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2015-2016学年江西省南昌二中高三（上）第四次月考物理试卷一、选择题（共10小题，1-6小题为单选，7-10为多选，共40分）1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是（）A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．匀变速曲线运动D．匀速圆周运动2．如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，M、N是这条轨迹上的两点，据此可知（）A．三个等势面中的，c的电势最高B．带电质点在M点具有的电势能比在N点具有的电势能大C．带电质点通过M点时的动能比通过N点时大D．带电质点通过M点时的加速度比通过N点时大3．如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，ab=cd=10cm，ad=bc=20cm，电场线与矩形所在平面平行．已知a点电势为20V，b点电势为24V，则（）A．场强大小一定为E=40V/mB．cd间电势差一定为4VC．场强的方向一定由b指向aD．c点电势可能比d点低4．如图所示为两电源的U﹣I图象，则下列说法正确的是（）A．电源①的电动势和内阻均比电源②小B．当外接相同的电阻时，两电源的输出功率可能相等C．当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等D．不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大5．如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在上极板的同一点上（带电粒子的重力不计）．则从开始射入到打到上极板的过程中（）A．它们运动的时间tQ＞tPB．它们运动的加速度aQ＜aPC．它们所带的电荷量之比qP：qQ=1：2D．它们的动能增加量之比△EkP：△EkQ=1：26．如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F．调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是（）A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小7．如图所示，在水平方向的匀强电场中，绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动，小球所受电场力大小等于重力大小．则（）A．小球在竖直轨道的最低点c处重力势能最小B．小球在竖直轨道的最高点a处动能最小C．小球在竖直轨道的水平直径右端点b处机械能最大D．小球在竖直轨道的水平直径左端点d处总能量最大8．高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示，超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电流I＞Ic时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻），以此来限制电力系统的故障电流．已知超导部件的正常态电阻为R1=3Ω，超导临界电流Ic=1.2A，限流电阻R2=6Ω，小电珠L上标有“6V，6W”的字样，电源电动势E=8V，内阻r=2Ω，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则（）A．短路前通过R1的电流为AB．短路后超导部件将由超导状态转化为正常态C．短路后通过R1的电流为AD．短路后通过R1的电流为2A9．A、B、C三个金属板平行放置，O1、O2、O3连线与金属板垂直，O2为B板中心小孔，O1紧靠A板，A、B两板与电动势为E1的电源相连，B、C两板与电势为E2的电源相连，如图所示，一带电粒子由O1位置无初速释放，仅在电场力的作用下，经小孔O2进入B、C板间，到达Q点时速度减为零，若O2P=PQ，且Q点位于B、C中点左侧，若要求粒子到达P点时速度减为零，可以采用的方法有（）A．仅将粒子的电量减半B．仅将E1减半C．仅将E2减半D．仅将C板向B板移动，B、C间距减半10．如图所示，粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，在x轴上的电势φ与坐标x的关系用图中曲线表示，图中斜线为该曲线过点（0.15，3）的切线．现有一质量为0.20kg，电荷量为+2.0×10﹣8C的滑块P（可视作质点），从x=0．l0m处由静止释放，其与水平面的动摩擦因数为0.02．取重力加速度g=10m/s2．则下列说法正确的是（）A．x=0.15m处的场强大小为2.0×l06N/CB．滑块运动的加速度逐渐减小C．滑块运动的最大速度约为0.1m/sD．滑块最终在0.3m处停下二、实验题（共2小题，每空2分，共16分）11．某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力（传感器读数为零0），再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s．（1）该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量？（填“需要”或“不需要”）（2）实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图2所示，d=mm．（3）某次实验过程：力传感器的读数为F，光电计时器记录小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验要验证的“牛顿第二定律”表达式是：．（用测量数据及已知量表示）12．（10分）橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明k=，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量．（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是．A．NB．mC．N/mD．Pa（2）在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图（甲）所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm，利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm，那么测量工具a应该是（3）用如图（甲）所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录．处理数据时，可在图（乙）中作出F﹣x的图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k=N/m．（保留两位有效数字）拉力F（N）510152025伸长量x（cm）1.63.24.86.48（4）这种橡皮筋的杨氏模量Y=．（保留一位有效数字）三、计算题（共5小题，共54分）13．（8分）如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a=2m，b=0.2m，c=0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U﹣I图象如图乙所示，该电解液每个载流子的电量=1×10﹣19c，单位体积自由载流子数n=2×1027/m3，当U=10V时，求：（1）电解液的电阻率ρ．（2）自由载流子定向移动的平均速率．14．（10分）在方向水平的匀强电场中，绝缘细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端悬挂于O点．将小球拿到A点（此时细线与电场方向平行）无初速释放，已知小球摆到B点时速度为零，此时细线与竖直方向的夹角为θ=30°，求：（1）小球速度最大的位置．（2）小球速度最大时细线对小球的拉力．15．（10分）如图所示，三维坐标系O﹣xOy的z轴方向竖直向上，所在空间存在y轴正方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为+q的小球从z轴上的A点以速度v0水平抛出，A点坐标为（0，0，l），已知重力加速度为g，场强E=，求小球到达xOy平面时的速度及位置坐标．16．（12分）在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm．电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω．闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板．若小球所带电荷量q=1.0×10﹣7C，质量m=2.0×10﹣4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2．求：（1）A、B两金属板间的电压的大小U；（2）滑动变阻器消耗的电功率P滑；（3）电源的效率η．17．（14分）相距很近的平行板电容器，在两板中心各开有一个小孔，如图甲所示，靠近A板的小孔处有一电子枪，能够持续均匀地发射出电子，电子的初速度为V0，质量为m，电量为﹣e，在AB两板之间加上图乙所示的交变电压，其中0＜k＜1，U0=；紧靠B板的偏转电场电压也等于U0，板长为L，两板间距为d，距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ．不计电子的重力和它们之间的相互作用，电子在电容器中的运动时间可以忽略不计．（1）在0﹣T时间内，荧光屏上有两个位置会发光，试求这两个发光点之间的距离．（结果用L、d表示，第2小题亦然）（2）只调整偏转电场极板的间距（仍以虚线为对称轴），要使荧光屏上只出现一个光点，极板间距应满足什么要求？（3）撤去偏转电场及荧光屏，当k取恰当的数值，使在0﹣T时间内通过电容器B板的所有电子，能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束，求k值．2015-2016学年江西省南昌二中高三（上）第四次月考物理试卷参考答案与试题解析一、选择题（共10小题，1-6小题为单选，7-10为多选，共40分）1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是（）A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．匀变速曲线运动D．匀速圆周运动【考点】电场强度；牛顿第二定律．【分析】根据物体的初状态和受力情况判断物体的运动情况．【解答】解：一带电粒子在电场中只受电场力作用时，合力不为0．A、物体合力不为0，不可能做匀速直线运动，故A错误．B、物体合力不为0，当初速度方向与加速度方向相同，而且合外力恒定，就做匀加速直线运动，故B正确．C、物体合力不为0，当初速度方向与加速度方向不在一条直线上，而且合外力恒定，物体就做匀变速曲线运动，故C正确．D、物体合力不为0，当合力与速度方向始终垂直，就可能做匀速圆周运动，故D正确．答案选不可能出现的运动状态，故选：A．【点评】了解几种常见的运动状态的受力情况和速度变化情况．2．如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，M、N是这条轨迹上的两点，据此可知（）A．三个等势面中的，c的电势最高B．带电质点在M点具有的电势能比在N点具有的电势能大C．带电质点通过M点时的动能比通过N点时大D．带电质点通过M点时的加速度比通过N点时大【考点】电势；电势能．【分析】由于质点只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向右下方，由于质点带正电，因此电场线方向也指向右下方；电势能变化可以通过电场力做功情况判断；电场线和等势线垂直，且等势线密的地方电场线密，电场的场强大．【解答】解：A、电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带正电，因此电场线指向右下方，沿电场线电势降低，故a等势线的电势最高，故A错误．B、C、根据质点受力情况可知，从M到N过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故B正确C错误；D、等差等势面中等势面密的地方电场线也密，则M点场强大，电场力大加速度大，则D正确故选：BD【点评】解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场、电势能、动能等物理量的变化．3．如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，ab=cd=10cm，ad=bc=20cm，电场线与矩形所在平面平行．已知a点电势为20V，b点电势为24V，则（）A．场强大小一定为E=40V/mB．cd间电势差一定为4VC．场强的方向一定由b指向aD．c点电势可能比d点低【考点