河北省张家口市尚义县一中2020_2021学年高二物理上学期期中试题含解析

这是一份河北省张家口市尚义县一中2020_2021学年高二物理上学期期中试题含解析，共17页。试卷主要包含了答卷前，考生务必用0，II卷内容须用0，考试结束，将答题卡交回， 场强为E=1等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必用0.5mm黑色签字笔在答题卡相应栏内填写自己的班级、姓名、考场、准考证号，并用2B铅笔将考试科目、准考证号涂写在答题卡上。
2.II卷内容须用0.5mm黑色签字笔写在答题卡相应空格或区域内。
3.考试结束，将答题卡交回。
第I卷（选择题，共80分）
一、单项选择题（本大题共20小题，每小题4分，共80分。每小题选出答案后，请填在答题卡上。）
1. 关于电场，下列说法正确的是（ ）
A. 某点的电场强度大，该点的电势一定高
B. 某点的电势高，试探电荷在该点的电势能一定大
C. 某点的电场强度为零，试探电荷在该点受到的电场力一定为零
D. 某点的电势为零，试探电荷在该点受到的电场力一定为零
【答案】C
【解析】
【详解】A．因为电场强度与电势没有直接关系，某点的电场强度大，则该点的电势不一定高，故A错误；
B．某点的电势高，检验电荷在该点的电势能为Ep=qφ，还与检验电荷的电性有关，故B错误；
CD．电势为零，是人为选择的，电场强度为零的地方，电势不一定为零，但试探电荷在该点受到的电场力一定为零，故C正确，D错误。
故选C
2. 某电场的电场线分布如图所示,将某点电荷分别放在a、b两点,则点电荷所受的电场力的大小关系是（ ）
A. B. C. D. 无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】电场中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，所以a点的电场强度大于b点的电场强度，即，根据公式F=Eq可得Fa>Fb，故B、C、D错误，A正确.
故选A.
3. 如图为某匀强电场的等势面分布图（等势面竖直分布），已知每两个相邻等势面相距2cm，则该匀强电场的电场强度大小和方向分别为 （ ）
A. ，竖直向下
B. ，竖直向上
C. ，水平向左
D. ，水平向右
【答案】C
【解析】
试题分析：由匀强电场的电场强度与电势差的关系可得，电场强度的方向与等势面垂直由高电势指向低电势即水平向左．C选项正确，ABD选项错误．
故选C
考点：匀强电场的电场强度与电势差的关系
点评：在匀强电场中，任意两点间电势之差，等于电场强度跟这两点沿电场强度方向上的距离的乘积．即d必须是沿场强方向的距离，如果电场中两点不沿场强方向，d的取值应为在场强方向的投影，即为电场中该两点所在的等势面的垂直距离，方向关系，场强的方向就是电势降低最快的方向即电场线与等势面垂直且由高等势面指向低等势面．
4. 如图中a、b、c是匀强电场中同一平面上的三个点，各点的电势分别是φa=5V，φb=2V，φc=4V，则在下列各示意图中能表示该电场强度方向的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
匀强电场电场线是平行等间距，而等势面与电场线垂直，等势面也平行等间距，而且沿着电场线方向，电势降低．
【详解】由题意可知，各点的电势分别为Ua=5V，Ub=2V，Uc=4V，则ab连线上离a点处的电势为4V，所以该点与c点的连线即为等势线．由于沿着电场线方向，电势降低．故D正确，ABC错误； 故选D.
【点睛】考查匀强电场的电场线是平行，等势线也是平行，且掌握电场线的方向与电势降低的方向关系．
5. 场强为E=1.0×102V/m的匀强电场中，有相距d=2.0×10-2m的a、b两点，则a、b两点间的电势差可能为（ ）
A. 1.0VB. 2.5V
C. 3.0VD. 4.0V
【答案】A
【解析】
【详解】由，其中为两点连线和电场线方向的夹角，可得
故选A。
6. 某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是（ ）
A. 这个电场可能是负点电荷的电场
B. 粒子必定带负电荷
C. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
D. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．负点电荷形成的电场其电场线是会聚型的射线，则知这个电场不可能是负点电荷形成的电场，故A错误；
B．由粒子的运动轨迹可知，粒子所受的电场力沿着电场线的方向向上，所以粒子必定带正电荷，故B错误；
CD．电场线密地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，所以
根据牛顿第二定律得
知
故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，在等量负电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D关于O点对称，关于这几点场强大小正确的是( )
A. EA＞EB，EB＝ED
B. EA＜EB，EB＜ED
C. 可能有EA＜EB＜EC
D. 可能有EA＝EC＜EB
【答案】CD
【解析】
【详解】根据两个等量同种电荷电场线分布的对称性可知：B、D两点处电场线疏密程度一样，则有EB=ED．两个等量电荷连线的中垂线的特点是：O点场强为零，无穷远处场强也为零，从O到无穷远处场强先增大后减小．由于电场线的疏密情况不能确定，可能有EA＜EB＜EC，也可能有EA=EC＜EB，故CD正确，AB错误．故选CD．
【点睛】本题关键是要明确两个等量同种电荷连线的中垂线上的场强分布情况和电势分布情况，关键在于掌握电场线的物理意义：电场线的疏密表示电场强度的大小.
8. 如图甲是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示，比较A、B两点电势的高低和电场强度大小可知（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由速度时间图像可知，速度增大，动能增大，则电势能减小，根据负电荷在电势越高的点电势能越小，则有
故B正确，A错误；
CD．由速度图像可知，电荷做加速度减小的加速运动，因为加速度减小，电场力减小，电场强度减小，所以有
故CD错误。
故选B
9. 如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是
A. A点电势大于B点电势
B. A、B两点的电场强度相等
C. 的电荷量小于的电荷量
D. 在A点的电势能小于在B点的电势能
【答案】C
【解析】
【详解】由点电荷形成的电场电场线分布规律可知A点的场强大于B点，再由电场线和电势的关系可知A点电势低于B点，又因为两电荷移到无穷远处电场力做功一样，表明电势能相同，而UAO于UBO点,所以q1的电量小于q2。
故选Ｃ。
10. 位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则（ ）
A. a点和b点的电场强度相同
B. 正电荷从c点移到d点，电场力做正功
C. 负电荷从a点移到c点，电场力做负功
D. 正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．等势线越密电场线越密，电场线越密表示电场越强，虽然ab两处电场强度的大小相同但方向不同，由于场强是矢量，所以a点和b点的电场强度不同，故A错误；
B．由于场源是负电荷，正电荷从c点移到d点过程中受到场源的电场引力，而远离场源运动，所以电场力做负功，故B错误；
C．由于场源是负电荷，负电荷从a点移到c点过程中受到场源的电场斥力，而远离场源运动，所以电场力做正功，故C错误；
D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点的过程中，电势先后降低升高，电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大，故D正确。
故选D。
11. 关于电势差的计算公式，下列说法正确的是
A. 电势差的公式说明两点间的电势差与电场力做功成正比，与移动电荷的电荷量q成反比
B. 把正电荷从A点移到B点电场力做正功，则有
C. 电势差的公式中，UAB与移动电荷的电荷量q有关
D. 电场中A、B两点间的电势差等于把单位正电荷q从A点移动到B点时电场力所做的功
【答案】BD
【解析】
电势差的大小是由电场本身决定的，两点间的电势差与电场力做功无关，与移动电荷的电荷量q无关，故AC错误；把正电荷从A点移到B点电场力做正功，根据，，故B正确；根据，电场中A、B两点间的电势差等于把单位正电荷q（电荷量为1C的电荷）从A点移动到B点时电场力所做的功，故D正确；故选BD.
12. 如图，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是( )
A. 鸟的脚爪与金属架绝缘
B. 鸟与笼电势不同，有电势差
C. 起电机使笼带电，笼的电势不会很高
D. 鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面
【答案】D
【解析】
金属鸟笼带电后属带电体．带电体在静电平衡状态时，属等势体；此时电荷只分布在外表面，金属内和空腔内都无电场．因此鸟两爪电势相等．故D正确，ABC错误；故选D．
点睛：关键要知道静电平衡状态下，导体内部合电场为零，电荷只分布在外表面，是一个等势体．
13. 下列关于静电场说法中正确的是（ ）
A. 电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低
B. 电场中任意两点之间的电势差与零电势点的选取有关
C. 单位正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点的电势越高
D. 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功一定为零
【答案】C
【解析】
【详解】电场强度大的地方电势不一定高，电场强度小的地方电势不一定低，选项A错误；电场中任意两点之间的电势差与零电势点的选取无关，选项B错误；根据可知单位正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点的电势越高，选项C正确；将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功不一定为零，因为中间过程中电场力不一定为零，故D错误；故选C.
14. 如图所示，三条平行且等间距的虚线表示电场中的三个等势面，其电势分别为10V、20V、30V，实线是一带电粒子不计重力在该区域内运动的轨迹，轨迹上有a、b、c三点，已知带电粒子所带电荷量为，在a点处的动能为，则该带电离子（ ）
A. 可能带负电B. 在b点处的电势能为
C. 在b点处的动能为零D. 在c点处的动能为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据电场线和等势线垂直，且由高电势处指向低电势处，得出场强方向向上，由带电粒子的运动轨迹可判定，粒子所受电场力向上，则粒子带正电荷，A错误；
B．b点处的电势能：
B错误；
C．由能量守恒，a点处动能和电势能总和：
则b点处的动能为：
C错误；
D．c点处的动能为：
D正确。
故选D。
15. 如图所示，直线MN是某电场中的一条电场线(方向未画出)．虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由a到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线．下列判断正确的是( )
A. 电场线MN的方向一定是由N指向M
B. 带电粒子由a运动到b过程中动能一定逐渐减小
C. 带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能
D. 带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度
【答案】C
【解析】
【详解】由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动，物体所受外力指向轨迹内侧，所以粒子受力分析一定是由M指向N，但是由于粒子的电荷性质不清楚，所以电场线的方向无法确定．故A错误；粒子从a运动到b的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能，故B错误，故C正确．由a到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线，说明粒子一定受恒力，即带电粒子在a点的加速度等于在b点的加速度，故D错误；故选C．
【点睛】依据带电粒子的运动轨迹确定其所受电场力方向是解决带电粒子在电场中运动问题的突破口，然后可进一步根据电场线、电场力做功等情况确定电势、电势能的高低变化情况.
16. 如图所示，匀强电场的场强，A、B两点相距0.2m，两点连线与电场的夹角是60°，下列说法正确的是（ ）
A. 电荷量的电荷从A点运动到B点电势能增大6J
B. 电荷量的电荷从A点运动到B点电场力做功为-6J
C. 若取A点的电势为0，则B点的电势
D. A、B两点间的电势差是
【答案】B
【解析】
【详解】A．从A到B，电场力做功
，
则电势能减小6J。故A错误；
B．从A到B，电场力做功
；
故B正确；
CD．AB间的电势差
，
因为A点的电势为0，B点的电势为
，
故CD错误。
故选B。
17. 如图，平行板电容器的两极板竖直放置并分别与电源的正负极相连，一带电小球经绝缘轻绳悬挂于两极板之间，处于静止状态现保持右极板不动，将左极板向左缓慢移动关于小球所受的电场力大小F和绳子的拉力大小T，下列判断正确的是

A. F逐渐减小，T逐渐减小
B. F逐渐增大，T逐渐减小
C. F逐渐减小，T逐渐增大
D. F逐渐增大，T逐渐增大
【答案】A
【解析】
【详解】电容器与电源相连，所以两端间电势差不变，将左极板向左缓慢移动过程中，两板间距离增大，由可知，电场强度减小，电场力减小，小球处于平衡状态，受重力、拉力与电场力的作用，受力如图所示，根据力的合成法得：
由于重力不变，电场力减小，故拉力减小；
A.逐渐减小，逐渐减小与分析相符，故A正确；
B.逐渐增大，逐渐减小与分析不符，故B错误；
C.逐渐减小，逐渐增大与分析不符，故C错误；
D.逐渐增大，逐渐增大与分析不符，故D错误．
18. 如图所示，平行板电容器电容为C，板距为d，上板带正电，下板带负电，电荷量均为Q且保持不变，两板间的电场视为匀强电场。有一带电量为－q的油滴正好静止在平行板的正中央，则（ ）
A. 油滴的质量为
B. 油滴的质量为
C. 将上板稍向上移时，油滴将向上运动
D. 将上板稍向右移动时，油滴将向下运动
【答案】A
【解析】
【详解】AB．平行板之间的电压为，所以平行板之间的电场强度为
由于油滴静止，所以油滴的受力平衡，所以对于油滴有
所以油滴的质量为
故A正确，B错误；
C．根据电容的公式可得
所以电容器的电压为
由
可知，将上板稍向上移时，板间的距离d增加，但是电场强度E不变，油滴的受力不变，所以油滴不动，故C错误；
D．当上板稍向右移动时，平行板之间的正对面积减小，由
可得，极板之间的电场强度将变大，所以油滴受到的电场力增加，所以油滴将向上运动，故D错误。
故选A。
19. 如图所示，电子在电势差为U1的电场加速后，垂直进入电势差为U2的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子偏转角变大的是（ ）
A. U1变大，U2变大B. U1变小，U2变大
C. U1变大，U2变小D. U1变小，U2变小
【答案】B
【解析】
【详解】设偏转电场极板的长度为L，两板间距离为d。电子在加速电场中由动能定理得
再由牛顿第二定律和电场强度与电势差的关系

电子在偏转电场中由类平抛运动规律

则电子的偏转角
即U1变小，U2变大，一定能使电子的偏转角变大。
故选B。
20. 两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A点为MN上的一点．取无限远处的电势为零，一带负电的试探电荷q，在静电力作用下运动，则（ ）
A. 若q从A点由静止释放，由A点向O点运动的过程中，加速度大小一定先变大再减小
B. 若q从A点由静止释放，其将以O点为对称中心做往复运动
C. q由A点向O点运动时，其动能逐渐增大，电势能逐渐增大
D. 若在A点给q一个合适的初速度，它可以做类平抛运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.在射线OM上，O点电场强度为零，无穷远处的电场强度也为零，故射线OM上有一个电场强度的最大的点，将q从A点由静止释放，由A点向O点运动的过程中，加速度大小可能一直减小，也可能先增加后减小，故A错误；
B.电场强度在MN上是对称分布的，带负电的试探电荷q所受电场力指向O点，其将以O点为对称中心做往复运动；故B正确；
C.从A到O过程，电场力做正功，动能增大，电势能逐渐减小，故C错误；
D.类平抛运动要求合力恒定，该电场不是匀强电场，粒子不可能做类平抛运动，故D错误．
第Ⅱ卷（非选择题，共20分）
二、计算题（本题共2个小题，每题10分，共计20分，每小题做出答案后，请写在答题卡上。）
21. 地面上方存在水平向右的匀强电场，一质量为m带电量为q的小球用绝缘丝线悬挂在电场中，当小球静止时丝线与竖直方向的夹角为，此时小球到地面的高度为h,求：
（1）匀强电场的场强？
（2）若丝线突然断掉，小球经过多长时间落地？
【答案】(1) (2)
【解析】
【分析】
(1)小球受重力、拉力和电场力处于平衡，根据共点力平衡求出电场力的大小，从而得出匀强电场的场强；
(2)丝线断掉后，做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求出加速度，结合位移时间公式求出运动的时间．
【详解】(1) 对小球列平衡方程qE=mgtanθ
解得：；
(2) 丝线断后小球的加速度为
由
解得：
【点睛】本题考查了共点力平衡、牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．
22. 一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，如图，如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d，板长为L（该粒子束不会击中极板），求：
(1)粒子在极板中运动的时间；
(2)粒子在电场方向发生的侧移量；
(3)粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量（粒子的重力忽略不计）。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)粒子在极板间运动的时间
(2)垂直于极板方向的加速度
所以粒子在飞越极板间电场过程中，在电场方向发生的侧移
(3)两极板之间电场强度
电场力对粒子做的功
所以粒子电势能的变化量