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高三阶段性测试
物理试题2018.12.5
一、选择题（每小题4分，共48分，1-8为单项选择，9-12为多项选择）
1.如图所示,虚线、、代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即,实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹, 、、是这条轨迹上的三点, 点在等势面上,据此可知( )
A. 带电质点在点的加速度比在点的加速度小
B. 带电质点在点的电势能比在点的小
C. 带电质点在点的动能大于在点的动能
D. 三个等势面中, 的电势最高
2. 如图甲，真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴；x轴上各点的场强随x变化关系如图乙，x1x2分别对应轴上的AB两点，规定电场强度沿x轴正方向为正，则（ ）
A．A、B两点处的电势相同
B．负电荷在A点电势能大于B点
C． 同一电荷在AB两点所受电场力等大反向
D．正电荷从A到B，电场力一直做正功
3. 如图所示A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处一带电质点由静止开始下落，不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿出b孔，可行的方法是（ ）
A. 保持S闭合，将B板适当上移
B. 保持S闭合，将B板适当下移
C. 先断开S，再将A板适当上移
D. 先断开S，再将B板适当下移
4. 用半导体材料制成热敏电阻，在温度升高时，电阻会迅速减小，如图所示，将一热敏电阻接入电路中，接通开关后，经过一段时间会观察到（ ）
A．电流表示数不变 B．电流表示数减小
C．电压表示数增大 D．电压表示数减小
5. 一电流表的满偏电流Ig=1mA，内阻为200Ω．要把它改装成一个量程为0.5A的电流表，则应在电流表上（ ）
A．并联一个200Ω的电阻
B．并联一个约为0.4Ω的电阻
C．串联一个约为0.4Ω的电阻
D．串联一个200Ω的电阻
6.如图所示的电路中，当滑动变阻器滑片B在图示位置时，电压表和电流表的示数分别为1.6V、0.4A，当滑动变阻器滑片B从图示位置向右滑到另一位置时，它们的示数各改变了0.1V和0.1A，则此时（ ）
A．电压表示数为1.7V，电源电动势为2V
B．电流表示数为0.3A，电源的效率为65%
C．电压表示数为1.5V，电源电动势为3V
D．电流表示数为0.5A，电源的效率为75%
7.如图，甲、乙两电路中电源电动势相同，内电阻r1＞r2，外电阻R相同．两电路中分别流过相同的电荷量的过程中，则下列说法正确的是（ ）
A．甲电路电源内部产生热量较多
B．乙电路外电阻R产生热量较少
C．乙电路电源做功较多
D．甲电路电源效率较高
8.a、b是放置在x轴上的两个点电荷，电荷量分别为Q1和Q2，沿x轴a、b之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，其中p点电势最低，ap间的距离大于pb间的距离．从图中可看出在x轴线上．以下说法中正确是（ ）
A．Q1一定小于Q2
B．a和b一定是同种电荷，且均为负电荷
C．电势最低的p点的电场强度最小
D．ap和pb间各点的电场方向均由a指向b
9.（多选）水平线上的O点放置一点电荷,图中画出了电荷周围对称分布的几条电场线,如图所示.以水平线上的某点O'为圆心画一个圆,与电场线分别相交于a、b、c、d、e.则下列说法中正确的是( )
A. b、e两点的电场强度相同
B. a点电势低于c点电势
C. b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差
D. 电子沿圆周由d到b,电场力做正功
10. （多选）如图所示，ABCD为匀强电场中相邻的四个等势面，相邻等势面间距离为5cm．一个电子仅受电场力垂直经过电势为零的等势面D时，动能为15eV（电子伏），到达等势面A时速度恰好为零．则下列说法正确的是（ ）
A． 场强方向从A指向D
B． 匀强电场的场强为100 V/m
C． 电子经过等势面C时，电势能大小为5 eV
D． 电子在上述等势面间运动的时间之比为1：2：3
11.（多选题）如图所示，用输出电压为1.4V，输出电流为 100mA的充电器对内阻为2Ω的镍﹣氢电池充电．下列说法正确的是（ ）
A．电能转化为化学能的功率为0.12 W
B．充电器输出的电功率为0.14 W
C．充电时，电池消耗的热功率为0.02 W
D．充电时，在1s的时间内有0.14 J的电能转化为化学能
12.（多选题）带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图所示，实线是电场线，下列说法正确的是（ ）
A．粒子在a点时的加速度比在b点时的加速度小
B．从a到b过程中，粒子的电势能不断减小
C．无论粒子带何种电，经b点时的速度总比经a点时的速度大
D．电场中a点的电势一定比b点的电势高
二、实验题（每空2分，共16分）
13. 用如图所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
如图5给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知m1＝50 g、m2＝150 g，则(结果均保留两位有效数字)
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v＝______m/s；
(2)在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔEk＝________ J，系统势能的减少量ΔEp＝______J；(取当地的重力加速度g＝10 m/s2)
(3)若某同学作出v2－h图象如图6所示，则当地的重力加速度g＝________m/s2.
14. 用伏安法测量一个阻值约为20 Ω的未知电阻Rx的阻值。实验电路图如图：
(1)在以下备选器材中，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________。
电源E(电动势3 V、内阻可以忽略不计)
电流表A1(量程0～50 mA，内阻约12 Ω)
电流表A2(量程0～3 A，内阻约0.12 Ω)
电压表V1(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)
电压表V2(量程0～15 V，内阻约15 kΩ)
滑动变阻器R1(0～10 Ω，允许最大电流2.0 A)
滑动变阻器R2(0～1000 Ω，允许最大电流0.5 A)
定值电阻R(30 Ω，允许最大电流1.0 A)
开关、导线若干
(2)某次测量中，电压表读数为U时，电流表读数为I，则计算待测电阻阻值的表达式Rx＝________。
三、计算题（共36分）
15.（10分） 如图所示，A、B两平行金属板间的匀强电场的电场强度E＝2×105 V/m，方向如图所示。电场中a、b两点相距10 cm，ab连线与电场线成60°角，a点距A板2 cm，b点距B板3 cm。
(1)求电势差UAa、Uab和UAB多大；
(2)用外力F把电荷量为1×10－7 C的正电荷由b点匀速移动到a点，那么外力F做的功是多少？
16.（12分）如图所示，四个电阻阻值均为R，电键S闭合时，有一质量为m，带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点．现打开电键S
，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板，设两极板间距离为d，不计电源内阻，求：
（1）电源电动势E多大？
（2）小球与极板碰撞后所带的电量为多少？
17.（14分）飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析．飞行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电场、偏转电场和探测器组成，探测器可以在轨道上移动以捕获和观察带电粒子．整个装置处于真空状态．加速电场和偏转电场电压可以调节，只要测量出带电粒子的飞行时间，即可以测量出其比荷．如图所示，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同价位的离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区，到达探测器．已知加速电场ab板间距为d，偏转电场极板M、N的长度为L1，宽度为L2．不计离子重力及进入a板时的初速度．
（1）设离子的比荷为k（k=q/m），当a、b间的加速电压为U1，试求离子进入偏转电场时的初速度v0；以及探测器偏离开中线的距离y．
（2）当a、b间的电压为U1时，在M、N间加上适当的电压U2，离子从脉冲阀P喷出到到达探测器的全部飞行时间为t．请推导出离子比荷k的表达式。
高三阶段性测试
物理参考答案
1.D 2.D 3. B 4. D 5.B 6. D 7. A 8. C
9.【答案】BC
【解析】由图看出，b、e两点电场强度的大小相等，但方向不同，而电场强度是矢量，所以b、e两点的电场强度不同，故A错误。根据顺着电场线电势逐渐降低可知，离点电荷O越远，电势越低，故a点电势低于c点电势。故B正确。根据对称性可知，b、c 两点间电势差与e、d两点间电势差都相等，故C正确。d点的电势高于b点的电势，由Ep=qφ=-eφ，则知电子在d点的电势能小于在b点的电势能，根据功能关系可知，电子沿圆周由 d 到 b，电场力做负功，故D错误。故选BC。
【点睛】常见电场的电场线分布要求我们能熟练掌握，并要注意沿电场线的方向电势是降低的，同时注意点电荷形成电场的对称性．加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题．
10.【答案】BC
【解析】
试题分析：电子到达等势面A时速度恰好减为零，说明电场力向下，负电荷受到的电场力方向与电场强度方向相反，故场强方向从D指向A，故A错误；从D到A，动能减小15eV，故电场力做功﹣15eV，故有：WDA=﹣eEdDA=﹣15eV，解得，故B正确；只有电场力做功，电势能和动能之和守恒，故：EkD+EpD=EkA+EpA，解得EPA=15eV；匀强电场中，没前进相同距离电势变化相同，故EpC=5eV，故C正确；运用逆向思维，到达A后，假设时间倒流，做初速度为零的匀加速直线运动，根据x=at2，通过1S、2S、3S的时间之比为1::，故通过连续三段S时间之比为1：（-1）：（-），故D错误；
11.【答案】ABC
【解析】【考点】电源的电动势和内阻；电功、电功率．
【分析】电池充电过程中电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律列式求解．
【解答】解：
A、电池充电过程中电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律，有：UI=I2R+P，故电能转化为化学能的功率 P=UI﹣I2R=1.4V×0.1A﹣0.12×2=0.12W，故A正确；
B、充电器输出的电功率为：UI=1.4V×0.1A=0.14W，故B正确；
C、充电时，电池消耗的热功率为：I2R=0.12×2=0.02W，故C正确；
D、转化为化学能的功率为0.12W，故充电时，在1s的时间内有0.12J的电能转化为化学能，故D错误；
12.【答案】AC
【解析】【考点】电场线；牛顿第二定律；电势．
【分析】电场线是从正电荷或者无穷远出发出，到负电荷或无穷远处为止，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．
【解答】解：A、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，可知EA＜EB，所以a、b两点比较，粒子的加速度在b点时较大，故A正确
B、由粒子的运动的轨迹可以知道，粒子受电场力的方向应该指向轨迹的内侧，根据电场力方向与速度方向的夹角得电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，整个过程电场力做正功，故B错误
C、整个过程电场力做正功，根据动能定理得经b点时的动能大于经a点时的动能，所以无论粒子带何种电，经b点时的速度总比经a点时的速度大，故C正确
D、由于不知道粒子的电性，也不能确定电场线的方向，所以无法确定a点的电势和b点的电势大小关系，故D错误
故选AC．
13. 2.4 0.58 0.60 9.7
14. (1)A1 V1 R1 (2)－R
解析 (1)电源电动势E＝3 V，Rx的阻值约为20 Ω，定值电阻R＝30 Ω，流过电流表的最大电流Imax＝≈0.048 A，因此电流表应选A1，电压表应选V1，为了便于分压电路调节，滑动变阻器应选择R1。
(2)由分压电路关系可得Rx＝－R。
15.答案 (1)4×103 V 1×104 V 2×104 V
(2)1×10－3 J
解析(1)匀强电场中电场强度与电势差的关系为U＝Ed，
故UAa＝EdAa＝4×103 V，
Uab＝Edab＝1×104 V，
UAB＝EdAB＝2×104 V。
(2)电荷匀速运动，动能不变，由动能定理WF＋W电＝0，
所以WF＝－W电＝－qUba＝qUab＝1×10－7×1×104 J＝1×10－3 J。
16.解：（1）当S闭合时，电容器电压为U，则：①
对带电小球受力分析得：②
由①②式 解得：③
（2）断开S，电容器电压为U′，则：U′=④
对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：q′U′﹣mg⑤
由③④⑤解得：q′=⑥
答：（1）电源电动势E是．
（2）小球与极板碰撞后所带的电量为．
17.
联立解得
考点：带电粒子在电场中的运动
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