山西省应县第一中学校学年高二上学期第一次月考物理精校解析Word版.docx
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山西省应县第一中学校学年高二上学期第一次月考物理精校解析Word版.docx
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山西省应县第一中学校学年高二上学期第一次月考物理精校解析Word版
应县一中高二年级
物理试题
一、单项选择题(每小题4分,共40分,每小题只有一个选项正确)
1.如图所示,轻弹簧一端固定在墙上,另一端连一挡板,挡板的质量为m,一物体沿光滑水平面以一定的速度撞向挡板,物体质量为M,物体与挡板相接触的一面都装有尼龙搭扣,使得它们相撞后立即粘连在一起,若碰撞时间极短(即极短时间内完成粘连过程),则对物体M、挡板m和弹簧组成的系统,下面说法中正确的是
A.在M与m相撞的过程中,系统的动量守恒而机械能不守恒
B.从M与m开始接触到弹簧被压缩到最短的过程中,系统的动量不守恒而机械能守恒
C.从M与m开始接触到弹簧恢复原长的过程中,系统的动量守恒而机械能不守恒
D.以上三种说法都不正确
【答案】A
【解析】
在M与m相撞的过程中,有能量损失,所以系统机械能不守恒.碰撞的瞬间,由于时间极短,内力远大于外力,系统动量守恒,故A正确;从M与m粘连后到弹簧被压缩到最短的过程中,墙壁对系统有作用力,即系统所受的外力之和不为零,系统动量不守恒,该过程只有弹力做功,系统机械能守恒,由于从M与m开始接触时动量守恒机械能不守恒,则选项B错误;从M与m开始接触到弹簧被压缩到最短的过程中,墙壁对系统有作用力,即系统所受的外力之和不为零,系统动量不守恒,由于碰撞的过程有能量损失,系统机械能不守恒,故CD错误;故选A.
点睛:
本题考查了判断动量与机械能是否守恒,知道动量守恒与机械能守恒的条件即可正确解题;碰撞过程中内力远远大于外力,动量守恒,只有重力或弹簧弹力做功时机械能守恒.
2.如图,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是( )
A.A和B都向左运动
B.A和B都向右运动
C.A静止,B向右运动
D.A向左运动,B向右运动
【答案】D
【解析】
取向右为正方向,根据动量守恒:
,知系统总动量为零,所以碰后总动量也为零,即A、B的运动方向一定相反,所以D正确;A、B、C错误。
【考点定位】原子结构和原子核
视频
3.静止的实验火箭,总质量为M,当它以对地速度v0喷出质量为Δm的高温气体后,火箭的速度为( )
A.
B.-
C.
D.-
【答案】B
【解析】
试题分析:
由动量守恒定律得Δmv0+(M-Δm)v=0.
火箭的速度为v=-
.
选项B正确
考点:
反冲动量守恒
点评:
正确理解动量守恒的条件:
(1)系统受到的合外力为零;
(2)系统所受的外力比相互作用力(内力)小的多,以至可以忽略外力的影响;(3)系统总体上不满足动量守恒定律,但是在某一特定的方向上,系统不受外力,或所受的外力远小于内力,则系统沿这一方向的分动量守恒。
4.关于电场强度E的说法正确的是
A.根据E=
可知,电场中某点的电场强度与电场力F成正比,与电量q成反比
B.电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同
C.E是矢量,与F的方向一致
D.公式E=
对任何电场都适用
【答案】B
【解析】
根据E=
可知,电场中某点的电场强度等于电场力F与电量q的比值,选项A错误;电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同,选项B正确;E是矢量,与正电荷受的电场力的方向一致,选项C错误;公式E=
只适应点电荷的电场,选项D错误;故选B.
5.关于场强和电势差的关系,说法正确的是
A.电场强度越大的地方,电势越高
B.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降低必定相等
C.电势降低的方向必定是电场强度的方向
D.沿着电场线方向,单位距离上降落的电势越大,则场强越大
【答案】D
【解析】
电场强度越大的地方,电势不一定越高,例如离负点电荷越近的地方场强越大,电势越低,选项A错误;只在匀强电场中,沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降低必定相等,选项B错误;电势降低的最快的方向必定是电场强度的方向,选项C错误;沿着电场线方向,单位距离上降落的电势越大,则场强越大,选项D正确;故选D.
6.如图所示,取一对用绝缘支柱支撑的金属导体A和B,使它们彼此接触.起初它们不带电,贴近A、B下面的金属箔片是闭合的.现在把带正电荷的球C移近导体A,可以看到A、B上的金属箔片都张开了.下列说法正确的是( )
A.A内部的场强比B内部的场强大
B.A、B内部的场强均为零
C.A左端的电势比B右端的电势低
D.A左端的电势比B右端的电势高
【答案】B
【解析】
试题分析:
当导体A、B放在带正电的附近时,出现感应起电现象.电荷周围有电场存在,从而导体A、B处于电场中,在电场力的作用下,使导体中的自由电子重新分布.而处于静电平衡的导体,电荷只分布在外表面,内部电场强度为零,且是等势体.
解:
A、带正电荷的球C移近导体A,在A的左端感应出负电荷,在B的右端出现正电荷,电荷只分布在外表面,内部场强处处为零,导体是个等势体.
故选:
B
点评:
体现物体静电感应起电的实质,及静电平衡状态时,带电体的电荷只分布在外表面,内部电场强度为零,且导体的电势处处相等.
7.MN是一负电荷产生的电场中的一条电场线,一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹,如图中虚线所示,下列说法正确的是
A.负电荷一定位于ab虚线的右侧
B.带电粒子在a点加速度大于b点加速度
C.带电粒子在a点电势能大于b点电势能
D.带电粒子在a点的动能大于b点的动能
【答案】C
【解析】
带正电的粒子所受电场力向左,电场线由N指向M,说明负电荷在位于ab虚线左侧;a点离点电荷较远,a点的电场强度小于b点的电场强度,带电粒子在a点的电场力小于在b点的电场力,根据牛顿第二定律得知,带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度.故AB错误.电场力对带电粒子做正功,电势能减小,则带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能.故C正确.由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动,电场力指向轨迹内侧,电场力方向大致向左,对带电粒子做正功,其动能增加,即带电粒子在a点的动能小于b点的动能,故D错误.故选C.
点睛:
依据带电粒子的运动轨迹确定其所受电场力方向是解决带电粒子在电场中运动问题的突破口,然后可进一步根据电场线、电场力做功等情况确定电势、电势能的高低变化情况.
8.如图所示,平行板电容器与恒定直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向上移一小段距离,则( )
A.油滴将竖直向上运动
B.P点电势降低
C.带电油滴电势能减少
D.电容减小,电量将增大
【答案】B
【解析】
【详解】A、将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,由于电容器两板间电压不变,根据
得知板间场强减小,油滴所受的电场力减小,则油滴将向下运动;故A错误。
B、场强E减小,而P点与下极板间的距离不变,则由公式U=Ed分析可知,P点与下极板间电势差将减小,而P点的电势高于下极板的电势,则知P点的电势将降低;故B正确。
C、由带电油滴原来处于平衡状态可知,油滴带负电,P点的电势降低,则油滴的电势能将增加;故C错误。
D、根据Q=UC,由于电势差不变,电容器的电容减小,故带电量减小,故D错误;
故选B。
【点睛】本题抓住电容器与电源保持连接电压不变,运用
分析板间场强的变化,判断油滴如何运动.运用推论:
正电荷在电势高处电势能大,而负电荷在电势高处电势能小,来判断电势能的变化.
9.如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN.P点在y轴右侧,MP⊥ON.则( )
A.M点的电势比P点的电势低
B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功
C.N点的场强大于M点的场强
D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动
【答案】D
【解析】
【详解】A、根据沿着电场线的方向,电势降低,可以知道M点的电势比P点的电势高,所以A正确。
B、从O点到P点电势降低,负电荷由O点移动到P点,电势能增加,电场力做负功,所以B错误。
C、因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,由图可知N点的电场线比M点的电场线疏,故N点的电场强度比M点的电场强度小,所以C错误。
D、在O点静止释放一带正电粒子,由于所受电场力沿y轴向上,电荷将沿着y轴加速直线运动,所以D正确。
故选D。
【点睛】本题需要掌握电场线的特点和性质:
电场线是从正电荷或者无穷远发出,到负电荷或无穷远处为止,沿电场线的方向,电势降低,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.
10.如图甲所示,两个固定的点电荷A、B带电荷量分别为Q1、Q2,其中A带负电,a、b、c三点在它们连线的延长线上.现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始向远处运动经过b、c两点(粒子只受电场力作用),粒子经过a、b、c三点时的速度分别为va、vb、vc,其速度-时间图像如图乙所示.以下说法中正确的是
A.B一定带负电
B.B的电荷量一定小于A的电荷量
C.b点的电场强度最大
D.粒子由a点运动到c点过程中,粒子的电势能先减小后增大
【答案】B
【解析】
从速度图象上看,从a到b做加速度减小的减速运动,在b点时粒子运动的加速度为零,则电场力为零,所以b点场强为零,负电荷在ab上做减速运动,电场力向左,合场强向右,b点左侧合电场主要取决于B,故B带正电;负电荷在bc上做加速运动,电场力向右,合电场向左,b点右侧合电场主要取决于A,说明A带负电,故AC错误;b点的电场强度为0,根据点电荷场强公式
,因为r1>r2,故Q1>Q2,故B正确;负电荷从a点到b点的过程中,电场力做负功,电势能增加;从b点到c点的过程中,电场力做正功,电势能减小,故粒子从a到b到c的过程中,电势能先增加后减小,故D错误;故选B.
点睛:
解决本题的关键根据图象b点的加速度为0,根据这一突破口,再结合电场的叠加规律即可判断Q2的电性及Q1和Q2的电量大小.
二.多项选择题(每小题4分,共16分,每小题有两个或两个以上选项正确)
11.下列各组物理量中,由电场本身性质决定的是
A.电场力B.电势能C.电场强度D.电势
【答案】CD
【解析】
由电场力公式
知:
电场力与电场和电荷都有关,电场强度由电场本身性质决定,故A错误;由电势能公式
,知电势能既与电场有关,还与试探电荷有关.故B错误.电场强度反映电场本身的力性质,由电场本身决定,故C正确;电势反映电场本身的力性质,由电场本身决定,故D正确.故选CD.
【点睛】电场强度和电势差反映电场本身的特性,而电场力、电场力做功既与电场有关,还与试探电荷有关.
12.如图所示,虚线A、B、C为某电场中的三条等势线,其电势分别为3V、5V、7V,实线为带电粒子在电场中运动时的轨迹,P、Q为轨迹与等势线A、C的交点,带电粒子只受电场力,则下列说法中正确的是
A.粒子可能带负电
B.粒子在P点的动能大于Q点动能
C.粒子在P点电势能与动能之和等于粒子在Q点电势能与动能之和
D.粒子在P点受到电场力大于在Q点受到的电场力
【答案】BC
【解析】
由轨迹弯曲方向可知,粒子受电场力的方向指向低电势方向,所以粒子带正电,A错误;如果粒子从P向Q运动,则电场力做负功,动能减小,P点的动能大于Q点的动能,如果粒子从Q到P运动,电场力做正功,动能增大,P点的动能大于Q点的动能,故无论如何运动,都有在P点的动能大于粒子在Q点的动能,B正确;过程中只有电场力做功,电势能和动能相互转化,根据能量守恒定律可知粒子在P点的电势能和动能之和等于粒子在Q点的电势能和动能之和,C正确;因为等势线分布越密集,电场强度越大,粒子受电场力就越大,由图可知粒子在P点受到的电场力小于粒子在Q点受到的电场力,D错误.
13.带有同种电荷的各种带电粒子(不计重力)沿垂直电场方向入射到平行带电金属板之间的电场中,并都能从另一侧射出.以下说法正确的是
A.若粒子的带电量和初动能相同,则离开电场时它们的偏向角
相同
B.若质量不同的带电粒子由静止开始经相同电场加速后进入该偏转电场,则离开电场时它们的偏向角
相同
C.若带电粒子由静止开始经相同电场加速后进入该偏转电场,离开电场时其偏移量
与粒子电荷量成正比
D.若带电粒子以相同的初速度进入该偏转电场,离开电场时其偏移量
与粒子的荷质比成反比
【答案】AB
【解析】
根据类平抛运动规律可知,偏向角:
,故若粒子的带电量和初动能相同,则离开电场时它们的偏向角θ相同;故A正确;由于
,又因为
=恒量;故B正确;根据
和
,所以它们的偏移量应该相同;故C错误;偏转位移
,若带电粒子以相同的初速度进入该偏转电场,离开电场时其偏移量y与粒子的荷质比成正比;故D错误;故选AB.
点睛:
本题考查带电粒子在电场中的偏转问题,要注意解决偏转问题的基本方法在于运动的合成与分解的准确应用.
14.如图甲所示,在光滑水平面上的两小球发生正碰,小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞前后的xt(位移—时间)图象.已知m1=0.1kg.由此可以判断( )
A.碰前m2静止,m1向右运动
B.碰后m2和m1都向右运动
C.m2=0.3kg
D.碰撞过程中系统损失了0.4J的机械能
【答案】AC
【解析】
【详解】
(1)x-t图像的斜率代表速度,从图像可知,两球在碰撞之前,质量为m1的小球的速度
,方向水平向右,质量为m2的小球处于静止状态,
,则A正确;
(2)碰撞后,他们的速度分别为
,
,大小相等,方向相反,故B错误;
(3)根据动量守恒可得:
,其中
,
,
,
,带入数据得:
,C正确;
(4)碰撞前后,系统损失的机械能为:
,故该碰撞为弹性碰撞,不仅动量守恒,机械能也守恒,D错误。
故本题正确答案选AC。
【点睛】根据x-t图像的斜率,可以确定两小球碰撞前后的速度大小及方向;根据碰撞过程中动量守恒可以确定小球2的质量;根据碰撞前后的两球机械能总和比较,可以确定机械能在碰撞前后是否有损失。
三.实验题(每空2分,共14分)
15.用如图所示装置可以研究影响平行板电容器电容的因素.设两极板正对面积为S,两极板间的距离为d,板间电介质的介电常数为ε,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变.
①若保持d、ε不变,减小S,则θ_____(填变大、变小、或不变,下同)
②若保持S、ε不变,增大d,则θ_____
③若保持d、S不变,在板间插入介电常数ε更大的电介质,则θ_____.
【答案】
(1).①变大
(2).②变大(3).③变小
【解析】
①根据电容的决定式
得知,电容与极板的正对面积成正比,当保持d不变,减小S时,电容减小,电容器极板所带的电荷量Q不变,则由电容的定义式
分析可知板间电势差增大,静电计指针的偏角θ变大;
②根据电容的决定式
得知,电容与极板间距离成反比,当保持S不变,增大d时,电容减小,电容器的电量Q不变,由电容的定义式
分析可知板间电势差增大,则静电计指针的偏角θ变大;
③根据电容的决定式
得知,电容与电介质成正比,当保持d、S不变,在板间插入介电常数ε更大的电介质,电容增大,电容器极板所带的电荷量Q不变,则由电容的定义式
分析可知板间电势差减小,静电计指针的偏角θ变小.
综上所述本题答案为:
①变大②变大③变小
16.如图所示为“探究两物体作用前后动量是否守恒”的实验装置示意图.已知a、b小球的质量分别为ma、mb,半径分别是ra、rb,图中P点为单独释放a球的平均落点,M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置.
(1)本实验必须满足的条件是________.
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线水平
C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D.入射球与被碰球满足ma=mb,ra=rb
(2)为了判断动量守恒,需要测量OP间的距离x1,则还需要测量的物理量有____、_____(用相应的文字和字母表示).
(3)如果动量守恒,须满足的关系式是________(用测量物理量的字母表示).
【答案】
(1).BC
(2).测量OP间的距离X2(3).测量OP间的距离X3(4).max1=max2+mbx3
【解析】
(1)“验证动量守恒定律”的实验中,是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的,只要离开轨道后做平抛运动,对斜槽是否光滑没有要求,故A错误;要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平,故B正确;要保证碰撞前的速度相同,所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故C正确;为了保证小球碰撞为对心正碰,且碰后不反弹,要求ma>mb,ra=rb,故D错误.应选BC.
(2)要验证动量守恒定律定律,即验证:
mav1=mav2+mbv3,小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,在空中的运动时间t相等,上式两边同时乘以t得:
mav1t=mav2t+mbv3t,得:
max1=max2+mbx3
因此实验需要测量:
测量OP间的距离x1,OM间的距离x2,ON间的距离x3;
(3)如果动量守恒,须满足的关系式是:
max1=max2+mbx3.
点睛:
实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一水平面上,故下落的时间相同,所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移,可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目.
四.计算题(本题共4小题,共40分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
17.如图所示,在匀强电场中,有A、B两点,它们间距为2cm,两点的连线与场强方向成60°角。
将一个不知道电荷性质,电量为2×10-5C的电荷由A移到B,其电势能增加了0.2J。
求:
(1)判断电荷带正电还是负电,由A到B电场力做的功WAB
(2)A、B两点的电势差UAB为多少
(3)匀强电场的场强的大小
【答案】
(1)−0.1J;
(2)5000V;(3)5.0×105 V/m
【解析】
(1)带负电,电势能增加0.2J,即电场力做功为W="–0.2"J
(2)由A→B电场力做负功,q=–2×10–5C,则
(3)根据匀强电场中的关系式有:
,由几何关系可知
则E=106V/m
【名师点睛】解决本题的关键知道电场力做功等于电势差的减小量,掌握电场力做功与电势差的关系。
注意运用
计算时,功的正负、q的正负都要代入计算,以及在
中,
表示沿电场线方向上的距离。
18.如图所示,一个电子以4×106m/s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场,并且从另一端B点沿与场强方向成150°角方向飞出,电子从A到B运动的时间为1×10-3s.电子的质量为
,电子重力不计。
则:
(1)A、B两点间的电势差为多少?
(2)匀强电场的电场强度为多少?
【答案】
(1)-136.5V
(2)3.9×10-2V/m
【解析】
(1)电子做类平抛运动,将vB分解为水平速度v0和竖直速度vy,vA=vBcos60°
所以:
vB=2vA=2×4×106=8×106m/s
设A、B两点间的电势差为UAB,根据动能定理:
所以
(2)竖直分速度:
vy=v0tan30°
由运动学公式有:
vy=at
牛顿第二定律:
eE=ma ⑤
联立解得:
点睛:
本题运用动能定理求电势差,也可以根据类平抛运动的特点,牛顿第二定律和运动学结合求解.
19.用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球,小球的质量为4.0×10-2kg,所带电荷量为+2.0×10-8C。
现加一水平方向的匀强电场,平衡时小球位于A点,绝缘绳与竖直方向的夹角为37°,如图所示。
(重力加速度g取10m/s2)
(1)求匀强电场的电场强度E的大小
(2)若将绝缘轻绳拉至水平,小球从图中B点静止释放,求运动过程中小球对轻绳的最大拉力。
【答案】
(1)
(2)
【解析】
试题分析:
小球在电场中受重力、电场力和拉力处于平衡,根据共点力平衡求出匀强电场的电场强度大小;根据动能定理求出到A点的速度,再结合牛顿第二定律求出拉力。
(1)由平衡条件得:
带入数据解得:
(2)由题可知,小球运动到A点时,球对绳的拉力最大,设绳长为
,
从B到A由动能定理有:
在A点,由牛顿第二定律有:
联立并带入数据解得:
点睛:
本题主要考查了物体的平衡、动能定理和牛顿第二定律的应用,属于中档题。
如图所示,相距为d的两块平行金属板M,N与电源相连,电键S闭合后,MN间有匀强电场,一个带电粒子,以速度
0垂直电场方向从M板边缘射入电场,恰打在N板正中央,若不计重力,求:
20.为使带电粒子能刚好飞出电场,N板应向下移动多少?
21.若把S打开,为达到上述目的(刚好飞出电场),N板应向下移动多少?
【答案】20.:
x=d
21.
【解析】
(1)设板长为L,打在板中点时间为t
则有:
1/2L=v0*t--------------------------------
(1)
d=1/2a1*t2---------------------------------
(2)
当刚好飞出时:
设N板向下移动x
有:
d+x=1/2a2*(2t)2-----------------------------(3)
a1=F1/m=qu/md
a2=F2/m=qu/m(d+x)
代入
(2)(3)且
(2)/(3)
d/d+x=(d+x)/4d
所以:
x=d
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