2023-2024学年安徽省六安市舒城县晓天中学高二（上）第一次月考物理试卷(含解析）

这是一份2023-2024学年安徽省六安市舒城县晓天中学高二（上）第一次月考物理试卷(含解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.M、N都是不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10−10C，下列判断中正确的是()
A. 在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B. 摩擦的过程中电子从N转移到了M
C. N在摩擦后一定带负电荷1.6×10−10C
D. M在摩擦过程中失去了1.6×10−10个电子
2.小明同学在空气干燥的教室里进行一个小实验，将一塑料扁带撕成细丝后，一端打结，做成“章鱼”的造型，用毛巾顺着细丝向下捋几下，同样用毛巾来回摩擦PVC(塑料)管。将“章鱼”抛向空中，然后把PVC管从下方靠近它，直到“章鱼”处于悬停状态，则( )
A. PVC管带电方式属于感应起电
B. 塑料扁带丝由于带上同种电荷会向四周散开
C. 用毛巾摩擦后，“章鱼”与PVC管带异种电荷
D. PVC管与“章鱼”相互靠近过程中，两者间相互作用力变小
3.如图所示，点电荷+Q固定在AB连线的下方，试探电荷+q沿直线从A运动到B。此过程中+q受到的库仑力是( )
A. 排斥力，先变小后变大B. 排斥力，先变大后变小
C. 吸引力，先变小后变大D. 吸引力，先变大后变小
4.真空中大小相同的两个金属小球A、B带有等量异种电荷，相隔一定距离，(距离远大于小球的直径)两球之间的库仑引力大小为F，现在用另一个跟它们大小相同的不带电金属小球，先后与A、B两个小球接触后再移开，这时A、B两球之间的库仑力大小( )
A. F8B. F4C. 3F8D. 3F4
5.如图，在光滑绝缘的水平面上有三个带电小球A、B、C，其中A球带正电，电荷量为16Q，B球带负电，电荷量为Q，已知A、B、C三个小球均处于静止状态，且AB之间的距离为L、则
( )
A. C球带电量为−16Q9，BC距离为L3B. C球带电量为−16Q，BC距离为L
C. C球带电量为16Q，BC距离为LD. C球带电量为16Q9，BC距离为L3
6.真空中A、B两点电荷形成的电场中的部分电场线如图所示，O点为两点电荷连线的中点，a、b为两点电荷连线的中垂线上对称的两点，电场线关于ab对称。下列说法正确的是( )
A. A、B可能是等量负电荷
B. A、B之间存在静电引力
C. a、b两点的电场强度相同
D. 在两点电荷的连线上，O点的电场强度最小
7.经过探究，某同学发现：点电荷和无限大的接地金属平板间的电场(如图甲所示)，与等量异种点电荷之间的电场分布(如图乙所示)有部分相同，图丙中固定于B点的正点电荷q到金属板MN的距离为L，O是AB的中点，静电力常量为k，则O点电场强度的大小是( )
A. 8kq9L2B. 40kq9L2C. 10kq9L2D. 3kq4L2
8.静电现象在自然界普遍存在，在生产生活中也时常会发生静电现象。人们可让静电服务于生产生活，但也需对其进行防护，做到趋利避害。下列关于静电现象的说法正确的是( )
A. 静电除尘的原理是静电屏蔽
B. 干燥天气里脱毛衣时会产生火花，是因为摩擦过程中凭空创造出了电荷
C. 避雷针利用了带电导体凸起尖锐的地方电荷密集、附近空间电场较强的特点
D. 印刷车间的空气应保证干燥，以便导走纸页间相互摩擦产生的静电
9.如图所示，在孤立的点电荷Q所形成的电场中画一条直线AB，发现A点是直线上电场强度最大的点，其大小是E，B点电场强度大小是14E，电子在A点的电势能比在B点的电势能小，则下列说法正确的是
A. Q是负电荷
B. AB中点的电场强度大小是 22E
C. AB中点的电场强度大小是37E
D. 若将孤立的点电荷Q移到B点，则A点电场强度大小变成13E
10.如图，水平面内一绝缘细圆环的左、右半圆分别均匀分布着等量异种电荷.在过圆心与环面垂直的轴线上A点有一质量为m电量为+q小球在外力F的作用下恰能沿轴线运动，则
( )
A. O点场强方向水平向左
B. 由A至O点场强先变大后变小
C. 小球运动过程电势能不变
D. 若小球沿轴线做匀变速运动，则外力F方向不变
二、多选题（本大题共5小题，共25分）
11.绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜。在a的附近有一绝缘金属球b。开始时，a、b都不带电，如图所示，现使a、b分别带正、负电，则下列情况可能发生的是( )
A. b将吸引a，吸引后不放开B. b先吸引a，接触后又把a排斥开
C. a、b之间不发生相互作用D. b先吸引a，接触后a、b自由分开
12.下列关于点电荷和元电荷的说法中错误的是( )
A. 只有很小的球形带电体才可以看成点电荷
B. 电荷量为1.60×10−19C的带电体叫作元电荷
C. 任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍
D. 带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以视为点电荷
13.如图所示，纸面内a、b、c三点构成直角三角形，ab与ac互相垂直，ac=L，∠c=60∘。带电荷量分别为−q、+4q的点电荷分别固定放置在a、b两点，d点为a、b两点连线上的中点，静电力常量为k，下列说法正确的是( )
A. 两点电荷在d点产生的合电场强度大小为0
B. b点处的点电荷在c点产生的电场强度大小为kqL2
C. 两点电荷在c点产生的合电场强度大小为kqL2
D. 两点电荷在c点产生的电场强度方向与ab边平行
14.用电场线能直观又方便地描述电场的强弱。如图是等量同种点电荷形成的电场线，A、A′、B、B′分别关于中垂线和连线对称，且各点到交点O的距离相等。下列说法正确的是( )
A. A、A′两点场强相同
B. B、B′两点电势相等
C. 将一点电荷从A点移动到B点电场力做的功等于把它从A′点移动到B′点电场力做的功
D. 将一点电荷从A点移动到A′点电场力做的功等于把它从B点移动到B′点电场力做的功
15.(多选)如图甲所示，场源为点电荷Q，它的电场中有一条电场线，上面有A、B两点，若从某A点由静止释放一质子(带正电)，假设质子仅受电场力作用，其从A点运动到B点的速度时间图像如图乙所示。则
( )
A. 场源为点电荷Q，它一定为正点电荷，并且在A的左侧
B. 质子在A、B两点具有的电势能EpAC. A、B两点具有的电势φA<φB
D. A、B两点的电场强度EA>EB
三、实验题（本大题共1小题，共9分）
16.随着力传感器的测量精度的提高，不用“扭秤”而进行实验研究点电荷间的相互作用力(库仑力)成为可能。如图所示是某科技实验小组设计的研究库仑力的装置，在抽成真空的玻璃容器A内，M、N为完全相同的金属小球(带电后可视为点电荷)，用绝缘支柱固定带电小球M，用可调丝线悬挂原来不带电的小球N，调控小球N的位置，通过等距离的背景刻度线0、1、2、3、4可准确确定小球M、N间的距离，相邻刻度线间距离均为d，通过固定在容器顶部并与丝线上端相连的高灵敏度拉力传感器B可以显示丝线上的拉力，控制放电杆可以让带电小球完全放电。实验小组完成了以下操作：
①在球N不带电时读出传感器示数F0；
②让球N与球M接触后，调整球N到位置1，读出并记录传感器示数F1；
③继续调整球N分别到位置2、3、4，依次读出并记录传感器示数F2、F3、F4；
④用放电杆使球N完全放电，再让球N与球M接触后，放回到位置1，读出并记录传感器示数F5；
⑤重复④的操作，依次读出并记录传感器示数F6、F7。
(1)小球N第一次与小球M接触后调整球N到位置1，此时小球M、N间的库仑力大小为_______。
(2)对于上述操作，下列说法正确的是_______。
A.本实验采用的主耍实验方法是等效替代法
B.根据①②③的操作，可研究库仑力跟点电荷距离间的关系
C.根据②④⑤的操作，可研究库仑力跟小球带电荷量间的关系
D.要测定静电力常量k，还须准确测出小球M的带电量
(3)实验中使用两个完全相同的金属小球，其作用是_______。
四、计算题（本大题共3小题，共36分）
17.如图所示，电荷量分别为+q 、+9q 的两带电小球A、B，用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点，静止时A、B两球处于同一水平线上，已知O点到A球的距离OA=2L、∠AOB=90∘，∠OAB=60∘，静电力常量为k，带电小球均可视为点电荷，求：
(1)A、B两球间的库仑力大小；
(2)A、B两球的质量之比；
(3)A、B连线中点处的电场强度大小。
18.如图所示，竖直放置的一半圆形光滑绝缘轨道固定在方向水平向右的匀强电场中，一质量为m、所带电荷量为q的带电小球放置在轨道上，平衡时小球与轨道圆心O的连线与竖直方向的夹角为α=60°，重力加速度为g，求：
(1)小球所带电性；
(2)电场强度的大小E。
19.如图所示，O点正下方2l处固定一电荷量为−Q的点电荷，质量为m、电荷量为+q的小球，用长为l的绝缘细线悬挂于O点。现将小球拉至细线水平由A点静止释放，测得小球经过最低点B时速度的大小为v。忽略空气阻力及小球所带电荷对空间电场的影响。重力加速度为g。
(1)求小球从A到B的过程中电势能的变化量ΔEP；
(2)取B点的电势为零，求A点的电势φA。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A.摩擦前M和N的内部都带电荷，且正电荷和负电荷数目相等，故对外不显电性，故A错误；
BC.互相摩擦后M带 1.6×10−10C 正电荷，说明失去了负电荷，故电子从M转移到了N，则N带 1.6×10−10C 的负电荷，故C正确，B错误；
D.M在摩擦过程中失去电子数量
n=qe=1.6×10−10C1.6×10−19C=109
故D错误。
故选C。
2.【答案】B
【解析】A、PVC管靠摩擦带电，其带电方式属于摩擦起电，故A错误；
B、用毛巾与扁带丝摩擦后，扁带丝上带上了同种电荷，会向四周散开，故B正确；
C、“章鱼”处于悬停状态，受PVC管的斥力，所以“章鱼”与PVC管带同种电荷，故C错误；
D、“章鱼”与PVC管接近过程中，根据库仑定律可知两者间的相互作用力变大，故D错误。
故选B。
用毛巾从扁带丝结端向尾端摩擦，扁带丝上带上了同种电荷，再用毛巾摩擦PVC管，它也带上了同种电荷，根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引进行分析。
解答本题时，要知道同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。
3.【答案】B
【解析】解：根据同种电荷相互排斥，可知，试探电荷+q受到的一直是排斥力，电荷沿直线从A运动到B的过程中，两电荷间的距离先减小后增加，由于电量保持不变，根据
F=kQqr2
可知，+q受到的库仑力先增大后减小，故ACD错误，B正确。
故选：B。
本题比较简单，由题可知小球受斥力，距离先越来越近，后越来越远，因此直接利用库仑定律公式即可求解。
对于库仑定律公式F=kQqr2，要明确其使用条件和各个物理量的含义。
4.【答案】A
【解析】假设A带电量为Q，B带电量为−Q，两球之间的相互吸引力的大小是
F=kQ2r2
第三个不带电的金属小球C与A接触后A和C的电量都为 Q2 ，C与B接触时先中和再平分，则C、B分开后电量均为
−−Q+Q22=−Q4
这时A、B两球之间的相互作用力的大小：
F′=kQ2⋅Q4r2=18kQ2r2=18F
故选A。
5.【答案】D
【解析】B球受力平衡，可知C球带正电，设小球C带电量为q，BC之间距离为r。因为三个小球均静止，所以对B球受力分析有
k16QQL2=kQqr2
对C球有
k16Qq(L+r)2=kQqr2
联立解得
r=L3 ， q=16Q9
故选D。
6.【答案】D
【解析】解：AB.电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于无穷远或负电荷，由图可知A、B是等量正电荷，两者之间存在静电斥力，故AB错误；
C.由图可知，a、b两点的电场强度大小相等，方向相反，故C错误；
D.A、B是等量正电荷，在两点电荷的连线上，O点的电场强度大小相等方向相反，合场强为零，故D正确。
故选：D。
电场线是从正电荷或者无穷远处发出，到负电荷或无穷远处为止．电场线只是形象描述电场的假想曲线，a.b两点处无电场线，其电场强度也不为零。
常见电场的电场线分布及等势面的分布要求我们能熟练掌握，并要注意沿电场线的方向电势是降低的，同时注意等量异号电荷形成电场的对称性．加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题。
7.【答案】B
【解析】【分析】
点电荷和无限大的接地金属平板间的电场(图甲)与等量异种点电荷之间的部分电场分布(图乙)有部分相同，只要求出乙图上+q左侧侧距离为L2处的场强，即为丙图O点的电场强度，根据等量异种电荷的电场分布特点和场强的叠加进行求解。
本题考查电场的叠加及类比思想，解题的关键是掌握常见电场的电场线分布情况及场强的特点，同时注意等量异种电荷的电场的对称性。
【解答】
乙图中，假设两个电荷电量为q，间距为2L，则正电荷左侧L2场强处大小为E=kq32L2+kq12L2=40kq9L2，
由题意可知乙图上+q左侧距离为L2处的场强，即为丙图O点的电场强度，即O点的电场强度为40kq9L2，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查静电现象。解决问题的关键是理解静电除尘的原理、知道摩擦起电的实质、知道避雷针的特点和静电的防止及应用。
【解答】
A.静电除尘的原理是带电粒子受到电场力作用，故A错误；
B.摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体，而不是创造出新的电荷，故B错误；
C.避雷针利用了带电导体凸起尖锐的地方电荷密集、附近空间电场较强的特点，故C正确；
D.印刷车间中，纸张间摩擦产生大量静电，需空气保持一定湿度，以便及时导走，故D错误。
9.【答案】D
【解析】【分析】
根据电子在A点的电势能比在B点的电势能小，判断AB两点的电势高低从而判断场源电荷的电性。根据E=kQr2求出场强的大小。比较基础。
【解答】
A、负电荷在电势高处电势能小，可见A点的电势比B点电势高，由题意，A点是直线上距离Q最近的点，说明Q是正电荷，A错误;
BC、如图设Q到AB的距离为r，则E=kQr2，可见B点距离Q为2r，则AB距离为 3r，设AB中点C到Q的距离为x，则x2=r2+( 32r)2=74r2，则C点的电场强度大小是Ec=kQ74r2=47E，故BC错误;
D、若将孤立的点电荷Q移到B点，则A点电场强度大小变成EA=kQ3r2=13E，D正确．
10.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查了点电荷的电场分布情况以及电场的合成，注意将均匀分布着等量异种电荷带电圆环看成若干个点电荷，依据点电荷的电场强度大小与方向特点，结合矢量的合成法则分析求解。
根据微元法，将带电圆环看成若干个点电荷，依据点电荷的电场强度方向与大小，结合矢量的叠加法则，即可判定场强大小关系；根据电场力做功情况判断电势能变化；根据小球运动情况，结合受力情况分析外力变化。
【解答】
A.将带电圆环看成若干个点电荷，取关于水平直径对称的两个点电荷，依据点电荷的电场强度大小与方向，结合矢量的合成法则，如下图所示：
；
那么O点场强方向水平向右，故A错误；
B.如图；
；
根据E=kQr2，结合对称性、电场的合成可知：由A至O点场强将一直增大，故B错误；
C.小球运动过程，由A至O点电势不变，电场力做功为0，电势能不变，故C正确；
D.若小球沿轴线做匀变速运动，小球受到的合力方向不变，而小球受到水平方向电场力的大小不断变化，因此外力F水平方向的分力大小不断变化，而沿着轴线方向的分力大小恒定，因此外力F方向会发生变化，故D错误。
11.【答案】BD
【解析】ABC.因a、b分别带正、负电，而异种电荷相互吸引，金属球b固定在杆上，轻质小球a悬挂在绝缘细线上，因此轻质小球a将因为金属球b的吸引而靠拢并与之接触，当轻质小球a与金属球b接触后，正负电荷会先进行中和，若正负电荷量大小不相同，则中和后剩余其中一种电荷进行重新分配，最终结果是两球带上同种电荷，而同种电荷相互排斥，两球会因为相互排斥而最终分开，故AC错误，B正确；
D.若两球所带正负电荷量相同，则接触后正负电荷中和，两球将都不再带电，因此接触后a、b将会自由分开，故D正确。
故选BD。
12.【答案】AB
【解析】解：AD、当带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以视为点电荷。带电体是否可以看作点电荷与带电体的大小、形状和体积无关，仅与研究的问题有关，故A错误、D正确；
B、元电荷是最小的电荷量，其数值e=1.60×10−19C，不是实物粒子，故B错误；
C、任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，故C正确；
本题要求选错误的，
故选：AB。
带电体是否可以看作点电荷与带电体的大小、形状和体积无关，仅与研究的问题有关；元电荷是最小的电荷量，其数值e=1.60×10−19C，不是实物粒子，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。
本题考查元电荷和点电荷，知道带电体是否可以看作点电荷的条件，区分元电荷与点电荷。
13.【答案】BC
【解析】【分析】
本题考查了点电荷的电场强度和电场的叠加。
根据点电荷的电场强度的公式E=kQr2，结合电场的矢量合成可分析解答。
【解答】
A.a、b两点的距离Lab=Ltan60∘= 3L，两点电荷在d点产生的合电场强度大小为E=kq( 32L)2+k4q( 32L)2=20kq3L2，故A错误；
B.b点处的点电荷在c点产生的电场强度大小为Ebc=k4q(Lcs60∘)2=kqL2，故B正确；
C.a点处的点电荷在c点产生的电场强度大小为Eac=kqL2，根据场强的叠加可知两点电荷在c点产生的合电场强度大小为Ec=kqL2，故C正确；
D.根据场强的叠加可知两点电荷在c点产生的合电场强度与ab边不平行，故D错误。
14.【答案】BCD
【解析】解：A.根据对称性可知，A、A′两点场强大小相等，方向相反，故A错误；
B.根据对称性可知，B、B′两点电势相等，故B正确；
C.因AB两点的电势差等于A′B′两点的电势差，由W=qU可知，将一点电荷从A点移动到B点电场力做的功等于把它从A′点移动到B′点电场力做的功，故C正确；
D.因AA′两点的电势差等于BB′两点的电势差，均为零，由W=qU可知，将一点电荷从A点移动到A′点电场力做的功等于把它从B点移动到B′点电场力做的功，均等于零，故D正确。
故选：BCD。
根据对称性判定A、A′两点场强的关系；根据对称性判定B、B′两点电势的关系；根据W=qU比较电场力做的功。
常见电场的电场线分布及等势面的分布要求我们能熟练掌握，并要注意沿电场线的方向电势是降低的，同时注意等量同种电荷形成电场的对称性。
15.【答案】AD
【解析】【分析】
由静止释放质子，质子仅受电场力作用，从A点运动到B点，分析电场力的方向，确定电场线的方向．根据顺着电场线方向，电势降低，判断电势的高低．从速度图象看出，质子从A运动到B过程加速度变小，场强变小．
本题要根据质子的运动情况判断电子的受力情况，从而确定场强，电势的变化情况．
【解答】
A.根据题意，质子从静止释放后从A运动到B，则质子受到的电场力方向从A→B，场源为点电荷Q，它一定为正点电荷，并且在A的左侧，故A正确；
C.质子带正电，电场线方向从A→B，则A点的电势大于B点的电势，即φA > φB，故C错误；
B.根据Ep=qφ，质子在A、B两点具有的电势能EpA>EpB，故B错误；
D.从速度图像看出，电子从A运动到B过程速度增大，加速度变小，电场力减小，即FA > FB，场强变小，则B点的场强小于A点的场强，即EA > EB，故D正确。
16.【答案】(1)F0−F1 ；(2)BD ；(3)使小球N与带电小球M接触时将M所带的电荷量平分
【解析】解：(1)在球N不带电时读出传感器示数F0；小球N第一次与小球M接触后调整球N到位置1，此时传感器示数F1，则小球M、N间的库仑力大小为F0−F1。
(2)A.本实验是采取了控制变量法，故A错误；
B.根据①②③的操作，通过传感器的读数可知两球之间的库仑力，因各个位置的距离已知，则可研究库仑力跟点电荷距离间的关系，故B正确；
C.在球N不带电时读出传感器示数F0；小球N第一次与小球M接触后调整球N到位置1，此时传感器示数F1，则小球M、N间的库仑力大小为F0−F1，操作④⑤，保持小球间距离不变，每次小球N放电后再与M接触，由于两球完全相同，使小球所带电荷量依次减小到前次的一半，所以要研究库仑力跟小球带电荷量间的关系①②④⑤操作能够完成，故C错误；
D.要测定静电力常量k，还须准确测出小球M的带电荷量，故D正确。
故选BD。
(3)实验中使用两个完全相同的金属小球，其作用是使小球N与带电小球M接触时将M所带的电荷量平分。
故答案为：(1)F0−F1 (2)BD (3)使小球N与带电小球M接触时将M所带的电荷量平分
(1)小球M、N间的库仑力大小为球N带电前后示数差；
(2)根据实验步骤结合库仑定律内容进行分析；
(3)根据电荷均分原理分析。
完成本实验要知道库仑定律的内容和两个相同金属球接触后电荷均分。
17.【答案】解：(1)O点到A球的间距OA=2L，∠AOB=90°，∠OAB=60°，因此AB=4L，
由库仑定律可知，A、B两球间的库仑力大小为F=kq⋅9q(4L)2=9kq216L2；
(2)各自对A、B受力分析，如图所示：
，
对A球，由平衡条件可得mAg=FAtan 60∘，
对B球，由平衡条件得mBg=FBtan 30∘，
由牛顿第三定律得：FA=FB
联立解得mAmB=tan 60∘tan 30∘=31；
(3)根据点电荷场强表达式，可知A、B连线中点处的电场强度大小为E=k9q(2L)2−kq(2L)2=2kqL2。

【解析】本题考查库仑定律及矢量的合成知识。
(1)依据库仑定律，结合几何关系，即可求解A、B两球间的库仑力大小；
(2)根据受力分析，依据矢量的合成法则，即可求解A、B两球的质量之比；
(3)根据点电荷场强表达式求解。
18.【答案】解：对小球受力分析如图所示，
根据小球平衡可知电场力向右，沿电场线的方向，故小球带正电，根据共点力平衡条件可知：
tan60°=qEmg
解得：E= 3mgq
答：(1)带电小球带正电；(2)电场强度的大小为 3mgq。
【解析】对小球受力分析，根据共点力平衡条件进行分析，从而分析电性，并解得电场强度大小。
本题考查电场力与电场强度的关系，解题关键掌握小球的受力分析，注意电场力的计算公式。
19.【答案】解：(1)从A到B根据动能定理有：mgl+W=12mv2
由于W=−ΔEP
解得：ΔEP=mgl−12mv2
(2)取B点的电势为零，A点的电势：φA=φA−φB=EpAq−EpBq=−ΔEpq=mv2−2mgl2q
答：(1)小球从A到B的过程中电势能的变化量为mgl−12mv2；
(2)取B点的电势为零，A点的电势为mv2−2mgl2q。
【解析】(1)根据动能定理结合电场力做功与电势能的变化关系求解；
(2)根据电势的计算公式解答。
本题考查电场力做功与电势能变化，解题关键掌握动能定理，注意电势的计算公式。