精品解析：陕西省西安市曲江第二中学2023-2024学年高二上学期第一次月考物理试题

西安市曲江第二中学2023—2024学年度第一学期 高二年级第一次月考物理试题 （总分100分，时间60分钟） 一、选择题（本题共10小题，满分50分。其中1-7小题为单选题，8-10小题为多选题，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 关于元电荷和点电荷，下列说法正确的是（　　） A. 元电荷就是点电荷，二者没有区别 B. 元电荷的电量为，点电荷一定是体积很小的带电体 C. 元电荷可以是电子，也可以是质子 D. 元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元，体积很大的带电体有时也能看成点电荷 2. 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，以两等量异种点电荷连线的中点O为圆心画圆，在圆上有a、b、c、d四点，b、d两点在两电荷连线的垂直平分线上，下列说法正确的是（　　） A. a点的电场强度大于c点的电场强度 B. b、d两点的电场强度大小相等、方向相同 C. 负电荷在a点的电势能大于在c点的电势能 D. 将正电荷由b点沿直线移到d点，其受到的电场力先做负功后做正功 4. 有一负电荷自电场中的A点自由释放，只受电场力作用，沿电场线运动到点，它运动的速度图像如图所示，则A、B所在电场区域的电场线分布可能是下图中的（　　） A. B. C. D. 5. 真空中相距为3a的两个点电荷M、N，分别固定于x轴上和的两点处，在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示，沿x轴正方向电场强度E为正，以下判断中正确的是（ ） A. 点电荷M、N的电性不能确定 B. 点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4:1 C. 把正检验电荷由位置静止释放，其加速度一直减小 D. 把正检验电荷由的位置静止释放，其电势能一直减小 6. 如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点（重力不计），则从开始射入到打到上板的过程中（ ） A. 它们运动的时间 B. 它们运动的加速度 C. 它们的动能增加之比 D. 它们所带的电荷量之比 7. 如图所示，虚线为某匀强电场的等势面，电势分别为10V、20V和30V，实线是某带电粒子在电场中运动的轨迹。不计带电粒子重力，则该粒子（ ） A. 带正电 B. 三点的场强大小关系 C. 粒子在三点的电势能大小关系为 D. 粒子做变加速运动 8. 如图所示，在匀强电场中，A、B、C、D、E、F位于边长的正六边形的顶点上，匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知A、B、C、D的电势分别为－4V、0、8V、12V，则下列说法正确的是（ ） A. E点的电势为零 B. 该匀强电场的场强大小 C. A、F间的电势差 D. 该匀强电场的电场线垂直于BF连线，且指向A 9. 某空间内A、D两点固定着两个点电荷，以A，D所在直线为x轴，AD的中点O为原点，两者所在直线上各点的电势随距离x的分布图像如图所示，图线关于原点O对称，B，C为x轴上的两点，，下列说法正确的是（ ） A. D点的电荷为正电荷，A点处的电荷为负电荷，两电荷所带电荷量一定相等 B. A点的电荷为正电荷，D点处的电荷为负电荷，两电荷所带电荷量不一定相等 C. C点处的场强大于B点处的场强 D. 带负电的试探电荷在C点处的电势能大于在B点处的电势能 10. 如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为的绝缘细线，细线一端固定在点，另一端系一质量为的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成角，此时让小球获得初速度且恰能绕点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小 B. 匀强电场的电场强度 C. 小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大 D. 小球动能的最小值为 二、实验题（本大题共2小题，每空2分，共16分） 11. 如图所示，一个枕形导体位于带正电小球的附近，A、B为导体的左、右端点，C为导体内的一点。则由于静电感应，A端带______电，B端带______电，C点处的电场强度为______，若用手与枕形导体的中部接触，导体将带______电。（填“正”“负”或“不带”）。 12. 如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 （1）下列关于实验中使用静电计的说法正确的是（ ） A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B.使用静电计的目的是测量电容器电荷量的变化情况 C.静电计可以用电压表替代 D.静电计可以用电流表替代 （2）使电容器充电后与电源断开： ①上移左极板，可观察到静电计指针偏转角_________选填“变大”“变小”或“不变”； ②将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角________选填“变大”“变小”或“不变”； ③两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角________选填“变大”“变小”或“不变”。 三、计算题（13题16分，14题18分，共34分） 13. 如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。现有一质量为m电荷量为-q、套在杆上的带负电小球（可视为质点）从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为。求： （1）小球滑至C点时的速度大小； （2）A、B两点间的电势差； （3）若以C点作为参考点（零电势点），试确定A点的电势。 14. 如图所示，A、B为半径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、竖直向上的匀强电场，有一质量，带电量的物体（可视为质点），从A点的正上方距离A点处由静止开始自由下落（不计空气阻力），BC段为长、与物体间动摩擦因数为的粗糙绝缘水平面，CD段为倾角且离地面DE高的斜面。（取） （1）若，求物体在A点的电势能； （2）物体能沿轨道AB到达最低点B，求它到达B点时轨道对物体的弹力大小； （3）求物体从C处射出后，C点至落点的水平位移。（已知，，不讨论物体反弹以后的情况） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 西安市曲江第二中学2023—2024学年度第一学期 高二年级第一次月考物理试题 （总分100分，时间60分钟） 一、选择题（本题共10小题，满分50分。其中1-7小题为单选题，8-10小题为多选题，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 关于元电荷和点电荷，下列说法正确的是（　　） A. 元电荷就是点电荷，二者没有区别 B. 元电荷的电量为，点电荷一定是体积很小的带电体 C. 元电荷可以是电子，也可以是质子 D. 元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元，体积很大的带电体有时也能看成点电荷 【答案】D 【解析】 【详解】A．元电荷是最小的带电量，而点电荷是一种理想化的物理模型，二者不是同一物理量，故A错误； B．元电荷是带电量的最小值，大小是 C，带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系，故B错误； C．元电荷是指最小的电荷量，不是指质子或者是电子，故C错误； D．元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元，根据点电荷的定义可知，一个带电体能否看成点电荷，不是看它尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计，体积很大的带电体在符合条件时可以看作点电荷，故D正确。 故选D。 2. 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由静电感应特点可知，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷。 故选B。 3. 如图所示，以两等量异种点电荷连线的中点O为圆心画圆，在圆上有a、b、c、d四点，b、d两点在两电荷连线的垂直平分线上，下列说法正确的是（　　） A. a点的电场强度大于c点的电场强度 B. b、d两点的电场强度大小相等、方向相同 C. 负电荷在a点的电势能大于在c点的电势能 D. 将正电荷由b点沿直线移到d点，其受到的电场力先做负功后做正功 【答案】B 【解析】 【详解】A．a、c两点关于O点对称，根据场强的叠加法则可知，两处电场线疏密程度相同，场强方向都沿ac方向，a、c两点的电场强度大小相等，方向相同，故A错误； B．b、d两点关于O点对称，根据场强的叠加法则可知，两处电场线疏密程度相同，场强方向与ac平行，方向水平向右，b、d两点的电场强度大小相等，方向相同，故B正确； C．由于沿点电荷的连线上电场线从正电荷指向负电荷，所以 φa＞φc 根据Ep=qφ可知，负电荷在a点的电势能小于在c点的电势能，故C错误； D．将正电荷由b点沿直线移到d点的过程中，其受到的电场力始终与位移方向垂直，电场力不做功，故D错误。 故选B。 4. 有一负电荷自电场中的A点自由释放，只受电场力作用，沿电场线运动到点，它运动的速度图像如图所示，则A、B所在电场区域的电场线分布可能是下图中的（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据图像可知，负电荷从A到B做加速度逐渐增大的加速运动，则从A到B过程场强越来越大，电场线越来越密集，负电荷受到的电场力向右，则电场方向向左。 故选B。 5. 真空中相距为3a的两个点电荷M、N，分别固定于x轴上和的两点处，在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示，沿x轴正方向电场强度E为正，以下判断中正确的是（ ） A. 点电荷M、N的电性不能确定 B. 点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4:1 C. 把正检验电荷由位置静止释放，其加速度一直减小 D. 把正检验电荷由的位置静止释放，其电势能一直减小 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由图可知，处场强为零且左侧场强向右（正值）、右侧场强向左（负值），结合点电荷的场强特征可知，点电荷M、N一定为同种电荷；两点电荷在处的合场强为零，则两点电荷在处场强大小相等，则 可得，故A错误，B正确； C．正检验电荷的加速度 可知加速度大小与场强呈正相关。从位置向右运动时，先减小到0，之后的绝对值又开始增大，因此加速度是先减小后增大，故C错误； D．把一个正检验电荷由的位置静止释放，向右运动过程静电力先做正功再做负功，其电势能先减小后增大，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点（重力不计），则从开始射入到打到上板的过程中（ ） A. 它们运动的时间 B. 它们运动的加速度 C. 它们的动能增加之比 D. 它们所带的电荷量之比 【答案】C 【解析】 【详解】A．两个带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平方向为匀速直线运动，沿电场方向为初速度为0的匀加速直线运动。两个带电粒子水平方向位移相同，初速度相同，由 可知两者运动时间，故A错误； B．设板间距为，粒子P的竖直位移 粒子Q的竖直位移 可得 沿电场方向有 两者相同，因此，即，故B错误； D．电场中粒子的加速度 可得 两粒子质量相同、电场强度相同，因此，故D错误； C．根据动能定理有 又， 可得，故C正确。 故选C。 7. 如图所示，虚线为某匀强电场的等势面，电势分别为10V、20V和30V，实线是某带电粒子在电场中运动的轨迹。不计带电粒子重力，则该粒子（ ） A. 带正电 B. 三点的场强大小关系 C. 粒子在三点的电势能大小关系为 D. 粒子做变加速运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．匀强电场的电场线垂直于等势面，由高电势指向低电势，因此电场方向竖直向上。根据粒子轨迹的弯曲方向，可知粒子所受电场力指向轨迹凹侧，即竖直向下，与电场方向相反，因此粒子带负电，故A错误； B．该电场是匀强电场，匀强电场中各处场强大小相等、方向相同，因此​，故B错误； C．粒子带负电，根据电势能公式 可知电势越高，负电荷的电势能越小。由图可知，三点电势满足​ 因此电势能关系为，故C正确； D．匀强电场中粒子受到的电场力是恒力，加速度恒定，因此粒子做匀变速曲线运动，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，在匀强电场中，A、B、C、D、E、F位于边长的正六边形的顶点上，匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知A、B、C、D的电势分别为－4V、0、8V、12V，则下列说法正确的是（ ） A. E点的电势为零 B. 该匀强电场的场强大小 C. A、F间的电势差 D. 该匀强电场的电场线垂直于BF连线，且指向A 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由几何知识知，与平行且 因为电场是匀强电场，则 即 代入数据可得，故A错误； C．由几何知识可知，与平行且相等，因为电场是匀强电场，则，故C错误； BD．因为 所以为等势面，电场是匀强电场，电场线由电势高处指向电势低处，则电场线垂直于且指向A。如图所示 根据匀强的场强与电势差的关系 可得，故BD正确。 故选BD。 9. 某空间内A、D两点固定着两个点电荷，以A，D所在直线为x轴，AD的中点O为原点，两者所在直线上各点的电势随距离x的分布图像如图所示，图线关于原点O对称，B，C为x轴上的两点，，下列说法正确的是（ ） A. D点的电荷为正电荷，A点处的电荷为负电荷，两电荷所带电荷量一定相等 B. A点的电荷为正电荷，D点处的电荷为负电荷，两电荷所带电荷量不一定相等 C. C点处的场强大于B点处的场强 D. 带负电的试探电荷在C点处的电势能大于在B点处的电势能 【答案】CD 【解析】 【详解】AB．由图像可知，A点附近电势趋近于正无穷，说明A处是正点电荷；D点附近电势趋近于负无穷，说明D处是负点电荷。 又因为图线关于原点O对称，与等量异种电荷的电势分布特征完全吻合，因此两电荷电荷量一定相等，故AB错误； C．根据电场强度和电势的关系，可知图像的切线斜率绝对值等于场强大小。 由图可知，C点的切线斜率绝对值大于B点，因此C点场强大于B点场强，故C正确； D．由图像可知，B、C两点的电势， 因此 根据电势能公式 可知带负电的试探电荷在C点的电势能大于在B点的电势能，故D正确。 故选CD。 10. 如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为的绝缘细线，细线一端固定在点，另一端系一质量为的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成角，此时让小球获得初速度且恰能绕点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小 B. 匀强电场的电场强度 C. 小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大 D. 小球动能的最小值为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点时机械能最小，故A错误； B．小球静止时悬线与竖直方向成角，对小球受力分析如图所示 小球受重力、拉力和电场力，三力平衡，根据平衡条件有 解得，故B正确； C．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，电场力先做正功，后做负功，再做正功，则其电势能先减小后增大，再减小，故C错误； D．小球恰能绕点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点速度最小，根据牛顿第二定律有 则最小动能为，故D正确。 故选BD。 二、实验题（本大题共2小题，每空2分，共16分） 11. 如图所示，一个枕形导体位于带正电小球的附近，A、B为导体的左、右端点，C为导体内的一点。则由于静电感应，A端带______电，B端带______电，C点处的电场强度为______，若用手与枕形导体的中部接触，导体将带______电。（填“正”“负”或“不带”）。 【答案】 ①. 负 ②. 正 ③. 零 ④. 负 【解析】 【详解】[1][2]带正电的小球会吸引枕形导体内的自由电子，使自由电子向靠近带电小球的A端移动，A端聚集负电荷，因此A端带负电；电子移走后，远离带电小球的B端会剩余正电荷，因此B端带正电； [3]静电平衡状态下，导体内部的感应电荷的电场与外部正电荷的电场完全抵消，导体内部任意点的合电场强度都为零，因此C点处的电场强度为零。 [4]人体和大地是导体，手接触枕形导体后，导体通过人体与大地连通，大地中的自由电子会被带正电的小球吸引，流向枕形导体，最终导体上原本B端的正电荷会被来自大地的电子中和，导体将带负电。 12. 如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 （1）下列关于实验中使用静电计的说法正确的是（ ） A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B.使用静电计的目的是测量电容器电荷量的变化情况 C.静电计可以用电压表替代 D.静电计可以用电流表替代 （2）使电容器充电后与电源断开： ①上移左极板，可观察到静电计指针偏转角_________选填“变大”“变小”或“不变”； ②将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角________选填“变大”“变小”或“不变”； ③两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角________选填“变大”“变小”或“不变”。 【答案】 ①. A ②. 变大 ③. 变小 ④. 变小 【解析】 【详解】（1）[1] AB．静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况，无法判断电量的变化情况。故A正确，B错误； CD．静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代。电流表、电压表线圈中必须有电流通过时，指针才偏转。故CD错误。 故选A。 （2）[2] 上移左极板，即两极板正对面积减小，根据电容的决定式 可知电容C变小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式 分析得到板间电势差U变大，即静电计指针偏角变大； [3] 将极板间距离d减小时，根据电容的决定式 可知电容C变大，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式 分析得到板间电势差U变小，即静电计指针偏角变小； [4] 两板间插入一块玻璃，则相对电介质常数变大，根据电容的决定式 可知电容C变大。而电容器的电量Q不变，由电容的定义式 分析得到板间电势差U变小，即静电计指针偏角变小； 三、计算题（13题16分，14题18分，共34分） 13. 如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。现有一质量为m电荷量为-q、套在杆上的带负电小球（可视为质点）从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为。求： （1）小球滑至C点时的速度大小； （2）A、B两点间的电势差； （3）若以C点作为参考点（零电势点），试确定A点的电势。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据点电荷的电场特征可知，BC所在的圆是一个等势面，所以小球从B到C电场力做的总功为零，由几何关系可得BC的竖直高度为 根据动能定理有 解得 （2）小球从A到B，重力和电场力均做正功，所以由动能定理有 得 又因为 则 （3）以点为零电势点，则 解得 14. 如图所示，A、B为半径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、竖直向上的匀强电场，有一质量，带电量的物体（可视为质点），从A点的正上方距离A点处由静止开始自由下落（不计空气阻力），BC段为长、与物体间动摩擦因数为的粗糙绝缘水平面，CD段为倾角且离地面DE高的斜面。（取） （1）若，求物体在A点的电势能； （2）物体能沿轨道AB到达最低点B，求它到达B点时轨道对物体的弹力大小； （3）求物体从C处射出后，C点至落点的水平位移。（已知，，不讨论物体反弹以后的情况） 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据电势差与电势的关系可知 代入数据可知 故物体在A点的电势能为 【小问2详解】 物体由静止开始自由下落到达最低点B的过程中，由动能定理可知 解得 到达B点后根据牛顿第二定律有 代入数据解得 【小问3详解】 物块从B点运动到C点，由动能定理有 解得 设物体落在水平地面上，则根据平抛运动的规律有， 解得 可知 故物体落在斜面上，设从C到落到斜面上的运动时间为，则有， 解得从C点至落点的水平位移为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $