2023-2024学年江苏省无锡市高一（下）测试物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年江苏省无锡市高一（下）测试物理试卷（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
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.如图所示，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
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( )
A. B.
C. D.
6.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，按下键盘上“ctrl”键过程中，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( )
A. B.
C. D.
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t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. t=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，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。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T 10eUm
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
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
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)
三、计算题：本大题共4小题，共50分。
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=4×10−4kg，带电量为q=2×10−6C，取g=10m/s2。
(1)求MN两板间的电势差UMN；
(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)QA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。
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。
答案
1.B
2.D
3.A
4.C
5.A
6.B
7.D
8.B
9.B
10.B
11.(1)BD
(2) 左 向右
(3) 1.2×10⁻⁵ 2.4×10⁻⁶
12.(1)由平衡条件有
qE=mg
两板间的电压为
U=Ed
解得
E=2000V/m，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
UNA=φN−φA N点的电势为零，则A点的电势
φA=−60V
则液滴在A点的电势能为
EpA=qφA
EPA= −1.2×10−4J
13.(1)如图，根据矢量叠加可知QA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QA带负电，QB带正电；
(2)有电场强度矢量关系得
EC=EAcs37∘
解得
EA=10N/C
(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
QA=259×10−12C
14.(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)由
vy=a1t1
tanθ=vyv0
v=v0csθ
解得
vy= 2gL
θ=45∘
v=2 gL
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=2 2Lg
在竖直方向有
yMN=vyt2+12gt22
解得
yMN=8L
15.解：
(1)根据题意，从A点到B，根据动能定理可得qEs−μmgs=12mvB2−0
解得vB= gR；
(2)由牛顿第二定律得N−mg=mvB2R
由牛顿第三定律得N′=N
解得N′=2mg
方向竖直向下；
(3)滑块恰好始终沿轨道BCDG滑行，则滑至圆弧轨道D、G间等效最高点时，由电场力和重力的合力 G′ 提供向心力，此时的速度最小， G′ 与竖直方向夹角 θ 的正切值为tanθ=qEmg=34
解得θ=37∘
则有mgcsθ=mvmin2R
解得vmin= 5gR2
滑块不离开轨道有两种可能，一种是最高到 I 点(等效重力场中圆心等高处)，另一种是恰好通过H点(等效最高点)。如图所示
①如果最高到I点，根据动能定理，
有qEs+Rcs37∘−μmgs−mgR+Rsin37∘=0
解得s=4R
②如果在等效场中最高到H点，则根据动能定理，
有qEs−Rsin37∘−μmgs−mgR+Rcs37∘=12mvmin2−0
联立解得s=11.5R
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≥232R。