2022-2023学年山东省济宁市曲阜重点中学高一(下)月考物理试卷(6月)
一、单选题(本大题共8小题,共32.0分)
1. 如图所示,把置于绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体附近,导体的端感应出正电荷,端感应出负电荷。关于使导体带电的以下说法中正确的是( )
A. 如果用手摸一下导体的端,端自由电子将经人体流入大地,手指离开,移去带电体,导体带负电
B. 如果用手摸一下导体的端,大地的自由电子将经人体流入导体与端的正电荷中和,手指离开,移去带电体,导体带负电
C. 如果用手摸一下导体的中间,由于中间无电荷,手指离开,移去带电体,导体不带电
D. 无论用手摸一下导体的什么位置,导体上的自由电子都经人体流入大地,手指离开,移去带电体,导体带正电
2. 、、三点在同一直线上,点位于、之间且。在处固定一电荷量为的点电荷,在处放一电荷量为的点电荷,它所受到的电场力为。移去处电荷,在处放一电荷量为的点电荷,其所受电场力为( )
A. B.
C. D.
3. 如图,、和是以为直径的半圆弧上的三点,点为半圆弧的圆心,。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于、两点,这时处于点的点电荷所受静电力大小为;若将点处的点电荷移至点,则点的点电荷所受静电力大小变为,与之比为( )
A. B. C. D.
4. 如图为真空中两点电荷、形成的电场中的一簇电场线,已知该电场线关于虚线对称,点为、电荷连线的中点,、为其连线的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是( )
A. 、可能为带等量异号的正、负电荷
B. 、可能为带不等量的正电荷
C. 、两点处无电场线,故其电场强度可能为零
D. 同一试探电荷在、两点处所受电场力大小相等,方向一定相反
5. 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面上均匀分布正电荷,总电荷量为,球面半径为,为通过半球顶点与球心的轴线,在轴线上有、两点,已知点的场强大小为,则点的场强大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,实线表示某电场的电场线方向未标出,虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,设点和点的电势分别为,粒子在和时加速度大小分别为,速度大小分别为,电势能分别为下列判断正确的是
A. B.
C. D.
7. 如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点处的电势为,点处的电势为,点处的电势为,则电场强度的大小为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示为某电场中轴上电势随变化的图象,一个带电粒子仅受电场力作用在处由静止释放沿轴正向运动,且以一定的速度通过处,则下列说法正确的是( )
A. 和处的电场强度均为零
B. 和之间的场强方向不变
C. 粒子从到过程中,电势能先增大后减小
D. 粒子从到过程中,加速度先减小后增大
二、多选题(本大题共4小题,共16.0分)
9. 如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中,是两点电荷连线的中点,、是两点电荷连线中垂线上相对对称的两点,、和、也相对点对称,则( )
A. 、两点场强大小相等,方向相反 B. 、两点场强大小和方向都相同
C. 、、三点比较,点场强最大 D. 、、三点比较,点场强最大
10. 如图所示,带正电的点电荷固定于点,电子在库仑力作用下,做以为焦点的椭圆运动.、、为椭圆上的三点,点是轨道上离最近的点.电子在从经到达点的过程中( )
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
11. 如图是某一点电荷形成的电场中的一条电场线,、是电场线上的两点,一负电荷仅在静电力作用下以初速度从向运动并经过点,一段时间后以速度又一次经过点,且与的方向相反,则以下说法中正确的是
A. 、两点的电场强度是
B. 、两点的电势是
C. 负电荷在、两点的电势能
D. 负电荷先后经过点的速度大小
12. 静电场在轴上的场强随的变化关系如图所示,轴正向为场强正方向,带正电的点电荷沿轴运动,则点电荷( )
A. 在和处电势能相等
B. 由运动到的过程中电势能增大
C. 由运动到的过程中电场力先增大后减小
D. 由运动到的过程中电场力先减小后增大
三、填空题(本大题共2小题,共8.0分)
13. 长为的导体棒原来不带电,现将一带电荷量为的点电荷放在距棒左端处,如图所示。当棒达到静电平衡后,棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场强度大小等于 ,方向为 。
14. 如图所示,、两板间的匀强电场,两板相距,离板,离板若板带正电荷且接地,则点的电势为 ,点的电势为 。若有一电荷从移到,电势能 填“增加”或“减少”了 。
四、计算题(本大题共4小题,共40.0分)
15. 空间有三点、和位于直角三角形的三个顶点,且,现将点电荷和分别放在、两点,结果测得点的场强为,方向如图所示,试求:
和的电性;
如果撤掉,点场强的大小和方向.
16. 如图所示,竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域,场强在两板间用绝缘细线悬挂一个质量的带电小球,静止时小球偏离竖直方向的夹角取试求:
小球的电性和电荷量;
悬线的拉力;
若小球静止时离右板,剪断悬线后,小球经多少时间碰到右极板?
17. 如图所示的电场,等势面是一簇互相平行的竖直平面,间隔均为,各平面电势已在图中标出,现有一质量为的带电小球以速度、方向与水平方向成角斜向上射入电场,要使小球做直线运动,求:
小球应带何种电荷及其电荷量;
小球受到的合外力的大小;
在入射方向上小球运动的最大位移。电场足够大
18. 如图所示,在匀强电场中,将带电荷量的电荷从电场中的点移到点,克服电场力做了的功,再从点移到点,电场力做了的功。
求、两点间的电势差和、两点间的电势差;
如果规定点的电势为零,则点和点的电势分别为多少?
作出过点的一条电场线。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.如果用手摸一下导体的端,端自由电子将经人体流入大地,手指离开,移去带电体,导体带正电,故A错误;
B.如果用手摸一下导体的端,端自由电子将经人体流入大地,手指离开,移去带电体,导体带正电,故B错误;
C.如果用手摸一下导体的中间,端自由电子将经人体流入大地,手指离开,移去带电体,导体带正电,故C错误;
D.无论用手摸一下导体的什么位置,导体上的自由电子都经人体流入大地,手指离开,移去带电体,导体带正电,故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】取从到到的方向为正方向,在处放一电荷量为的点电荷,它所受到的电场力为
在处放一电荷量为的点电荷,其所受电场力为
负号表示与方向相反。
根据题意有
则有
故选A。
3.【答案】
【解析】
【分析】
由电场力的叠加可知各点电荷对点点电荷的电场力,移动之后电荷距点的距离不变,故电场力大小不变,则由矢量合成的方向可得出移动之后的合力,即可求得比值。
【解答】
假设、两处点电荷带正电、处点电荷带负电,依题意,、处两点电荷对点的点电荷的静电力大小均为 ,则当点处的点电荷移至点时,处点电荷所受静电力如图所示
由几何关系可知,合力大小为
则有
故选B。
4.【答案】
【解析】解:、根据电场线的特点,从正电荷出发到负电荷终止可以判断,、是两个等量同种电荷。故AB错误。
C、电场线只是形象描述电场的假想曲线,两点处虽无电场线,但其电场强度不为零,故C错误;
D、同一试探电荷在、两点处场强大小相等方向相反,所受电场力大小相等,方向一定相反,故D正确。
故选:。
电场线是从正电荷或者无穷远出发出,到负电荷或无穷远处为止.电场线只是形象描述电场的假想曲线,两点处无电场线,其电场强度也不为零.
常见电场的电场线分布及等势面的分布要求我们能熟练掌握,并要注意沿电场线的方向电势是降低的,同时注意等量异号电荷形成电场的对称性.加强基础知识的学习,掌握住电场线的特点,即可解决本题.
5.【答案】
【解析】
【分析】
均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场;假设将带电量为的球面放在处在、点所产生的电场和半球面在点的场强对比求解。
本题考查了库仑定律与电场的合成与叠加,解答本题的关键是抓住电场的对称性,找出两部分球面上电荷产生的电场关系。
【解答】
若将带电量为的球面放在处,均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场;则在、点所产生的电场为;由题知当半球面如图所示在点产生的场强为,则点的场强为:,故B正确,ACD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】试题分析:将粒子的运动分情况讨论:从运动到;从运动到,根据电场的性质依次判断;
电场线越密,电场强度越大,同一个粒子受到的电场力越大,根据牛顿第二定律可知其加速度越大,故有 ;若粒子从运动到点,则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧,可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示,故电场力做负功,电势能增大,动能减小,即 ,负电荷在低电势处电势能大,故 ;
若粒子从运动到,则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧,可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示,故电场力做正功,电势能减小,动能增大,即 ,负电荷在低电势处电势能大,故 ;
综上所述,D正确;
【点睛】考查了带电粒子在非匀强电场中的运动;本题的突破口是根据粒子做曲线运动时受到的合力指向轨迹的内侧,从而判断出电场力方向与速度方向的夹角关系,进而判断出电场力做功情况.
7.【答案】
【解析】的中点的电势为,将点与点连接,如图,电场线与等势线垂直,
根据几何关系得
则沿电场线方向上的距离
所以电场强度
故选A。
【点睛】解决本题的关键知道电场线与等势线垂直,掌握匀强电场的电场强度大小与电势差的关系,即 ,注意是沿电场线方向上的距离。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了电势差与场强的关系;解决本题的关键要明确图象的斜率表示场强,斜率的符号表示场强的方向,要知道电势的高低与电场方向的关系以及电场力做功与电势能的关系。
图象的切线斜率表示场强,根据电势的变化可分析场强的方向,由电场力方向与粒子运动方向的关系判断电场力做功正负,从而分析其电势能的变化情况。根据电场强度的变化,判断电场力的变化,来分析加速度的变化。
【解答】
A.图象的切线斜率越大,则场强越大,可知,和处的电场强度均不为零,故A错误;
B.由切线斜率的正负可知,和之间的场强方向先沿轴负方向后沿轴正方向,故B错误;
C.粒子由处由静止沿轴正向运动,表明粒子运动方向与电场力方向同向,电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,故C错误;
D.由图线的切线斜率可知,从到过程中电场强度先减小后增大,粒子所受的电场力先减小后增大,因此粒子的加速度先减小后增大,故D正确;
故选D。
9.【答案】
【解析】A.等量异种点电荷的电场分布如图所示
由图可知,、两点场强大小相等,方向均向左,故A错误;
B.、两点场强大小相等,方向均向右,故B正确;
C.在两点电荷连线的中垂线上,点场强最大,故C正确;
D.在两点电荷连线上,点场强最小,故D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】
【解答】
根据轨迹可知:电子从到静电力做正功,动能增加,电势能减小;电子从到静电力做负功,动能减小,电势能增加,故应选A、.
【分析】
根据影响速度和电势能大小的因素来分析速度和电势能的变化,找到转化的方向.
11.【答案】
【解析】A.根据题意可判断负电荷受到的电场力方向由指向,则电场线方向由指向,无法判断场源电荷的正负,无法判断、两点的电场强度的大小关系,故A错误;
B.电场线方向由指向,沿电场线方向电势降低,则
故B正确;
C.负电荷在电势高处电势能小,故
故C错误;
D.根据能量守恒,负电荷 先后经过点的电势能相同,则动能相同,速度大小相同,故D正确。
故选BD。
12.【答案】
【解析】
【分析】
由图可以看出在处场强为正,处场强为负方向,沿着电场线的方向电势降低,对于正电荷而言电势降低则电势能减小。
本题考查从图象获取信息的能力,另外,所以图象组成图形的面积还可以表示电势差。
【解答】
A.处场强为轴负方向,则从到处逆着电场线方向移动,电势升高,正电荷在处电势能较大,故A错误;
B.处场强为轴负方向,则从到处逆着电场线方向移动,电势升高,电势能增大,B正确;
由运动到的过程中,由图可以看出电场强度的绝对值先增大后减小,故电场力先增大后减小,故D错误,C正确。
故选BC。
13.【答案】
向左
【解析】棒处于点电荷的电场中处于静电平衡状态,则棒内各点的合场强为零,即棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场强度与在点的场强等大反向,则棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场强度大小等于
因在点的场强向右,则棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场强度方向向左。
14.【答案】
减少
【解析】点与点的电势差为,
,
点与点的电势差为,
,
电荷从移到,电场力做正功,电势能减小.
电场力做功为,
所以电势能减少.
点睛:先求电势,可先求出该点与零电势点的电势差,再确定电势.根据电场力做功正负,判断电势能的变化,由求电场力做功,确定电势能的变化大小.
15.【答案】带负电,带正电.
点场强的大小为,方向由指向.
【解析】试题分析:根据点电荷产生的电场是以场源为圆心的射线,要么指向场源,要么背离场源,可以知道点电荷产生的场强的方向,由于场强是矢量,根据平行四边形法则即可确定两点电荷产生的场强的方向,从而判定场源的电性;根据平行四边形法则可以计算出电场强度的大小.
解:由于、为点电荷,故B产生的电场沿直线,要么指向,要么指向,同理产生的电场沿直线,方向要么指向,要么指向,由于合场强平行于直线,故B产生的电场沿直线,指向,产生的场强沿直线,方向要么指向,如图所示,故B带正电荷,带负电荷,
由图可知 ,
又 ,解得,所以撤去,点的场强方向由指向.
答:带负电,带正电.
点场强的大小为,方向由指向.
【点评】本题考查了场强的叠加,知道电场强度是矢量,合成分解遵循平行四边形定则,基础题.
16.【答案】正电,
【解析】小球受电场力向右,故带正电,受力分析如图所示.
由平衡条件有
解得
由平衡条件得 ,
解得.
剪断细线后,小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向做自由落体运动.在水平方向上有 ;
联立以上两式解得.
点睛:对带电小球受力分析后,进行力的合成,从而确定电场力与重力的关系,拉力与重力的关系.当剪断后,小球做直线运动,可将其分解成水平方向与竖直方向.
17.【答案】正电荷, ; ;
【解析】作电场线如图所示。由题意知,只有小球受到向左的电场力,电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上,如图所示。只有当合与在一条直线上才可能使小球做直线运动,所以小球带正电,小球沿方向做匀减速运动。由图知
相邻等势面间的电势差为,所以
所以
由图知
合
由动能定理得
合
所以
18.【答案】;;,;
【解析】根据电场力做功与电势差的关系得
根据电势差的定义式
所以
,
的中点的电势为
连接,为等势线,电场线与等势线垂直,且由高电势指向低电势,如图所示
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