这篇文档是2014-2015学年福建省福州一中高中二年级上学期期中物理试卷,主要涵盖静电场、电流、电势、电场力、电势能等相关知识点。
1. 静电场:静电场是由静止的电荷产生的电场,它的强度与试探电荷无关,只取决于产生电场的源电荷分布。电场强度的方向规定为正电荷受力的方向,即从正电荷指向负电荷。选项D正确,选项A和C错误。电场线是描述电场分布的可视化工具,只有当电荷在电场线方向上且初速度为零时,其运动轨迹才可能与电场线重合,因此选项B也错误。
2. 电流:电流的大小定义为单位时间内通过导体横截面积的电荷量,与导体截面、时间以及通过的电荷量直接相关,与导体两端的电压或电阻无关。选项C正确,说明金属导电时,自由电子的定向移动速率与电流大小有关。选项A和B错误,因为电流与电量通过的时间和截面积有关,与电量本身无关,电阻是导体本身的性质,与电压或电流无关。选项D中提到的自由电子热运动与电流的增大并无直接联系。
3. 电荷的相互作用:根据静电学原理,同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引。当一个不带电的小球C与两个带电小球A、B接触后,会使得A、B的电荷量发生变化,从而影响它们之间的相互作用力。根据电荷守恒定律,C球接触A或B后,总电荷量不变,但分配到A、B两球的电荷量会改变,进而影响它们之间的力的大小。具体计算需要考虑接触后电荷的重新分布。
4. 电场力做功与电势能:在静电场中,电场力对电子做的功等于电子电势能的变化。若电场力做正功,电势能减小;反之,电势能增加。题中电场力对电子做正功5eV,所以电子的电势能减少了5eV,选项B正确。电势差等于电场力做的功除以电荷量,但这里未给出电荷量,因此不能确定A、B两点的电势差,选项C错误。电场强度的方向与电势降低的方向一致,但这里只给出了电场力做功,并不能确定电场方向,选项A错误。电势的绝对值取决于零电势点的选择,选项D正确。
5. 带电粒子在电场中的运动:带正电的点电荷Q作为焦点的椭圆轨道表明电子受到指向Q的库仑力,但同时也受到离心力的作用。从P到N的过程中,电子向远离Q的方向运动,因此电势能增大,电势降低,选项D正确。由于Q是焦点,电子的加速度方向不一定指向Q,所以B错误。粒子速度的变化取决于电场力和离心力的相对大小,无法仅凭位置关系判断速度变化,选项A错误。
6. 电流表改电压表:电流表改为电压表需要串联一个大电阻,以增大整个表头的总电阻,使得通过表头的电流变小,表头两端的电压差增大。因此,应该串联一个约500Ω的电阻,选项A正确。
7. 电解池中的电流:电流的方向由正电荷的移动方向决定,负电荷移动方向与电流方向相反。因此,无论n1、n2的大小如何,只要正电荷和负电荷总数不相等,就会有电流流动。当n1=n2时,电流为零,选项B正确,A错误。负电荷多时,电流方向从B到A,电流大小为n2e,选项C错误。同样,正电荷多时,电流方向从A到B,选项D错误。
8. 带电粒子在电场线中的运动:电场线表示电势降的方向,带电粒子沿电场线向下运动,电势能转化为动能。由于粒子未与下板接触,无法判断电场力的方向,选项A错误。粒子在M点的速度比在N点大,因为电场力做负功,动能减少,选项B正确。M点的电势能比N点大,因为电势能转化为动能,选项C正确。M点的电势高于N点,因为粒子沿电势降低的方向运动,选项D正确。
9. 匀强电场中的减速运动:质量为m、带电量为+q的粒子在与电场方向相反的加速度a作用下减速,电场力与重力方向相同,做负功,导致电势能增加,动能减少。电场力做功为-W=qE(-S)=-qES,即电场力做负功,选项A错误。电势能增加ΔE_p=qES,选项B正确。由于粒子向下运动,重力做正功,重力势能减少,但由于电场力做负功,动能减少的更多,选项C错误。物体动能减少ΔE_k=qES,选项D正确。
10. 电场线上的电势与电场强度:电场线上的电势差可以用电场线的疏密程度来判断,但电势并不一定均匀减小。a、b两点电势差为2V,但无法直接得出c点电势,选项A错误。电场强度与电势无关,因此不能仅根据电势判断场强大小,选项B错误。正电荷从高电势向低电势运动,电势能减少,选项C正确。电场力方向沿着电场线方向,所以正电荷在c点受力方向指向a,但不能判断电场力大小,选项D错误。
11. 平行板电容器中的微粒:平行板电容器间的电势差会影响内部电场,微粒静止说明重力与电场力平衡。如果K闭合,P滑动片向左滑动,电势差增大,微粒受力方向改变,可能不再静止,选项A错误。P向右滑动,电势差减小,微粒可能向下运动,选项B正确。打开K后,两极板靠近,电场增强,微粒会因电场力而运动,但方向取决于微粒的起始状态和电势差的变化,选项C和D都无法确定。
12. 同种电荷周围的电场:等量同种电荷之间存在排斥力,它们形成的电场在连线上电势逐渐降低。关于这一点,题干没有提供足够的信息来确定具体答案。
以上是对试卷中涉及的物理知识的详细解释,涵盖了静电场、电流、电势、电场力、电势能、电荷的相互作用、带电粒子在电场中的运动、电流的测量与改装、电场线的性质等多个方面。