精品解析：江苏省溧阳中学2023-2024学年高一下学期阶段调研测试物理试卷

2023—2024学年第二学期高一年级阶段调研 物理试卷 本试卷分为第I卷和第II卷，满分100分，考试时间75分钟。 一、单项选择题：共11题，每小题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 物理和生活息息相关，下列有关静电的防止与利用，说法正确的是（　　） A. 甲图中，女生接触带电的金属球时与带电的金属球带有异种电荷 B. 乙图中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电离器B上 C. 丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电现象 D. 丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣增强了导电能力 2. 真空中带电荷量分别为和的两个相同的金属小球（两小球均可视为点电荷），相距为r时相互作用力大小为F。若把它们接触一下后分开，再放原处，它们的相互作用力大小变为（ ） A. B. C. D. 3. 如图所示，将带正电的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为和。下列说法正确的是（ ） A. ，A部分带正电 B. ，A部分带负电 C. ，A部分带正电 D. ，A部分带负电 4. 在研究电容器的带电量与两极板电压的关系时，可采用如图所示的实验电路图。取一个电容器A和数字电压表相连，把开关接1，给A充电，充电后电压表示数为。然后把开关接2，使另一个相同的但不带电的电容器B跟A并联，此时电压表示数变为；再断开开关，闭合开关，此时电压表示数变为，随后再断开开关，开关接2，此时电压表示数变为。若忽略实验过程中的漏电，数字电压表可视为理想表，则有（　　） A B. C. D. 5. 如图所示，一个原来不带电的半径为的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为。下列说法正确的是（　　） A. 金属球在静电平衡后左侧带负电，右侧带正电 B. 感应电荷在球心激发的电场强度大小等于 C. 感应电荷在球心激发的电场强度大小等于0 D. 如果用导线两端分别接触球的左右侧，球两侧将都不带电 6. 如图所示，、是两块平行带电的金属板。板带负电，板与大地相接，两板间点处固定一带负电的油滴。设点的场强大小为，电势为，油滴在点的电势能为。现将、两板水平错开一段距离（两板间距不变），则（　　） A. 静电计指针张角减小，变小 B. 静电计指针张角不变，变大 C. 静电计指针张角变大，变大 D. 静电计指针张角变大，变小 7. 如图所示，图甲是示波管的原理图，如果在电极XX'之间所加的电压按图丙所示的规律变化，在电极YY'之间所加的电压按图乙所示的规律变化，则荧光屏上会看到的图形是（　　） A. B. C. D. 8. 粒子直线加速器原理示意图如图甲所示，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电压变化规律如图乙所示。在时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一自由电子由静止开始发射，之后在各狭缝间持续加速。若电子质量为m，电荷量为e，交变电源电压为U，周期为T。不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒狭缝的时间。下列说法正确的是（ ） A. 电子在圆筒里做加速运动 B. 要实现加速，电子在圆筒运动时间必须为T C. 第n个圆筒的长度应满足 D. 如果要加速质子，圆筒的长度要变短，可以在到时间内从圆板处释放 9. 在x轴方向存在一静电场，其图像如图所示，一电子以一定的初速度沿x轴从O点运动到，电子仅受电场力，则该电子（　　） A. 在处电势能最大 B. 在到电场力做正功 C. 在处电场沿x轴负方向 D. 从到所受电场力一直减小 10. 等量异种点电荷固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点，O为A、B连线的中点，PQ为A、B连线的中垂线。现有一个带电粒子从无穷远处射入并穿过此区域，仅在电场力作用下的一段运动轨迹如图中实线所示，该轨迹与AB连线交于M点，与PQ相切于N点，且在切点N处该粒子的速度大小为，取无穷远处电势为零，则（ ） A 该粒子带负电 B. N点的电场强度大于M点的电场强度 C. 在穿越该区域的整个过程中，粒子的电势能先减小后增大 D. 粒子从N点运动到无穷远处时速度大小一定为 11. 如图所示，半径为R的球面均匀带有正电荷，球内场强处处为零，O为球心。在球面最右端a处取下一足够小、带电荷量为q的曲面并将其沿Oa延长线移动至b，ab=R，c是Oa中点，d是O点正上方一点。若球面剩余部分电荷量与电荷分布保持不变，且静电力常量为k，则（　　） A. d点场强方向由d指向a B. O点场强的大小为 C. d、O两点电势相等 D. c、O两点场强相同 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 某校学习小组要测定一个电容器电容，选用器材如下： 待测电容器；电流传感器（内阻不计）；电压表；干电池（1.5V，内阻忽略不计）；定值电阻R0=3000Ω；单刀双掷开关；导线若干； 实验过程如下： ①按图甲所示的电路图正确连接电路； ②将开关S与“1”端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向“2”端，测得电流随时间变化的图线如图丙中的实线所示。 请回答下列问题： （1）充电完成时，电压表示数如图乙所示，则其大小为__________V。 （2）在电容器充电与放电过程中，通过电流传感器的电流方向__________（选填“相同”或“相反”）。 （3）开关与“2”端相连，电压表示数将__________（填“逐渐变大”、“逐渐变小”或“不变”）。 （4）电容器的电容C=__________F（保留2位有效数字） （5）若将定值电阻换为R1=5000Ω，重复③。则电流随时间变化的i-t图线应该是图丁中的曲线__________（选填“b”或“c”）。 13. 如图所示，直角三角形abc中，、，，在a处固定一电荷量为的点电荷，c处放置一电荷量为的试探电荷。已知静电力常量为k，点电荷Q产生的即电场在与其距离为r处的电势满。求： （1）试探电荷在c处受到的电场力大小及方向； （2）从c运动到b的过程中，试探电荷+q的电势能的变化量。 14. 如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ，极板间距为d，质量为m、电荷量为的带电小球，从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入两板间，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出。已知重力加速度为g，求： （1）两极板M、N间的电势差UMN； （2）小球运动到B处时速度大小vB。 15. 两块水平平行放置的导体板如图1所示，大量电子（质量m、电量绝对值e）由静止开始，经电压为U0的电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为3t0；当在两板间加如图2所示的周期为2t0，幅值恒为U0的周期性电压时，恰好能使所有电子均从两板间通过。求： (1)求偏转电场的板长L； (2)求偏转电场的板间距d； (3)求侧向位移分别为最大值和最小值时，电子在刚穿出两板之间时的动能之比。 16. 如图所示，竖直放置的半圆形轨道AB、水平轨道BC、曲面轨道CD、水平轨道DF依次平滑连接，各轨道均光滑绝缘。已知半圆形轨道AB的圆心为O、半径为R，BC的水平距离为，CD的水平距离、高度差均为，DF足够长。整个空间存在水平向左的匀强电场，现在C处竖直向上抛出一带电量为+q、质量为m的小球（初速度未知），小球恰好从A点无碰撞地进入半圆形轨道AB。已知重力加速度为g，求： （1）匀强电场强度E大小； （2）小球在半圆形轨道AB运动过程中对轨道的最大压力的大小； （3）若小球从D点飞出时匀强电场的方向突变为竖直向下，大小不变，可以使小球从D点飞出后落回到DF的水平射程最大，求从D点飞出时的速度方向和最大水平射程。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023—2024学年第二学期高一年级阶段调研 物理试卷 本试卷分为第I卷和第II卷，满分100分，考试时间75分钟。 一、单项选择题：共11题，每小题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 物理和生活息息相关，下列有关静电的防止与利用，说法正确的是（　　） A. 甲图中，女生接触带电的金属球时与带电的金属球带有异种电荷 B. 乙图中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电离器B上 C. 丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电现象 D. 丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣增强了导电能力 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲图中，女生接触带电的金属球时与带电的金属球带有同种电荷，故A错误； B．乙图中，线状电离器B带负电，板状物体A带正电，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在板状物体A上，故B错误； C．丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电现象，故C正确； D．优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理，以防止外部信号对电缆内部电信号的干扰，没有增强其导电能力，故D错误。 故选C。 2. 真空中带电荷量分别为和的两个相同的金属小球（两小球均可视为点电荷），相距为r时相互作用力大小为F。若把它们接触一下后分开，再放原处，它们的相互作用力大小变为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据库仑定律公式，开始时两个电荷之间的作用力 若把它们接触一下后分开，电荷先中和再均分，每个小球所带的电荷量为-2Q，再放到原处，它们的相互作用力大小变为 故选C。 3. 如图所示，将带正电的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为和。下列说法正确的是（ ） A. ，A部分带正电 B. ，A部分带负电 C. ，A部分带正电 D. ，A部分带负电 【答案】A 【解析】 【详解】由于导体不带电，因此无论沿虚线1还是沿虚线2将导体分开，左右两部分所带电荷量总是相等的；由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，因此A部分一定带正电。 故选A。 4. 在研究电容器的带电量与两极板电压的关系时，可采用如图所示的实验电路图。取一个电容器A和数字电压表相连，把开关接1，给A充电，充电后电压表示数为。然后把开关接2，使另一个相同的但不带电的电容器B跟A并联，此时电压表示数变为；再断开开关，闭合开关，此时电压表示数变为，随后再断开开关，开关接2，此时电压表示数变为。若忽略实验过程中的漏电，数字电压表可视为理想表，则有（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．开关先接1，电源对电容A充电，两端电压为，再接2，两电容并联，总电荷量不变，相当于增大横截面积，由 ， 可知总电容变为原来2倍，电压变为原来的一半，即 故A错误； BC．然后断开，电容A的电荷量是原来的一半，闭合，电容B的电荷量被中和，电容A在电容不变的情况下，电压变为最初的一半，即 故BC错误； D．随后再断开开关，开关接2，同理可知，此时电压表示数变为 故D正确。 故选D。 5. 如图所示，一个原来不带电的半径为的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为。下列说法正确的是（　　） A. 金属球在静电平衡后左侧带负电，右侧带正电 B. 感应电荷在球心激发的电场强度大小等于 C. 感应电荷在球心激发的电场强度大小等于0 D. 如果用导线的两端分别接触球的左右侧，球两侧将都不带电 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于静电感应，金属球的左侧带正电，右侧带负电，故A错误； BC．感应电荷的电场正好与点电荷的电场叠加，叠加后合场强为零，即感应电荷在金属球球心处激发的电场强度与点电荷在球心处产生的电场强度大小，即 故B正确，C错误； D．整个导体是一个等势体，如果用导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，金属球两侧仍然有感应电荷，不会被中和，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，、是两块平行带电的金属板。板带负电，板与大地相接，两板间点处固定一带负电的油滴。设点的场强大小为，电势为，油滴在点的电势能为。现将、两板水平错开一段距离（两板间距不变），则（　　） A. 静电计指针张角减小，变小 B. 静电计指针张角不变，变大 C. 静电计指针张角变大，变大 D. 静电计指针张角变大，变小 【答案】C 【解析】 【详解】电容器上下极板错开，正对面积减小，所带电荷量不变，根据 ，，， 联立得 ， 可知两极板间电势差增大（静电计指针张角变大），电场强度增大；因为A极板带负电，所以 ， 由 ， 可知变小，变大。 故选C。 7. 如图所示，图甲是示波管的原理图，如果在电极XX'之间所加的电压按图丙所示的规律变化，在电极YY'之间所加的电压按图乙所示的规律变化，则荧光屏上会看到的图形是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】因为在电极xx′之间所加的电压保持不变，可知在x方向上的偏转位移保持不变，在y方向上电压随正弦规律变化，即y方向上偏移在正负最大值之间变化，故B正确，ACD错误。 故选B。 8. 粒子直线加速器原理示意图如图甲所示，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电压变化规律如图乙所示。在时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一自由电子由静止开始发射，之后在各狭缝间持续加速。若电子质量为m，电荷量为e，交变电源电压为U，周期为T。不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒狭缝的时间。下列说法正确的是（ ） A. 电子在圆筒里做加速运动 B. 要实现加速，电子在圆筒运动时间必须为T C. 第n个圆筒的长度应满足 D. 如果要加速质子，圆筒的长度要变短，可以在到时间内从圆板处释放 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属筒中电场为零，电子不受电场力所用，电子做匀速直线运动，故A错误； B．电子每经过圆筒间狭缝时都要被加速，然后进入圆筒做匀速直线运动，所以电子在圆筒运动时间必须为才能满足每次经过狭缝时被加速，故B错误； C．设电子进入第n个圆筒时的速度为，由动能定理有 而电子在圆筒内做匀速直线运动，由此可得第n个圆筒的长度为 解得 故C错误； D．如果要加速质子，质子比荷要比电子的比荷小，而根据 可知，质子进入圆筒的速度要比电子进入圆筒的速度小，则圆筒的长度均需要相应的变短，可以在到时间内从圆板处释放。 故选D。 9. 在x轴方向存在一静电场，其图像如图所示，一电子以一定的初速度沿x轴从O点运动到，电子仅受电场力，则该电子（　　） A. 在处电势能最大 B. 在到电场力做正功 C. 在处电场沿x轴负方向 D. 从到所受电场力一直减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．电荷在某点的电势能为，由公式可知负点电荷在电势越大的地方，电势能越小，所以该电子在处的电势能最小，故A错误； B．电子从到运动，电势能增大，电场力做负功，故B错误； C．沿电场线方向，电势逐渐降低，所以在处电场沿x轴正方向，故C错误； D．图像中斜率表示电场强度，可知电子从到所受电场力一直减小，故D正确； 故选D。 10. 等量异种点电荷固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点，O为A、B连线的中点，PQ为A、B连线的中垂线。现有一个带电粒子从无穷远处射入并穿过此区域，仅在电场力作用下的一段运动轨迹如图中实线所示，该轨迹与AB连线交于M点，与PQ相切于N点，且在切点N处该粒子的速度大小为，取无穷远处电势为零，则（ ） A. 该粒子带负电 B. N点的电场强度大于M点的电场强度 C. 在穿越该区域的整个过程中，粒子的电势能先减小后增大 D. 粒子从N点运动到无穷远处时速度大小一定为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由等量异种电荷场强叠加特点可知，N点场强水平向右，粒子在N点受力指向轨迹凹侧，故电场力与场强方向相同，粒子带正电，故A错误； B．等量异种电荷形成的电场如图所示 连线上O点场强最小，中垂线上O点场强最大，故M点的电场强度大于N点的电场强度，故B错误； C．在从无穷远到N点过程，该粒子所受电场力先做正功再做负功，其电势能先减小再增大，从N点再到无穷远过程，电场力先做正功再做负功，其电势能先减小再增大，故C错误； D．中垂线PQ为等势线且延伸至无穷远，故电势与无穷远相等（为零），设粒子在无穷远的速度为v0，从无穷远到N点过程，由动能定理可得 由于U=0，故 即在无穷远处时，该粒子的速度大小一定为v，故D正确。 故选D。 11. 如图所示，半径为R的球面均匀带有正电荷，球内场强处处为零，O为球心。在球面最右端a处取下一足够小、带电荷量为q的曲面并将其沿Oa延长线移动至b，ab=R，c是Oa中点，d是O点正上方一点。若球面剩余部分电荷量与电荷分布保持不变，且静电力常量为k，则（　　） A. d点场强方向由d指向a B. O点场强的大小为 C. d、O两点电势相等 D. c、O两点场强相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．均匀带电的球壳在其内部空腔激发的场强处处为零，当在球壳表面a处取下一面积足够小、带电量为q的球壳后，球壳在内部产生的电场相当于在a点放置一个电荷量为的点电荷产生的电场，电场的方向指向a点。那么在d点产生电场强度由a点的负电荷与b点正电荷电场强度的叠加，可以看出d点的电场方向并不是由d指向a，故A错误； B．根据电场的叠加，O点电场强度大小为 故B正确； C．由等量异种电荷电势分布可知，a点负电荷左端等势面是弧形状的，故d、O两点的电势不相等，故C错误； D．根据电场的叠加，c点电场强度大小为 故c、O两点场强不相同，故D错误。 故选B。 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 某校学习小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器；电流传感器（内阻不计）；电压表；干电池（1.5V，内阻忽略不计）；定值电阻R0=3000Ω；单刀双掷开关；导线若干； 实验过程如下： ①按图甲所示的电路图正确连接电路； ②将开关S与“1”端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向“2”端，测得电流随时间变化的图线如图丙中的实线所示。 请回答下列问题： （1）充电完成时，电压表示数如图乙所示，则其大小为__________V。 （2）在电容器充电与放电过程中，通过电流传感器的电流方向__________（选填“相同”或“相反”）。 （3）开关与“2”端相连，电压表示数将__________（填“逐渐变大”、“逐渐变小”或“不变”）。 （4）电容器的电容C=__________F（保留2位有效数字） （5）若将定值电阻换为R1=5000Ω，重复③。则电流随时间变化的i-t图线应该是图丁中的曲线__________（选填“b”或“c”）。 【答案】（1）1.50 （2）相反 （3）逐渐变小 （4） （5）c 【解析】 【小问1详解】 由图可知，电压表的分度值为0.1V，需要估读到分度值下一位，读数为1.50V。 【小问2详解】 在电容器充电过程中，通过电流传感器的电流方向向右；在电容器放电过程中，通过电流传感器的电流方向向左；则在电容器充电与放电过程中，通过电流传感器的电流方向相反。 【小问3详解】 开关与“2”端相连，电容器放电，所带的电荷量减少，根据 可知电容器两端的电压减小，则电压表示数将逐渐变小。 【小问4详解】 由图像得到开始时电流为 故电容器两端的初始电压为 根据可知图像所围成的面积表示电荷量，每一小格表示的电荷量为 不足半格舍去，大于半格算一格，由图可知有30个小格，则电容器初始所带电荷量为 电容器的电容为 【小问5详解】 若将定值电阻换为，电阻变大，则放电的电流变小，根据可知放电时间边长，故为曲线c。 13. 如图所示，直角三角形abc中，、，，在a处固定一电荷量为的点电荷，c处放置一电荷量为的试探电荷。已知静电力常量为k，点电荷Q产生的即电场在与其距离为r处的电势满。求： （1）试探电荷在c处受到的电场力大小及方向； （2）从c运动到b的过程中，试探电荷+q的电势能的变化量。 【答案】（1），方向由a指向c；（2） 【解析】 【详解】（1）根据库伦定律 联立可得 方向由a指向c； （2）电势能的变化量 又 ， 联立可得 14. 如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ，极板间距为d，质量为m、电荷量为的带电小球，从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入两板间，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出。已知重力加速度为g，求： （1）两极板M、N间的电势差UMN； （2）小球运动到B处时速度大小vB。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由题意可得：小球所受电场力方向垂直于极板斜向左上方，故电场方向由M板指向N板，即M板电势高于N板电势 可得 （2）根据牛顿第二定律 解得 根据 解得 15. 两块水平平行放置的导体板如图1所示，大量电子（质量m、电量绝对值e）由静止开始，经电压为U0的电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为3t0；当在两板间加如图2所示的周期为2t0，幅值恒为U0的周期性电压时，恰好能使所有电子均从两板间通过。求： (1)求偏转电场的板长L； (2)求偏转电场的板间距d； (3)求侧向位移分别为最大值和最小值时，电子在刚穿出两板之间时动能之比。 【答案】(1)； (2)；(3) 【解析】 【详解】画出电子在t=0时和t=t0时进入电场的v–t图象进行分析 （1）加速电场： 电子在两板之间的时间为3t0 解得 （2）在偏转电场中有 故起加速度为 由 解得 由 得 侧向最大位移为 （3）水平方向 故最大速度为 最大动能 最小速度为 最小动能为 解得 16. 如图所示，竖直放置的半圆形轨道AB、水平轨道BC、曲面轨道CD、水平轨道DF依次平滑连接，各轨道均光滑绝缘。已知半圆形轨道AB的圆心为O、半径为R，BC的水平距离为，CD的水平距离、高度差均为，DF足够长。整个空间存在水平向左的匀强电场，现在C处竖直向上抛出一带电量为+q、质量为m的小球（初速度未知），小球恰好从A点无碰撞地进入半圆形轨道AB。已知重力加速度为g，求： （1）匀强电场强度E的大小； （2）小球在半圆形轨道AB运动过程中对轨道的最大压力的大小； （3）若小球从D点飞出时匀强电场的方向突变为竖直向下，大小不变，可以使小球从D点飞出后落回到DF的水平射程最大，求从D点飞出时的速度方向和最大水平射程。 【答案】（1）；（2）；（3）与水平方向夹角为时， 【解析】 【详解】（1）小球C从到A过程，竖直方向根据逆向思维可得 解得 水平方向，根据位移时间关系可得 解得 水平方向根据牛顿第二定律得 解得 （2）对小球A点时，有 解得 小球受到重力和电场力的合力大小为 方向和竖直方向夹角为，则有 可得 从A点到等效最低点，根据动能定理得 在等效最低点，根据牛顿第二定律得 解得 由牛顿第三定律可得压力为 （3）小球由A点到D点，由动能定理得 解得 设从D点飞出时的速度方向与水平方向夹角为，则有 联立可得 所以当时，水平射程最大，为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$