北京大学附中河南分校高三物理上学期周测试题（含解析）.doc

2015-2016学年北京大学附中河南分校高三（上）周测物理试卷（12）一、选择题（每空6分，共48分）1如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板a与一灵敏静电计相连，极板b接地若极板b稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是（）a两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大b两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小c极板上的电荷量几乎不变，两极板间电压变小d极板上的电荷量几乎不变，两极板间电压变大2图中是一个平行板电容器，其电容为c，带电量为q，上极板带正电现将一个试探电荷q由两极板间的a点移动到b点，如图所示a、b两点间的距离为s，连线ab与极板间的夹角为30，则电场力对试探电荷q所做的功等于（）abcd3一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地两板间有一个正检验电荷固定在p点，如图所示，以c表示电容器的电容、e表示两板间的场强、表示p点的电势，w表示正电荷在p点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是（）abcd4电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置由于电容器的电容c取决于极板正对面积s、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用下列说法不正确的是（）a如图的传感器可以用来测量角度b如图的传感器可以用来测量液面的高度c如图的传感器可以用来测量压力d如图的传感器可以用来测量速度5一束正离子以相同的速率从同一位置、垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有粒子（）a都具有相同的质量b都具有相同的电荷量c电荷量与质量的比（又叫比荷）相同d都属于同一元素的同位素6原来都是静止的质子和粒子，经过同一电压的加速电场后，它们的速度大小之比为（）a：2b1：2c：1d1：17如图所示，示波器的示波管可以视为加速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为u1，偏转电压为u2，偏转极板长为l，极板间距为d，且电子被加速前的初速度可忽略，则关于示波器的灵敏度（即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量）与加速电场、偏转电场的关系，下列说法中正确的是（）al越大，灵敏度越高bd越大，灵敏度越高cu1越大，灵敏度越高du2越大，灵敏度越高8如图所示是水平旋转的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿下板边缘飞出若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球（）a将打在下板中央b仍沿原轨迹由下板边缘飞出c不发生偏转，沿直线运动d若上板不动，将下板上移一段距离，小球一定打不到下板的中央二、多项选择（每空6分，共12分）9如图（a）所示，两平行正对的金属板a、b间加有如图（b）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间p处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向a板运动，时而向b板运动，并最终打在a板上则t0可能属于的时间段是（）a0t0bt0ct0tdtt010如图所示，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒p位于两板间恰好平衡，现用外力将p固定住，然后使两板各绕其中点转过角，如图虚线所示，再撤去外力，则带电微粒p在两板间（）a保持静止b向左做直线运动c电势能不变d电势能将变少三、计算题（每空20分，共40分）11（20分）如图所示，水平放置的a、b两平行板相距h，有一个质量为m，带电量为+q的小球在b板之下h处以初速度v0竖直向上进入两板间，欲使小球恰好打到a板，试讨论a、b板间的电势差是多大？12（20分）（2015秋大庆校级月考）如图所示，匀强电场方向与水平方向的夹角=30斜右上方，电场强度为e，质量为m的带负电的小球以初速度v0开始运动，初速度方向与电场方向一致，试求：（1）若小球带的电荷量为q=，为使小球能做匀速直线运动，应对小球施加的恒力f1的大小和方向如何？（2）若小球带的电荷量为q=，为使小球能做直线运动，应对小球施加的最小恒力f2的大小和方向如何？2015-2016学年北京大学附中河南分校高三（上）周测物理试卷（12）参考答案与试题解析一、选择题（每空6分，共48分）1如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板a与一灵敏静电计相连，极板b接地若极板b稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是（）a两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大b两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小c极板上的电荷量几乎不变，两极板间电压变小d极板上的电荷量几乎不变，两极板间电压变大【考点】电容器的动态分析 【专题】电容器专题【分析】电容器的电荷量几乎不变将极板b稍向上移动一点，极板正对面积减小，电容减小，由公式c=分析板间电压变化【解答】解：由图分析可知电容器极板上的电荷量几乎不变，将极板b稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据公式c=，电容减小，由公式c=可判断出电容器极板间电压变大，静电计张角增大，故d正确，abc错误故选：d【点评】本题要抓住电荷量不变的条件，根据电容的定义式c=分析电容如何变化2图中是一个平行板电容器，其电容为c，带电量为q，上极板带正电现将一个试探电荷q由两极板间的a点移动到b点，如图所示a、b两点间的距离为s，连线ab与极板间的夹角为30，则电场力对试探电荷q所做的功等于（）abcd【考点】电势能；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】由平行板电容器的电容c和带电量q，由电容的定义式求出板间电压由e=求出板间场强根据功的计算公式求解电场力对试探电荷q所做的功【解答】解：由电容的定义式c=得板间电压u=，板间场强e=试探电荷q由a点移动到b点，电场力做功w=qessin30=故选c【点评】本题只要抓住电场力具有力的一般性质，根据功的一般计算公式就可以很好地理解电场力做功，并能正确计算功的大小3一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地两板间有一个正检验电荷固定在p点，如图所示，以c表示电容器的电容、e表示两板间的场强、表示p点的电势，w表示正电荷在p点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是（）abcd【考点】电容器的动态分析 【专题】电容器专题【分析】由题意可知电量不变，由平行板电容器的决定式可知电容的变化；由定义式可得出两端电势差的变化；再由u=ed可知e的变化，进而判断势能的变化【解答】解：a、当负极板右移时，d减小，由c=可知，c与x图象不能为一次函数图象！故a错误；b、由u=可知，u=q，则e=，故e与d无关，故b错误；c、因负极板接地，设p点原来距负极板为l，则p点的电势=e（ll0）；故c正确；d、电势能e=q=eq（ll0），不可能为水平线，故d错误；故选：c【点评】本题考查电容器的动态分析，由于结合了图象内容，对学生的要求更高了一步，要求能根据公式得出正确的表达式，再由数学规律进行分析求解4电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置由于电容器的电容c取决于极板正对面积s、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用下列说法不正确的是（）a如图的传感器可以用来测量角度b如图的传感器可以用来测量液面的高度c如图的传感器可以用来测量压力d如图的传感器可以用来测量速度【考点】传感器在生产、生活中的应用 【分析】电容器的决定式c=，当电容器两极间正对面积变化时会引起电容的变化，其他条件不变的情况下成正比【解答】解：a、图示电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容，可以用来测量角度，故a正确b、图示电容器的一个极板时金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，故b正确；c、是通过改变极板间的距离，改变电容器的，可以用来测量压力，故c正确d、可变电容器，通过改变电介质，改变电容，可以用来测量位移，故d错误；本题选错误的；故选：d【点评】本题考查了影响电容器电容的因素，如何改变电容器的容，电容传感器的特点并明确电容器作为传感器在生产生活中的应用5一束正离子以相同的速率从同一位置、垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有粒子（）a都具有相同的质量b都具有相同的电荷量c电荷量与质量的比（又叫比荷）相同d都属于同一元素的同位素【考点】带电粒子在匀强电场中的运动 【专题】带电粒子在电场中的运动专题【分析】正离子垂直于电场方向飞入匀强电场中做类平抛运动根据运动学公式可列出y=，而牛顿第二定律a=，及运动时间t=，从而得出偏转距离与质量、电量及速率的关系【解答】解：正离子进入匀强电场后，做类平抛运动，将运动分解，则偏转距离为y=牛顿第二定律得a=垂直于电场方向正离子做匀速直线运动，则运动时间为 t=联立得：y=由于初速率v0、电压u、极板长度l、极板间距d均相同，离子的轨迹一样时偏转距离相等，则离子的比荷相同，但它们的质量不一定相同，电量也不一定相同，不一定都属于同一元素的同位素，故c正确，abd错误；故选：c【点评】此题考查粒子在电场中做类平抛运动，理解由运动轨迹来确定偏转距离的关系，掌握牛顿第二定律与运动学公式的应用，并知道粒子的比荷的含义6原来都是静止的质子和粒子，经过同一电压的加速电场后，它们的速度大小之比为（）a：2b1：2c：1d1：1【考点】带电粒子在匀强电场中的运动 【专题】带电粒子在电场中的运动专题【分析】根据动能定理列式得到加速获得的速度表达式，结合质子和粒子的比荷求解速度之比【解答】解：设任一带电粒子的质量为m，电量为q，加速电场的电压为u，根据动能定理得：qu=得速度大小：v=，即得速度大小与比荷的平方根成正比质子和粒子比荷之比为 ：=：=2：1所以解得速度之比 vh：v=：1故选：c【点评】本题带电粒子在电场中加速问题，根据动能定理求速度是常用方法本题还要对质子与粒子的质量数与电荷数要区分清楚7如图所示，示波器的示波管可以视为加速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为u1，偏转电压为u2，偏转极板长为l，极板间距为d，且电子被加速前的初速度可忽略，则关于示波器的灵敏度（即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量）与加速电场、偏转电场的关系，下列说法中正确的是（）al越大，灵敏度越高bd越大，灵敏度越高cu1越大，灵敏度越高du2越大，灵敏度越高【考点】示波管及其使用 【分析】根据带电粒子在加速电场中加速，在偏转电场中做类平抛运动，结合动能定理、牛顿第二定律和运动学公式求出偏转量，从而得出灵敏度的大小【解答】解：根据动能定理得，eu1=mv2；粒子在偏转电场中运动的时间t=，在偏转电场中的偏转位移h=at2=则灵敏度=知l越大，灵敏度越大；d越大，灵敏度越小；u1越小，灵敏度越大灵敏度与u2无关故a正确，cbd错误故选：a【点评】本题考查了带电粒子在电场中的加速和偏转，综合考查了动能定理、牛顿第二定律、运动学公式等，难度中等8如图所示是水平旋转的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿下板边缘飞出若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球（）a将打在下板中央b仍沿原轨迹由下板边缘飞出c不发生偏转，沿直线运动d若上板不动，将下板上移一段距离，小球一定打不到下板的中央【考点】带电粒子在匀强电场中的运动 【专题】带电粒子在电场中的运动专题【分析】将电容器上板向下移动一段距离，电容器所带的电量q不变，根据电容器的定义式导出电场强度的变化，判断粒子的运动情况【解答】解：a、b、c、将电容器上板上移一小段距离，电容器所带的电量q不变，由e=、c=、c=得，e=由题意可知，电容器带电量q不变，极板的正对面积s不变，相对介电常量不变，由公式可知当d增大时，场强e不变，以相同的速度入射的小球仍按原来的轨迹运动，故ac错误，b正确d、若上板不动，将下板上移一段距离时，根据推论可知，板间电场强度不变，粒子所受的电场力不变，粒子轨迹不变，小球可能打在下板的中央，故d错误故选：b【点评】本题要注意当电容器与电源断开时，电容器所带的电量是定值不变，仅仅改变板间距离时，板间场强是不变的，这个推论要熟悉二、多项选择（每空6分，共12分）9如图（a）所示，两平行正对的金属板a、b间加有如图（b）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间p处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向a板运动，时而向b板运动，并最终打在a板上则t0可能属于的时间段是（）a0t0bt0ct0tdtt0【考点】带电粒子在匀强电场中的运动 【专题】计算题；压轴题；高考物理专题【分析】解决此题首先要注意a、b两板电势的高低及带正电粒子运动的方向，再利用运动的对称性，粒子加速与减速交替进行运动，同时注意粒子向左、右运动位移的大小，即可判断各选项的对错【解答】解：a、若，带正电粒子先加速向b板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在b板上，所以a错误b、若，带正电粒子先加速向a板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离大于向右运动的距离，最终打在a板上，所以b正确c、若，带正电粒子先加速向a板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离小于向右运动的距离，最终打在b板上，所以c错误d、若，带正电粒子先加速向b板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在b板上，所以d错误故选b【点评】（2011安徽）带电粒子在电场中的运动，实质是力学问题，题目类型依然是运动电荷的平衡、直线、曲线或往复振动等问题解题思路一般地说仍然可遵循力学中的基本解题思路：牛顿运动定律和直线运动的规律的结合、动能定理或功能关系带电粒子在交变电场中运动的情况比较复杂，由于不同时段受力情况不同、运动情况也就不同，若按常规的分析方法，一般都较繁琐，较好的分析方法就是利用带电粒子的速度图象或位移图象来分析在画速度图象时，要注意以下几点：1带电粒子进入电场的时刻；2速度图象的斜率表示加速度，因此加速度相同的运动一定是平行的直线；3图线与坐标轴的围成的面积表示位移，且在横轴上方所围成的面积为正，在横轴下方所围成的面积为负；4注意对称和周期性变化关系的应用；5图线与横轴有交点，表示此时速度反向，对运动很复杂、不容易画出速度图象的问题，还应逐段分析求解10如图所示，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒p位于两板间恰好平衡，现用外力将p固定住，然后使两板各绕其中点转过角，如图虚线所示，再撤去外力，则带电微粒p在两板间（）a保持静止b向左做直线运动c电势能不变d电势能将变少【考点】带电粒子在混合场中的运动 【专题】带电粒子在复合场中的运动专题【分析】带电微粒p在水平放置的a、b金属板间的电场内处于静止状态，说明处于平衡状态，竖直向上的电场力大小等于重力的大小，当两平行金属板a、b分别以o、0中心为轴在竖直平面内转过相同的较小角度，然后释放p，此时p受到重力、电场力，合力向左，故p做向左的匀加速直线运动【解答】解：设初状态极板间距是d，旋转角度后，极板间距变为dcos，所以电场强度e=，而且电场强度的方向也旋转了，由受力分析可知，竖直方向仍然平衡，水平方向有电场力的分力，所以微粒水平向左做匀加速直线运动则微粒的重力势能不变，向左做匀加速直线运动过程中，电场力做正功，则电势能减小故b、d正确，a、c错误故选：bd【点评】考查了已知受力求运动，正确受力分析，有牛顿第二定律判断运动情况，解决本题的关键是确定新场强与原来场强在大小、方向上的关系三、计算题（每空20分，共40分）11（20分）如图所示，水平放置的a、b两平行板相距h，有一个质量为m，带电量为+q的小球在b板之下h处以初速度v0竖直向上进入两板间，欲使小球恰好打到a板，试讨论a、b板间的电势差是多大？【考点】电势差与电场强度的关系；动能定理 【专题】电场力与电势的性质专题【分析】小球刚好打到a板时，速度恰好为零，根据动能定理，对整个过程进行研究求解【解答】解：当电场力方向向下时，uaub，电场力做负功，由动能定理得：quabmg（h+h）=解得：uab=当电场力方向向上时，uaub，电场力做正功，由动能定理得：qub