
1. 兩個帶負(fù)電的小球,放在光滑絕緣的水平面上并相距一定的距離。若同時釋放兩球,以下說法中正確的是( )
A. 電量大的小球?qū)﹄娏啃〉男∏蜃饔昧Υ笥陔娏啃〉男∏驅(qū)﹄娏看蟮男∏虻淖饔昧?br>B. 它們的之間的庫侖力越來越大
C. 兩個小球的加速度逐漸增大
D. 兩個小球的加速度之比保持不變
【答案】D
【解析】
【詳解】A.根據(jù)牛頓第三定律可知,相互作用力大小相等、反向相反、作用在不同物體上,因此電量大的小球?qū)﹄娏啃〉男∏蜃饔昧Φ扔陔娏啃〉男∏驅(qū)﹄娏看蟮男∏虻淖饔昧?,故A錯誤;
B.兩小球均帶負(fù)電,根據(jù)極性相同相互排斥,結(jié)合庫倫定律
可知,兩小球相距越來越遠(yuǎn),因此相互間的庫侖力越來越小,故B錯誤;
CD.相互間的庫侖力為所受合外力,設(shè)兩小球的質(zhì)量分別為、,加速度分別為、,根據(jù)牛頓第二定律
可知,隨著距離的增加,庫侖力逐漸減小,因此小球的加速度逐漸減小,根據(jù)上式可得
可知,兩個小球的加速度之比保持不變,故C錯誤,D正確。
故選D。
2. A為已知電場中的一固定點(diǎn),在A點(diǎn)放一電量為q的電荷,所受電場力為F,A點(diǎn)的場強(qiáng)為E,則( )
A. 若在A點(diǎn)換上電量為“”的電荷,A點(diǎn)的場強(qiáng)方向發(fā)生變化
B. 若在A點(diǎn)換上電量為“2q”的電荷,A點(diǎn)的場強(qiáng)將變?yōu)?E
C. 若在A點(diǎn)移去電荷“q”,A點(diǎn)的場強(qiáng)變?yōu)榱?br>D. A點(diǎn)場強(qiáng)的大小、方向與q的大小、正負(fù)、有無均無關(guān)
【答案】D
【解析】
【詳解】電場強(qiáng)度
是通過比值定義法得出的,其大小及方向與試探電荷無關(guān),放入任何電荷時電場強(qiáng)度的方向、大小均不變,故ABC錯誤,D正確。
故選D。
3. 如圖所示,實線為不知方向的三條電場線,從電場中M點(diǎn)以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個帶電粒子,僅在電場力作用下的運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示。則( )
A. a一定帶正電,b一定帶負(fù)電
B. a的速度將減小,b的速度將增加
C. a的加速度將減小,b的加速度將增加
D. 兩個粒子的動能,一個增加一個減小
【答案】C
【解析】
【詳解】A.無法確定a、b的正負(fù),A錯誤;
BD.軌跡向電場力的方向彎曲,電場力對兩個粒子均做正功,兩個粒子的動能均增大,兩個粒子的速度均增大,BD錯誤;
C. 電場線越密,電場強(qiáng)度越大,電場力越大,加速度越大,a的加速度將減小,b的加速度將增加,C正確;
故選C。
4. 如右圖,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn),點(diǎn)為半圓弧的圓心,.電荷量相等、符號相反的兩個電荷分別置于M、N兩點(diǎn),這時點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小為E1;若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn),則點(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)镋2.E1與E2之比為( )
A. 1:2B. 2:1C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】試題分析:由得:;若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn),則O點(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)镋2,知兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的場強(qiáng)夾角為1200,由矢量的合成知,得:,B對
5. 圖中的平行直線表示一簇平行于紙面的等勢面。一個帶的點(diǎn)電荷,沿圖中曲線從點(diǎn)移到點(diǎn),電場力做的功為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】電場力做功
故選B。
6. 如圖所示,一直流電動機(jī)與阻值R=9Ω的電阻串聯(lián)在電源上,電源的電動勢E=30V,內(nèi)阻r=1Ω,閉合開關(guān),用理想電壓表測出電動機(jī)兩端電壓U=10V,已知電動機(jī)線圈的電阻RM=1Ω,則下列說法中正確的是( )
A. 通過電動機(jī)的電流為10A
B. 電動機(jī)的輸出功率為16W
C. 電源的輸出功率為60W
D. 10s電動機(jī)產(chǎn)生的焦耳熱為1000J
【答案】B
【解析】
【詳解】A.根據(jù)閉合電路歐姆定律,有
通過電動機(jī)的電流為
故A錯誤;
B.電動機(jī)的輸出功率為
故B正確;
C.電源的輸出功率為
故C錯誤;
D.10s電動機(jī)產(chǎn)生焦耳熱為
故D錯誤。
故選B。
7. 如圖所示,質(zhì)量相同、帶電量不同的兩帶電粒子(重力不計)以大小相同的初速度從左上端水平射入平行板電容器,粒子1打在下極板中點(diǎn)處,粒子2由右側(cè)板中央處射出電場區(qū)域,粒子1和2所帶電荷量分別為q1和q2,在電場中的運(yùn)動時間分別為t1和t2,在電場中運(yùn)動的加速度分別為a1和a2,在電場中運(yùn)動時動能的變化量分別為ΔEk1和ΔEk2,則( )
A. t1:t2=B. a1:a2=4:1
C. q1:q2=2:1D. ΔEk1:ΔEk2=16:1
【答案】D
【解析】
【詳解】A.粒子在水平方向做勻速運(yùn)動,則
則
t1:t2=1:2
選項A錯誤;
B.豎直方向做勻加速運(yùn)動,則
可得
選項B錯誤;
C.根據(jù)
則
q1:q2=8:1
選項C錯誤;
D.根據(jù)
可得
選項D正確。
故選D。
二、多選題(本題共計3小題,總分12分)
8. 有一靈敏電流計,其表頭內(nèi)阻,滿偏電流。以下說法正確的是( )
A. 將表頭并聯(lián)一個2.5 Ω的電阻就可以改裝成0~0.5A的電流表;
B. 將表頭串聯(lián)一個14 Ω的電阻就可以改裝成0~15V的電壓表;
C. 把它改成量程為3.0V的電壓表,測量某電壓時讀數(shù)為1.0 V,此時流過表頭的電流為0.1A
D. 將表頭改裝為一個0~3A的電流表(表盤已改,即滿偏時指針?biāo)肝恢靡褬?biāo)上3A)后進(jìn)行校準(zhǔn)時,發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電表示數(shù)為1.50A電流時,改裝電表的示數(shù)為1.60A,產(chǎn)生此差異的原因可能是改裝時并聯(lián)的電阻稍大
【答案】AD
【解析】
【詳解】A.將表頭改裝成大量程的電流表,需要并聯(lián)一個分流電阻,若需要改裝成0~0.5A的電流表,需要并聯(lián)的電阻阻值為
故A正確;
B.將表頭改裝成大量程的電壓表,需要串聯(lián)一個分壓電阻,若需要改裝成0~15V的電壓表,需要串聯(lián)的電阻阻值為
故B錯誤;
C.把它改成量程為3.0V的電壓表,測量某電壓時讀數(shù)為1.0 V,此時電流為電流表滿偏的,流過表頭的電流為,故C錯誤;
D.改裝成電流表后,發(fā)現(xiàn)表頭示數(shù)偏大,則是由于并聯(lián)電阻過大,導(dǎo)致通過分流電阻的電流過小,從而使表頭的電流偏大,故D正確;
故選AD。
9. 如圖所示電路中,電源內(nèi)阻不能忽略,電流表A1、A2和電壓表V均為理想電表。當(dāng)滑動變阻器滑片向左移動時()
A. 電流表A1示數(shù)增大B. 電流表A2示數(shù)減小
C. 電壓表V的示數(shù)減小D. 電源的輸出功率可能減小
【答案】ACD
【解析】
【詳解】ABCD.根據(jù)電路圖可知:電阻R1和滑動變阻器R2并聯(lián),電流表A1測滑動變阻器R2的電流,電流表A2測總電流,電壓表V測滑動變阻器R2兩端電壓,即路端電壓。
根據(jù)題意當(dāng)滑動變阻器R2滑片向左移動時,滑動變阻器R2阻值減小,由
可得:外電路總電阻R總減小;又因為電源內(nèi)阻不變,由閉合電路的歐姆定律
可得:總電流I變大,所以電流表A2的示數(shù)變大,故B錯誤;
又因為電動勢和內(nèi)阻不變,總電流變大,根據(jù)
可得:外電壓變小,即電壓表V的示數(shù)減小,故C正確;
電阻R1不變,外電壓減小,根據(jù)部分電路的歐姆定律,可知
通過電阻R1的電流減小,又因為總電流變大,根據(jù)并聯(lián)電路電流關(guān)系
可得:通過滑動變阻器R2的電流增大,即電流表A1示數(shù)增大,故A正確;
電源的輸出功率,變形整理得
因為外電阻R和內(nèi)電阻r的大小關(guān)系不能確定,所以電源的輸出功率可能減小,也可能增大,故D正確。
故選ACD。
10. 如圖所示,平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極,一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部,閉合S,電容器充電,這時懸線偏離豎直方向的夾角為θ,則下列說法正確的是( )
A. 保持S閉合,將A板向B板靠近,則θ增大
B. 保持S閉合,將A板向B板靠近,則θ不變
C. 斷開S,將A板向B板靠近,則θ增大
D. 斷開S,將A板向B板靠近,則θ不變
【答案】AD
【解析】
【詳解】AB.若保持S閉合,則電容器兩極板之間的電壓保持不變,根據(jù)勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系以及平衡條件有
可知,當(dāng)將A板向B板靠近時,d減小,電場強(qiáng)度E增大,θ將增大,故A正確;B錯誤;
CD.若斷開S,電容器帶電量保持不變,根據(jù)電容的計算公式
可得
由于Q、S不變,只是d減小,所以電場強(qiáng)度不變,電場力不變,則θ不變,故C錯誤,D正確。
故選AD。
三、實驗題(本題共計2小題,總分24分)
11. 電阻率是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。某同學(xué)在實驗室測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率。
(1)用螺旋測微器測量其橫截面直徑如圖甲所示,由圖可知其直徑為___________,如圖乙所示,用游標(biāo)卡尺測其長度為___________,如圖丙所示,用多用電表擋粗測其電阻為___________。
(2)為了減小實驗誤差,需進(jìn)一步測量圓柱體的電阻,除待測圓柱體外,實驗室還備有的實驗器材如下,要求待測電阻兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大,則電壓表應(yīng)選___________,電流表應(yīng)選___________,滑動變阻器應(yīng)選___________。(均填器材前的字母代號)
A.電壓表(量程,內(nèi)阻約為)
B.電壓表(量程,內(nèi)阻約為)
C.電流表(量程,內(nèi)阻約為)
D.電流表(量程,內(nèi)阻約為)
E.滑動變阻器(阻值范圍)
F.滑動變阻器(阻值范圍)
G.直流電源(電動勢為,內(nèi)阻不計)
H.開關(guān)S,導(dǎo)線若干
(3)若流經(jīng)圓柱體的電流為,圓柱體兩端的電壓為,圓柱體橫截面的直徑和長度分別用表示,則用表示該圓柱體電阻率的關(guān)系式為___________。
【答案】 ①. 1.844(均可) ②. 4.240 ③. 6.0##6 ④. A ⑤. C ⑥. E ⑦.
【解析】
【詳解】(1)[1]螺旋測微器的讀數(shù)為固定刻度讀數(shù)+可動刻度讀數(shù)+估讀,由題圖甲知,圓柱體的直徑為
[2]游標(biāo)卡尺讀數(shù)為主尺讀數(shù)+游標(biāo)尺讀數(shù)×精度,由題圖乙知,長度為
[3]多用電表的讀數(shù)為電阻的粗測值,其電阻為;
(2)[4]電源電動勢為,所以電壓表應(yīng)選量程;
[5]為了測多組實驗數(shù)據(jù),滑動變阻器應(yīng)用分壓接法,電壓表內(nèi)電阻較大,待測圓柱體的電阻較小,故采用電流表外接法誤差較??;電路中的電流約為
所以電流表量程應(yīng)選量程的;
[6]待測電阻大約,若用滑動變阻器(阻值范圍)調(diào)節(jié)非常不方便,且額定電流太小,所以應(yīng)用滑動變阻器(阻值范圍)。
(3)[7]由
,,
解得
12. 同學(xué)們用如圖1所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢和內(nèi)電阻。實驗室提供的器材如下:電壓表,電阻箱(阻值范圍);開關(guān)、導(dǎo)線若干。
(1)請根據(jù)圖1所示的電路圖,在圖2中用筆替代導(dǎo)線,畫出連線,把器材連接起來____。
(2)某同學(xué)開始做實驗,先把變阻箱阻值調(diào)到最大,再接通開關(guān),然后改變電阻箱,隨之電壓表示數(shù)發(fā)生變化,讀取和對應(yīng)的,并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)點(diǎn)描繪在圖中。請將圖3、圖4中電阻箱和電壓表所示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)點(diǎn)描繪在圖5所示的坐標(biāo)系中(描點(diǎn)用“+”表示),并畫出圖線________;
(3)根據(jù)圖5中實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線可以得出該電池組電動勢的測量值___________V,內(nèi)電阻測量值___________Ω。(保留2位有效數(shù)字)
(4)實驗中測兩組的數(shù)據(jù),可以利用閉合電路歐姆定律解方程組求電動勢和內(nèi)阻的方法。該同學(xué)沒有采用該方法的原因是___________。(選填“A系統(tǒng)誤差較大”或“B偶然誤差較大”)
【答案】 ①. ②. ③. 2.8 ④. 1.0 ⑤. B
【解析】
【詳解】(1)[1]根據(jù)原理圖可連接對應(yīng)的實物圖,如圖所示
(2)[2]根據(jù)描出的點(diǎn)用直線將各點(diǎn)擬合,得出圖象如圖所示
(3)[3][4]根據(jù)閉合電路歐姆定律可得
即
則可知,圖象與縱軸的交點(diǎn)表示電源的內(nèi)阻,故r=1.0Ω;圖象的斜率表示電源電動勢,故有
(4)[5]直接計算,會存在數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)的情況,有較大的偶然誤差。
故選B。
四、計算題(本題共計3小題,總分36分)
13. 如圖所示,ABCD為豎直平面內(nèi)的絕緣軌道,其中AB部分為粗糙水平面,BCD部分是半徑為R的光滑圓弧軌道。與AB平滑相切,B為軌道最低點(diǎn),整個軌道放置在如圖所示的水平勻強(qiáng)電場中?,F(xiàn)將一帶電荷為+q、質(zhì)量為m的小滑塊從水平面上某點(diǎn)由靜止釋放,小滑塊從圓弧軌道D點(diǎn)滑出后恰好落在其正下方的P點(diǎn)。已知OD與OC的夾角,重力加速度為g,小滑塊運(yùn)動到B點(diǎn)時對軌道的壓力大小為,求:
(1)小滑塊運(yùn)動到D點(diǎn)時速度的大??;
(2)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E。
【答案】(1);(2)
【解析】
【詳解】(1)(2)在B點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律得
從B點(diǎn)到D點(diǎn)根據(jù)動能定理得
設(shè)從D點(diǎn)到P點(diǎn)的運(yùn)動時間為t
解得
14. 如圖甲所示,采用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻,得到如圖乙所示路端電壓與電流的關(guān)系圖。已知滑動變阻器的最大阻值為10Ω,電流表和電壓表均為理想電表,試求:
(1)電源的內(nèi)阻r;
(2)當(dāng)滑動變阻器阻值為4Ω時,電源內(nèi)阻消耗的功率;
(3)滑動變阻器消耗的最大功率。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【詳解】(1)根據(jù)閉合電路得歐姆定律得
整理得
電源電動勢為
圖象斜率為
電源的內(nèi)阻為
(2)當(dāng)滑動變阻器阻值為4Ω時,電路中的電流
電源內(nèi)阻消耗的功率為
(3)滑動變阻器消耗的功率為
由數(shù)學(xué)關(guān)系可知當(dāng)時,滑動變阻器消耗的功率最大為
15. 如圖所示,在光滑絕緣水平桌面上方空間中存在水平方向電場,方向水平向右。從A點(diǎn)有帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))以初速度豎直上拋,其上拋的最高點(diǎn)坐標(biāo)為(1,1.25),落點(diǎn)為B。已知電量為,質(zhì)量為,重力加速度不計空氣阻力。求:
(1)小球上拋的初速度;
(2)水平方向電場強(qiáng)度;
(3)落點(diǎn)B的坐標(biāo)。
(4)物體運(yùn)動過程中的最小速度以及坐標(biāo)。
【答案】(1);(2);(3)落點(diǎn)B的坐標(biāo)為(,);(4),對應(yīng)坐標(biāo)為(,)
【解析】
【詳解】(1)根據(jù)題意可知,小球在豎直方向上升的最大高度為,小球在豎直方向的分運(yùn)動為初速度為,加速度為的勻減速運(yùn)動,則有
解得
(2)設(shè)小球從A點(diǎn)到最高點(diǎn)所用時間為,則豎直方向根據(jù)逆向思維可得
水平方向在電場力作用下做初速度為零的勻加速運(yùn)動,則有
解得
又
可得電場強(qiáng)度為
(3)小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)過程,設(shè)所用時間為,豎直方向根據(jù)對稱性可得
水平方向有
可知落點(diǎn)B的坐標(biāo)為(,)
(4)小球的加速度大小為
設(shè)加速度與豎直方向的夾角為,則有
將小球的初速度分解為垂直于加速度方向和沿加速度直線方向,如圖所示
可得
可知小球沿方向做勻減速直線運(yùn)動,沿方向做勻速運(yùn)動,則當(dāng)減為零時,小球的速度最小,則有
從A點(diǎn)到最小速度所用時間
則豎直方向有
水平方向有
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