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河南省周口市扶沟县汴岗乡第二中学2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷
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这是一份河南省周口市扶沟县汴岗乡第二中学2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷，共24页。试卷主要包含了选择题，多选题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年河南省周口市扶沟二中高二（下）期末物理试卷
一、选择题：共11题，共44分.每题4分，在每小题给出的四个选项中，第1至7题只有一个选项是正确的，第8至11题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）。
1．（4分）下列四幅图中M、N两点电场强度相同的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（4分）图为某电场中的电场线，A、B是电场中的两点，下列说法正确的是（ ）
A．电势φA＞φB，场强度EA＜EB
B．将电荷量为+q的电荷从A点移到B点，电场力做负功
C．电势φA＞φB，电场强度EA＞EB
D．将电荷量为﹣q的电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA＞EpB
3．（4分）踢毽子是同学们喜爱的体育运动，如图为某同学将质量为25g的毽子竖直踢到距离地面1m高处，关于毽子下落运动的有关估算合理的是（ ）
A．落地时的速度大小约为6m/s
B．落地时的动能约为2.5J
C．落地时重力的瞬时功率约为2W
D．从最高点到落地的时间约为0.5s
4．（4分）如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，则下列说法正确的是（ ）
A．重力做功为
B．悬线拉力做负功
C．空气阻力做功为﹣fL
D．空气阻力f做功为
5．（4分）如图所示，M、N为两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，下列说法正确的是（ ）
A．M的运行周期比N的大 B．M的角速度比N的小
C．M的线速度比N的大 D．M的向心加速度比N的小
6．（4分）如图所示的坐标系中，在（﹣a，0）位置放置电荷量为q的正点电荷，在（0，﹣a）位置放置电荷量为q的负点电荷，使得P（﹣a，﹣a）点的电场强度为零（ ）
A．点电荷Q的坐标为（0，﹣2a），带负电荷，电荷量q
B．点电荷Q的坐标为（0，0），带正电荷，电荷量2q
C．点电荷Q的坐标为（﹣2a，0），带负电荷，电荷量2q
D．点电荷Q的坐标为（﹣2a，0），带正电荷，电荷量q
7．（4分）如图所示，粗糙水平面上放置一倾角为α的斜面体，工人在斜面体上向上匀速推动木箱。已知木箱质量和工人质量相等，工人的脚与斜面间始终没有打滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力（ ）
A．工人和重物受到斜面的摩擦力大小相等，方向相反
B．木箱受到的摩擦力对木箱做负功
C．工人受到的摩擦力对工人做正功
D．斜面体受到地面的摩擦力，方向水平向左
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
（多选）8．（4分）如图所示，把甲、乙两个带电小球分别用绝缘细线悬挂于足够高的同一水平支架上，两球静止时在同一水平面上．两细线与竖直方向的夹角分别为θ、α，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．甲球的质量小于乙球的质量
B．甲球的电荷量大于乙球的电荷量
C．若同时剪断两细线，则任意时刻两球均处于同一水平面上
D．若同时剪断两细线，则任意时刻甲球的速度都比乙球的速度小
（多选）9．（4分）如图所示，在真空中固定两个等量异号点电荷+Q和﹣Q，图中O点为两点电荷连线的中点，MN为过O点的一条线段，M点与N点关于O点
对称。下列说法中正确的是（ ）
A．同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同
B．M、N两点的电势相同
C．将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中 电荷的电势能先增大后减小
D．只将﹣Q移到P点，其他点在空间的位置不变，则O点的电势降低
（多选）10．（4分）如图所示，长为l的轻质杆，两端分别固定着A球和B球，B球的质量为3m，杆绕O点在竖直面内转动，O点与球A的距离为，到B球的距离，重力加速度为g，则当杆摆到竖直位置时（ ）
A．A球的速度大小为
B．B球的速度大小为
C．杆对A球施以大小为，方向向上的支持力
D．B球的动能大小为
（多选）11．（4分）可视为质点的两带电小球A、B（材料、形状相同），它们所带的电荷量分别为q1、q2，当它们的距离为R时二者之间的库仑力大小为F，现把它们相互接触以后再次放回原来的位置，则关于它们的带电以及库仑力变化情况分析正确的是（ ）
A．若q1＞q2＞0，则两球接触以后二者之间的库仑力一定变大
B．若q1＜q2＜0，则两球接触以后二者之间的库仑力可能变大、也可能变小
C．若q1＜0＜q2，且|q1|＞|q2|，则接触以后两球带负电，二者之间的库仑力一定变小
D．若q1＞0＞q2，且|q1|＞|q2|，则接触以后两球带正电，二者之间的库仑力可能保持不变
二、非选择题共56分
12．（6分）某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量
（1）图甲中实验采用的方法是 （填正确选项前的字母）
A．理想实验法
B．等效替代法
C．微小量放大法
D．控制变量法
（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 （填“增大”“减小”或“不变”）
（3）接着该组同学使小球处于同一位置，增大（或减少）小球A所带的电荷量，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ若两次实验中A的电量分别为q1和q2，θ分别为45°和60°，则为 。
13．（12分）利用如图1所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。如图2中O点为打点起始点，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。
（1）下列操作中，有利于减小实验误差的是 ；
A.两限位孔在同一竖直线上
B.先释放纸带，后接通电源
C.精确测量重锤的质量
（2）为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量|ΔEp|＝ ，动能的增加量ΔEk＝ ；
（3）某同学根据纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出O点与该点的距离h，以h为横坐标、v2为纵坐标建立坐标系，作出v2﹣h图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为g，v2﹣h图线的“斜率”为 ；
（4）某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表（为便于比较，表中数据均保留一位小数）。其中不合理的是第 组数据，判断的依据是 。
1
2
3
4
5
5.0
10.1
14.7
20.0
29.8
4.9
9.8
15.1
19.6
29.4
14．（10分）如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为﹣q（q＞0）、质量为m的质点在t＝0时刻，最后垂直打在屏M上，已知重力加速度为g。求：
（1）质点打到屏M上所用的时间t；
（2）A、B两极板间的电压U大小；
（3）质点在运动过程中电势能的改变量ΔEp。
15．（12分）如图所示，长为L的绝缘细线上端固定于O点，下端系一质量为m，整个装置处于匀强电场中，电场强度方向水平向右，细线与水平方向间的夹角θ＝60°，重力加速度为g。
（1）小球平衡时，求细线中的拉力大小T1及电场强度的大小E；
（2）将小球向右拉至与O点等高，且细线水平绷紧，若由静止释放小球
16．（16分）如图所示，A点距水平面BC的高度h＝1.25m，BC与圆弧轨道CDE相接于C点，圆弧轨道DE对应的圆心角θ＝37°，圆弧的半径R＝0.5m0＝5m/s的速度水平抛出，从C点沿切线进入圆弧轨道，当经过D点时，经过E点后沿斜面向上滑向洞穴F。已知球与圆弧上D点附近以及斜面EF间的动摩擦因数μ均为0.5，EF＝4m，cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2，空气阻力忽略不计。求：
（1）小球在C点的速度大小及CD圆弧所对应的圆心角；
（2）小球到达D处时的速度大小；
（3）要使小球正好落到F处的球洞里，则小球在E处的速度多大。（结果可用根式表示）
2022-2023学年河南省周口市扶沟二中高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题：共11题，共44分.每题4分，在每小题给出的四个选项中，第1至7题只有一个选项是正确的，第8至11题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）。
1．（4分）下列四幅图中M、N两点电场强度相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】在电场中电场线的疏密表示电场强度的大小，当电场线疏密相同时，电场强度大小相等；电场线的方向表示电场的方向。
【解答】解：A、M、N两点电场强度大小相等，故A错误；
B、M、N两点电场强度大小相等，故B错误；
C、两极板间电场为匀强电场，M，故C正确；
D、M、N两点电场强度的大小和方向都不相同；
故选：C。
【点评】本题考查电场线的性质，电场线的方向表示场强的方向，电场线的疏密表示场强的大小。
2．（4分）图为某电场中的电场线，A、B是电场中的两点，下列说法正确的是（ ）
A．电势φA＞φB，场强度EA＜EB
B．将电荷量为+q的电荷从A点移到B点，电场力做负功
C．电势φA＞φB，电场强度EA＞EB
D．将电荷量为﹣q的电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA＞EpB
【分析】明确电场线的性质，知道电场线越密，场强越大；沿电场线方向电势逐渐降低，从低电势向高电势移动负电荷时电场力做正功，移动正电荷时电场力做负功，据此可判断其电势能变化情况。
【解答】解：AC、由图看出，则B点场强小于A点的场强，故φA＞φB，故A错误，C正确；
BD、正电荷从A点移到B点的过程中，负电荷在电势低的地方电势能较大、B两点时具有的电势能EpA＜EpB，故BD错误。
故选：C。
【点评】本题考查电场线的性质，要注意明确电场线的疏密表示电场的强弱，而沿电场线的方向电势降落；同时注意利用电场力做功和电势能关系进行分析。
3．（4分）踢毽子是同学们喜爱的体育运动，如图为某同学将质量为25g的毽子竖直踢到距离地面1m高处，关于毽子下落运动的有关估算合理的是（ ）
A．落地时的速度大小约为6m/s
B．落地时的动能约为2.5J
C．落地时重力的瞬时功率约为2W
D．从最高点到落地的时间约为0.5s
【分析】AB、毽子下落运动可近似认为做自由落体运动，由、可得落地时速度和动能的大小，由于空气阻力的影响，实际值比计算值略小；
C、根据P＝mgv可得毽子落地时的重力的瞬时功率，由于空气阻力的影响，实际值比计算值略小；
D、根据可得毽子落地时间，由于空气阻力的影响，实际值比计算值略大。
【解答】解：AB、毽子下落运动可近似认为做自由落体运动
落地时的动能：
由于空气阻力的影响，则落地速度小于4.2m/s，故AB错误；
C、落地时重力的瞬时功率：，毽子落地时的瞬时功率小于1.1W；
D、若是自由落体运动
考虑到毽子运动时受空气阻力作用，则落地时间可能是6.5s。
故选：D。
【点评】本题考查了自由落体运动、功率，解题的关键是把毽子下落过程看作自由落体运动，但是实际受空气阻力，所以最后结果再跟有空气阻力的情况比较。
4．（4分）如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，则下列说法正确的是（ ）
A．重力做功为
B．悬线拉力做负功
C．空气阻力做功为﹣fL
D．空气阻力f做功为
【分析】重力做功与初末位置的高度差有关。根据功的计算公式可以求出重力、拉力与空气阻力的功。注意在求阻力做功时，要明确阻力大小不变，方向与运动方向相反，阻力做功等于力与路程的乘积。
【解答】解：A、重力做功与初末位置的高度差有关G＝mgL，故A错误；
B、因为悬线的拉力FT始终与球的运动方向垂直，故不做功；
CD、阻力f做功时，方向与运动方向相反，阻力f做的功为
Wf＝﹣f•＝﹣，
故C错误，D正确；
故选：D。
【点评】本题考查功的计算，要明确各力做功的特点，如重力做功等于重力与竖直方向高度差的乘积，而空气阻力做功等于力与路程的乘积。
5．（4分）如图所示，M、N为两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，下列说法正确的是（ ）
A．M的运行周期比N的大 B．M的角速度比N的小
C．M的线速度比N的大 D．M的向心加速度比N的小
【分析】根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可。
【解答】解：人造地球卫星M、N绕地球做匀速圆周运动＝mr＝mrω6＝ma，可知
A、T＝2πM＜rN，所以TM＜TN，故A错误；
B、ω＝M＜rN，所以ωM＞ωN，故B错误；
C、v＝M＜rN，所以vM＞vN，故C正确；
D、a＝M＜rN，所以所以aM＞aN，故D错误；
故选：C。
【点评】本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、角速度、周期和加速度的表达式，再进行讨论。
6．（4分）如图所示的坐标系中，在（﹣a，0）位置放置电荷量为q的正点电荷，在（0，﹣a）位置放置电荷量为q的负点电荷，使得P（﹣a，﹣a）点的电场强度为零（ ）
A．点电荷Q的坐标为（0，﹣2a），带负电荷，电荷量q
B．点电荷Q的坐标为（0，0），带正电荷，电荷量2q
C．点电荷Q的坐标为（﹣2a，0），带负电荷，电荷量2q
D．点电荷Q的坐标为（﹣2a，0），带正电荷，电荷量q
【分析】根据点电荷的场强公式E＝，结合平行四边形定则计算Q所带电荷量及位置。
【解答】解：（﹣a，0）和（0，方向如图所示，要求在两坐标轴上的某点处放置一个点电荷Q，可知可以在M点放置负电荷或N点放置正电荷，且电荷量Q满足，
解得，故C正确。
故选：C。
【点评】本题考查点的场强公式及矢量的运算法则，要结合简单的数学知识去处理计算方面的问题。
7．（4分）如图所示，粗糙水平面上放置一倾角为α的斜面体，工人在斜面体上向上匀速推动木箱。已知木箱质量和工人质量相等，工人的脚与斜面间始终没有打滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力（ ）
A．工人和重物受到斜面的摩擦力大小相等，方向相反
B．木箱受到的摩擦力对木箱做负功
C．工人受到的摩擦力对工人做正功
D．斜面体受到地面的摩擦力，方向水平向左
【分析】受力分析可确定工人和木箱的受摩擦力情况；根据力与位移间夹角可确定正负功；整体分析斜面受地面摩擦了为零。
【解答】解：A、设工人和木箱的质量都为m，受重力，则人的推力为F＝mgsinα+f1；工人受重力，支持力和沿斜面向上的静摩擦力以及木箱对人的作用力2＝mgsinα+F＝4mgsinα+f1，工人和重物受到斜面的摩擦力大小不相等，方向相反；
B、木箱受到摩擦力沿斜面向下，故摩擦力对木箱做负功；
C、因工人的脚与斜面间始终没有打滑，故C错误；
D、整体分析，受重力和地面支持力，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查了功的正负以及受力情况，解题关键是选择研究对象，根据运动情况确定受力即可。
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
（多选）8．（4分）如图所示，把甲、乙两个带电小球分别用绝缘细线悬挂于足够高的同一水平支架上，两球静止时在同一水平面上．两细线与竖直方向的夹角分别为θ、α，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．甲球的质量小于乙球的质量
B．甲球的电荷量大于乙球的电荷量
C．若同时剪断两细线，则任意时刻两球均处于同一水平面上
D．若同时剪断两细线，则任意时刻甲球的速度都比乙球的速度小
【分析】设两个球间的静电力为F，分别对两个球受力分析，求解重力表达式后比较质量大小；两球运动后之间的库仑力在减小，合力变化，不可能是匀变速运动；竖直方向上做自由落体运动，高度决定时间，高度相同、时间就相同．
【解答】解：A、对小球A受力分析、静电力，如图
根据平衡条件，有：
同理，有：
若θ＞α，故m甲＜m乙，故A正确；
B、两球间的库仑力是作用力与反作用力，与两个球带电量是否相等无关。
C、若同时剪断两细线，不影响运动时间，竖直方向上只受重力，故在两小球落地前观察。故C正确。
D、水平方向上，但m甲＜m乙，故乙的加速度小于甲的加速度。小球在竖直方向上做自由落体运动，根据分运动与合运动具有等时性，乙球的速度小于甲球的速度。
故选：AC。
【点评】本题考查知识点较多，涉及运动的独立性以及物体的平衡等，较好的考查了学生综合应用知识的能力，是一道考查能力的好题。
（多选）9．（4分）如图所示，在真空中固定两个等量异号点电荷+Q和﹣Q，图中O点为两点电荷连线的中点，MN为过O点的一条线段，M点与N点关于O点
对称。下列说法中正确的是（ ）
A．同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同
B．M、N两点的电势相同
C．将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中 电荷的电势能先增大后减小
D．只将﹣Q移到P点，其他点在空间的位置不变，则O点的电势降低
【分析】根据电场线的分布情况，判断M、N场强的关系；电场线的疏密表示场强的大小。等量异种点电荷的连线中垂线是一条等势线；画出等势面判断M、N点的电势大小。
【解答】解：A、等量异种点电荷的电场的分布具有一定的对称性
由图可得M、N两点的电场强度相同，电场力相同；
B、画出过M，如图所示：
电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面，故M点的电势大于N点的电势；
C、将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中，故电势能一直减小；
D、等量异种点电荷的连线中垂线是一条等势线；只将﹣Q移到P点，此时两个电荷连线的中点在O点的左侧，故O点的电势减小；
故选：AD。
【点评】本题关键是结合等量异号电荷的电场线分布图和等势面分布图进行分析，明确电场力做功等于电势能的减小量，不难。
（多选）10．（4分）如图所示，长为l的轻质杆，两端分别固定着A球和B球，B球的质量为3m，杆绕O点在竖直面内转动，O点与球A的距离为，到B球的距离，重力加速度为g，则当杆摆到竖直位置时（ ）
A．A球的速度大小为
B．B球的速度大小为
C．杆对A球施以大小为，方向向上的支持力
D．B球的动能大小为
【分析】A球和B球在转动过程中角速度相同，两球组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律和两球速度关系求出当杆摆到竖直位置时两球的速度。由牛顿第二定律求得杆对A球的作用力。由动能的计算公式求B球的动能大小。
【解答】解：AB、杆在转动过程中，由机械能守恒定律得
3mg•＝mg•++
A球和B球在转动过程中角速度相同，由v＝ωr得
联立解得：，，故A正确；
C、对A球，有
解得：，方向竖直向上；
D、B球的动能为EkB＝＝＝，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题主要考查机械能守恒定律和动能定理，要抓住两球在转动过程中角速度相同，再结合机械能守恒定律进行分析即可。
（多选）11．（4分）可视为质点的两带电小球A、B（材料、形状相同），它们所带的电荷量分别为q1、q2，当它们的距离为R时二者之间的库仑力大小为F，现把它们相互接触以后再次放回原来的位置，则关于它们的带电以及库仑力变化情况分析正确的是（ ）
A．若q1＞q2＞0，则两球接触以后二者之间的库仑力一定变大
B．若q1＜q2＜0，则两球接触以后二者之间的库仑力可能变大、也可能变小
C．若q1＜0＜q2，且|q1|＞|q2|，则接触以后两球带负电，二者之间的库仑力一定变小
D．若q1＞0＞q2，且|q1|＞|q2|，则接触以后两球带正电，二者之间的库仑力可能保持不变
【分析】接触后再分开，电荷先中和后平分，根据库仑定律判断库仑力大小的变化．
【解答】解：对于完全相同的带电体，若带异种电荷，若带同种电荷则将总电量平分。
根据库仑定律F＝分析选项，
A、若q1＞q2＞2，则两球接触以后，则电荷量的乘积变大，故A正确；
B、若q1＜q2＜2，则两球接触以后，则电荷量的乘积变大，故B错误；
C、若q1＜0＜q6，且|q1|＞|q2|，则接触以后，两球带负电，不一定变小；
D、若q5＞0＞q2，且|q7|＞|q2|，则接触以后，两球带正电，故D正确。
故选：AD。
【点评】该题考查了库仑定律的相关知识，对于完全相同的带电体，若带异种电荷，接触后则先中和再平分，若带同种电荷则将总电量平分．
二、非选择题共56分
12．（6分）某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量
（1）图甲中实验采用的方法是 D （填正确选项前的字母）
A．理想实验法
B．等效替代法
C．微小量放大法
D．控制变量法
（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 增大 （填“增大”“减小”或“不变”）
（3）接着该组同学使小球处于同一位置，增大（或减少）小球A所带的电荷量，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ若两次实验中A的电量分别为q1和q2，θ分别为45°和60°，则为 。
【分析】（1）本实验采用的是控制变量法；
（2）电荷之间的静电力随着距离的减小而增大；
（3）根据受力情况结合平衡条件进行解答。
【解答】解：（1）图甲中先保持带电小球的电荷量不变，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，改变两个小球之间的距离；后来保持小球之间的距离不变，分析小球之间的库仑力，故D正确；
故选：D。
（2）根据实验现象可知，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大；
（3）设小球B的质量为m，电量为q；
当A球带电量为q1时，由平衡条件得：F＝，其中r1＝PBsin45°
当A球带电量为q5时，由平衡条件得：F′＝，其中r2＝PBsin60°
联立解得：＝。
故答案为：（1）D；（2）增大。
【点评】本题主要是考查库仑力的特点及利用平衡方程求解电量的关系，掌握库仑定律内容以及表达式，能够根据平衡条件进行解答。
13．（12分）利用如图1所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。如图2中O点为打点起始点，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。
（1）下列操作中，有利于减小实验误差的是 A ；
A.两限位孔在同一竖直线上
B.先释放纸带，后接通电源
C.精确测量重锤的质量
（2）为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量|ΔEp|＝ mgh2 ，动能的增加量ΔEk＝ ；
（3）某同学根据纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出O点与该点的距离h，以h为横坐标、v2为纵坐标建立坐标系，作出v2﹣h图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为g，v2﹣h图线的“斜率”为 2g ；
（4）某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表（为便于比较，表中数据均保留一位小数）。其中不合理的是第 3 组数据，判断的依据是 因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第3组数据ΔEp＜ΔEk，显然不合理。 。
1
2
3
4
5
5.0
10.1
14.7
20.0
29.8
4.9
9.8
15.1
19.6
29.4
【分析】（1）根据实验原理掌握正确的实验操作；
（2）熟悉重力势能的表达式，结合运动学公式和动能的计算公式完成分析；
（3）根据机械能守恒定律，结合图像的物理意义得出图像的斜率大小；
（4）根据实验原理分析出重力势能减小量和动能增加量的关系，结合题意完成分析。
【解答】解：（1）A、两限位孔在同一竖直线上，有利于减小实验误差；
B、由于重锤速度较快，打出的纸带长度也有限，实验时应先接通电源，故B错误；
C、本实验最终验证机械能守恒定律对应的表达式时，所以精确测量重锤的质量并不能减小实验误差；
故选：A。
（2）从O到F的过程中重锤重力势能的减小量为：
|ΔEp|＝mgh2；
打点计时器打F点时，重锤的瞬时速度大小为：
从O到F过程中重锤动能的增加量为：
＝
（3）根据机械能守恒定律可得：
整理可得：v2＝8gh
所以v2﹣h图线的斜率为2g；
（4）因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以在重锤下落过程中会克服阻力做功，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量p＜ΔEk，显然不合理。
故答案为：（1）A；（2）mgh3； ；（3）2g；因为实验中不可避免地存在阻力作用，一部分重力势能转化为内能，根据表中数据可知第3组数据ΔEp＜ΔEk，显然不合理。
【点评】本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合机械能守恒定律和图像的物理意义即可完成分析。
14．（10分）如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为﹣q（q＞0）、质量为m的质点在t＝0时刻，最后垂直打在屏M上，已知重力加速度为g。求：
（1）质点打到屏M上所用的时间t；
（2）A、B两极板间的电压U大小；
（3）质点在运动过程中电势能的改变量ΔEp。
【分析】（1）分析出质点在不同方向上的运动特点，结合运动学公式得出运动的时间；
（2）根据牛顿第二定律结合电势差的计算公式完成分析；
（3）根据功能关系得出电势能的变化量。
【解答】解：（1）质点在平行金属板间先向上偏转，做类平抛运动，向下偏转，前后过程质点的运动轨迹对称，如图所示：
2L＝v0t
解得：t＝
（2）质点两次偏转的时间相等，加速度大小相等
qE﹣mg＝ma
mg＝ma
解得：E＝
上极板带正电，故：U＝Ed
解得：U＝
（3）质点在平行金属板间做类平抛运动
L＝v0t2
解得：
电场力对质点做功为
W＝﹣ΔEp＝qEy
解得：ΔEp＝
答：（1）质点打到屏M上所用的时间为；
（2）A、B两极板间的电压U大小为；
（3）质点在运动过程中电势能的改变量为。
【点评】本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，熟悉粒子的受力分析，结合牛顿第二定律和运动学公式即可完成分析。
15．（12分）如图所示，长为L的绝缘细线上端固定于O点，下端系一质量为m，整个装置处于匀强电场中，电场强度方向水平向右，细线与水平方向间的夹角θ＝60°，重力加速度为g。
（1）小球平衡时，求细线中的拉力大小T1及电场强度的大小E；
（2）将小球向右拉至与O点等高，且细线水平绷紧，若由静止释放小球
【分析】（1）以小球为研究对象，根据平衡条件求解；
（2）根据动能定理求解。
【解答】解：（1）根据平衡条件
解得，细线中的拉力大小
由
得电场强度的大小
（2）释放后小球做圆周运动，根据动能定理
解得：
答：（1）小球平衡时，细线中的拉力大小；
（2）小球到达最低点小球的速度大小为。
【点评】本题考查了电场力作用下物体的平衡和动能定理，求解合外力做的功是运用动能定理的关键。
16．（16分）如图所示，A点距水平面BC的高度h＝1.25m，BC与圆弧轨道CDE相接于C点，圆弧轨道DE对应的圆心角θ＝37°，圆弧的半径R＝0.5m0＝5m/s的速度水平抛出，从C点沿切线进入圆弧轨道，当经过D点时，经过E点后沿斜面向上滑向洞穴F。已知球与圆弧上D点附近以及斜面EF间的动摩擦因数μ均为0.5，EF＝4m，cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2，空气阻力忽略不计。求：
（1）小球在C点的速度大小及CD圆弧所对应的圆心角；
（2）小球到达D处时的速度大小；
（3）要使小球正好落到F处的球洞里，则小球在E处的速度多大。（结果可用根式表示）
【分析】（1）根据运动的合成与分解解得C点速度；
（2）在D点，对小球根据牛顿第二定律可解得；
（3）根据牛顿第二定律结合运动学公式可解得。
【解答】解：（1）小球从A点做平抛运动，根据动能定理有：mgh＝
代入数据解得：vC＝5m/s
在竖直方向有：＝2gh
又速度方向与水平方向夹角α满足tanα＝，代入数据解得：tanα＝1，根据几何关系可知CD圆弧所对应的圆心角为45°；
（2）小球在D点，根据f＝μFN，
代入数据解得：FN＝80N
在E点，对小球根据牛顿第二定律可得：FN﹣mg＝
代入数据解得：vD＝m/s
（3）小球在斜面上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度a＝﹣gsin37°﹣μgcos37°
又xEF＝6m
根据速度—位移关系有：＝2axEF
联立代入数据解得：vE＝4m/s
答：（1）小球在C点的速度为5m/s；
（2）小球到达D处时的速度大小为m/s；
（3）要使小球正好落到F处的球洞里，则小球在E处的速度为4。
【点评】本题考查牛顿第二定律，解题关键掌握牛顿第二定律的应用，注意合力的计算方式。
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2022-2023学年河南省周口市扶沟二中高二（下）期末物理试卷
一、选择题：共11题，共44分.每题4分，在每小题给出的四个选项中，第1至7题只有一个选项是正确的，第8至11题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）。
1．（4分）下列四幅图中M、N两点电场强度相同的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（4分）图为某电场中的电场线，A、B是电场中的两点，下列说法正确的是（ ）
A．电势φA＞φB，场强度EA＜EB
B．将电荷量为+q的电荷从A点移到B点，电场力做负功
C．电势φA＞φB，电场强度EA＞EB
D．将电荷量为﹣q的电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA＞EpB
3．（4分）踢毽子是同学们喜爱的体育运动，如图为某同学将质量为25g的毽子竖直踢到距离地面1m高处，关于毽子下落运动的有关估算合理的是（ ）
A．落地时的速度大小约为6m/s
B．落地时的动能约为2.5J
C．落地时重力的瞬时功率约为2W
D．从最高点到落地的时间约为0.5s
4．（4分）如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，则下列说法正确的是（ ）
A．重力做功为
B．悬线拉力做负功
C．空气阻力做功为﹣fL
D．空气阻力f做功为
5．（4分）如图所示，M、N为两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，下列说法正确的是（ ）
A．M的运行周期比N的大 B．M的角速度比N的小
C．M的线速度比N的大 D．M的向心加速度比N的小
6．（4分）如图所示的坐标系中，在（﹣a，0）位置放置电荷量为q的正点电荷，在（0，﹣a）位置放置电荷量为q的负点电荷，使得P（﹣a，﹣a）点的电场强度为零（ ）
A．点电荷Q的坐标为（0，﹣2a），带负电荷，电荷量q
B．点电荷Q的坐标为（0，0），带正电荷，电荷量2q
C．点电荷Q的坐标为（﹣2a，0），带负电荷，电荷量2q
D．点电荷Q的坐标为（﹣2a，0），带正电荷，电荷量q
7．（4分）如图所示，粗糙水平面上放置一倾角为α的斜面体，工人在斜面体上向上匀速推动木箱。已知木箱质量和工人质量相等，工人的脚与斜面间始终没有打滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力（ ）
A．工人和重物受到斜面的摩擦力大小相等，方向相反
B．木箱受到的摩擦力对木箱做负功
C．工人受到的摩擦力对工人做正功
D．斜面体受到地面的摩擦力，方向水平向左
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
（多选）8．（4分）如图所示，把甲、乙两个带电小球分别用绝缘细线悬挂于足够高的同一水平支架上，两球静止时在同一水平面上．两细线与竖直方向的夹角分别为θ、α，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．甲球的质量小于乙球的质量
B．甲球的电荷量大于乙球的电荷量
C．若同时剪断两细线，则任意时刻两球均处于同一水平面上
D．若同时剪断两细线，则任意时刻甲球的速度都比乙球的速度小
（多选）9．（4分）如图所示，在真空中固定两个等量异号点电荷+Q和﹣Q，图中O点为两点电荷连线的中点，MN为过O点的一条线段，M点与N点关于O点
对称。下列说法中正确的是（ ）
A．同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同
B．M、N两点的电势相同
C．将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中 电荷的电势能先增大后减小
D．只将﹣Q移到P点，其他点在空间的位置不变，则O点的电势降低
（多选）10．（4分）如图所示，长为l的轻质杆，两端分别固定着A球和B球，B球的质量为3m，杆绕O点在竖直面内转动，O点与球A的距离为，到B球的距离，重力加速度为g，则当杆摆到竖直位置时（ ）
A．A球的速度大小为
B．B球的速度大小为
C．杆对A球施以大小为，方向向上的支持力
D．B球的动能大小为
（多选）11．（4分）可视为质点的两带电小球A、B（材料、形状相同），它们所带的电荷量分别为q1、q2，当它们的距离为R时二者之间的库仑力大小为F，现把它们相互接触以后再次放回原来的位置，则关于它们的带电以及库仑力变化情况分析正确的是（ ）
A．若q1＞q2＞0，则两球接触以后二者之间的库仑力一定变大
B．若q1＜q2＜0，则两球接触以后二者之间的库仑力可能变大、也可能变小
C．若q1＜0＜q2，且|q1|＞|q2|，则接触以后两球带负电，二者之间的库仑力一定变小
D．若q1＞0＞q2，且|q1|＞|q2|，则接触以后两球带正电，二者之间的库仑力可能保持不变
二、非选择题共56分
12．（6分）某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量
（1）图甲中实验采用的方法是 （填正确选项前的字母）
A．理想实验法
B．等效替代法
C．微小量放大法
D．控制变量法
（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 （填“增大”“减小”或“不变”）
（3）接着该组同学使小球处于同一位置，增大（或减少）小球A所带的电荷量，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ若两次实验中A的电量分别为q1和q2，θ分别为45°和60°，则为 。
13．（12分）利用如图1所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。如图2中O点为打点起始点，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。
（1）下列操作中，有利于减小实验误差的是 ；
A.两限位孔在同一竖直线上
B.先释放纸带，后接通电源
C.精确测量重锤的质量
（2）为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量|ΔEp|＝ ，动能的增加量ΔEk＝ ；
（3）某同学根据纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出O点与该点的距离h，以h为横坐标、v2为纵坐标建立坐标系，作出v2﹣h图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为g，v2﹣h图线的“斜率”为 ；
（4）某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表（为便于比较，表中数据均保留一位小数）。其中不合理的是第 组数据，判断的依据是 。
1
2
3
4
5
5.0
10.1
14.7
20.0
29.8
4.9
9.8
15.1
19.6
29.4
14．（10分）如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为﹣q（q＞0）、质量为m的质点在t＝0时刻，最后垂直打在屏M上，已知重力加速度为g。求：
（1）质点打到屏M上所用的时间t；
（2）A、B两极板间的电压U大小；
（3）质点在运动过程中电势能的改变量ΔEp。
15．（12分）如图所示，长为L的绝缘细线上端固定于O点，下端系一质量为m，整个装置处于匀强电场中，电场强度方向水平向右，细线与水平方向间的夹角θ＝60°，重力加速度为g。
（1）小球平衡时，求细线中的拉力大小T1及电场强度的大小E；
（2）将小球向右拉至与O点等高，且细线水平绷紧，若由静止释放小球
16．（16分）如图所示，A点距水平面BC的高度h＝1.25m，BC与圆弧轨道CDE相接于C点，圆弧轨道DE对应的圆心角θ＝37°，圆弧的半径R＝0.5m0＝5m/s的速度水平抛出，从C点沿切线进入圆弧轨道，当经过D点时，经过E点后沿斜面向上滑向洞穴F。已知球与圆弧上D点附近以及斜面EF间的动摩擦因数μ均为0.5，EF＝4m，cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2，空气阻力忽略不计。求：
（1）小球在C点的速度大小及CD圆弧所对应的圆心角；
（2）小球到达D处时的速度大小；
（3）要使小球正好落到F处的球洞里，则小球在E处的速度多大。（结果可用根式表示）
2022-2023学年河南省周口市扶沟二中高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题：共11题，共44分.每题4分，在每小题给出的四个选项中，第1至7题只有一个选项是正确的，第8至11题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）。
1．（4分）下列四幅图中M、N两点电场强度相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】在电场中电场线的疏密表示电场强度的大小，当电场线疏密相同时，电场强度大小相等；电场线的方向表示电场的方向。
【解答】解：A、M、N两点电场强度大小相等，故A错误；
B、M、N两点电场强度大小相等，故B错误；
C、两极板间电场为匀强电场，M，故C正确；
D、M、N两点电场强度的大小和方向都不相同；
故选：C。
【点评】本题考查电场线的性质，电场线的方向表示场强的方向，电场线的疏密表示场强的大小。
2．（4分）图为某电场中的电场线，A、B是电场中的两点，下列说法正确的是（ ）
A．电势φA＞φB，场强度EA＜EB
B．将电荷量为+q的电荷从A点移到B点，电场力做负功
C．电势φA＞φB，电场强度EA＞EB
D．将电荷量为﹣q的电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA＞EpB
【分析】明确电场线的性质，知道电场线越密，场强越大；沿电场线方向电势逐渐降低，从低电势向高电势移动负电荷时电场力做正功，移动正电荷时电场力做负功，据此可判断其电势能变化情况。
【解答】解：AC、由图看出，则B点场强小于A点的场强，故φA＞φB，故A错误，C正确；
BD、正电荷从A点移到B点的过程中，负电荷在电势低的地方电势能较大、B两点时具有的电势能EpA＜EpB，故BD错误。
故选：C。
【点评】本题考查电场线的性质，要注意明确电场线的疏密表示电场的强弱，而沿电场线的方向电势降落；同时注意利用电场力做功和电势能关系进行分析。
3．（4分）踢毽子是同学们喜爱的体育运动，如图为某同学将质量为25g的毽子竖直踢到距离地面1m高处，关于毽子下落运动的有关估算合理的是（ ）
A．落地时的速度大小约为6m/s
B．落地时的动能约为2.5J
C．落地时重力的瞬时功率约为2W
D．从最高点到落地的时间约为0.5s
【分析】AB、毽子下落运动可近似认为做自由落体运动，由、可得落地时速度和动能的大小，由于空气阻力的影响，实际值比计算值略小；
C、根据P＝mgv可得毽子落地时的重力的瞬时功率，由于空气阻力的影响，实际值比计算值略小；
D、根据可得毽子落地时间，由于空气阻力的影响，实际值比计算值略大。
【解答】解：AB、毽子下落运动可近似认为做自由落体运动
落地时的动能：
由于空气阻力的影响，则落地速度小于4.2m/s，故AB错误；
C、落地时重力的瞬时功率：，毽子落地时的瞬时功率小于1.1W；
D、若是自由落体运动
考虑到毽子运动时受空气阻力作用，则落地时间可能是6.5s。
故选：D。
【点评】本题考查了自由落体运动、功率，解题的关键是把毽子下落过程看作自由落体运动，但是实际受空气阻力，所以最后结果再跟有空气阻力的情况比较。
4．（4分）如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，则下列说法正确的是（ ）
A．重力做功为
B．悬线拉力做负功
C．空气阻力做功为﹣fL
D．空气阻力f做功为
【分析】重力做功与初末位置的高度差有关。根据功的计算公式可以求出重力、拉力与空气阻力的功。注意在求阻力做功时，要明确阻力大小不变，方向与运动方向相反，阻力做功等于力与路程的乘积。
【解答】解：A、重力做功与初末位置的高度差有关G＝mgL，故A错误；
B、因为悬线的拉力FT始终与球的运动方向垂直，故不做功；
CD、阻力f做功时，方向与运动方向相反，阻力f做的功为
Wf＝﹣f•＝﹣，
故C错误，D正确；
故选：D。
【点评】本题考查功的计算，要明确各力做功的特点，如重力做功等于重力与竖直方向高度差的乘积，而空气阻力做功等于力与路程的乘积。
5．（4分）如图所示，M、N为两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，下列说法正确的是（ ）
A．M的运行周期比N的大 B．M的角速度比N的小
C．M的线速度比N的大 D．M的向心加速度比N的小
【分析】根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可。
【解答】解：人造地球卫星M、N绕地球做匀速圆周运动＝mr＝mrω6＝ma，可知
A、T＝2πM＜rN，所以TM＜TN，故A错误；
B、ω＝M＜rN，所以ωM＞ωN，故B错误；
C、v＝M＜rN，所以vM＞vN，故C正确；
D、a＝M＜rN，所以所以aM＞aN，故D错误；
故选：C。
【点评】本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、角速度、周期和加速度的表达式，再进行讨论。
6．（4分）如图所示的坐标系中，在（﹣a，0）位置放置电荷量为q的正点电荷，在（0，﹣a）位置放置电荷量为q的负点电荷，使得P（﹣a，﹣a）点的电场强度为零（ ）
A．点电荷Q的坐标为（0，﹣2a），带负电荷，电荷量q
B．点电荷Q的坐标为（0，0），带正电荷，电荷量2q
C．点电荷Q的坐标为（﹣2a，0），带负电荷，电荷量2q
D．点电荷Q的坐标为（﹣2a，0），带正电荷，电荷量q
【分析】根据点电荷的场强公式E＝，结合平行四边形定则计算Q所带电荷量及位置。
【解答】解：（﹣a，0）和（0，方向如图所示，要求在两坐标轴上的某点处放置一个点电荷Q，可知可以在M点放置负电荷或N点放置正电荷，且电荷量Q满足，
解得，故C正确。
故选：C。
【点评】本题考查点的场强公式及矢量的运算法则，要结合简单的数学知识去处理计算方面的问题。
7．（4分）如图所示，粗糙水平面上放置一倾角为α的斜面体，工人在斜面体上向上匀速推动木箱。已知木箱质量和工人质量相等，工人的脚与斜面间始终没有打滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力（ ）
A．工人和重物受到斜面的摩擦力大小相等，方向相反
B．木箱受到的摩擦力对木箱做负功
C．工人受到的摩擦力对工人做正功
D．斜面体受到地面的摩擦力，方向水平向左
【分析】受力分析可确定工人和木箱的受摩擦力情况；根据力与位移间夹角可确定正负功；整体分析斜面受地面摩擦了为零。
【解答】解：A、设工人和木箱的质量都为m，受重力，则人的推力为F＝mgsinα+f1；工人受重力，支持力和沿斜面向上的静摩擦力以及木箱对人的作用力2＝mgsinα+F＝4mgsinα+f1，工人和重物受到斜面的摩擦力大小不相等，方向相反；
B、木箱受到摩擦力沿斜面向下，故摩擦力对木箱做负功；
C、因工人的脚与斜面间始终没有打滑，故C错误；
D、整体分析，受重力和地面支持力，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查了功的正负以及受力情况，解题关键是选择研究对象，根据运动情况确定受力即可。
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
（多选）8．（4分）如图所示，把甲、乙两个带电小球分别用绝缘细线悬挂于足够高的同一水平支架上，两球静止时在同一水平面上．两细线与竖直方向的夹角分别为θ、α，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．甲球的质量小于乙球的质量
B．甲球的电荷量大于乙球的电荷量
C．若同时剪断两细线，则任意时刻两球均处于同一水平面上
D．若同时剪断两细线，则任意时刻甲球的速度都比乙球的速度小
【分析】设两个球间的静电力为F，分别对两个球受力分析，求解重力表达式后比较质量大小；两球运动后之间的库仑力在减小，合力变化，不可能是匀变速运动；竖直方向上做自由落体运动，高度决定时间，高度相同、时间就相同．
【解答】解：A、对小球A受力分析、静电力，如图
根据平衡条件，有：
同理，有：
若θ＞α，故m甲＜m乙，故A正确；
B、两球间的库仑力是作用力与反作用力，与两个球带电量是否相等无关。
C、若同时剪断两细线，不影响运动时间，竖直方向上只受重力，故在两小球落地前观察。故C正确。
D、水平方向上，但m甲＜m乙，故乙的加速度小于甲的加速度。小球在竖直方向上做自由落体运动，根据分运动与合运动具有等时性，乙球的速度小于甲球的速度。
故选：AC。
【点评】本题考查知识点较多，涉及运动的独立性以及物体的平衡等，较好的考查了学生综合应用知识的能力，是一道考查能力的好题。
（多选）9．（4分）如图所示，在真空中固定两个等量异号点电荷+Q和﹣Q，图中O点为两点电荷连线的中点，MN为过O点的一条线段，M点与N点关于O点
对称。下列说法中正确的是（ ）
A．同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同
B．M、N两点的电势相同
C．将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中 电荷的电势能先增大后减小
D．只将﹣Q移到P点，其他点在空间的位置不变，则O点的电势降低
【分析】根据电场线的分布情况，判断M、N场强的关系；电场线的疏密表示场强的大小。等量异种点电荷的连线中垂线是一条等势线；画出等势面判断M、N点的电势大小。
【解答】解：A、等量异种点电荷的电场的分布具有一定的对称性
由图可得M、N两点的电场强度相同，电场力相同；
B、画出过M，如图所示：
电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面，故M点的电势大于N点的电势；
C、将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中，故电势能一直减小；
D、等量异种点电荷的连线中垂线是一条等势线；只将﹣Q移到P点，此时两个电荷连线的中点在O点的左侧，故O点的电势减小；
故选：AD。
【点评】本题关键是结合等量异号电荷的电场线分布图和等势面分布图进行分析，明确电场力做功等于电势能的减小量，不难。
（多选）10．（4分）如图所示，长为l的轻质杆，两端分别固定着A球和B球，B球的质量为3m，杆绕O点在竖直面内转动，O点与球A的距离为，到B球的距离，重力加速度为g，则当杆摆到竖直位置时（ ）
A．A球的速度大小为
B．B球的速度大小为
C．杆对A球施以大小为，方向向上的支持力
D．B球的动能大小为
【分析】A球和B球在转动过程中角速度相同，两球组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律和两球速度关系求出当杆摆到竖直位置时两球的速度。由牛顿第二定律求得杆对A球的作用力。由动能的计算公式求B球的动能大小。
【解答】解：AB、杆在转动过程中，由机械能守恒定律得
3mg•＝mg•++
A球和B球在转动过程中角速度相同，由v＝ωr得
联立解得：，，故A正确；
C、对A球，有
解得：，方向竖直向上；
D、B球的动能为EkB＝＝＝，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题主要考查机械能守恒定律和动能定理，要抓住两球在转动过程中角速度相同，再结合机械能守恒定律进行分析即可。
（多选）11．（4分）可视为质点的两带电小球A、B（材料、形状相同），它们所带的电荷量分别为q1、q2，当它们的距离为R时二者之间的库仑力大小为F，现把它们相互接触以后再次放回原来的位置，则关于它们的带电以及库仑力变化情况分析正确的是（ ）
A．若q1＞q2＞0，则两球接触以后二者之间的库仑力一定变大
B．若q1＜q2＜0，则两球接触以后二者之间的库仑力可能变大、也可能变小
C．若q1＜0＜q2，且|q1|＞|q2|，则接触以后两球带负电，二者之间的库仑力一定变小
D．若q1＞0＞q2，且|q1|＞|q2|，则接触以后两球带正电，二者之间的库仑力可能保持不变
【分析】接触后再分开，电荷先中和后平分，根据库仑定律判断库仑力大小的变化．
【解答】解：对于完全相同的带电体，若带异种电荷，若带同种电荷则将总电量平分。
根据库仑定律F＝分析选项，
A、若q1＞q2＞2，则两球接触以后，则电荷量的乘积变大，故A正确；
B、若q1＜q2＜2，则两球接触以后，则电荷量的乘积变大，故B错误；
C、若q1＜0＜q6，且|q1|＞|q2|，则接触以后，两球带负电，不一定变小；
D、若q5＞0＞q2，且|q7|＞|q2|，则接触以后，两球带正电，故D正确。
故选：AD。
【点评】该题考查了库仑定律的相关知识，对于完全相同的带电体，若带异种电荷，接触后则先中和再平分，若带同种电荷则将总电量平分．
二、非选择题共56分
12．（6分）某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量
（1）图甲中实验采用的方法是 D （填正确选项前的字母）
A．理想实验法
B．等效替代法
C．微小量放大法
D．控制变量法
（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 增大 （填“增大”“减小”或“不变”）
（3）接着该组同学使小球处于同一位置，增大（或减少）小球A所带的电荷量，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ若两次实验中A的电量分别为q1和q2，θ分别为45°和60°，则为 。
【分析】（1）本实验采用的是控制变量法；
（2）电荷之间的静电力随着距离的减小而增大；
（3）根据受力情况结合平衡条件进行解答。
【解答】解：（1）图甲中先保持带电小球的电荷量不变，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，改变两个小球之间的距离；后来保持小球之间的距离不变，分析小球之间的库仑力，故D正确；
故选：D。
（2）根据实验现象可知，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大；
（3）设小球B的质量为m，电量为q；
当A球带电量为q1时，由平衡条件得：F＝，其中r1＝PBsin45°
当A球带电量为q5时，由平衡条件得：F′＝，其中r2＝PBsin60°
联立解得：＝。
故答案为：（1）D；（2）增大。
【点评】本题主要是考查库仑力的特点及利用平衡方程求解电量的关系，掌握库仑定律内容以及表达式，能够根据平衡条件进行解答。
13．（12分）利用如图1所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。如图2中O点为打点起始点，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。
（1）下列操作中，有利于减小实验误差的是 A ；
A.两限位孔在同一竖直线上
B.先释放纸带，后接通电源
C.精确测量重锤的质量
（2）为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量|ΔEp|＝ mgh2 ，动能的增加量ΔEk＝ ；
（3）某同学根据纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出O点与该点的距离h，以h为横坐标、v2为纵坐标建立坐标系，作出v2﹣h图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为g，v2﹣h图线的“斜率”为 2g ；
（4）某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表（为便于比较，表中数据均保留一位小数）。其中不合理的是第 3 组数据，判断的依据是 因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第3组数据ΔEp＜ΔEk，显然不合理。 。
1
2
3
4
5
5.0
10.1
14.7
20.0
29.8
4.9
9.8
15.1
19.6
29.4
【分析】（1）根据实验原理掌握正确的实验操作；
（2）熟悉重力势能的表达式，结合运动学公式和动能的计算公式完成分析；
（3）根据机械能守恒定律，结合图像的物理意义得出图像的斜率大小；
（4）根据实验原理分析出重力势能减小量和动能增加量的关系，结合题意完成分析。
【解答】解：（1）A、两限位孔在同一竖直线上，有利于减小实验误差；
B、由于重锤速度较快，打出的纸带长度也有限，实验时应先接通电源，故B错误；
C、本实验最终验证机械能守恒定律对应的表达式时，所以精确测量重锤的质量并不能减小实验误差；
故选：A。
（2）从O到F的过程中重锤重力势能的减小量为：
|ΔEp|＝mgh2；
打点计时器打F点时，重锤的瞬时速度大小为：
从O到F过程中重锤动能的增加量为：
＝
（3）根据机械能守恒定律可得：
整理可得：v2＝8gh
所以v2﹣h图线的斜率为2g；
（4）因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以在重锤下落过程中会克服阻力做功，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量p＜ΔEk，显然不合理。
故答案为：（1）A；（2）mgh3； ；（3）2g；因为实验中不可避免地存在阻力作用，一部分重力势能转化为内能，根据表中数据可知第3组数据ΔEp＜ΔEk，显然不合理。
【点评】本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合机械能守恒定律和图像的物理意义即可完成分析。
14．（10分）如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为﹣q（q＞0）、质量为m的质点在t＝0时刻，最后垂直打在屏M上，已知重力加速度为g。求：
（1）质点打到屏M上所用的时间t；
（2）A、B两极板间的电压U大小；
（3）质点在运动过程中电势能的改变量ΔEp。
【分析】（1）分析出质点在不同方向上的运动特点，结合运动学公式得出运动的时间；
（2）根据牛顿第二定律结合电势差的计算公式完成分析；
（3）根据功能关系得出电势能的变化量。
【解答】解：（1）质点在平行金属板间先向上偏转，做类平抛运动，向下偏转，前后过程质点的运动轨迹对称，如图所示：
2L＝v0t
解得：t＝
（2）质点两次偏转的时间相等，加速度大小相等
qE﹣mg＝ma
mg＝ma
解得：E＝
上极板带正电，故：U＝Ed
解得：U＝
（3）质点在平行金属板间做类平抛运动
L＝v0t2
解得：
电场力对质点做功为
W＝﹣ΔEp＝qEy
解得：ΔEp＝
答：（1）质点打到屏M上所用的时间为；
（2）A、B两极板间的电压U大小为；
（3）质点在运动过程中电势能的改变量为。
【点评】本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，熟悉粒子的受力分析，结合牛顿第二定律和运动学公式即可完成分析。
15．（12分）如图所示，长为L的绝缘细线上端固定于O点，下端系一质量为m，整个装置处于匀强电场中，电场强度方向水平向右，细线与水平方向间的夹角θ＝60°，重力加速度为g。
（1）小球平衡时，求细线中的拉力大小T1及电场强度的大小E；
（2）将小球向右拉至与O点等高，且细线水平绷紧，若由静止释放小球
【分析】（1）以小球为研究对象，根据平衡条件求解；
（2）根据动能定理求解。
【解答】解：（1）根据平衡条件
解得，细线中的拉力大小
由
得电场强度的大小
（2）释放后小球做圆周运动，根据动能定理
解得：
答：（1）小球平衡时，细线中的拉力大小；
（2）小球到达最低点小球的速度大小为。
【点评】本题考查了电场力作用下物体的平衡和动能定理，求解合外力做的功是运用动能定理的关键。
16．（16分）如图所示，A点距水平面BC的高度h＝1.25m，BC与圆弧轨道CDE相接于C点，圆弧轨道DE对应的圆心角θ＝37°，圆弧的半径R＝0.5m0＝5m/s的速度水平抛出，从C点沿切线进入圆弧轨道，当经过D点时，经过E点后沿斜面向上滑向洞穴F。已知球与圆弧上D点附近以及斜面EF间的动摩擦因数μ均为0.5，EF＝4m，cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2，空气阻力忽略不计。求：
（1）小球在C点的速度大小及CD圆弧所对应的圆心角；
（2）小球到达D处时的速度大小；
（3）要使小球正好落到F处的球洞里，则小球在E处的速度多大。（结果可用根式表示）
【分析】（1）根据运动的合成与分解解得C点速度；
（2）在D点，对小球根据牛顿第二定律可解得；
（3）根据牛顿第二定律结合运动学公式可解得。
【解答】解：（1）小球从A点做平抛运动，根据动能定理有：mgh＝
代入数据解得：vC＝5m/s
在竖直方向有：＝2gh
又速度方向与水平方向夹角α满足tanα＝，代入数据解得：tanα＝1，根据几何关系可知CD圆弧所对应的圆心角为45°；
（2）小球在D点，根据f＝μFN，
代入数据解得：FN＝80N
在E点，对小球根据牛顿第二定律可得：FN﹣mg＝
代入数据解得：vD＝m/s
（3）小球在斜面上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度a＝﹣gsin37°﹣μgcos37°
又xEF＝6m
根据速度—位移关系有：＝2axEF
联立代入数据解得：vE＝4m/s
答：（1）小球在C点的速度为5m/s；
（2）小球到达D处时的速度大小为m/s；
（3）要使小球正好落到F处的球洞里，则小球在E处的速度为4。
【点评】本题考查牛顿第二定律，解题关键掌握牛顿第二定律的应用，注意合力的计算方式。
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