山西省金科大联考2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题

2023～2024学年第一学期开学考

高二物理

考生注意：

1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。

2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。

3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。

4．本卷命题范围：必修第二册，必修第二册，必修第三册第九、十章。

一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分，第8～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

1．关于点电荷、电场强度、静电感应、电势能，下列说法正确的是（    ）

A．点电荷一定是电荷量很小的电荷

B．沿电场线方向，电场强度越来越小

C．金属导体有静电屏蔽的作用，运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶更安全

D．在电场中同一位置，正检验电荷的电势能大于负检验电荷的电势能

2．如图所示，P为均匀带正电球体，四分之一圆弧形金属板靠近带电球体，圆弧的圆心与球心重合，金属板接地，稳定时，下列判断正确的是（    ）

A．仅在A点有感应的负电荷 B．仅在B点有感应的负电荷

C．AB圆弧面有感应的负电荷 D．CD圆弧面有感应的正电荷

3．自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备，在最佳抢救时间的“黄金4分钟”内，对心脏骤停患者利用自动体外除颤器（AED）可进行有效的除颤和心肺复苏。某型号自动体外除颤器的电容器电容是，充电后电容器的电压达到，某次对某心脏骤停患者进行除颤时，平均放电电流达到（电荷量平均放电电流×放电时间），则下列说法正确的是（    ）

A．电容器充电后的电荷量为 B．电容器的平均放电时间为

C．不同患者进行除颤时平均电流相同 D．电容器放电过程中电容器的电容逐渐减小

4．质量为的物块在水平面内运动的图像如图所示，物块在0～7s内的位移为零。则此过程中物块受到的合外力最大值为（    ）

A． B． C． D．

5．如图所示，A、B两个带电小球用长为L的绝缘细线连接，A球固定，B球悬吊，B球质量为m，重力加速度为g，两球带电量相等，剪断细线的一瞬间，B球加速度大小为，不计小球的大小，静电力常量为k，则（    ）

A．A、B两球带同种电荷

B．细线未断时，细线上拉力大小为

C．B球的带电量大小为

D．未剪断细线时释放A球，释放的一瞬间，A球加速度大小为g

6．如图所示，平行板PQ、MN与电源相连，开关K闭合，从O点沿两板间中线不断向两板间射入比荷一定的带正电的粒子，粒子经电场偏转后发生的侧移为y，不计粒子的重力，要减小侧移y，下列操作可行的是（    ）

A．仅将PQ板向下平移一些 B．仅将PQ板向上平移一些

C．将开关K断开，仅将PQ板向下平移 D．将开关K断开，仅将PQ板向上平移

7．空间存在平行于纸面的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在电场中的A点以大小为的初速度在纸面内向右射入电场，粒子经过t时间运动到B点，A、B连线与初速度垂直，粒子运动到B点时，速度大小为v，速度方向与AB延长线夹角为，不计粒子的重力，，则匀强电场的电场强度大小为（    ）

A． B． C． D．

8．如图所示，直线为点电荷电场中的一条电场线（方向未标出），A、B、C为电场线上等间距的三点，一个带负电粒子从电场中P点（图中未标出）分三次以不同的方向射出，仅在电场力作用下分别经过A、B、C三点，粒子经过这三点时，在A点速度变化最快，则A、B、C三点中（    ）

A．A点场强最大

B．场强方向从A指向C

C．A点电势最高

D．A、B间电势差绝对值大于B、C间电势能绝对值

9．2023年5月30日，神舟十六号载人飞船将十六乘组三名航天员送入空间站组合体，图中轨道Ⅰ为载人飞船运行的椭圆轨道，轨道Ⅱ为空间站运行轨道。两轨道相切于B点，A为椭圆轨道的近地点，B为远地点，C为轨道Ⅱ上一点，C、A、B三点在一条直线上，则下列判断正确的是（    ）

A．空间站从C运行到B和载人飞船从A运动到B时间相等

B．载人飞船在轨道Ⅰ上B点速度小于空间站在C点速度

C．载人飞船从A沿椭圆轨道运动到B点，发动机不断做正功

D．载人飞船在轨道Ⅰ上的加速度不小于空间站在轨道Ⅱ上的加速度

10．某静电场中x轴正半轴上电场强度随x轴上位置变化规律如图所示，x轴正方向为电场强度正方向，x轴负方向为电场强度负方向，一个带电粒子在O点由静止释放，刚好能沿x轴正方向运动到处，不计粒子的重力，则下列判断正确的是（    ）

A．粒子运动到处时速度最大

B．粒子从到的过程中，先做加速运动后做减速运动

C．粒子从到的过程中，加速度一直减小

D．O点和之间电势差绝对值与和之间电势差绝对值相等

二、实验题（本题共2小题，共14分）

11．（6分）某同学用如图甲所示电路研究电容器的充、放电。

甲                                 乙

（1）把开关S掷向a，对电容器充电，充电完毕后把开关S掷向b，让电容器放电，直至放电完毕，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的图像如图乙所示。图乙中，阴影部分的面积__________（选填“＞”“＜”或“＝”）；若将电阻箱电阻调大些重新实验，得到图像中，充电过程阴影部分的面积__________（选填“＞”“＜”或“＝”）；

丙                     丁

（2）某次放电过程，电流和电压传感器分别将电流、电压信息传入计算机，经处理后得到电流和电压随时间变化的、曲线分别如图丙、丁所示。由图像可知，电容器充满电时的电荷量为__________C，电容器的电容为__________F。（保留两位有效数字）

12．（8分）某同学用如图所示的装置验证“动能定理”。

（1）用游标卡尺测得遮光条宽度为d；

（2）调节气垫导轨水平，不挂重物，开通气源，将滑块轻放在气垫导轨上，如果滑块向左滑动，应调节底座旋钮，使导轨右端适当__________（填“升高”或“降低”），直至滑块放在气垫导轨上不同位置均能处于静止为止；

（3）悬挂重物，调节定滑轮的高度，使牵引滑块的细线____________________，目的是__________；

（4）让滑块从A点由静止释放，记录力传感器的示数F，滑块通过光电门时遮光条的遮光时间t已知滑块和遮光条的总质量为M，开始时滑块到光电门的距离x，如果表达式__________（用d、F、t、M、x表示）成立，则动能定理得到验证。

三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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）

13．（8分）如图所示，质量为m、带电量为q的带电小球A用长为L的细线悬于固定的力传感器上的O点，力传感器可以测量细线上的拉力，一个带电小球B在O点正下方，缓慢调节B在O点下方的位置，当B移到O点正下方某一位置时固定，此时细线与竖直方向的夹角为60°，力传感器的示数刚好等于mg，重力加速度为g，静电力常量为k，不计小球的大小，求：

（1）此时，B点电荷产生的电场在A球处的场强大小；

（2）小球B的带电量大小。

14．（14分）如图所示，平行于纸面的匀强电场中的为等腰三角形，也在纸面内，，边长为，将一个电荷量为的点电荷a从无穷远处移到A点，电场力做功为，将该电荷从A点移到C点，电场力做功为，再将一个电荷量为的点电荷b从无穷远处移到B点处，克服电场力做功为，取无穷远处电势为零，求：

（1）A、B两点的电势差；

（2）匀强电场的电场强度大小和方向；

（3）若将点电荷a从A点以大小为速度射出，该点电荷仅在电场力作用下经过边时速度大小为，则点电荷a的质量为多少？

15．（18分）如图甲所示，平行金属板M、N水平放置，两板间所加的电压随时间变化规律如图乙所示（图中、T已知），两板右端虚线右侧有水平向右的匀强电场，场强大小与两板间场强大小相等，半径为两板间距离倍的光滑绝缘圆弧轨道固定在竖直面内，轨道的上、下两端B、A刚好靠近M、N板右端，圆弧轨道的圆心O刚好与平行板中线在同一直线上，一个质量为m的带正电小球从时刻从M板左端贴近M板沿水平向右的方向射入两板间，在时刻小球恰好贴近N板右端射出，并且沿切线方向无碰撞地从圆弧轨道的下端A进入圆弧轨道，已知重力加速度为g，小球在时间内做匀速直线运动，求：

甲                                 乙

（1）两板间的距离；

（2）平行板的长度；

（3）小球在圆弧轨道上运动时，经过A点时对圆弧轨道的压力为多大？在轨道上运动的最大速度为多大？

2023～2024学年第一学期开学考·高二物理

参考答案、提示及评分细则

1.C  带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状和电量多少无具体关系，A项错误；沿电场线方向，电势逐渐降低，但电场强度的大小与电场线疏密有关，B项错误；金属桶可把积累的电荷导走，故用金属桶装易燃的汽油要安全，选项C正确；若电场中某一点的电势值为正，则该点正检验电荷的电势能大于负检验电荷的电势能，若电场中某一点的电势值为负，该点正检验电荷的电势能小于负检验电荷的电势能，D项错误。

2.C  AB圆弧面为近端，感应出负电荷，A、B项错误，C项正确；由于金属板接地，CD圆弧面没有感应电荷，D项错误。

3.B  充电后电容器的带电量，A项错误；电容器的平均放电时间，B项正确；不同患者的电阻不同，因此平均电流不同，C项错误；电容器放电过程电容器的电容保持不变，D项错误。

4.D  设物块在运动过程中时刻速度为零，根据题意有，解得，则最大加速度大小，最大合外力，D项正确。

5.C  由于剪断细线的一瞬间，球加速度小于，说明两球相互吸引，带异种电荷，A项错误；细线未断时，细线上拉力大小为，B项错误；由解得，C项正确；未剪断细线时释放A球，释放的一瞬间，A球受到向下的重力、库仑力，因此A球加速度大小大于g，D项错误。

6.B  仅将PQ板向下平移一些，两板间的场强变大，粒子沿电场方向的加速度增大，侧移变大，仅将PQ板向上平移一些，两板间的场强变小，粒子沿电场方向的加速度减小，侧移变小，A项错误，B项正确；将开关K断开，两板的带电量不变，将PQ板向下平移或向上平移，两板间的电场强度不变，侧移不变，C、D项错误。

7.D  将粒子的运动沿AB方向和垂直AB方向分解，在沿AB方向的速度变化量，该方向的分加速度，在垂直AB方向的速度变化量，该方向的分加速度，因此合加速度，根据牛顿第二定律，，得，D项正确。

8.AD  粒子在A点速度变化最快，说明粒子在A点加速度最大，三点中A点离场源电荷最近，A点场强最大，A项正确；不能确定场源电荷的电性，因此不能确定场强方向，也不能确定电势高低，B、C项错误；离场源电荷越远，场强越小，由可知，A、B间电势差绝对值大于B、C间电势能绝对值，D项正确。

9.BD  根据开普勒第三定律可知，空间站从C运行到B的时间大于载人飞船从A运动到B时间，A项错误；载人飞船在轨道Ⅰ上B点速度小于空间站在B点速度，即小于空间站在C点速度，B项正确；载人飞船从A沿椭圆轨道运动到B机械能守恒，发动机不需要做功，C项错误；载人飞船在轨道Ⅰ上B点和空间站在轨道Ⅱ上B点加速度相等，在轨道Ⅰ上其他位置加速度均大于在轨道Ⅱ上的加速度，D项正确。

10.BD  粒子运动到处时速度最大，A项错误；粒子从0到的过程中，粒子做加速运动，从到的过程中，粒子做减速运动，B项正确；粒子从到的过程中，电场强度先减小后增大，加速度先减小后增大，C项错误；由于O点和处电势相等，因此O点和之间电势差绝对值与和之间电势差绝对值相等，D项正确。

11.（1）＝（1分）＝（1分）（2）（或）（2分）（或）（2分）

解析：（1）图像所围面积为电容器的充放电电量，因此有，将电阻箱接入电路的电阻变大，不改变充放电电量的大小，但改变充放电时间及充放电的最大电流；

（2）图像与坐标轴围成的面积即为电容器放电过程中放出的电荷量，也就是电容器充满电时的电荷量，图像斜面小正方形的个数为14个，则电容器充满电时的电荷量，电容器的电容为。

12.（2）降低  （3）与气垫导轨平行  使滑块受到的合外力等于细线拉力

（4）（每空2分）

解析：（2）滑块向左滑动，说明左端低，应调节底座旋钮，使导轨右端适当降低；

（3）悬挂重物，调节定滑轮的高度，使牵引滑块的细线与气垫导轨平行，目的是使滑块受到的合外力等于细线拉力；

（4）当表达式成立，则动能定理得到验证。

13.解：（1）对小球研究，小球受到的细线的拉力与重力的合力和受到的库仑力等大反向，根据力的平衡可知，受到的库仑力大小（1分）

由（1分）

解得（2分）

（2）由于细线拉力等于小球重力，且两个力的夹角为，因此A、B连线与坚直方向的夹角为，三角形ABO为正三角形，因此AB间的距离等于。

设球带电量为，则（2分）

解得（2分）

14.解：（1）点电荷从无穷远处移到点，根据题意有（1分）

解得（1分）

点电荷从无穷远处移到点，根据题意有（1分）

解得（1分）

则（2分）

（2）电荷从移到点，根据题意有（1分）

解得（1分）

由此可知，BC是一条等势线，根据几何关系，到BC的距离为

因此匀强电场的电场强度大小（1分）

方向由指向BC（1分）

（3）根据动能定理（2分）

解得（2分）

15.解：（1）小球在时间内做匀速直线运动，得（1分）

因此小球在两板间沿竖直方向加速运动时加速度大小（1分）

则板间的距离（2分）

（2）设平行板长为，则小球射入两板间时的速度大小（1分）

由题意可知，小球从两板间射出时，速度与水平方向的夹角为，即小球射出两板间的瞬间速度

（1分）

沿竖直方向的分速度（1分）

（1分），解得（1分）

（3）小球从点进入圆弧轨道的速度大小为（1分）

圆弧轨道的半径（1分）

由于虚线右侧电场强度与板间电场强度大小相等，因此小球经过点时，重力与电场力的合力沿圆弧点的切线方向，根据牛顿第二定律（2分），解得（1分）

根据牛顿第三定律，小球经过点时对圆弧轨道的压力大小为（1分）

当小球受到的电场力与重力的合力与速度垂直时，速度最大，即小球运动到圆弧轨道上与点等高的位置时，速度最大，由于电场力大小等于小球重力，根据动能定理有（2分）

解得（1分）