四川省成都航天中学校2018-2019学年高二上学期第一次月考物理试题 含解析

四川省成都航天中学校2018-2019学年高二上学期第一次月考
物理试题
一、单项选择题
1.真空中两个同性的点电荷q1、q2，它们相距较近，保持静止．释放q2且q2只在q1的库仑力作用下运动，则q2在运动过程中受到的库仑力( )
A. 不断减小
B. 不断增加
C. 始终保持不变
D. 先增大后减小
【答案】A
【解析】
带电相同的小球受斥力作用，因此距离越来越远，由于电量保持不变，根据, 可知距离增大，电场力将逐渐减小，因此加速度也不断减小，故A正确，BCD错误.
2.如图所示，在直线MN上有一个点电荷，A、B是直线MN上的两点，两点的间距为L，场强大小分别为E和2E．则（）
A. 该点电荷一定在A点的左侧
B. 该点电荷一定在A点的右侧
C. A点场强方向一定沿直线向左
D. A点的电势一定低于B点的电势
【答案】B
【解析】
【详解】由题，A、B两点的场强大小分别为E和2E，根据点电荷场强公式E=kQ/r2分析得知：该点电荷的位置应离A点远、离B点近，所以该点电荷一定在A点的右侧。

故B正确，A错误。

由于该点电荷的电性未知，无法确定A的场强方向，也无法判断A、B两点电势的高低。

故CD错误。

故选B。

3.平行金属板水平放置，板间距为0.6cm，两板接上6×103V电压，板间有一个带电液滴质量为
4.8×10-10 g，处于静止状态，则油滴上有元电荷数目是（g取10m/s2）（）
A. 3×106
B. 30
C. 10
D. 3×104
【答案】B
【解析】
平行金属板板间场强为，带电液滴所受电场力为 F=qE．带电液滴在匀强电场中处于静止状态，
电场力与重力平衡，则有mg=qE，得到；油滴上元电荷的数目为
，故选B．
点睛: 本题是简单的力平衡问题，要记住元电荷e=1.6×10-19C，它是自然界最小的带电量，其他带电体的电量都它的整数倍．
4.两个等量异种电荷的连线的垂直平分线上有a、b、c三点，如图所示，下列说法正确的是（）
A. a点电势比b点高
B. a、b两点的场强相同
C. a、b、c三点和无穷远处等电势
D. 一个电子在a点无初速释放，则它将在c点两侧往复运动
【答案】C
【解析】
【详解】a、b、c是两个等量异种电荷连线的垂直平分线的三点，电势相等，而且与无穷远处电势相等，都为零。

故A错误，C正确。

a、b两点的场强方向都与垂直平分线垂直向右，方向相同。

由于b 处电场线密，电场强度大于a处电场强度。

故B错误。

a、b、c是两个等量异种电荷连线的垂直平分线的三点，场强方向都与垂直平分线垂直向右，所以电子在a、c之间受到的电场力的方向都向左，不可能在c点两侧往复振动。

故D错误。

故选C。

【点睛】对于等量异种电荷和等量同种电荷连线和垂直平分线的特点要掌握，抓住电场线和等势面的对称性进行记忆．
5.地球表面附近某区域存在大小为150N/C、方向竖直向下的电场。

一质量为1.00×10-4kg、带电量为-1.00×10-7C的小球从静止释放，在电场区域内下落10.0m。

对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为（重力加速度大小取9.80m/s2，忽略空气阻力）（）
A. -1.50×10-4J和9.95×10-3J
B. 1.50×10-4J和9.95×10-3J
C. -1.50×10-4J和9.65×10-3J
D. 1.50×10-4J和9.65×10-3J
【答案】D
【解析】
试题分析：电场力做功等于电势能的改变量，则：；合外力的功等于动能的变化量，则：，故选D.
考点：功能关系
【名师点睛】此题考查了功能转化关系；要知道电场力做功等于物体电势能的变化量；合外力做功等于动能的变化量；重力做功等于重力势能的变化量；除重力以外的其他力做功等于机械能的变化量；此题难度不大，是基础题.
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6.某平行板电容器的电容为C，带电量为Q，相距为d，今在板间中点放一个电量为q的点电荷，则它受到的电场力的大小为（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由电容的定义式C=Q/U得，板间电压为U=Q/C．板间场强大小为E=U/d．点电荷所受的电场力大小为F=qE，联立得到，F=．故选A.
7.图中平行金属板A、B之间有匀强电场，A、B间电压为600V，A板带正电，接地，A、B两板间距为12cm，C点离A板4cm，则关于C点的电势的下列说法中正确的是（）
A. φC=400V
B. φC=﹣400V
C. φC=200V
D. φC=﹣200V
【答案】D
【解析】
【详解】由E=U/d得：E==5000V/m；C点电势等于CA两点的电势差，因A带正电且电势为零，故
C点电势小于A，U CA=-Ed1=-5000×0.04=-200V，故φC=-200V，故D正确，ABC错误。

故选D。

【点睛】在研究电场中能的性质时一定要注意各量间的正负，明确正负在题目中的含义，并能正确应用．
8.两个带正电的小球，放在光滑的水平绝缘体上，相距一定的距离，若同时释放两球，运动过程中它们的加速度之比与速度之比的变化情况分别是（）
A. 都增大
B. 减小和增大
C. 都保持不变
D. 保持不变和减小
【答案】C
【解析】
【详解】由静止开始释放两球，两球各自受库仑斥力，两球距离增大，根据库仑定律，两球之间的库仑力F大小相等，方向相反，根据F=ma可知，加速度之比不变；根据动量定理：Ft=mv可知，速度之比也不变，故选C。

【点睛】此题关键是知道两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，根据作用力和反作用力的特点来判断即可．
二、多项选择题
9.下列说法正确的是（）
A. 油罐车下拖一条铁链是利用静电
B. 避雷针利用针尖放电来保护建筑物免受雷电伤害
C. 静电除尘的基本原理是空气分子被强电场电离，粉尘吸附了电子而带负电，在电场力的作用下飞向筒壁，最后在重力的作用下落在筒底
D. 摩擦起电和感应起电的实质是一样的，受电场力的作用使电子发生转移
【答案】BCD
【解析】
【详解】油罐车下拖一条铁链是防止静电，选项A错误；避雷针利用针尖放电来保护建筑物免受雷电伤害，选项B正确；静电除尘的基本原理是空气分子被强电场电离，粉尘吸附了电子而带负电，在电场力的作用下飞向筒壁，最后在重力的作用下落在筒底，选项C正确；摩擦起电和感应起电的实质是一样的，都是受电场力的作用使电子发生转移，选项D正确；故选BCD.
10.假设空间某一静电场的电势φ随x变化情况如图所示，根据图中信息可以确定下列说法中正确的
是（）
A. 空间各点场强的方向均与x轴垂直
B. 负电荷沿x轴从x1移到x2的过程中，静电力做负功，电势能增加
C. 该电场一定是匀强电场
D. 正电荷仅在电场力的作用下沿x轴从x1移到x2的过程中，做匀加速直线运动
【答案】BC
【解析】
【详解】由图可知，沿x轴正向，电势均匀降低，可知场强方向与x轴不是垂直的（可能与x轴平行，也可能成一定的角度），选项A错误；负电荷沿x轴从x1移到x2的过程中，电势降低，则，电势能增加，静电力做负功，选项B正确；φ-x图线的斜率等于场强，可知该电场一定是匀强电场，选项C 正确；因电场方向不一定沿x轴方向（也可能与x轴成一定的角度），则正电荷仅在电场力的作用下沿x轴从x1移到x2的过程中，不一定做匀加速直线运动，选项D错误；故选BC.
11.如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线在电场力作用下，一带电粒子不计重力经A点飞
向B点，径迹如图中虚线所示，下列说法正确的是
A. 粒子带负电
B. 粒子在A点加速度大
C. 粒子在B点动能大
D. A、B两点相比，B点电势能较大
【答案】AD
【解析】
根据曲线运动条件可得粒子所受合力应该指向曲线内侧，即粒子受力方向与电场方向相反，所以粒子带负电，故A正确；电场线的疏密表示电场强度的强弱，由于B点的电场线密，所以B点的场强大于A点的场强，粒子在B点所受的电场力大于在A点所受的电场力，即A点的加速度较小，故B错误；粒子从A到B，电场力对粒子运动做负功，动能减少，则粒子在B点动能小，故C错误；粒子从A到
B，电场力对带负电的粒子运动做负功，电势能增加；所以在B点电势能较大，故D正确。

所以AD正确，BC错误。

12.如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电量为10－6 C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少了10－5J，已知A点的电势为－10 V，则以下判断正确的是（）
A. 微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示；
B. 微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示；
C. B点电势为零；
D. B点电势为－20 V
【答案】AC
【解析】
由题知，带正电的微粒仅受电场力的作用，从A点运动到B点时动能减少了，说明电场力做负功，则知电场力方向水平向左，根据曲线运动的合力指向轨迹的内侧，故微粒的运动轨迹是如图虚线1所示．故A正确，B错误．由于微粒带正电，电场力水平向左，则电场强度方向水平向左．故C错误．根据动能定理得：，解得：，又，，则．故D错误．本题选错误的，故选BCD.
【点睛】带正电的微粒仅受电场力的作用，从A点运动到B点时动能减少了，说明电场力做负功，则知电场力方向水平向左，根据曲线运动的合力指向轨迹的内侧，可知其轨迹为1，还可判断出电场线的方向．根据动能定理求出AB间的电势差，由，可求出B点的电势．
三、实验题
13.在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关．他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C 点，如图所示．实验时，先保持两电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大，再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大．
实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的 ______ 而增大，随其所带电荷量 ______ 而增大．历史上法国学者库仑通过更精确的实验探究总结出两点电荷间相互作用力与两点电荷的电荷量、间距的定量关系．此同学在探究中应用的科学方法是 ______
【答案】 (1). 减小； (2). 增大； (3). 控制变量法；
【解析】
对小球B进行受力分析，可以得到小球受到的电场力：F=mgtanθ，即B球悬线的偏角越大，电场力也越大；所以使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大，说明了两电荷之间的相互作用力，随其距离的减小而增大；两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大，说明了两电荷之间的相互作用力，随其所带电荷量的增大而增大．先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近．这是只改变它们之间的距离；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量．这是只改变电量所以采用的方法是控制变量法．
14.在探究“平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中，实验装置如图所示，把平行板固定在绝缘支架上，用手握住另一极板的绝缘柄，使两极板相距10cm左右，两极板分别与静电计的金属球和金属外壳相连，静电计外壳接地(此时静电计指针的偏转程度显示两极板间的电势差)。

（1）给平行板电容器充电后，可观察到静电计的指针偏转一定的角度，则静电计的指针偏转角度变大，反映了电容器的______变大（填“电容”、“电压”或“电量”）。

（2）某同学进行了下面的一些操作：左极板向右移动时，可观察到静电计指针偏转角将______；左极板向上移动时，可观察到静电计指针偏转角______；两极板间插入电介质时，可观察到静电计指针偏转角______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】 (1). 电压 (2). 变小 (3). 变大 (4). 变小
【解析】
【详解】（1）给平行板电容器充电后，可观察到静电计的指针偏转一定的角度，则静电计的指针偏转
角度变大，反映了电容器的电压变大。

（2）左极板向右移动时，两板间距d减小，则由可知C变大，Q一定，由Q=CU可知，U减小，即可观察到静电计指针偏转角将变小；左极板向上移动时，S减小，则由可知C变小，Q一定，由Q=CU可知，U变大，可观察到静电计指针偏转角变大；两极板间插入电介质时，ε变大，则由
可知C变大，Q一定，由Q=CU可知，U减小，可观察到静电计指针偏转角变小。

【点睛】对于电容器的动态分析问题，关键抓住电容的两个公式：电容的决定式和定义式
C=Q/C，结合电量不变进行分析．
四、计算题
15.如图所示，用30cm的细线将质量为4×10-3kg的带电小球P悬挂在O点，当空中有方向为水平向右，场强大小为1×104N/C的匀强电场时，小球偏离37°后处于静止状态．（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）求小球的带电量；
（2）求细绳拉力的大小．
【答案】（1）3×10-6C （2）5×10-2N
【解析】
对小球受力进行分析，小球受到重力mg、电场力qE，细线的拉力T，如图。

根据平衡条件得：
qE=mgtan37∘
得电量为：
q=mgtan37∘/E=C=3×10−6C，
细丝的拉力为：
T=mg/cos37∘=N=5×10−2N，
点睛：对小球受力进行分析，作出力图，根据平衡条件和电场力公式求解小球带的电量和细线的拉力．16.带电量为Q，质量为m的原子核由静止开始经电压为U1的电场加速后进入一个平行板电容器，进入时速度和电容器中的场强方向垂直。

已知：电容器的极板长为L，极板间距为d，两极板的电压为U2，重力不计，求：
（1）经过加速电场后的速度；
（2）离开电容器电场时的偏转量。

【答案】（1）（2）
【解析】
（1）在加速电场中，由动能定理可得，解得；
（2）粒子在偏转电场中运动的时间为，偏转量为：；
17.如图所示，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子在O点以v0的初速度跟水平方向成θ角射出，粒子在运动过程中所受阻力大小恒为F f，如果在某方向上加上一定大小的匀强电场后，可使粒子沿初速度方向做直线运动。

（1）求所加最小匀强电场场强的大小及方向;
（2）若加上水平向左、大小一定的匀强电场，经过一段时间后粒子又回到了O点，求粒子回到O点时速度大小。

【答案】（1）（2）
【解析】
【详解】（1）当场强方向与v0垂直且斜向左上方时，电场强度最小，
如图所示，
则qE=mg cosθ，所以E=
(2)由牛顿第二定律：；所以：a=
粒子做减速运动的位移：x=。

对往返全过程,由动能定理：-2F f x=m v2-m；所以：
故本题答案是：（1）（2）
【点睛】物体做直线运动的条件是合外力与速度在一条直线上，所以要把握这个条件解题。

18.已知如图，水平放置的平行金属板，上板带负电下板带正电，之间形成匀强电场。

一根长l的绝缘细绳一端固定在O点，另一端系有质量为m并带有一定电荷的小球，小球原来静止在C点。

当给小球一个水平冲量后，它可以在竖直面内绕O点做匀速圆周运动。

求：
（1）小球带电性质；
（2）若将两板间的电压增大为原来的3倍，小球重新静止时绝缘细绳中的张力；
（3）在（2）的条件下，从静止开始使小球能在竖直面内绕O点做圆周运动，至少要给小球多大的水平冲量？在这种情况下，在小球运动过程中细绳所受的最大拉力是多大？
【答案】（1）正（2）2mg（3）12mg。

【解析】
【详解】（1）小球做匀速圆周运动可知向上的电场力等于向下的重力，Eq=mg，因场强向上，可知小球带正电；
（2）由已知，原来小球受到的电场力和重力大小相等Eq=mg，增大电压后电场力是重力的3倍，则平衡时应该在最高点，此时细绳的拉力为T=3mg-mg=2mg。

（3）在C点，最小速度对应最小的向心力，这时细绳的拉力为零，合力为2mg，则
可求得速度为v=，
因此给小球的最小冲量为I= m。

在最高点D小球受到的拉力最大。

从C到D对小球用动能定理：，在D点
，
解得F=12mg。

【点睛】该题不同于一般的绳杆模型问题，这里涉及的圆周运动的“最高点”在C点位置，“最低点”在最高点D的位置；同时要会用“等效力”的思想研究此类问题。