精品解析：湖北省荆州中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试卷

荆州中学 2023~2024学年高一下学期5月月考 物 理 试 题 （全卷满分100分 考试用时75分钟） 一、选择题：本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一项符合题目要求，第 810 题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有错选的得 0 分。 1. 静电现象在自然界中普遍存在．下列做法中属于利用静电的是（ ） A. 在高大的建筑物顶端安装避雷针 B. 用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾 C. 在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器 D. 在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服 2. 真空中有两个完全相同的均匀带电金属小球（可视为点电荷），带电量分别为-Q和+3Q，将它们放在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为F；若将它们接触一下，再放回原来的位置，它们之间库仑力的大小是（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，将一金属空腔放在匀强电场中，稳定后，电场线如图分布。A为金属外一点，B为金属空腔内一个点。下列说法正确的是（　　） A. 金属外表面的电场和金属外表面垂直 B. B点感应电场为零 C. A点电场强度等于B点的电场强度 D. 正电荷在A点的电势能等于在B点的电势能 4. 带电球体的半径为R，以球心为原点O建立坐标轴x，轴上各点电势φ随x变化如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 球体带正电荷 B. 球心处电场强度最大 C. A、B两点电场强度相同 D. 一带负电试探电荷在B点的电势能比在C点电势能的大 5. 质量相同的小球A、B分别带有+3q和q电量，两段等长绝缘细线悬挂在O点如图所示，当系统处于水平向右的匀强电场中并静止时，可能出现的状态应是（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，空间正四棱锥型的底面边长和侧棱长均为a，水平底面的四个顶点处均固定着电量为+q的小球，顶点P处有一个质量为m的带电小球，在库仑力和重力的作用下恰好处于静止状态。若将P处小球的电荷量变为原来的四分之一，同时加竖直方向的匀强电场强度E，此时P处小球仍能保持静止。重力加速度为g，静电力常量为k，则所加匀强电场强度大小为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，A、B、C、D、M、N点将半径r=5cm的圆周六等分。空间内有一方向与圆平面平行的范围足够大的匀强电场（图中未画出）。已知A、C、M三点的电势分别为A=1V、C=16V、M=31V。下列判断正确的是（　　） A. 电场强度的方向由D指向A B. 将电子从D点沿圆弧经M点移动到N点，电场力先做负功再做正功 C. 电场强度的大小为200V/m D. 该圆周上的点电势最高为15+10（V） 8. 电场线能直观地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是电场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两点。则（　　） A. E、F两点电场强度相同 B. A、D两点电场强度不同 C. B、O、C三点中，O点电场强度最小 D. 从C点向O点运动的电子加速度逐渐增大 9. 某电场中三个等势面1、2、3分布如图中实线所示，虚线为一带正电的粒子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；下列说法正确的是（　　） A. 该电场的某条电场线可能与虚线重合 B. 等势面2的电势比等势面3的电势高 C. 该带电粒子在M点的加速度比在N点的小 D. 该带电粒子在M点的电势能比在N点的大 10. 如图所示，平行板电容器与直流电源E 连接。电容器下极板接地，上极板与一静电计的金属球相连，静电计的外壳接地。一带电油滴恰好静止于静电计电容器中的P 点。关于下列操作说法正确的是（　　） A. 保持开关闭合，将电容器上极板向上移动一段，则带电油滴将向上运动 B. 断开并关，将电容器下极板向上移动一段，则带电油滴将向下运动 C 断开开关，将电容器上极板向左平移一段，则静电计指针偏角增大 D. 保持开关闭合，将电容器上极板向左平移一段，则电流计中有从a流向b的电流 二、实验题:本题共 2 小题，第 11 题 6分，第 12 题 11 分，共 17 分。把答案写在答题卡指定的答题处。 11. 如图所示，在“研究电荷间作用力大小影响因素”的实验中，将一带电轻质小球B挂在铁架台上，小球B静止时丝线与竖直方向的夹角为θ如下图甲所示。 （1）作用力大小的变化通过___________的变化呈现。 （2）在研究作用力大小与电量关系时，当增大小球A的电荷量后，在铁架台不动时，需将___________。 A．A球支架不动 B．A球支架左移 C．A球支架右移 （3）在小球A与B电量不变时，将小球B分别挂在P1、P2、P3的位置，可观察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同。如图乙。关于此实验得出的结论：电荷之间作用力的大小与___________有关。 12. （1）在如图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，极板B接地 若极板B稍向上移动一点，则将观察到静电计指针偏角______________，此实验说明平行板电容器的电容随正对面积减小而_______;（填“变大”或“变小”） 若极板B稍向左移动一点，则将观察到静电计指针偏角_______，此实验说明平行板电容器的电容随距离变大而_____，（填“变大”或“变小”） （2）如图所示为示波管示意图，以屏幕的中心为坐标原点，建立如图所示的直角坐标系xoy，当在这对电极上加上恒定的电压，同时在电极上加上恒定的电压时，荧光屏上光点的坐标为（4,-1），则当在这对电极上加上恒定的电压，同时在电极上加上恒定的电压时，荧光屏上光点的坐标为（_______，__________） 三、解答题，本题共3小题，共43分。（请写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，两平行正对的极板A与B的长度均为L，极板间距为d，极板间的电压为U，板间的电场可视为匀强电场。一个质量为m，电荷量为q的带正电的离子，沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度为，离子穿过板间电场区域。不计离子的重力，求： （1）离子从电场射出时垂直板方向偏移的距离y； （2）离子从电场射出时速度方向偏转的角度（可用三角函数表示）； （3）离子穿过板间电场的过程中，增加的动能。 14. 如图所示，同一平面内的A、B、C、D四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，P为A、C连线的中点，Q为B、D连线的中点。把电荷量为的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为；再把这个电荷从B点移动到C点，电势能增加，求： （1）A、C两点间的电势差； （2）若，且规定C点为零电势点，求Q点的电势。 15. 如图所示，光滑水平面AB和竖直面内的光滑圆弧导轨在B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m，带电量为q的小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放，脱离弹簧后经过B点时的速度大小为，之后沿轨道BO运动。以O为坐标原点建立直角坐标系xOy，在x≥ -R区域有方向与x轴夹角为θ＝45°的匀强电场，电场强度E大小为。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g。求： （1）弹簧压缩至A点时弹性势能Ep； （2）小球经过O点时的速度大小v； （3）小球过O点后运动的轨迹方程。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 荆州中学 2023~2024学年高一下学期5月月考 物 理 试 题 （全卷满分100分 考试用时75分钟） 一、选择题：本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一项符合题目要求，第 810 题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有错选的得 0 分。 1. 静电现象在自然界中普遍存在．下列做法中属于利用静电的是（ ） A. 在高大的建筑物顶端安装避雷针 B. 用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾 C. 在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器 D. 在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服 【答案】B 【解析】 【详解】AC．在高大的建筑物顶端安装避雷针和在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器，是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，故AC错误； B．用静电除尘器收集空气中尘埃和烟雾，属于静电的利用，故B正确； D．在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服，以防产生的静电导致发生火灾，即属于静电的防止，故D错误。 故选B。 2. 真空中有两个完全相同的均匀带电金属小球（可视为点电荷），带电量分别为-Q和+3Q，将它们放在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为F；若将它们接触一下，再放回原来的位置，它们之间库仑力的大小是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由库仑定律可得 当它们接触后电荷要先中和再均分，故电荷量都变为Q，则库仑力为 故B正确，ACD错误。 故选B。 3. 如图所示，将一金属空腔放在匀强电场中，稳定后，电场线如图分布。A为金属外一点，B为金属空腔内一个点。下列说法正确的是（　　） A. 金属外表面的电场和金属外表面垂直 B. B点感应电场为零 C. A点电场强度等于B点的电场强度 D. 正电荷在A点的电势能等于在B点的电势能 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．金属空腔外表面电势相等，是一等势面，必定与电场垂直，故A正确； BC．由于静电屏蔽作用，空腔内部电场强度为0，则在B点，感应电场和匀强电场等大反向，A点电场强度一定大于B点的电场强度，故BC错误； D．沿电场线方向电势降低，而金属空腔又是一等势体，则A点电势大于B点电势，则正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，故D错误。 故选A。 4. 带电球体的半径为R，以球心为原点O建立坐标轴x，轴上各点电势φ随x变化如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 球体带正电荷 B. 球心处电场强度最大 C. A、B两点电场强度相同 D. 一带负电的试探电荷在B点的电势能比在C点电势能的大 【答案】D 【解析】 【详解】A．从球出发向两侧电势升高，而电场线从正电荷出发，沿着电场线电势降低，故球带负电荷，A错误； B．球是等势体，故内部任意两点间的电势差为零，故场强为零，B错误； C．A点与B点的电场强度大小相等，但方向相反，故不同，C错误； D．从B到C，电势升高，根据 故负电荷电势能减少，D正确。 故选D。 5. 质量相同的小球A、B分别带有+3q和q电量，两段等长绝缘细线悬挂在O点如图所示，当系统处于水平向右的匀强电场中并静止时，可能出现的状态应是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】以整体为研究对象，分析受力如图。 A带正电，受到的电场力水平向右，大小为3qE，B带负电，受到的电场力水平向左，大小为qE，水平方向合力向右，因此OA绳子偏向右，设OA绳与竖直方向的夹角为α，则由平衡条件得 以B球为研究对象，受力如上图。设AB绳与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得 得到 α=β 故选D。 6. 如图所示，空间正四棱锥型的底面边长和侧棱长均为a，水平底面的四个顶点处均固定着电量为+q的小球，顶点P处有一个质量为m的带电小球，在库仑力和重力的作用下恰好处于静止状态。若将P处小球的电荷量变为原来的四分之一，同时加竖直方向的匀强电场强度E，此时P处小球仍能保持静止。重力加速度为g，静电力常量为k，则所加匀强电场强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设P处的带电小球电量为Q，根据库仑定律可知，则P点小球受到各个顶点电荷的库仑力大小为 根据几何关系，可知正四棱锥型的侧棱与竖直线的夹角为45°；再由力的分解法则，可有 若将P处小球的电荷量变为原来的四分之一，则四个顶点的电荷对P的小球的库仑合力为 当外加匀强电场后，再次平衡，则有 解得 故选D。 7. 如图所示，A、B、C、D、M、N点将半径r=5cm的圆周六等分。空间内有一方向与圆平面平行的范围足够大的匀强电场（图中未画出）。已知A、C、M三点的电势分别为A=1V、C=16V、M=31V。下列判断正确的是（　　） A. 电场强度的方向由D指向A B. 将电子从D点沿圆弧经M点移动到N点，电场力先做负功再做正功 C. 电场强度的大小为200V/m D. 该圆周上的点电势最高为15+10（V） 【答案】C 【解析】 【详解】AC．在匀强电场中AM连线的中点G的电势 故直线COGN为等势线，圆心点的电势为，可知电场强度的方向由M指向A（或由D指向B），如图所示，M、A两点间的距离 电场强度 故A错误，C正确； BD．过圆心O作MA的平行线，与圆的交点H处电势最高 圆上最高电势 沿圆周将电子从D点经M点移到N点，电势先升高后降低，电场力先做正功再做负功，故BD错误。 故选C。 8. 电场线能直观地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是电场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两点。则（　　） A. E、F两点电场强度相同 B. A、D两点电场强度不同 C. B、O、C三点中，O点电场强度最小 D. 从C点向O点运动的电子加速度逐渐增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．等量异号点电荷连线的中垂线是一条等势线，电场强度方向与等势线垂直，因此E、F两点电场强度方向相同，由于E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，则其电场强度大小也相等，故A正确； B．根据对称性可知，A、D两点处电场线疏密程度相同，则A、D两点电场强度大小相等，由题图甲看出，A、D两点电场强度方向相同，故B错误； C．由题图甲看出，B、O、C三点比较，O点处的电场线最稀疏，电场强度最小，故C正确； D．由题图可知，电子从C点向O点运动过程中，电场强度逐渐减小，则静电力逐渐减小，由牛顿第二定律可知电子的加速度逐渐减小，故D错误。 故选AC。 9. 某电场中三个等势面1、2、3分布如图中实线所示，虚线为一带正电的粒子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；下列说法正确的是（　　） A. 该电场的某条电场线可能与虚线重合 B. 等势面2的电势比等势面3的电势高 C. 该带电粒子在M点的加速度比在N点的小 D. 该带电粒子在M点的电势能比在N点的大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．带电粒子做曲线运动，则粒子运动轨迹不可能与电场线重合，即该电场的某条电场线不可能与虚线重合，选项A错误； B．由运动轨迹可知，粒子受电场力大致向右，可知电场线大致向右，沿电场线电势降低，可知等势面1电势最高，即等势面2的电势比等势面3的电势高，选项B正确； C．M点等势面密集，可知电场线密集，场强较大，粒子受的电场力较大，则该带电粒子在M点的加速度比在N点的大，选项C错误； D．因M点电势高于N点，则该带正电的粒子在M点的电势能比在N点的大，选项D正确。 故选BD。 10. 如图所示，平行板电容器与直流电源E 连接。电容器下极板接地，上极板与一静电计的金属球相连，静电计的外壳接地。一带电油滴恰好静止于静电计电容器中的P 点。关于下列操作说法正确的是（　　） A. 保持开关闭合，将电容器上极板向上移动一段，则带电油滴将向上运动 B. 断开并关，将电容器下极板向上移动一段，则带电油滴将向下运动 C. 断开开关，将电容器上极板向左平移一段，则静电计指针偏角增大 D. 保持开关闭合，将电容器上极板向左平移一段，则电流计中有从a流向b的电流 【答案】CD 【解析】 【详解】带电油滴受到向上的静电力和向下的重力，二力平衡。 A．开关闭合，U不变，d增加，E减小，静电力减小，重力大于静电力，带电油滴将向下运动，A 错误； B．断开并关，由 联立得 Q 不变，将电容器下极板向上移动一段，增大，但是E与d无关，电场强度不变。带电油滴不运动，依然静止于P 点，故B 错误； C．断开并关，Q不变，将电容器上极板向左平移一段，S 减小，由 C减小，由 得U变大，静电计指针偏角增大，故C正确； D．开关闭合，U不变，将电容器上极板向左平移一段，S 减小，由 C 减小，由 Q 减小，电容器放电，电流计中有从 a 流向 b 的电流。故D 正确。 故选CD。 二、实验题:本题共 2 小题，第 11 题 6分，第 12 题 11 分，共 17 分。把答案写在答题卡指定的答题处。 11. 如图所示，在“研究电荷间作用力大小影响因素”的实验中，将一带电轻质小球B挂在铁架台上，小球B静止时丝线与竖直方向的夹角为θ如下图甲所示。 （1）作用力大小的变化通过___________的变化呈现。 （2）在研究作用力大小与电量的关系时，当增大小球A的电荷量后，在铁架台不动时，需将___________。 A．A球支架不动 B．A球支架左移 C．A球支架右移 （3）在小球A与B电量不变时，将小球B分别挂在P1、P2、P3位置，可观察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同。如图乙。关于此实验得出的结论：电荷之间作用力的大小与___________有关。 【答案】 ①. 丝线与竖直方向的夹角为θ ②. C ③. 电荷之间距离 【解析】 【详解】（1）[1]当作用力较大时，θ角较大，当作用力较小时，θ角较大。故作用力的大小的变化通过丝线与竖直方向的夹角θ的变化来呈现。 （2）[2]在研究作用力大小与电量的关系时，要保持A球与B球之间的距离不变。当增大小球A的电荷量后，因作用力变大，两球之间的距离变大。则要保持两球间距离不变，在铁架台不动时，则需将A球支架右移。 故选C。 （3）[3]在小球A与B电量不变时，将小球B分别挂在P1、P2、P3的位置，两球之间的距离不同，观察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同。故探究的是电荷之间作用力的大小与电荷之间距离的关系。 【点睛】控制变量法的应用，需要分析不变量和变量如何控制，继而在对现象进行分析得出对应的结论。 12. （1）在如图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，极板B接地 若极板B稍向上移动一点，则将观察到静电计指针偏角______________，此实验说明平行板电容器的电容随正对面积减小而_______;（填“变大”或“变小”） 若极板B稍向左移动一点，则将观察到静电计指针偏角_______，此实验说明平行板电容器的电容随距离变大而_____，（填“变大”或“变小”） （2）如图所示为示波管的示意图，以屏幕的中心为坐标原点，建立如图所示的直角坐标系xoy，当在这对电极上加上恒定的电压，同时在电极上加上恒定的电压时，荧光屏上光点的坐标为（4,-1），则当在这对电极上加上恒定的电压，同时在电极上加上恒定的电压时，荧光屏上光点的坐标为（_______，__________） 【答案】 ① 变大 ②. 变小 ③. 变大 ④. 变小 ⑤. 2 ⑥. 2 【解析】 【详解】（1）[1][2]根据，极板B上移一点，正对面积S减小，则电容器的电容C减小，充电后的平行板电容器电荷量Q不变，根据知电势差增大，所以静电计的偏角变大，说明平行板电容器的电容随正对面积减小而变小； [3][4]根据，极板B左移一点，板间距离d增大，则电容器的电容减小，根据知电势差增大，所以静电计的偏角变大，说明平行板电容器的电容随距离变大而变小。 （2）[5][6] 本题关键要清楚示波管的工作原理，要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考。电子在偏转电场方向做匀加速直线运动，垂直于偏转电场方向做匀速直线运动，根据类平抛运动的基本公式求出偏转位移，得出偏转位移与偏转电压的关系即可求解。 电子在内的加速度为 在内运动的时间 所以偏转位移 由此可以看出偏转位移和电压成正比。同理可以证明在方向上的偏转位移也与电压成正比。所以根据题意得 解得 所以荧光屏上光点的坐标为。 三、解答题，本题共3小题，共43分。（请写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，两平行正对的极板A与B的长度均为L，极板间距为d，极板间的电压为U，板间的电场可视为匀强电场。一个质量为m，电荷量为q的带正电的离子，沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度为，离子穿过板间电场区域。不计离子的重力，求： （1）离子从电场射出时垂直板方向偏移的距离y； （2）离子从电场射出时速度方向偏转的角度（可用三角函数表示）； （3）离子穿过板间电场的过程中，增加的动能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）离子在偏转电场中，根据牛顿第二定律，有 离子在偏转电场的运动时间 离子从偏转电场射出时，沿垂直于极板方向偏移的距离 得 （2）离子从电场射出时，垂直于极板方向的速度 速度方向偏转角度（如答图1所示） 则 （3）离子增加的动能 14. 如图所示，同一平面内的A、B、C、D四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，P为A、C连线的中点，Q为B、D连线的中点。把电荷量为的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为；再把这个电荷从B点移动到C点，电势能增加，求： （1）A、C两点间电势差； （2）若，且规定C点为零电势点，求Q点的电势。 【答案】（1）120V；（2）150V 【解析】 【详解】（1）把电荷量为的负点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为，则有 解得 把负电荷从B点移动到C点，电势能增加J，即电场力做负功为 则有 解得 根据电势差的关系有 解得 （2）规定C点为零电势点，结合上述有 解得 由于 解得 由于 Q为B、D连线的中点，可知 由由于 解得 15. 如图所示，光滑水平面AB和竖直面内的光滑圆弧导轨在B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m，带电量为q的小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放，脱离弹簧后经过B点时的速度大小为，之后沿轨道BO运动。以O为坐标原点建立直角坐标系xOy，在x≥ -R区域有方向与x轴夹角为θ＝45°的匀强电场，电场强度E大小为。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g。求： （1）弹簧压缩至A点时的弹性势能Ep； （2）小球经过O点时的速度大小v； （3）小球过O点后运动的轨迹方程。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据能量守恒可知 （2）从B到O的过程中，根据动能定理 解得 （3）经过O点时，速度方向竖直向上，对小球受力分析可知，在竖直方向上 可知小球在竖直方向上做匀速运动，经过时间t，位移 在水平方向上 可得 因此在水平方向上做初速度为零的匀加速运动，经过t时间的位移 联立可得轨迹方程 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$