精品解析：山西太原市第五中学2026-2027学年高二上学期阶段检测物理试题

太原五中2026—2027学年度第一学期学科阶段性检测 高二物理 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 人类研究电现象和磁现象的历史与力学同样丰富多彩，下列关于物理学家对电现象探索说法正确的是（ ） A. 密立根通过实验测出电子电量，正式确定电子即为元电荷，自然界任何带电体所带电量都是元电荷的整数倍。 B. 富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷；随着科学的进步，科学家们发现目前自然界中不止这两种电荷。 C. 法拉第提出电荷周围存在电场，并引入电场线来描述电场；电场线虽然看不见，但它是客观存在的物质。 D. 库仑通过扭秤实验发现，真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，其形式与万有引力定律相似。 【答案】D 【解析】 【详解】A．密立根通过油滴实验测出了电子的电荷量，但元电荷是最小的电荷量，是电量的最小单位，并非电子本身，故A错误； B．富兰克林命名了正、负电荷，目前自然界中仅存在正、负两种电荷，不存在第三种电荷，故B错误； C．法拉第提出电场概念并引入电场线描述电场，电场是客观存在的物质，但电场线是人为假想的、用于形象描述电场的曲线，并非客观存在，故C错误； D．库仑通过扭秤实验总结出库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，该规律的数学形式和万有引力定律的平方反比形式相似，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，在干燥环境中将带正电的小球靠近一对带有绝缘支架的空心枕形导体A和B时，发现导体A和B下方的一对金属箔张开。以下说法正确的是（ ） A. 静电平衡前，A中带正电的原子核向B移动，静电平衡时B的电势高于A B. 导体中感应电荷分布在导体外部且导体A的带电量大于导体B的带电量 C. 导体A和B上的感应电荷在A和B内部产生的电场强度为0 D. 用导线连接A和地面，数秒后断开连接再移走C，A和B都带上负电 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属导体中的自由移动电荷是带负电的自由电子，且静电平衡时A、B是等势体，二者电势相等，故A错误； B．静电平衡时感应电荷全部分布在导体外表面，原本A、B是接触的整体，近端A感应出的负电荷总电量，和远端B感应出的正电荷总电量大小相等，A、B带电量绝对值相等，故B错误； C．静电平衡的本质是：施感电荷（带正电的小球C）的电场，与A、B上感应电荷的电场在导体内部叠加，合场强为0，并非感应电荷单独产生的场强为0，故C错误； D．用导线连接A和地面时，大地的自由电子会在正电荷C的吸引下流向导体，原本远端B的正电荷被电子中和，断开接地后再移走C，多余的负电荷会重新分布在A、B组成的导体上，因此A和B都带上负电，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，O是等量异种点电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D也关于O对称。则（　　） A. B、C两点场强大小相等，方向相反 B. A、D两点场强大小相等，方向相反 C. B、O、C三点比较，O点场强最大 D. E、O、F三点比较，O点场强最大 【答案】D 【解析】 【详解】A．如图所示为等量异种点电荷的电场线，由对称性可看出，B、C两点电场线的疏密程相同，场强大小相等，场强方向均由B到C，方向相同，A错误； B．由对称性可看出，A、D两点电场线的疏密程度相同，场强大小相等，由图可知A、D两点场强方向相同，B错误； C． 由图可看出，B、O、C三点比较，B、C 两点是对称点，电场线疏密程度相同，场强大小相等，且大于O点的电场线的疏密程度，即大于O点的场强，C错误； D．由图可看出，E、O、F三点比较，E、F 是对称点，电场线疏密程度相同，都小于O点的电场线的疏密程度，所以O点场强最大，D正确。 故选D。 4. 如图所示，实线为三条电场线，从电场中M点以相同的方向射出a、b两个带电粒子，其仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示。则（ ） A. a一定带正电，b一定带负电 B. a和b的速度最终都将增加 C. a的加速度将增大，b的加速度将减小 D. 该电场的等差等势面为曲线且从左往右越来越稀疏 【答案】B 【解析】 【详解】A．由曲线运动所受力方向可得带电粒子所受电场力沿电场线指向曲线凹侧，在电场中，带电粒子所受电场力方向与电场线方向和带电粒子电性有关，但题中电场线方向和带电粒子电性均未知，因此无法确定粒子电性，故A错误； B．由曲线轨迹可得带电粒子所受电场力沿电场线指向曲线凹侧，带电粒子在M点射出速度方向由M点指向两曲线上侧相夹的区域，则随着运动，a、b两个带电粒子速度方向分别为沿曲线切线指向左上方、沿曲线切线指向右上方，则随着带电粒子运动，带电粒子a、b所受电场力与速度夹角都将为锐角，电场力对带电粒子a、b将做正功，则带电粒子a和b的速度最终都将增加，故B正确； C．电场线的疏密表示电场强度的大小，则带电粒子a所受电场力逐渐减小，带电粒子b所受电场力逐渐增大，则由牛顿第二定律得带电粒子a的加速度将减小，带电粒子b的加速度将增大，故C错误； D．由等势线越密，电场强度越大，等势线与电场线处处垂直得该电场的等差等势面为曲线且从左往右越来越密，故D错误。 故选B。 5. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，x轴上各点电势随位移x的变化关系如图所示，其中段是曲线，是顶点，段是直线，且与抛物线相切。粒子由O到的运动过程中，下列说法正确的是 （　　） A. 粒子在处速度最大 B. 粒子在处加速度最大 C. 粒子在段加速度不变 D. 粒子在段做匀速直线运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．粒子带负电，处电势最低，则粒子在处电势能最大，动能最小，速度最小，选项A错误； B．图线的斜率的大小表示电场强度E的大小，处电场强度大小为0，由 知粒子在处加速度为0，选项B错误； CD．段电场强度E不变，则粒子在该段运动时加速度不变，做匀加速直线运动，选项C正确、选项D错误。 故选C。 6. 如图所示，绝缘光滑半圆环轨道半径为R，置于竖直向上的匀强电场E中。在轨道上端与圆心等高位置处一质量为m、带电量为+q的小球由静止释放，小球沿轨道下滑。已知电场强度，下列说法正确的是（ ） A. 小球运动过程机械能守恒 B. 小球机械能与电势能之和先减小后增大 C. 小球到达最低点时，小球对轨道的压力大小为 D. 小球下滑到最低点过程中，电势能减少 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球运动过程中竖直向上的电场力对带正电的小球做功，不满足机械能守恒条件，故A错误； B．轨道的支持力始终与小球速度方向垂直、不做功，只有重力和电场力做功，因此小球的动能、重力势能、电势能三者总和守恒，也就是机械能（动能+重力势能）与电势能之和为恒定值，故B错误； C．小球从与圆心等高的初始位置滑到最低点，下落的竖直高度为R，由动能定理： 在最低点，向心力指向圆心（竖直向上），对小球由向心力公式： 代入数值解得 根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力大小为，故C正确； D．小球下滑到最低点的过程中，电场力竖直向上，位移的竖直分量向下，电场力做负功，根据电场力做功与电势能变化的关系，电势能会增加，故D错误。 故选C。 7. 空间中存在一与正三角形ABC平面平行的匀强电场，三角形边长为20 cm，M、N两点将AC边三等分，P、Q两点将BC边三等分。将一个电子从A点移到M点和从M点移到P点电场力做功相同。已知B点电势为1 V，C点电势为4 V，则下列判断正确的是（ ） A. M点电势为 B. 电子在M点的电势能比P点小 C. 匀强电场的电场强度大小为 D. 电子从A到M电场力做功为 【答案】C 【解析】 【详解】A．匀强电场中，电场力做功满足，由题意电子从A到M和M到P电场力做功相等，可得 即 由三等分点的电势线性规律：M、N三等分AC，故 P、Q三等分BC，故 代入已知、，联立可解得，，，故A错误； B．电子电势能，M点电势小于P点电势，因此电子在M点的电势能大于在P点的电势能，故B错误； C．由，可知AB为等势线，电场线垂直AB指向电势降低的方向。正三角形边长0.2 m，C到AB的垂直距离为 电场强度，故C正确； D．电子从A到M的电场力做功，故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 某年暑期的雷雨天，多名在沙漠中游玩的游客突然发现自己的头发向上竖起，出现“怒发冲冠”现象，引发网络热议。关于此现象，以下说法正确的是（ ） A. 发生这种现象是由于人体和头发带上了同种电荷 B. 出现此现象时人体内部的电场强度很大 C. 此时不能使用金属骨架的雨伞挡雨，金属构件易发生尖端放电引来雷电 D. 由于金属是导体，所以此时有金属外壳的越野车内也不安全，应该尽快离开 【答案】AC 【解析】 【详解】A．雷雨天云层附近存在强电场，人体作为导体发生静电感应后，头发会带上与人体同号的同种电荷，同种电荷相互排斥，就会出现“怒发冲冠”的现象，故A正确； B．出现静电感应现象时，人体是处于静电平衡状态的导体，静电平衡状态下导体内部的电场强度处处为零，并非电场强度很大，故B错误； C．金属骨架的雨伞有突出的金属尖端，在雷雨天的强电场环境下，尖锐的金属构件很容易发生尖端放电，主动引来雷电，因此此时不能使用这类雨伞，故C正确； D．有金属外壳的越野车属于“法拉第笼”结构，当遭遇雷电时，静电屏蔽效应会让车内电场强度始终为零，电荷仅分布在金属外壳表面，车内是安全的，不需要离开，故D错误。 故选AC。 9. 静电场在轴上的电场强度随的变化关系如图所示，轴正向为场强正方向，其中、、、是间隔相等的四点，选无穷远处电势为零，下列说法正确的是（ ） A. 、两点之间电势差的绝对值小于、两点之间电势差的绝对值 B. 和处电场强度方向不同 C. 负点电荷由运动到的过程中，电势能减小 D. 正点电荷由运动到的过程中电场力先减小再增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由可知，图线与轴围成的面积对应两点间的电势差。由图可知到区间的的绝对值整体小于到区间的的绝对值，且两段区间间隔相等，因此、两点之间电势差的绝对值小于、两点之间电势差的绝对值，故A正确； B．场强的正负代表方向，和处的均为负值，说明两场强方向都沿轴负方向，方向相同，故B错误； C．从到，场强始终沿轴负方向，沿电场线方向电势降低，因此负点电荷由运动到电势逐渐升高。根据电势能公式 负电荷，故负电荷所处位置电势越高则电势能越小，因此负电荷从运动到电势能减小，故C正确； D．电场力，正点电荷的电场力大小与场强的大小成正比。从到的过程中，的绝对值先增大再减小，因此电场力先增大再减小，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，平行板电容器两极板水平放置，现将其与二极管串联接在电动势为的直流电源上，电容器下极板接地，静电计所带电量可忽略。开关闭合，稳定时一带电油滴静止在两板间的点。下列说法正确的是（ ） A. 保持闭合，若将上极板缓慢上移，A、B两板间的电场强度减小 B. 保持闭合，若将上极板缓慢左移，点的电势变大 C. 保持闭合，若将上极板缓慢下移，带电油滴向上运动 D. 若断开，将上极板缓慢下移，静电计指针偏转角变小 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．根据平行板电容器电容的决定式可知，若将上极板缓慢上移，两板间的距离增大，则电容减小。若无二极管，由于电容器与电源相连，则电容器两板间的电势差应保持不变，那么根据电容器的定义式可知，由于电容的减小，电容器的电荷量将要减小，即电容器将要放电，但由于二极管的单向导电性，导致电容器不能放电，所以其电荷量保持不变。根据匀强电场电场强度与电势差的关系式有 根据电容器的定义式有 根据平行板电容器电容的决定式有 联立解得两板间电场强度的表达式为 由于电容器的电荷量和两板的正对面积都不变，所以两板间的电场强度也不变，故A错误； B．由A选项分析可知，保持闭合，若将上极板缓慢左移，两板的正对面积减小，则两板间的电场强度增大。已知电容器下极板接地，则下极板的电势为0，设点到下极板的距离为，则点的电势为 由于点到下极板的距离不变，两板间的电场强度增大，所以点的电势增大，故B正确； C．根据平行板电容器电容的决定式可知，若将上极板缓慢下移，两板间的距离减小，则电容增大。由于二极管允许充电，所以电容器两极板间的电势差保持不变。根据可知，由于保持不变，减小，所以两板间的电场强度增大。带电油滴原来静止，根据平衡关系有 所以由于两板间电场强度的增大，带电油滴向上运动，故C正确； D．若断开，电容器的电荷量保持不变。将上极板缓慢下移，两板间的距离减小，由A选项分析可知，由于电容器的电量和两板的正对面积都不变，所以两板间的电场强度也不变。根据可知，由于两板间的距离减小，则电容器两板间的电势差减小。由于静电计测量的是电容器两板间的电势差，所以静电计指针偏转角变小，故D正确。 故选BCD。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某实验小组用如图甲所示的实验装置来探究电荷之间相互作用的规律，用如图乙所示的装置结合库仑定律来分析力的平衡问题。 （1）在图甲装置中，把带正电的物体固定在M处，然后把系着带正电小球的绝缘细线的另一端固定在P位置，小球带动细线发生偏转。改变M处带电体与小球之间的距离L（远大于小球直径），L越大，细线与竖直方向的夹角θ越________（填“大”或“小”）。固定带电体的位置，改变其所带电荷量，Q越大，θ越________（填“大”或“小”）。 （2）如图乙所示，把小球A、B（视为点电荷）分别挂在不等长绝缘细线下端，稳定时小球A、B处于同一水平面上，细线与竖直方向的夹角分别为α、β（α>β）。小球A对小球B的库仑力________小球B对小球A的库仑力，小球A的质量________小球B的质量。若将小球A、B接触一下再悬挂起来，两小球重新静止时两细线均竖直，则接触前小球A的电荷量大小________小球B的电荷量大小。（均填“>”“<”或“=”） （3）某同学将两个半径为R的金属小球分别带上了和的正电，并使其球心相距3R，应用库仑定律，计算了两球之间的库仑力，则该同学的计算结果________（填“偏大”“偏小”或“正确”）。 【答案】（1） ①. 小 ②. 大 （2） ①. = ②. < ③. = （3）偏大 【解析】 【小问1详解】 [1]对带正电小球受力分析，小球受重力、拉力、库仑斥力平衡，可得 根据库仑定律得 可得两球间距越大，库仑斥力越小，细线与竖直方向的夹角越小； [2]固定带电体位置，两球间距不变，增大电荷量，库仑斥力变大，因此偏角越大。 【小问2详解】 [1]根据牛顿第三定律，A对B的库仑力与B对A的库仑力是一对相互作用力，大小相等。 故填“=”。 [2]对A球受力分析得 对B球受力分析得 已知，即，可得 故填“<”。 [3]两球接触后细线均竖直，说明接触后两球之间库仑力为0，即两小球接触后均不带电，说明接触前两球带异种电荷，且A的电荷量大小等于B的电荷量大小。 故填“=”。 【小问3详解】 两个带正电的金属小球球心距仅为，不满足“远大于小球自身半径”的点电荷条件，同种正电荷相互排斥，电荷会集中在两球的远端，实际等效电荷间距大于。该同学直接用球心距代入库仑定律计算，相当于代入的距离比实际等效距离偏小，因此计算得到的库仑力结果偏大。 12. 如图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容与其极板间距离、极板间正对面积之间的关系装置图。请回答下列问题： （1）本实验采用的科学方法是________。 A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 建立物理模型法 （2）正对面积减小时，静电计指针的偏转角度________；板间距离增大时，电容器的电容________（两空均选填“增大”、“减小”或“不变”） （3）如图甲所示是观察电容器的充、放电现象实验装置的电路图。电源输出电压恒为，是单刀双掷开关，为灵敏电流计，为平行板电容器。 ①当开关接________时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电。电容器充电完毕，断开开关，此时如图所示的电路图中电容器上极板________（填“带正电”、“带负电”或“不带电”）； ②放电过程中电容器的电压________、电容________（填“变小”、“变大”或“不变”）； （4）该同学用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容，充电过程中电容器极板间电压随电容器的带电量变化的图像分别如图乙中①②所示，其中对应电容为的充电过程图像是________（选填①或②）。 （5）电容器充电后就储存了能量，某同学从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压随电荷量变化的图像如图丙所示。按他的想法，下列说法正确的是________（填正确答案标号） A. 图线的斜率越大，电容越大 B. 搬运的电量，克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积 C. 对同一电容器，电容器储存的能量与两极间电压成正比 D. 若电容器电荷量为时储存的能量为，则电容器电荷量为时储存的能量为 【答案】（1）B （2） ①. 增大 ②. 减小 （3） ①. 1 ②. 带正电 ③. 变小 ④. 不变 （4）① （5）BD 【解析】 【小问1详解】 探究电容与极板间距、正对面积两个变量的关系时，需要控制其中一个量不变，研究电容和另一个量的关系，该方法为控制变量法。 故选B。 【小问2详解】 [1]电容器充电后断开电源，带电量几乎不变。正对面积减小时，由平行板电容决定式，可知电容减小，再由可知板间电压增大，静电计指针的偏转角度反映电容器极板间电压的大小，因此静电计指针偏转角度增大； [2]由平行板电容决定式，板间距离增大时，电容器的电容减小。 【小问3详解】 ①[1][2]开关接1时，电容器与电源相连，平行板电容器充电；电源正极接电容器上极板，因此充电完毕后上极板带正电。 ②[3][4]放电过程中极板带电量不断减小，而电容器本身的结构参数没有变化，因此电容不变，由可知电容器的电压变小。 【小问4详解】 由可知图线的斜率 斜率越大对应电容越小，故电容为电容器的充电过程图像是①。 【小问5详解】 A．由可知图线的斜率 图线的斜率越大，电容越小，故A错误； B．搬运的电量过程内电压近似不变，克服电场力做功 故搬运过程中，克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积，故B正确； C．把搬运各小段电荷量所做的功相加，电容器储存的能量等于图线下的三角形面积，即 对同一电容器，由电容定义式可知 代入能量公式得 故电容器储存的能量与两极间电压的平方成正比，故C错误； D．由上述分析可知电容器储存的能量 由电容定义式可知 联立得 则电容器电荷量为时储存的能量为，故D正确。 故选BD。 13. 如图所示，一质量、带电量的带电物块静止于倾角=53°的绝缘斜面上的点。绝缘细线一端固定在水平天花板上的点，另一端连接电量的带电小球，当细线与竖直方向的夹角=45°时小球恰好静止于点。已知、两点间距离，且位于同一水平线上，静电力常量，小球和物块均可视为点电荷，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，，。求： （1）小球的质量； （2）斜面与物块动摩擦因数的最小值。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据库仑定律得A、B两电荷间的库仑斥力 代入数值、、、 解得 小球受重力、细线拉力、水平向右的库仑斥力，三力平衡。细线与竖直方向夹角，将拉力正交分解后，水平方向 竖直方向 两式相除得 解得小球的质量 【小问2详解】 物块静止在斜面上，沿斜面方向和垂直斜面方向合力均为0，沿斜面方向物块重力的分力沿斜面向下，大小为 库仑力的分力沿斜面向上，大小为 ，可得静摩擦力沿斜面向上，当静摩擦力达到最大静摩擦力时，对应的动摩擦因数为最小值，即  其中最大静摩擦力 垂直斜面方向 解得最小动摩擦因数 14. 示波器是常用的电学观测仪器，核心部件包含电子加速装置与偏转极板。静止电子从灯丝发射，先经过加速电场加速，加速电压。加速后的电子沿水平中线射入平行板偏转电场并向上偏转，已知偏转极板板长，极板间距，两极板间偏转电压。电子质量，元电荷，不计电子重力。求： （1）电子离开加速电场时的速度大小； （2）判断偏转电场上下极板哪块极板电势更高，说明理由； （3）电子在偏转电场中运动时的加速度大小； （4）通过计算判断电子能否飞出偏转电场；若可以，求粒子出偏转极板时沿垂直于板面方向偏移的距离y；若不能，求打到极板时在偏转电场中运动的水平距离。（计算结果可以保留分数与根号） 【答案】（1） （2）上极板电势较高，因电子沿水平中线射入平行板偏转电场时向上偏转，可知上极板电势高； （3） （4）电子不能飞出偏转电场，打到极板时在偏转电场中运动的水平距离 【解析】 【小问1详解】 电子在加速电场中运动时由动能定理 解得 【小问2详解】 电子沿水平中线射入平行板偏转电场并向上偏转，可知上极板带正电，即上极板电势较高； 【小问3详解】 在偏转电场中 可得加速度 【小问4详解】 假设粒子能飞出偏转电场，则运动时间 此时偏转距离为 可知粒子不能从偏转电场中射出，竖直方向根据 可得 则打到极板时在偏转电场中运动的水平距离 15. 如图（a）所示，两竖直放置且足够大的平行金属板M、N，两板间距为d，在两板正中间竖直平面内固定有一水平绝缘横杆，一质量为m、电荷量为q的小球通过两根等长且不可伸长的绝缘轻绳悬挂于横杆下方，小球与横杆的距离为d，两绳的夹角为直角，如图（b），接通电源，使板间电压由0开始缓慢增大，小球缓慢向N靠近，在此过程中每个时刻小球都受力平衡，当小球接触N的瞬间，电荷量变为，板间电压停止增大并在此后保持恒定，在此恒定电压下，小球每次与M或N接触后瞬间，速度均减为0，带电荷量变化满足“电性反转、大小不变”，从而在两板间沿着圆弧往复运动，重力加速度为g，小球可视为质点，每次与板碰撞均不影响两板间电压，忽略空气阻力和电场的边缘效应，忽略小球所带电荷对板间电场的影响。 （1）求M、N间的恒定电压U； （2）求小球第一次碰撞M前瞬间，单根轻绳的拉力大小T； （3）若某次小球碰撞M时，M、N间的电压突变为原恒定电压的，其他条件不变，求小球最大动能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 两根等长轻绳夹角为90°，且小球到横杆的垂直距离为d,由几何关系可知，小球在垂直于横杆的竖直平面内做圆弧运动，其等效摆长L=d 当小球缓慢移动刚好接触到金属板N时，其水平位移为，设此时等效摆线与竖直方向夹角为θ，由几何关系有 解得θ=30° 此时小球处于受力平衡状态，在等效摆面内受力分析如图所示： 根据平衡条件有qE=mgtanθ 其中匀强电场的电场强度大为 联立代入数据解得M、N间的恒定电压 【小问2详解】 接通恒定电压后，小球接触N瞬间电荷量变为-q,受到的电场力反向，小球从N板（θ=30°）向M板（θ=-30°）运动，由于始末位置高度相同，重力做功为零； 根据动能定理，电场力做正功 解得第一次碰M前瞬间的速度 小球由两根空间夹角为90°的轻绳悬挂，设单根轻绳拉力为T，则两绳拉力在等效摆线方向的径向合力为2Tcos45°；小球到达M板前瞬间，受力分析如图所示： 根据牛顿第二定律，沿等效摆线的径向合外力提供向心力，有 将U和E的表达式代入，联立解得单根轻绳的拉力大小 【小问3详解】 电压突变为后，电场力变为。因，可知小球在最高点（M板处，θ=30°）碰后瞬间速度为零时，轻绳不能松弛，小球仍能沿圆弧往复运动，受力分析如图所示： 在此过程中，重力与电场力的合力可视为“等效重力”，设其与竖直方向的偏角为α，则 小球运动的最大动能出现在“等效最低点”（即速度方向与等效重力方向垂直处），因等效最低点偏角α<30°，即包含在实际运动轨迹内。此时小球所受的等效重力相对于N板处径向方向偏下，当小球运动到等效偏角α处时速度与等效重力垂直，动能最大，如图所示： 由三角函数关系可知 从M点运动到偏角α处，根据动能定理 即 将三角函数值代入并化简，解得最大动能 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 太原五中2026—2027学年度第一学期学科阶段性检测 高二物理 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 人类研究电现象和磁现象的历史与力学同样丰富多彩，下列关于物理学家对电现象探索说法正确的是（ ） A. 密立根通过实验测出电子电量，正式确定电子即为元电荷，自然界任何带电体所带电量都是元电荷的整数倍。 B. 富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷；随着科学的进步，科学家们发现目前自然界中不止这两种电荷。 C. 法拉第提出电荷周围存在电场，并引入电场线来描述电场；电场线虽然看不见，但它是客观存在的物质。 D. 库仑通过扭秤实验发现，真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，其形式与万有引力定律相似。 2. 如图所示，在干燥环境中将带正电的小球靠近一对带有绝缘支架的空心枕形导体A和B时，发现导体A和B下方的一对金属箔张开。以下说法正确的是（ ） A. 静电平衡前，A中带正电的原子核向B移动，静电平衡时B的电势高于A B. 导体中感应电荷分布在导体外部且导体A的带电量大于导体B的带电量 C. 导体A和B上的感应电荷在A和B内部产生的电场强度为0 D. 用导线连接A和地面，数秒后断开连接再移走C，A和B都带上负电 3. 如图所示，O是等量异种点电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D也关于O对称。则（　　） A. B、C两点场强大小相等，方向相反 B. A、D两点场强大小相等，方向相反 C. B、O、C三点比较，O点场强最大 D. E、O、F三点比较，O点场强最大 4. 如图所示，实线为三条电场线，从电场中M点以相同的方向射出a、b两个带电粒子，其仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示。则（ ） A. a一定带正电，b一定带负电 B. a和b的速度最终都将增加 C. a的加速度将增大，b的加速度将减小 D. 该电场的等差等势面为曲线且从左往右越来越稀疏 5. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，x轴上各点电势随位移x的变化关系如图所示，其中段是曲线，是顶点，段是直线，且与抛物线相切。粒子由O到的运动过程中，下列说法正确的是 （　　） A. 粒子在处速度最大 B. 粒子在处加速度最大 C. 粒子在段加速度不变 D. 粒子在段做匀速直线运动 6. 如图所示，绝缘光滑半圆环轨道半径为R，置于竖直向上的匀强电场E中。在轨道上端与圆心等高位置处一质量为m、带电量为+q的小球由静止释放，小球沿轨道下滑。已知电场强度，下列说法正确的是（ ） A. 小球运动过程机械能守恒 B. 小球机械能与电势能之和先减小后增大 C. 小球到达最低点时，小球对轨道的压力大小为 D. 小球下滑到最低点过程中，电势能减少 7. 空间中存在一与正三角形ABC平面平行的匀强电场，三角形边长为20 cm，M、N两点将AC边三等分，P、Q两点将BC边三等分。将一个电子从A点移到M点和从M点移到P点电场力做功相同。已知B点电势为1 V，C点电势为4 V，则下列判断正确的是（ ） A. M点电势为 B. 电子在M点的电势能比P点小 C. 匀强电场的电场强度大小为 D. 电子从A到M电场力做功为 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 某年暑期的雷雨天，多名在沙漠中游玩的游客突然发现自己的头发向上竖起，出现“怒发冲冠”现象，引发网络热议。关于此现象，以下说法正确的是（ ） A. 发生这种现象是由于人体和头发带上了同种电荷 B. 出现此现象时人体内部的电场强度很大 C. 此时不能使用金属骨架的雨伞挡雨，金属构件易发生尖端放电引来雷电 D. 由于金属是导体，所以此时有金属外壳的越野车内也不安全，应该尽快离开 9. 静电场在轴上的电场强度随的变化关系如图所示，轴正向为场强正方向，其中、、、是间隔相等的四点，选无穷远处电势为零，下列说法正确的是（ ） A. 、两点之间电势差的绝对值小于、两点之间电势差的绝对值 B. 和处电场强度方向不同 C. 负点电荷由运动到的过程中，电势能减小 D. 正点电荷由运动到的过程中电场力先减小再增大 10. 如图所示，平行板电容器两极板水平放置，现将其与二极管串联接在电动势为的直流电源上，电容器下极板接地，静电计所带电量可忽略。开关闭合，稳定时一带电油滴静止在两板间的点。下列说法正确的是（ ） A. 保持闭合，若将上极板缓慢上移，A、B两板间的电场强度减小 B. 保持闭合，若将上极板缓慢左移，点的电势变大 C. 保持闭合，若将上极板缓慢下移，带电油滴向上运动 D. 若断开，将上极板缓慢下移，静电计指针偏转角变小 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某实验小组用如图甲所示的实验装置来探究电荷之间相互作用的规律，用如图乙所示的装置结合库仑定律来分析力的平衡问题。 （1）在图甲装置中，把带正电的物体固定在M处，然后把系着带正电小球的绝缘细线的另一端固定在P位置，小球带动细线发生偏转。改变M处带电体与小球之间的距离L（远大于小球直径），L越大，细线与竖直方向的夹角θ越________（填“大”或“小”）。固定带电体的位置，改变其所带电荷量，Q越大，θ越________（填“大”或“小”）。 （2）如图乙所示，把小球A、B（视为点电荷）分别挂在不等长绝缘细线下端，稳定时小球A、B处于同一水平面上，细线与竖直方向的夹角分别为α、β（α>β）。小球A对小球B的库仑力________小球B对小球A的库仑力，小球A的质量________小球B的质量。若将小球A、B接触一下再悬挂起来，两小球重新静止时两细线均竖直，则接触前小球A的电荷量大小________小球B的电荷量大小。（均填“>”“<”或“=”） （3）某同学将两个半径为R的金属小球分别带上了和的正电，并使其球心相距3R，应用库仑定律，计算了两球之间的库仑力，则该同学的计算结果________（填“偏大”“偏小”或“正确”）。 12. 如图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容与其极板间距离、极板间正对面积之间的关系装置图。请回答下列问题： （1）本实验采用的科学方法是________。 A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 建立物理模型法 （2）正对面积减小时，静电计指针的偏转角度________；板间距离增大时，电容器的电容________（两空均选填“增大”、“减小”或“不变”） （3）如图甲所示是观察电容器的充、放电现象实验装置的电路图。电源输出电压恒为，是单刀双掷开关，为灵敏电流计，为平行板电容器。 ①当开关接________时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电。电容器充电完毕，断开开关，此时如图所示的电路图中电容器上极板________（填“带正电”、“带负电”或“不带电”）； ②放电过程中电容器的电压________、电容________（填“变小”、“变大”或“不变”）； （4）该同学用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容，充电过程中电容器极板间电压随电容器的带电量变化的图像分别如图乙中①②所示，其中对应电容为的充电过程图像是________（选填①或②）。 （5）电容器充电后就储存了能量，某同学从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压随电荷量变化的图像如图丙所示。按他的想法，下列说法正确的是________（填正确答案标号） A. 图线的斜率越大，电容越大 B. 搬运的电量，克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积 C. 对同一电容器，电容器储存的能量与两极间电压成正比 D. 若电容器电荷量为时储存的能量为，则电容器电荷量为时储存的能量为 13. 如图所示，一质量、带电量的带电物块静止于倾角=53°的绝缘斜面上的点。绝缘细线一端固定在水平天花板上的点，另一端连接电量的带电小球，当细线与竖直方向的夹角=45°时小球恰好静止于点。已知、两点间距离，且位于同一水平线上，静电力常量，小球和物块均可视为点电荷，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，，。求： （1）小球的质量； （2）斜面与物块动摩擦因数的最小值。 14. 示波器是常用的电学观测仪器，核心部件包含电子加速装置与偏转极板。静止电子从灯丝发射，先经过加速电场加速，加速电压。加速后的电子沿水平中线射入平行板偏转电场并向上偏转，已知偏转极板板长，极板间距，两极板间偏转电压。电子质量，元电荷，不计电子重力。求： （1）电子离开加速电场时的速度大小； （2）判断偏转电场上下极板哪块极板电势更高，说明理由； （3）电子在偏转电场中运动时的加速度大小； （4）通过计算判断电子能否飞出偏转电场；若可以，求粒子出偏转极板时沿垂直于板面方向偏移的距离y；若不能，求打到极板时在偏转电场中运动的水平距离。（计算结果可以保留分数与根号） 15. 如图（a）所示，两竖直放置且足够大的平行金属板M、N，两板间距为d，在两板正中间竖直平面内固定有一水平绝缘横杆，一质量为m、电荷量为q的小球通过两根等长且不可伸长的绝缘轻绳悬挂于横杆下方，小球与横杆的距离为d，两绳的夹角为直角，如图（b），接通电源，使板间电压由0开始缓慢增大，小球缓慢向N靠近，在此过程中每个时刻小球都受力平衡，当小球接触N的瞬间，电荷量变为，板间电压停止增大并在此后保持恒定，在此恒定电压下，小球每次与M或N接触后瞬间，速度均减为0，带电荷量变化满足“电性反转、大小不变”，从而在两板间沿着圆弧往复运动，重力加速度为g，小球可视为质点，每次与板碰撞均不影响两板间电压，忽略空气阻力和电场的边缘效应，忽略小球所带电荷对板间电场的影响。 （1）求M、N间的恒定电压U； （2）求小球第一次碰撞M前瞬间，单根轻绳的拉力大小T； （3）若某次小球碰撞M时，M、N间的电压突变为原恒定电压的，其他条件不变，求小球最大动能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $