合肥一中2014—2015年段一高二物理试卷解析

合肥一中合肥一中 2014 2015 学年第一学期高二年级阶段一考试学年第一学期高二年级阶段一考试 1 两个放在绝缘架上的相同的金属球 相距为 d 球的半径比 d 小得多 分别带有 q 和 3q 的电荷 相互斥力为 3F 现将这两个金属球接触 然后分开 仍放回原处 则它们的 相互斥力变为 A 0B F C 3F D 4F 考点考点 接触起电 库仑定律 读题分析读题分析 球的半径远小于彼此之间的距离 可以看成点电荷 利用库伦定律表示出开 始的库伦力 接触之后平分电荷量 再利用库仑定律表示出后来的库仑力 答案答案 D D 解题过程解题过程 由库仑定律可得 2 22 3 33 qqq Fkk rr 所以有 2 2 q Fk r 而两球接触后再分开平分总电量 故分开后两球的带电量为 2q 则库仑力为 故 D 正确 F r qq kF4 2 2 2 22 要点总结要点总结 相互接触的带电体平分电荷量 2 2012 江苏 真空中 A B 两点与点电荷 Q 的距离分别为 r 和 3r 则 A B 两点的电 场强度大小之比为 A 3 1B 1 3 C 9 1D 1 9 考点考点 点电荷场强公式 读题分析读题分析 求点电荷在空间中产生的场强 直接利用点电荷场强公式 2 Q Ek r 答案答案 C C 解题过程解题过程 点电荷产生的场强公式为 2 Q Ek r 所以 A B 两点场强分别为 22 3 AB QQ EkEk rr 场强之比为 9 1 要点总结要点总结 真空中点电荷场强公式 2 Q Ek r 3 处在如图所示的四种电场中 P 点的带电粒子 由静止释放后只受电场力作用 其加速 度一定变大的是 A B C D 考点考点 电场线的特点 读题分析读题分析 加速度变大实际是电场力变大 所以场强是变大的 即电场线更加密集了 答案答案 D D 解题过程解题过程 由图可知 电场线密的地方电场强度大 电场强度越来越大 因此该电荷所 受电场力越来越大 粒子做加速度逐渐增大的加速运动 所以根据电场线的疏密来确定加 速度大小 因粒子从静止开始运动 所以只有在 D 选项中当粒子从静止不论向左还是向右 都会导致加速度增大 故 D 正确 ABC 错误 要点总结要点总结 电场线越密集的地方电场强度越大 电场力越大 加速度越大 4 如图所示 a b 为一根方向竖直向上的电场线上的两点 一带电质点在点 a 由静止释 放 沿电场线向上运动 到点 b 速度恰好为零 下列说法不正确不正确的是 A 带电质点在 a b 两点所受的电场力都是竖直向上的 B 点 a 的电势比点 b 的电势高 C 带电质点在点 a 的电势能比在点 b 的电势能小 D 点 a 的电场强度比点 b 的电场强度大 考点考点 电场线 电势能 读题分析读题分析 在 a 点释放由静止向上运动 所以电场力与重力的合力方向向上 电场力大 于重力 到 b 点时速度为 0 所以此时的电场力小于重力 答案答案 C C 解题过程解题过程 A 由题意可知 带点质点受两个力 重力和电场力 开始由静止向上运动 电场力大于重 力 且方向向上 因为在一根电场线上 所以在两点的电场力方向都向上 故 A 正确 B 沿电场线的方向电势逐渐降低 所以 a 的电势比点 b 的电势高 故 B 正确 C 电场力做正功 电势能降低 所以带电质点在 a 点的电势能比在 b 点的电势能大 故 C 错误 D 在 a 点 电场力大于重力 到 b 点恰好速度为零 可知先加速后减速 所以 b 点所受的 电场力小于重力 所以 a 点的电场强度比 b 点的电场强度大 故 D 正确 要点总结要点总结 沿着电场线方向电势降低 电场力做正功 电势能减小 5 一带电粒子仅在电场力的作用下从 A 点运动到 B 点 其速度图像如图所示 则以下表 述错误的是 A A 点的场强大于 B 点的场强 B A 点的电势一定比 B 点的电势高 C 粒子在 A 点的电势能一定大于在 B 点的电势能 D 电场力一定对粒子做正功 考点考点 v t 图 电势能 电势 读题分析读题分析 从 A 到 B 速度逐渐增大 说明电场力做正功 加速度逐渐减小 说明场强逐 渐减小 答案答案 B B 解题过程解题过程 A 速度图象的斜率等于加速度 由图看出 带电粒子从 A 到 B 加速度减小 由分 qE a m 析得知 A 点的场强大于 B 点的场强 故 A 正确 B C 带电粒子的速度增大 动能增大 由能量守恒定律得知 电势能减小 由于带电粒子 的电性未知 不能判断 A 与 B 两点电势关系 故 B 错误 C 正确 D 动能增加 由动能定理得知 电场力做正功 故 D 正确 要点总结要点总结 电场力做正功 电势能减小 电场线越密集 电场强度越大 加速度越大 6 如下图所示 甲 乙两带电小球的质量均为m 所带电荷量分别为 q 和 q 两球间用绝缘细线连接 甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上 在两球所在空间有方 向向右的匀强电场 则当两小球均处于平衡时的可能位置是下图中的 考考点点 匀强电场 整体法 读读题题分分析析 若绳与天花板的连接处称为 O 点 乙球处称为 A 点 甲球处称为 B 点 运 用整体法研究 OA 绳与竖直方向的夹角 再隔离 B 研究 分析上下两绳与竖直方向的夹角 得到两夹角的关系 判断系统平衡状态 答答案案 A 解解题题过过程程 首先取整体为研究对象 整体受到重力 电场力和上面绳子的拉力 由于 两个电场力的矢量和为 所以上边的绳子对小球的拉力与总重力 0 qEqEF电 平衡 位于竖直方向 所以上边的绳子应保持在绳子竖直位置 再对负电荷研究可知 负 电荷受到的电场力水平向右 所以下面的绳子向右偏转 故 A 图正确 BCD 图都错误 要要点点总总结结 本题采用整体法 由平衡条件分析物体的状态 考查灵活选择研究对象的 能力 7 如图所示 a c 三条虚线为电场中的等势面 等势面b 的电势为 零 且相 邻两个等势面间的电势差相等 一个带正电的粒子在A 点时 的动能为 10J 在力作用下从A 运动到 B 速度为零 当这个粒子动能为 7 5J 时 其电势能为 A 12 5J B 2 5J C 0 D 2 5J 考点 等势面 功能关系 读读题题分分析析 相邻两个等势面间的电势差相等 Uab Ubc 所以 Wab Wbc 从而可以求出粒 子在 B 点的动能 即粒子在电场中的总能量 答答案案 D 解解题题过过程程 相邻两个等势面间的电势差相等 Uab Ubc 所以 qUab qUbc 即 Wab Wbc AB W 2 1 而 JEW KOAB 100 所以 粒子在等势面 b 上时的动能 Kb E 0KKbac EEW 所以 JEE kbb 5 从而可以知道粒子在电场中的总能量值为 J5 当这个粒子的动能为时 J7 5 JJEEE Kp 5 2 5 75 要要点点总总结结 该题中利用相邻两个等势面间的电势差相等 Uab Ubc 所以 Wab Wbc 从而 可以求出粒子在 B 点的动能 即粒子在电场中的总能量是解题的关键 8 图中虚线为一组间距相等的同心圆 圆心处固定一带正电的点电 荷 一带电 粒子 以一定初速度射入电场 实线为粒子仅在电场力作用 下的运动 轨迹 a b c 三点是实线与虚线的交点 则该粒子 A 带负电 B 在 c 点受力最大 C 在 b 点的电势能小于在c 点的电势能 D 由 a 点到 b 点的动能变化大于有b 点到 c 点的动能变化 考点考点 等势面 电势能 功能关系 读题分析读题分析 电场线与等势面垂直 电场线密的地方电场的强度大 电场线疏的地方电场 的强度小 沿电场线的方向 电势降低 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电 势能增加 答案答案 D 解题过程解题过程 A 根据轨迹弯曲方向判断出 粒子在 a b c 的过程中 一直受静电斥力作 用 根据同性电荷相互排斥 故粒子带正电荷 故 A 错误 B 点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大 场强越小 粒子在 C 点受到的电场 力最小 故 B 错误 C 根据动能定理 粒子由 b 到 c 电场力做正功 动能增加 故粒子在 b 点电势能一定大 于在 c 点的电势能 故 C 错误 D a 点到 b 点和 b 点到 c 点相比 由于点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大 场强越小 故 a 到 b 电场力做功为多 动能变化也大 故 D 正确 故选 D 要点总结要点总结 本题中 点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大 场强越小 掌 握住电场线和等势面的特点 即可解决本题 9 如图所示 平行板电容器与电源相连 下极板接地 一带电油滴位于两极板的中 心 P 点且恰好处于静止状态 现将平行板电容器两极板在纸面内绕O O 迅速 顺时针转过 45 则 A P 点处的电势升高 B 带电汕滴仍将保持静止状态 C 带电油滴将水平向右做匀加速直线运动 D 带电油滴到达极板前具有的电势能不断增加 9 考点考点 电势 功能关系 电容器 读题分析读题分析 解决本题的关键是根据图找出旋转前与旋转后两板间距离的关系 然后利用 来讨论 qEF d U E po U 答案答案 C 解题过程解题过程 A 因电容器与电源始终相接 故电压不变 由知 电容器极板旋转 d U E 后 所以场强变为 又因电容器下极板接地且 0 45sin dd E d U d U E2 45sin 0 油滴在中间 故电势 故电势不变 A 错误 U po 2 1 U B 因极板旋转前油滴静止 应有 电场力方向向上 极板旋转后 电场力方向 qEmg 不再向下而是斜向右上方与竖直方向成 45 角 油滴不能再保持静止 故 B 错误 C 旋转前 qE mg 旋转后对油滴受力分析并沿水平与竖直方向分解知 在竖直方向上 0 2 2 245cos 0 mgEqmgEqF 水平方向 mgEqEqF 2 2 245sin 0 故油滴将向右做加速度为的匀加速直线运动 C 正确 g D 由图可知油滴向右运动过程中 电场力做正功 油滴电势能应减小 D 错误 要点总结要点总结 注意d 的含义是两点间等势面间的距离 再就是正确进行受力分析 d U E 10 有一静电场 其电势随x 坐标的改变而改变 变化的图线如图所示 若将一带 负电粒子 重力不计 从坐标原点O 由静止释放 电场中P Q 两点的坐标分别 为 1mm 4mm 则下列说法正确的是 A 粒子将沿 x 轴正方向一直向前运动 B 粒子在 P 点与 Q 点加速度大小相等 方向相反 C 粒子经过 P 点与 Q 点时 动能相等 D 粒子经过 P 点与 Q 点时 电场力做功的功率相等 考点考点 图像 功能关系 x 读题分析读题分析 根据顺着电场线方向电势降低可判断出电场线的方向 确定出粒子所受的电 场力方向 分析其运动情况 x 图象的斜率大小等于场强 E 加速度 根据电 m qE a 势关系 分析电势能关系 由能量守恒定律判断动能的关系 功率 P Fv 答案答案 C 解题过程解题过程 A 根据顺着电场线方向电势降低可知 0 2mm 内 电场线沿 x 轴负方向 粒 子所受的电场力方向沿 x 轴正方向做加速运动 在 2 6mm 内电场线沿 x 轴正方向 粒子所 受的电场力方向沿 x 负方向做减速运动 6mm 处粒子的速度为零 然后粒子向左先做加速 运动后做减速运动 即在 0 6mm 间做往复运动 故 A 错误 B x 图象的斜率大小等于场强 E 则知 P 点的场强大于 Q 点的场强 则粒子在 p 点的加 速度大于在 Q 点的加速度 加速度方向相反 故 B 错误 C 粒子经过 P 点与 Q 点时 电势相等 则其电势能相等 由能量守恒知动能相等 故 C 正 确 D 粒子经过 P 点与 Q 点时 速率相等 但电场力不同 则电场力做功的功率不等 故 D 错 误 要点总结要点总结 本题关键是抓住 x 图象的斜率大小等于场强 E 确定电场线方向 判断粒 子的运动情况 二 填空题 11 题 4 分 12 13 题每空 2 分 共计 12 分 11 在研究平行板电容器电容的实验中 电容器的A B两极板带有等量异种电荷 A板与 静电计连接 如图所示 实验中可能观察到的现象是 1 增大A B板间的距离 静电计指针张角变小 2 增大A B板间的距离 静电计指针张角变大 3 在 A B 板间放入厚玻璃板 静电计指针张角变小 4 把 B 板向上平移 减小 A B 板针对面积 静电计指针张角变大 考点考点 电容器 静电计 平行极板 读题分析读题分析 平行板电容器恒定电量背景下的动态分析问题 答案答案 2 3 4 解题过程解题过程 增大 A B 板间距离 静电计 d 增大 C 减小 根据 知 4 s C kd U Q C 两板之间电势差变大 所以静电计张角 变大 故 2 正确 放入厚玻璃板介质常数增加 根据知道 C 增大 根据 知两板之间电 4 s C kd U Q C 势差变小 所以静电计张角 变小 故 3 正确 B 板上移 正对面积 S 减小 根据知道 C 变小 根据 知两板之间电势 4 s C kd U Q C 差变大 所以静电计张角 变大 故 4 正确 要点总结要点总结 电容器带电量 Q 恒定 这种情况下 s E s d U d s C 1 12 N N 1 个电荷量均为q q 0 的小球 均匀分布在半径为R的圆周 上 示意如图 若移去位于圆周上 P 点的一个小球 则圆心O点处的电 场强度大小为 方向 已知静电力常量 为k 考点考点 场强叠加 读题分析读题分析 电场强度叠加问题 答案答案 2 分 沿 OP 指向 P 点 2 q k R 解题过程解题过程 由于对称关系 N 个小球在圆心 O 处产生的场强为 0 若移去位于圆周上 P 点 的一个小球 其它小球在 O 处产生的场强与 P 点小球 点电荷 在 O 点产生的场强等大反向 因此 O 点场强大小 方向沿 OP 指向 P 点 2 q Ek R 要点总结要点总结 对称思想 利用等效法解题 13 下面是永恒电流传感器来研究平行板电容器放电过程 电源用直流 8V 电容器可选几 十微法的电解电容器 先使开关 S 与 1 端相连 电源向电容器充电 然后把开关 S 掷向 2 端 电容器通过电阻 R 放电 传感器将电流信息传入计算机 屏幕上显示出电流随时间变 化的 I t 曲线如下 试回答以下几个问题 1 写出 I t 曲线与坐标轴所围成的面积物理意义 2 估算出平行板电容器的电容为 uF 考点考点 I t 图像 读题分析读题分析 图像面积代表电量 面积可以通过方格数求出 t I q 答案答案 1 在 0 1s 内电容器的放电量 到都正确 Fu104 4 2 Fu106 4 2 解题过程解题过程 释放的电荷量 通过表格可知为CC 33 106 3451008 0 q 根据电容器的电容可知 U Q C FFFCu105 4105 4 8 106 3 24 3 要点总结要点总结 I t 图像面积代表电量 14 质量为 m 的带电小球带电量为 q 用绝缘细线悬挂在水平向左的匀强电场中 平衡时绝 缘细线与竖直方向成 30 角 重力加速度为 g 1 求电场强度的大小 2 如果保持小球静止且绝缘细绳和竖直方向的夹角不变改变电场方向求电场的最小值 考点考点 匀强电场中电场力和电场强度的关系 三力平衡的分析 读题分析读题分析 根据小球平衡求得电场力的大小 再根据电场力与电场强度的关系求得电场 强度的大小 最小的电场力应与拉力方向垂直 答案答案 1 2 q mg E sin 解题过程解题过程 解析 1 对小球 由平衡条件得 水平方向 4 分 竖直方向 4 分 解得 2 改变匀强电场的方向并保持悬绳与竖直方向夹角不变 作出细线 的拉力和电场力的合力如图 由图解法可知当电场力的方向与细线 垂直时 电场力最小 则电场强度最小 qE 则有 则 q mg E mgqE sin sin 要点总结要点总结 根据平衡条件求小球的受电场力 能判断出电场力最小应与拉力方向垂直 15 如图所示 在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h 高度的 P 点 固定一 电荷量 为 Q 的点 电荷 一质量为 m 带电荷量为 q 的物 块 可视为 质点 从轨道 上的 A 点以初速度 v0沿轨道向右运动 当运动到 P 点正下方 B 点时速度为 v 已知点电荷产生的电场在A 点的电势为 取无穷远处电势为零 PA 连线与水平轨道的夹角 为 60 试 求 1 物块在 A 点时受到轨道的支持力大小 2 点电荷 Q 产生的电场在 B 点的电势 考点考点 动能定理的应用 力的合成与分解的运用 共点力平衡的条件及其应用 读题分析读题分析 1 物体在 A 点时 竖直方向上没有运动 受力平衡 根据库仑定律和竖直 方向力平衡 求出物块在 A 点时受到轨道的支持力大小 2 物块从 A 到 B 过程 电场力做功为 qUAB 根据动能定理求出电势差 UAB 再求解 B 点 的电势 答案答案 1 2 2 4 3 h kQq mgFN 2 2 2 0 vv q m B 解题过程解题过程 解 1 物块在 A 点受重力 电场力 支持力 分解电场力 由竖直方向 受力平衡得 mg r Qq KFN 0 2 60sin 又因为 0 60sinrh 由以上两式解得支持力为 2 4 3 h kQq mgFN 2 从 A 运动到 P 点正下方 B 点的过程中 由动能定理得 2 2 2 1 2 1 oAB mvmvqU BAAB U 解得 2 2 2 0 vv q m B 要点总结要点总结 物体在某一方向做直线运动时 在其垂直方向上没有位移 受力是平衡 的 求电势 一般先求电势差 再求电势 16 长度 L 1 0m 的绝缘轻质细绳 一端悬挂质量为 m 带电量为 q 的小球 另一端固定于 O 点 O 点与水平地面的 H 1 9m 空间存在方向沿竖直向下的匀强电场 电场强度大小 E mg q 不计空气阻力 取重力加速度 g 10m s2 1 要使小球能在竖直平面内做完整的的圆周运动 则小球在圆轨迹最低点 A 处的速度大 小至少为多大 2 若小球经过圆轨迹最低点的速度大小为12m s 时细绳突然断裂 则小球落地点 B t v 与圆轨迹最低点之间的水平距离为多大 B O 考点考点 圆周运动最高点临界速度 动能定理 类平抛运动 读题分析读题分析 先求出最高点的临界速度 再由动能定理求出最低点 的速度 根据平抛运动规律求出水平距离 答案答案 1 2 v 10m s A x 3 6m s O B 解题过程解题过程 解析 1 设最低点的最小速度为 小球做完整的圆周运动在最高点的 vA 速度为 最高点受电场力和重力的共同作用 合力提供向心力 v 2 mv mg q E L 由动能定理 22 mvmv mg Eq 22 A L2 解得 v 10m s A 已知 0 v 12 m s 落地时间为 0 x t v O B 2 at H L 2 mg q a m E 解得 x 3 6m s O B 要点总结要点总结 最高点时是由重力和电场力的合力提供向心力 由最高点到最低点时也是重 力和电场力的合力做功 17 科学家一直都梦想能够解决所有带电体周围的电场强度问题 可惜由于数学知 识的限制 很多带电体周围的电场分布始终无法定量求解 不过对于一些具有一定 对称性的带电体还是可以找到分布情况 1 如均匀带电球壳在其内部各点的场强为零 2 均匀带电球体在其外部各点场强可以等效为一个放在球心出带等量电荷的点电 荷在同一点形成的场强 现有一个带电量为 Q 半径为 R 的均匀带点球体 试根据以上信息回答以下问题 1 求距离 球心 r 处场强大小 r R 2 定性画出 E r 图像 即电场强度随半径r