2022-2023学年福建省德化县第一中学高二（上）期初检测物理试题含解析

德化一中2022年秋季高二年期初

物理检测试卷

一、单项选择题（本题共8小题，每小题5分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）

1. 大小相同两个金属小球A、B带有同种电荷，A球所带电荷量是B球的4倍。将它们固定在两个绝缘支架上相隔一定距离时，两球间的库仑力大小为F。现在用另一个跟它们大小相同的不带电金属小球C，先后与A、B两个小球接触后再将C移到远处，这时A、B两球间的库仑力大小变为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】设B球所带的电荷量为q，A球所带的电荷量为4q，则原来A、B间库仑力为

C与A接触后A的电荷量变为

C再与B接触后B的电荷量变为

可知先后与C接触后，A、B两球间的库仑力大小变为

D正确，ABC错误。

故选D。

2. 有三个完全相同的金属小球A、B、C，A所带电荷量为＋7Q，B所带电荷量为－Q，C不带电。将A、B固定起来，然后让C反复与A、B接触，最后移去C，A、B间的相互作用力变为原来的（　　）

A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍

【答案】C

【解析】

【详解】C与A、B反复接触，最后A、B、C三者所带电荷量均分，即

A、B间的作用力

原来A、B间的作用力

所以

即

故C正确，ABD错误。

故选C。

3. 如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。b和c带正电，a带负电，a的电荷量比b的电荷量大。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是（　　）

A. F1 B. F2 C. F3 D. F4

【答案】D

【解析】

【详解】对c球受力分析，由于a球的电荷量比b球的电荷量大，则a球对c球的静电力大于b球对c球的静电力，根据平行四边形定则可知，合力方向如下图所示

故选D。

4. 两个点电荷相距l，一个带+2Q，另一个带－Q，E1、E2分别表示两个点电荷各自在某个位置产生的电场强度的大小，则在Q1、Q2所在的直线上，E1=E2的位置（　　）

A. 有两个，两个合场强均为0

B. 有两个，两个合场强均不为0

C. 有三个，其中两个合场强为0，另一个不为0

D. 有两个，其中一个合场强为0，另一个不为0

【答案】D

【解析】

【详解】根据点电荷的电场强度可知，距离带电量+2Q电荷处的场强大小为

距离带电量－Q电荷处的场强大小为

根据可得

而满足此距离关系的有两处，一处在两个点电荷之间，由于是异种电荷，则此处合场强不为零。另一处在两个点电荷连线之外，负电荷外侧，由于是异种电荷，则此处场强方向相反，所以该处合场强为零。

故选D。

5. A、B、C三点在同一直线上，B点位于A、C之间且AB∶BC=1∶2。在B处固定一电荷量为Q的点电荷，在A处放一电荷量为+q的点电荷，它所受到的电场力为F。移去A处电荷，在C处放一电荷量为+2q的点电荷，其所受电场力为（　　）

A.  B.  C. －F D. F

【答案】A

【解析】

【详解】取从C到B到A的方向为正方向，在A处放一电荷量为+q的点电荷，它所受到的电场力为

在C处放一电荷量为+2q点电荷，其所受电场力为

负号表示与F方向相反。

根据题意有

则有

故选A。

6. 将带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，另一带负电的小球B向C靠近，结果将（　　）

A. A向左偏离竖直线，B向右偏离竖直线 B. A位置不变，B向右偏离竖直线

C. A向左偏离竖直线，B的位置不变 D. A和B的位置都不变

【答案】B

【解析】

【详解】由于金属空腔可以屏蔽外部电场，所以小球B的电场对金属空腔C内无影响，即金属空腔C把小球A屏蔽了，使得小球A不受空腔外电场的影响，故小球B向C靠近，小球A的位置不变。而小球A在金属空腔C内，由于静电感应使得金属空腔C外表面带正电而与小球B互相吸引，所以小球B向C靠近，小球B由于被吸引而向右偏离竖直线。

故选B。

7. 如图所示，电荷量为－q、质量为m的滑块，沿固定绝缘斜面匀加速下滑。现加一竖直向上的匀强电场，电场强度为E，下列判断正确的是（　　）

A. 物体可能匀速下滑 B. 物体将沿斜面减速下滑

C. 物体将沿斜面以原加速度加速下滑 D. 物体将沿斜面以更大的加速度加速下滑

【答案】D

【解析】

【详解】加电场之前，对滑块受力分析得

又

解得

且

所以

加电场之后，对滑块的受力分析为

又

解得

又

解得

所以加一竖直向上的匀强电场后，物体将沿斜面以更大的加速度加速下滑。

故选D。

8. 如图所示，在点电荷+q的电场中，放着一块电荷量电荷均匀分布的绝缘矩形薄板，MN为其对称轴，O点为几何中心。点电荷+q与a、O、b之间的距离分别为d、2d、3d。已知图中a点的电场强度为零，则图中b点的电场强度大小和方向分别为（　　）

A. ，水平向右 B. ，水平向左

C ，水平向左 D. ，水平向左

【答案】C

【解析】

【详解】图中a点的电场强度为零，则薄板在a点激发的电场强度与点电荷+q在a点激发的电场强度等大反向，故薄板在a点激发的电场强度为

，方向水平向右

根据薄板周围电场的对称性可知，薄板在b点激发的电场强度为

，方向水平向左

而+q在b点激发的电场强度为

，方向水平向左

则图中b点的电场强度为

，方向水平向左

故选C。

二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小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。）

9. 为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心。当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的。假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变，下列判断正确的是（　　）

A. 金属圆筒内存在匀强电场

B. 金属圆筒内越靠近收尘极电势越高

C. 带电尘埃向收尘极运动过程中加速度越来越大

D. 带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据图像信息可知，除尘器内电场在水平面上的分布类似于点电荷电场，电晕极相当于点电荷而位于电场正中心，故A错误；

B．由于根据题干未知电晕极和收尘极所接高压电源的正负极，则无法确定除尘器内电场线方向，即无法判断金属圆筒内各位置电势的高低，故B错误；

CD．由于越靠近收尘极电场线越来越稀疏，则带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小，根据牛顿第二定律可知，加速度也越来越小，故C错误，D正确。

故选D。

10. 在匀强电场中，一个带电粒子射入电场后，留下一条从a到b虚线所示的径迹，重力不计，下列判断正确的是（　　）

A. 带电粒子可能带正电

B. 粒子从a运动到b的过程中电场力对其做正功

C. 粒子在a点的动能小于在b点的动能

D. 场强方向向右

【答案】A

【解析】

【详解】AD．根据粒子的运动轨迹可知，该粒子做曲线运动，则受到水平向左的电场力作用。由于电场线方向和带电粒子电性未知，则场强方向无法确定。若电场线方向向左，则粒子带正电荷。若电场线方向向右，则粒子带负电，故A正确，D错误；

B．由于粒子受到电场力方向水平向左，则粒子从a运动到b的过程中电场力对其做负功，故B错误；

C．粒子从a运动到b的过程中电场力对其做负功，动能减小，则粒子在a点的动能大于在b点的动能，故C错误。

故选A

11. 如图所示，M、N两点处于同一水平面，O为M、N连线的中点，过O点的竖直线上固定一根绝缘光滑细杆，杆上A、B两点关于O点对称第一种情况，在M、N两点分别放置电荷量为+Q和-Q的等量异种点电荷，套在杆上带正电的小金属环从A点无初速度释放，运动到B点;第二种情况，在M、N两点分别放置电荷量为+Q的等量同种点电荷，该金属环仍从A点无初速度释放，运动到B点.则两种情况中（    ）

A. 金属环运动到B点的速度第一种情况较大

B. 金属环从A点运动到B点所用的时间第一种情况较短

C. 金属环从A点运动到B点的过程中，动能与重力势能之和均保持不变

D. 金属环从A点运动到B点的过程中(不含A、B两点)，在杆上相同位置的速度第一种情况较大

【答案】BD

【解析】

【详解】等量异种点电荷连线的中垂线是等势线，带电金属环沿杆运动时电势能不变，重力势能转化为动能，金属环所受合力等于重力，做加速度为g的匀加速直线运动;等量同种正点电荷连线中垂线上，中点O电势最高，与中点O距离越远，电势越低，A、B两点关于O点对称，电势相等，金属环电势能相等，重力势能全部转化为动能，第一种情况与第二种情况在B点的速度相等，故A错误；由于到B点前任意同一位置处第二种情况的速度均比较小，所以第二种情况运动时间比较长，故B正确；第二种情况中电场力先做负功后做正功金属球的动能与重力势能之和先减小后增大，故C错误；第二种情况中金属环所受电场力先是阻力后是动力，结合到B点时与第一种情况速度相等，故D正确.

12. 如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E=3.0×104N/C。有一个质量m=4.0×10-3kg的带电小球，用绝缘轻细绳悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角θ=37°，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力的作用。求：

(1)小球所带的电荷量及电性；

(2)如果将细线轻轻剪断，剪断后小球运动的加速度大小；

(3)从剪断细线开始经过时间t=0.2s，电场力对小球做的功。

【答案】（1），正电；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）小球受到重力mg、电场力F和绳的拉力FT的作用，由共点力平衡条件有

解得

电场力的方向与电场强度的方向相同，故小球所带电荷为正电荷

（2）剪断细线后，小球做匀加速直线运动，设其加速度a，由牛顿第二定律有

解得

（3）在t=0.20s的时间内，小球的位移为

小球运动过程中，电场力做的功为

13. 如图所示，一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最低点B点与一条水平轨道相连，轨道是光滑的，轨道所在空间存在水平向右、场强为E的匀强电场，从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m带正电的小球，设A、B间的距离为s，知小球受到的静电力大小等于小球重力的倍，C点为圆形轨道上与圆心O的等高点。（重力加速度为g）

（1）若，求小球运动到C点时对轨道的压力大小；

（2）为使小球刚好在圆轨道内完成圆周运动，求s的值。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）当小球从A点释放，在静电力作用下运动，从A到C点静电力做正功，重力做负功，由动能定理得

到达C点时，小球受到的支持力和静电力提供向心力

由牛顿第三定律，小球对轨道的压力大小与小球受到的支持力大小相等，则

（2）为了使小球刚好在圆周轨道内运动，小球到达D点时恰好仅重力和静电力，如图所示，此时有

设合力与竖直方向的夹角为，则

即

从A点到D点时由动能定理得

解得

14. 如图所示，光滑绝缘的水平轨道AB与竖直面内半径为R的粗糙半圆形轨道BCD相切于B点，D为半圆轨道的最高点。水平轨道AB部分存在水平向右的电场强度为E的匀强电场。一质量为m、带电量为+q的小球（可视为质点）将弹簧压缩至A点后由静止释放，获得向右速度后脱离弹簧，经B点进入半圆形轨道的瞬间对轨道的压力大小为其重力的8倍，之后沿圆周运动，并能恰好通过最高点D。已知AB距离为x，重力加速度为g，求：

（1）小球从开始运动到D的过程中减小的电势能；

（2）释放物块时弹簧的弹性势能；

（3）物块从B点运动到D点过程中克服摩擦力做的功；

（4）如果物体离开D点后能落回水平面，求物体落到水平面时重力的瞬时功率。

【答案】（1）；（2）；（3）mgR；（4）

【解析】

【详解】（1）从A到D运动过程中，根据电场力做功的特点有

所以减少的电势能

（2）在B点时由牛顿第三定律可知，地面对小球的支持力

由牛顿第二定律有

解得

由功能关系可知弹性势能等于弹力做的功，小球从A点到B点由动能定理

所以

（3）小球在D点时有

则

小球从B到D的过程中，由动能定理有

解得物体克服摩擦力做功

（4）物体从D点飞出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，所以重力的功率为

所以