精品解析：上海市上海交通大学附属中学2023-2024学年高二上学期10月月考物理试题

高二物理月考试卷 注意事项： 1. 试卷满分 100 分，选择题每题3分，填空题每空2分，考试时间 60 分钟 2. 本考试分设试卷和答题纸。答案一律写在答题纸上。 3.标注“简答”的题需要给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 一、密立根油滴实验（27分） 罗伯特·密立根于 1909年完成了油滴实验（Oil-drop experiment），该实验首次测量出了电子的电荷量。密立根因此实验和对光电效应的研究而获得1923年的诺贝尔物理学奖。密立根设计的实验装置如图，用喷雾器向一个透明的圆柱形容器里喷入带电油滴，油液被喷射撕裂成油滴时， 一般都是带负电的。将容器中 A、B 板接入电路。我们可以通过改变极板间的电压来控制油滴的运动，假设极板间为匀强电场。 1. 在虚框内画出控制电路图，可用的器材有：滑动变阻器、定值电阻、电压表；并标出直流电源的正负极__________ 。 2. 关于实验中的油滴带负电的原因，猜想合理的是__________ A. 喷雾器中的油本身带负电 B. 油在喷雾器中喷出时和喷嘴摩擦从而带负电 C. 油滴在经过A极板时，通过跟A极板的接触而带负电 D. 由于 A极板带正电，油滴受到A 极板的影响，通过静电感应而带负电 3. 重复对许多油滴进行实验之后，发现油滴电荷量皆为某最小固定值的整数倍。此最小带电量数值为__________ C，我们称之为 __________。 4. 油滴在运动时会受到空气阻力，空气阻力与下落速度成正比。 （1）若AB两极板不加电压，请定性描述油滴由静止开始下落过程中的运动__________。 （2）若AB 两极板间的电压为U0，油滴在极板间匀速下落的过程中________ A. 它的电势能减小 B. 它的机械能减小 C. 它的电场力等于重力 D. 它在向电势更高处运动 5. （简答）建立简单模型来具体讨论油滴电荷量的测量过程。 AB 两极板间距为d， 极板油滴近似看成球形（半径未知）， 密度为ρ。首先调节两极板电压为U，使油滴处于悬浮状态。后调节两极板间的电压为0，追踪观测同一油滴在匀速运动时，t时间内向下通过的位移为l。油滴在下落过程中受到的阻力根据斯托克斯定律为f=6πrην，其中η是空气的黏滞系数，r是油滴半径（油滴近似成球形），v为油滴下降的速率。 （1） 写出黏滞系数η单位__________（用国际基本单位表示）。 （2）计算油滴质量m。（用ρ、t、l、η、g表示，给出必要解答过程） （3）计算油滴电量q。（用d、U、g和第二问中的结论m表示，给出必要解答过程） 二、库仑扭秤实验（18分） 法国物理学家库仑利用扭秤装置研究了静止的点电荷间的相互作用力，并于1785年发现了库仑定律。 6. 如图所示为库仑扭秤实验装置，已知在平衡状态下， 悬丝转动的角度α与库仑力F的大小成正比。以下判断正确的是（　　） A. 若仅将C的电荷量减小一半， α可能增为原来的两倍 B. 若仅将C的电荷量减小一半， α可能减为原来的一半 C. 若仅将A、C间的距离增加一倍，α将减为原来的一半 D. 若仅将A、C间的距离减小一半，α将增为原来的两倍 7. 1798年英国物理学家卡文迪许借鉴了库仑的扭秤实验，测定了万有引力常数。下列说法正确的是（　　） A. 卡文迪许扭秤实验和库仑扭秤实验的都用到了“微小量放大法” B. 两个实验的相似性，体现了“类比”是一种重要的思维方式 C. 卡文迪许扭秤实验需要确保研究小球为电中性 D. 万有引力定律和库仑定律的相似性，说明了他们是同一种基本相互作用 8. 考虑点电荷产生的电场的叠加 （1）如下左图，平面内直线AB和CD垂直相交于O点，A、B关于O点对称，C、D关于O点对称，M是AO的中点，N是OB的中点，在AB两点放置等量同种正点电荷，则D点的场强方向为_____；比较N、D两点电势：_____（横线上填中文）。 （2）如下右图，在（a，0）放置电荷量为q的正点电荷，在（0，a）放置电荷量为-q的负点电荷，在距P（a，a）为的某点处放置正点电荷Q，使得P点的电场强度为零。则Q的位置为_____，电荷量为_____。 9. 如图所示，两根绝缘等长轻绳将两个完全相同的带正电小球系于同一点， B球保持静止状态，此时两球距离为r。两球所带电荷量分别为qA=2q和qB=4q。现将B球与 A 球充分接触后再次释放，两球再次到达平衡状态时，绳对 B 球的拉力_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）；B球与A球之间的距离为_____。 三、电容器 （18分） 电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，它能够储存电荷与电能。随着电子信息技术的日新月异，电容器产业也得到了极快的增长。 10. 电容的定义式是 下列物理