山西省长治学院附属太行中学校2024-2025学年高二上学期第一次月考物理试题

这是一份山西省长治学院附属太行中学校2024-2025学年高二上学期第一次月考物理试题，共11页。试卷主要包含了选择题，实验题等内容，欢迎下载使用。
考试用时75分钟；满分100分
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9 -12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.物理学中“质点”“点电荷”这两个概念的建立所体现的共同的科学思维方法是( )
A. 比值法 B. 等效替代法C. 理想化模型D. 控制变量法
2.有甲、乙、丙三个小球，其中甲球靠近毛皮摩擦过的橡胶棒时被排斥。现将甲与乙、丙分别靠近时，它们相互作用的情况如图所示。下列判断正确的是( )
A. 乙球一定带负电，丙球可能带正电
B. 乙球可能不带电，丙球一定带负电
C. 乙球可能带正电，丙球一定带正电
D. 乙球一定不带电，丙球可能带负电
3.关于静电场，下列结论普遍成立的是( )
A. 电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低
B. 匀强电场中任意两点之间的电势差只与场强有关
C. 在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向
D. 在电场强度越大的地方，电荷的电势能也越大
4.如图所示，带电小球1固定在空中A点，带电小球2在库仑斥力的作用下沿光滑绝缘水平面向右做加速运动，运动到B点时加速度大小为a，A、B连线与竖直方向的夹角为30∘，当小球2运动到C点，A、C连线与竖直方向夹角为60∘角时，小球2的加速度大小为(两小球均可看成点电荷)( )
A. 12aB. 32aC. 33aD. 34a
5.如图，电场方向未知的匀强电场中有一立方体。已知A、B、F三点的电势分别为-5V、5V，15V，下列说法正确的是( )
A. φH=-5V B. UAE=UHD
C. 电场强度的方向一定从F指向A
D. 负电荷从A移动到E电势能减少
6.如图所示，一个小孩将质量为m1的石头以大小为v0、仰角为θ的初速度抛入一个装有砂子的总质量为M的静止的砂车中，砂车与水平地面间的摩擦可以忽略。球和砂车获得共同速度后，砂车底部出现一小孔，砂子从小孔中漏出，则( )
A. 球和砂车的共同速度v=m1v0csθM+m1
B. 球和砂车获得共同速度后漏砂过程中系统动量守恒
C. 砂子漏出后做直线运动，水平方向的速度变大
D. 当漏出质量为m2的砂子时，砂车的速度v'=v=Mv0csθM+m1
7.如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象.当t=0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是( )
A. 带电粒子将始终向同一个方向运动
B. 0∼2s内，电场力做的总功为零
C. 4s末带电粒子回到原出发点
D. 2.5∼4s内，电场力做的总功为零
8.如图，空间存在足够大水平方向的匀强电场，绝缘的曲面轨道处于匀强电场中，曲面上有一带电金属块在力F的作用下沿曲面向上移动。已知金属块在向上移动的过程中，力F做功40J，静电力做功20J，金属块克服摩擦力做功20J，重力势能改变了30J，则( )
A. 电场方向水平向左
B. 在此过程中金属块电势能增加20J
C. 在此过程中金属块机械能增加10J
D. 在此过程中金属块动能增加了10J
9.如图甲所示为静电除尘设备的结构示意图，把高压电源的正极接在金属圆筒上，负极接到圆筒中心悬挂的金属线上，其横向截面图如图乙所示，虚线PQ是某带电粉尘的运动轨迹，则下列说法正确的是( )
A. 电场中P点的场强大于Q点的场强
B. 电场中P点的电势高于Q点的电势
C. 粉尘最终会附着在中心金属线上并沿中心金属线下落
D. 粉尘由Q点运动至P点，电势能逐渐减小
10.人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压(医学上称为膜电位)，使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。如图初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点运动到细胞膜内B点，则下列说法正确的是( )
A. A点电势高于B点电势
B. 钠离子的电势能减小
C. 若膜内的电场可看作匀强电场，钠离子的加速度变大
D. 若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子进入细胞内的速度增大
11.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，其中电容器左侧极板B和静电计外壳均接地，电容器右侧极板A与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开，下列操作能使静电计的指针张角变大的是( )
A. 增大A板与B板之间的水平距离
B. 将橡胶棒插入A板与B板之间
C. A板位置不动，将B板稍微竖直向下平移
D. 将A板也接地
12.如图所示，竖直平面内两个带电小油滴a、b在匀强电场E中分别以速度v1、v2做匀速直线运动，不计空气阻力及两油滴之间的库仑力，下列说法正确的是( )
A. a、b带同种电荷
B. a比b的比荷大
C. a的电势能减小，b的电势能增加
D. a的机械能增加，b的机械能减少
二、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。
13.十九世纪末发现电子以后，物理学家密立根通过油滴实验比较准确地测定了电子的电荷量。如图所示为密立根油滴实验的示意图，两块金属板水平放置，板间存在匀强电场，方向竖直向下。用一个喷雾器把许多油滴从上极板中间喷雾器的小孔喷入电场，油滴由于摩擦而带电，当极板间的电压为U、距离为d时，一质量为m的油滴恰好悬浮于电场中，重力加速度为g，则该油滴带______(选填“负电”或“正电”)，电荷量为______(用已知量U、d、m、g表示)。
14.电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能在电脑上显示出电流随时间的变化图像。某同学利用甲图所示的电路来观察电容器充、放电过程。某时刻该同学将开关S接1给电容器充电，一段足够时间后，再把开关S改接2，电容器放电。
（1）当他将开关S接1后，电容器上极板带______(选填“正电”或“负电”)。
再把开关S与2接通，电容器通过电阻R开始放电，此时通过电阻R的电流方向是______(选填“由a到b”或“由b到a”)。
（2）整个充、放电过程，电流传感器会将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的i-t图像。如图乙所示为放电过程的i-t图像。已知图乙所围的面积约为32个方格，可算出该放电过程释放的总的电荷量约为______ C。若该同学使用的电源两端输出电压恒为7V，该电容器电容约为______ F。（结果均保留两位有效数字）
（3）在电容器充、放电实验中，若改接不同阻值的电阻放电，则整个放电过程i-t图线与坐标轴所围面积______(选填“改变”或“不变”)，丙图中a、b、c、三条曲线对应电阻最大的一条是______(选填“a”、“b”或“c”)。
三．计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15.（10分）如图所示，竖直放置的平行板电容器两板间电势差为U=400V，xOy平面直角坐标系第Ⅰ象限内分布着沿y轴正方向的匀强电场，一个带负电的粒子从电容器左板处由静止开始加速，穿过右板后垂直于y轴从P点处射入电场，并从x轴上的A点处射出。已知P点的纵坐标为1m，A点的横坐标为2m，带电粒子的电荷量与质量的比值qm=2×1010C/kg，不考虑带电粒子所受的重力。
（1）求带电粒子从平行板电容器射出时的速度大小v0；
（2）求匀强电场的场强大小E；
（3）若在过y轴上的B点处放一张感光胶片，感光胶片与x轴平行，B点的纵坐标为-1m。带电粒子打到感光胶片上会使胶片曝光，求感光胶片上曝光点的横坐标。

16.（12分）如图，倾角为θ=37∘的斜面末端连接一段水平轨道后与竖直的光滑半圆轨道平滑连接，圆轨道圆心为O，半径为R=0.7m，A、B为竖直直径的上、下两端点。整个轨道绝缘，小球带电量保持不变，空间存在水平向右的匀强电场。现有一质量为m=0.3kg、带电荷量为q=+1.0×10-5C的小球(可视为质点)，以大小为v0=8m/s的初速度从B点水平进入半圆轨道，从圆轨道的最高点A飞出后恰好以垂直斜面的速度落在斜面上C点。已知电场强度大小为E=4×105N/C，重力加速度g取10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
（1）小球在A点的速度大小；
（2）小球在半圆轨道上速度最大时对轨道的压力；
（3）小球落在C点的速度大小。
17.（14分）如图，倾角θ=37∘的粗糙斜面AB与光滑水平面BD在B点平滑连接，倾角α=30∘的足够长的传送带在电动机的带动下以v=4m/s的速度沿逆时针方向匀速转动，传送带的下端与水平面的右端D点通过一小段圆弧连接，质量mb=3kg的小物块b放在水平面上的C点，质量ma=1kg的小滑块a从A点由静止释放，滑块a与斜面间的动摩擦因数μ1=0.25，A、B间距离L=12.5m，a滑到水平面上后与b发生弹性正碰，以后a与b的碰撞都发生在水平面上，b与传送带间的动摩擦因数为μ2= 33，重力加速度g取10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
（1）a第一次与b碰撞前瞬间的速度大小；
（2）第一次碰撞后瞬间a与b的速度大小；
（3）b从第一次经过D点到第二次经过D点的过程中电动机额外多做的功。

太行中学2024-2025学年第一学期第一次月考考试
高二物理答案
一、选择题、本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9 -12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
实验题、本题共2小题，每空2分，共16分。
负电 mgdU
14.正电 由b到a 2.6×10-3 3.7×10-4 不变 c
15.解：(1)在平行板电容器中，根据动能定理可得：qU=12mv02
解得：v0=4×106m/s
(2)设粒子在A点速度方向与x轴正方向夹角为θ，根据类平抛运动的特点可得，速度方向反向延长线过水平位移的中点，则由几何关系有：tanθ=OP12OA=112×2=1
所以：θ=45∘
所以竖直方向的速度：vy=v0
从P到A的运动时间：t=xOAv0=24×106s=12×10-6s
竖直方向上有：vy=at=qEm⋅t
联立解得：E=400V/m
(3)如图3所示，
设粒子从A到感光胶片时的水平位移为d，则有：d=OBtan45∘=1×1m=1m
所以感光胶片上曝光点的横坐标为：x=OA+d=2m+1m=3m
答：(1)带电粒子从平行板电容器射出时的速度大小v0为4×106m/s；
(2)匀强电场的场强大小E为400V/m；(3)感光胶片上曝光点的横坐标为3m。
16.(1)小球从B点到A点，根据动能定理得
-mg⋅2R=12mvA2-12mv02
解得
vA=6m/s
(2)对小球受力分析有
tanα=Eqmg=43
解得
α=53∘
即当小球和圆心的连线与竖直方向夹角为53∘时速度最大。根据动能定理得
-mgR1-csα+EqRsinα=12mvmax2-12mv02
速度最大时，根据向心力公式有
FN-mgcs α-Eqsin α=mv max2R
解得
FN≈36.4N
根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力大小为36.4N，方向斜向右下方与竖直方向夹角为53∘。
(3)小球从A点到C点，根据运动的合成和分解，在竖直方向上有
vCcsθ=gt
在水平方向上有
vCsinθ=vA-Eqmt
解得
vC=3.6m/s
17解：(1)设a第一次与b碰撞前瞬间的速度大小为v0，a在斜面间下滑过程
根据动能定理magLsinθ-μ1magLcsθ=12mav02
代入数据解得v0=10m/s
(2)设滑块a、b碰撞后的速度大小分别为v1、v2，取水平向右为正方向
根据动量守恒有mav0=mbv2+mav1
根据能量守恒12mav02=12×mbv22+12mav12
联立解得v1=-5m/s，v2=5m/s
(3)物块b在传送带上先向上做匀减速运动到速度为零，设加速度的大小为a
根据牛顿第二定律mbgsinα+μ2mbgcsα=mba
代入数据解得a=10m/s2
物块b在传送带上向上运动的位移大小xb1=v222a=522×10m=1.25m
向上运动的时间为tb1=v2a=510s=0.5s
此过程传送带的位移大小为x传1=vtb1=4×0.5m=2m
发生的相对位移大小为Δx1=x传1+xb1=2m+1.25m=3.25m
物块b速度减为零后，向下做匀加速直线运动到与传送带共速，加速度的大小仍然为a；
此过程在传送带上向下运动的位移大小xb2=v22a=422×10m=0.8m
所用时间为tb2=va=410s=0.4s
此过程传送带的位移大小为x传2=vtb2=4×0.4m=1.6m
发生的相对位移大小为Δx2=x传2-xb2=1.6m-0.8m=0.8m
物块b与传送带共速后，由于mbgsinα=μ2mbgcsα
因此滑块b和传送带相对静止一起匀速运动回到D点；
b从第一次经过D点到第二次经过D点的过程中，因摩擦产生的热量为Q=μ2mbgcs30∘⋅(Δx1+Δx2)
代入数据解得Q=60.75J
根据功能关系可知，b从第一次经过D点到第二次经过D点的过程中电动机额外多做的功为
W=ΔE=Q+12mbv2-12mbv22
代入数据解得W=47.25J。
另解：(3)物块b在传送带上先向上做匀减速运动到速度为零，再相当于传送带向下加速至传送带的速度v，设加速度的大小为a
根据牛顿第二定律mbgsinα+μ2mbgcsα=mba
代入数据解得a=10m/s2
取向下为正方向，则运动时间t=v-(-v2)a=4-(-5)10s=0.9s
滑块b的对地位移xb=v2t-12at2=5×0.9m-12×10×0.92m=0.45m
传送带的位移x传=vt=4×0.9m=3.6m
相对位移Δx=xb+x传=0.45m+3.6m=4.05m
物块b与传送带共速后，由于mbgsinα=μ2mbgcsα
因此滑块b和传送带相对静止一起匀速运动回到D点；
b从第一次经过D点到第二次经过D点的过程中，因摩擦产生的热量为Q=μ2mbgΔxcs30∘
代入数据解得Q=60.75J
根据功能关系可知，b从第一次经过D点到第二次经过D点的过程中电动机额外多做的功为
W=ΔE=Q+12mbv2-12mbv22
代入数据解得W=47.25J。
答：(1)a第一次与b碰撞前瞬间的速度大小为10m/s；
(2)第一次碰撞后瞬间a与b的速度大小均为5m/s；
(3)b从第一次经过D点到第二次经过D点的过程中电动机额外多做的功为47.25J。
1
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3
4
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6
7
8
9
10
11
12
C
B
C
C
D
A
D
D
BD
ABD
AC
ACD