2022-2023学年河南省南阳市第六完全学校高级中学高二上学期9月半月考物理试题含解析

2022-2023学年河南省南阳市第六完全学校高级中学高二上学期9月半月考物理试题一、本题共15小题，每小题5分，共75分，1-10题给出的四个选项中只有一个答案是正确的，11-15题给出的四个选项中，有多个选项是正确的，少选得3分，错选不得分。

1. 在场强为E，方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m的带电小球，电荷量分别为+2q和-q，两小球用长为L的绝缘细线相连，另用绝缘细绳系住带正电的小球悬挂于O点处于平衡状态，如图所示，重力加速度为g，则细绳对悬点O的作用力大小为（     ）

A. 2mg B. 2mg＋ C. 2mg＋Eq D. 2mg＋3Eq

【答案】C

【解析】

【详解】将两个小球视作整体，重力为2mg，方向竖直向下，库仑力为qE，方向竖直向下，所以细绳对整体的作用力为2mg+qE，方向竖直向上。故有细绳对悬点O的作用力大小为2mg+qE。

故选C。

2. 某电解池内若在2S内各有1.0×1019个二价正离子和2×1019个一价负离子同时向相反方向能过某截面，那么通过这个截面的电流是(      )

A. 0A B. 0.8A C. 1.6A D. 3.2A

【答案】D

【解析】

【详解】通过截面的总电荷量 q=1.0×1019×2×1.6×10-19C+2.0×1019×1.6×10-19C=6.4C，通过截面的电流，故D正确，ABC错误．故选D.

点睛：本题应知道元电荷的电荷量是1.6×10-19C，应用电流的定义式I=q/t，即可求出电流值．关键要注意通过截面的电荷量等于正负离子电荷量绝对值之和，而不是代数和．

3. 在点电荷 Q形成的电场中有一点A，当一个－q的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时，电场力做的功为W，则检验电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】无穷远为零势面，－q的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时，电场力做的功为

可得

根据电势的定义可得

故A正确，BCD错误。

故选A。

4. 如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为+Q。图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等势面。有两个一价离子M、N（不计重力，也不计它们之间的电场力）先后从a点以相同的速率v0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置。①M一定是正离子，N一定是负离子。②M在p点的速率一定大于N在q点的速率。③M在b点的速率一定大于N在c点的速率。④M从p→b过程电势能的增量一定小于N从a→q电势能的增量。以上说法中正确的是（　　）

A. 只有①③ B. 只有②④ C. 只有①④ D. 只有②③

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】①由图可知电荷N受到中心电荷的斥力，而电荷M受到中心电荷的引力，故两粒子的电性一定不同，由于中心电荷为正电，则M一定是负离子，N一定是正离子，故①错误；

②由图可判定M电荷在a到p运动过程中，电场力做正功，导致动能增加；而N电荷在a到q运动过程中，电场力做负功，导致动能减小，所以M在p点的速率一定大于N在q点的速率，故②正确；

③由于abc三点在同一等势面上，故粒子M在从a向b运动过程中电场力所做的总功为0，N粒子在从a向c运动过程中电场力所做的总功为0，由于两粒子以相同的速率从a点飞入电场故两粒子的分别经过b、c两点时的速率一定相等，故③错误；

④由图可知N粒子在从a向q运动过程中电场力做负功的值大于粒子M在从p向b运动过程中电场力做负功的值，故M从p→b过程电势能的增量一定小于N从a→q电势能的增量，故④正确。故选B。

5. 如图所示，用绝缘细线拴一个带负电的小球，让它在竖直向下的匀强电场中绕O点做竖直平面内的圆周运动，、两点分别是圆周的最高点和最低点，则（  ）

A. 小球经过点时，线中的张力一定最小

B. 小球经过点时，线中的张力可能为零

C. 小球经过点时，电势能最大

D. 小球经过点时，机械能最大

【答案】B

【解析】

【详解】AB．球所受的电场力方向向上，重力方向向下，但大小未知，小球经过点时，如果电场力大于重力，绳子上的张力最大，因此线中的张力不一定最小，小球经过点时，电场力等于大于重力，线中的张力可能为零，A错误，B正确；

CD．小球从a到b的过程中，电场力做负功电势能增大，则小球经过a点时，电势能最小，小球经过点时，机械能最小，C、D错误；

故选B。

6. a、b、c三个氦核由同一点垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场，由此可以确定错误的说法有（　　）

A. 在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上

B. b和c同时飞离电场

C. 进入电场时，c的速度最大，a的速度最小

D. 动能的增量相比，c的最小，a和b的一样大

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据牛顿第二定律和运动学公式得

解得

因为a、b的y相同，则时间相同，A正确；

B．因为b的y大，则b比c后飞离电场，B错误；

C．三个质子在平行电场方向上发生相同的位移所需要的时间相同，在相同时间内c的射程最远，a的射程最近，根据

进入电场时，c的速度最大，a的速度最小，C正确；

D．根据动能定理得

a、b的y相等，c的y最小，所以动能的增量相比，c的最小，a和b的一样大，D正确。

本题选错误项，故选B。

7. 用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）．设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，实验中，极板所带电荷量不变，若（　　）

A. 保持S不变，增大d，则θ变大

B. 保持S不变，增大d，则θ变小

C. 保持d不变，减小S，则θ变小

D. 保持d不变，减小S，则θ不变

【答案】A

【解析】

【详解】AB、电容器所带电荷量Q不变，由可知不变，增大d，则变小，而由可得电容器的电压U变大，从而使得静电计的电压U变大，其指针的偏角θ变大，故A正确、B错误;

CD、同理可知保持d不变，减小S，则变小，而由可得电容器的电压U变大，使得静电计的电压U变大，其指针的偏角θ变大，故选项C、D均错误．

故选:A.

8. 如图所示，虚线表示等势面，相邻两等势面间的电势差相等，有一带电的小球在该电场中运动，不计小球所受的重力和空气阻力，实线表示该带正电的小球的运动轨迹，小球在a点的动能等于20eV，运动到b点时的动能等于2eV，若取C点为零电势点，则这个带电小球的电势能等于－6eV，它的动能等于：（　　）

A. 16eV B. 14eV C. 6eV D. 4 eV

【答案】B

【解析】

【分析】小球只受电场力时，小球的动能和电势能之和保持不变；正确判断小球在电场中所受电场力方向以及电场力做功情况。学习电场中的功能关系时可以类比在重力场的功能关系，如只有重力做功，动能和重力势能之和保持不变；那么只有电场力做功，电势能和动能之和保持不变。

【详解】ABCD．小球自a点运动到b时，电场力做负功

由于相邻两等势面电势差相等，故电势差的大小关系有

从b到c电场力做正功，根据动能定理有

联立可得

由于只有电场力做功，电势能和动能和保持不变，故在c点

即电势能和动能之和为8eV，因此当电势能等于时动能为14eV，故ACD错误，B正确。

故选B。

9. 如图所示，一价氢离子和二价氮离子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（　　）

A. 同时到达屏上同一点 B. 先后到达屏上同一点

C. 同时到达屏上不同点 D. 先后到达屏上不同点

【答案】B

【解析】

【分析】本题中带电粒子先加速后偏转，先根据能定理求出速度表达式，两粒子在偏转电场中做类平抛运动，垂直于电场方向上做匀速直线运动，沿电场方向做匀加速运动，根据牛顿第二定律和运动学得到粒子偏转距离与加速电压和偏转电压的关系，从而得出偏转位移的关系判断粒子打在屏上的位置关系。

【详解】设加速电场宽度为，偏转电场极板长度为，板间距离为，在加速电场中，由动能定理得

在加速电场中运动时间

两种粒子在偏转电场中，水平方向做速度为的匀速直线运动，所以两粒子在偏转电场中的运动时间

由于两种粒子的比荷不同，上述可知两粒子通过电场中运动时间不同，它们先后达到屏上；

经过偏转电场后，粒子的偏移量

由上式可知两粒子到达屏上同一点，故选B。

【点睛】解决本题关键知道带电粒子在加速电场和偏转电场中的运动情况，知道从静止开始经过同一加速电场加速，垂直打入偏转电场，运动轨迹相同，做选择题时，这个结论可直接运用，节省时间。

10. 北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道。当环中电子以光速的流动而形成10 mA的电流时，环中运行的电子数目为（已知光速c＝3×108 m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C）（　　）

A. 5×1010个 B. 5×1011个

C. 1×102个 D. 1×104个

【答案】B

【解析】

【详解】电子运动一周的时间为

由电流的定义式，可得电量为

在整个环中运行的电子数目为

故ACD错误，B正确。

故选B。

【点睛】本题考查了学生对电流定义式、速度公式的掌握和运用。

11. 质量分别为mA和mB的两小球带有同种电荷，电荷量分别为qA和qB，用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为1与2（1＞2）。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别为vA和vB，最大动能分别为EkA和EkB。不考虑二者的碰撞，则（　　）

A. mA一定小于mB B. qA一定大于qB

C. vA一定大于vB D. EkA一定大于EkB

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．两小球受到的库仑力大小相等，设为F，对A、B根据平衡条件分别有

根据以上两式，因1＞2，所以mA一定小于mB，故A正确；

B．无论qA和qB大小关系如何，二者所受库仑力大小都相等，根据题给条件无法判断qA和qB的大小关系，故B错误；

C．两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，在到达最低点时速度最大，根据机械能守恒定律有

解得

所以

由于两小球恰处于同一水平位置，所以

因为1＞2，所以，则vA一定大于vB，故C正确；

D．根据机械能守恒定律可得最大动能为

所以

结合前面分析可知EkA一定大于EkB，故D正确。

故选ACD。

12. 如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，与电源负极相连．现有一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态，现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（  ）

A. 带电油滴将沿竖直方向向下运动 B. P点的电势将降低

C. 带电油滴的电势能不变 D. 电容器的极板带电量不变

【答案】CD

【解析】

【详解】AD．电容器始终于电源相连，则电容器两极板间的电势差不变，由 ，d增大，则C减小，又，则Q减小，但电路中有二极管，单向导通，故不会放电，电荷量Q不变

d增大，则E不变，带电油滴电场力不变，带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态，故A错误，D正确；

BC．P点与下极板的电势差

而E、d不变，则φP不变，由E=φq则固定在P点的正电荷电势能不变，故C正确，B错误。

故选CD。

13. 如图所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，则从M点运动到N点的过程中（　　）

A. 小物块所受电场力逐渐减小

B. 小物块具有的电势能逐渐减小

C. M点的电势一定高于N点的电势

D. 小物块电势能减少量一定等于克服摩擦力做的功

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．小物块在向右运动的过程中，距离点电荷越来越远，由库仑定律知小物块所受的电场力逐渐减小，故A正确；

B．在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，可知小物块所受电场力向右，从点运动到点的过程中，电场力做正功，电势能减小，故B正确；

C．由于的电性未知，无法确定电场的方向，则无法比较、的电势高低，故C错误；

D．根据功能关系得知，物块电势能减小转化为摩擦产生的内能，则有小物块电势能变化量的大小等于克服摩擦力做的功，故D正确。

故选ABD。

14. 某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A. 该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻

B. 加5V电压时，导体的电阻是5Ω

C. 加5V电压时，导体的电阻是10Ω

D. 由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由题意可知，该电阻是非线性元件，但可以用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻，故A错误；

BC．由图可知，在电压为5V时，电流为1A，由欧姆定律可得

故B正确，C错误；

D．由欧姆定律可知

即图线中某点切线的斜率即为电阻的倒数，由图可得，随着电压的减小，切线斜率增大，电阻减小，故D正确。

故选BD。

15. 示波器是用途十分广泛的电子测量仪器，而示波管则是示波器的主要部件，其原理如图1所示。要使荧光屏上呈现的图形如图2所示，电极YY'之间所加电压UYY' ，电极XX'之间所加电压UXX'变化规律可能为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AB

【解析】

【详解】在示波器中假定加速电压为U，电极YY'两极板长为L1、两板间距为d1、其右端与光屏间距为；则电子经过加速再经过纵向偏转电场中做类平势运动，有

运动的时间为

根据相似三角形有

则电子打在光屏上在纵向上相对于中心的偏转距离为

同理，假定电极XX'极板长为L2、两板间距为d2、其右端与光屏间距为，电子在横向上相对于中心的偏转距离为

综上所述可知，对于一个确定的示波器，电子在光屏上的位置取决于UYY'和UXX'；依题意，电子的横向坐标不变，则UXX'恒定；纵坐标在一定范围内连续变化、光屏上显示出一线段，则UYY'需在一定范围内连续变化，故CD错误，AB正确。

故选AB。

二、本题共3小题，共35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，答题中应明确写出数值和单位。

16. 如图所示，匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形，其中，，把电荷量为2×10－10C的负点电荷由A点移动到B点，电场力做功4.8×10－8J，将它由C点移到A点需要克服电场力做功9.6×10－8J，取B点的电势为零，求A、C两点的电势及场强的大小。

【答案】240V，，

【解析】

【详解】A、B间的电势差

C、A间电势差

B点的电势为零，则有A点的电势为240V，C点的电势为；AC的中点O电势与B相等，OB连线即为一条等势线，根据电场线与等势线垂直，且指向电势较低的等势面可知，结合几何关系得场强大小为

17. 如图所示，质量为0.4kg的物体带电量为–3×10-3C，从半径为3m的光滑的圆弧的绝缘滑轨上端静止下滑到底端，然后继续沿水平面滑动，物体与水平面间的滑动摩擦系数为0.5，整个装置都处于E=103N/C的水平向右匀强电场中，则物体在水平面上滑行的最大距离为多少？物体下滑过程中的最大速度是多少？(g=10m/s2)

【答案】0.6m；

【解析】

【详解】（1）由动能定理得

解得

（2）电场力

即物体下滑过程中的最大速度时的位置，由动能定理得

解得

18. 在一高为h的绝缘光滑水平桌面上，有一个带电量为、质量为m的带电小球静止，小球到桌子右边缘的距离为s，在整个空间中施加一个水平向右的匀强电场E，且，如图所示，求：

（1）小球经多长时间落地？

（2）小球落地时的速度大小？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小球在桌面上做匀加速运动

小球在竖直方向做自由落体运动

从静止出发到落地所经过时间

（2）小球落地时

落地速度为