河北省曲阳县第一中学2018-2019学年高二上学期物理10月月考试卷
一、单选题
1.(2018高二上·曲阳月考)关于电场强度的下列说法中不正确的是( )
A.电场强度在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力的大小
B.在电场中某点不放电荷,则该点的电场强度一定为零
C.正电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的方向
D.负电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的反方向
2.(2016高二上·襄阳期中)两个分别带有电荷量﹣Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F.若将两小球相互接触后分开一定的距离,两球间库仑力的大小变为 F,则两小球间的距离变为( )
A. B.r C. D.2r
3.(2018高二上·曲阳月考)某平行板电容器标有2.5μF,这是表示( )
A.该电容器带电量不能超过2.5×10﹣6C
B.要使两板间电压降低1V,它所带的电量必减少2.5×10﹣6C
C.电容器只有在带电时电容量为2.5×10﹣6 F
D.如在板间插入电介质,电容将减小
4.(2018高二上·大庆月考)如图所示,先接通电键S使电容器充电,然后断开S,增大两极板间的距离时,电容器所带电量Q,电容C,两极板间电势差U的变化情况是( )
A.Q变小,C不变,U不变 B.Q变小,C变小,U不变
C.Q不变,C变小,U变大 D.Q不变,C变小,U变小
5.(2018高二上·曲阳月考)如图所示,一价氢离子( )和二价氦离子( )的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们( )
A.同时到达屏上同一点 B.先后到达屏上同一点
C.同时到达屏上不同点 D.先后到达屏上不同点
6.(2018高二上·曲阳月考)有关电动势的说法不正确的是( )
A.电源的电动势等于内、外电路电势降落之和
B.电源提供的电能越多,电源的电动势越大
C.当外电路断开时,电源的路端电压与电源电动势相等
D.当电路中通过1库仑电量时,电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值
7.(2018高二上·曲阳月考)对于欧姆定律,理解正确的是( )
A.从I= 可知,导体中的电流跟加在它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
B.从R= 可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.从U=IR可知,导体两端的电压随电阻的增大而增高
D.从R= 可知,导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
8.(2018高二上·曲阳月考)有四盏灯,接成如图所示的电路,L1和L2都标有“220V,100W” 字样,L3和L4都标有 “220V,40W” 字样,把电路接通后,最暗的灯将是( )
A.L1 B.L2 C.L3 D.L4
9.(2018高二上·曲阳月考)神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类,现代生物学认为,髓鞘是由多层类脂物质---髓质累积而成的,具有很大的电阻,经实验测得髓质的电阻率 .某生物体中的某段髓质神经纤维可看成高为20cm、半径为4cm的圆柱体,当在其两端加上U=100V的电压时,该神经开始发生反应,则引起该神经纤维产生感觉的最小电流约为( )
A. B. C. D.
10.(2018高二上·曲阳月考)如图所示,虚线是某静电场的一簇等势线,边上标有电势的值,一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C.下列判断正确的是( )
A.粒子一定带负电
B.A处场强大于C处场强
C.粒子在A处电势能大于在C处电势能
D.粒子从A到B电场力所做的功大于从B到C电场力所做的功
11.(2016高二上·济南期中)如图所示,图线1表示的导体的电阻为R1,图线2表示的导体的电阻为R2,则下列说法正确的是( )
A.R1:R2=1:3
B.把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2
C.将R1与R2串联后接于电源上,则功率之比P1:P2=1:3
D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1:I2=1:3
二、多选题
12.(2018高二上·曲阳月考)在真空中的x轴上的原点处和x=6a处分别固定一个点电荷M、N,在x=2a处由静止释放一个正点电荷P,假设点电荷P只受电场力作用沿x轴方向运动,得到点电荷P速度大小与其在x轴上的位置关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.点电荷M、N一定都是负电荷
B.点电荷P的电势能一定是先增大后减小
C.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为2∶1
D.x=4a处的电场强度一定为零
13.(2018高二上·曲阳月考)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是( )
A.电场强度的方向处处与等势面垂直
B.电场强度为零的地方,电势也逐渐降低
C.随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低
D.任一点的电场强度方向总是指向该点的电势降落最快的方向
14.(2018高二上·曲阳月考)如图所示,平行板电容器在充电后不切断电源,此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止.若正对的平行板左右错开一些,则( )
A.带电尘粒将向上运动
B.带电尘粒依然静止
C.错开过程中,通过电阻R的电流方向为B到A
D.错开过程中,通过电阻R的电流方向为A到B
三、填空题
15.(2018高二上·曲阳月考)磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程.已知某一表头G,内阻Rg=30Ω,满偏电流Ig=5mA,要将它改装为量程为0~3A的电流表,所做的操作是 联(填“串”或者“并”)一个 Ω的电阻(结果保留两位有效数字).
四、实验题
16.(2018高二上·曲阳月考)在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中,小灯泡的额定电压为2.0V,额定电流约为0.5A,实验室提供下列实验器材.
电源E1:电动势为3.0V,内阻不计;
电源E2:电动势为12.0V,内阻不计;
电压表V:量程为0~3V,内阻约为10kΩ
电流表A1:量程为0~3A,内阻约为0.1Ω;
电流表A2:量程为0~0.6A,内阻约为0.6Ω;
滑动变阻器R:最大阻值为l0Ω,额定电流为1.0A;开关S,导线若干.
用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压):
I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
(1)实验中电源应选用
;电流表应选用 .
(2)将图1的实物连线成为实验电路.
(3)在图2坐标中画出小灯泡的U﹣I曲线.
五、解答题
17.(2018高二上·曲阳月考)一台电风扇,内阻为20 Ω,接上220 V的电压后正常工作,消耗功率66 W,求:
(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少?
(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?
18.(2018高二上·曲阳月考)电学中有些仪器经常用到下述电子运动的物理原理.某一水平面内有一直角坐标系xOy,x=0和x=L=10cm的区间内有一沿x轴负方向的有理想边界的匀强电场E1=1.0×104V/m,x=L和x=3L的区间内有一沿y轴负方向的有理想边界的匀强电场E2=1.0×104V/m,一电子(为了计算简单,比荷取 =2×1011C/kg)从直角坐标系xOy的坐标原点O以很小的速度进入匀强电场E1,计算时不计此速度且只考虑xOy平面内的运动.求:
(1)电子从O点进入到离开x=3L处的电场所需的时间;
(2)电子离开x=3L处的电场时的y坐标.
19.(2018高二上·曲阳月考)静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点,其装置原理图如图所示A、B为两块平行金属板,间距d=0.40 m,两板间有方向由B指向A、场强
E=1.0x103N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的初速度V0=2.0 m/s,质量m=5.0x10-15kg,电荷量q= -2.0xl0-16C,微粒的重力和所受空气阻力及微粒间的相互作用力均不计,油漆微粒最后都落在金属板B上.
试求:
(1)油漆微粒打在B板上的动能.
(2)油漆微粒最后落在B板上所形成的图形及其面积的大小(结果保留两位有效数字)
20.(2018高二上·曲阳月考)如图所示,空间存在着电场强度为E=2.5×102N/C、方向竖直向上的匀强电场,一长为L=0.5m的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量m=0.5kg、电荷量q=4×10﹣2C的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,则小球能运动到最高点.不计阻力.取g=10m/s2.求:
(1)小球的电性.
(2)细线在最高点受到的拉力.
(3)若小球刚好运动到最高点时细线断裂,则细线断裂后小球继续运动到与O点水平方向距离为细线的长度L时,小球距O点的高度.
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】电场及电场力;电场强度
【解析】【解答】A项:根据公式: ,电场强度的大小在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力,A不符合题意;
B项:电场强度的大小总是跟有没有试探电荷无关,由电场本身决定,B错误,符合题意;
C项:正电荷受到的电场力的方向跟电场强度的方向总是一致的,C不符合题意;
D项:电场强度的方向总是跟正电荷所受电场力的方向一致,跟负电荷所受电场力的方向相反,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】电场强度的大小只由场源电荷决定,和试探电荷大小无关。
2.【答案】C
【知识点】库仑定律
【解析】【解答】解:接触前两个点电荷之间的库仑力大小为F=k ,两个相同的金属球各自带电,接触后再分开,其所带电量先中和后均分,所以两球分开后各自带点为+Q,两球间库仑力的大小变为 ,
库仑力为F′=k = F,
r′=
所以两小球间的距离变为 ,故C正确、ABD.
故选:C.
【分析】清楚两小球相互接触后,其所带电量先中和后均分.根据库仑定律的内容,根据变化量和不变量求出问题.
3.【答案】B
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】 是电容器的电容,不是指带电量,电容器的带电量可根据 求解,A不符合题意;要使两板间电压降低1V,根据 可知, ,即它所带的电量必减少 ,B符合题意;不管电容器是否带电,其电容均为 ,C不符合题意;由电容的决定式 知,如在板间插入电介质,电容将增大,D不符合题意。
故答案为:B
【分析】 μF是指电容的单位不是电荷量单位;电容大小和电荷量大小无关;插入电介质时电容变大。
4.【答案】C
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】由于充电后,电容器的带电量Q不变,AB不符合题意;根据 可知,当两板间距离d增大时,电容C变小,根据 可知,而两板间的电势差U增大,D不符合题意;而内部电场强度 ,因此电场强度与两板间距离变化无关,C符合题意。
故答案为:C
【分析】断开开关电荷量保持不变,增大距离电容变小所以电压变大。
5.【答案】B
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】设加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转极板的长度为L,板间距离为d.在加速电场中,由动能定理得:qU1= mv02 ;两种粒子在偏转电场中,水平方向做速度为v0的匀速直线运动,由于两种粒子的比荷不同,则v0不同,所以两粒子在偏转电场中运动的时间t= 不同.两种粒子在加速电场中的加速度不同,位移相同,则运动的时间也不同,所以两粒子是先后离开偏转电场.在偏转电场中的偏转位移 ,联立得
同理可得到偏转角度的正切tanθ= ,可见y和tanθ与电荷的电量和质量无关.所以出射点的位置相同,出射速度的方向也相同.故两种粒子打屏上同一点.B符合题意,ACD不符合题意.
故答案为:B.
【分析】利用动能定理可以判别运动时间的大小;利用竖直方向的偏转位移可以判别偏转量的大小。
6.【答案】B
【知识点】电源电动势及内阻
【解析】【解答】通路时E=U内+U外,A不符合题意.电动势越大,表示电源非静电力做功本领大,但提供电能不一定多,B错误,符合题意;外电路断路时U=E,C不符合题意.电动势E表示通过1 C电量电源将其他形式能转化为电能的多少,D符合题意.
故答案为:B
【分析】电动势代表非静电力做功的本领,不代表提供的电能大小;电动势为其他能量转化为电能的本领。
7.【答案】A
【知识点】欧姆定律
【解析】【解答】A、由欧姆定律可得 ,即导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比;A符合题意.
B、导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,导体电阻在数值上等于它两端的电压与通过它的电流之比,由 可知,对于一个确定的导体来说,所加的电压跟通过的电流的比值是一确定值,B不符合题意;
C、导体的电阻变化时,电流也会发生变化,故如不控制变量的话,不能说明电压跟电阻成正比;C不符合题意.
D、导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关;D不符合题意.
故答案为:A.
【分析】电流的大小和电阻、电压大小有关;电阻大小和电流、电压大小无关;电压大小只要当电流不变时随电阻的增大而增大。
8.【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】根据额定电压和额定功率,由功率公式比较两种灯泡的电阻大小.根据公式 比较 和 、L3和 功率的大小.根据公式 ,比较 和 功率大小.再确定哪个灯泡功率最小.
设 实际消耗的功率分别为 ,由公式 可知, 和 的电阻小于 和 的电阻.通过 的电流大于 的电流,由公式 得到, . 和 的电压相等,由公式 可知 .通过 的电流小于 的电流,由公式 得到 .所以 .所以 最暗,C符合题意.
故答案为:C
【分析】利用电流大小结合功率大小可以判别功率的大小。
9.【答案】B
【知识点】电阻定律;欧姆定律
【解析】【解答】由电阻定义式可得: ,
故电流为: ,
故答案为:B。
【分析】利用电阻定律和欧姆定律可以求出最小的电流大小。
10.【答案】B
【知识点】电场力做功;电场强度;电势能;电势
【解析】【解答】A.根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势,可知电场线方向大致向左,根据粒子轨迹的弯曲方向可知,粒子所受的电场力方向大致向左,则知粒子一定带正电,A不符合题意;
B.等差等势面的疏密反映电场强度的大小,A处场强大于C处场强,B符合题意;
C.从A点飞到C点,电场力方向与速度的夹角为钝角,电场力做负功,电势能增大,C符合题意;
D.由于电势差相同,根据 知,电场力做功相同,D不符合题意.
故答案为:B
【分析】利用电场力方向结合场强方向可以判别电性;利用等势面的疏密可以判别场强的大小;利用电场力做功可以判别电势能的高低;利用电势差可以判别电场力做功的大小。
11.【答案】A,C
【知识点】电阻定律;欧姆定律
【解析】【解答】解:A、根据I﹣U图象知,图线的斜率表示电阻的倒数,所以R1:R2=1:3.故A正确;
B、把R1拉长到原来的3倍长后,截面积变为原来的 ,根据R= 可知,电阻变为原来的9倍,为R2的3倍,故B错误;
C、串联电路电流相等,所以将R1与R2串联后接于电源上,电流比I1:I2=1:1.根据P=I2R可知,功率之比P1:P2=1:3,故C正确;
D、并联电路,电压相等,电流比等于电阻之反比,所以将R1与R2并联后接于电源上,电流比I1:I2=3:1.故D错误.
故选:AC.
【分析】通过I﹣U图象得出两电阻的关系.串联电路电流相等,并联电路,电压相等,电流比等于电阻之反比,根据P=I2R求解功率之比.
12.【答案】D
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】试探电荷仅在电场力作用下做先加速后减速的运动,动能先增大后减小,其电势能先减小后增大,B不符合题意;试探电荷在 处速度最大,电势能最小,该处电场强度一定为零,D符合题意;在 轴上从原点处到 处,电场强度从两头指向 处,点电荷 一定都是正电荷,A不符合题意;由 ,可得 ,C不符合题意。
故答案为:D
【分析】利用速度可以判别电场力做功进而判别电势能变化;利用电势大小结合场强大小可以判别电性;利用库仑定律结合场强为0可以判别电荷量的比值;利用斜率可以判别电场强度为0.
13.【答案】A,D
【知识点】电场强度;电势
【解析】【解答】电场线上某点的切线方向即为电场强度的方向,电场线与等势面垂直,即电场强度的方向与等势面垂直,A符合题意;场强为零的地方电势不一定为零,电势零点是人为规定的,一般取大地和无穷远处为电势零点,B不符合题意;电场强度大小与电场线的疏密有关,而电势沿着电场线的方向降低,电场强度的大小与电势没有对应关系,C不符合题意;任一点的电场强度方向总是和电场线的切线方向一致,而电场线的方向是电势降落最快的方向,D符合题意。
故答案为:AD
【分析】电场强度的大小和电势的大小无关;电场强度的方向垂直于场强的方向
14.【答案】B,D
【知识点】含容电路分析
【解析】【解答】平行板电容器在充电后不切断电源,则电容器两极板间电势差U不变;根据电容器的决定式 ,当正对面积S减小时,电容器的电容C减小;带电尘粒受电场力 不变,即粒子仍处于平衡状态,A不符合题意,B符合题意;因为电容器的电容C减小,两极板间电压保持不变,根据 可知,电容器的带电荷量Q将减小,故电容器放电,流经电阻R电流方向从A至BC不符合题意, D符合题意。
故答案为:BD
【分析】正对面积变小,电容变小,电压不变导致电荷量变小所以有电流从A流到B;由于电压不变板间距离不变所以场强不变粒子静止。
15.【答案】并;0.05
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】改装成电流表是要扩大电流的量程,使用并联电路的分流原理;要并联的阻值为:
【分析】利用并联电路的特点结合欧姆定律可以求出并联的电阻大小。
16.【答案】(1)E1;A2
(2)
(3)
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】解:(1)灯泡额定电压是2.0V,则电源应选E1,灯泡额定电流为0.5A,则电流表应选A2.(2)描绘灯泡伏安特性曲线,滑动变阻器应采用分压接法,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,实验电路图如图所示.
;(3)根据表中实验数据在坐标系中描出对应点,然后用平滑的曲线把各点连接起来,作出灯泡的U﹣I图象,如图所示.
故答案为:(1)E1;A2;(2)如图所示;(3)如图所示.
【分析】(1)利用灯泡的额定电压可以选择电动势大小;利用额定电流可以选择电流表量程;
(2)小灯泡电阻小,电流表使用外接法,滑动变阻器使用分压式接法;利用电路图进行实物图连接;
(3)利用表格数据描点连线。
17.【答案】(1)解:由P=UI可得
电流I= = =0.3A
答:电风扇正常工作时通过电动机的电流是0.3A
(2)解:线圈电阻发热功率PQ=I2r=1.8w;
机械功率P机=P﹣PQ=64.2W
答:电风扇正常工作时转化为机械能的功率是64.2W,转化为内能的功率是1.8W
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】(1)利用功率的表达式可以求出电流的大小;
(2)利用热功率和总功率的表达式可以求出机械功率的大小。
18.【答案】(1)解:设电子离开x=L的位置为P点,离开x=3L的位置为Q点,则:
vP=
代入数据得:vP=2×107m/s
电子从O点运动到P点:
代入数据得:t1=10﹣8s
电子从P点运动到Q点:
t2= =10﹣8s
所以总时间为t=t1+t2=2×10﹣8s
答:电子从O点进入到离开x=3L处的电场所需的时间是2×10﹣8s
(2)解:电子运动到Q点时:yQ=
代入数据得:yQ=0.1m
答:电子离开x=3L处的电场时的y坐标是0.1m
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)利用动能定理可以求出电子到达P点的速度,结合位移公式可以求出运动的时间;
(2)利用竖直方向的位移公式可以求出y的坐标。
19.【答案】(1)解:据动能定理有:W=|qEd|=EkB-EkA
解得:微粒打在B板上时动能EkB=9.0×10-14J
(2)解:微粒落在B板上所形成的图形为圆面
初速度沿极板方向的油漆微粒落在圆周上,对这些微粒有:
d= at = · ·t
R=v0t1
解得:圆面积S=πR2≈0.25 m2.
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)利用动能定理可以求出微粒到达B板的动能;
(2)利用竖直方向的位移公式结合水平方向的位移公式和面积公式可以求出面积的大小。
20.【答案】(1)解:由小球运动到最高点可知,小球带正电
(2)解:设小球运动到最高点时速度为v,对该过程由动能定理有,
①
在最高点对小球由牛顿第二定律得, ②
由①②式解得,T="15N "
(3)解:小球在细线断裂后,在竖直方向的加速度设为a,则 ③
设小球在水平方向运动L的过程中,历时t,则 ④
设竖直方向上的位移为s,则 ⑤
由①③④⑤解得,s=0.125m
小球距O点高度为s+L="0.625m."
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)利用小球运动到最高点可以判别小球带正电;
(2)利用动能定理及牛顿第二定律可以求出拉力的大小;
(3)利用牛顿第二定律结合位移公式可以求出小球距离O点的高度。
河北省曲阳县第一中学2018-2019学年高二上学期物理10月月考试卷
一、单选题
1.(2018高二上·曲阳月考)关于电场强度的下列说法中不正确的是( )
A.电场强度在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力的大小
B.在电场中某点不放电荷,则该点的电场强度一定为零
C.正电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的方向
D.负电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的反方向
【答案】B
【知识点】电场及电场力;电场强度
【解析】【解答】A项:根据公式: ,电场强度的大小在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力,A不符合题意;
B项:电场强度的大小总是跟有没有试探电荷无关,由电场本身决定,B错误,符合题意;
C项:正电荷受到的电场力的方向跟电场强度的方向总是一致的,C不符合题意;
D项:电场强度的方向总是跟正电荷所受电场力的方向一致,跟负电荷所受电场力的方向相反,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】电场强度的大小只由场源电荷决定,和试探电荷大小无关。
2.(2016高二上·襄阳期中)两个分别带有电荷量﹣Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F.若将两小球相互接触后分开一定的距离,两球间库仑力的大小变为 F,则两小球间的距离变为( )
A. B.r C. D.2r
【答案】C
【知识点】库仑定律
【解析】【解答】解:接触前两个点电荷之间的库仑力大小为F=k ,两个相同的金属球各自带电,接触后再分开,其所带电量先中和后均分,所以两球分开后各自带点为+Q,两球间库仑力的大小变为 ,
库仑力为F′=k = F,
r′=
所以两小球间的距离变为 ,故C正确、ABD.
故选:C.
【分析】清楚两小球相互接触后,其所带电量先中和后均分.根据库仑定律的内容,根据变化量和不变量求出问题.
3.(2018高二上·曲阳月考)某平行板电容器标有2.5μF,这是表示( )
A.该电容器带电量不能超过2.5×10﹣6C
B.要使两板间电压降低1V,它所带的电量必减少2.5×10﹣6C
C.电容器只有在带电时电容量为2.5×10﹣6 F
D.如在板间插入电介质,电容将减小
【答案】B
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】 是电容器的电容,不是指带电量,电容器的带电量可根据 求解,A不符合题意;要使两板间电压降低1V,根据 可知, ,即它所带的电量必减少 ,B符合题意;不管电容器是否带电,其电容均为 ,C不符合题意;由电容的决定式 知,如在板间插入电介质,电容将增大,D不符合题意。
故答案为:B
【分析】 μF是指电容的单位不是电荷量单位;电容大小和电荷量大小无关;插入电介质时电容变大。
4.(2018高二上·大庆月考)如图所示,先接通电键S使电容器充电,然后断开S,增大两极板间的距离时,电容器所带电量Q,电容C,两极板间电势差U的变化情况是( )
A.Q变小,C不变,U不变 B.Q变小,C变小,U不变
C.Q不变,C变小,U变大 D.Q不变,C变小,U变小
【答案】C
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】由于充电后,电容器的带电量Q不变,AB不符合题意;根据 可知,当两板间距离d增大时,电容C变小,根据 可知,而两板间的电势差U增大,D不符合题意;而内部电场强度 ,因此电场强度与两板间距离变化无关,C符合题意。
故答案为:C
【分析】断开开关电荷量保持不变,增大距离电容变小所以电压变大。
5.(2018高二上·曲阳月考)如图所示,一价氢离子( )和二价氦离子( )的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们( )
A.同时到达屏上同一点 B.先后到达屏上同一点
C.同时到达屏上不同点 D.先后到达屏上不同点
【答案】B
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】设加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转极板的长度为L,板间距离为d.在加速电场中,由动能定理得:qU1= mv02 ;两种粒子在偏转电场中,水平方向做速度为v0的匀速直线运动,由于两种粒子的比荷不同,则v0不同,所以两粒子在偏转电场中运动的时间t= 不同.两种粒子在加速电场中的加速度不同,位移相同,则运动的时间也不同,所以两粒子是先后离开偏转电场.在偏转电场中的偏转位移 ,联立得
同理可得到偏转角度的正切tanθ= ,可见y和tanθ与电荷的电量和质量无关.所以出射点的位置相同,出射速度的方向也相同.故两种粒子打屏上同一点.B符合题意,ACD不符合题意.
故答案为:B.
【分析】利用动能定理可以判别运动时间的大小;利用竖直方向的偏转位移可以判别偏转量的大小。
6.(2018高二上·曲阳月考)有关电动势的说法不正确的是( )
A.电源的电动势等于内、外电路电势降落之和
B.电源提供的电能越多,电源的电动势越大
C.当外电路断开时,电源的路端电压与电源电动势相等
D.当电路中通过1库仑电量时,电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值
【答案】B
【知识点】电源电动势及内阻
【解析】【解答】通路时E=U内+U外,A不符合题意.电动势越大,表示电源非静电力做功本领大,但提供电能不一定多,B错误,符合题意;外电路断路时U=E,C不符合题意.电动势E表示通过1 C电量电源将其他形式能转化为电能的多少,D符合题意.
故答案为:B
【分析】电动势代表非静电力做功的本领,不代表提供的电能大小;电动势为其他能量转化为电能的本领。
7.(2018高二上·曲阳月考)对于欧姆定律,理解正确的是( )
A.从I= 可知,导体中的电流跟加在它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
B.从R= 可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.从U=IR可知,导体两端的电压随电阻的增大而增高
D.从R= 可知,导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
【答案】A
【知识点】欧姆定律
【解析】【解答】A、由欧姆定律可得 ,即导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比;A符合题意.
B、导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,导体电阻在数值上等于它两端的电压与通过它的电流之比,由 可知,对于一个确定的导体来说,所加的电压跟通过的电流的比值是一确定值,B不符合题意;
C、导体的电阻变化时,电流也会发生变化,故如不控制变量的话,不能说明电压跟电阻成正比;C不符合题意.
D、导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关;D不符合题意.
故答案为:A.
【分析】电流的大小和电阻、电压大小有关;电阻大小和电流、电压大小无关;电压大小只要当电流不变时随电阻的增大而增大。
8.(2018高二上·曲阳月考)有四盏灯,接成如图所示的电路,L1和L2都标有“220V,100W” 字样,L3和L4都标有 “220V,40W” 字样,把电路接通后,最暗的灯将是( )
A.L1 B.L2 C.L3 D.L4
【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】根据额定电压和额定功率,由功率公式比较两种灯泡的电阻大小.根据公式 比较 和 、L3和 功率的大小.根据公式 ,比较 和 功率大小.再确定哪个灯泡功率最小.
设 实际消耗的功率分别为 ,由公式 可知, 和 的电阻小于 和 的电阻.通过 的电流大于 的电流,由公式 得到, . 和 的电压相等,由公式 可知 .通过 的电流小于 的电流,由公式 得到 .所以 .所以 最暗,C符合题意.
故答案为:C
【分析】利用电流大小结合功率大小可以判别功率的大小。
9.(2018高二上·曲阳月考)神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类,现代生物学认为,髓鞘是由多层类脂物质---髓质累积而成的,具有很大的电阻,经实验测得髓质的电阻率 .某生物体中的某段髓质神经纤维可看成高为20cm、半径为4cm的圆柱体,当在其两端加上U=100V的电压时,该神经开始发生反应,则引起该神经纤维产生感觉的最小电流约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】电阻定律;欧姆定律
【解析】【解答】由电阻定义式可得: ,
故电流为: ,
故答案为:B。
【分析】利用电阻定律和欧姆定律可以求出最小的电流大小。
10.(2018高二上·曲阳月考)如图所示,虚线是某静电场的一簇等势线,边上标有电势的值,一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C.下列判断正确的是( )
A.粒子一定带负电
B.A处场强大于C处场强
C.粒子在A处电势能大于在C处电势能
D.粒子从A到B电场力所做的功大于从B到C电场力所做的功
【答案】B
【知识点】电场力做功;电场强度;电势能;电势
【解析】【解答】A.根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势,可知电场线方向大致向左,根据粒子轨迹的弯曲方向可知,粒子所受的电场力方向大致向左,则知粒子一定带正电,A不符合题意;
B.等差等势面的疏密反映电场强度的大小,A处场强大于C处场强,B符合题意;
C.从A点飞到C点,电场力方向与速度的夹角为钝角,电场力做负功,电势能增大,C符合题意;
D.由于电势差相同,根据 知,电场力做功相同,D不符合题意.
故答案为:B
【分析】利用电场力方向结合场强方向可以判别电性;利用等势面的疏密可以判别场强的大小;利用电场力做功可以判别电势能的高低;利用电势差可以判别电场力做功的大小。
11.(2016高二上·济南期中)如图所示,图线1表示的导体的电阻为R1,图线2表示的导体的电阻为R2,则下列说法正确的是( )
A.R1:R2=1:3
B.把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2
C.将R1与R2串联后接于电源上,则功率之比P1:P2=1:3
D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1:I2=1:3
【答案】A,C
【知识点】电阻定律;欧姆定律
【解析】【解答】解:A、根据I﹣U图象知,图线的斜率表示电阻的倒数,所以R1:R2=1:3.故A正确;
B、把R1拉长到原来的3倍长后,截面积变为原来的 ,根据R= 可知,电阻变为原来的9倍,为R2的3倍,故B错误;
C、串联电路电流相等,所以将R1与R2串联后接于电源上,电流比I1:I2=1:1.根据P=I2R可知,功率之比P1:P2=1:3,故C正确;
D、并联电路,电压相等,电流比等于电阻之反比,所以将R1与R2并联后接于电源上,电流比I1:I2=3:1.故D错误.
故选:AC.
【分析】通过I﹣U图象得出两电阻的关系.串联电路电流相等,并联电路,电压相等,电流比等于电阻之反比,根据P=I2R求解功率之比.
二、多选题
12.(2018高二上·曲阳月考)在真空中的x轴上的原点处和x=6a处分别固定一个点电荷M、N,在x=2a处由静止释放一个正点电荷P,假设点电荷P只受电场力作用沿x轴方向运动,得到点电荷P速度大小与其在x轴上的位置关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.点电荷M、N一定都是负电荷
B.点电荷P的电势能一定是先增大后减小
C.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为2∶1
D.x=4a处的电场强度一定为零
【答案】D
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】试探电荷仅在电场力作用下做先加速后减速的运动,动能先增大后减小,其电势能先减小后增大,B不符合题意;试探电荷在 处速度最大,电势能最小,该处电场强度一定为零,D符合题意;在 轴上从原点处到 处,电场强度从两头指向 处,点电荷 一定都是正电荷,A不符合题意;由 ,可得 ,C不符合题意。
故答案为:D
【分析】利用速度可以判别电场力做功进而判别电势能变化;利用电势大小结合场强大小可以判别电性;利用库仑定律结合场强为0可以判别电荷量的比值;利用斜率可以判别电场强度为0.
13.(2018高二上·曲阳月考)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是( )
A.电场强度的方向处处与等势面垂直
B.电场强度为零的地方,电势也逐渐降低
C.随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低
D.任一点的电场强度方向总是指向该点的电势降落最快的方向
【答案】A,D
【知识点】电场强度;电势
【解析】【解答】电场线上某点的切线方向即为电场强度的方向,电场线与等势面垂直,即电场强度的方向与等势面垂直,A符合题意;场强为零的地方电势不一定为零,电势零点是人为规定的,一般取大地和无穷远处为电势零点,B不符合题意;电场强度大小与电场线的疏密有关,而电势沿着电场线的方向降低,电场强度的大小与电势没有对应关系,C不符合题意;任一点的电场强度方向总是和电场线的切线方向一致,而电场线的方向是电势降落最快的方向,D符合题意。
故答案为:AD
【分析】电场强度的大小和电势的大小无关;电场强度的方向垂直于场强的方向
14.(2018高二上·曲阳月考)如图所示,平行板电容器在充电后不切断电源,此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止.若正对的平行板左右错开一些,则( )
A.带电尘粒将向上运动
B.带电尘粒依然静止
C.错开过程中,通过电阻R的电流方向为B到A
D.错开过程中,通过电阻R的电流方向为A到B
【答案】B,D
【知识点】含容电路分析
【解析】【解答】平行板电容器在充电后不切断电源,则电容器两极板间电势差U不变;根据电容器的决定式 ,当正对面积S减小时,电容器的电容C减小;带电尘粒受电场力 不变,即粒子仍处于平衡状态,A不符合题意,B符合题意;因为电容器的电容C减小,两极板间电压保持不变,根据 可知,电容器的带电荷量Q将减小,故电容器放电,流经电阻R电流方向从A至BC不符合题意, D符合题意。
故答案为:BD
【分析】正对面积变小,电容变小,电压不变导致电荷量变小所以有电流从A流到B;由于电压不变板间距离不变所以场强不变粒子静止。
三、填空题
15.(2018高二上·曲阳月考)磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程.已知某一表头G,内阻Rg=30Ω,满偏电流Ig=5mA,要将它改装为量程为0~3A的电流表,所做的操作是 联(填“串”或者“并”)一个 Ω的电阻(结果保留两位有效数字).
【答案】并;0.05
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】改装成电流表是要扩大电流的量程,使用并联电路的分流原理;要并联的阻值为:
【分析】利用并联电路的特点结合欧姆定律可以求出并联的电阻大小。
四、实验题
16.(2018高二上·曲阳月考)在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中,小灯泡的额定电压为2.0V,额定电流约为0.5A,实验室提供下列实验器材.
电源E1:电动势为3.0V,内阻不计;
电源E2:电动势为12.0V,内阻不计;
电压表V:量程为0~3V,内阻约为10kΩ
电流表A1:量程为0~3A,内阻约为0.1Ω;
电流表A2:量程为0~0.6A,内阻约为0.6Ω;
滑动变阻器R:最大阻值为l0Ω,额定电流为1.0A;开关S,导线若干.
用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压):
I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
(1)实验中电源应选用
;电流表应选用 .
(2)将图1的实物连线成为实验电路.
(3)在图2坐标中画出小灯泡的U﹣I曲线.
【答案】(1)E1;A2
(2)
(3)
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】解:(1)灯泡额定电压是2.0V,则电源应选E1,灯泡额定电流为0.5A,则电流表应选A2.(2)描绘灯泡伏安特性曲线,滑动变阻器应采用分压接法,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,实验电路图如图所示.
;(3)根据表中实验数据在坐标系中描出对应点,然后用平滑的曲线把各点连接起来,作出灯泡的U﹣I图象,如图所示.
故答案为:(1)E1;A2;(2)如图所示;(3)如图所示.
【分析】(1)利用灯泡的额定电压可以选择电动势大小;利用额定电流可以选择电流表量程;
(2)小灯泡电阻小,电流表使用外接法,滑动变阻器使用分压式接法;利用电路图进行实物图连接;
(3)利用表格数据描点连线。
五、解答题
17.(2018高二上·曲阳月考)一台电风扇,内阻为20 Ω,接上220 V的电压后正常工作,消耗功率66 W,求:
(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少?
(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?
【答案】(1)解:由P=UI可得
电流I= = =0.3A
答:电风扇正常工作时通过电动机的电流是0.3A
(2)解:线圈电阻发热功率PQ=I2r=1.8w;
机械功率P机=P﹣PQ=64.2W
答:电风扇正常工作时转化为机械能的功率是64.2W,转化为内能的功率是1.8W
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】(1)利用功率的表达式可以求出电流的大小;
(2)利用热功率和总功率的表达式可以求出机械功率的大小。
18.(2018高二上·曲阳月考)电学中有些仪器经常用到下述电子运动的物理原理.某一水平面内有一直角坐标系xOy,x=0和x=L=10cm的区间内有一沿x轴负方向的有理想边界的匀强电场E1=1.0×104V/m,x=L和x=3L的区间内有一沿y轴负方向的有理想边界的匀强电场E2=1.0×104V/m,一电子(为了计算简单,比荷取 =2×1011C/kg)从直角坐标系xOy的坐标原点O以很小的速度进入匀强电场E1,计算时不计此速度且只考虑xOy平面内的运动.求:
(1)电子从O点进入到离开x=3L处的电场所需的时间;
(2)电子离开x=3L处的电场时的y坐标.
【答案】(1)解:设电子离开x=L的位置为P点,离开x=3L的位置为Q点,则:
vP=
代入数据得:vP=2×107m/s
电子从O点运动到P点:
代入数据得:t1=10﹣8s
电子从P点运动到Q点:
t2= =10﹣8s
所以总时间为t=t1+t2=2×10﹣8s
答:电子从O点进入到离开x=3L处的电场所需的时间是2×10﹣8s
(2)解:电子运动到Q点时:yQ=
代入数据得:yQ=0.1m
答:电子离开x=3L处的电场时的y坐标是0.1m
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)利用动能定理可以求出电子到达P点的速度,结合位移公式可以求出运动的时间;
(2)利用竖直方向的位移公式可以求出y的坐标。
19.(2018高二上·曲阳月考)静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点,其装置原理图如图所示A、B为两块平行金属板,间距d=0.40 m,两板间有方向由B指向A、场强
E=1.0x103N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的初速度V0=2.0 m/s,质量m=5.0x10-15kg,电荷量q= -2.0xl0-16C,微粒的重力和所受空气阻力及微粒间的相互作用力均不计,油漆微粒最后都落在金属板B上.
试求:
(1)油漆微粒打在B板上的动能.
(2)油漆微粒最后落在B板上所形成的图形及其面积的大小(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)解:据动能定理有:W=|qEd|=EkB-EkA
解得:微粒打在B板上时动能EkB=9.0×10-14J
(2)解:微粒落在B板上所形成的图形为圆面
初速度沿极板方向的油漆微粒落在圆周上,对这些微粒有:
d= at = · ·t
R=v0t1
解得:圆面积S=πR2≈0.25 m2.
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)利用动能定理可以求出微粒到达B板的动能;
(2)利用竖直方向的位移公式结合水平方向的位移公式和面积公式可以求出面积的大小。
20.(2018高二上·曲阳月考)如图所示,空间存在着电场强度为E=2.5×102N/C、方向竖直向上的匀强电场,一长为L=0.5m的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量m=0.5kg、电荷量q=4×10﹣2C的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,则小球能运动到最高点.不计阻力.取g=10m/s2.求:
(1)小球的电性.
(2)细线在最高点受到的拉力.
(3)若小球刚好运动到最高点时细线断裂,则细线断裂后小球继续运动到与O点水平方向距离为细线的长度L时,小球距O点的高度.
【答案】(1)解:由小球运动到最高点可知,小球带正电
(2)解:设小球运动到最高点时速度为v,对该过程由动能定理有,
①
在最高点对小球由牛顿第二定律得, ②
由①②式解得,T="15N "
(3)解:小球在细线断裂后,在竖直方向的加速度设为a,则 ③
设小球在水平方向运动L的过程中,历时t,则 ④
设竖直方向上的位移为s,则 ⑤
由①③④⑤解得,s=0.125m
小球距O点高度为s+L="0.625m."
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)利用小球运动到最高点可以判别小球带正电;
(2)利用动能定理及牛顿第二定律可以求出拉力的大小;
(3)利用牛顿第二定律结合位移公式可以求出小球距离O点的高度。