精品解析：上海市上海外国语大学附中2024-2025学年高一下学期期中物理试卷

2024学年第二学期高一年级物理期中考试试卷 （考试时间：60分钟满分：100分 g取 可以使用非记忆功能计算器） 一、选择题（共40分，1-8每小题3分，9-12每小题4分） 1. 如图所示，小杜同学用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，看到验电器的金属箔张开，在这个过程中（　　） A. 玻璃棒和验电器都带负电荷 B. 玻璃棒带正电荷，验电器带负电荷 C. 用丝绸摩擦过的玻璃棒产生了电荷 D. 金属箔张开是因为同种电荷相排斥 2. 两个半径为1cm的导体球分别带上+Q和-3Q的电量，两球心相距90cm时相互作用力为F，现将它们碰一下后放在球心间相距3cm处，则它们的相互作用力大小 （ ） A. 300F（ B. 1200F C. 900F D. 无法确定 3. 如图所示，正电荷q在电场中由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是图中的（　　） A. B. C D. 4. 关于静电场，下列说法中正确的是（　　） A. 电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关 B. 电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低 C. 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零 D. 在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向 5. 图甲所示，两个带电量分别为2q和-q的点电荷固定在x轴上，相距为2L。下列图像中，能正确反映两个电荷连线上场强大小E与x关系的是（　　） A. B. C. D. 6. 在地面上插入一对电极M和N，将两个电极与直流电源相连，大地中形成恒定电流和恒定电场．恒定电场的基本性质与静电场相同，其电场线分布如图，P、Q是电场中的两点．下列说法正确的是( ) A. P点场强比Q点场强大 B. P点电势比Q点电势高 C. P点电子的电势能比Q点电子的电势能大 D. 电子沿直线从N到M的过程中所受电场力恒定不变 7. 如图所示，在A、B两点分别固定着所带电荷量相等的正、负点电荷，O点是两个点电荷连线的中点，C、D是关于O点对称的两点。下列说法中正确的是（　　） A. C、D两点的场强大小相等、方向相同 B. C、D两点电势相等 C. 正点电荷从C点移到D点的过程中，电场力做负功 D. 负点电荷在C点的电势能大于它在D点的电势能 8. 一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能与位移x的关系如图所示。下列图线中合理的是（　　） A. B. C. D. 9. 如图所示，一个正试探电荷q在正点电荷Q的电场中，沿着某一条电场线向右运动，已知它经过M点时的加速度是经过N点时加速度的2倍，则（　　） A. 它经过M点时速度是经过N点时的速度的2倍 B. 它经过N点时的速度是经过M点时的速度的倍 C. 之间的距离是之间距离的倍 D. 之间的距离是之间距离的倍 10. 如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l，已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为（ ） A. B. C. D. 11. 空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示．下列说法正确的是 A. O点的电势最低 B. 点的电势最高 C. 和- 两点的电势相等 D. 和 两点电势相等 12. 两电荷量分别为和的点电荷放在轴上的、两点，两电荷连线上各点电势随变化的关系如图所示，其中、两点的电势为零，段中点电势最高，则（　　） A. 点的电场强度大小为零 B. 点的电场强度大小为零 C. 间场强方向沿轴正方向 D. 将一负点电荷从点移到点，电场力先做正功后做负功 二、填空题（共22分） 13. 一个半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q的电荷，另一电量为+q的点电荷放在球心O处，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r（r≪R）的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为________，方向________（已知静电力恒量为k）。 14. 把检验电荷放入某一电场中某点，此时该电荷具有的电势能为，则该点电势为________V。若在该点放入另一电荷，则该点电势为________V。 15. 雷雨天的闪电是雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场大到一定程度，空气被击穿形成的火花放电．假设两带电的云团某一时刻相距600m发生闪电，两云团间的电场可视作场强为2×106 N/C的匀强电场．则此时两云团间的电势差为____________V。若这次闪电通过的电量为20C，则释放的电能为________J（设闪电的火花路径为直线）。 16. 如图所示，半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上，电场强度为E的匀强电场与环面平行。一电荷量为＋q、质量为m的小球穿在环上，可沿环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时，速度vA的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，求： （1）速度vA的大小； （2）小球运动到与A点对称的B点时，对环在水平方向的作用力的大小。 三、分析、推理、计算题（共38分，17题10分，18题12分，19题16分） 17. 如图所示，有一固定的点电荷Q，在Q的左方30cm处为A点，若A点处有一个电荷量为的负电荷，测出它受到的电场力为，方向水平向右。 （1）求A点的电场强度大小和方向； （2）求电荷Q的电性以及所受电场力的大小和方向； （3）如把A点电荷的电荷量q增大为5q，其他条件不变，求A点的电场强度和该5q电荷受到的电场力。 18. 如图所示，在绝缘光滑水平面上方存在着水平方向的匀强电场，现有一个质量、电量的带正电的物体（可视为质点），从O点开始以一定的水平初速度向右做直线运动，其位移随时间的变化规律为，式中s的单位为m，t的单位为s。不计空气阻力，g取。求： （1）匀强电场的场强大小和方向； （2）带电物体在0~0.5s内电势能的变化量。 19. 如图所示，粗糙绝缘的水平面附近存在一个与x轴平行的水平电场，其在x轴上的电势φ与坐标x的关系用图中曲线表示，图中斜线为该曲线过点的切线。现有一质量为0.20kg，电荷量为的滑块P（可视为质点），从处由静止释放，其与水平面的动摩擦因数为0.02。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。问： （1）滑块的加速度如何变化？请简要说明理由。 （2）滑块运动的最大速度为多大？ （3）滑块离出发点最远距离为多大？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年第二学期高一年级物理期中考试试卷 （考试时间：60分钟满分：100分 g取 可以使用非记忆功能计算器） 一、选择题（共40分，1-8每小题3分，9-12每小题4分） 1. 如图所示，小杜同学用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，看到验电器的金属箔张开，在这个过程中（　　） A. 玻璃棒和验电器都带负电荷 B. 玻璃棒带正电荷，验电器带负电荷 C. 用丝绸摩擦过的玻璃棒产生了电荷 D. 金属箔张开是因为同种电荷相排斥 【答案】D 【解析】 【详解】AB．用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，玻璃棒和验电器接触后二者都带正电，故A、B错误； C．摩擦起电的实质是电荷的转移，并不能创造电荷，故C错误； D．金属箔张开因为同种电荷相排斥，故D正确。 故选D。 2. 两个半径为1cm的导体球分别带上+Q和-3Q的电量，两球心相距90cm时相互作用力为F，现将它们碰一下后放在球心间相距3cm处，则它们的相互作用力大小 （ ） A. 300F（ B. 1200F C. 900F D. 无法确定 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】改变两小球的距离前，半径远远小于两者的距离，可用库仑定律计算它们之间的相互作用力，但是改变距离后两者相距3cm，两小球不能看作点电荷，所以库仑定律不再适用， 故选D。 3. 如图所示，正电荷q在电场中由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是图中的（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】正电荷q在电场中由P向Q做加速运动，电场力方向与速度相同，与电场强度方向也相同，则可知，电场强度方向由P→Q，根据牛顿第二定律 可知加速度越来越大，则电场强度也越来越大，即电场线越来越来密。 故选D。 4. 关于静电场，下列说法中正确的是（　　） A. 电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关 B. 电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低 C. 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零 D. 在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据 ，电场中任意两点之间的电势差不但与这两点的场强有关，还与这两点沿电场线方向的距离有关，A错误； B．对于负点电荷，电场强度大的地方电势低，电场强度小的地方电势高，B错误； C．将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功不一定为零，例如将正点电荷从等量同种电荷连线中点移动到无限远处，电场力做正功，C错误； D．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向，D正确。 故选D。 5. 图甲所示，两个带电量分别为2q和-q的点电荷固定在x轴上，相距为2L。下列图像中，能正确反映两个电荷连线上场强大小E与x关系的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由异种点电荷的电场强度的关系可知，在两电荷连线中点偏-q处电场强度最小，但不为零，且在两点电荷连线上场强先减小后增大。 故选C。 6. 在地面上插入一对电极M和N，将两个电极与直流电源相连，大地中形成恒定电流和恒定电场．恒定电场的基本性质与静电场相同，其电场线分布如图，P、Q是电场中的两点．下列说法正确的是( ) A. P点场强比Q点场强大 B. P点电势比Q点电势高 C. P点电子的电势能比Q点电子的电势能大 D. 电子沿直线从N到M的过程中所受电场力恒定不变 【答案】B 【解析】 【详解】试题分析：由于电极M、N与直流电源相连，因此M、N可等效为两个等量异种电荷，电场线的疏密表示了场强大小，故选项A错误；沿着电场线方向电势逐点降低，且等势面与电场线相垂直，故选项B正确；由于P点电势比Q点电势高，电子带负电，因此P点电子的电势能比Q点电子的电势能低，故选项C错误；电子沿直线从N到M的过程中，由于电场强度先变小后变大，因此所受电场力也先变小后变大，故选项D错误． 考点：本题主要考查了等量异种电荷电场特性的应用，以及等效法的运用问题，属于中档题． 7. 如图所示，在A、B两点分别固定着所带电荷量相等的正、负点电荷，O点是两个点电荷连线的中点，C、D是关于O点对称的两点。下列说法中正确的是（　　） A. C、D两点的场强大小相等、方向相同 B. C、D两点电势相等 C. 正点电荷从C点移到D点的过程中，电场力做负功 D. 负点电荷在C点的电势能大于它在D点的电势能 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据对称性，C、D两点的场强大小相等、方向相同，A正确； B．离正电荷越近，电势越高，离负点电荷越远，电势越高，故C点电势大于D点电势，B错误； C．正点电荷从C点移到D点的过程中，电势降低，根据，可知电场力做正功，C错误； D．根据，可知负点电荷在C点的电势能小于它在D点的电势能，D错误。 故选A。 8. 一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能与位移x的关系如图所示。下列图线中合理的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AD．图线的斜率等于电场力，可知粒子运动过程中所受的电场力逐渐减小；根据 则场强E随x逐渐减小，根据 可知加速度a随位移x逐渐减小，则选项A错误，D正确； B．根据动能定理 则粒子动能图像的斜率逐渐减小，选项B错误； C．根据动能定理 可知v-x图像不是直线，选项C错误。 故选D。 9. 如图所示，一个正试探电荷q在正点电荷Q的电场中，沿着某一条电场线向右运动，已知它经过M点时的加速度是经过N点时加速度的2倍，则（　　） A. 它经过M点时的速度是经过N点时的速度的2倍 B. 它经过N点时的速度是经过M点时的速度的倍 C. 之间的距离是之间距离的倍 D. 之间的距离是之间距离的倍 【答案】D 【解析】 【详解】CD．根据牛顿第二定律可得， 由题意可知 联立可得 故C错误，D正确； AB．根据动能定理可得 无法确定它经过M点时的速度与经过N点时的速度的具体关系，故AB错误。 故选D。 10. 如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l，已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】对第三个小球受力分析，第三个小球受三个力的作用， 它们的关系是 解得 所以弹簧的原长为 故B正确，ACD错误 故选B。 11. 空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示．下列说法正确的是 A. O点的电势最低 B. 点的电势最高 C. 和- 两点的电势相等 D. 和 两点的电势相等 【答案】C 【解析】 【详解】试题分析：作出电场线，根据顺着电场线电势降低，则O电势最高，故A错误，B错误；从图线看出，电场强度关于原点O对称，则X轴上关于O点对称位置的电势相等．故C正确； 和两点在电场线的不同位置，沿电场线电势降低，故两点电势不相等，故D错误． 考点：匀强电场中电势差和电场强度的关系 【名师点睛】根据题意，电场关于x轴对称分布可知，作出电场线如图，根据顺着电场线，电势降低和对称性可判断电势高低． 12. 两电荷量分别为和的点电荷放在轴上的、两点，两电荷连线上各点电势随变化的关系如图所示，其中、两点的电势为零，段中点电势最高，则（　　） A. 点的电场强度大小为零 B. 点的电场强度大小为零 C. 间场强方向沿轴正方向 D. 将一负点电荷从点移到点，电场力先做正功后做负功 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】两点电荷连线的电势高低的分布如图所示，由于沿着电场线电势降低程度，即可判定电场强度的强弱，再依据电场力与速度的方向关系，即可判定做功的正负。 A．点电势的拐点，根据公式可知，图象的斜率大小是电场强度大小，而点的斜率为零，故A正确； B．同理，由图知点的电势为零，但该点的斜率不为零。故B错误； C．由图可知：间电场强度方向沿轴正方向，间电场强度方向沿轴负方向，间电场强度方向沿轴正方向。故C错误； D．因为间电场强度方向沿轴负方向，间电场强度方向沿轴正方向，则将一负点电荷从点移到点，电场力先做正功后负功。故D正确； 故选AD。 二、填空题（共22分） 13. 一个半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q的电荷，另一电量为+q的点电荷放在球心O处，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r（r≪R）的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为________，方向________（已知静电力恒量为k）。 【答案】 ①. ②. 由球心指向小孔 【解析】 【详解】[1]球壳上挖去半径为r（r≪R）的一个小圆孔的电荷量为 根据库仑定律，可知点电荷量q′对在球心点电荷q处的电场力为 解得 那么剩下的球壳电荷对球心处点电荷的电场力为 [2]库仑力的方向由球心指向小孔。 14. 把检验电荷放入某一电场中某点，此时该电荷具有的电势能为，则该点电势为________V。若在该点放入另一电荷，则该点电势为________V。 【答案】 ①. 100 ②. 100 【解析】 【详解】[1]该点电势为 [2]电势与检验电荷无关，若在该点放入另一电荷，则该点电势不变，仍然为100V； 15. 雷雨天的闪电是雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场大到一定程度，空气被击穿形成的火花放电．假设两带电的云团某一时刻相距600m发生闪电，两云团间的电场可视作场强为2×106 N/C的匀强电场．则此时两云团间的电势差为____________V。若这次闪电通过的电量为20C，则释放的电能为________J（设闪电的火花路径为直线）。 【答案】 ①. 1.2×109 ②. 2.4×1010 【解析】 【分析】 【详解】[1]由题意可知两云团之间为匀强电场，根据场强公式 U=Ed 此时两云团间的电势差为 U=Ed=2×106×600=1.2×109V [2]释放能量 W=qU=1.2×109×20=2.4×1010J 16. 如图所示，半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上，电场强度为E的匀强电场与环面平行。一电荷量为＋q、质量为m的小球穿在环上，可沿环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时，速度vA的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，求： （1）速度vA的大小； （2）小球运动到与A点对称的B点时，对环在水平方向的作用力的大小。 【答案】（1）；（2）6qE 【解析】 【详解】（1）在A点，小球在水平方向只受电场力作用，根据牛顿第二定律得 所以小球在A点的速度 （2）在小球从A到B的过程中，根据动能定理，电场力做的正功等于小球动能的增加量，即 小球在B点时，根据牛顿第二定律，在水平方向有 解以上两式得小球在B点受到环的水平作用力大小为 由牛顿第三定律知，球对环在水平方向的作用力大小 三、分析、推理、计算题（共38分，17题10分，18题12分，19题16分） 17. 如图所示，有一固定的点电荷Q，在Q的左方30cm处为A点，若A点处有一个电荷量为的负电荷，测出它受到的电场力为，方向水平向右。 （1）求A点的电场强度大小和方向； （2）求电荷Q电性以及所受电场力的大小和方向； （3）如把A点电荷的电荷量q增大为5q，其他条件不变，求A点的电场强度和该5q电荷受到的电场力。 【答案】（1），水平向左 （2）Q带正电，，方向水平向左 （3），水平向左；，方向水平向右 【解析】 【小问1详解】 由于负电荷所受电场力与场强方向相反，则A点的电场强度方向水平向左；大小为 【小问2详解】 由于A点电场强度方向水平向左，背向点电荷Q，可知点电荷Q带正电；根据牛顿第三定律可知，电荷Q所受电场力的大小，方向水平向左。 【小问3详解】 如把A点电荷的电荷量q增大为5q，其他条件不变，由于电场强度由场源电荷决定，所以A点的电场强度保持不变，大小为，水平向左；该5q电荷受到的电场力大小为 方向水平向右。 18. 如图所示，在绝缘光滑水平面的上方存在着水平方向的匀强电场，现有一个质量、电量的带正电的物体（可视为质点），从O点开始以一定的水平初速度向右做直线运动，其位移随时间的变化规律为，式中s的单位为m，t的单位为s。不计空气阻力，g取。求： （1）匀强电场的场强大小和方向； （2）带电物体在0~0.5s内电势能的变化量。 【答案】（1），方向水平向左 （2） 【解析】 【小问1详解】 由，结合匀变速直线运动位移时间公式 可知物体的初速度和加速度分别为， 加速度方向水平向左；根据牛顿第二定律可得 可得场强大小为 场强方向水平向左。 【小问2详解】 物体向右减速到速度为0所用时间为 该过程物体向右通过的位移大小为 后物体反向向左加速运动，通过的位移大小为 则物体在内发生的位移为 则在内电场力对物体做功为 则带电物体在0~0.5s内电势能的变化量为 19. 如图所示，粗糙绝缘的水平面附近存在一个与x轴平行的水平电场，其在x轴上的电势φ与坐标x的关系用图中曲线表示，图中斜线为该曲线过点的切线。现有一质量为0.20kg，电荷量为的滑块P（可视为质点），从处由静止释放，其与水平面的动摩擦因数为0.02。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。问： （1）滑块的加速度如何变化？请简要说明理由。 （2）滑块运动的最大速度为多大？ （3）滑块离出发点的最远距离为多大？ 【答案】（1）滑块的加速度先向右变小后方向向左变大；理由：见解析 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 图像的斜率为电场强度，则在处的场强为 此时电场力大小为 滑动摩擦力大小为 所以在前，电场力大于摩擦力，做加速运动，加速度逐渐减小，后电场力小于摩擦力，做减速运动，加速度逐渐增大，故滑块的加速度先向右变小后方向向左变大。 【小问2详解】 滑块在处速度为最大，根据动能定理有 代入数据解得 【小问3详解】 设最远在处，则根据动能定理有 代入数据解得 做图线交与处，即滑块离出发点的最远距离为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $