精品解析：福建省福州市长乐第一中学2023-2024学年高二上学期第一次月考物理试题

2023—2024学年第一学期长乐一中阶段一考试 高中二年级物理科试卷 一、选择题 1. 两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上和的电荷，将它们固定在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为。现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为。则与之比为（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，带电绝缘体球的球心为O，用r表示球内、外各点到球心的距离，其中A、B、C位置离球心的距离分别为、、，用表示球内、外各点电势，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 该绝缘体球带负电 B. A点的电场强度小于B点的电场强度 C. B点的电场强度大小为 D. 负点电荷在B点的电势能比在C点的电势能小 3. 如图甲所示，关于正半轴上的点对称位置放两个完全相同的点电荷，，它们在轴正半轴上形成的电场如图乙所示（规定轴正方向为电场的正方向）。若在坐标原点由静止释放一个电荷量为的点电荷，它将沿轴正方向运动，不计重力及一切阻力。下列说法正确的是（　　） A. 、均带正电 B. 点电荷在处电势能最大 C. 点电荷在处动能最大 D. 点电荷将一直沿轴正方向运动 4. 如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线，边上标有电势的值。一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C。下列说法中正确的是（ ） A. 粒子一定带负电 B. A处场强大于C处场强 C. 粒子在A处电势能小于在C处电势能 D. 粒子在A处的动能小于在B处的动能 5. 下列说法正确的是（　　） A. 静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动 B. 处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场下与附加电场的矢量和为零，即导体内部的电场强度处处为零 C. 静电平衡时，导体内部表现为中电性。电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷 D. 用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开 6. 如图，带有一定电量的平行板电容器，极板A接地，极板B与一个灵敏静电计相接。现将A极板缓慢向左移动一小段距离时，假设电容器的电量不变，则（　　） A. 电容器的电容变大 B. 两极板间的电压变大 C. 两极板间的电场强度不变 D. 静电计指针偏角变小 7. 有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流为，设每单位体积的导线有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速率为，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　） A. B. C. D. 8. 如图甲所示，两平行极板P、Q的极板长度和板间距离均为l，位于极板左侧的粒子源沿两板的中轴线向右连续发射质量为m、电荷量为、速度相同、重力不计的带电粒子。在时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极板边缘的影响）。已知时刻进入两板间的带电粒子恰好在时刻经极板边缘射出。不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况，则下列说法正确的是（　　） A. 该粒子在平行板间不是一直做曲线运动 B. 该粒子在平行板间偏转时的加速度 C. 两平行板间所加电压大小为 D. 若时刻进入两板间的带电粒子，也恰好经极板边缘射出，则两板间所加电压大小应为 二、填空题 9. 如图，在匀强电场中建立一个坐标系，坐标系所在平面与电场方向平行。坐标轴上有O、B、C三点，当把一个电荷量为1.0×10-5C的正电荷从O点沿y轴移到B点时，电场力做功为零；从B点移到C点时，克服电场力做功1.75×10-3J。则该电场的方向为______，O、C两点间的电势差UOC=_____V。 10. 如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，当里面注满某种电解液，且P、Q加上电压后，其U－I图线如图乙所示，当U＝10V时，求电解液的电阻为______，电阻率是______。 三、实验题 11. 高中物理的实验方法主要有等效替代法、微小量放大法、极限法、控制变量法和逐差法等。如图所示的实验装置为库仑扭秤。细丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球，另一端有一个不带电的球，与处于静止状态；当把另一个带电的金属球插入容器并使它靠近时，和之间较小的作用力可以使细丝发生比较大的可测量的扭转，通过细丝扭转的角度可以比较力的大小。 （1）上面用到的实验方法为_________。 （2）保持电荷量不变，改变和的距离，得到相互作用力和、间距离的关系，这里用到的实验方法为_______________。 （3）法国物理学家库仑用该实验方法，得到相互作用力和、间距离的关系是______________。 12. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路．电源电动势为，内阻可以忽略．单刀双郑开关先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2．实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况． （1）开关改接2后，电容器进行的是__________（选填“充电”或“放电”）过程．此过程得到的图像如图2所示．如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将___________（选填“减小”、“不变”或“增大”）． （2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为__________ （3）关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有____________（为电容器极板所带的电荷量，为两板的电势差）． A． B． C． D． 四、解答题 13. 如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为零。若此电荷在A点处的加速度大小为，静电力常数为，试求： （1）此电荷在B点处的加速度； （2）A、B两点间的电势差（用Q和h表示）。 14. 如图所示，粒子发射器发射出一束质量为，电荷量为的粒子（不计重力），从静止经加速电压加速后，沿垂直于电场方向射入两平行板中央，受偏转电压作用后，以某一速度离开电场。已知平行板长为，两板间距离为d，求： （1）粒子进入偏转电场速度 （2）粒子在离开偏转电场时的纵向偏移量； （3）粒子在离开偏转电场时的动能。 15. 如图所示，长为R的轻质细线一端固定在点，细线的下端系一质量为m，电荷量为q的带电小球。现将小球从细线处于水平状态由静止释放，小球运动到点时，绳子断裂，刚好在处水平抛出。带电小球抛出后经过一匀强电场区域（只存在于BC之间），恰好从C点沿切线方向进入固定在水平地面上的半径为r的光滑圆弧形槽，槽的圆心在点，D点为最低点，且。已知BD两点的高度差为，，重力加速度为g，不计空气阻力．（，） （1）求小球在B点的速度大小； （2）若小球最终停在距离D处的Q点（小球在DQ间的运动视为滑动），求水平面与小球间的动摩擦因数； （3）求匀强电场场强E的大小，并判断小球带何种电荷？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023—2024学年第一学期长乐一中阶段一考试 高中二年级物理科试卷 一、选择题 1. 两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上和的电荷，将它们固定在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为。现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为。则与之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意，由库仑定律有 绝缘工具使两小球相互接触后，两小球的带电量均为，则有 则与之比为 故选B。 2. 如图所示，带电绝缘体球的球心为O，用r表示球内、外各点到球心的距离，其中A、B、C位置离球心的距离分别为、、，用表示球内、外各点电势，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 该绝缘体球带负电 B. A点的电场强度小于B点的电场强度 C. B点的电场强度大小为 D. 负点电荷在B点的电势能比在C点的电势能小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图像可知，离绝缘体球球心越远，电势越低，可知该绝缘体球带正电，故A错误； B．根据图像的切线斜率绝对值表示电场强度大小，可知A点的电场强度大于B点的电场强度，故B错误； C．根据图像的切线斜率绝对值表示电场强度大小，可知B点的电场强度大小应满足 故C错误； D．由图像可知B点的电势大于C点的电势，根据 可知负点电荷在B点的电势能比在C点的电势能小，故D正确。 故选D。 3. 如图甲所示，关于正半轴上的点对称位置放两个完全相同的点电荷，，它们在轴正半轴上形成的电场如图乙所示（规定轴正方向为电场的正方向）。若在坐标原点由静止释放一个电荷量为的点电荷，它将沿轴正方向运动，不计重力及一切阻力。下列说法正确的是（　　） A. 、均带正电 B. 点电荷在处电势能最大 C. 点电荷在处动能最大 D. 点电荷将一直沿轴正方向运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．由E-x图像可知，P点对应于x2点，P点左侧场强为正值，沿x轴正向，可知AB均带负电，选项A错误； BC．从原点O释放点电荷q，它将沿轴正方向运动，可知点电荷带正电，从O到P电场力对点电荷做正功，电势能减小，从P向右电场力对点电荷做负功，电势能增加，可知在x1处的电势能不是最大的，在P点，即处动能最大，选项B错误，C正确； D．根据对称性可知，点电荷最远能到达O点关于P点的对称点O′位置，不可能一直向x轴正向运动，选项D错误。 故选C。 4. 如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线，边上标有电势的值。一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C。下列说法中正确的是（ ） A. 粒子一定带负电 B. A处场强大于C处场强 C. 粒子在A处电势能小于在C处电势能 D. 粒子在A处的动能小于在B处的动能 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势，可知电场线方向大致向左；根据粒子轨迹的弯曲方向可知，粒子所受的电场力方向大致向左，则知粒子一定带正电，故A错误； B．等差等势面的疏密反映电场强度的大小，知A处场强小于C处场强，故B错误； C．A点电势小于C点电势，粒子带正电，可知粒子在A处的电势能小于在C处的电势能，故C正确； D．由以上分析知，粒子从A运动到B电场力做负功，则粒子在A处的动能大于在B处的动能，故D错误。 故选C。 5. 下列说法正确的是（　　） A. 静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动 B. 处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场下与附加电场的矢量和为零，即导体内部的电场强度处处为零 C. 静电平衡时，导体内部表现为中电性。电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷 D. 用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．静电平衡时,导体内场强为零,导体内的自由电子不再定向移动，故A正确； B．处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场下与附加电场的矢量和为零，即导体内部的电场强度处处为零，故B正确； C．静电平衡时，导体内部表现为中电性。电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷，故C正确； D．用金属网把验电器罩起来，验电器处于静电平衡，使带电金属球靠近验电器，验电器箔片不会张开，故D错误。 故选ABC。 6. 如图，带有一定电量的平行板电容器，极板A接地，极板B与一个灵敏静电计相接。现将A极板缓慢向左移动一小段距离时，假设电容器的电量不变，则（　　） A. 电容器的电容变大 B. 两极板间的电压变大 C. 两极板间的电场强度不变 D. 静电计指针偏角变小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．平行板电容器与静电计相连，电容器所带电量不变。将A极板缓慢向左移动一小段距离时增大了电容器两极板间的距离d，由电容的决定式 知，电容变小。故A错误； B．根据电容的定义式 知，电容变小，不变，则变大。故B正确； CD．因静电计指针的偏角大小体现电势差大小，所以偏角变大，再由 可知板间场强E不变。故C正确；D错误。 故选BC。 7. 有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流为，设每单位体积的导线有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速率为，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】设在时间内，通过导线横截面的自由电子数目为，根据电流定义式可得 解得 由于自由电子定向移动的速度是v，因此在时间内，位于以横截面S、长的这段导线内的自由电子都能通过横截面。这段导线的体积为 所以在时间内，通过导线横截面的自由电子数目为 故选AC。 8. 如图甲所示，两平行极板P、Q的极板长度和板间距离均为l，位于极板左侧的粒子源沿两板的中轴线向右连续发射质量为m、电荷量为、速度相同、重力不计的带电粒子。在时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极板边缘的影响）。已知时刻进入两板间的带电粒子恰好在时刻经极板边缘射出。不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况，则下列说法正确的是（　　） A. 该粒子在平行板间不是一直做曲线运动 B. 该粒子在平行板间偏转时的加速度 C. 两平行板间所加电压大小为 D. 若时刻进入两板间的带电粒子，也恰好经极板边缘射出，则两板间所加电压大小应为 【答案】AD 【解析】 【详解】A. 粒子在水平方向一直做匀速直线运动，竖直方向有电压时做匀变速直线运动，则该粒子在0~t0时间内做匀变速曲线运动，t0-2t0时间内做直线运动，故A正确； B. 该粒子在平行板间偏转时的加速度a，竖直方向做匀加速直线运动，时刻进入两板间的带电粒子恰好在时刻经极板边缘射出，有 可求得 故B错误； C. 两平行板上所加电压大小 联立可得 故C错误； D. 若时刻进入两板间的带电粒子，也恰好经极板边缘射出，因水平速度不变，则运动时间不变为，设电压大小为，则加速度为 有 解得 故D正确； 故选AD。 二、填空题 9. 如图，在匀强电场中建立一个坐标系，坐标系所在平面与电场方向平行。坐标轴上有O、B、C三点，当把一个电荷量为1.0×10-5C的正电荷从O点沿y轴移到B点时，电场力做功为零；从B点移到C点时，克服电场力做功1.75×10-3J。则该电场的方向为______，O、C两点间的电势差UOC=_____V。 【答案】 ①. 沿x轴负方向 ②. -175 【解析】 【详解】[1]电荷从O点沿y轴移到B点时，电场力做功为零，则O、B在同一等势面上， ，所以 ，根据电场线与等势面垂直，沿着电场线的方向电势逐点降低得，电场强度的方向沿x轴负方向； [2] O、C两点间的电势差为 10. 如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，当里面注满某种电解液，且P、Q加上电压后，其U－I图线如图乙所示，当U＝10V时，求电解液的电阻为______，电阻率是______。 【答案】 ①. ②. 40 【解析】 【详解】[1]根据电阻的定义式可得 [2]根据电阻的决定式 可得电阻率 三、实验题 11. 高中物理的实验方法主要有等效替代法、微小量放大法、极限法、控制变量法和逐差法等。如图所示的实验装置为库仑扭秤。细丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球，另一端有一个不带电的球，与处于静止状态；当把另一个带电的金属球插入容器并使它靠近时，和之间较小的作用力可以使细丝发生比较大的可测量的扭转，通过细丝扭转的角度可以比较力的大小。 （1）上面用到的实验方法为_________。 （2）保持电荷量不变，改变和的距离，得到相互作用力和、间距离的关系，这里用到的实验方法为_______________。 （3）法国物理学家库仑用该实验方法，得到相互作用力和、间距离的关系是______________。 【答案】 ①. 微小量放大法 ②. 控制变量法 ③. 力和、间距离的平方成反比 【解析】 【详解】（1）[1]把微弱的库仑力放大成可以看得到的扭转角度，并通过扭转角度的大小找出力和距离的关系，这是微小量放大法。 （2）[2]保持电荷量不变，改变和的距离可得到和的关系，这是控制变量法。 （3）[3]库仑通过本实验得到库仑定律，所以可以得出相互作用力和、间距离的平方成反比。 12. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路．电源电动势为，内阻可以忽略．单刀双郑开关先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2．实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况． （1）开关改接2后，电容器进行的是__________（选填“充电”或“放电”）过程．此过程得到的图像如图2所示．如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将___________（选填“减小”、“不变”或“增大”）． （2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为__________ （3）关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有____________（为电容器极板所带的电荷量，为两板的电势差）． A． B． C． D． 【答案】 ①. 放电 ②. 不变 ③. 575 ④. BD##DB 【解析】 【详解】（1）[1]开关改接2后，电容器进行的是放电过程； [2]因图像与坐标轴所围成的面积等于电容器的带电量，则如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将不变。 （2）[3]该电容器的电容为 （3） [4]AB．电源给电容器充电时，刚开始电荷量的变化率较大，后来变化率减小，放电时，电荷量变化率刚开始比较大，后来变化率减小，故A错误、B正确； CD．根据 且C不变可知，Q与U的变化情况相同，故C错误、D正确。 故选BD。 四、解答题 13. 如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为零。若此电荷在A点处的加速度大小为，静电力常数为，试求： （1）此电荷在B点处的加速度； （2）A、B两点间的电势差（用Q和h表示）。 【答案】（1）3g；（2） 【解析】 【详解】（1）这一电荷必为正电荷，设其电荷量为q，由牛顿第二定律，在A点时 在B点时 解得 即电荷在B点处的加速度为3g，方向竖直向上。 （2）从A到B过程，由动能定理得 解得 14. 如图所示，粒子发射器发射出一束质量为，电荷量为的粒子（不计重力），从静止经加速电压加速后，沿垂直于电场方向射入两平行板中央，受偏转电压作用后，以某一速度离开电场。已知平行板长为，两板间距离为d，求： （1）粒子进入偏转电场速度 （2）粒子在离开偏转电场时的纵向偏移量； （3）粒子在离开偏转电场时的动能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在加速电场中，由动能定理得 解得 （2）粒子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向上，有 L=v0t 竖直方向上，有 根据牛顿第二定律可得加速度为 联立解得 （3）粒子从进入偏转电场到离开偏转电场的运动过程中，由动能定理，有 解得粒子在离开偏转电场时的动能 15. 如图所示，长为R的轻质细线一端固定在点，细线的下端系一质量为m，电荷量为q的带电小球。现将小球从细线处于水平状态由静止释放，小球运动到点时，绳子断裂，刚好在处水平抛出。带电小球抛出后经过一匀强电场区域（只存在于BC之间），恰好从C点沿切线方向进入固定在水平地面上的半径为r的光滑圆弧形槽，槽的圆心在点，D点为最低点，且。已知BD两点的高度差为，，重力加速度为g，不计空气阻力．（，） （1）求小球在B点的速度大小； （2）若小球最终停在距离D处的Q点（小球在DQ间的运动视为滑动），求水平面与小球间的动摩擦因数； （3）求匀强电场场强E的大小，并判断小球带何种电荷？ 【答案】（1）；（2）；（3），带正电 【解析】 【详解】（1）小球从到的过程中机械能守恒，则有 解得小球在B点的速度大小 （2）小球恰好从点进入圆弧轨道，在水平方向有 根据速度关系有 解得 小球由C点到D点，机械能守恒，有 由D到Q，据动能定理有 解得 （3）小球恰好从点进入圆弧轨道，则有 在竖直方向有 据运动学规律有 联立解得 小球从到的过程中，根据牛顿第二定律，则有 解得小球的加速度小于重力加速度，因此小球受电场力方向向上，所以，带电小球带正电。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $