2023-2024学年安徽省六安市舒城县晓天中学高二（上）期中考试物理试卷(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）期中考试物理试卷(含解析），共14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。

1.两个分别带有电荷量-Q和+3Q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r2，则两球间库仑力的大小为
( )
A. 112FB. 34FC. 43FD. 12F
2.如图所示是某匀强电场的电场线分布图，A是电场中的一点，下列判断中正确的是
( )
A. A点的电场强度方向向左
B. A点的电场强度方向向右
C. 正点电荷在A点所受静电力的方向向左
D. 正点电荷在此电场中所受静电力沿电场线方向逐渐减小
3.如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，稳定后( )
A. a端带负电，b端带正电
B. a的电势比b端的高
C. 杆内感应电荷在c处产生的电场方向由a指向b
D. 杆内只有c处场强为零
4.如图所示，实线为某电场的电场线，虚线为等势面，A、B为电场线上的两个点，下列判断正确的是( )
A. A点的场强比B点的场强小
B. A点电势比B点电势高
C. 带正电的检验电荷从A点移动到B点电势能增加
D. 带负电的检验电荷从A点移动到B点动能减少
5.电荷量为1.0×10-8C的正电荷，从电场中的A点移到B点，电场力做功1.5×10-6J的功，则电场中A、B两点间的电势差是( )
A. 50VB. 100VC. 150VD. 200V
6.如图所示，三个等势面上有a、b、c、d四点，若将一负电荷由c点经a点移到d点，电场力一直做正功。则关于各点电势和负电荷在各点具有的电势能下列说法正确的是( )
A. φd>φa=φb>φcB. EPcC. φd<φa=φb<φcD. EPc>EPa>EPb>EPd
7.在水深超过200m的深海，光线极少，能见度极低，有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发出的生物电获取食物、威胁敌害、保护自己。若该电鳗的头尾相当于两个电极，它在海水中产生的电场强度达到103N/C，可击昏敌害。则身长50cm的电，在放电时产生的瞬间电压可达( )
A. 50VB. 500VC. 5000VD. 50000V
8.如图所示为某匀强电场的等势面分布图，每两个相邻等势面相距0.2m，则电场强度E的大小和方向分别为( )
A. E=10V/m，水平向左B. E=20V/m，竖直向上
C. E=10V/m，竖直向下D. E=20 V/m，水平向右
9.在如图所示的实验装置中，一带电平行板电容器的极板A与一静电计相接，极板B接地。若极板A稍向右移动一点，则下列说法中正确的是( )
A. 静电计指针偏角变小
B. 静电计指针偏角不变
C. 极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大
D. 极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变小
10.水平放置的平行板电容器与某一电源相连接后，断开电键，重力不可忽略的小球由电容器的正中央沿水平向右的方向射入该电容器，如图所示，小球先后经过虚线的A、B两点．则( )
A. 如果小球所带的电荷为正电荷，小球所受的电场力一定向下
B. 小球由A到B的过程中电场力一定做负功
C. 小球由A到B的过程中动能可能减小
D. 小球由A到B的过程中，小球的机械能可能减小
11.如图所示是两个等量异种电荷的电场线分布，A、B是某一电场线上的两点，则( )
A. 左侧带负电荷B. 右侧带负电荷
C. A点电场强度比B点大D. A点电场强度比B点小
二、多选题（本题共5小题，共20分）
12.如图，充气后的气球在头发上摩擦，再靠近不带电的空易拉罐，在气球未接触易拉罐的情况下，可观察到易拉罐会朝气球方向滚动，关于这一现象，下列说法正确的是( )
A. 易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相反
B. 易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相反
C. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力均为吸引力
D. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小不相等
13.平时我们所处的地球表面，实际上存在场强大小为100V/m的电场，可将其视为匀强电场。在地面立一金属杆后空间中的等势面如图所示，空间中存在a、b、c三点，其中a点位于金属杆正上方，b、c等高。则下列说法正确的是( )
A. b、c两点的电势差-100VB. a点场强大小大于100V/m
C. a点场强方向水平方向D. a点的电势低于c点
14.如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在减小电容器两极板间距离的过程中，下列说法正确的
( )
A. 电阻R中没有电流B. 电容器的电容变小
C. 电阻R中有从a流向b的电流D. 电阻R中有从b流向a的电流
15.如图所示，实线是正的点电荷电场中的三条电场线，一个带正电的粒子仅在电场力作用下从电场中M点运动到N点，虚线是粒子可能的运动轨迹，则下列判断正确的是( )
A. 粒子运动的轨迹可能是1
B. 粒子运动的轨迹可能是2
C. 粒子在M点的动能比在N点的动能大
D. 粒子在M点的电势能比在N点的电势能大
16.关于电流的概念，下列说法正确的是( )
A. 导体中有电荷运动不一定会形成电流
B. 电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向
C. 在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位
D. 两端电势差越大的导体，通过它的电流也越大
三、实验题（本题共2小题，共14分）
17.在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图所示连接电路。电源电动势为8.0V，内阻可以忽略。单刀双郑开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。

(1)开关S改接2后，电容器进行的是_________(选填“充电”或“放电”)过程。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将_________(选填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)关于电容器在整个充、放电过程中的q-t图像和UAB-t图像的大致形状，可能正确的有_________(q为电容器极板所带的电荷量，UAB为A、B两板的电势差)。
A. B．
C.
D．
18.如图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，使电容器带电后与电源断开，将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。
(1)该实验使用的科学方法是_________。
A.类比法 B.控制变量法 C.假设法 D.微小量放大法
(2)影响平行板电容器电容的因素有_________。
A.极板的材料
B.两极板间距离和两极板的正对面积
C.电容器储存的电荷量
(3)该实验中，静电计的作用是_________。
A.测定该电容器两极的电势差
B.测定该电容器的电荷量
C.测定两板之间的电场强度
D.测定该电容器的电容
(4)在实验中观察到的现象是_________。
A.将左极板向上移动一段距离，静电计指针的张角变小
B.向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大
C.将左极板右移，静电计指针的张角变小
D.将左极板拿走，静电计指针的张角变为零
四、计算题（本题共3小题，共32分）
19.如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m、带电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处时速度恰为零。求：(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)
(1)小球到达小孔处时的速度大小；
(2)极板上的电荷量大小；
(3)小球从开始下落至运动到下极板处所用的时间。
20.有一电子经过电压U0加速后，射入两块间距为d、电压为U的平行金属板间，若电子从两极板正中央射入，且正好能穿出电场．电子的质量为m，电量为e.求：
(1)电子进入平行金属板间的初速度v0为多少？
(2)金属板的长度？
21.如图所示，某匀强电场的电场强度E=2.0×104N/C，A、B为同一条电场线上的两点。
(1)现将电荷量q=+2.0×10-8C的检验电荷放在电场中的A点，求该检验电荷在A点所受电场力的大小F；
(2)将检验电荷从A点移动到B点，若A、B两点相距d=0.10m，求电场力做的功W。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查运用比例法解决物理问题的能力，技巧在于用相同的量表示作用力，然后求出比例关系。
根据库仑定律的公式F=kQqr2，写出在真空中有两个点电荷间的作用力遵守库仑力，运用比例法求解；两小球相互接触后总电量不变，两球平分总电量。
【解答】
由库仑定律知F=k3Q2r2，当两小球接触后，电荷量先中和再平分，均为Q，故两小球间的库仑力变为F'=kQ2r22=k4Q2r2，由以上两式可得F'=43F，C项正确。
2.【答案】B
【解析】【分析】
该题考查匀强电场相关知识。匀强电场中电场线的方向就是电场强度方向；正点电荷在A点所受静电力方向与该点的电场强度方向相同；根据F=qE分析电场力。
【解答】
AB.匀强电场中电场线的方向就是电场强度方向，所以A点场强方向向右，选项A错误，B正确；
C.正点电荷在A点所受静电力方向与该点的电场强度方向相同，即向右，选项C错误；
D.由于是匀强电场，根据F=qE可知，正点电荷在此电场中所受静电力不变，选项D错误。
3.【答案】C
【解析】A.根据静电感应规律“近异远同”可知， a 端带正电， b 端带负电，故A错误；
B.处于静电平衡下的导体整体是一个等势体，因此 a 的电势等于 b 端的电势，故B错误；
C.处于静电平衡下的导体的内部的电场强度为0，即杆内感应电荷在c处产生的电场强度与P处正点电荷的电场强度等大方向，P处正点电荷在c处产生的电场方向由 b 指向 a ，可知杆内感应电荷在c处产生的电场方向由 a 指向 b ，故C正确；
D.根据静电平衡的规律可知，处于静电平衡下的导体的内部的电场强度为处处为0，故D错误。
故选C。
4.【答案】C
【解析】解：A、电场线的疏密程度反映场强的大小，A处电场线最密，场强最大，则有EA>EB，故A错误；
B、沿电场线的方向电势降低，由题目图中可知，A点的电势低，故B错误；
C、A点的电势低，根据E=qφ，正电荷在A点的电势能小，所以将一带正电的检验电荷从A移动到B电势能增加，故C正确；
D、A点的电势低，根据E=qφ，负电荷在A点的电势能大，所以将一带负电的检验电荷从A移动到B电势能减小，故D错误；
故选：C。
电场线的疏密表示场强的大小，判断各点的场强大小；根据沿着电场线的方向电势降低，判断两点的电势高低；根据E=qφ的特点判断电势能的变化。
解决该题需明确知道电场力做功与电势能的变化的关系，知道根据电场线的疏密程度判断电场强度的大小。
5.【答案】C
【解析】A、B两点间的电势差为
UAB=WABq=1.5×10-61×10-8V=150V
故选C。
6.【答案】A
【解析】解：ab为等势面，则φa=φb，负电荷由c点经a点移到d点的过程，电场力一直做正功，由Wca=qUca>0，则d点电势最高，c点电势最低；负电荷在电势高处的电势能小，则负电荷在c处电势能最大，在d处的电势能最小，综上可得φd>φa=φb>φc，EPc>EPa=EPb>EPd，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据电场力做功公式Wcd=qUcd，可知，初末位置电势相等，移动同一电荷时，电场力做功相等。电场力对正电荷做正功时，电势降低。
本题考查对电场力做功WAB=qUAB的理解和应用能力。电场力做功与路径无关。只与初末位置的电势差有关。电场力对负电荷做正功时，电势升高。
7.【答案】B
【解析】根据电势差与电场强度之间的关系，可知放电时产生的瞬间电压可达U=Ed=1000×0.5V=500V，故ACD错误，B正确。
故选B。
8.【答案】A
【解析】根据公式有
E=Ud=20.2V/m=10V/m
根据电场线总是与等势面垂直，且沿着电场线方向电势降低，可得场强方向为水平向左。
故选A。
9.【答案】C
【解析】静电计张角的大小显示平行板电容器两极板电压高低，利用
C=εrS4πkd ， C=QU
可知当极板A稍向右移动一点，极板间距离d增大，电容C减小，而带电量Q几乎不变(除静电计带电量稍有变化)，因此两板间电压U变大，静电计指针偏角变大。
故选C。
10.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查电场中的功能关系，解析关键在于知晓电场力做功等于电势能减小，合力做功等于动能的变化，非重力做功等于机械能的变化。
【解答】
A.小球在极板间受到竖直向下的重力作用与电场力作用，由图示小球运动轨迹可知，小球向下运动，说明小球受到的合力竖直向下，重力与电场力的合力竖直向下；当小球带正电时，若上极板带正电荷，小球受到的合力向下，小球运动轨迹向下，若上极板带负电，但如果电场力小于重力，小球受到的合力向下，小球运动轨迹向下，故无法确定电场力与重力的大小关系，故A错误；
B.如果小球受到的电场力向下，小球从A运动到B点过程中电场力做正功，如果小球受到的电场力向上，则电场力做负功，故B错误；
C.小球受到的合力向下，小球从A点运动到B点过程中合外力做正功，小球的动能增加，故C错误；
D.小球从A点运动到B点过程若电场力做负功，则小球的机械能减少，故D正确。
故选D。
11.【答案】AD
【解析】AB.根据点电荷的电场线分布特点可知，左侧为负电荷，右侧为正电荷，故A正确，B错误；
CD.由图可知，B点电场线比A点密集，因此B点电场强度大于A点，故C错误，D正确。
故选AD。
12.【答案】AD
【解析】解：AB.气球带电后，由于感应起电，易拉罐靠近气球的一侧带上了与气球异种电荷，远离气球的一侧带上了与气球同种电荷，故A正确，B错误；
CD.易拉罐靠近气球的一侧带上了与气球异种电荷，故气球对易拉罐靠近气球一侧的作用力为吸引力，对另一侧为排斥力，由于左右两侧到气球距离不同，因此气球对易拉罐两侧作用力大小不同，故C错误D正确。
故选：AD。
电荷规律：同种电荷相排斥，异种电荷相吸引。根据异种电荷间的相互作用来解答。
摩擦起电：相互摩擦的物体带上等量的异种电荷的现象。(1)电荷的种类：正电荷与负电荷；(2)电荷的性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；特点：等量的异种电荷；实质：电子的得失。
13.【答案】AB
【解析】A. 由图可知， b、c两点的电势差为
Ubc =200V-300V=-100V
故 A错误；
B. 由图可知，a点与相邻两等势面的距离小于1m，电势差等于100V，根据
E=Ud
可知a点场强大小大于100V/m，故B正确；
C. 根据场强方向垂直于等势面，可知a点的场强方向沿竖直方向，不是水平方向，故C错误；
D. 由图可知， a点与 c 点在同一等势面上，电势相等，故 D错误。
故选AB。
14.【答案】D
【解析】解：减小电容器两极板间距离过程中，根据电容的决定式C=ɛS4πkd分析得知，电容C增大，而电压U不变，则电容器所带电量Q=CU增大，电容器被充电，由于电容器上板带正电，下板带负电，则电阻R中有从b流向a的电流。
故选：D。
减小电容器两极板间距离过程中，根据电容的决定式分析电容如何变化，电容器板间电压不变，根据电容的定义式分析电容器的电量如何变化，确定电容器处于充电还是放电状态，判断电路中电流的方向。
本题是电容器的动态变化分析问题，根据电容器的决定式C=ɛS4πkd和电容的定义式结合进行分析，
15.【答案】BD
【解析】AB.场源电荷带正电，运动的粒子带正电，根据同种电荷相互推斥，且库仑力要指向轨迹凹的一侧，因此粒子的运动轨迹可能是2，故A错误，B正确；
CD.粒子从M运动到N点，电场力做正功，动能增大，电势能减小，因此粒子在 M点的动能比在 N点的动能小，在M点的电势能比在N点电势能大，故C错误，D正确。
故选BD。
16.【答案】AC
【解析】A.导体中自由电荷定向移动形成电流，无规则运动不会形成电流，故A正确；
B.电流虽有方向，但它是一个标量，故B错误；
C.在国际单位制中，电流是一个基本量，其单位安培是国际单位制中的七个基本单位之一，故C正确；
D.由欧姆定律R=UI
知，两端电势差越大的导体，电流不一定越大，还与电阻大小有关。故D错误。
故选：AC。
17.【答案】放电 不变 AD
【解析】(1)[1]开关 S 接1后时，电容器与电源相连，电容器充电，再改接2时，电容器通过电阻R放电；
[2] I-t 曲线与坐标轴所围成的面积为电容器放电过程中放出的总电荷量，由于总电荷量不会因为电阻R而变化，因此减小电阻 R 的阻值，曲线与坐标轴所围成的面积不变；
(2)[3]AB.电源给电容器充电时，刚开始电荷量的变化率较大，后面变化率减小，因此充电 q-t 图像图线斜率逐渐减小，放电时电荷量变化率刚开始比较大，后面变化率减小，因此放电 q-t 图像图线斜率逐渐减小，故A正确，B错误；
CD.根据
C=QU
由于C不变，因此Q与U的变化情况相同，故C错误，D正确。
故选AD。
18.【答案】B B A C
【解析】(1)[1]本实验中，若研究电容与两极板正对面积的关系时，需要保持极板间距、电介质等其他量保持不变，所以采用的科学方法是控制变量法，故B正确。
故选B。
(2)[2]由平行板电容器的决定式
C=εrS4πkd
可知影响平行板电容器电容的因素有两极板间距离、两极板的正对面积和两极板之间的电介质，故B正确。
故选B。
(3)[3]静电计金属球与电容器的正极板相连，两者等势；电容器的负极板和静电计的外壳都接地，故它们也等势，所以静电计可以通过指针的张角大小测定电容器两极板之间的电势差，A正确。
故选A。
(4)[4]A.本实验中，将左极板向上移动一段距离，即两极板的正对面积减小，平行板电容器的电容减小。由于电容器的带电荷量不变，根据电容的定义式
C=QU
即
U=QC
可知，两极板之间的电势差增大，故静电计指针的张角变大，故A错误；
B.向两板间插入陶瓷片时，平行板电容器两极板间的介电系数增大，故平行板电容器的电容增大。由于电容器的带电荷量不变，故两极板之间的电势差减小，静电计指针的张角变小，故B错误；
C.将左极板右移，两极板间的距离减小，故平行板电容器的电容增大。由于电容器的带电荷量不变，故两极板之间的电势差减小，静电计指针的张角变小，故C正确；
D.将左极板拿走，相当于两极板间的距离很大，则平行板电容器的电容变得很小。由于电容器的带电荷量不变，则两极板之间的电势差变大，静电计指针的张角会变大，故D错误。
故选C。
19.【答案】解：(1)依题意根据动能定理，有mgh=12mv02
解得：v0= 2gh
(2)对小球运动的全过程，根据动能定理mg(h+d)-qEd=0
电容器所带电荷量Q=CU；U=Ed
联立解得极：Q=Cmg(h+d)q
(3)小球加速过程，根据动量定理有mgt1=mv0
减速过程有(mg-qE)t2=0-mv0
t=t1+t2
联立解得t=h+dh 2hg
答：(1)小球到达小孔处时的速度大小为 2gh；
(2)极板上的电荷量大小为Cmg(h+d)q；
(3)小球从开始下落至运动到下极板处所用的时间为h+dh 2hg。
【解析】(1)根据动能定理计算出小球达到小孔处的速度；
(2)根据动能定理和电容器的公式Q=CU和电场的公式U=Ed联立求解出极板上的电荷量；
(3)根据动量定理分别求出小球两段运动过程的时间再相加即可。
本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，综合考查了动量定理和动能定理，同时涉及到了电容的比值定义式，整体难度不大。
20.【答案】解：(1)电子经过电压U0加速，有：e U0=12mv02解得v0= 2eU0m
(2)电子在电压为U的平行金属板间作类平抛运动，
运动时间t=Lv0加速度a=Fm=eUdm
电子在竖直方向上的位移y=12at2
电子正好能穿出电场，则y=d2
解以上方程，得L=d 2U0U
答：(1)电子进入平行金属板间的初速度v0为 2eU0m；
(2)金属板的长度为d 2U0U．
【解析】(1)电子先在加速电场中加速，由动能定理可求其加速后的速度，
(2)电子进入偏转电场中做类平抛运动，由于电子正好能穿过电场，所以在偏转电场中的偏转的距离就是 12d，由此可以求得极板的长度；
电子先在加速电场中做匀加速直线运动，后在偏转电场中做类平抛运动，根据电子的运动的规律求解即可．
21.【答案】1) 4.0×10-4N ；(2) 4.0×10-5J
【解析】(1)检验电荷在A点所受电场力的大小
F=qE=2.0×10-8×2.0×104N=4.0×10-4N
(2)电场力做的功
W=qEd=4.0×10-4×0.1J=4.0×10-5J