湖南省衡阳市衡阳县高二物理上学期月考试卷(三)(选修,
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2015-2016学年湖南省衡阳市衡阳县高二(上)月考物理试卷(三)
(选修3-1)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题3分,共21分)
1.关于物理学史,下列说法中不正确的是()
A.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的
B.法拉第不仅提出了场的概念,而且直观地描绘了场的清晰图象
C.法拉第通过实验研究确认了真空中两点电荷之间相互作用力的规律
D.库仑在前人工作的基础上,通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律
2.如图所示,在等量的异种点电荷形成的电场中,有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是()
A.E A=E C>E B;φA=φC>φB
B.E B>E A>E C;φA=φC>φB
C.E A<E B,E A<E C;φA>φB,φA>φC
D.因为零电势点未规定,所以无法判断电势的高低
3.静电计是在验电器的基础上制成的,用其指针的张角大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小.如图所示,A、B是平行板电容器的两个金属板,G为静电计.开始时开关S闭合,静电计指针张开一定角度,为了使指针张开角度增大些,下列采取的措施可行的是()
A.断开开关s后,将A、B分开些
B.保持开关s闭合,将A、B两极板分开些
C.保持开关s闭合,将A、B两极板靠近些
D.保持开关s闭合,将变阻器滑动触头向右移动
4.如图所示,MN是一正点电荷产生的电场中的一条电场线.一个带负电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示.下列结论正确的是()
A.带电粒子从a到b的过程中动能逐渐减小
B.正点电荷一定位于M点的左侧
C.带电粒子在a点时具有的电势能大于在b点时具有的电势能
D.带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
5.平行板间加如图所示周期变化的电压,重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t=0时刻开始将其释放,运动过程无碰板情况.图中,能定性描述粒子运动的速度图象正确的是()
A.B.C.D.
6.如图所示,斜面顶端在同一高度的三个光滑斜面AB、AC、AD,均处于水平方向的匀强磁场中.一个带负电的绝缘物块,分别从三个斜面顶端A点由静止释放,设滑到底端的时间分别为t B、t C、t D,则()
A.t B=t C=t D B.t B>t C>t D C.t B<t C<t D D.无法比较
7.图为带电微粒的速度选择器示意图,若使之正常工作,则以下叙述哪个是正确的()
A.P1的电势必须高于P2的电势
B.从S2出来的只能是正电荷,不能是负电荷
C.如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向,选择器同样正常工作D.匀强磁场的磁感应强度B、匀强电场的电场强度E和被选择的速度v的大小应满足v=二、多项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分)
8.在如图所示的电路中,E为电源的电动势,r为电源的内电阻,R1、R2为可变电阻.在下列叙述的操作中,可以使灯泡L的亮度变暗的是()
A.仅使R1的阻值增大B.仅使R1的阻值减小
C.仅使R2的阻值增大D.仅使R2的阻值减小
9.如图所示,a、b是两个带有同种电荷的小球,用绝缘丝线悬挂于同一点,两球静止时,它们距水平面的高度相等,绳与竖直方向的夹角分别为α、β,且β>α.若同时剪断两根细线,空气阻力不计,两球带电荷量不变,则()
A.a球的质量比b球的大
B.a、b两球同时落地
C.a球的电荷量比b球的大
D.a、b两球飞行的水平距离相等
10.目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体来说(呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场,磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就聚集了电荷.在磁极配置如图所示的情况下,下述说法正确的是()
A.A板带正电
B.有电流从b经用电器流向a
C.金属板A、B间的电场方向向下
D.等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力
11.如图所示,两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中,O为M、N连线中点,连线上a、b两点关于O点对称.导线通有大小相等、方向相反的电流I.已知通
电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=k,式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离.一带正电的小球(图中未画出)以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点.关于上述过程,下列说法正确的是()
A.小球先做加速运动后做减速运动
B.小球一直做匀速直线运动
C.小球对桌面的压力先减小后增大
D.小球对桌面的压力一直在增大
12.如图所示,连接两平行金属板导线的一部分CD与一有电源回路的一部分GH平行且均在纸面内,金属板置于磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,当一束等离子体射入两金属板之间时,CD段导线受到力F的作用,则()
A.若等离子体从右方射入,F向左
B.若等离子体从右方射入,F向右
C.若等离子体从左方射入,F向左
D.若等离子体从左方射入,F向右
三、非选择题(本题共6小题,共54分)
13.某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到重金属离子排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω•m).如图1所示为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,容器内部长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.他将水样注满容器后,进行以下操作:
(1)他先后用多用电表欧姆挡的“×1k”、“×100”两个挡位粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图2中所示,则所测水样的电阻约为Ω.
(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所获水样的电阻:
A.电流表(量程5mA,电阻R A=800Ω)
B.电压表(量程15V,电阻R V约为10.0kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
E.开关一只、导线若干
请用铅笔线代替导线帮他在图3中完成电路连接.
(3)正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图4坐标系中作出U﹣I关系图线.
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为Ω•m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上(选填“达标”或“不达标”).
14.表格中所列数据是测量小灯泡 U﹣I关系的实验数据:
U(V)0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I(A)0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215
(1)分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是图(填“甲”或“乙”);
(2)在方格纸内画出小灯泡的U﹣I曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而
(填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)如图3所示,用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电动势为3V的电源上.已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡b的电流约为A.
15.如图所示为一组未知方向的匀强电场的电场线,将带电荷量为q=﹣1.0×10﹣6C的点电荷由A点沿水平线移至B点,静电力做了﹣2×10﹣6J的功,已知A、B间的距离为2cm.(1)试求A、B两点间的电势差U AB;
(2)若A点的电势为φA=1V,试求B点的电势φB;
(3)试求该匀强电场的大小E 并判断其方向.
16.如图所示的电路中,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,电动机的电阻R0=1.0Ω,电阻R1=1.5Ω.电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0V,求:
(1)电源释放的电功率;
(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率;
(3)电源的输出功率和效率.
17.如图所示,两块平行金属板竖直放置,两板间的电势差U=1.5×103V(仅在两板间有电场),现将一质量m=1×10﹣2kg、电荷量q=4×10﹣5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h=20cm的地方以初速度v0=4m/s水平抛出,小球恰好从左板的上边缘进入电场,在两板间沿直线运动,从右板的下边缘飞出电场,求:
(1)金属板的长度L.
(2)小球飞出电场时的动能E k.
18.如图,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场.现有一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O 以速度大小为v0射入磁场,其入射方向与x轴的正方向成30°角.当粒子第一次进入电场
后,运动到电场中P点处时,方向与x轴正方向相同,P点坐标为〔()L,
L〕.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)粒子运动到P点时速度的大小为v;
(2)匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B;
(3)粒子从O点运动到P点所用的时间t.
2015-2016学年湖南省衡阳市衡阳县高二(上)月考物理试卷(三)(选修3-1)
参考答案与试题解析
一、单项选择题(本题共7小题,每小题3分,共21分)
1.关于物理学史,下列说法中不正确的是()
A.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的
B.法拉第不仅提出了场的概念,而且直观地描绘了场的清晰图象
C.法拉第通过实验研究确认了真空中两点电荷之间相互作用力的规律
D.库仑在前人工作的基础上,通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律
【考点】物理学史.
【分析】本题考查了物理学史部分,解决这类问题的关键是平时注意积累和记忆同时注意多看教材.
【解答】解:A、电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的.故A 正确.
B、法拉第不仅提出了场的概念,而且直观地描绘了场的清晰图象,故B正确.
C、库仑通过实验研究确认了真空中两点电荷之间相互作用力的规律,故C错误,D正确.本题选不正确的故选C.
【点评】物理学史是高考考查内容之一,要结合科学家成就内容、物理学发展的历史背景进行记忆.
2.如图所示,在等量的异种点电荷形成的电场中,有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是()
A.E A=E C>E B;φA=φC>φB
B.E B>E A>E C;φA=φC>φB
C.E A<E B,E A<E C;φA>φB,φA>φC
D.因为零电势点未规定,所以无法判断电势的高低
【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系.
【专题】电场力与电势的性质专题.
【分析】电场线越密的地方,电场强度越强.沿着电场线方向电势降低.通过电场线的分布进行判断.
【解答】解:根据电场线的疏密分布知,A点的电场线比C点密,B点的电场线比A点密,则E B>E A>E C;
等量的异种电荷的中垂线为等势线,则A点的电势与C点的电势相等,沿着电场线方向电势逐渐降低,则A点的电势大于B点电势.所以φA=φC>φB.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
【点评】虽然电场线不是实际存在的,但电场线的疏密可以体现电场强度的强弱;可以根据电场线方向来确定电势的高低;同时还考查了等量异种点电荷的电场线的分布,电场线与等势线相互垂直.
3.静电计是在验电器的基础上制成的,用其指针的张角大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小.如图所示,A、B是平行板电容器的两个金属板,G为静电计.开始时开关S闭合,静电计指针张开一定角度,为了使指针张开角度增大些,下列采取的措施可行的是()
A.断开开关s后,将A、B分开些
B.保持开关s闭合,将A、B两极板分开些
C.保持开关s闭合,将A、B两极板靠近些
D.保持开关s闭合,将变阻器滑动触头向右移动
【考点】电容器.
【专题】电容器专题.
【分析】静电计测量的是电容器两端的电势差,断开电键,电容器所带的电量不变,根据电容的变化判断电势差的变化.闭合电键,电容器两端的电势差等于电源的电动势.
【解答】解:A、断开电键,电容器带电量不变,将AB分开一些,则d增大,根据C=
知,电容减小,根据U=知,电势差增大,指针张角增大.故A正确.
B、保持开关闭合,电容器两端的电势差不变,则指针张角不变知,故B错误.
C、保持开关闭合,电容器两端的电势差不变,则指针张角不变.故C错误.
D、保持开关闭合,电容器两端的电势差不变,变阻器仅仅充当导线功能,滑动触头滑动不会影响指针张角,故D错误.
故选:A.
【点评】本题考查电容器的动态分析,关键抓住断开电键,电容器所带的电量不变,电键闭合,电容器两端的电势差不变
4.如图所示,MN是一正点电荷产生的电场中的一条电场线.一个带负电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示.下列结论正确的是()
A.带电粒子从a到b的过程中动能逐渐减小
B.正点电荷一定位于M点的左侧
C.带电粒子在a点时具有的电势能大于在b点时具有的电势能
D.带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
【考点】电场线;电势能.
【专题】电场力与电势的性质专题.
【分析】解答本题的突破口是根据粒子的运动轨迹确定其所受电场力方向,从而确定电场线MN的方向以及负点电荷的位置,然后根据负点电荷周围电场分布情况,进一步解答.
【解答】解:A、由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动,电场力指向轨迹内侧,电场力方向大致向右,对带电粒子做做正功,其动能增加.故A错误.
B、带正电的粒子所受电场力向右,电场线由M指向N,说明正电荷在直线N点右侧.故B 错误.
C、电场力对带电粒子做正功,电势能减小,则带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能.故C正确.
D、a点离点电荷较远,a点的电场强度小于b点的电场强度,带电粒子在a点的小于在b 点的电场力,根据牛顿第二定律得知,带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度.故D 正确.
故选:C.
【点评】依据带电粒子的运动轨迹确定其所受电场力方向是解决带电粒子在电场中运动问题的突破口,然后可进一步根据电场线、电场力做功等情况确定电势、电势能的高低变化情况
5.平行板间加如图所示周期变化的电压,重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t=0时刻开始将其释放,运动过程无碰板情况.图中,能定性描述粒子运动的速度图象正确的是()
A.B.C.D.
【考点】带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律.
【专题】带电粒子在电场中的运动专题.
【分析】不计重力的带电粒子在周期变化的电场中,在电场力作用下运动.速度随着时间变化的关系由加速度来确定,而加速度是由电场力来确定,而电场力却由电势差来确定.【解答】解:开始粒子在匀强电场中从静止运动,前半个周期是匀加速运动,后半个周期是匀减速运动,在下一个周期中仍是这样:继续向前匀加速运动,再匀减速运动,这样一直向前运动下去.速度的方向不变,而大小先增大后减小,再增大,再减小.
故选:A
【点评】带电粒子正好是从零时刻由静止开始运动,加速度、速度具有周期性与对称性.
6.如图所示,斜面顶端在同一高度的三个光滑斜面AB、AC、AD,均处于水平方向的匀强磁场中.一个带负电的绝缘物块,分别从三个斜面顶端A点由静止释放,设滑到底端的时间分别为t B、t C、t D,则()
A.t B=t C=t D B.t B>t C>t D C.t B<t C<t D D.无法比较
【考点】带电粒子在混合场中的运动.
【分析】根据粒子的运动方向与磁场方向,结合左手定则可确定粒子受到的洛伦兹力的方向,并根据受力分析可知,粒子的运动性质.
【解答】解:因为小球带负电.其次洛伦兹力方向垂直于速度方向向下,对斜面的压力越来越大,小球受到的洛伦兹力只是增大了小球对斜面的压力,并不改变其加速度,加速度只由重力平行于斜面方向的分力决定,所以是匀加速运动.设斜面与水平方向之间的夹角为θ,
则运动的加速度:a=gsinθ,设斜面高h,则斜面长:,运动的时间t:
,得:
,可知,θ越小,时间越长.故:t B<t C<t D
故选:C
【点评】考查粒子受力情况来确定运动情况,掌握受力分析的方法,理解左手定则.注意小球离开斜面的意思不是滑到底端.
7.图为带电微粒的速度选择器示意图,若使之正常工作,则以下叙述哪个是正确的()
A.P1的电势必须高于P2的电势
B.从S2出来的只能是正电荷,不能是负电荷
C.如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向,选择器同样正常工作
D.匀强磁场的磁感应强度B、匀强电场的电场强度E和被选择的速度v的大小应满足v=【考点】带电粒子在混合场中的运动;洛仑兹力.
【专题】定量思想;推理法;带电粒子在复合场中的运动专题.
【分析】带电粒子经加速后进入速度选择器,电场力和洛伦兹力平衡时,速度为v=的粒子沿直线通过.
【解答】解:D、速度选择器的原理是要选择的粒子受力平衡,做匀速直线运动,从S1进从
S2出,即qvB=qE,那么被选择的粒子速度v=,故D错误.
AB、若进入速度选择器的粒子带正电,则洛伦兹力水平向右,要满足平衡,电场力水平向左,即电场线水平向左,即P2板电势高,若粒子带负电,洛伦兹力水平向左,电场力就要水平向右,电场线水平向左,即P2板电势高,故A错误,B错误.
C、如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向,使得粒子的电场力和洛伦兹力方向都变为相反方向,仍然能够平衡,仍然可以正常工作,故C正确;
故选:C
【点评】解决本题的关键理解粒子速度选择器的工作原理,掌握偏转磁场中粒子的运动规律.
二、多项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分)
8.在如图所示的电路中,E为电源的电动势,r为电源的内电阻,R1、R2为可变电阻.在下列叙述的操作中,可以使灯泡L的亮度变暗的是()
A.仅使R1的阻值增大B.仅使R1的阻值减小
C.仅使R2的阻值增大D.仅使R2的阻值减小
【考点】闭合电路的欧姆定律.
【专题】恒定电流专题.
【分析】由图可知,灯泡与R1串联后与R2并联;要使灯泡变暗,应使流过灯泡的电流减小;则可分别由闭合电路欧姆定律分析各项,可得出正确答案.
【解答】解:A、使R1电阻增大,则总电阻增大,电路中总电流减小,则内压减小,路端电压增大,故R2中的电流增大,L中电流减小,灯泡变暗,故A正确;
B、使R1的电阻减小,则总电阻减小,总电流增大,内压增大,路端电压减小,R2中电流减,故灯泡中电流增大,灯泡变亮,故B错误;
C、使R2增大,则总电阻增大,总电流减小,内压减小,路端电压增大,故L中电流增大,灯泡变亮,故C错误;
D、R2减小,总电阻减小,总电流增大,内压增大,路端电压减小,故L中电流减小,灯泡变暗,故D正确;
故选AD.
【点评】在电路中,若部分电阻发生了变化,则对该部分的处理不能直接根据欧姆定律求解,应灵活应用串并联电路的性质进行分析判断.
9.如图所示,a、b是两个带有同种电荷的小球,用绝缘丝线悬挂于同一点,两球静止时,它们距水平面的高度相等,绳与竖直方向的夹角分别为α、β,且β>α.若同时剪断两根细线,空气阻力不计,两球带电荷量不变,则()
A.a球的质量比b球的大
B.a、b两球同时落地
C.a球的电荷量比b球的大
D.a、b两球飞行的水平距离相等
【考点】库仑定律;电势差与电场强度的关系.
【专题】电场力与电势的性质专题.
【分析】同时剪断两根细线时,小球受水平方向的库伦力和竖直方向的重力作用,然后根据水平方向和竖直方向运动的独立性可正确求解.
【解答】解:A、对小球受力分析,根据平衡条件有:
m a g=
m b g=,由于β>α,
所以m a>m b,故A正确
B、m a>m b,因此水平方向上,a的加速度小于b的加速度.
竖直方向上作自由落体运动,根据运动的独立性可知,两球同时落地,故B正确
C、a球的电荷量和b球的电量大小无法判断,故C错误
D、由于a的加速度小于b的加速度,因此a球水平飞行的距离比b球小,故D错误.
故选AB.
【点评】本题考查知识点较多,涉及运动的独立性以及物体的平衡等,较好的考查了学生综合应用知识的能力,是一道考查能力的好题.
10.目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体来说(呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场,磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就聚集了电荷.在磁极配置如图所示的情况下,下述说法正确的是()
A.A板带正电
B.有电流从b经用电器流向a
C.金属板A、B间的电场方向向下
D.等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力
【考点】霍尔效应及其应用.
【专题】带电粒子在磁场中的运动专题.
【分析】根据左手定则判断出正负电荷所受洛伦兹力的方向,从而判断出正负电荷的偏转方向,带正电的极板电势高,电流从正极板流向负极板.
【解答】解:A、根据左手定则知,正电荷向下偏,负电荷向上偏,则A板带负电.故A错误.
B、因为B板带正电,A板带负电,所以电流的流向为b流向a.故B正确.
C、因为B板带正电,A板带负电,所以金属板间的电场方向向上.故C错误.
D、等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力.故D正确.
故选BD.
【点评】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向,以及知道电流在外电路中,由高电势流向低电势.
11.如图所示,两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中,O为M、N连线中点,连线上a、b两点关于O点对称.导线通有大小相等、方向相反的电流I.已知通
电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=k,式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离.一带正电的小球(图中未画出)以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点.关于上述过程,下列说法正确的是()
A.小球先做加速运动后做减速运动
B.小球一直做匀速直线运动
C.小球对桌面的压力先减小后增大
D.小球对桌面的压力一直在增大
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
【专题】带电粒子在磁场中的运动专题.
【分析】根据右手螺旋定则,判断出MN直线处磁场的方向,然后根据左手定则判断洛伦兹力大小和方向的变化,明确了受力情况,即可明确运动情况.
【解答】解:根据右手螺旋定制可知直线MN处的磁场方向垂直于MN向里,磁场大小先减小后增大,根据左手定则可知,带正电的小球受到的洛伦兹力方向向上,根据F=qvB可知,其大小是先减小后增大,由此可知,小球将做匀速直线运动,小球对桌面的压力先增大后减小,故ACD错误,B正确.
故选:B.
【点评】本题考查了右手螺旋定则和左手定则的熟练应用,正确解答带电粒子在磁场中运动的思路为明确受力情况,进一步明确其运动形式和规律.
12.如图所示,连接两平行金属板导线的一部分CD与一有电源回路的一部分GH平行且均在纸面内,金属板置于磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,当一束等离子体射入两金属板之间时,CD段导线受到力F的作用,则()
A.若等离子体从右方射入,F向左
B.若等离子体从右方射入,F向右
C.若等离子体从左方射入,F向左
D.若等离子体从左方射入,F向右。