 时间内，电子打在荧光屏上的坐标，即可求得这两个发光点之间的距离．‎ ‎（2）考虑到临界条件，当极板间距为d′时，电子刚从偏转极板边缘飞出，荧光屏上只出现一个光点，由上题结果求出极板间距应满足什么要求．‎ ‎（3）要求在某一时刻形成均匀分布的一段电子束，前后两段电子束的长度必须相等，分别得到电子束长度的表达式，根据相等关系即可求得k．‎ ‎【解答】解：（1）电子经过电容器内的电场后，速度要发生变化．‎ 在0﹣kT时间内，设穿出B板后速度变为v1，由动能定理得：‎ ‎﹣eU0=mv12﹣mv02，‎ 将U0=‎ 代入后解得：v1=．‎ 在偏转电场中，电子运动时间t1=，侧移量y1=at12=，‎ 解得：y1=．‎ 根据偏转电场中的推论“似是中点来”其打在荧光屏上的坐标y1′=2y1=‎ 在kT﹣T 时间内，穿出B板后速度变为v2，同理可得，‎ v2==v1，y2=．y2′=2y2=．‎ 荧光屏上两个发光点之间的距离△y=y1′﹣y2′=．‎ ‎（2）考虑到临界条件，当极板间距为d′时，电子刚从偏转极板边缘飞出，则有：‎ d′=a′t2，‎ 又 a′==，t=‎ 整理得，d′2=．‎ 对于速度v1时，d1′==L；‎ 对于速度v2时，d2′==L；‎ 只调整偏转电场极板的间距（仍以虚线为对称轴），要使荧光屏上只出现一个光点，极板间距应满足： L＜d′＜L；‎ ‎（3）要求在某一时刻形成均匀分布的一段电子束，前后两段电子束的长度必须相等（且刚好重叠），第一束长度：l1=v1•kT；第二束长度：l2=v2•（T﹣kT）；‎ 当l1= l2时，即v1•kT=v1•（1﹣k）T，‎ 解得k=≈0.59．‎ 答：‎ ‎（1）在0﹣T 时间内，荧光屏上有两个位置会发光，这两个发光点之间的距离是．‎ ‎（2）只调整偏转电场极板的间距（仍以虚线为对称轴），要使荧光屏上只出现一个光点，极板间距应满足的要求是：L＜d′＜L．‎ ‎（3）撤去偏转电场及荧光屏，当k取恰当的数值，使在0﹣T 时间内通过电容器B 板的所有电子，能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束，k值是0.59．‎ ‎【点评】本题利用带电粒子在匀强电场中的类平抛运动及其相关知识列方程进行解答，关键要分析出临界条件和隐含的条件．‎ ‎　‎