2021-2022年四川省成都市树德中学高二（上）10月阶段性测试物理试题含解析

这是一份2021-2022年四川省成都市树德中学高二（上）10月阶段性测试物理试题含解析，共26页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。
树德中学高2020级高二上学期10月阶段性测试物理试题一、单项选择题（每题4分）1. 在物理学发展的过程中，有许多科学家做出了贡献。下列说法错误的是（　　）A. 自然界的电荷只有两种，库仑把它们命名为正电荷和负电荷B. 密立根首先测定了元电荷e的数值C. 库仑通过实验研究确认了真空中两点电荷之间相互作用力的规律D. 法拉第不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像【答案】A【解析】【分析】【详解】A．自然界的电荷只有两种，为正电荷和负电荷，但并不是库仑命名的，而是美国科学家富兰克林命令的，故A错误，符合题意；B．密立根通过油滴实验，首先比较准确地测定了元电荷e的数值，故B正确，不符合题意；C．库仑通过研究确认了真空中两点电荷之间相互作用力的规律，即库仑定律，故C正确，不符合题意；D．法拉第不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像，故D正确，不符合题意。故选A。2. 如图所示，将一金属空腔放在匀强电场中，稳定后，电场线如图分布。A为金属外一点，B为金属空腔内一个点。下列说法正确的是（　　）A. 金属外表面的电场和金属外表面垂直B. B点感应电场为零C. A点电场强度等于B点的电场强度D. 正电荷在A点的电势能等于在B点的电势能【答案】A【解析】【分析】【详解】A．金属空腔外表面电势相等，是一等势面，必定与电场垂直，故A正确；BC．由于静电屏蔽作用，空腔内部电场强度为0，则在B点，感应电场和匀强电场等大反向，A点电场强度一定大于B点的电场强度，故BC错误；D．沿电场线方向电势降低，而金属空腔又是一等势体，则A点电势大于B点电势，则正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，故D错误。故选A。3. 如图所示，d处固定有负点电荷Q，一个带电质点只在电场力作用下运动，射入此区域时的轨迹为图中曲线abc，a、b、c、d恰好是一正方形的四个顶点，则有（　　）A. a、b、c三点处电势高低关系是φa=φc>φbB. 质点由a到c，电势能先减小后增加，在b点动能最大C. 质点在a、b、c三点处的加速度大小之比为2∶1∶2D. 若将d处的点电荷改为＋Q，该带电质点的轨迹仍可能为曲线abc【答案】C【解析】【分析】【详解】A．距负电荷越近，电势越低，则，故A错误；B．由运动轨迹可知合力在轨迹的凹侧，则带电质点带正电，受到的作用力为引力，质点由a到b电场力做负功，电势能增加；由b到c电场力做正功，电势能减少，故B错误；C．由题可知abc三点到Q的距离之比为则由知三点的电场强度之比为由则三点所受电场力之比为根据牛顿第二定律可知三点的加速度之比为故C正确；D．若将d处的点电荷改为＋Q，带电质点受到斥力作用，由运动轨迹可知合力在轨迹的凹侧，故D错误。故选C。4. 两个分别带有电荷量-3Q和+5Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为（　　）A. F B. F C. F D. 15F【答案】C【解析】【分析】【详解】接触前两个金属小球之间的库仑力大小为F=k·两带电金属小球接触时，它们的电荷量先中和后均分，所以两球分开后带电荷量均为+Q，距离又变为原来的，则它们之间的库仑力为F′=k=联立得F′=F故选C5. 若盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点，O点为正方形中心，A、B、C、D为四边中点，如图所示。取无穷远处电势为零，关于这四个离子形成的电场，下列说法正确的是（　　）A. O点电场强度不为零B. O点电势不为零C. 线上各个位置电场强度的方向相同D. 和两直线上各个位置的电势相等【答案】D【解析】【分析】【详解】A．在等量同种电荷的电场中，中垂线与连线交点处场强为0，两个相互垂直的等量同种电荷的电场叠加，电场仍为0，故A错误；B．同样等量异种电荷的电场中，中垂线的电势为0，故O点电势为0，故B错误；C．根据电场叠加即对称性可知，C点的场强向右，D点场强向左，则CD两个位置电场强度的方向不相同，CD线上各个位置电场强度的方向不一定相同，故C错误；D．根据电势叠加可知，AB和CD连线上各点电势均为零，故D正确。故选D。6. 沿电场中某条直电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，坐标原点O、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，相邻两点间距相等。一个带正电的粒子从O点由静止释放，运动到A点的动能为Ek，仅考虑电场力作用，则（　　）A. 从O点到C点，电势先升高后降低B. 粒子先做匀加速运动，后做变加速运动C. 粒子在AB段电势能变化量大于BC段电势能变化量D. 粒子在AB段电势能变化量小于BC段电势能变化量【答案】C【解析】【分析】【详解】A．由题可知，电场方向沿x轴正方向，由O点到C点，沿电场线方向，电势逐渐降低，A项错误；B．带正电的粒子所受电场力与速度方向一致，所以粒子一直做加速直线运动，在O~x1段电场强度逐渐变大，带电粒子所受电场力逐渐变大，故粒子在OA段做加速度增大的变加速直线运动，B项错误；CD．E－x图像中图线与坐标轴所围面积代表电势差，可知AB段的电势差大于BC段的电势差，故电场力做功由电场力做功与电势能变化的关系得，粒子在AB段电势能变化量大于BC段的电势能变化量，C项正确，D项错误。故选C。7. 一半径为R的光滑圆环竖直放在水平向右场强为E的匀强电场中，如图所示，环上a、c是竖直直径的两端，b、d是水平直径的两端，质量为m的带电小球套在圆环上，并可沿环无摩擦滑动．现使小球由a点静止释放，沿abc运动到d点时速度恰好为零，由此可知，小球在b点时(　　)A. 加速度为零 B. 动能最大C. 电势能最大 D. 机械能最大【答案】D【解析】【详解】带电小球是沿abc运动，所以电场力向左，在运动过程中小球受到电场力，重力，圆环的弹力作用，到达b点时，速度不为零，继续做圆周运动，所以三力的合力不为零，根据牛顿第二定律可得，小球在b点的加速度一定不为零，A错误，小球运动到d点速度为零，由全过程动能定理有，因此电场力大小和重力大小相等，因此等效重力场的方向为斜向左下45度角的方向，小球最大速度点在bc之间，因此最大动能在bc之间取得，B错误；小球沿abcd运动过程中只有ab段电场力是做正功，电势能转化为机械能，所以b点的机械能最大，到达d点时，电场力做负功最多，机械能转化为电势能最大，所以d的电势能最大，C错误D正确；考点：考查了带电粒子在复合场中的运动8. 如图所示，有一长为L的细绳，一端悬挂在A点，另一端拴一质量为m、电量为q的带有负电荷的小球；悬点A处放一正电荷，电量也为q。如果要使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，如图所示。若已知重力加速度为g，则（　　） A. 小球到达最高点D点速度的最小值为B. 小球到达与A点等高的C点受到绳子拉力的最小值为为 2mgC. 小球到达最低点B点速度的最小值为 D. 小球到达最低点B点受到绳子拉力的最小值为【答案】D【解析】【分析】【详解】A．小球到达D点速度的最小时，满足因此最小速度为A错误；B．在C点，速度最小时，拉力最小，从D到C的过程中，机械能守恒解得B错误；C．从D到B的过程中满足机械能守恒因此B点速度的最小值C错误；D．在B点，根据牛顿第二定律解得D正确。故选D。二、多项选择题（每题4分）9. 如图是某等量电荷的等势线分布，相邻的等势线间电势差均相等，点a、b、c连线与两电荷的连线平行，且。一带负电的点电荷M仅在电场力的作用下经过a点时速度方向如图，经过b所在等势线到达c所在等势线，取无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　）
 A. 两等量电荷电性相反B. a、c两点的电场强度相同C. a、c两点的电势不相等D. 点电荷到达c所在等势线时速度大小与在a点时相等【答案】AC【解析】【分析】【详解】AB．依题意，根据题图提供等势线的分布情况，符合等量异种电荷等势线的分布特点，故该带电荷为两等量电荷，电性相反，根据等量异种电荷电场线的分布特点，可知a、c两点的电场强度大小相等，但方向不同，故A正确，B错误；CD．根据等量异种电荷等势线的分布特点，可知a、c两点的电势不相等，则点电荷仅在电场力的作用下从a点到达c所在等势线时，电场力做功不为零，动能将发生改变，所以点电荷到达c所在等势线时速度大小与在a点时不相等，故C正确，D错误。故选AC。10. 如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极接地，一带负电的油滴位于容器中的P点且处于静止状态，现将下极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，则（　　）
 A. 带电油滴将竖直向下运动 B. 带电油滴的机械能将增加C. P点的电势将降低 D. 通过灵敏电流计有从a往b的电流【答案】BC【解析】【分析】【详解】A．依题意知，电容器保持与电源连接，则电容器极板间电压不变，由可知，若将下极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，d减小，则板间场强增大，则油滴所受电场力增大，油滴将沿竖直向上运动，故A错误；BC．P点到上极板的距离不变，场强增大，由知，P点与上极板间电势差增大，P点的电势小于零，则P点的电势降低，由于油滴带负电，因向上运动，电场力做正功，则带电油滴的电势能将减小，机械能增大，故BC正确；D．将下极板竖直向上缓慢移动时，d减小，根据可知电容器电容增大；电容器的电压U不变；故根据可知电量增大，故电容器充电，电流计中有从b到a的电流，故D错误。故选BC。11. 如图所示，匀强电场与圆O平面平行，AB为圆直径，长度为20cm，C为圆周上一点，其中∠BAC=60°。已知A、B的电势分别为2V、6V，C点电势低于A点电势，圆上最低电势为0，最高电势为8V，下列说法正确的是（　　）A. 该电场的电场强度大小为40V/mB 把电子自A移动到C点，电子电势能增加2eVC. 把质子自C移动到B点，质子电势能增加4eVD. 把电子自C移动到O点，电子电势能减少3eV【答案】AB【解析】【分析】【详解】A．作过C点的直径，如图根据几何关系可以确定C点即为电势最低点，电势为0，另一端为8V，过C点直径方向即为电场线方向，电场强度 A正确；B．把电子自A移动到C点，电场力做2eV的负功，电子电势能增加2eV， B正确；CD．因为把质子自C移动到B点，质子电势能增加6eV把电子自C移动到O点，电子电势能增加4eV， CD错误。故选AB。12. 如图所示，在竖直放置的平行金属板A、B之间加上恒定电压U，A、B两板的中央留有小孔O1、O2，在B的右侧有平行于极板的匀强电场E，电场范围足够大，感光板MN垂直于电场方向放置，第一次从小孔O1处从静止释放一个质子，第二次从小孔O1处从静止释放一个α粒子，关于这两个粒子在电场中运动的判断正确的是（　　）A. 质子和α粒子打到感光板上时的速度之比为2∶1B. 质子和α粒子在电场中运动的时间相同C. 质子和α粒子打到感光板上时的动能之比为1∶2D. 质子和α粒子在电场中运动的轨迹重叠在一起【答案】CD【解析】分析】【详解】A．从开始运动到打到板上质子的速度为v1，α粒子速度为v2，根据动能定理有Uq＋Edq=mv2-0解得v=质子的比荷与α粒子的比荷之比为2∶1，代入得故A错误；B．设粒子在加速电场中加速时间为t1，加速位移为x1，在偏转电场中偏转时间为t2，偏转位移为y，有由于质子和α粒子的加速位移和偏转位移相同，但是比荷不同，所以运动时间不同，故B错误；C．从开始运动到打到板上，根据动能定理有Uq＋Edq=Ek-0解得Ek=q（U＋Ed）因为U、E、d相同，则有故C正确；D．带电粒子进入加速电场时，根据动能定理可得进入偏转电场后电势差为U2，偏转位移为y，有联立得速度的偏转角正切值为tanθ，有偏转位移y与速度的偏转角正切值tanθ与带电粒子无关，因此运动轨迹重叠在一起，故D正确。故选CD。13. 如图所示，真空中固定放置两等量正点电荷A、B，它们的电荷量均为Q，O为两点电荷连线的中点，D点与两点电荷构成等腰直角三角形，绝缘光滑杆固定在所在直线上。套在杆上的带电轻环由D点静止释放，运动到O点时，速度大小为v。带电轻环的质量为m，电量大小为q，不计轻环重力。将电荷B的电量改变为，仍将轻环由D点释放，下列说法中正确的是（　　）
 A. 电荷B改变电量前，D点电势高于O点电势B. 电荷B改变电量前，两点电势差的大小为C. 电荷B改变电量后，D点场强大小变为之前的倍D. 电荷B改变电量后，轻环运动到O点时的速度大小为【答案】CD【解析】【分析】【详解】A．根据等量正点电荷电势分布特点可知，离两等量正点电荷越近的位置电势越高，则D点电势低于O点电势，故A错误；B．从D到O只有电场力做功，由动能定理得解得故B错误；C．设AD间距离为r，电荷B改变电量前，由及电场强度的叠加法则可得，D点场强大小为电荷B改变电量后，D点场强大小为则故C正确；D．依题意，设电荷B未改变电量前，电荷A对轻环做的功为，电荷B对轻环做的功为，则有由动能定律有电荷B改变电量为原来的2倍后，轻环运动到每一个位置受到电荷B的库仑力均变为原来的2倍，所以，可得轻环从，电荷B对轻环做的功为电荷A对轻环做的功不变，则有联立以上式子可得O点时的速度大小为故D正确。故选CD。14. 制造纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行金属板，如图甲所示，加在A、B间的电压UAB做周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为-kU0(k≥1)，电压变化的周期为2T，如图乙所示．在t＝0时，有一个质量为m、电荷量为e的电子以初速度v0垂直电场方向从两极板正中间射入电场，在运动过程中未与极板相撞，且不考虑重力的作用，则下列说法中正确的是(　　)
 A. 若且电子恰好在2T时刻射出电场，则应满足的条件是B. 若k＝1且电子恰好在4T时刻从A板边缘射出电场，则其动能增加C. 若且电子恰好在2T时刻射出电场，则射出时的速度为D. 若k＝1且电子恰好在2T时刻射出电场，则射出时的速度为v0【答案】D【解析】【详解】竖直方向，电子在0～T时间内做匀加速运动，加速度的大小，位移，在T～2T时间内先做匀减速运动，后反向做匀加速运动，加速度的大小，初速度的大小v1=a1T，匀减速运动阶段的位移，由题知，解得 ，A错误；若k=1且电子恰好在4T时刻从A板边缘射出电场，电场力做功为零，动能不变，B错误；若k= 且电子恰好在2T时刻射出电场，垂直电场方向速度为v0，射出时的速度为，C错误；若k=1，电子在射出电场的过程中，沿电场方向的分速度方向始终不变，D正确．三、计算题（共44分）15. 如图所示，匀强电场电场线与平行，把的负电荷从点移到点，电场力做功长与成60°角。求：(1)两点的电势差；(2)设处电势为，则处电势为多少？(3)匀强电场场强大小和方向。
 【答案】(1)-6V；(2)-5V；(3)200V/m，沿电场线由指向【解析】【详解】(1)两点间的电势差(2)两点间的电势差解得。(3)由向作垂线交于，与在同一等势面上，沿场强方向两点间距离为电场强度方向沿电场线由指向。16. 如图所示，平面直角坐标系位于竖直平面内，倾斜光滑直轨道与y轴正方向夹角为，轨道与水平轨道及半径为R的竖直光滑圆管之间均平滑连接，圆管对应的圆心角为，其所在圆分别与x轴和y轴相切于B点和C点。已知第二象限内有方向竖直向下、大小为的匀强电场，第一象限内，的区域内有水平向右的匀强电场，场强大小为。质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从到O点距离为R的Q点由静止释放，经水平轨道进入圆管内。小球与水平轨道之间的动摩擦因数为，其余摩擦不计，所有轨道均为绝缘轨道，轨道的直径远小于所在圆的直径，小球所带电荷量不损失，进入和飞出管道时无能量损失，重力加速度为g。求：（1）小球经过坐标原点O处时的速度大小；（2）求小球在管道中速度最大时的位置坐标，并求出小球的最大速度；
 【答案】（1）；（2）；【解析】【分析】详解】（1）带电小球从Q点到O点，应用动能定理有代入题中已知量解得（2）小球从O点到B点过程中，动能定理可知解得小球进入圆管之后，进入复合场中，将重力场和电场合成为等效重力场，用表示该等效场的加速度，根据平行四边形法则可知等效重力与竖直方向的夹角满足则当小球运动到等效重力场与圆管相交点P时，速度最大。P点的位置为则P点的位置坐标为小球从B点到P点，根据动能定理可知解得17. 如图所示，水平放置的平行板电容器，原来AB两板不带电，B板接地，它的极板长，两板间距离，现有一微粒质量，带电荷量，以一定初速度从两板中间平行于极板射入，由于重力作用微粒恰好能落到A板的中点O处，取，试求：（1）带电粒子入射速度的大小（2）现使电容器带上电荷，使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出，则带电后A板的电势为多少【答案】(1)2.5 m/s；(2)6 V≤φA≤10 V【解析】【详解】(1)电容器不带电时，微粒做平抛运动，则有＝v0t，＝ gt2联立两式得v0＝代入数据得.(2)若使微粒能从电容器右侧射出，则要求A板的电势大于0，且B板接地电势等于0，则有A板电势最小时，微粒刚好从A板右侧边缘射出，则有l＝v0t1，＝a1且mg－q ＝ma1联立以上各式得φAmin＝6 V，A板电势最大时，微粒刚好从B板右侧边缘射出，则有q －mg＝ma2且有a2＝a1，代入数据解得φAmax＝10 V，综合可得6 V≤φA≤10 V18. 如图甲所示，边长为L的正方形区域ABCD内有竖直向下的匀强电场，电场强度为E，与区域边界BC相距L处竖直放置足够大的荧光屏，荧光屏与AB延长线交于O点。现有一质量为m，电荷量为+q的粒子从A点沿AB方向以一定的初速进入电场，恰好从BC边的中点P飞出，不计粒子重力。（1）求粒子进入电场前的初速度的大小；（2）其他条件不变，增大电场强度使粒子恰好能从CD边的中点Q飞出，求粒子从Q点飞出时的动能；（3）现将电场（场强为E）分成AEFD和EBCF相同的两部分，并将EBCF向右平移一段距离x（x≤L），如图乙所示。设粒子打在荧光屏上位置与O点相距y，求y与x的关系。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子进入电场前的初速度的大小为v0，进入电场后经时间t从P点飞出，根据类平抛运动规律有   ① ②联立①②解得   ③（2）设增大后的电场强度为E′，粒子进入电场后经时间t′从Q点以动能Ek1飞出，根据类平抛运动规律有   ③ ④根据动能定理有 ⑤联立③④⑤解得   ⑥（3）粒子在电场中做类平抛运动，在无电场区域做匀速直线运动，其轨迹如图所示。设粒子离开AEFD区域时的竖直分速度大小为vy，根据速度的合成与分解有 ⑦根据几何关系有 ⑧设粒子离开EBCF区域时的竖直分速度大小为vy′，根据速度的合成与分解有 ⑨根据几何关系有 ⑩由题意可推知粒子在两个电场区域中竖直方向的位移大小之和为   ⑪由⑧⑩⑪可得 ⑫