内容正文:
高2025级高二上期物理学科10月质量检测
一、单选(每小题4分,计28分)
1. 下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.A图中,A、B两点电场强度大小相等,方向不同,故A错误;
B.B图中,A、B两点电场强度的方向相同,但大小不等,故B错误;
C.C图中是匀强电场,则A、B两点电场强度大小、方向相同,故C正确;
D.D图中,A、B两点电场强度大小、方向均不相同,故D错误。
故选C。
2. 如图所示,一正电荷在匀强电场中,从运动,在这个过程中,其电势能增大的过程是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.匀强电场的电场线方向水平向右,沿电场线方向电势逐渐降低。正电荷的电势能满足关系,因此电势越高,正电荷的电势能越大。
过程,位移沿电场线方向,电势降低,正电荷电势能减小,故A错误;
B.过程,位移有沿电场线向右的分量,电势降低,正电荷电势能减小,故B错误;
C.过程,位移整体逆着电场线方向,电势升高,正电荷电势能增大,故C正确;
D.过程,位移方向向下,运动方向与水平向右的电场线垂直,电势不变,正电荷电势能不变,故D错误。
故选C。
3. 一列简谐横波某时刻波形如图所示,此时质点P的速度方向沿轴正方向,则( )
A. 这列波沿轴负方向传播
B. 质点此时速度最大,加速度最小
C. 再经过一段时间,质点P比质点先到达波谷
D. 经过一个周期,质点沿轴正方向移动了4m距离
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据质点振动方向和波传播方向的“上下坡法”:沿波的传播方向,质点在“上坡段”向下振动,“下坡段”向上振动。已知点沿轴正方向振动,说明处于下坡段,可判断波沿轴正方向传播,故A错误;
B.质点此时位于平衡位置,速度最大,但简谐运动中加速度,的位移为0,因此加速度也为0(最小),故B正确;
C.波沿轴正方向传播,质点此时向上振动,到达波谷需要经过;质点左侧为波谷,波向右传播,故点此时向下振动,到达波谷需要经过。所以质点比质点先到达波谷,故C错误;
D.在简谐横波传播过程中,质点只在平衡位置附近做简谐运动,不随波沿轴方向迁移,故经过一个周期,质点沿轴方向移动的距离为,故D错误。
故选B。
4. M和N是两个都不带电的物体。它们互相摩擦后,M带正电荷,已知元电荷。下列判断正确的有( )
A. M在摩擦过程中失去个电子
B. N在摩擦后一定带负电荷
C. 摩擦过程中电子从N转移到M
D. 在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
【答案】AB
【解析】
【详解】A.M带正电荷是由于失去了电子,失去的电子数量为个,故A正确;
B.N在摩擦后得到了电子数等于M失去的电子数,N所带负电荷的电荷量等于M所带正电荷的电荷量,即,故B正确;
C.M失去电子,N得到电子,电子从M转移到N,故C错误;
D.在摩擦前M和N的内部均存在等量的正、负电荷,对外不显电性,故D错误;
故选AB。
5. 某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示,虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹,、分别是运动轨迹与等势面、的交点。下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电荷
B. 点的电场强度比点的大
C. 粒子在点的电势能小于在点的电势能
D. 粒子在运动轨迹上存在动能最小的点
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,电势由内向外降低,沿电场线电势降低,因此电场线方向由内指向外。粒子运动轨迹的凹侧指向外侧(低电势方向),说明粒子所受电场力指向外侧。电场力方向与电场强度方向相同,故粒子带正电,故A错误;
B.等势面的疏密程度反映电场强度的大小,等势面越密集的地方场强越大。观察图像可知,点附近的等势面比点附近的等势面更密集,所以点的电场强度比点的小,故B错误;
C.粒子带正电,由图可知,
可知
根据电势能公式
可知,粒子在点的电势能大于在点的电势能,故C错误;
D.粒子仅在电场力作用下运动,动能与电势能之和守恒。粒子带正电,在电势越高处电势能越大。在粒子的运动轨迹上,存在离中心最近的点(电势最高点),该点电势能最大,根据能量守恒定律,此时粒子的动能最小,故D正确。
故选D。
6. 一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播,图甲是时该波的波形图,图乙是处质点的振动图像。则时该波的波形图为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图乙可知,该波的周期
从到,经过的时间
所以波形图应与时的波形图关于轴对称(即反相),结合图甲可知时的质点处于波谷位置。
故选C。
7. 如图所示,边长为的绝缘菱形支架EFGH竖直放置,FG边固定于水平地面,。E、G两点各固定一带电小球,两小球带等量异种电荷。点H、F间固定一光滑绝缘直轨道,另一带电小球q从H点沿轨道由静止下滑至F点。重力加速度大小为g、小球均可视为点电荷。则小球q在运动过程中,下列说法不正确的是( )
A. 机械能可能先减小后增大
B. 所受支持力可能先减小后增大
C. 所受电场力一定先增大后减小
D. 到达F点时的速率一定为
【答案】A
【解析】
【详解】A.由于E、G两点各固定一带电小球,两小球带等量异种电荷。根据菱形的几何性质,对角线是的中垂线,因此连线是等势线。小球在运动过程中,电势不变,则电势能不变,电场力不做功。因此只有重力做功,则机械能守恒,故A错误,符合题意;
B.连线是等量异种电荷连线的中垂线,因此电场强度方向垂直于,则电场力垂直于轨道,电场强度大小从中点向两侧递减。带电小球q从H点沿轨道由静止下滑至F点过程中,先增大后减小。在垂直轨道方向,若电场力方向背离轨道,受力分析如图所示:
由平衡条件可知
解得,因此支持力先减小后增大,故B正确,不符合题意;
C.连线是等量异种电荷连线的中垂线,则连线的中点处电场强度最大,向两侧逐渐减小。小球从点运动到点的过程中,所受电场力一定先增大后减小,故C正确,不符合题意;
D.小球从点运动到点的过程中,下落的高度
根据动能定理可得
解得,故D正确,不符合题意。
故选A。
二、多选(每小题6分,计18分。不全对3分,有错选0分)
8. 如图所示,为一点电荷的电场,其中实线箭头表示电场线,三条虚直线等间距,,那么以下说法正确的是( )
A. 该场源电荷为正电荷
B. 电势
C. 场强
D. 电势差
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由题图可知,电场线方向向右且由左向右逐渐变密,电场线指向场源电荷,因此场源电荷在右侧且为负电荷,故A错误;
B.场源为负点电荷,离场源越远电势越高,且,因此,故B正确;
C.点与点相比,点离场源更远,根据点电荷场强公式有
可知,故C正确;
D.、、在一条电场线上,从到场强逐渐增大,虽然,但、间平均场强小于、间平均场强,因此、间电势差小于、间电势差,即,故D错误。
故选BC。
9. 一列简谐横波在某时刻的波形如图中实线所示,经后波形如图中虚线所示,则( )
A. 该波的波速不可能小于15m/s
B. 该波的周期可能为0.32s
C. 该波的周期不可能小于0.2s
D. 若波速为25m/s,波一定向x轴负方向传播
【答案】AB
【解析】
【详解】由图可得,该波的波长为。若波向轴正方向传播,则波的路程为,
则波速,
周期,
若波向轴负方向传播,则波的路程为,
则波速,
周期,
A.当时,波速存在最小值,向负方向传播时为,向正方向传播时为,所以波速不可能小于,故A正确;
B.波向正方向传播,当时,,故B正确;
C.波向负方向传播,当时,,故C错误;
D.波向负方向传播的速度为时,解得,但是只能是整数,故D错误。
故选AB。
10. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0时刻波源质点O从平衡位置开始振动,图甲是简谐横波在时的部分波形图,图乙是这列波上处的质点从时刻开始振动的图像,下列说法正确的是( )
A. 波源的起振方向向上 B. 时,处的质点在波谷处
C. 波的频率 D. 波源的振动方程为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.质点振动方向与波源振动方向相同,由图乙可知,x=0.7m处质点的起振方向向下,则波源起振方向向下,故A错误;
B.由图甲可知,该波的波长为0.4m,根据图中信息,t=0.6s时,x=0.1m处的质点位于波谷,故B正确;
C.由题意可知该波的波速为
结合上述分析,可得波的周期为
频率为
故C错误;
D.由图可知,波的振幅A=5cm,根据上述分析可得,波源的振动方程为
带入数据可得
故D正确。
故选BD。
三、实验题(每空2分,计16分)
11. 发波水槽是演示波动过程的重要实验仪器。其中包括波的形成、传播以及波的干涉和衍射等物理现象。如图所示,某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的缝隙后在水面上继续传播。
(1)图中可观察到波的现象是( )
A. 干涉 B. 衍射 C. 折射 D. 反射
(2)水面各点的振动均为( )
A. 自由振动,频率由水体自身性质决定
B. 自由振动,频率由波源决定
C. 受迫振动,频率由水体自身性质决定
D. 受迫振动,频率由波源决定
(3)若使波源保持振动情况不变匀速向缝隙靠近,则狭缝右侧水波的( )
A. 波速不变,频率不变 B. 频率变小,波长变大
C. 频率变大,波长变小 D. 频率不变,波长不变
【答案】(1)B (2)D (3)C
【解析】
【小问1详解】
衍射的定义是波绕过障碍物或缝隙,继续在障碍物后方传播的现象。本题中水波通过障碍物的缝隙后,在狭缝右侧形成了以狭缝为中心的环形波,符合衍射的特征:干涉需要两个相干波源叠加,折射是波进入不同介质时传播方向偏折,反射是波从障碍物返回原介质,均不符合题图现象。
故选B。
【小问2详解】
水面上的质点是在波源的驱动力作用下被迫振动,属于受迫振动;受迫振动的稳定频率由驱动力(也就是波源)的频率决定,和水体自身的固有频率无关。
故选D。
【小问3详解】
水波的波速仅由水的介质性质决定,因此波速保持不变;当波源匀速向缝隙靠近时,发生多普勒效应,狭缝右侧的观察者(介质中的质点)接收到的波的频率会大于波源的固有频率,即频率变大;
根据波速公式,不变、增大时,波长变小。
故选C。
12. 如图所示是库仑扭秤的原理图,细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的两端分别固定带电量为Q的带正电小球A和不带电小球B;把另一个带电量为q的金属小球C靠近A,A、C两球相互排斥至距离为r,已知静电力常量为k,忽略球的大小。则C球带____________电(填“正”或“负”),A、C两球间库仑力大小为____________。若,则A、C两球连线中点处的场强大小为____________,方向是____________(填“A指向C”或“C指向A”)若将一个不带电的相同金属小球D先与C球接触一下,再与A球接触一下……经过无数个来回后,调节A、C两球间距离仍为r,则A、C两球间的库仑力变为最初的____________倍。
【答案】 ①. 正 ②. ③. ④. A指向C ⑤.
【解析】
【详解】[1] 根据库仑定律,点电荷之间的库仑力为
代入两球电量和间距,得库仑力大小
[2][3] 已知,中点到两球的距离均为,由
A在中点产生的场强,正电荷场强背离自身,方向为A指向C;
C在中点产生的场强:,正电荷场强背离自身,方向为C指向A;
两场强方向相反,合场强,合场强方向与更大的一致,即A指向C。
[4] A、C初始总电荷量为,经过无数次相同金属小球D的反复接触后,电荷会在三个相同金属球间平分,最终两球带电量均为。
初始库仑力
最终库仑力
因此倍数为
四、计算题
13. 如图所示,空间有一水平向左的匀强电场, 。电场中有M、N两点,它们的连线与水平方向的夹角为37°,M、N两点之间的距离L=0.6m。一带正电的电荷量为q、质量为m的小球,在一沿MN连线方向的恒定拉力F的作用下以速度由M匀速运动到N,当带电小球到达N点时,撤去外力F。(重力加速度g取,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球的比荷()为多少?
(2)小球从N点又回到N点需多长时间?
(3)小球回到M点时的速率为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球由M匀速运动到N,由平衡知识得
解得
【小问2详解】
小球从N点又回到N点小球先做匀减速直线运动,后做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得
解得加速度大小
小球从N点又回到N点需多长时间
【小问3详解】
由对称性可知:小球回到N点速度大小
从点到点,由运动学公式
解得
14. 如图示,有a、b、c三点处在匀强电场中,ab=5cm,ac=20cm,其中ab与电场方向平行,ab与ac成角,一电子(其电荷量)从a移到c克服电场力做功。设a点电势求:
(1)匀强电场的电场强度大小及方向;
(2)c点电势为多少?
(3)电子在b点的电势能为多少?
【答案】(1),水平向右
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
电子从a移到c电场力做负功,所以场强方向水平向右,根据
且,
解得
【小问2详解】
根据
又
解得
【小问3详解】
同理
又
可得点的电势
电子在b点的电势能为
15. 如图同一均匀介质中有A(0,0)、B(4,0)、C(0,3)三点在xOy平面内,两波源分别置于A、B两点,两波源频率均为2.5Hz。t=0时,从平衡位置起振,起振方向都垂直于xOy平面,A波源起振方向向下,B波源起振方向向上。振幅均为2cm。两波源持续产生简谐横波,波分别沿AC、BC方向传播,两波第一次到达C点的时间差0.2s。求:
(1)两横波的波长为多少;
(2)在t=0.25s时B质点离开平衡位置的位移;
(3)从t=0到t=1.15s,质点C运动路程。
【答案】(1)4m (2)位移大小为,方向垂直xOy平面向下。
(3)
【解析】
【小问1详解】
A到C的距离 ,B到C的距离
同一均匀介质中波速处处相等,两波到达C的时间差满足
代入数值解得波速
已知波的频率,由波长公式
得
【小问2详解】
B是波源,振动周期,起振方向向上。
,B点的振动方程为 (,)
代入得
即位移大小为,方向垂直xOy平面向下。
【小问3详解】
0~0.3s:无波传到C,C静止,路程为0。
0.3s~0.5s:仅A波传到C,A波起振方向向下,C从平衡位置开始向下振动,振动时长
单波振幅为2cm,此过程路程为。
0.5s~1.15s:两波同时存在于C点,两波源起振方向相反,C到两波源的波程差
结合起振方向相反的条件,两波在C点的振动同相,C为振动加强点,合振幅
此阶段时长
全振动的总路程为 ,1个完整周期路程为,剩余的振动路程为
因此该阶段总路程为
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高2025级高二上期物理学科10月质量检测
一、单选(每小题4分,计28分)
1. 下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
A. B.
C. D.
2. 如图所示,一正电荷在匀强电场中,从运动,在这个过程中,其电势能增大的过程是( )
A. B.
C. D.
3. 一列简谐横波某时刻波形如图所示,此时质点P的速度方向沿轴正方向,则( )
A. 这列波沿轴负方向传播
B. 质点此时速度最大,加速度最小
C. 再经过一段时间,质点P比质点先到达波谷
D. 经过一个周期,质点沿轴正方向移动了4m距离
4. M和N是两个都不带电的物体。它们互相摩擦后,M带正电荷,已知元电荷。下列判断正确的有( )
A. M在摩擦过程中失去个电子
B. N在摩擦后一定带负电荷
C. 摩擦过程中电子从N转移到M
D. 在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
5. 某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示,虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹,、分别是运动轨迹与等势面、的交点。下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电荷
B. 点的电场强度比点的大
C. 粒子在点的电势能小于在点的电势能
D. 粒子在运动轨迹上存在动能最小的点
6. 一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播,图甲是时该波的波形图,图乙是处质点的振动图像。则时该波的波形图为( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示,边长为的绝缘菱形支架EFGH竖直放置,FG边固定于水平地面,。E、G两点各固定一带电小球,两小球带等量异种电荷。点H、F间固定一光滑绝缘直轨道,另一带电小球q从H点沿轨道由静止下滑至F点。重力加速度大小为g、小球均可视为点电荷。则小球q在运动过程中,下列说法不正确的是( )
A. 机械能可能先减小后增大
B. 所受支持力可能先减小后增大
C. 所受电场力一定先增大后减小
D. 到达F点时的速率一定为
二、多选(每小题6分,计18分。不全对3分,有错选0分)
8. 如图所示,为一点电荷的电场,其中实线箭头表示电场线,三条虚直线等间距,,那么以下说法正确的是( )
A. 该场源电荷为正电荷
B. 电势
C. 场强
D. 电势差
9. 一列简谐横波在某时刻的波形如图中实线所示,经后波形如图中虚线所示,则( )
A. 该波的波速不可能小于15m/s
B. 该波的周期可能为0.32s
C. 该波的周期不可能小于0.2s
D. 若波速为25m/s,波一定向x轴负方向传播
10. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0时刻波源质点O从平衡位置开始振动,图甲是简谐横波在时的部分波形图,图乙是这列波上处的质点从时刻开始振动的图像,下列说法正确的是( )
A. 波源的起振方向向上 B. 时,处的质点在波谷处
C. 波的频率 D. 波源的振动方程为
三、实验题(每空2分,计16分)
11. 发波水槽是演示波动过程的重要实验仪器。其中包括波的形成、传播以及波的干涉和衍射等物理现象。如图所示,某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的缝隙后在水面上继续传播。
(1)图中可观察到波的现象是( )
A. 干涉 B. 衍射 C. 折射 D. 反射
(2)水面各点的振动均为( )
A. 自由振动,频率由水体自身性质决定
B. 自由振动,频率由波源决定
C. 受迫振动,频率由水体自身性质决定
D. 受迫振动,频率由波源决定
(3)若使波源保持振动情况不变匀速向缝隙靠近,则狭缝右侧水波的( )
A. 波速不变,频率不变 B. 频率变小,波长变大
C. 频率变大,波长变小 D. 频率不变,波长不变
12. 如图所示是库仑扭秤的原理图,细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的两端分别固定带电量为Q的带正电小球A和不带电小球B;把另一个带电量为q的金属小球C靠近A,A、C两球相互排斥至距离为r,已知静电力常量为k,忽略球的大小。则C球带____________电(填“正”或“负”),A、C两球间库仑力大小为____________。若,则A、C两球连线中点处的场强大小为____________,方向是____________(填“A指向C”或“C指向A”)若将一个不带电的相同金属小球D先与C球接触一下,再与A球接触一下……经过无数个来回后,调节A、C两球间距离仍为r,则A、C两球间的库仑力变为最初的____________倍。
四、计算题
13. 如图所示,空间有一水平向左的匀强电场, 。电场中有M、N两点,它们的连线与水平方向的夹角为37°,M、N两点之间的距离L=0.6m。一带正电的电荷量为q、质量为m的小球,在一沿MN连线方向的恒定拉力F的作用下以速度由M匀速运动到N,当带电小球到达N点时,撤去外力F。(重力加速度g取,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球的比荷()为多少?
(2)小球从N点又回到N点需多长时间?
(3)小球回到M点时的速率为多少?
14. 如图示,有a、b、c三点处在匀强电场中,ab=5cm,ac=20cm,其中ab与电场方向平行,ab与ac成角,一电子(其电荷量)从a移到c克服电场力做功。设a点电势求:
(1)匀强电场的电场强度大小及方向;
(2)c点电势为多少?
(3)电子在b点的电势能为多少?
15. 如图同一均匀介质中有A(0,0)、B(4,0)、C(0,3)三点在xOy平面内,两波源分别置于A、B两点,两波源频率均为2.5Hz。t=0时,从平衡位置起振,起振方向都垂直于xOy平面,A波源起振方向向下,B波源起振方向向上。振幅均为2cm。两波源持续产生简谐横波,波分别沿AC、BC方向传播,两波第一次到达C点的时间差0.2s。求:
(1)两横波的波长为多少;
(2)在t=0.25s时B质点离开平衡位置的位移;
(3)从t=0到t=1.15s,质点C运动路程。
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