2022-2023学年福建省宁德重点中学高二（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年福建省宁德重点中学高二（上）期末物理试卷（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年福建省宁德重点中学高二（上）期末物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1. 如图所示，将三个电荷量均为Q(Q>0)的正点电荷分别固定在菱形的三个顶点a、b、c上，∠abc=120∘，它们在菱形的第四个顶点d处产生的合电场强度为E。现只将c点处的电荷换成等量负点电荷−Q(未画出)，则d点处新的合电场强度大小为(    )

A. E B. 23E C. 22E D. 12E
2. 如图所示，以点电荷+Q为球心的两个球面1和2，a点位于球面1上，b点、c点位于球面2上，下列说法正确的是(    )

A. b、c两点场强相同 B. b点电势比c点高
C. 将正电荷从a点移到b点，电势能增加 D. 同一电荷在a点受到的电场力比在b点大
3. 若在一半径为r，单位长度带电荷量为q(q>0)的均匀带电圆环上有一个很小的缺口Δl(且Δl≪r)，如图所示，则圆心处的场强大小为(    )

A. kΔlqr B. kqrΔl2 C. kΔlqr2 D. kqΔl2r
4. 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，在半球面AB上均匀分布着正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM=ON=2R，已知N点的电场强度大小为E，静电力常量为k，则M点的电场强度大小为(    )

A. kq2R2−E B. kq4R2 C. kq4R2−E D. kg4R2+E
5. 已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、带电荷量相等的点电荷产生的电场相同。如图所示，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A，B两个点，O和B，B和A间的距离均为R。现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k，球的体积公式为V=43πr3，则A点处电荷量为q的检验电荷所受到的电场力的大小为(    )

A. 5kqQ36R2 B. 7kqQ36R2 C. 7kqQ32R2 D. 3kqQ16R2
6. 图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为4V。一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是(    )

A. 平面c上的电势为零
B. 该电子可能到达不了平面f
C. 该电子经过平面d时，其电势能为4eV
D. 该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）
7. 某带电体周围的电场线和等势面如图所示，设A点的电场强度为EA，电势为φA，B点的电场强度为EB，电势为φB，则有(    )

A. EA>EB B. EAφB D. φA0固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，O为内切圆的圆心，M为切点。则(    )

A. L和N两点处的电场方向相互垂直
B. M点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左
C. 将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做正功
D. 将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零
三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）
13. 如图所示，两平行板相距10 cm，板间有A、B两点相距4 cm，现将一带电量q=−3×10−4C的电荷，从A点移到B点，电场力做了7.2×10—3J的正功，则A、B两点的电势差UAB =_______V；两金属板间电场强度大小E=_______V/m，两金属板间的电势差U=_______V。

14. 如图所示，一个α粒子(氦核)在电势差为U1=100V的电场中由静止开始加速运动，然后射入电势差为U2=10V的两块平行板的偏转电场中，偏转电场极板长L=20 cm，间距d=5 cm.若α粒子能飞离平行板区(重力可忽略)，则α粒子刚进入偏转电场时的动能为_______eV，飞离偏转电场时的偏移量y=____________m．

四、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
15. 如图甲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均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开。

(1)影响平行板电容器电容的因素有_______。
A.两极板的正对面积
B.两板间距离
C.电介质的介电常数
D.极板的材料
(2)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有_______。
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
(3)某位同学用如图乙所示研究电容器电容与哪些因素有关。A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度；若保持开关S闭合，将A、B两极板间距变大些，指针张开角度将_______；若断开开关S后，将A、B两极板正对面积变小些，指针张开角度将_______(以上均选填“变大”、“变小”或“不变”)

16. 某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像。

(1)为使电源向电容器充电，应将开关S与______(填“1”或“2”)端相连；
(2)在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的_________；

(3)图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同。根据图像估算电容器在t0∼2t0时间内，释放电荷量的表达式为______(用I0、t0表示)。

(4)图丁中实线是实验得到的放电时的I−t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小变阻箱R的阻值，则得到的I−t图线是图丁中的________(选填“①”、“②”或“③”)，理由是_______。

五、计算题（本大题共3小题，共28.0分）
17. 如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷+Q为圆心的某一个圆周交于B、C两点，质量为m、电荷量为−q的小环从A点由静止下滑，当小环运动到B点时速度大小为 3gL，已知A、B两点和B、C两点间的距离均为L，重力加速度大小为g，不计空气阻力。求：
(1)A、B两点间的电势差UAB；
(2)小环运动到C点时的速度大小v。


18. 如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将一带电小球从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为0。若此带电小球在A点的加速度大小为34g，g取10m/s2，静电力常量为k，试求：
(1)此带电小球在B点的加速度大小；
(2)A、B两点间的电势差UAB(用Q和h表示)。


19. 如图所示，BC是半径为R的14圆弧形光滑绝缘轨道，轨道位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E。现有一质量为m的带电小滑块(体积很小可视为质点)，在BC轨道的D点释放后可以静止不动。已知OD与竖直方向的夹角为α=37°，随后把它从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为u=0.25，且tan37°=0.75.求：
(1)滑块甲的带电量q和带电种类；
(2)滑块下滑通过B点时的速度大小vB；
(3)水平轨道上A、B两点之间的距离L。


答案和解析

1.【答案】A 
【解析】解：设边长为x，由已知可得d的场强Ed=Ea+Eb+Ec=E=2×kQx2。当c点的电荷换成等量的−Q时，此时d点的场强E1= (2×KQx2cos30°)2+(KQx2)2=2×KQx2，故BCD错误，A正确。
故选：A。
分别表达出abc三点的电荷在d处产生的场强，然后再矢量合成，即可得出答案。
抓住空间任何一点的电场强度，应等于其附近的每一个场源在其产生的场强的矢量合。

2.【答案】D 
【解析】解：A、根据点电荷电场线的分布规律可知，+Q产生的电场线是放射性形状的，在离+Q距离相同远的不同地方，电场强度的大小是相同的，但是方向不同，故b、c两点场强大小相等，方向不同，则b、c两点场强不相同，故A错误；
B、沿电场线电势降低，根据正点电荷电场线的分布规律可知，b点电势等于c点电势，故B错误；
C、沿电场线电势降低，根据正点电荷电场线的分布规律可知
φa>φb
则有
Wab=qUab=q(φa−φb)>0
可知将正电荷从a点移到b点，电场力做正功，则电势能减小，故C错误；
D、根据点电荷电场线的分布规律，可知a点电场强度大于b点电场强度，则同一电荷在a点受到的电场力比在b点大，故D正确。
故选：D。
明确点电荷产生的电场线分布图，知道沿电场线方向电势逐渐降低，根据电荷受力，判断出电场力做功，判断出电势能的变化。
本题主要考查了点电荷的电场线分布图，明确电场力做功与电势能的关系即可。

3.【答案】C 
【解析】把缺口处填补为完整的圆，则填补上的小圆弧带电荷量q′=Δlq，由于Δl≪r，故可视为点电荷，它在O点产生的场强大小为E′=kΔlqr2，由对称性可知整个圆环在O点的场强E合=0，则存在缺口时在O点的场强大小E=E′，即E=kΔlqr2，故C正确，ABD错误。
故选C。

4.【答案】A 
【解析】
【分析】
本题考查了电场力的性质； 本题解题关键是抓住对称性，找出两部分球面上电荷产生的电场关系。
左半球面在M点的场强与缺失的右半球面在N点产生的场强大小相等，方向相反是解题的关键；均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场，假设将带电量为2q的球面放在O处，求得在M、N点所产生的电场；左半球面在M点的场强与缺失的右半球面在N点产生的场强大小相等。
【解答】
若将带电量为2q的球面放在O处，均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场，则在M、N点所产生的电场为：E=k2q2R2=kq2R2，
由题知当半球面在N点产生的场强为E，则M点的场强为：E′=kq2R2−E；
故A正确，BCD错误。  
5.【答案】B 
【解析】
【分析】
本题采用割补的思想方法求解，先求出整个大球在B点产生的场强，再求出割出的小圆在A点产生的场强，利用整体场强等于割掉的小圆球在A点产生的场强和剩余部分在A点产生的场强的矢量和，从而求出A处的场强。
 本题主要采用割补法的思想，根据整体球在A点产生的场强等于割掉的小球在A点产生的场强和剩余空腔部分在A点产生的场强的矢量和，掌握割补思想是解决本题的主要入手点，掌握点电荷场强公式是基础。
【解答】
由题意知，半径为R的均匀带电体在A点产生场强为：E整=kQ2R2=kQ4R2；
同理割出的小球半径为R2，因为电荷平均分布，其带电荷量 Q′=43πR2343πR3Q=Q8，则其在A点产生的场强：E割=kQ′R2+R2=kQ18R2 ，
所以剩余空腔部分电荷在A点产生的场强：Ex=E整−E割=kQ4R2−kQ18R2=7kQ36R2，则A点处检验电荷q受到的电场力的大小为7kqQ36R2，故ACD错误，B正确。
故选B．

  
6.【答案】B 
【解析】
【分析】
考查电场力做功与电势能变化的关系，掌握电势能与动能之和不变，理解电势为零处的电势能为零是解题的关键。
【解答】
A.虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV，动能减小了6eV，电势能增加了6eV，因此等势面间的电势差为2V，因平面b上的电势为4V，由于电子的电势能增加，等势面由a到f是降低的，因此平面c上的电势为2V，d的电势为零，故A错误；
B.由上分析，可知，当电子由a向f方向运动，则电子到达平面f的动能为2eV，由于题目中没有说明电子如何运动，因此也可能电子在匀强电场中做抛体运动，则可能不会到达平面f，故B正确；
C.在平面b上电势为4V，则电子的电势能为−4eV，动能为8eV，电势能与动能之和为4eV，当电子经过平面d时，动能为4eV，其电势能为零，故C错误；
D.电子经过平面b时的动能是平面d的动能2倍，电子经过平面b时的速率是经过d时的 2倍，故D错误；
故选B。  
7.【答案】BD 
【解析】AB.根据电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场线越密，电场强度越大，则B点的电场强度较大，即EA