河北省唐山市海港高级中学2014-2015学年高二第一学期第一次月考

物理试题

(时间：90分钟　满分：100分)

出题范围：选修3-1电场部分

一、选择题(本题14小题，每小题4分，共56分)

1．用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是(　　)

A．摩擦使笔套带电

B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷

C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力

D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和

2．南京青奥会开幕式中，河南少林塔沟武术学校的学员，在滑轮的拖拽下高高飞起，和他的同学们一起完成了筑梦之塔的实验，现在把他们某次训练过程中的情节简化成如下模型：地面上的人通过定滑轮用钢丝将某学员拉到24m高处静止，然后将其拉到42m高处静止，如图所示。忽略滑轮与轴之间的摩擦以及钢丝的质量，前后两次比较

A．地面上的人受到的支持力变小

B．地面上的人受到的摩擦力变大

C．该学员受钢丝拉力变小

D．滑轮受到钢丝的作用力变大

3．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是

4．如图1－4－11所示，在O点的点电荷＋Q形成的电场中，试探电荷＋q由A点移到B点电场力做功为W1，以OA为半径画弧交OB于C，再把试探电荷由A点移到C点电场力做功为W2，则C点移到B点电场力做功为W3，则三者关系为(　　)

A．W1＝W2＝W3<0 B．W1>W2＝W3>0

C．W1＝W3>W2＝0 D．W3>W1＝W2＝0

5．如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电相连．一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子(　　)

A．所受重力与电场力平衡

B．电势能逐渐增加

C．动能逐渐增加

D．做匀变速直线运动

6．如图2所示a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab的中点，a、b电势分别为φa＝5 V，φb＝3 V，下列叙述正确的(　　)．

A．该电场在c点处的电势一定为4 V

B．a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb

C．一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少

D．一正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向a

7．三个α粒子在同一地点沿同一方向飞入偏转电场，出现了如图3所示的轨迹，由此可以判断下列不正确的是(　　)．

A．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上

B．b和c同时飞离电场

C．进电场时c的速度最大，a的速度最小

D．动能的增加值c最小，a和b一样大

8．如图4所示，一个带负电的油滴以初速度v0从P点倾斜向上进入水平方向的匀强电场中，若油滴达到最高点时速度大小仍为v0，则油滴的最高点位置是(　　)．

A．在P点左上方 B．在P点右上方

C．在P点正上方 D．上述情况都有可能

9．带电粒子M只在电场力作用下由P点运动到Q点，在此过程中克服电场力做了

2.6×10－8 J的功，那么 (　　)．

A．M在P点的电势能一定小于它在Q点的电势能

B．P点的场强一定小于Q点的场强

C．P点的电势一定高于Q点的电势

D．M在P点的动能一定大于它在Q点的动能

10．如图6所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘丝线系一带电小球，小球的质量为m、电荷量为q，为了保证当丝线与竖直方向的夹角为θ＝60°时，小球处于平衡状态，则匀强电场的电场强度大小可能为 (　　)．

A. B.

C. D.

11．空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图7所示，在相等的时间间隔内 (　　)．

A．重力做的功相等

B．电场力做的功不相等

C．电场力做的功大于重力做的功

D．电场力做的功小于重力做的功

12． 空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则(　　)

A．P、Q两点处的电荷等量同种

B．a点和b点的电场强度相同

C．c点的电势低于d点的电势

D．负电荷从a到c，电势能减少

13．如右图所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，∠ABC＝∠CAB＝30°，BC＝2  m，已知电场线平行于△ABC所在的平面，一个电荷量q＝－2×10－6 C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×10－5 J，由B移到C的过程中电场力做功6×10－6 J，下列说法正确的是 (　　)

A．B、C两点的电势差UBC＝3 V

B．A点的电势低于B点的电势

C．负电荷由C点移到A点的过程中，电势能增加

D．该电场的场强为1 V/m

14．如图所示，半径为均匀带电圆形平板，单位面积带电量为，其轴线上任意一点（坐标为）的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：
（注：公式中应改为），方向沿轴．现考虑单位面积带电量为
的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为的圆板，如图2所示．则圆孔轴线上任意一点
（坐标为）的电场强度为

A．
B．

C．
D．

二、填空题(本题3小题，每小题4分，共12分)

15． 一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，

（1）在两极板间插入一电介质，其电容C ，两极板间的电势差U

（2在两极板间插入一厚度小于极板间距的铜板，其电容C ，两极板间

的电势差U 。（填“增大”、“减小”或“不变”）

16．一质量为m的带电小球，在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出，小球的加速度大小为g，空气阻力不计，小球在下落h的过程中，小球的动能增加 ，小球的电势能增加

17．A、B是某电场中一条电场线上的两点，一带正电的小球仅在电场力作用下，沿电场线从A点运动到B点，速度图像如图所示．则A、B两点电场强度EA EB ，电势φA φB（填“＜”，“＞”或“＝”）

三、计算题(本题3小题，共32分)

18．(8分)长为L的绝缘细线下系一带正电的小球，其带电 荷 量为Q，悬于O点，如图9所示．当在O点另外固定一个正电荷时，如果球静止在A处，则细线拉力是重力mg的两倍，现将球拉至图中B处(θ＝60°)，放开球让它摆动，问：

(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为多少？

(2)摆球回到A处时悬线拉力为多少？

19．(10分)如图所示，相距为d的两块平行金属板M、N与电相连，开关S闭合后，M、N间有匀强电场，一个带电粒子垂直于电场方向从M板边缘射入电场，恰打在N板中央，若不计重力，求：

(1)为了使粒子恰能飞出电场，N板应向下平移多少？

(2)若把S断开，为达到第(1)问的目的，N板应向下平移多少？

20．(14分) 如下图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y和Y′长为L，相距d，足够大的竖直屏与两板右侧相距b.在两板间加上可调偏转电压U，一束质量为m，带电荷量为＋q的粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出．

(1)求两板间所加偏转电压U的范围；

(2)求粒子可能到达屏上区域的长度．

2014-2015学年度第一学期高二物理10月月考

物理试卷答案

一、选择题(本题14小题，每小题4分，共56分)

1．ABC　[解析] 笔套与头发摩擦，笔套带电，故选项A正确；带电的笔套靠近金属箔做成的圆环，由于静电感应，在圆环的上、下部感应出异种电荷，故选项B正确；圆环被吸引到笔套上的过程中，圆环有向上的加速度，静电力大于圆环的重力，故选项C正确；笔套碰到圆环后，笔套上的电荷有一部分转移到圆环，不会立刻被全部中和，故选项D错误．

2． B．

3．D [解析]　完成一次下蹲动作，它包括的物理过程是先加速向下运动，然后减速向下运动，对应的加速度方向分别是加速度方向先向下，后向上，即先失重后超重，对应的选项是D.

4．C．

5．BD　[解析] 带电粒子所受的电场力与平行板电容器垂直，粒子做直线运动，由受力分析可得粒子所受的电场力与重力的合力必与运动方向相反，粒子做匀减速直线运动，A、C错误，D正确；因电场力做负功，故粒子电势能逐渐增加，B正确．

6．C [解析] 因不知该电场是否是匀强电场，所以E＝不一定成立，c点电势不一定是4 V，所以A、B两项错误．因φa＞φb，电场线方向向右，正电荷从高电势点移到低电势点电场力做正功，电势能减少，受到的电场力指向b，所以C项正确、D项错误．

7．　B 解析　三个α粒子沿电场线方向的运动规律完全一样，侧向位移相同的粒子它们的飞行时间、电场力做的功都一样，侧向位移小的粒子飞行时间短、电场力做的功小．

8． A 解析　油滴从开始运动到最高点，据动能定理得

WG＋WE＝mv－mv＝0 而重力做的功WG＜0 所以电场力做的功WE＞0，而带负电的油滴所受的电场力水平向左，说明有水平向左的位移，所以最高点必在P点的左上方．

9．　AD解析　因克服电场力做功，电势能增加，动能减小，所以A、D项正确；P、Q两点的场强大小不能确定，B项错；粒子电性未知，所以P、Q两点的电势高低不能判定，C项错．

10．ACD 解析　取小球为研究对象，它受到重力mg、丝线的拉力F和电场力Eq的作用．因小球处于平衡状态，则它受到的合外力等于零．由平衡条件知，F和Eq的合力与mg是一对平衡力．根据力的平行四边形定则可知．当电场力Eq的方向与丝线的拉力方向垂直时，电场力为最小，如上图所示，则Eq＝mgsin θ得E＝＝

所以，该匀强电场的场强大小可能值为E≥.

11．BC 解析　由题意可知，微粒在竖直方向上做匀变速运动，在相等时间间隔内，位移不等，A错，B对．由轨迹可知，微粒所受合外力向上，电场力大于重力．在同一时间间隔内电场力做的功大于重力做的功，C对，D错．

12．D　[解析] 由图中等势面的对称性知，P、Q两处为等量异种电荷，A错误；由于电场线与等势面垂直，所以ab两处的电场强度方向不同，B错误；P处为正电荷，c在离P更近的等势面上，c点的电势高于d点的电势，C错误；从a到c，电势升高，负电荷电势能减少，D正确．

13．D 解析由W＝qU和W＝－Δε(Δε为电荷电势能的增量)得，A、B两点间电势差UAB＝ V＝6 V，UBC＝V＝－3 V，A点电势高于B点电势，A、B错；由电势差可判断，AB中点D的电势与C点电势相等，在同一个等势面上，且AB垂直于该等势面，如上图所示，因此UAC＝3 V，C点电势低于A点电势，负电荷由C点移到A点的过程中，电场力做正功，负电荷的电势能减小，C错；电场线垂直于等势面，因此电场线与AB平行，场强E＝＝1 V/m，D正确．

14． A 【解析】由半径为R的均匀带电圆盘产生的电场
可知，当
时，
为定值，即匀强电场，因此无限大带电平板附近的电场也是匀强电场；当
时，电荷量也趋近于零，因此
，设挖去的圆板半径r趋近于0，则挖去的圆板所带电荷产生的电场对原匀强电场的影响趋近于零，电场恢复原匀强电场，即选项表达式表示的场强趋近于恒定值，将
代入各选项，比较得A项正确，其它选项均不合理

二、填空题(本题3小题，每小题4分，共12分)

15．增大，减小；增大，减小

16．mgh， mgh 解析　由动能定理得W合＝ΔEk＝mah＝mgh．由mg－qE＝ma得qE＝mg. W电＝－qEh＝－mgh，ΔEp＝－W电＝mgh

17．EA＞EB φA＜φB

解析　由图像可知，电荷在A点加速度较大，故电荷在A点所受电场力较大，故EA＞EB.再由于vA＞vB，故动能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加．由于是正电荷，故φA＜φB.

18．(本题8分)解析　(1)球静止在A处经受力分析知受三个力作用：重力mg、静电力F和细线拉力F拉，由受力平衡和库仑定律列式：F拉＝F＋mg　F＝k　F拉＝2mg

三式联立解得：q＝.

(2)摆回的过程只有重力做功，所以机械能守恒，规定最低点重力势能等于零，有：

mgL(1－cos 60°)＝mv2，F拉′－mg－F＝m

由(1)知静电力F＝mg，

解上述三个方程得：F拉′＝3mg.

答案　(1)q＝　(2)F拉′＝3mg

19．(本题10分) [解析]　设电电压为U，粒子初速度为v0，极板长为L

(1)当S闭合时，两板间电压U不变，＝v0t1，d＝a1t＝t，设N板向下移动的距离为x1，则L＝v0t2，d＋x1＝a2t＝t，解得：x1＝d.

(2)将S断开，电容器所带电荷量不变，改变极板间距，场强E不变，设N板向下移动的距离为x2，则d＝t，＝v0t1，d＋x2＝t，L＝v0t2，解得：x2＝3d.

20． (本题14分) (1)如下图所示，设粒子在运动过程中的加速度大小为a，离开偏转电场时偏转距离为y，沿电场方向的速度为vy，偏转角为θ，其反向延长线通过O点，O点与板右端的水平距离为x，则有y＝at2 L＝v0t ，vy＝at，

由牛顿第二定律得a＝ 又E＝ ④，

由以上各式解得y＝，

当y＝时，U＝，

若粒子从上极板右侧飞出电压U为正时，从下极板右侧飞出电压U为负 ；反之依然。

则两板间所加电压的范围－≤U≤.

(2) 解法（一）当y＝时，粒子在屏上侧向偏移的距离最大(设为y0)，则

y0＝(＋b)tanθ，而tanθ＝＝＝

解得y0＝，

解法（二）粒子穿出时速度与初速度v0夹角为θ，位移与初速度v0夹角为a

tan a＝ ， tanθ＝＝ ，tanθ＝2tan a ， x= L

＝ 解得y0＝，

则粒子可能到达屏上区域的长度为y1＝2y0＝.