河南省洛阳强基联盟2022-2023学年高一下学期5月联考物理试题
一、单选题
1．关于元电荷、电荷与电荷守恒定律，下列说法正确的是（　　）
A．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的
B．元电荷是指电子，电量等于电子的电量，体积很小的带电体是指点电荷
C．单个物体所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律指带电体和外界没有电荷交换
D．利用静电感应可使任何物体带电，质子和电子所带电荷量相等，比荷也相等
【答案】A
【知识点】物理学史；电荷守恒定律；元电荷
【解析】【解答】A. 元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的 ，A对；
B.元电荷是一个电荷量，不是带电粒子，点电荷是指大小体积相对于带电体之间的距离可以忽略的带电体，而不一定是体积很小的带电体 ，B错；
C．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的，带电体可以和外界有电荷交换，C错；
D．静电感应不能使绝缘体带电，比荷是电荷量与质量的比值，质子和电子比荷不相等，D错。
故答案为：A。
【分析】元电荷是一个电荷量，不是某个带电体。点电荷是一种理想模型，不是体积很小的带电体。
2．（2017·南通模拟）如图所示，运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是（　　）
A．发出声音，引起路人注意
B．减缓车速，保证行车安全
C．把静电引入大地，避免因放电引起爆炸
D．与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷
【答案】C
【知识点】静电的防止与利用
【解析】【解答】解：汽车行驶时，油罐中的汽油随车的振动摩擦起电，如果不及时的将这些静电倒走，一旦出现放电现象，就会发生爆炸事故．拖地铁链使油罐表面与大地相连，使油罐罐体中的电荷不断地中和，不致造成放电产生火花引起油罐爆炸．
故选：C．
【分析】油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，属于静电的防止．
3．（2022高二上·西安期中）如图所示为某电场的电场线，A、B、C三点的电场强度分别为、、，电势分别为，以下关系正确的是（）
A．EA > EB > EC B．EA < EB < EC
C． D．
【答案】A
【知识点】电场线；电势
【解析】【解答】AB．因为A处的电场线比B处密集，B处的电场线比C处密集，可知EA > EB > EC，A符合题意、B不符合题意；
C．沿着电场线的方向，电势逐渐降低，在同一等势面上，电势相等，由图示可知φC > φA，C不符合题意；
D．仅由题图无法明确确定B、C与同一等势面间的关系，则无法判断B、C的电势关系，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电场线的疏密表示电场的强弱，沿着电场线的方向电势逐渐降低。
4．如图所示，一质量为m的物块静止在水平圆盘上的A点，O为圆盘中心，OA的距离为r，物块与圆盘间的动摩擦因数为，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现以O点所在竖直轴为轴心逐渐加速转动圆盘，直至物块刚要发生相对滑动，此过程中，圆盘对物块所做的功为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】向心力；动能定理的综合应用
【解析】【解答】刚开始要滑动， 最大静摩擦力提供向心力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。由牛顿第二定律得：，从开始到 刚要发生相对滑动 由动能定理得：，联立方程解得，故答案为：D。
【分析】 物块刚要发生相对滑动 ， 最大静摩擦力提供向心力。变力做功用动能定理求解。
5．如图所示，A为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，B为近地轨道卫星，C为同步轨道卫星，D为高空探测卫星若A、B、C、D绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动，则其向心加速度大小关系正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】对于卫星：，离地球越远，加速度越小。，比较A与C，由，AC角速度相同，但是C轨道半径大，所以有，B加速度最大，C第二，AD加速度大小无法确定。综合以上分析，B正确。故答案为：B。
【分析】对于卫星近大远小，赤道物体速度或者加速度比较要以同步卫星为中介进行比较。
6．一列质量为m的磁悬浮列车，以恒定功率P在平直轨道上由静止开始运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设磁悬浮列车行驶过程所受到的阻力保持不变，在时间t过程中，下列说法正确的是（　　）
A．磁悬浮列车的加速度不断增大
B．磁悬浮列车的阻力大小为
C．磁悬浮列车克服阻力做的功为
D．磁悬浮列车克服阻力做的功为
【答案】D
【知识点】机车启动；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A.功率恒定，速率越大，牵引力越小，合力越小，加速度将减小，A错误；
B.牵引力等于阻力，列车达到最大速度，阻力大小为，B错误；
C和D.克服阻力做功等于牵引力做功减去列车获得的动能即，C错误，D正确；
故答案为：D。
【分析】克服阻力做功可用动能定理求解，功率恒定，速率越大，牵引力越小。
7．如图所示是等量同种点电荷的电场线，如图所示是电场中的一些点，是电荷连线的中点，四边形是以点为中心的矩形，且与两电荷连线平行，、和、也关于点对称，则下列说法正确的是（　　）
A．、两点的电场强度大小和方向都相同
B．、两点的电场强度大小和方向都相同
C．、两点的电场强度大小相等、方向相反
D．点的电场强度小于点的电场强度
【答案】C
【知识点】电场及电场力；电场强度；电场线；电场强度的叠加
【解析】【解答】A.由左图电场线分布可得AD两点电场强度大小相等，但方向相反，A错误；
B.由左图电场线分布可得BC两点电场强度大小相等，但方向相反，B错误；
C.由左图以及对称性可得EG 两点的电场强度大小相等、方向相反 ，C正确；
D.O点场强由电场叠加可得为0，所以E点电场强度大于O点电场强度，D错误；
故答案为：C。
【分析】电场线疏密可以反应电场强弱，电场有方向，电场强度可以矢量叠加。
8．如图所示，小球A固定在绝缘支架上，电荷量为Q、重力为G的小球B用丝线悬挂，A、B均视为点电荷。A、B两小球因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，由于漏电使A、B两小球的带电荷量逐渐减小，在电荷量等于零之前，有关悬线对悬点P的拉力T和A、B之间库仑力F的大小，下列说法正确的是（　　）
A．T逐渐增大，F先变大后变小 B．T先变大后变小，F逐渐增大
C．T逐渐减小，F逐渐减小 D．T保持不变，F逐渐减小
【答案】D
【知识点】库仑定律；受力分析的应用
【解析】【解答】对B受力分析，，由相似可得，，PQ和PB保持不变，所以T不变，QB减小，F逐渐减小。故答案为：D。
【分析】力是矢量，运算符合矢量三角形法则，结合数学中的相似三角形求解。
二、多选题
9．（2022高二上·西安期中）关于静电场中的能量，下列说法正确的是（）
A．电势能既与电场有关，又与电荷有关；电势仅由电场本身因素决定
B．一个电子从M点移动到N点过程中，电场力做功为3eV，则UMN为3V
C．在静电场中，正电荷在电势越高的地方电势能越大
D．将一试探电荷从电势高的等势面移至电势低的等势面，电势能一定减小
【答案】A,C
【知识点】电场力做功；电势能
【解析】【解答】A．电势能既与电场有关，又与电荷有关；电势仅由电场本身因素决定，A符合题意；
B．一个电子从M点移动到N点过程中，由WMN =－eUMN，则UMN =－3V，B不符合题意；
C．在静电场中，有Ep= φq，可知，正电荷在电势越高的地方电势能越大，C符合题意；
D．将一负试探电荷从电势高的等势面移至电势低的等势面，电场力做负功，电势能增加，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据电势能的表达式判断电势能的影响因素，结合电场力做功的表达式得出MN 两点的电势差。
10．（2022高二上·河南月考）两个均匀带电的绝缘球可以视为点电荷，而两个距离较近的带电导体球不能视为点电荷，因为导体球距离较近时表面所带电荷不是均匀分布的。如图所示，两个带电金属球球心距离为r，电荷量分别为q1和q2，静电力常量为k，关于它们之间的库仑力大小F，下列说法正确的是（　　）
A．不论是何种电荷都有
B．若是同种电荷，则
C．若是异种电荷，则
D．当距离r接近于0时，F趋近于无限大
【答案】B,C
【知识点】库仑定律
【解析】【解答】ABC．若是真空中的点电荷两者之间的库仑力大小为 ，导体球距离较近时表面所带电荷不是均匀分布的，若是带正电荷，由于正电荷之间的相互排斥，导致电荷的对称中心之间的距离变大，所以库仑力 ，若是带负电荷，由于负电荷之间的相互吸引，导致电荷的对称中心之间的距离变小，所以库仑力 ，A不符合题意，BC符合题意；
D．当距离r接近于0时，两物体不能称之为点电荷了，库仑定律不再适用，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】结合库仑定律的使用条件以及表达式进行分析判断。
11．如图所示，实线是匀强电场的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，则由此图可作出的正确判断是（　　）
A．带电粒子带负电
B．带电粒子带正电
C．带电粒子所受电场力的方向向右
D．带电粒子做匀变速运动
【答案】A,D
【知识点】电场线；匀强电场；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】AB和C . 曲线运动，合力指向轨迹内侧，由于只受电场力，所以电场力方向向左，与电场方向相反，粒子带负电，A正确，BC错误；
D.电场力为恒力，加速度恒定，所以是匀变速曲线运动，D正确；
故答案为：AD。
【分析】曲线运动合力一定指向轨迹内侧，加速度方向以及大小与合外力有关。
12．2022年12月27日，我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将高分十一号04星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。假设高分十一号04星变轨过程的简化如图所示，04 星先在椭圆轨道1上运行，经过远地点P点时变轨到圆轨道2 上运动，Q点是轨道1上的近地点，不计大气阻力的影响，则下列说法正确的是（　　）
A．04星在轨道1上的P点和在轨道2上的P点速度大小相等
B．04星在轨道1上的P点和在轨道2上的P点加速度大小相等
C．04星在轨道2上运行的速度大于其在轨道1上Q点运行的速度
D．04星在轨道1上从Q点向P点运动过程中，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大
【答案】B,D
【知识点】万有引力定律；万有引力定律的应用；卫星问题；重力势能
【解析】【解答】A.由轨道1进入轨道2，做离心运动，速度要增加， 04星在轨道1上的P点速度小于在轨道2上的P点速度，A错误；
B.同一位置，万有引力大小相等，加速度相等，B正确；
C.对于卫星，在不同轨道运行，近大远小，离地球越近，运行速度越大，所以 04星在轨道2上运行的速度小于其在轨道1上Q点运行的速度 ，C错误；
D. 04星在轨道1上从Q点向P点运动过程中，克服地球引力做功，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大 ，D正确；
故答案为：BD。
【分析】进入更高的轨道，相当于做离心运动，要加速运动。
三、实验题
13．某同学做摩擦起电的实验过程和观察到的现象：手戴绝缘的手套拿有机玻璃棒，用力将两块起电板快速摩擦后分开，如图甲；将其中一块板插入箔片验电器上端的空心金属球（不要接触金属球），如图乙箔片张开；将两块板同时插入空心金属球，如图丙箔片闭合。根据以上实验过程和观察到的现象，回答下列问题：
（1）如图甲用力将两块起电板快速摩擦后分开，两板分别带上了　 　电荷；
（2）如图乙箔片张开的实验现象，说明　 　；
（3）如图丙箔片闭合的实验现象，说明　 　；
（4）该研究性实验能验证　 　定律。
【答案】（1）等量异种
（2）板带电
（3）两板所带总电荷量为零
（4）电荷守恒
【知识点】电荷及三种起电方式；电荷守恒定律
【解析】【解答】（1）刚开始不带电，根据电荷守恒定律， 两板分别带上了 等量异种电荷。
（2）由于板带电，导致乙箔片带同种电荷，相互排斥所以张开。
（3） 两板所带电荷电性相反，大小相等，总电荷量为零 ，所以丙箔片闭合 。
（4）该实验验证电荷守恒定律。
【分析】（1）摩擦起电， 两板分别带上了 等量异种电荷。
（2）感应起电，两箔片带上同名电荷。
（3）两板所带电荷电性相反，大小相等，总电荷量为零。
（4）两板所带电荷电性相反，大小相等，总电荷量为零，没起电前两板总电荷量为零，所以验证了电荷守恒定律。
14．某实验小组用打点计时器验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。
（1）除图示器材外，下列器材中，必需的一组是____。（填选项前字母）
A．直流电源及导线、刻度尺 B．直流电源及导线、天平及砝码
C．交流电源及导线、天平及砝码 D．交流电源及导线、刻度尺
（2）实验中在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，O点为纸带打出的第一个点。已知重物的质量为0.5kg，打点计时器的打点频率为50Hz，取重力加速度大小，纸带上所标数据单位为cm，则从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量　 　J，动能增加量　 　J。（结果均保留三位有效数字）
（3）关于实验误差，下列说法正确的是____。（填选项前字母）
A．重锤质量的称量不准会造成较大误差
B．重锤质量选用得大些，有利于减小误差
C．重锤质量选用得较小些，有利于减小误差
D．先释放重物，后接通电源会造成较大误差
【答案】（1）D
（2）0.237；0.233
（3）B；D
【知识点】验证机械能守恒定律；用打点计时器测速度
【解析】【解答】（1）电火花计时器需要交流电源，刻度尺测量长度，纸带挂的是重锤不是砝码，不需要砝码，综合以上分析，故答案为：D。
（2）代入数据运算得，。
（3）A.验证式子为， 重锤质量的称量不准不会造成较大误差 ，A错误；
B和C. 重锤质量选用得大些，密度大些，减小空气阻力影响，有利于减小误差，B正确，C错误；
D. 先释放重物，后接通电源会导致O点速度不为零，测量的动能偏大，造成较大误差 ，D正确；
故答案为：BD。
【分析】（1）电火花计时器需要220V交流电源，刻度尺测量长度。进而算出速度。
（2）利用动能和重力势能计算式，代入数据即可得出结果。
（3）重锤质量选用得大些，密度大些，减小空气阻力影响，有利于减小误差，有打点计时器的实验一般都先接通计时器后释放纸带。
四、解答题
15．如图所示，匀强电场中有M、N、P三点连成直角三角形，MN=4cm，MP=5cm，且N、P两点电势相等。有一带正电的检验电荷，其电荷量，把它从M点移到P点，电场力做功。求：
（1）该匀强电场的方向；
（2）M与N之间电势差；
（3）该匀强电场的电场强度大小。
【答案】（1）由于N、P两点电势相等，则NP为一条等势线，又由于将正检验电荷从M点移到P点过程电场力做正功，表明M点电势高于P点电势，根据电场线垂直于等势线，且由高电势点指向低电势点，可知电场强度方向沿直线MN，并由M点指向N点。
（2）由于N、P两点电势相等，则M与N之间电势差
又由于
解得
（3）该匀强电场的电场强度大小
解得E=10V/m
【知识点】电场力做功；匀强电场；电势差
【解析】【分析】（1）电场为匀强电场， 由于N、P两点电势相等，则NP为一条等势线 。 将正检验电荷从M点移到P点过程电场力做正功 ，说明电场力方向竖直向下，由于电荷为正电荷，所以电场方向也竖直向下。
（2）由电场力做功公式代入题中数据即可求解。
（3）根据匀强电场中，场强与电势差关系式代入数据即可求解。
16．如图所示，三个点电荷a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c带正电，b带负电C，C，每一个点电荷都可以看作处于另外两个点电荷的电场中，受到另外两个点电荷的作用力。已知三角形的边长是4cm，求：
（1）点电荷b受到a的库仑力是多大？
（2）点电荷b处位置的电场强度？
【答案】（1）解：根据库仑定律，b受到a的库仑力
（2）解：对电荷b受力分析，b受到a和c的引力作用，根据库仑力公式得
可知
两个力的夹角为
合力
方向为连线夹角的角平分线方向且指向三角形内侧。
根据电场强度的定义
负电荷受力方向与电场相反，所以电场方向为连线夹角的角平分线方向且指向三角形外侧，如图所示。
【知识点】库仑定律；点电荷的电场；电场强度的叠加
【解析】【分析】（1）根据库仑定律代入数据即可求得库仑力。
（2）可以先求库仑合力大小，再由场强定义式求解合场强大小，由平行四边形法则画出合场强方向。
17．如图所示，水平绝缘轨道右端在b点与光滑绝缘的四分之三圆形轨道下端平滑连接，圆形轨道半径为R=0.5m，位于竖直平面内，c、e点与圆心O等高，整个轨道处在水平向右的匀强电场中。现有一质量为m=0.4kg、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为3N，已知重力加速度大小g=10m/s ，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力。
（1）若L=0.6m，求当滑块由a点静止释放运动到c点时的速度大小和受到轨道的作用力大小；
（2）若改变L 的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从e点离开轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速率。
【答案】（1）解：从a到c的过程中，根据动能定理有
代入数据解得
滑块到达c点时由牛顿第二运动定律
代入数据解得
（2）解：当重力和电场力的合力恰好提供圆周运动的向心力时，滑块的速率最小，则有
代入数据解得
【知识点】向心力；竖直平面的圆周运动；动能定理的综合应用；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【分析】（1） 从a到c的过程中 ，有摩擦力做功，重力做功，电场力做功，求出总功，结合动能定理求解到C点速度。根据牛顿第二定律求解小球受到轨道的作用力大小。
（2）重力和电场力的合力恰好提供圆周运动的向心力时，滑块的速率最小 ，它们的合力是一个“等效重力”，等效重力提供向心力。
河南省洛阳强基联盟2022-2023学年高一下学期5月联考物理试题
一、单选题
1．关于元电荷、电荷与电荷守恒定律，下列说法正确的是（　　）
A．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的
B．元电荷是指电子，电量等于电子的电量，体积很小的带电体是指点电荷
C．单个物体所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律指带电体和外界没有电荷交换
D．利用静电感应可使任何物体带电，质子和电子所带电荷量相等，比荷也相等
2．（2017·南通模拟）如图所示，运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是（　　）
A．发出声音，引起路人注意
B．减缓车速，保证行车安全
C．把静电引入大地，避免因放电引起爆炸
D．与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷
3．（2022高二上·西安期中）如图所示为某电场的电场线，A、B、C三点的电场强度分别为、、，电势分别为，以下关系正确的是（）
A．EA > EB > EC B．EA < EB < EC
C． D．
4．如图所示，一质量为m的物块静止在水平圆盘上的A点，O为圆盘中心，OA的距离为r，物块与圆盘间的动摩擦因数为，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现以O点所在竖直轴为轴心逐渐加速转动圆盘，直至物块刚要发生相对滑动，此过程中，圆盘对物块所做的功为（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，A为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，B为近地轨道卫星，C为同步轨道卫星，D为高空探测卫星若A、B、C、D绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动，则其向心加速度大小关系正确的是（　　）
A． B． C． D．
6．一列质量为m的磁悬浮列车，以恒定功率P在平直轨道上由静止开始运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设磁悬浮列车行驶过程所受到的阻力保持不变，在时间t过程中，下列说法正确的是（　　）
A．磁悬浮列车的加速度不断增大
B．磁悬浮列车的阻力大小为
C．磁悬浮列车克服阻力做的功为
D．磁悬浮列车克服阻力做的功为
7．如图所示是等量同种点电荷的电场线，如图所示是电场中的一些点，是电荷连线的中点，四边形是以点为中心的矩形，且与两电荷连线平行，、和、也关于点对称，则下列说法正确的是（　　）
A．、两点的电场强度大小和方向都相同
B．、两点的电场强度大小和方向都相同
C．、两点的电场强度大小相等、方向相反
D．点的电场强度小于点的电场强度
8．如图所示，小球A固定在绝缘支架上，电荷量为Q、重力为G的小球B用丝线悬挂，A、B均视为点电荷。A、B两小球因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，由于漏电使A、B两小球的带电荷量逐渐减小，在电荷量等于零之前，有关悬线对悬点P的拉力T和A、B之间库仑力F的大小，下列说法正确的是（　　）
A．T逐渐增大，F先变大后变小 B．T先变大后变小，F逐渐增大
C．T逐渐减小，F逐渐减小 D．T保持不变，F逐渐减小
二、多选题
9．（2022高二上·西安期中）关于静电场中的能量，下列说法正确的是（）
A．电势能既与电场有关，又与电荷有关；电势仅由电场本身因素决定
B．一个电子从M点移动到N点过程中，电场力做功为3eV，则UMN为3V
C．在静电场中，正电荷在电势越高的地方电势能越大
D．将一试探电荷从电势高的等势面移至电势低的等势面，电势能一定减小
10．（2022高二上·河南月考）两个均匀带电的绝缘球可以视为点电荷，而两个距离较近的带电导体球不能视为点电荷，因为导体球距离较近时表面所带电荷不是均匀分布的。如图所示，两个带电金属球球心距离为r，电荷量分别为q1和q2，静电力常量为k，关于它们之间的库仑力大小F，下列说法正确的是（　　）
A．不论是何种电荷都有
B．若是同种电荷，则
C．若是异种电荷，则
D．当距离r接近于0时，F趋近于无限大
11．如图所示，实线是匀强电场的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，则由此图可作出的正确判断是（　　）
A．带电粒子带负电
B．带电粒子带正电
C．带电粒子所受电场力的方向向右
D．带电粒子做匀变速运动
12．2022年12月27日，我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将高分十一号04星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。假设高分十一号04星变轨过程的简化如图所示，04 星先在椭圆轨道1上运行，经过远地点P点时变轨到圆轨道2 上运动，Q点是轨道1上的近地点，不计大气阻力的影响，则下列说法正确的是（　　）
A．04星在轨道1上的P点和在轨道2上的P点速度大小相等
B．04星在轨道1上的P点和在轨道2上的P点加速度大小相等
C．04星在轨道2上运行的速度大于其在轨道1上Q点运行的速度
D．04星在轨道1上从Q点向P点运动过程中，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大
三、实验题
13．某同学做摩擦起电的实验过程和观察到的现象：手戴绝缘的手套拿有机玻璃棒，用力将两块起电板快速摩擦后分开，如图甲；将其中一块板插入箔片验电器上端的空心金属球（不要接触金属球），如图乙箔片张开；将两块板同时插入空心金属球，如图丙箔片闭合。根据以上实验过程和观察到的现象，回答下列问题：
（1）如图甲用力将两块起电板快速摩擦后分开，两板分别带上了　 　电荷；
（2）如图乙箔片张开的实验现象，说明　 　；
（3）如图丙箔片闭合的实验现象，说明　 　；
（4）该研究性实验能验证　 　定律。
14．某实验小组用打点计时器验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。
（1）除图示器材外，下列器材中，必需的一组是____。（填选项前字母）
A．直流电源及导线、刻度尺 B．直流电源及导线、天平及砝码
C．交流电源及导线、天平及砝码 D．交流电源及导线、刻度尺
（2）实验中在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，O点为纸带打出的第一个点。已知重物的质量为0.5kg，打点计时器的打点频率为50Hz，取重力加速度大小，纸带上所标数据单位为cm，则从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量　 　J，动能增加量　 　J。（结果均保留三位有效数字）
（3）关于实验误差，下列说法正确的是____。（填选项前字母）
A．重锤质量的称量不准会造成较大误差
B．重锤质量选用得大些，有利于减小误差
C．重锤质量选用得较小些，有利于减小误差
D．先释放重物，后接通电源会造成较大误差
四、解答题
15．如图所示，匀强电场中有M、N、P三点连成直角三角形，MN=4cm，MP=5cm，且N、P两点电势相等。有一带正电的检验电荷，其电荷量，把它从M点移到P点，电场力做功。求：
（1）该匀强电场的方向；
（2）M与N之间电势差；
（3）该匀强电场的电场强度大小。
16．如图所示，三个点电荷a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c带正电，b带负电C，C，每一个点电荷都可以看作处于另外两个点电荷的电场中，受到另外两个点电荷的作用力。已知三角形的边长是4cm，求：
（1）点电荷b受到a的库仑力是多大？
（2）点电荷b处位置的电场强度？
17．如图所示，水平绝缘轨道右端在b点与光滑绝缘的四分之三圆形轨道下端平滑连接，圆形轨道半径为R=0.5m，位于竖直平面内，c、e点与圆心O等高，整个轨道处在水平向右的匀强电场中。现有一质量为m=0.4kg、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为3N，已知重力加速度大小g=10m/s ，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力。
（1）若L=0.6m，求当滑块由a点静止释放运动到c点时的速度大小和受到轨道的作用力大小；
（2）若改变L 的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从e点离开轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速率。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】物理学史；电荷守恒定律；元电荷
【解析】【解答】A. 元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的 ，A对；
B.元电荷是一个电荷量，不是带电粒子，点电荷是指大小体积相对于带电体之间的距离可以忽略的带电体，而不一定是体积很小的带电体 ，B错；
C．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的，带电体可以和外界有电荷交换，C错；
D．静电感应不能使绝缘体带电，比荷是电荷量与质量的比值，质子和电子比荷不相等，D错。
故答案为：A。
【分析】元电荷是一个电荷量，不是某个带电体。点电荷是一种理想模型，不是体积很小的带电体。
2．【答案】C
【知识点】静电的防止与利用
【解析】【解答】解：汽车行驶时，油罐中的汽油随车的振动摩擦起电，如果不及时的将这些静电倒走，一旦出现放电现象，就会发生爆炸事故．拖地铁链使油罐表面与大地相连，使油罐罐体中的电荷不断地中和，不致造成放电产生火花引起油罐爆炸．
故选：C．
【分析】油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，属于静电的防止．
3．【答案】A
【知识点】电场线；电势
【解析】【解答】AB．因为A处的电场线比B处密集，B处的电场线比C处密集，可知EA > EB > EC，A符合题意、B不符合题意；
C．沿着电场线的方向，电势逐渐降低，在同一等势面上，电势相等，由图示可知φC > φA，C不符合题意；
D．仅由题图无法明确确定B、C与同一等势面间的关系，则无法判断B、C的电势关系，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电场线的疏密表示电场的强弱，沿着电场线的方向电势逐渐降低。
4．【答案】D
【知识点】向心力；动能定理的综合应用
【解析】【解答】刚开始要滑动， 最大静摩擦力提供向心力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。由牛顿第二定律得：，从开始到 刚要发生相对滑动 由动能定理得：，联立方程解得，故答案为：D。
【分析】 物块刚要发生相对滑动 ， 最大静摩擦力提供向心力。变力做功用动能定理求解。
5．【答案】B
【知识点】万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】对于卫星：，离地球越远，加速度越小。，比较A与C，由，AC角速度相同，但是C轨道半径大，所以有，B加速度最大，C第二，AD加速度大小无法确定。综合以上分析，B正确。故答案为：B。
【分析】对于卫星近大远小，赤道物体速度或者加速度比较要以同步卫星为中介进行比较。
6．【答案】D
【知识点】机车启动；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A.功率恒定，速率越大，牵引力越小，合力越小，加速度将减小，A错误；
B.牵引力等于阻力，列车达到最大速度，阻力大小为，B错误；
C和D.克服阻力做功等于牵引力做功减去列车获得的动能即，C错误，D正确；
故答案为：D。
【分析】克服阻力做功可用动能定理求解，功率恒定，速率越大，牵引力越小。
7．【答案】C
【知识点】电场及电场力；电场强度；电场线；电场强度的叠加
【解析】【解答】A.由左图电场线分布可得AD两点电场强度大小相等，但方向相反，A错误；
B.由左图电场线分布可得BC两点电场强度大小相等，但方向相反，B错误；
C.由左图以及对称性可得EG 两点的电场强度大小相等、方向相反 ，C正确；
D.O点场强由电场叠加可得为0，所以E点电场强度大于O点电场强度，D错误；
故答案为：C。
【分析】电场线疏密可以反应电场强弱，电场有方向，电场强度可以矢量叠加。
8．【答案】D
【知识点】库仑定律；受力分析的应用
【解析】【解答】对B受力分析，，由相似可得，，PQ和PB保持不变，所以T不变，QB减小，F逐渐减小。故答案为：D。
【分析】力是矢量，运算符合矢量三角形法则，结合数学中的相似三角形求解。
9．【答案】A,C
【知识点】电场力做功；电势能
【解析】【解答】A．电势能既与电场有关，又与电荷有关；电势仅由电场本身因素决定，A符合题意；
B．一个电子从M点移动到N点过程中，由WMN =－eUMN，则UMN =－3V，B不符合题意；
C．在静电场中，有Ep= φq，可知，正电荷在电势越高的地方电势能越大，C符合题意；
D．将一负试探电荷从电势高的等势面移至电势低的等势面，电场力做负功，电势能增加，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据电势能的表达式判断电势能的影响因素，结合电场力做功的表达式得出MN 两点的电势差。
10．【答案】B,C
【知识点】库仑定律
【解析】【解答】ABC．若是真空中的点电荷两者之间的库仑力大小为 ，导体球距离较近时表面所带电荷不是均匀分布的，若是带正电荷，由于正电荷之间的相互排斥，导致电荷的对称中心之间的距离变大，所以库仑力 ，若是带负电荷，由于负电荷之间的相互吸引，导致电荷的对称中心之间的距离变小，所以库仑力 ，A不符合题意，BC符合题意；
D．当距离r接近于0时，两物体不能称之为点电荷了，库仑定律不再适用，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】结合库仑定律的使用条件以及表达式进行分析判断。
11．【答案】A,D
【知识点】电场线；匀强电场；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】AB和C . 曲线运动，合力指向轨迹内侧，由于只受电场力，所以电场力方向向左，与电场方向相反，粒子带负电，A正确，BC错误；
D.电场力为恒力，加速度恒定，所以是匀变速曲线运动，D正确；
故答案为：AD。
【分析】曲线运动合力一定指向轨迹内侧，加速度方向以及大小与合外力有关。
12．【答案】B,D
【知识点】万有引力定律；万有引力定律的应用；卫星问题；重力势能
【解析】【解答】A.由轨道1进入轨道2，做离心运动，速度要增加， 04星在轨道1上的P点速度小于在轨道2上的P点速度，A错误；
B.同一位置，万有引力大小相等，加速度相等，B正确；
C.对于卫星，在不同轨道运行，近大远小，离地球越近，运行速度越大，所以 04星在轨道2上运行的速度小于其在轨道1上Q点运行的速度 ，C错误；
D. 04星在轨道1上从Q点向P点运动过程中，克服地球引力做功，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大 ，D正确；
故答案为：BD。
【分析】进入更高的轨道，相当于做离心运动，要加速运动。
13．【答案】（1）等量异种
（2）板带电
（3）两板所带总电荷量为零
（4）电荷守恒
【知识点】电荷及三种起电方式；电荷守恒定律
【解析】【解答】（1）刚开始不带电，根据电荷守恒定律， 两板分别带上了 等量异种电荷。
（2）由于板带电，导致乙箔片带同种电荷，相互排斥所以张开。
（3） 两板所带电荷电性相反，大小相等，总电荷量为零 ，所以丙箔片闭合 。
（4）该实验验证电荷守恒定律。
【分析】（1）摩擦起电， 两板分别带上了 等量异种电荷。
（2）感应起电，两箔片带上同名电荷。
（3）两板所带电荷电性相反，大小相等，总电荷量为零。
（4）两板所带电荷电性相反，大小相等，总电荷量为零，没起电前两板总电荷量为零，所以验证了电荷守恒定律。
14．【答案】（1）D
（2）0.237；0.233
（3）B；D
【知识点】验证机械能守恒定律；用打点计时器测速度
【解析】【解答】（1）电火花计时器需要交流电源，刻度尺测量长度，纸带挂的是重锤不是砝码，不需要砝码，综合以上分析，故答案为：D。
（2）代入数据运算得，。
（3）A.验证式子为， 重锤质量的称量不准不会造成较大误差 ，A错误；
B和C. 重锤质量选用得大些，密度大些，减小空气阻力影响，有利于减小误差，B正确，C错误；
D. 先释放重物，后接通电源会导致O点速度不为零，测量的动能偏大，造成较大误差 ，D正确；
故答案为：BD。
【分析】（1）电火花计时器需要220V交流电源，刻度尺测量长度。进而算出速度。
（2）利用动能和重力势能计算式，代入数据即可得出结果。
（3）重锤质量选用得大些，密度大些，减小空气阻力影响，有利于减小误差，有打点计时器的实验一般都先接通计时器后释放纸带。
15．【答案】（1）由于N、P两点电势相等，则NP为一条等势线，又由于将正检验电荷从M点移到P点过程电场力做正功，表明M点电势高于P点电势，根据电场线垂直于等势线，且由高电势点指向低电势点，可知电场强度方向沿直线MN，并由M点指向N点。
（2）由于N、P两点电势相等，则M与N之间电势差
又由于
解得
（3）该匀强电场的电场强度大小
解得E=10V/m
【知识点】电场力做功；匀强电场；电势差
【解析】【分析】（1）电场为匀强电场， 由于N、P两点电势相等，则NP为一条等势线 。 将正检验电荷从M点移到P点过程电场力做正功 ，说明电场力方向竖直向下，由于电荷为正电荷，所以电场方向也竖直向下。
（2）由电场力做功公式代入题中数据即可求解。
（3）根据匀强电场中，场强与电势差关系式代入数据即可求解。
16．【答案】（1）解：根据库仑定律，b受到a的库仑力
（2）解：对电荷b受力分析，b受到a和c的引力作用，根据库仑力公式得
可知
两个力的夹角为
合力
方向为连线夹角的角平分线方向且指向三角形内侧。
根据电场强度的定义
负电荷受力方向与电场相反，所以电场方向为连线夹角的角平分线方向且指向三角形外侧，如图所示。
【知识点】库仑定律；点电荷的电场；电场强度的叠加
【解析】【分析】（1）根据库仑定律代入数据即可求得库仑力。
（2）可以先求库仑合力大小，再由场强定义式求解合场强大小，由平行四边形法则画出合场强方向。
17．【答案】（1）解：从a到c的过程中，根据动能定理有
代入数据解得
滑块到达c点时由牛顿第二运动定律
代入数据解得
（2）解：当重力和电场力的合力恰好提供圆周运动的向心力时，滑块的速率最小，则有
代入数据解得
【知识点】向心力；竖直平面的圆周运动；动能定理的综合应用；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【分析】（1） 从a到c的过程中 ，有摩擦力做功，重力做功，电场力做功，求出总功，结合动能定理求解到C点速度。根据牛顿第二定律求解小球受到轨道的作用力大小。
（2）重力和电场力的合力恰好提供圆周运动的向心力时，滑块的速率最小 ，它们的合力是一个“等效重力”，等效重力提供向心力。