【物理】黑龙江省哈尔滨市第三中学2019-2020学年高二上学期10月月考试题（解析版）

【物理】黑龙江省哈尔滨市第三中学2019-2020学年高二上学期10月月考试题（解析版）

哈三中2019—2020学年度上学期高二学年第一次测验 物理试卷 一、选择题（本题共12小题；在每小题给出的四个选项中，1-7小题只有一个选项正确，1-7每小题5分，共35分。8-12题有多个选项正确，每题6分，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分，共30分。选择题总分65分。）‎ ‎1.下列说法中正确的是(　　)‎ A. 在一个以孤立点电荷为中心、r为半径的球面上，各处的电势都相同 B. 适用于任何电场 C. 电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的电场力的方向 D. 当电荷初速度为零时，电荷只在电场力作用下的运动轨迹一定与电场线重合 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在一个以点电荷为中心，r为半径的球面上各处的电场强度的大小都相同方向不同，但各处的电势都相同，故A正确；‎ B．适用于真空中的点电荷形成的电场的决定式，故B错误；‎ C．电场强度方向就是放入电场中的正电荷受到的电场力的方向，故C错误；‎ D．若电场线是曲线，则电荷受力将发生方向的变化，则其轨道不可能与电场线重合，故D错误。‎ ‎2.根据电容器电容的定义式可知(　　)‎ A. 电容器所带的电荷量Q越多，它的电容就越大 B. 电容器不带电时，两极板之间的电压为零 C. 电容器两极板之间的电压U越高，它的电容就越小，C与U成反比 D. 电容器不带电时，其电容为零 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电容器带电的电量Q越多，两极之间的电压U越高，但电容不变，故A错误；‎ B．当电容器两极板间不加电压时，电容器不带电，则电容器不带电时，说明两极板之间的电压为零，故B正确；‎ C．电容表征电容器容纳电荷的本领大小，与电压U无关，给定的电容C一定，故C错误；‎ D．电容反映本身的特性，电容器不带电时，电容并不为零，故D错误。‎ ‎3.如图所示，某电场中的一条电场线，一电子从a点由静止释放，它将沿电场线向b点运动，下列有关该电场的判断正确的是(　　)‎ A. 该电场一定是匀强电场 B. 场强Ea一定小于Eb C. 电子具有的电势能Epa一定大于Epb D. 电势φa>φb ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．因电子由静止释放，且由a向b运动，则电子所受的电场力一定是由a指向b，因为电子带负电荷，所受的电场力方向与场强方向相反，说明电场线的方向一定是由b指向a。由于不知负电荷由a运动到b的过程中电场力的变化情况，因此无法确定场强大小关系，故A错误，B错误；‎ C．由题意知，电场力对电子做正功，电势能减小，所以电子具有的电势能EPa一定大于EPb，故C正确；‎ D．由分析可知电场方向由b指向a，而沿着电场线方向电势降低，所以电势φa一定低于φb，故D错误。‎ ‎4.如图所示，Q为一带正电的点电荷，P为原来不带电的枕形金属导体，a、b为导体内的两点．当导体P处于静电平衡状态时（　　）‎ A. a、b两点的场强大小Ea、Eb的关系为Ea＞Eb B. a、b两点的场强大小Ea、Eb的关系为Ea＜Eb C. 感应电荷在a、b两点产生的场强大小Ea′和Eb′的关系是Ea′＞Eb′‎ D. 感应电荷在a、b两点产生的场强大小Ea′和Eb′的关系是Ea′=Eb′‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.处于静电平衡的导体，内部场强处处为零，故a、b两点的场强大小Ea、Eb的关系为Ea=Eb，故AB错误；‎ CD.处于静电平衡的导体，内部合场强为零，则感应电荷在ab两点产生的场强应该和外部电场在ab两点产生的场强大小相等方向相反，根据可知Ea′＞Eb′故C正确，D错误；‎ ‎5.如图所示，质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑绝缘的水平面上。已知A与B间、B与C间和C与A间的距离均为L，A球带电荷量QA＝＋q，B球带电荷量QB＝＋q。若在小球C上加一方向水平向右、大小未知的恒力F，恰好使A、B、C三小球保持相对静止。则（ ）‎ A. C球电性可以与A、B相同 B. C球所带电荷量的大小为q C 外力F＝ D. 外力F＝‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】因为A、B、C三球保持相对静止，故有相同的状态，对它们整体进行研究，由牛顿第二定律有：‎ 对A分析，如图所示：‎ 可知C的电性应与A和B相异，即C带负电，则有：‎ 联立各式可得：‎ 即C球带2q的负电荷，‎ 故选D。‎ ‎6.某区域的电场线分布如图所示，其中间一根电场线是直线，一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点，取O点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向，粒子的重力忽略不计，在O到A运动过程中，下列关于粒子运动速度v和加速度a随时间t的变化，运动径迹上电势和粒子的动能 Ek随位移x的变化图线中可能正确的是( )‎ A. B. ‎ C D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由图可知，从O到A点，电场线由疏到密，电场强度先减小后增大，方向不变，因此电荷受到的电场力先减小后增大，则加速度先减小后增大，但没有减为零；而速度图象的斜率先减小后增大，不是一直减小，故A错误，B正确；‎ C．沿着电场线方向电势降低，电势与位移的图象的斜率表示电场强度，结合前面的分析可知，电场强度先减小后增大，所以图象的斜率先减小后增大，故C错误；‎ D．根据能量守恒关系，则△EK=-△EP 而△EP=-q•U 且U=E•△x 由此可知 因此粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线斜率先减小后增大，故D正确。‎ ‎7.如图所示，在两等量异种点电荷连线上有D、E、F三点，且DE＝EF。K、M、L分别为过D、E、F三点的等势面。一不计重力的带负电粒子，从a点射入电场，运动轨迹如图中实线所示，以|Wab|表示该粒子从a点到b点电场力做功的数值。以|Wbc|表示该粒子从b点到c点电场力做功的数值，则(　　)‎ A. |Wab|＝|Wbc| B. |Wab|＜|Wbc|‎ C. a点的电势较b点的电势高 D. 粒子由a点到b点，动能增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据等量异种点电荷电场线的分布情况可知，DE段场强大于EF段场强，由公式U=Ed定性分析得知，DE间电势差的绝对值大于EF间电势差的绝对值，由电场力做功公式W=qU得，|Wab|＞|Wbc|．故A、B均错误。‎ CD．由图看出，电荷的轨迹向左弯曲，则知其所受的电场力大致向左，所以等量异种点电荷中正电荷在左侧，负电荷在右侧，a点的电势高于b点的电势，粒子由a到b过程中，电势能增大，动能减小；故C正确，D错误。‎ ‎8.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏，今有质子，氘核和粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为1：2：4，电荷量之比为1：1：2，则下列判断中正确的是（ ）‎ A. 三种粒子不是同时打到荧光屏上的 B. 三种粒子打到荧光屏上的位置相同 C. 偏转电场电场力对三种粒子做功之比为1：2：2‎ D. 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1：2：4‎ ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】设AB间的电压为U1，CD间的电压为U2、板长为L、板距为d，CD右边缘离荧光屏的距离为S，从一般情况考虑，在加速电场中有：‎ ‎ ①‎ 进入偏转电场做类平抛运动。‎ A．穿出CD后的时间 由于三种粒子的比荷不同，所以三种粒子穿出CD板的时间不同，所以选项A正确。‎ B．偏移的距离：‎ 偏转角的正切：‎ 以上两式 联立①式得：‎ 由两式可以看出，三种粒子从CD边缘的同一点穿出，且速度方向相同，那么最后打到荧光屏的位置相同，所以选项B正确。‎ CD．偏转电场对三种粒子所做功 则做功之比等于电量之比为1：1：2，故选项C，D均错误。‎ ‎9.如图，平行板电容器经开关S与电源连接，C点所在位置的空间坐标不变且始终处于由带电平板所激发的匀强电场中， B板接地，关于C点电势的变化情况，以下说法正确的是（   ）‎ A. 开关S闭合，将A 板上移一小段距离，极板间电场强度变弱，C 点电势降低 B. 开关S闭合，将B板上移一小段距离，极板间电场强度变强，C点电势降低 C. 开关S先闭合后断开，然后将A 板上移一小段距离，场强不变，C点电势不变 D. 开关S先闭合后断开，然后将B板下移一小段距离，场强不变，C点电势降低 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．开关S闭合电势差不变，将A 板上移一小段距离，d变大，则由U=Ed可知，极板间电场强度变弱；C相对于B板的电势差减小，故C点电势升降低，故A正确；‎ B．开关S闭合，将B板上移一小段距离，板间距减小，则极板间电场强度变强，由C与上极板间的电势差增大，故与B极板间的电势差减小，C点的电势降低，故B正确；‎ C．开关S先闭合后断开后电量不变；根据 可知，将A 板上移一小段距离，场强不变，C点与下极板间的电势差不变，C点电势不变，故C正确；‎ D．开关S先闭合后断开，然后将B板下移一小段距离，场强不变，C点与下极板间的电势差增大，故C 点电势升高，故D错误。‎ ‎10.如图，质量分别为mA和mB的两小球带有同种电荷，电荷量分别为qA和qB，用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1＞θ2)。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别为vA和vB ‎，最大动能分别为EkA和EkB。则(　　)‎ A. mA一定大于mB B. qA一定小于qB C. vA一定大于vB D. EkA一定大于EkB ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．对小球A受力分析，受重力、静电力、拉力，如图所示：‎ 根据平衡条件，有：‎ 故：‎ 同理，有：‎ 由于θ1＞θ2，故mA＜mB，故A错误；‎ B．两球间的库仑力是作用力与反作用力，一定相等，与两个球是否带电量相等无关，故B错误；‎ C．设悬点到AB的竖直高度为h，则摆球A到最低点时下降的高度：‎ 小球摆动过程机械能守恒，有 解得：‎ 由于θ1＞θ2，A球摆到最低点过程，下降的高度△hA＞△hB，故A球的速度较大，故C正确；‎ D．小球摆动过程机械能守恒，有 mg△h=EK 故 其中Lcosθ相同，根据数学中的半角公式，得到：‎ 其中FLcosθ相同，故θ越大，动能越大，故EkA一定大于EkB，故D正确。‎ ‎11.如图所示水平放置的平行板电容器，两板间距为d，电压恒为U，两板间为匀强电场。为便于描述，以两板中心连线中点为坐标原点O并建立如图平面直角坐标系。O点为一粒子源沿x轴正向以速度v0发射出一个质量为m、带正电粒子，粒子沿x轴正向做匀速运动（粒子落到极板即被吸附，坐标轴不随极板转动）。则下列说法正确的是：( ) ‎ A. A板带负电、B板带正电，粒子的电荷量为 B. 若A、B两板分别以O1、O2为轴在纸面内逆时针转动15°后，沿x轴正向射入的粒子将做曲线运动 C. 若两板以O为轴在纸面内顺时针转动180°，粒子由O点以v0沿x 轴正向射入且未从极板间射出，粒子在极板上的落点坐标为 D. 若两板以O为轴在纸面内顺时针转动90°，粒子由O点以v0沿 y轴负向射入，当其达到A板时增加的动能为1.5mgd，则粒子的初速度 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．粒子沿x轴正向做匀速运动，则所受重力和电场力平衡，有：‎ 可得粒子的电荷量为 电场力方向竖直向上，而粒子带正电，则电场方向向上，者A板带负电、B板带正电，故A项正确；‎ B．AB两板分别以O1、O2为轴逆时针转动15°后，极板间距变为，板间电压不变，根据公式 分析得知，板间场强变化为 而且电场强度的方向也旋转了15°，由受力分析可知，电场力在竖直方向的分力为 F=qE′cos15°=qE 仍与重力平衡，水平方向电场力有向左的分力，所以微粒向右匀减速直线运动，则B项错误；‎ C．两板以O为轴在纸面内顺时针转动180°，等效为两板对调位置，则粒子所受电场力向下，由牛顿第二定律：‎ 粒子做类平抛运动，竖直方向打在板上，做匀加速直线运动：‎ 水平方向做匀速直线运动：‎ 可得粒子打板的坐标：‎ 故C正确；‎ D．两板以O为轴在纸面内顺时针转动90°，电场力大小不变为mg，方向为水平向右，水平方向做匀加速直线运动，‎ 竖直方向做初速度为v0，加速度为g的匀加速直线运动，‎ 而总动能为 解得：‎ 故D正确。‎ ‎12.如图所示，绝缘光滑圆形导轨固定于竖直面内，半径R=0.4m。空间存在与轨道平面平行的匀强电场。带电小球沿轨道内侧做完整的圆周运动，小球动能最大的位置在A点，圆心O与A点的连线与竖直方向的夹角为θ。在A点时小球对轨道的压力FN=120N，运动过程中小球的最大动能比最小动能多16J。当小球在动能最小位置时突然撤去轨道，并保持其他条件都不变，则经s时间后小球动能与在A点时的动能相等。（不计空气阻力，g取10m/s2，小球所带电荷量保持不变）则下列说法正确的是( )‎ A. 小球在轨道内运动时对轨道的最小压力等于小球重力 B. 小球在轨道内运动的最小动能为4J C. 小球的质量为1kg D. 若θ=60°，则小球受到的电场力为N ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】将重力场和电场合成为等效场，其合力将沿OA方向，在A点由牛顿第二定律：‎ 而在A点由牛顿第三定律：‎ 小球从等效最低点到等效最高点，由动能定理：‎ 有：‎ B．联立各式解得：‎ 故B项正确。‎ A．小球在等效最高点时对轨道的压力最小，由牛顿第二定律：‎ 解得：‎ 故小球在轨道内运动时对轨道的最小压力等于零，A项错误；‎ C．小球在动能最小位置时突然撤去轨道，并保持其他条件都不变，则小球做类平抛运动，经s时间后沿等效重力的方向的速度为：‎ 合速度为 动能为：‎ 联立解得：‎ 故C项正确；‎ D．根据所求结果，重力，两者的夹角为θ=60°，则电场力为：‎ 故D项错误。‎ 二、计算题(共35分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)‎ ‎13.如图所示，一根足够长光滑绝缘细杆与水平面成α=53°角倾斜固定。细杆的一部分处在场强方向水平向右的匀强电场中。在细杆上套有一个带电荷量为q=1×10−5C、质量为m=3×10−2kg的负电小球。现使小球从细杆的顶端A由静止开始沿杆滑下，并从B点进入电场后小球做匀速直线运动。已知A、B间的距离x1=1m，g=10m/s2，（sin53°=0.8，cos53°=0.6）。求：‎ ‎(1)小球在B点的速度vB；‎ ‎(2)电场强度E为多大；‎ ‎(3)小球运动到C点时不改变电场强度的大小，只是把电场变成竖直向下的方向，小球继续沿杆运动，小球还能继续向下运动的最远距离是多少？‎ ‎【答案】(1) (2) （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由A到B，根据动能定理列出等式：‎ 代入数据解得：‎ ‎(2)小球在电场中做匀速直线运动 ‎(3)小球过C点后电场力变为竖直向上，小球减速滑行到速度为零，‎ 解得：‎ ‎14.如图所示，两平行正对的金属板A、B间距为d，两板间加有如图所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在A板附近的P处。若在t=0时刻释放该粒子，粒子会在nT时刻到达B板（n为正整数）。（题中已知物理量为d、 n和T）‎ ‎（1）若t=T/6时释放该粒子，粒子从释放到运动了nT时间，此时粒子到B板的距离是多少？‎ ‎（2）若t=T/6时释放该粒子，粒子到达B板所用的时间是多少？‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】0时刻释放带点粒子，粒子在电场里作用下做先加速再减速的单方向直线运动 nT时间到达B板 ‎（1））从t=T/6时刻释放，先加速运动T/3，再减速运动T/3，再反向加速运动T/6，再反向减速运动T/6.‎ 一个周期内的位移 nT内 到B板 ‎（2）到达B板位移为d，‎ 由于粒子做往复运动，所以在3nT之前已到达 粒子到达B板的时间为