精品解析：重庆市第九十四中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题

2024年秋季学期高二年级半期考试 物理试卷 注意事项： 1.作答前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号填写在试卷的规定位置上。 2.作答时，务必将答案写在答题卡上。写在试卷及草稿纸上无效。 3.考试结束后，将答题卡、试卷、草稿纸一并交回。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题5分，共35分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。） 1. 关于电场强度和电势的概念，下列说法正确的是（　　） A. 由可知，电场力大的地方电场强度大 B. 以孤立点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度相同 C. 若同一个电荷在电场中A、B两点电势能关系为，则A、B两点电势关系为 D. 电场中某点的电势大小等于将单位正电荷从该点移动到零电势点电场力所做的功 【答案】D 【解析】 【详解】A．公式是电场强度的定义式，电场强度与电场本身有关，与电场力大小无关，故A错误； B．根据点电荷电场分布，以孤立点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度大小相同，方向不同，故B错误； C．若该电荷带正电，根据 可知若同一个电荷在电场中A、B两点电势能关系为，则A、B两点电势关系为，若该电荷带负电，则A、B两点电势关系为，故C错误； D．电场中某点的电势大小等于将单位正电荷从该点移动到零电势点电场力所做的功，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C放置在导体A的左侧。下列操作能让导体B最终带正电的是（　　） A. 移走小球C后分开导体A、B B. 移动小球C与导体A、B接触后移走小球C，再分开导体A、B C. 将导体A接地后移走小球C，再分开导体A、B D. 将导体B接地后移走小球C，再分开导体A、B 【答案】B 【解析】 【详解】A．移走小球C后，导体A、B的电荷重新分布，导体B不带电，故A错误； B．小球C与导体A、B接触后，导体A、B整体带正电，移走小球C再分开导体A、B，导体B带正电，故B正确； CD．将导体A或B接地，导体A、B整体带负电，移走小球C，因为接地，所以整体不再带电，再分开导体A、B，导体B不带电，故CD错误。 故选B。 3. 两个半径均为r的相同金属球，球心相距3r，分别带有电荷量－2Q和＋4Q，它们之间库仑力的大小为F，现将两球接触后再放回原处，两小球间距离保持不变，则两小球间库仑力的大小（　　） A. 等于F B. 小于F C. 大于F D. 无法确定 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】两金属球相距较近且开始时带异种电荷，电荷因吸引靠近，有效距离小于3r，则原来两球间库仑力 两球接触后，两球均带正电，电荷量均为Q，电荷因排斥远离，有效距离大于3r，所以接触后两球间的库仑力 即 故选B。 4. 两个等量同种点电荷的电场线如图所示，图中电场线上下左右均对称，点P、Q，点M、N，点R、S关于两点电荷连线的中点O对称，则（　　） A. P、Q两点电场强度相同 B. M、N两点电势不相等 C. 试探电荷从O点沿中垂线向上移动，电场力先增大后减小 D. 图中R、O、S处于同一等势面 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据电场的矢量叠加可知，P、Q两点电场强度大小相等，方向相反，故A错误； B．由对称性可知，M、N两点电势相等，故B错误； C．由于O点电场强度为0，而向上无穷远电场强度也为0，中间电场强度不为0，则试探电荷从O点沿中垂线向上移动，电场力先增大后减小，故C正确； D．根据对称性可知，R、S两点电势相等，电场线从O点分别指向R、S两点，则O点电势高于R、S两点。故D错误。 故选C。 5. 如图所示，匀强电场的方向与等腰直角所在的平面平行，A、B间的距离为d，将电荷量大小为q的负点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做正功为W，再从B点移到C点，克服电场力做功为W，设B点电势为零，则（　　） A. 该点电荷在A处的电势能为W B. AB两点间的电势差 C. 若该点电荷沿直线从A到C，电场力做功为2W D. 可以判断出该匀强电场的方向沿CA方向 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据题意，B点电势为零，电荷在B点电势能为零，将电荷量大小为q的负点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做正功为W，则AB两点间的电势差 电势能减小，则该点电荷在A处的电势能为，故B错误，A正确； CD．若该点电荷沿直线从A到C，电场力做功为 则有 即为等势线，该匀强电场的方向不沿CA方向，故CD错误。 故选A。 6. 以下说法正确的是（ ） A. 简谐运动的质点是做匀变速直线运动 B. 弹簧振子做简谐运动时，经过同一位置时的速度总是相同 C. 驱动力的频率等于系统固有频率时，就会发生共振 D. 当存在摩擦和空气阻力时，物体在振动过程中机械能将减小，振幅减小，周期也减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．简谐运动的质点的加速度不断变化，做非匀变速直线运动，选项A错误； B．弹簧振子做简谐运动时，经过同一位置时的速度大小总是相同，但是方向不一定相同，选项B错误； C．驱动力的频率等于系统固有频率时，就会发生共振，选项C正确； D．当摩擦力和空气阻力大小恒定时，物体在振动过程中机械能将减小，振幅减小，周期不变，选项D错误。 故选C。 7. 如图所示，两个固定的等量正点电荷相距4L，其连线的中点为O，以O为圆心、L为半径的圆与两正点电荷间的连线及连线的垂直平分线分别交于a、b和c、d，以O为坐标原点、垂直ab向上为正方向建立Oy轴，Ob为x轴的正方向。若带正电的试探电荷从a点由静止释放，沿直线aOb运动到b点，下列各图关于x轴上各点电势、电场强度E及试探电荷的速度v、电势能的描述正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AC．点的电场强度为零，从到，电场强度先减小后反向增大，电荷所受的电场力先减小后增大，加速度先减小后增大，A、C错误； B．间的电场线方向由到，电势逐渐降低，根据图像切线的斜率等于电场强度，知图像切线的斜率逐渐减小，时图像切线的斜率等于零，根据对称性知B图是正确的，B正确； D．根据对称性知，电荷在关于点对称的位置电势能相等，图像应关于纵轴对称，D错误。 故选B。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，有错选不得分，选对1个无错选得3分，选对两个及以上但不全且无错选得4分，全选对且无错选得6分，共18分。） 8. 下列关于单摆运动的说法中，正确的是（　　） A. 在山脚下走时准确的摆钟移到高山上走时将变快 B. 一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的回复力增大 C. 单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关 D. 单摆做简谐运动时，在平衡位置处位移为零，加速度也为零 【答案】BC 【解析】 【详解】A．将摆钟从山脚移到高山上时，摆钟所在位置的重力加速度g变小，根据 可知，摆钟振动的周期变大，走时变慢，A错误； B．摆球做简谐运动，在摆角增大的过程中，摆球的位移增大，摆球受到的回复力增大，B正确； C．根据单摆的周期公式可知，单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关，C正确； D．单摆做简谐运动时，在平衡位置处位移为零，加速度不为零，有向心加速度，D错误。 故选BC。 9. 一带负电的粒子从电场中的A点运动到B点，该过程中，粒子受到的电场力做的功为W1（W1>0），粒子受到的重力做的功为W2（W2>0），除重力和电场力外的其他力做的功为W3（W3>0），关于该过程中功与能量变化的关系，下列说法正确的是（　　） A. 电势能减少了W1 B. 重力势能增加了W2 C. 机械能减少了 D. 动能的变化量是W1+W2+W3 【答案】AD 【解析】 【详解】A．功是能量变化的量度，根据可知，带电粒子从A点运动到B点的过程中，电场力做正功为W1，则电势能减少了W1，故A正确； B．重力做正功为W2，则重力势能减少了W2，故B错误； C．根据功能关系可知，除重力外，其它外力所做的功等于机械能的变化量，则有 可知带电粒子的机械能变化了，故C错误； D．根据动能定理可得 可知该过程中带电粒子动能的变化量为，故D正确。 故选AD。 10. 有一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd、cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、b、c三点电势分别为2V、6V、8V。下列说法正确的是（　　） A. 坐标原点O的电势为6V B. 电场的方向由b点指向a点 C. 匀强电场的电场强度大小为 D. 将电荷量为的点电荷从a点移到d点其电势能增加了 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由于是匀强电场，所以沿同一方向前进相同距离电势的变化相等，所以 解得 故A错误； B．同理，ab中点e的电势为 连接Oe则为等势线，如图所示， 由几何关系可知，ab垂直于Oe，则ab为电场线，且方向由b指向a，匀强电场强度 故BC正确； D．连接bd，由几何关系知bd//Oe，即bd为等势线 该点电荷从a点移动到d点电场力做功 即点电荷从a点移到d点其电势能减少了。故D错误。 故选BC。 三、计算题（共3个小题，11题10分，12题17分，13题20分，共47分） 11. 如图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图像，根据图像： （1）写出摆球相对平衡位置的位移随时间的变化关系式； （2）若取当地的重力加速度为，取，求单摆的摆长。 【答案】（1） （2）1m 【解析】 【小问1详解】 由图可知单摆振动周期，振幅 则摆球相对平衡位置的位移随时间的变化关系式 【小问2详解】 根据单摆周期公式 可得 12. 如图甲所示，倾角为30°的光滑绝缘斜面固定在水平面上，斜面底端固定一个带正电的小球A，另有一质量的带正电小球B静止在距离斜面底端10cm处，小球半径可以忽略，重力加速度取，静电常数。（结果保留一位有效数字） （1）若小球B带电量为，求小球A所带电荷量； （2）保持B的电荷量不变，若将A球撤去，加一水平方向的匀强电场，仍使B球静止在斜面上，如图乙所示，求匀强电场的电场强度大小及方向。（结果保留1位有效数字） （3）若保持B的电荷量不变，将A球撤去，仍保证小球B在该位置平衡，场强最小为多少？电场的方向如何？ 【答案】（1） （2），水平向右 （3），方向沿斜面向上 【解析】 【小问1详解】 对B球受力分析有，沿斜面方向有 解得 【小问2详解】 对B球受力分析，B球处于平衡状态，所以电场力水平向右，又因为B球带正电，所以该匀强电场方向水平向右。沿斜面方向平衡 解得 【小问3详解】 当电场力方向与斜面平行时，电场力最小，则场强最小，此时 解得 方向沿斜面向上。 13. 如图所示，AB为半径R=1m的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四分之一圆弧区域内存在着E=1×106V/m的竖直向上的匀强电场，有一质量m=1kg带电荷量q=+1.4×10-5C的物体（可视为质点）从A点的正上方距离A点H处由静止开始自由下落（不计空气阻力），BC段为长L=2m、与物体间动摩擦因数μ=0.2的粗糙绝缘水平面，CD段为倾角θ=53°且最高点C与地面DE距离h=0.8m的斜面。已知：sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s²。 （1）若H=1m，物体能沿轨道AB到达B点，求物体到达B点时轨道对物体的弹力大小。 （2）设物体从C点处射出后打到的位置为F（不讨论物体反弹以后的情况），F到C点水平距离为x，分情况写出x随H变化的关系式，并写出H的对应范围。 【答案】（1）8N （2）a.当时，b.当时 【解析】 【小问1详解】 物体由静止运动到B点的过程中，根据动能定理有 到达B点时有 解得 【小问2详解】 假设物体从C点处射出后落在CD段上的D点，则水平方向上有 竖直方向上有 解得 vC=1.5m/s 物体由静止运动到C点的过程中，根据动能定理有 a.当0≤vC≤1.5m/s时，物体落在斜面上，则水平方向上有 竖直方向上有 且 解得 物体由静止运动到C点的过程中，根据动能定理有 解得 联立，解得 速度范围是 故 b.当 时，物体落在DE水平面上，则水平方向上有 竖直方向上有 解得 物体由静止运动到C点的过程中，根据动能定理有 解得 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024年秋季学期高二年级半期考试 物理试卷 注意事项： 1.作答前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号填写在试卷的规定位置上。 2.作答时，务必将答案写在答题卡上。写在试卷及草稿纸上无效。 3.考试结束后，将答题卡、试卷、草稿纸一并交回。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题5分，共35分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。） 1. 关于电场强度和电势的概念，下列说法正确的是（　　） A. 由可知，电场力大的地方电场强度大 B. 以孤立点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度相同 C. 若同一个电荷在电场中A、B两点电势能关系为，则A、B两点电势关系为 D. 电场中某点的电势大小等于将单位正电荷从该点移动到零电势点电场力所做的功 2. 如图所示，不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C放置在导体A的左侧。下列操作能让导体B最终带正电的是（　　） A. 移走小球C后分开导体A、B B. 移动小球C与导体A、B接触后移走小球C，再分开导体A、B C. 将导体A接地后移走小球C，再分开导体A、B D. 将导体B接地后移走小球C，再分开导体A、B 3. 两个半径均为r的相同金属球，球心相距3r，分别带有电荷量－2Q和＋4Q，它们之间库仑力的大小为F，现将两球接触后再放回原处，两小球间距离保持不变，则两小球间库仑力的大小（　　） A. 等于F B. 小于F C. 大于F D. 无法确定 4. 两个等量同种点电荷的电场线如图所示，图中电场线上下左右均对称，点P、Q，点M、N，点R、S关于两点电荷连线的中点O对称，则（　　） A. P、Q两点电场强度相同 B. M、N两点电势不相等 C. 试探电荷从O点沿中垂线向上移动，电场力先增大后减小 D. 图中R、O、S处于同一等势面 5. 如图所示，匀强电场的方向与等腰直角所在的平面平行，A、B间的距离为d，将电荷量大小为q的负点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做正功为W，再从B点移到C点，克服电场力做功为W，设B点电势为零，则（　　） A. 该点电荷在A处的电势能为W B. AB两点间的电势差 C. 若该点电荷沿直线从A到C，电场力做功为2W D. 可以判断出该匀强电场的方向沿CA方向 6. 以下说法正确的是（ ） A. 简谐运动的质点是做匀变速直线运动 B. 弹簧振子做简谐运动时，经过同一位置时的速度总是相同 C. 驱动力的频率等于系统固有频率时，就会发生共振 D. 当存在摩擦和空气阻力时，物体在振动过程中机械能将减小，振幅减小，周期也减小 7. 如图所示，两个固定的等量正点电荷相距4L，其连线的中点为O，以O为圆心、L为半径的圆与两正点电荷间的连线及连线的垂直平分线分别交于a、b和c、d，以O为坐标原点、垂直ab向上为正方向建立Oy轴，Ob为x轴的正方向。若带正电的试探电荷从a点由静止释放，沿直线aOb运动到b点，下列各图关于x轴上各点电势、电场强度E及试探电荷的速度v、电势能的描述正确的是（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，有错选不得分，选对1个无错选得3分，选对两个及以上但不全且无错选得4分，全选对且无错选得6分，共18分。） 8. 下列关于单摆运动的说法中，正确的是（　　） A. 在山脚下走时准确的摆钟移到高山上走时将变快 B. 一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的回复力增大 C. 单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关 D. 单摆做简谐运动时，在平衡位置处位移为零，加速度也为零 9. 一带负电的粒子从电场中的A点运动到B点，该过程中，粒子受到的电场力做的功为W1（W1>0），粒子受到的重力做的功为W2（W2>0），除重力和电场力外的其他力做的功为W3（W3>0），关于该过程中功与能量变化的关系，下列说法正确的是（　　） A. 电势能减少了W1 B. 重力势能增加了W2 C. 机械能减少了 D. 动能的变化量是W1+W2+W3 10. 有一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd、cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、b、c三点电势分别为2V、6V、8V。下列说法正确的是（　　） A. 坐标原点O的电势为6V B. 电场的方向由b点指向a点 C. 匀强电场的电场强度大小为 D. 将电荷量为的点电荷从a点移到d点其电势能增加了 三、计算题（共3个小题，11题10分，12题17分，13题20分，共47分） 11. 如图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图像，根据图像： （1）写出摆球相对平衡位置的位移随时间的变化关系式； （2）若取当地的重力加速度为，取，求单摆的摆长。 12. 如图甲所示，倾角为30°的光滑绝缘斜面固定在水平面上，斜面底端固定一个带正电的小球A，另有一质量的带正电小球B静止在距离斜面底端10cm处，小球半径可以忽略，重力加速度取，静电常数。（结果保留一位有效数字） （1）若小球B带电量为，求小球A所带电荷量； （2）保持B的电荷量不变，若将A球撤去，加一水平方向的匀强电场，仍使B球静止在斜面上，如图乙所示，求匀强电场的电场强度大小及方向。（结果保留1位有效数字） （3）若保持B的电荷量不变，将A球撤去，仍保证小球B在该位置平衡，场强最小为多少？电场的方向如何？ 13. 如图所示，AB为半径R=1m的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四分之一圆弧区域内存在着E=1×106V/m的竖直向上的匀强电场，有一质量m=1kg带电荷量q=+1.4×10-5C的物体（可视为质点）从A点的正上方距离A点H处由静止开始自由下落（不计空气阻力），BC段为长L=2m、与物体间动摩擦因数μ=0.2的粗糙绝缘水平面，CD段为倾角θ=53°且最高点C与地面DE距离h=0.8m的斜面。已知：sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s²。 （1）若H=1m，物体能沿轨道AB到达B点，求物体到达B点时轨道对物体的弹力大小。 （2）设物体从C点处射出后打到的位置为F（不讨论物体反弹以后的情况），F到C点水平距离为x，分情况写出x随H变化的关系式，并写出H的对应范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $