双流区名校2023-2024学年高二上学期9月月考
物理试题
试卷满分:100分 考试时间:75分钟
第一部分 选择题(共48分)
一、选择题(本题共11小题,1~7题每小题4分,每小题给出的四个选项中只有一个是正确的;8~11题有多个选项符合要求,全部选对得5分,不全得3分,有错选或不选得0分,共48分)
1. 人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电,带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引,对电脑机房、电子厂房等单位会造成一定的影响。防静电地板又叫做耗散静电地板,当它接地时,能够使电荷耗散。地板在施工时,地板下面要铺设铝箔,铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法,正确的是( )
A. 地板下面铺设铝箔的作用是防潮
B. 地板必须是绝缘体材料
C. 地板必须是导电的,如地板中含有导电纤维
D. 只要地板下面铺设铝箔,地板材料是绝缘的或导电的均可
2. 如图所示,质量为、电荷量为Q的带电小球用绝缘细线悬挂于O点,另一个带电荷量为q的带电小球B固定于O点的正下方,已知绳长OA为,O到B点的距离为l,平衡时A、B带电小球处于同一高度,两带电小球可视为点电荷。已知重力加速度为g,静电力常量为k。则( )
A. A、B间库仑力大小为
B. 带电小球B在A处的电场强度大小为
C. 细线拉力大小为
D. 细线拉力大小为
3. 如图所示,在正方形四个顶点分别放置一个点电荷,所带电荷量已在图中标出,则下列四个选项中,正方形中心处场强最大的是 ( )
A.
B.
C.
D.
4. 一带负电的粒子从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的图像如图所示,则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的 ( )
A. B.
C. D.
5. 两个可视为点电荷的相同金属小球,带电量分别为和。固定在相距为r的两处时,它们间的库仑力大小为F。两小球相互接触后将其距离变为固定,则两球间库仑力的大小变为( )
A. B. C. D.
6. 如图,P为固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动.运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc,则
A. aa>ab>ac,va>vc>vb
B. aa>ab>ac,vb> vc> va
C. ab> ac> aa,vb> vc> va
D. ab> ac> aa,va>vc>vb
7. 硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保优点。如图所示,图线a是该电池在某光照射强度下路端电压U和电流I的关系图(电池电动势不变,内阻不是常量),图线b是某电阻的U-I图象。在某光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法正确的是( )
A. 此时硅光电池电动势是2V
B. 此时硅光电池的输出功率是0.4W
C. 此时硅光电池的内阻为10Ω
D. 若把内阻为10Ω的直流电动机接到该电池上,电动机的输出功率为0.4W
8. 如图所示,两板间距为d的平行板电容器与一电源连接,开关S闭合,电容器两板间的一质量为m,带电荷量为q的微粒静止不动,下列各叙述中正确的是( )
A. 微粒带是负电
B. 电源电动势的大小等于
C. 断开开关S,微粒将向下做加速运动
D. 保持开关S闭合,把电容器两极板距离增大,将向下做加速运动
9. 如图甲所示,AB是某电场中的一条电场线,若有一电子仅在电场力作用下,以某一初速度沿AB由A点运动到B点,所经位置的电势随与A点距离的变化规律如图乙所示。以下说法正确的是( )
A. A、B两点的电场强度
B. 电子在A、B两点的速度
C. A、B两点的电势
D. 电子在A、B两点的电势能
10. 地面上物体在变力F的作用下由静止开始竖直向上运动,力F随高度x的变化关系如图所示,物体能上升的最大高度为h,h
B. 物体的质量为
C. 物体加速度最大的位置有两处
D. 物体加速度的最大值为
11. 如图甲,滑动变阻器标有“”,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最右端滑至某一位置时,小灯泡正常发光,电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙,电源内阻不计。下列说法中正确的是( )
A. 电源电压为12V
B. 小灯泡的额定功率为6W
C. 小灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的电阻为
D. 电路的总功率变化范围是7.5W~15W
第二部分 非选择题(共52分)
二、实验题(共16分)
12. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,小张同学选用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度,当金属丝的左端与毫米刻度尺的“0”刻度对齐时,右端如图甲所示;用螺旋测微器测量金属丝的直径如图乙所示;用伏安法测得多组U、I数据,做出该金属丝的伏安特性曲线如图丙所示。
(1)金属丝的有效长度L为______cm,直径D为______mm,电阻R为______Ω。
(2)将测得的数据代入公式______,即可求出金属丝的电阻率。(用第(1)问给出的字母表示)
13. 如图1所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点,实验时,先让入射小球多次从斜轨上位置由静止释放,找到其落地点的平均位置,测量平抛水平射程。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端,再将入射小球从斜轨上位置由静止释放,与小球相撞,多次重复实验,找到两小球落地的平均位置、。
图2是小球的多次落点痕迹,由此可确定其落点的平均位置对应的读数为_______;
(2)下列器材选取或实验操作符合实验要求的是____________;
A.可选用半径不同的两小球
B.选用两球的质量应满足
C.小球每次必须从斜轨同一位置释放
D.需用秒表测定小球在空中飞行的时间
(3)在某次实验中,测量出两小球质量分别为、,三个落点的平均位置与O点的距离分别为、、。在实验误差允许范围内,若满足关系式____________,即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒,若满足关系式____________,即验证了两球碰撞为弹性碰撞。(用测量的物理量表示)
三、计算题(写出必要的文字说明,3个小题,14题10分,15题12分,16题14分,共36分)
14. 如图所示,长L=1m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角37°。已知小球所带电荷量,匀强电场的场强,取重力加速度,,。求:
(1)小球所受电场力F的大小。
(2)小球的质量m。
15. 如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间的距离为d,上板正中有一小孔.质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).求:
(1)小球到达小孔处的速度;
(2)极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量;
(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间.
16. 如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆与半径为的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B为的中点,C点位于圆周的最低点。现有一质量为、电荷量为的带电小球套在杆上,小球从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为,小球滑到C点时的速度大小为。求:
(1) A、B两点的电势差UAB;
(2)小球滑至B点时的速度的大小;
双流区名校2023-2024学年高二上学期9月月考
物理试题 答案解析
试卷满分:100分 考试时间:75分钟
第一部分 选择题(共48分)
一、选择题(本题共11小题,1~7题每小题4分,每小题给出的四个选项中只有一个是正确的;8~11题有多个选项符合要求,全部选对得5分,不全得3分,有错选或不选得0分,共48分)
1. 人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电,带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引,对电脑机房、电子厂房等单位会造成一定的影响。防静电地板又叫做耗散静电地板,当它接地时,能够使电荷耗散。地板在施工时,地板下面要铺设铝箔,铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法,正确的是( )
A. 地板下面铺设铝箔的作用是防潮
B. 地板必须是绝缘体材料
C. 地板必须是导电的,如地板中含有导电纤维
D. 只要地板下面铺设铝箔,地板材料是绝缘的或导电的均可
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】地板在施工时,地板下面要铺设铝箔,铝箔要连接到地下预埋导体,即要将地板上的静电导走,所以防静电地板必须是导电的,如地板中含有导电纤维,故选项C正确,ABD错误。
故选C。
2. 如图所示,质量为、电荷量为Q的带电小球用绝缘细线悬挂于O点,另一个带电荷量为q的带电小球B固定于O点的正下方,已知绳长OA为,O到B点的距离为l,平衡时A、B带电小球处于同一高度,两带电小球可视为点电荷。已知重力加速度为g,静电力常量为k。则( )
A. A、B间库仑力大小为
B. 带电小球B在A处电场强度大小为
C. 细线拉力大小为
D. 细线拉力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】由几何关系可知,AB的距离为
小球A的受力分析如图
A.依据库仑定律,则A、B间库仑力大小为
故A错误;
B.根据电场强度的定义可知,带电小球B在A处的电场强度为
故B错误。
CD.设细线对小球A的拉力为,根据受力平衡的条件可得
故C错误,D正确。
故选D。
3. 如图所示,在正方形四个顶点分别放置一个点电荷,所带电荷量已在图中标出,则下列四个选项中,正方形中心处场强最大的是 ( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据点电荷电场强度公式,结合矢量合成法则,两个负电荷在正方形中心处场强为零,两个正点电荷在中心处电场强度为零,故A错误;同理,正方形对角线异种电荷的电场强度,即为各自点电荷在中心处相加,因此此处的电场强度大小为,故B正确;正方形对角线的两负电荷的电场强度在中心处相互抵消,而正点电荷在中心处,叠加后电场强度大小为,故C错误;根据点电荷电场强度公式,结合叠加原理,则有在中心处的电场强度大小,故D错误.所以B正确,ACD错误.
4. 一带负电的粒子从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的图像如图所示,则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的 ( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图像可知,粒子做加速度逐渐增大的加速运动,因此该电荷所受电场力越来越大,电场强度越来越大,电场线密的地方电场强度大,且负电荷受力与电场方向相反。
故选C。
5. 两个可视为点电荷的相同金属小球,带电量分别为和。固定在相距为r的两处时,它们间的库仑力大小为F。两小球相互接触后将其距离变为固定,则两球间库仑力的大小变为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意,由库伦定律有
当两带电金属球接触后,电荷会进行中和,而中和后将两金属球再分开,则分开后的金属球所带电荷量均为中和后电量的一半,则可得接触又分开后每个金属球所带电荷量为
距离变为后两金属球之间的库仑力为
故选B。
6. 如图,P为固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动.运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc,则
A aa>ab>ac,va>vc>vb
B. aa>ab>ac,vb> vc> va
C. ab> ac> aa,vb> vc> va
D. ab> ac> aa,va>vc>vb
【答案】D
【解析】
【详解】在点电荷的电场中,场强大小,由图可知,可得,而带电粒子运动的加速度,则;由轨迹知,两电荷间为库仑斥力,粒子由a到b,电场力做负功,动能减小,则va>vb,粒子由b到c,电场力做正功,动能增加,则vc>vb,由于,由可得,则va>vc>vb,故选D.
7. 硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。如图所示,图线a是该电池在某光照射强度下路端电压U和电流I的关系图(电池电动势不变,内阻不是常量),图线b是某电阻的U-I图象。在某光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法正确的是( )
A. 此时硅光电池的电动势是2V
B. 此时硅光电池的输出功率是0.4W
C. 此时硅光电池的内阻为10Ω
D. 若把内阻为10Ω的直流电动机接到该电池上,电动机的输出功率为0.4W
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题意可知此时硅光电池的电动势是3.6V,故A错误;
B.此时硅光电池的输出功率等于图线a、b交点横纵坐标之积,即0.4W,故B正确;
C.根据闭合电路欧姆定律可得此时硅光电池的内阻为
故C错误;
D.若把内阻为10Ω的直流电动机接到该电池上,由于电动机是非纯电阻电路,所以无法根据题给数据计算电动机的输出功率,故D错误。
故选B。
8. 如图所示,两板间距为d的平行板电容器与一电源连接,开关S闭合,电容器两板间的一质量为m,带电荷量为q的微粒静止不动,下列各叙述中正确的是( )
A. 微粒带的是负电
B. 电源电动势的大小等于
C. 断开开关S,微粒将向下做加速运动
D. 保持开关S闭合,把电容器两极板距离增大,将向下做加速运动
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.粒子受重力和向上电场力作用而静止,而两板间的电场方向向下,所以粒子带负电,选项A正确;
B.由于粒子处于平衡状态时有
qE=mg
则电源电动势
ε=Ed=
选项B正确;
C.断开开关S,电容器的带电荷量不变,极板间电场没有改变,微粒仍将静止不动,选项C错误;
D.保持开关闭合,电容器两极板间电压不变,两极板的距离增大,根据得极板间电场的电场强度变小,微粒受到的电场力变小,将向下做加速运动,选项D正确。
故选ABD。
【点睛】本题难度较小,判断电容器的动态变化问题,首先要确定不变量,当与开关相连时,电压不变,当与开关断开时,电量不变。
9. 如图甲所示,AB是某电场中的一条电场线,若有一电子仅在电场力作用下,以某一初速度沿AB由A点运动到B点,所经位置的电势随与A点距离的变化规律如图乙所示。以下说法正确的是( )
A. A、B两点的电场强度
B. 电子在A、B两点的速度
C. A、B两点的电势
D. 电子在A、B两点电势能
【答案】CD
【解析】
【详解】A.φ-x图像的斜率大小等于电场强度,由几何知识可知,图像的斜率逐渐减小,则从A到点B场强减小,则有
EA>EB
故A错误;
BD.由图看出,电势逐渐降低,可判断出电场线的方向从A到B,电子受到的电场力沿BA方向,在移动过程中,电场力做负功,电子的动能减小,速度减小,而电子的电势能增大,即
vA>vB
EpA<EpB
故B错误,D正确;
C.由上分析可知,电场线的方向从A到B,又因为沿电场线方向电势降低,则A、B两点的电势关系为
φA>φB
故C正确。
故选CD。
10. 地面上的物体在变力F的作用下由静止开始竖直向上运动,力F随高度x的变化关系如图所示,物体能上升的最大高度为h,h
B. 物体的质量为
C. 物体加速度最大的位置有两处
D. 物体加速度的最大值为
【答案】BCD
【解析】
【详解】AC.因作用在物体上的力F均匀地减小,所以加速度是先减小至零时在反向增加,开始时与到达最高点时速度都为零,根据对称性可知开始时和高度最大时,具有相同的加速度,且为最大,所以当物体加速度最大时其高度为0或h,故A错误,C正确;
B.因变力F在均匀地变化,由图中的几何关系可知该过程中的平均作用力为
所以在物体能上升到最大高h的过程中,由功能关系有
联立物体的质量为
故B正确;
D.在开始时,由牛顿第二定律有
F0-mg=ma
联立解得
选项D正确。
故选BCD。
11. 如图甲,滑动变阻器标有“”,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最右端滑至某一位置时,小灯泡正常发光,电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙,电源内阻不计。下列说法中正确的是( )
A. 电源电压为12V
B. 小灯泡的额定功率为6W
C. 小灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的电阻为
D. 电路的总功率变化范围是7.5W~15W
【答案】BD
【解析】
【详解】由电路图可知,灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的总电流。
A.当滑动变阻器的滑片位于最右端时,接入电路中的电阻,电路中的电流最小,电路的总功率最小,因电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,所以,由图像可知,电压表V1的示数UV1=5V时,电压表V2的示数UV2=3V,电路中的电流I小=0.5A,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,由可得,电源的电压
U=UV1+I小R=5V+0.5A×20Ω=15V
故A错误;
BC.当小灯泡正常发光时,电路中的电流最大,两电压表的示数最大,电路的总功率最大,由图像可知,L与R0两端的电压之和,R0两端的电压,电路中的电流I大=1A,此时灯泡两端的电压
因此时小灯泡恰好正常发光,所以,灯泡的额定功率
PL=ULI大=6V×1.0A=6W
此时滑动变阻器两端的电压
此时滑动变阻器接入电路中的电阻
故B正确,C错误;
D.电路的最小功率为
最大总功率
所以,电路的总功率的变化范围是7.5W~15W,故D正确。
故选BD。
第二部分 非选择题(共52分)
二、实验题(共16分)
12. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,小张同学选用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度,当金属丝的左端与毫米刻度尺的“0”刻度对齐时,右端如图甲所示;用螺旋测微器测量金属丝的直径如图乙所示;用伏安法测得多组U、I数据,做出该金属丝的伏安特性曲线如图丙所示。
(1)金属丝的有效长度L为______cm,直径D为______mm,电阻R为______Ω。
(2)将测得的数据代入公式______,即可求出金属丝的电阻率。(用第(1)问给出的字母表示)
【答案】 ①. 98.70 ②. 5.780 ③. 6.5 ④.
【解析】
【详解】(1) [1] 毫米刻度尺最小刻度是1mm,需要估读到0.1mm,故金属丝的有效长度L为98.70cm。
[2] 直径D为
[3]电阻R为
(2)[4]根据
得
13. 如图1所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点,实验时,先让入射小球多次从斜轨上位置由静止释放,找到其落地点的平均位置,测量平抛水平射程。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端,再将入射小球从斜轨上位置由静止释放,与小球相撞,多次重复实验,找到两小球落地的平均位置、。
图2是小球的多次落点痕迹,由此可确定其落点的平均位置对应的读数为_______;
(2)下列器材选取或实验操作符合实验要求的是____________;
A.可选用半径不同的两小球
B.选用两球的质量应满足
C.小球每次必须从斜轨同一位置释放
D.需用秒表测定小球在空中飞行的时间
(3)在某次实验中,测量出两小球的质量分别为、,三个落点的平均位置与O点的距离分别为、、。在实验误差允许范围内,若满足关系式____________,即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒,若满足关系式____________,即验证了两球碰撞为弹性碰撞。(用测量的物理量表示)
【答案】 ①. 55.50 ②. BC##CB ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]根据图2及直尺读数规则,平均位置对应的读数为55.50cm。
(2)[2]A.保证碰撞在同一条水平线上,所以两个小球的半径要相等,故A错误;
B.为保证入射小球不反弹,入射小球的质量应比被碰小球质量大,故B正确;
C.小球离开轨道后做平抛运动,由于小球抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间相等,小球的水平位移与小球的初速度成正比,所以入射球必须从同一高度释放,故C正确;
D.小球在空中做平抛运动的时间是相等的,所以不需要测量时间,故D错误。
故选BC。
(3)[3]要验证动量守恒定律定律,即验证
小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,在空中的运动时间t相等,上式两边同时乘以t得
可知,实验需要验证
[4]由题意及上述分析可得,要验证两球碰撞为弹性碰撞,则有
即
三、计算题(写出必要的文字说明,3个小题,14题10分,15题12分,16题14分,共36分)
14. 如图所示,长L=1m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角37°。已知小球所带电荷量,匀强电场的场强,取重力加速度,,。求:
(1)小球所受电场力F的大小。
(2)小球的质量m。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据电场力的公式
解得
(2)由平衡条件得
解得
15. 如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间的距离为d,上板正中有一小孔.质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).求:
(1)小球到达小孔处的速度;
(2)极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量;
(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间.
【答案】(1);(2),;(3)
【解析】
【详解】(1)小球到达小孔前是自由落体运动,根据速度位移关系公式,有:v2=2gh
解得: ①
(2)对从释放到到达下极板处过程运用动能定理列式,有:mg(h+d)-qEd=0
解得:②
电容器两极板间的电压为:
电容器的带电量为:
(3)加速过程:
mgt1=mv…③
减速过程,有:
(mg-qE)t2=0-mv…④
t=t1+t2…⑤
联立①②③④⑤解得:
【点睛】本题关键是明确小球的受力情况和运动规律,然后结合动能定理和动量定理列式分析,不难.
16. 如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆与半径为圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B为的中点,C点位于圆周的最低点。现有一质量为、电荷量为的带电小球套在杆上,小球从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为,小球滑到C点时的速度大小为。求:
(1) A、B两点的电势差UAB;
(2)小球滑至B点时的速度的大小;
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)小球从A到C,根据动能定理,有
解得
又
UAC=UAB
故
(2)小球从A到B, 根据动能定理,有
解得
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