江苏省无锡市2023-2024学年高一下学期6月测试物理试卷

这是一份江苏省无锡市2023-2024学年高一下学期6月测试物理试卷，共10页。试卷主要包含了关于静电场，下列说法中正确的是等内容，欢迎下载使用。
高一物理
一.单项选择题：本题共 10小题，每小题3分，共计30分。每小题只有一个选项符合题意。
1、关于静电场，下列说法中正确的是( )
A、元电荷实际上是指电子和质子本身
B、在匀强电场中，电势降低的方向不一定是电场线的方向
C.摩擦起电是在摩擦的过程中分别创造了正电荷与负电荷
D.由真空中点电荷的电场强度公式， E=kQr2可知，当r趋近于0时，E将无穷大
2.电工穿上用铜丝编织的防护服进行高压带电作业时，防护服能保护电工的安全，其原因是 ( )
A.防护服用铜丝编织不易拉破，对人体起到保护作用
B.编织防护服的铜丝电阻小，对人体起到保护作用
C.电工被防护服所包裹，人体电势为零，对人体起到保护作用
D.电工被防护服所包裹，人体场强为零，对人体起到保护作用
3.如图所示，当架空线路的一根带电导线断落在地上时，电流就会从导线的落地点向大地流散，在地面上形成一个以导线落地点为中心的电势分布区域。其电势分布在地表区域可等效为以落点为中心的点电荷形成的电场。下列说法正确的是 ( )
A.两脚并拢跳离导线触地点中心是防跨步触电的一种有效方法
B.跨大步跑开远离导线触地点中心触电风险较小
C.人向中心行走过程中，如果每步步长一致，每步两脚间电压相同
D.下落的导线输电电压高低不影响每步之间的电压
4.如图所示，是某避雷针放电时空间电场线的分布图。a、b、c三点在同一电场线上。空间电场分布关于直线ac对称。图中的虚线AB是一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹。已知ab=bc，下列说法正确的是 ( )
A.粒子带负电
B.粒子在A 点的电势能一定小于在 B 点的电势能
C.粒子在A点的动能一定小于在 B点的动能
D.ab两点的电势差等于bc两点的电势差
第1页共6页5.示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，其原理图如图甲所示。图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图.若在XX'上加如图丙所示的电压，在 YY上加如图丁所示的信号电压，则在示波管荧光屏上看到的图形是( )
计算机键盘每个按键下有块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块小的固定金属片，两片金属片组成一个小电容器。计算机工作时，电压保持不变，对正常工作的计算机，按下某键的过程中，按键金属片间组成的电容器 ( )
A.电容变小 B.金属片间的场强变大
C.电荷量减小 D.处于放电状态
7.如图所示，让两质子先、后以不同初速度从同一位置垂直射入一平行板电容器(两板间电压恒定)，质子分别沿a、b轨迹落到极板上，则质子沿b轨迹运动时()
A.加速度更大 B.运动时间更长
C.动能增量更大 D.电势能增量与沿a轨迹运动时相同
8.如图，两个固定的等量正点电荷，其连线的中点为O，a和b两点关于O点对称，以O为坐标原点、Ob为x轴的正方向。若带正电的试探电荷从a点由静止出发，沿直线aOb运动到b点，下列各图关于x轴上各点电场强度E、电势φ和该试探电荷速度v、电势能Ep的描述正确的是( )
第2页 共6页
9.图甲为两水平金属板，在两板间加上周期为T的交变电压u，电压u随时间变化的图线如图乙所示。质量为m、重力不计的带电粒子以初速度v₀沿中线射入两板间，经时间T从两板间飞出。下列关于粒子运动描述错误的是()
A.t=0时入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大
B.i=14T时入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大
C.无论哪个时刻入射的粒子离开电场时的速度方向都水平
D.无论哪个时刻入射的粒子离开电场时的速度大小都相等
10.粒子直线加速器在科学研究中发挥着巨大的作用，简化如图所示：沿轴线分布O(为薄金属环)及A、B、C、D、E5个金属圆筒(又称漂移管)，相邻漂移管分别接在高压电源MN的两端，O接M端。质子飘入(初速度为0)金属环O轴心沿轴线进入加速器，每次经过金属圆筒间的狭缝质子被电场加速，加速时电压U大小相同，在金属圆筒内质子做匀速运动且时间均为t，质子电量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，则 ( )
A.质子从圆筒E射出时的速度大小为 5eUm
B.圆筒E的长度为 t10eUm
C.MN所接电源是直流恒压电源
D.金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为1：2
第3页 共6页 二.实验题：
11.某兴趣小组自制电容器。他们用两片锡箔纸做电极，用三张电容纸(某种绝缘介质)依次间隔夹着两层锡箔纸，一起卷成圆柱形，然后接出引线，如图甲所示，最后密封在塑料瓶中，电容器便制成了。
(1) 为增大该电容器的电容，下列方法可行的有哪些
A.增大电容纸的厚度 B.减小电容纸的厚度
C.增大锡箔纸的厚度 D.同时增大锡箔纸和电容纸的面积
(2)将开关S先拨到a充电完成后，电容器的 (选填“左”或“右”)极板带正电荷，后开关S拨到b，此过程电阻R上的电流方向为 (选填“向左”或“向右”)
(3)该小组采用如图乙所示的电路测量该电容器的电容。将开关S拨到a端，电压和电流传感器显示出U-t图像和I-t图像分别如图丙、丁所示，其中I-t图线与t轴所围的小格数约为60个，则该电容器充满电后所带的电荷量约为 C，电容大小约为 F。 (结果均保留两位有效数字)
第4页 共6页
三.计算题：本题共 4 小题，共计 42分。解答时请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，有数值的题，答案中必须明确写出数值和单位。
12.如图所示，空间中有一对彼此绝缘的平行金属带电极板 MN，一带电液滴恰好静止在极板MN之间的A点处，已知金属板M、N之间相距为d=8cm，其中N板接地带电液滴的质量为 m=4*10-4 Kg带电量为 q=2×10⁻⁶C,取 g=10m/s²。
(1)求MN两板间的电势差
(2)若A点到N板的距离为3cm，试求液滴在A点的电势能 EpA。
13. 空间中三点A、B和C是直角三角形的三个顶点, 且AB=4cm, ∠CAB=37°,现将点电荷QA和QB分别放在A、B两点，测得C点的场强为Ec=8N/C，方向如图所示，求：
(1) QA和QB的电性;
(2)QA产生的电场在C点的电场强度大小；
(3) Q₄电荷量大小。
14.如图所示，AB、CD分别是水平方向和竖直方向的两正对平行板电容器，极板之间均存在匀强电场。OO’为电容器AB的中心线，电容器AB 极板长为L，极板间距足够大，电场强度大小为E₁，方向竖直向下。电容器CD极板足够长，极板间距足够宽，电场强度E₂，方向水平向右，大小未知。M为极板C上的一个小孔。一带正电的液滴以一定的初速度从O点沿中心线OO'射入电容器AB 间的匀强电场，随后从M孔射入电容器CD，恰好能在CD间做直线运动。重力加速度为g，带电液滴的质量为m，电荷量 q=mgE1,在O点的初速度 v0=2gL,忽略电场的边缘效应及带电液滴对电场的影响。
求:
(1) 小孔M与O点的竖直距离y；
(2) 匀强电场E₂的大小;
(3)若将电场E₂改为方向水平向左，大小不变，带电液滴从极板C上的小孔M射入后恰好再次打到C板的N点(图中未画出)。求MN间的距离yMN。
第5页共6页15. 如图所示, BCDG是光滑绝缘的 34圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在 B 点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中 E=3mg4q。现有一质量为m、带电量为+q的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g。 sin53°=0.8,cs53°=0.6。
(1)若滑块从水平轨道上距离B点S=2R的A点由静止释放，求滑块到达B点的速度；
(2)在(1)的情况下，求滑块到达圆轨道上B点时对轨道的压力；
(3)改变S的大小，为了使小滑块不脱离圆弧轨道，求AB初始距离S的取值范围。
第6页 共6页2024年6月考物理参考答案及解析
1.B【详解】A.元电荷是最小单位电荷量，不是指电子或质子，A错误。
B.电场线方向是电势降低最快的方向，在匀强电场中，电势降低的方向不一定就是电场线的方向,B 正确;
C、摩擦起电过程是电荷的转移过程，并没有创造电荷，C 错误；
D. 公式 E=kQr2只适用点电荷产生的电场，当r趋近于0时，带电体不能看成点电荷，该公式不再成立，所以不能得出r趋近于0时，E将无穷大的结论，D错误。
2.D【详解】电工被金属丝做成的防护服所包裹，则人体处于静电屏蔽状态，人体场强为零，对人体起到保护作用。注意：处于静电平衡状态的导体是等势体，其电势不一定为0.
3.A【详解】A.两脚并拢跳离导线触地点中心时，两脚之间的距离小，根据 U=Ed两脚之间电压很小，是防跨步触电的一种有效方法，故A 正确；
B.跨大步跑开远离导线触地点中心，两脚之间的距离增大，两脚之间电压增大，触电风险较大，故B错误。
C.类比点电荷电场，靠近点电荷的电场强度越大，相等距离电势差越大，则人向中心行走过程中，如果每步步长一致，每步两脚间电压不相同，故C错误；
D.下落的导线输电电压越高，等效的点电荷形成的电场强度越大，每步的电压越高，故D 错误；
4.C【详解】AB.带电粒子仅在电场力作用下运动，带电粒子受到电场力指向其轨迹的内侧，可得，电场力方向与电场线切线方向，故粒子带正电，A错误；
C.粒子从A点向B点运动，电场力做正功，则粒子的速率一直在增加，故粒子动能增加，电势能减小。故B错误，C正确；
D，ab=bc，若电场为匀强电场，则ab两点的电势差等于bc两点的电势差，但此ab两点间的电场强度小于bc两点间的电场强度，根据U=Ed得ab两点的电势差小于bc两点的电势差，故D错误。
5.A【详解】因甲图XX'偏转电极接入的是锯齿形电压，即扫描电压，且周期与YY偏转电压上加的是待显示的信号电压相同，所以在荧光屏上得到的信号在一个周期内的稳定图象，则显示的图象与 YY所载入的图象形状是一样的，如图A所示。

6.B【详解】A.按下“ctrl”键过程中，按键金属片间组成的电容器两极板间距d减小，根据 C=εS4πkd可知电容C变大，A错误；
CD.因两板电压U一定，根据Q=CU可知，电容器带电量增大，电容器处于充电状态，CD错误；
B.电压保持不变，根据 E=Ud可知d减小时金属片间的场强E变大，B正确。
7. D【详解】A. 加速度为 a=qEm,都是质子，比荷相同，所以加速度相同，故A错误；
B.质子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则偏转距离 y=12at2;质子的加速度相同，由图看出，y相同，则运动时间相同，故B错误；
CD.静电力做功为 W=qEy，所以两次静电力做功相同，电势能的增量相同，由能量守恒定律可知，两次动能的增量相同，故C错误，D正确。
8.B【详解】AC.O点的场强为零，从a到b，场强先减小后反向增大，电荷所受的电场力先减小后增大，加速度先减小后增大，v-t图像切线斜率先减小后增大，故AC错误；
B.aO间的电场线方向由a到O，电势逐渐降低，根据φ-x图像切线斜率等于场强，知φ-x图像切线斜率逐渐减小，x=0时φ-x图像切线斜率等于零。注意：O点电势大于0，电场线往无穷远处走，电势降低，无穷远处电势为0，故B正确。
D.根据对称性知，电荷在关于O点对称的位置电势能相等，图像应关于纵轴对称，故D错误；
9.B【详解】A.粒子在电场中水平方向始终做匀速直线运动，即粒子在电场中运动的时间是相同的。t=0时刻入射的粒子，在竖直方向先加速，然后减速，最后离开电场区域，故t=0时刻入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大，故A正确，不符合题意；
B.结合上述可知， t=14T时刻入射的粒子，在竖直方向先加速，然后减速相再反向加速，最后反向减速离开电场区域，故此时刻射入的粒子离开电场时速度方向和中线在同一直线上，故B错误，符合题意；
CD.作y方向的v-t图可知，所有粒子离开电场时竖直方向的分速度为零，即最终都垂直电场方向射出电场，离开电场时的速度大小都等于初速度大小，故CD正确，不符合题意。
10.B【详解】A.质子从O点沿轴线进入加速器，质子经5 次加速，由动能定理可得 5eU=12mvE2一 项目的文质子从圆筒E射出时的速度大小为“一面”，故△错误故A错误；
B.质子在圆筒内做匀速运动，所以圆筒E的长度为 L球=vBT=T10eUm,故B正确；
C.因由直线加速器加速质子，其运动方向不变，由题图可知，A的右边缘为负极时，则在下一个加速时需B右边缘为负极，所以MN所接电源的极性应周期性变化，故C错误；
D.由AB 可知，金属圆筒A的长度 LA=T2eUm,金属圆筒B的长度 LB=T4eUim,则金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为1∶ 2,故D错误。
11. BD; 左; 向右; 1.2×10⁻⁵ 2.4×10⁻⁶
【详解】(1)[1]由平行板电容器因素决定式 C=εrS4πkd
增大电容纸的厚度，d增大，故电容减小；减小电容纸的厚度，d减小，故电容增大；增大锡箔纸的厚度，对电容无影响；同时增大锡箔纸和电容纸的面积，S增大，故电容增大，故BD正确。
(2)充电时，电流方向由电源正极流向电容器左极板；放电时，电流由电容器左极板流出向右经过电阻R；
(3)1-t图线与t轴所围成的面积表示电荷量，该电容器充满电后所带的电荷量约为
Q=60×0.01×0.2×10⁻⁴C=1.2×10⁻⁵C (注意图像坐标对应数量级)
电容大小约为 C=QU=1.2×10−55F=2.4×10−6F
12. (1) -160V; (2) -1.2×10⁴J
【详解】(1) 由平衡条件有qE=mg, 两板间的电压为U=Ed, 解得U=160V
由于场强向上，N板电势较高，MN间的电势差为 UMN=−160V
(2)NA两点间的电势差 UNA=EdNA=+60V,UiMA=N−A,N.点的电势为零，则A点的电势 A=−60V则液滴在A点的电势能为 EpA≡qA,EPA=−1.2×10−4J
13. (1) Q₄带正电, QB带负电; (2) 10N/C 3259×10−12C
【详解】(1)如图，根据矢量叠加可知ΩA在C点产生电场强度方向由C指向A，而QB在C点产生电场强度方向由B指向C，所以Q₄带正电，QB带负电
(2)有电场强度矢量关系得 Ec=EAcs37∘,解得 EA=10N/C;
厚度
(3)根据前面分析可知QA带负电，根据几何关系可得 AC=ABcs37∘=5cm
根据点电荷场强公式有 EA=kQAAC2,解得 QΛ=259×10−12C
14. (1) y=L₂;(2) E₂=E₁; (3) ,y₂x=E₂
【详解】(1)水平方向上有 L=v0t1;竖直方向上有 mg+qE1=ma1,y=12a1t12,解得 y=L2
(2) 有 vy=a1t1,tanθ=vyv0,v=v0csθ, 解得 vj=2gL,|⋅θ=45∘,v=2gL
由于液滴恰好在CD之间做直线运动，可知 qE₂tanθ=mg,解得 E2=mgq=E1
(3)根据上述分析，液滴打到N点过程水平方向有( qE₂=ma₂,解得 a₂=g
在水平方向有 −v₀=v₀−a₂t₂, 解得 t2=22Lg, 在竖直方向有 y'=vyt2+12gt22,解得 yMV=8L
15. (1) √₉R; (2) 2mg, 方向竖直向下; 35gR2
【详解】(1)从A点到B，根据动能定理可得 qEs−μmgs=12mvB2−0,解得 vB=gR;
(2)在B点对滑块由牛顿第二定律得 N−mg=mνB2R,
由牛顿第三定律得滑块对轨道的压力N'=N，解得N'=2mg,方向竖直向下。
(3)将电场力和重力的合力等效成“等效重力”，等效最低点为F，等效最高点为H，如图，滑块不离开轨道有两种可能，一种是最高到I点，另一种是最高到H点。
①若恰好到点H时，由电场力和重力的合力G'提供向心力，此时的速度不为0，有最小值，mg与竖直方向夹角θ的正切值为 tanθ=qEmg=34,解得θ=37°令 G'=mgcsθ,则 G'=mymin2R,解得 vmin=5gR2
根据动能定理，有 qEs−Rsin37∘−μmgs−mgR+Rcs37∘=12mvH2−0解得 s=11.5R
②如果最高到I点，速度为0，根据动能定理,有qE(s+Rcs37°)-μmgs-mg(R+Rsin37°)=0, 解得s=4R故使滑块沿圆弧轨道滑行时不脱离圆弧轨道的s的取值范围为 s≤4R或s≥11.5R