2022-2023学年山西省晋中市平遥县第二中学高二上学期9月质检物理试题含解析

平遥二中2022-2023学年9月质检考试

高二年级物理试卷

试卷总分：100分：考试时间：90分钟

一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分。）

1. 关于库仑定律，下列说法中正确的是（　　）

A. 库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体

B. 根据，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大

C. 若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力

D. 库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．库仑定律适用于点电荷，点电荷不是体积很小的球体，能否看成点电荷是看该电荷对研究问题时能否忽略不计，所以A错误；

B．当两电荷的距离趋近于零时，库仑定律不适合使用，所以静电力不是趋向无穷大，则B错误；

C．库仑力是电荷之间的相互作用力，则q1对q2的静电力总是等于q2对q1的静电力，所以C错误；

D．库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律，所以D正确；

故选D。

2. 关于静电场的等势面，下列说法正确的是

A. 两个电势不同的等势面可能相交

B. 电场线与等势面处处相互垂直

C. 同一等势面上各点电场强度一定相等

D. 将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功

【答案】B

【解析】

【详解】A．等势面相交，则电场线一定相交，故在同一点存在两个不同的电场强度方向，与事实不符，故A错误；

B．电场线与等势面垂直，B正确；

C．同一等势面上的电势相同，但是电场强度不一定相同，C错误；

D．将负电荷从高电势处移动到低电势处，受到的电场力方向是从低电势指向高电势，所以电场力方向与运动方向相反，电场力做负功，D错误；

3. 梳过头发的梳子，常能吸引轻小物体，这属于摩擦起电。关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（　　）

A. 摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子

B. 两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量同种电荷

C. 摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的

D 丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电

【答案】D

【解析】

【详解】摩擦起电现象本质是使一个物体上的自由电子转移到另一个物体上，从而使两物体分别带上等量的异种电荷。

故选D。

4. 电荷量为q的电荷在电场中由A点移到B点时，电场力做功W，由此可算出两点间的电势差为U，若让电荷量为2q的电荷在电场中由A点移到B点，则(　 　)

A. 电场力做功仍为W B. 电场力做功为

C. 两点间的电势差仍为U D. 两点间的电势差为

【答案】C

【解析】

【详解】让电荷量为2q的点电荷在电场中由A点移到B点，电场力做功为q×2U=2W，故A错误，B错误；

在同一个电场中，两点之间的电势差就不变，与放入的电荷的电荷量的大小无关，所以AB之间的电势差的大小还是U，C正确，D错误．

故选：C．

点睛：两点间的电势差是由电场决定的，电场不变，两点之间的电势差就不变，根据W=qU可以直接计算电场力做功的大小．

5. 在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中P点所激发的场强E′的方向在图中正确的是(  )

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】导体处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即导体内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷-Q在那点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷-Q的电场线重合，且方向相反．负点电荷的电场线指向点电荷，所以附加电场的电场线背离负点电荷。
故选A。

6. 如图，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，导体分为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的有（　　）

A. 沿虚线c切开，A带负电，B带正电，且QB>QA

B. 只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB=QA

C. 沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QA

D. 沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电

【答案】D

【解析】

【详解】导体原来不带电，只是在C的电场的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分多带了电子而带负电，A部分少了电子而带正电，根据电荷守恒可知，A部分转移的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，但由于电荷之间的作用力与距离有关，距离越小，作用力越大，因此更多的电子容易转移到最接近C的位置，导致电子在导体上分布不均匀，从B端到A端，电子分布越来越稀疏，所以从不同位置切开时，QA、QB的值不同，但一定是A带正电，B带负电，故D正确，ABC错误。

故选D。

7. 如图，P、Q是两个电荷量相等的异种电荷，在其电场中有a、b、c三点在一条直线上，平行于P、Q的连线，b点在P、Q连线的中垂线上，a、c关于中垂线对称，分别用、和表示三点的电势，用、、分别表示三点的场强，下列说法正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】P、Q是两个电荷量相等的异种电荷，画出等势面和电场线分布，如图所示

AB．根据沿着电场线，电势逐渐降低，可得

故A正确，B错误；

CD．电场线的疏密程度反映电场强度的大小，根据对称性可得

故CD错误。

故选A。

8. 如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为、、、．一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则

A. 直线a位于某一等势面内，

B. 直线c位于某一等势面内，

C. 若电子由M点运动到Q点，电场力做正功

D. 若电子由P点运动到Q点，电场力做负功

【答案】B

【解析】

【详解】电子带负电荷，从M到N和P做功相等，说明电势差相等，即N和P的电势相等，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，从M到N，电场力对负电荷做负功,说明MQ为高电势，NP为低电势．所以直线c和d都是位于某一等势线内，但是，，选项A错，B对．若电子从M点运动到Q点，初末位置电势相等，电场力不做功，选项C错．电子作为负电荷从P到Q即从低电势到高电势，电场力做正功，电势能减少，选项D错．

【考点定位】等势面和电场线

【名师点睛】匀强电场和点电荷的电场以及等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线及等势面分布情况要熟记．

9. 三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电荷量为q，球2的带电荷量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变．由此可知

A n＝3 B. n＝4 C. n＝5 D. n＝6

【答案】D

【解析】

【详解】设1、2距离为r，则球1、2之间作用力为：

①

3与2接触后，它们带的电的电量平分，均为：，再3与1接触后，它们带的电的总电量平分，均为，将球3移至远处后，球1、2之间作用力为

②

由①②两式解得：

n=6

A．n＝3，与结论不相符，选项A错误；

B．n＝4，与结论不相符，选项B错误；

C．n＝5，与结论不相符，选项C错误；

D．n＝6，与结论相符，选项D正确；

10. 如图，有一带电荷量为+q的点电荷与表面均匀带电圆形绝缘介质薄板相距为2d，此点电荷到带电薄板的垂线通过板的圆心．若图中a点处的电场强度为零，则图中b点处的电场强度大小是（  ）

A. 0

B.

C.

D.

【答案】D

【解析】

【详解】+q在a处产生的场强大小为E=k，方向水平向左．据题，a点处的电场强度为零，+q与带电薄板在a点产生的场强大小相等，方向相反，则带电薄板在a点产生的场强大小为E=k，方向水平向右．根据对称性可知，带电薄板在b点产生的场强大小为E=k，方向水平向左．+q在b处产生的场强大小为E=k，方向水平向左，则b点处的电场强度大小是：Eb=．故选D．

【点睛】本题考查电场的叠加，除了掌握点电荷场强公式E=k之外，关键要抓住带电薄板产生的电场两边的对称性．

二、多项选择题：（本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对得4分，选对但不全对得2分，有选错不得分。）

11. 利用引力常量G和下列某组数据，可以计算出地球质量的是（　　）

A. 地球的半径及重力加速度（不考虑地球自转）

B. 人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期

C. 月球绕地球做圆周运动的周期及月球的质量

D. 地球绕太阳做圆周运动周期及地球与太阳间的距离

【答案】AB

【解析】

【详解】A．不考虑地球自转时，地球表面物体重力等于万有引力可得

可得地球质量

故A正确；

B．由万有引力做向心力可得

又因为

得地球质量

故B正确；

C．根据万有引力提供向心力可得

得

除了需要知道月球的公转周期T，还需要知道月球的轨道半径r才能求得的地球质量M，故C错误；

D．根据万有引力提供向心力可得

该公式只能求解中心天体太阳的质量，不能求解环绕天体地球的质量，故D错误。

故选AB。

12. 如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q（图中未画出），O、A、B为轴上三点，放在A、B两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示，则（　　）

A. A点的电场强度大小为 B. B点的电场强度大小为

C. 点电荷Q在A、B之间 D. 点电荷Q在A、O之间

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．在F—q图像中，斜率的大小表示场强的大小，可知

A正确，B错误；

CD．由于图像可知，放在A点的试探电荷为正电荷，受力的方向沿x轴正方向，该点场强沿x轴正方向；放在B点的试探电荷为负电荷，受力的方向沿x轴正方向，该点场强沿x轴负方向。该电场是由点电荷Q产生的，该点电荷Q一定在A、B之间，且带负电荷，C正确，D错误。

故选AC。

13. 如图所示，A、B是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是（ ）

A. 正电荷在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能

B. 正电荷在B点具有的电势能大于在A点具有的电势能

C. 负电荷在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能

D. 负电荷在B点具有的电势能大于在A点具有的电势能

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．若正电荷从A运动到B，正电荷所受的电场力方向从A指向B，与位移方向相同，电场力做正功，电势能减小，则正电荷在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能．故A正确、B错误；

CD．若负电荷从A运动到B，负电荷所受的电场力方向从B指向A，与位移方向相反，电场力做负功，电势能增大，则负电荷在B点具有的电势能大于在A点具有的电势能．故D正确、C错误。

故选AD。

【点评】本题考查对电场线物理意义的理解．电场线的方向反映电势的高低．由电场力做功正负，即可判断电势能的变化．

14. 如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是　　

A. M带负电荷，N带正电荷

B. M在b点的动能小于它在a点的动能

C. N在d点的电势能等于它在e点的电势能

D. N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

【答案】ABC

【解析】

【详解】试题分析：由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，N带正电荷，故A正确．M从a到b点，库仑力做负功，根据动能定理知，动能减小，则b点的动能小于在a点的动能，故B正确．d点和e点在同一等势面上，电势相等，则N在d点的电势能等于在e点的电势能，故C正确．

D、N从c到d，库仑斥力做正功，故D错误．故选ABC

考点：带电粒子在电场中运动

【名师点睛】本题关键是根据曲线运动的条件判断出静电力的方向，掌握判断动能和电势能变化的方向，一般的解题思路是根据动能定理判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化．

三、实验题：（本题共10分，每空2分）

15. 某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所示，A是一块水平放置的木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图甲中P0P0′、P1P1′……），槽间距离均为d。把覆盖复写纸的方格纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在方格纸上打下的若干痕迹点，设小方格的边长L，如图乙。

（1）实验前必须调节斜槽末端每次让小球从同一位置由静止释放，是为了_______；

（2）小球在实验中记录的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛初速度的计算式为v0=_______（用L、g表示）。

【答案】    ①. 保证平抛的初速度相同    ②.

【解析】

【详解】(1)[1]为保证小球做平抛运动，实验前必须调节斜槽末端水平，每次让小球从同一位置由静止释放，可以保证小球每次平抛的初速度相同；

(2)[2]有

可得

则初速度

16. 用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：

（1）若实验中所用重锤的质量为m=0.1kg．打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s，取B点分析，重锤动能EkB＝___________J，从开始下落起至B点时重锤的重力势能减少量是___________J．（计算结果保留三位有效数字）

（2）根据纸带算出相关各点的速度v，量出对应下落的距离h，则以为纵轴、以h为横轴作出的图象应是下图中的_______．

【答案】    ①. 0.0171    ②. 0.0172    ③. C

【解析】

【详解】（1）[1][2]根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有

所以其动能为

重力做功等于重力势能的减小量，因此有

（2）[3]从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出

即

所以以 为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，ABD错误C正确。

四、计算题：（本题共3小题，共34分）

17. 如图所示，真空中光滑绝缘的水平面上的两个等量异号的点电荷A和B，电荷量分别为＋4Q和－Q，它们之间的距离为r，为使两电荷保持静止，现加入第三个点电荷C使三个点电荷都处于平衡状态（静电力常量为k）.则第三个点电荷C应放在什么位置？第三个点电荷C的电性及电荷量是多少？

【答案】放在A、B连线右侧距离B电荷r处； C电荷带＋4Q的正电荷.

【解析】

【详解】由于A是正电荷，B是负电荷，而且A的电荷量大，则C必定带正电，并且在A、B电荷连线的右侧，设其距离B电荷为x，对C分析有：，

对B分析有：，

解得：Qc=4Q，x=r.

18. 把一带电量为的试探电荷放在电场中的A点，具有的电势能，放在电场中的B点，具有的电势能，求：

（1）A、B两点的电势和；

（2）A、B两点间的差；

（3）把的试探电荷从A点移到B点，电场力对电荷做了多少功？该试探电荷的电势能改变多少？

【答案】（1）15V，5V ；（2）10V；（3）电场力做功；电势能升高

【解析】

【详解】（1）根据

可得

同理

（2）A、B两点间的差

（3）把q2=-6×10-9C的试探电荷从A点移到B点，电场力对电荷做功

试探电荷的电势能升高了。

19. 如图所示，竖直平面内有一粗糙的圆弧圆管轨道，其半径为R=0.5m，内径很小。平台高h=1.9m，一质量m=0.5kg、直径略小于圆管内径的小球，从平台边缘的A处水平射出，恰能沿圆管轨道上P点的切线方向进入圆管内，轨道半径OP与竖直线的夹角为37°。g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.不计空气阻力。求：

(1)小球从平台上的A点射出时的速度v0是多大？

(2)小球通过最高点Q时，圆管轨道对小球向下的压力FQ=3N，小球在圆管轨道中运动时克服阻力所做的功W是多少？

【答案】(1)8m/s；(2)18.5J

【解析】

【详解】（1）设小球抛出后做平抛运动至P，竖直位移

y=h-R（1-cos37°）

根据

解得

小球达P点竖直速度小球达P点竖直速度

vy=gt=6m/s

小球恰沿P点切线方向进入圆管，由速度关系

小球从平台上的A点射出时的速度

（2）小球在P点速度

小球在圆周Q点，由牛顿第二定律

小球由P运动到Q过程，上升高度

H=R+Rcos37°=0.9m

由动能定理

联立解得，小球在圆管轨道中运动时克服阻力所做的功

W=18.5J