
考試時間:75分鐘
一、單選題(本題共7小題,每小題4分,共28分,每小題只有一個正確選項。)
1. 關(guān)于靜電的利用和防范,下列說法中錯誤的是( )
A. 靜電噴漆時,被噴的金屬件與油漆霧滴帶異種電荷
B. 油罐車在運輸過程中會產(chǎn)生靜電,車后拖一鐵鏈可以防止靜電產(chǎn)生危害
C. 雷雨天,武當(dāng)山金殿的屋頂常出現(xiàn)“雷火煉殿”的奇觀,這是靜電屏蔽現(xiàn)象
D. 避雷針是利用尖端放電將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地,使建筑物避免雷擊
【答案】C
【解析】A.接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電,在靜電力作用下,這些微粒向著作為正極的工件運動,并沉積在工件的表面,完成噴漆工作。故靜電噴漆時,被噴的金屬件與油漆霧滴帶異種電荷,故A正確,不符合題意;
B.油罐車在運輸過程中會產(chǎn)生靜電,車后拖一鐵鏈可以防止靜電產(chǎn)生危害,故B正確,不符合題意;
C.武當(dāng)山重巒疊嶂,氣候多變,云層常帶大量電荷。金殿屹立峰巔,是一個龐大的優(yōu)良導(dǎo)體。當(dāng)帶電的積雨云移來時,云層與金殿頂部之間形成巨大的電壓,使空氣電離,產(chǎn)生電弧,也就是閃電。強大的電弧使周圍空氣劇烈膨脹而爆炸,看似火球,并伴有雷鳴。金殿頂部,除海馬等屋脊上的裝飾外,很少有帶尖的結(jié)構(gòu),不易放電,所以能使電壓升得比較高,保證“煉殿”之需,不屬于靜電屏蔽現(xiàn)象,故C錯誤,符合題意;
D.避雷針是利用尖端放電將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地,使建筑物避免雷擊,故D正確,不符合題意。
故障C。
2. 如圖所示,豎直面內(nèi)固定一均勻帶電圓環(huán)A,所帶電荷量為Q,圓環(huán)A的軸線(過圓心且垂直于圓環(huán)平面)上距離圓心為r處有一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球,小球用絕緣細(xì)線懸掛于O點,靜止時小球與O點連線與豎直方向的夾角為θ,小球與圓環(huán)連線與軸線的夾角為α,靜電力常量為k,重力加速度為g,則小球與圓環(huán)之間的庫侖力大小為( )
A. kB. kcs2α
C. mgtanθD. mgcsθ
【答案】C
【解析】A.因為帶電圓環(huán)A距離帶電小球較近,故不能將其看成點電荷,故不能使用庫侖定律求小球受到的庫侖力,故A錯誤;
B.把圓環(huán)A分成無數(shù)小段,取環(huán)上任取一點,可看作點電荷Δq,Δq對小球的庫侖力為
求出圓環(huán)上各點電荷對小球的庫侖力的合力為
故B錯誤;
CD.小球受到的重力豎直向下、靜電力方向向右,小球的受力情況如圖所示,由平衡條件得
故C正確,D錯誤。
故選C。
3. 如圖所示,光滑水平地面上放置完全相同的兩長板A和B,滑塊C(可視為質(zhì)點)置于B的右端,三者質(zhì)量均為。A以的速度向右運動,B和C一起以的速度向左運動,A和B發(fā)生碰撞后粘在一起不再分開。已知A和B的長度均為0.75m,C與A、B間動摩擦因數(shù)均為0.5,則( )
A. 碰撞瞬間C相對地面靜止
B. 碰撞后到三者相對靜止,經(jīng)歷的時間為0.2s
C. 碰撞后到三者相對靜止,摩擦產(chǎn)生的熱量為
D. 碰撞后到三者相對靜止,C相對長板滑動的距離為0.6m
【答案】D
【解析】A.碰撞瞬間C相對地面向左運動,選項A錯誤;
B.向右為正方向,則AB碰撞過程由動量守恒
解得
v1=1m/s
方向向右;當(dāng)三者共速時
可知
v=0
即最終三者一起靜止,可知經(jīng)歷的時間
選項B錯誤;
C.碰撞到三者相對靜止摩擦產(chǎn)生的熱量
選項C錯誤;
D.碰撞到三者相對靜止由能量關(guān)系可知
可得
選項D正確。
故選D。
4. 如圖,在直角坐標(biāo)系中有四點,c點坐標(biāo)為。現(xiàn)加上一方向平行于平面的勻強電場,三點電勢分別為,將一電荷量為的點電荷從a點沿移動到d點,下列說法正確的是( )
A. 電場強度的大小為
B. 坐標(biāo)原點O的電勢為
C. 該點電荷在a點的電勢能小于在b點的電勢能
D. 該點電荷從a點移到d點的過程中,電場力做的功為
【答案】A
【解析】B.由于是勻強電場,故沿著同一個方向前進相同距離電勢的降低相等,故
代入數(shù)據(jù)解得
故B錯誤;
A.將Oc連接,并通過b作Oc的垂線交于f,如圖所示
根據(jù)幾何關(guān)系可得
解得
根據(jù)幾何關(guān)系可得
因
故沿cO每1cm電勢降低5V,
根據(jù)幾何關(guān)系可得
可得
根據(jù)
可得
所以為等勢線,電場線方向沿方向,電場強度為
故A正確;
C.根據(jù)沿著同一個方向前進相同距離電勢的降低相等,則沿x軸方向分析,可知a點的電勢為,故a點的電勢小于b點的電勢,根據(jù)負(fù)電荷在電勢越小處,電勢能越大,可知該點電荷在a點的電勢能大于在b點的電勢能,故C錯誤;
D.該點電荷從a點移到d點的過程中,電場力做的功為
故D錯誤
故選A。
5. 如圖所示,半徑均為R、內(nèi)外表面均光滑的兩個完全相同的四分之一圓弧槽A、B并排放在光滑水平面上,A、B質(zhì)量均為M,a、b兩點分別為A、B槽的最高點,c、d兩點分別為A、B槽的最低點,A槽的左端緊靠著墻壁,一個質(zhì)量為m的小球Р(視為質(zhì)點)從圓弧槽A的頂端靜止釋放,重力加速度為g。下列說法正確的是( )
A. 小球P從a點運動到c點時的速度大小為
B. 小球Р在B槽內(nèi)運動的最大高度為
C. 小球Р第一次返回B槽最低點d時,B槽具有的速度為
D. 小球Р從B槽最低點d到第一次返回B槽最低點d過程中,B槽的位移為
【答案】C
【解析】A.小球P從a點運動到c點的過程中,A、B均保持靜止,根據(jù)動能定理可得
解得小球P從a點運動到c點時的速度大小為
A錯誤;
B.小球P滑到B槽后A依然保持靜止,B開始向右運動,由于小球P和B槽組成的系統(tǒng)水平方向上不受外力,則水平方向動量守恒,當(dāng)小球P在B槽內(nèi)運動的最大高度時,二者水平速度相同,取向右為正方向,設(shè)共同速度為,根據(jù)水平方向動量守恒可得
對小球P和B槽組成的系統(tǒng),根據(jù)機械能守恒定律可得
聯(lián)立解得
B錯誤;
C.小球P第一次返回B糟最低點d時,設(shè)P的速度為,B的速度為,取水平向右為正方向,根據(jù)系統(tǒng)水平方向動量守恒和機械能守恒可得
聯(lián)立解得B槽具有的速度為
C正確;
D.小球P從B槽最低點d到第一次返回B槽最低點d過程中,雖然系統(tǒng)滿足水平方向動量守恒,但由于系統(tǒng)水平動量不為0,所以有別于人船模型,不能求出B槽的位移,D錯誤。
故選C。
6. 蹦床運動是小孩喜愛的運動。一質(zhì)量為40kg的小孩在t=0時從離水平網(wǎng)面某高度處自由落下,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦離水平網(wǎng)面,對蹦床作用力大小F與時間t的關(guān)系如圖所示。不計空氣阻力,重力加速度g取10m/s2,在0.8s~1.6s時間內(nèi),網(wǎng)對小孩的平均作用力大小為( )
A 1300NB. 1200NC. 1100ND. 1000N
【答案】B
【解析】由題圖知,在0.8s~1.6s內(nèi),小孩著網(wǎng)時的速度
離網(wǎng)時的速度為
取豎直向上為正方向,對小孩依據(jù)動量定理,有
解得
故選B。
7. 如圖所示,水平天花板下方固定一個光滑小定滑輪O,在定滑輪的正下方C處固定一個正點電荷,不帶電的小球a與帶正電的小球b通過跨過定滑輪的絕緣輕繩相連。開始時系統(tǒng)在圖示位置靜止,已知Ob < OC。若b球所帶的電荷量緩慢減少(未減為零),則在b球到達O正下方前,下列說法正確的是( )
A. a球的質(zhì)量大于b球的質(zhì)量
B. b球的軌跡是一段以C點為圓心的圓弧
C. 此過程中點電荷對b球的庫侖力大小不變
D. 此過程中滑輪受到輕繩的作用力逐漸變大
【答案】D
【解析】A.對b球進行受力分析,受到輕繩的拉力T、重力和庫侖力,如圖所示。
由相似三角形可知
其中
,
整理可得
由于Ob < OC,因此
故A錯誤;
B.由不變,可知Ob不變,庫侖力減小,減小,故球的軌跡是一段以O(shè)為圓心的圓弧,故B錯誤;
C.由于減小,可知bC也減小,此過程中b球所受庫侖力減小且方向改變,故C錯誤;
D.滑輪受到的輕繩的作用力大小均為,大小不變,由于bC減小,可知兩繩夾角減小,所以滑輪受到兩繩的合力增大,故D正確。
故選D。
二、多選題(本題共3小題,每小題有多個選項正確,都選對的得6分,有選對但不全的得3分,有選錯的得0分,共24分。)
8. 如圖所示,虛線a、b、c代表電場中三個等勢面,相鄰等勢面之間的電勢差相等,即Uab = Ubc,實線為一帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡,P、Q是這條軌跡上的兩點,據(jù)此可知 ( )
A. 三個等勢面中,a的電勢最低
B. 帶電質(zhì)點在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能大
C. 帶電質(zhì)點通過P點時的動能比通過Q點時大
D. 帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比通過Q點時大
【答案】BD
【解析】A.電荷所受電場力指向軌跡凹側(cè),電場力與電場線相切,電場線與等勢面垂直,由于電荷帶正電,因此電場線指向右下方,而沿電場線電勢降低,故a等勢線的電勢最高,故A錯誤;
BC.若質(zhì)點從P運動到Q,電場力做正功,電勢能降低,動能增大,則帶電質(zhì)點在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能大,通過P點時的動能比通過Q點時小,而假設(shè)質(zhì)點從Q運動到P,電勢能和動能在兩個點的大小關(guān)系完全相同,故B正確,C錯誤;
D.等差等勢線密的地方電場線也密,電場強度大,所受電場力大,由可知帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比通過Q點時大,故D正確。
故選BD。
9. 如圖所示,水平面上相距為d的A、B兩點固定有異種電荷,電荷量均為Q,其中A處電荷帶正電、B處電荷帶負(fù)電,在A、B兩點連線的豎直中垂線上固定一根內(nèi)壁粗糙的絕緣細(xì)管,細(xì)管的上、下兩端管口關(guān)于AB對稱?,F(xiàn)使一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電小圓柱體(圓柱體直徑略小于細(xì)管的內(nèi)徑)從上端管口由靜止開始下落,結(jié)果小圓柱體到達兩電荷的連線中點О時的加速度為零,且此時小圓柱體的速度大小為v。已知重力加速度大小為g,靜電力常量為k,不計空氣阻力。下列說法正確的是( )
A. 在管內(nèi)下滑過程中,電場力對小圓柱體先做正功,后做負(fù)功
B. О點的電場強度大小為
C. 小圓柱體和管壁間的動摩擦因數(shù)為
D. 小圓柱體到達下端管口時的速度大小為
【答案】BD
【解析】A.在管內(nèi)下滑過程中,小圓柱體所受電場力方向始終與細(xì)管垂直,電場力對小圓柱體不做功,故A錯誤;
B.單個電荷在O點產(chǎn)生的電場,其電場強度大小為
根據(jù)矢量的合成法則可得:O點的電場強度大小為
故B正確;
C.圓柱體到達兩電荷的連線中點O時的加速度為零,則小圓柱體到達O點時豎直方向所受合力為零,有
由小圓柱體水平方向受力平衡可知,此時管壁對小圓柱體的彈力大小為
解得小圓柱體和管壁間的動摩擦因數(shù)
故C錯誤;
D.設(shè)小圓柱體從上端管口運動到O點的過程中克服摩擦力所做的功為W,由動能定理得
因小圓柱體下落過程中電場強度大小關(guān)于O點對稱,則小圓柱體所受摩擦力大小關(guān)于O點對稱,所以摩擦力做功大小關(guān)于O點對稱,設(shè)小圓柱體到達下端管口時的速度大小為,由動能定理得
解得
故D正確。
故選BD
10. 如圖,質(zhì)量圓環(huán)套在光滑水平軌道上,質(zhì)量的小球通過長的輕繩與圓環(huán)連接?,F(xiàn)將細(xì)繩拉直,且與平行,小球以豎直向下的初速度開始運動,重力加速度,則( )
A. 運動過程中,小球和圓環(huán)構(gòu)成系統(tǒng)的動量和機械能均守恒
B. 從小球開始運動到小球運動到最低點這段時間內(nèi),圓環(huán)向右運動的位移大小為
C. 小球通過最低點時,小球的速度大小為
D. 小球運動到最高點時,細(xì)繩對小球的拉力大小為
【答案】BD
【解析】A.分析小球和圓環(huán)組成的系統(tǒng)可知,水平方向上不受外力,所以系統(tǒng)水平方向動量守恒,但豎直方向合外力不為零,動量不守恒,只有重力做功,則系統(tǒng)機械能守恒。故A錯誤;
B.系統(tǒng)水平方向動量守恒,根據(jù)“人船模型”可得
又
聯(lián)立,解得
,
可知從小球開始運動到小球運動到最低點這段時間內(nèi),圓環(huán)向右運動的位移大小為。故B正確;
C.從開始運動到小球運動到最低點時,設(shè)圓環(huán)和小球的速度大小分別為和,由水平方向動量守恒可知
由能量守恒可知
聯(lián)立,解得
故C錯誤;
D.若小球運動到最高點時,圓環(huán)和小球的速度大小分別為、,由水平方向動量守恒可知
由能量守恒可知
解得
,
小球相對圓環(huán)的速度大小為
由牛頓第二定律,可得
解得
故D正確。
故選BD。
三、實驗題(本題共兩小題,其中11題6分,12題9分,共15分。)
11. 庫侖利用扭秤裝置研究了靜止的點電荷間的相互作用力。如圖所示的實驗裝置為庫侖扭秤,細(xì)絲的下端懸掛一根絕緣棒,棒的一端是一個帶電的金屬小球A,另一端有一個不帶電的B球,B與A處于靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)把另一個帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時,A和C之間較小的作用力可以使細(xì)絲發(fā)生比較大的可測量的扭轉(zhuǎn),通過細(xì)絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。
(1)通過細(xì)絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小,這里用到的實驗方法為________。
A. 等效替代法B. 微小量放大法C. 極限法D. 控制變量法
(2)保持電荷量不變,改變A和C的距離,得到相互作用力F和A、C間距離r的關(guān)系,這里用到的實驗方法為________。
A. 等效替代法B. 微小量放大法C. 極限法D. 控制變量法
(3)法國物理學(xué)家?guī)靵鲇迷搶嶒灧椒?,得到相互作用力F和A、C間距離r的關(guān)系是________________。
【答案】(1)B (2)D (3)力F和A、C間距離r的平方成反比
【解析】
【小問1解析】
通過細(xì)絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小,這里用到的實驗方法為微小量放大法。
故選B。
【小問2解析】
保持電荷量不變,改變A和C的距離,得到相互作用力F和A、C間距離r的關(guān)系,用到的實驗方法為控制變量法。
故選D。
【小問3解析】
法國物理學(xué)家?guī)靵鲇迷搶嶒灧椒ǎ玫较嗷プ饔昧和A、C間距離r的關(guān)系為力F和A、C間距離r的平方成反比。
12. 如圖所示,某實驗小組的同學(xué)將長木板沿傾斜方向固定來驗證動量守恒定律,并進行了如下的操作:
a.將斜槽固定在水平桌面上,并調(diào)整斜槽末端水平;
b.在長木板上由下往上依次鋪有白紙和復(fù)寫紙;
c.先讓入射小球A多次從斜軌上的某位置由靜止釋放;然后把被碰小球B靜置于軌道的末端,再將入射小球A從斜軌上同一位置由靜止釋放,與小球B相撞;
d.多次重復(fù)此步驟,用最小圓圈法分別找到碰撞前后小球在長木板上的平均落點M、P、N,其中Р點為小球A單獨運動的落點。
(1)為了防止小球A不被反彈,則應(yīng)滿足小球A的質(zhì)量_______(選填“大于”、“等于”或“小于”)小球B的質(zhì)量;
(2)被撞小球B的落點是_________(選填“M”“P”或“N”);
(3)關(guān)于對本實驗的理解,下列正確的是________;
A. 需測量釋放點到斜槽末端的高度h
B. 需用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑
C. 需用天平測量兩球的質(zhì)量m1和m2
D. 需測量M、P、N到斜槽末端О點的長度L1、L2、L3
(4)若兩球碰撞的過程中動量守恒,則關(guān)系式__________成立(用m1、m2、L1、L2、L3表示);若該碰撞過程的機械能也守恒,則關(guān)系式___________________成立(用L1、L2、L3表示)。
【答案】(1)大于 (2)N (3)CD
(4)
【解析】
【小問1解析】
為了防止小球A不被反彈,則應(yīng)滿足A球的質(zhì)量大于B球的質(zhì)量;
【小問2解析】
結(jié)合題圖分析可知,P點為碰前入射球A的落點,M、N分別為碰后入射球A以及被碰球B的落點;
【小問3解析】
A.小球拋出時的初速度可以用表示,無需測量高度,A錯誤;
B.該實驗中兩球從同一點拋出,水平位移對應(yīng)小球在拋出點和落地點處的球心之間的水平距離,豎直位移對應(yīng)小球在拋出點和落地點的最下方位置之間的豎直高度,不需要測量A球或B球的直徑,B錯誤;
CD.需要驗證的關(guān)系式
可知,需要測量的物理量應(yīng)有A球和B球的質(zhì)量m1和m2以及OM,OP,ON的長度L1、L2、L3,CD正確。
故選CD。
【小問4解析】
結(jié)合圖和題意可知
若碰撞過程中兩球的動量守恒,則應(yīng)滿足
由以上整理得
若該碰撞過程的機械能守恒,則應(yīng)有
整理可得
四、計算題(本題共3小題,共39分,其中13題10分,14題13分,15題16分。)
13. 在點處固定一個帶正電的點電荷,從點由靜止釋放一個質(zhì)量為、可視為質(zhì)點的帶負(fù)電小球,小球的運動軌跡為如圖所示的實線,它與以點為圓心、為半徑的圓相交于、兩點,、兩點在同一豎直線上,與水平方向的夾角,A點距點的豎直高度為,小球經(jīng)過點時的速度大小為,重力加速度大小為,不計空氣阻力,求:
(1)小球經(jīng)過點時的速度大??;
(2)小球從點運動到點的過程中,電場力對小球做的功。
【答案】(1) (2)
【解析】
【小問1解析】
B、兩點位于同一等勢面上,根據(jù)動能定理有
解得
【小問2解析】
小球從A點運動到點的過程中,根據(jù)動能定理有
解得
14. 如圖所示,真空中水平固定的絕緣光滑細(xì)桿上穿有一個帶電荷量為的小環(huán)(可視為點電荷),細(xì)桿正上方的點固定一個帶電荷量為的點電荷,將小環(huán)由靜止釋放,小環(huán)在細(xì)桿上做往復(fù)運動的過程中,與點的最小距離為,最大距離為,小環(huán)速度為0時細(xì)桿對小環(huán)的作用力恰好也為0。已知真空中帶電荷量為的點電荷在空間某點的電勢,式中為靜電力常量,為該點到點電荷的距離,重力加速度大小為。求:
(1)細(xì)桿對小環(huán)的最大作用力;
(2)小環(huán)運動過程中的最大速度;
(3)小環(huán)運動過程中的最大加速度。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
【小問1解析】
設(shè)小環(huán)的質(zhì)量為,則小圓環(huán)距離P點最遠(yuǎn)時滿足
由幾何關(guān)系可知
根據(jù)題意小環(huán)速度為0時細(xì)桿對小環(huán)的作用力恰好也為0,隨著小環(huán)向右運動,在到正下方之間,小環(huán)與P點間的點電荷間的庫侖力增大,該庫侖力在豎直方向的分量在增大,故細(xì)桿對小環(huán)的作用力豎直向下,當(dāng)小環(huán)在點正下方時,小環(huán)與P點間的點電荷間的庫侖力在豎直方向的分量最大,故此時細(xì)桿對小環(huán)的作用力最大,有
解得
【小問2解析】
設(shè)小環(huán)距點最遠(yuǎn)時具有的電勢能為,最近時具有的電勢能為,則有
解得
【小問3解析】
如圖所示,設(shè)小環(huán)運動過程中,小環(huán)和點的連線與桿的夾角為時,小環(huán)的加速度大小為,則有
整理得
上式兩邊平方得
當(dāng)時
15. 如圖所示,A、B、C三個物塊放在水平面上,A、B用輕彈簧連接,A緊靠豎直固定擋板,B的質(zhì)量為1kg,C的質(zhì)量為3kg,將B壓縮彈簧后由靜止釋放,當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時,B和C發(fā)生彈性正碰。已知C左側(cè)水平面光滑,右側(cè)水平面粗糙,物塊C與水平面粗糙部分的動摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度為,物塊B、C碰撞后,C在水平面上滑行的距離為3.6m。
(1)求B與C碰撞后瞬間,物塊C的速度大??;
(2)若A的質(zhì)量為3kg,在B與C碰撞的瞬間撤去擋板,求此后彈簧具有的最大彈性勢能;
(3)若A的質(zhì)量為3kg,在B與C碰撞的瞬間撤去擋板,求物塊B的速度大小為3m/s時彈簧具有的彈性勢能。
【答案】(1)6m/s;(2)13.5J;(3)12J或0
【解析】(1)設(shè)B、C碰撞后一瞬間,C的速度大小為,根據(jù)動能定理
解得
(2)設(shè)碰撞前一瞬間,B的速度大小為,碰撞后一瞬間,B的速度大小為,根據(jù)動量守恒可得
根據(jù)能量守恒可得
解得
撤去擋板后,彈簧彈性勢能最大時A、B速度相同;對A、B,從撤去擋板到兩物體共速,由動量守恒得
由能量守恒得
解得彈簧最大彈性勢能
(3)撤去擋板后,當(dāng)B的速度大小為時,設(shè)A的速度大小為,若此時B的速度向左,根據(jù)動量守恒
解得
此時彈簧具有彈性勢能
若此時B的速度向右,根據(jù)動量守恒
解得
此時彈簧具有的彈性勢能
這是一份河北省保定市2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期12月考評三物理試卷(PDF版附解析),共13頁。
這是一份江蘇省無錫市江陰市兩校聯(lián)考2023-2024學(xué)年高一(下)3月月考物理試卷(含解析),共13頁。
這是一份河北省保定市九校2024屆高三下學(xué)期二模物理試卷(解析版),共17頁。試卷主要包含了本試卷主要考試內(nèi)容等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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