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广东省广州市华南师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题
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这是一份广东省广州市华南师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题，共13页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
满分：100分时间90分钟
一、单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共21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．下面有关物理学的发展过程和研究方法的表述正确的是（ ）
A．牛顿最早提出用电场线描述电场B．电场强度用了比值定义法
C．库仑利用扭秤装置总结出了库仑定律D．伽利略测出了静电力常数
2．如图所示，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．摩擦起电现象的本质是通过摩擦创造了电子
B．头发和梳子互相摩擦后，带上了等量异种电荷
C．梳子带电，是因为头发上的质子转移到梳子上而形成的
D．头发和梳子互相摩擦后带的电量可以是任意数
3．如图所示，由小球和弹簧组成的弹簧振子在光滑固定的斜面上做简谐振动，则小球（ ）
A．可能做匀变速运动B．所需回复力仅由弹簧的弹力提供
C．在平衡位置时的速度最大D．运动周期与振幅有关
4．在真空中A、B两点分别放有异种点电荷和，以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径，如图所示，若a、b、c、d各点的电势分别为φa、φb、φc、φd，电场强度分别为Ea、Eb、Ec、Ed，则（ ）
A．B．C．D．
5．图甲为某共振筛的示意图，电动偏心轮每转一周，给筛子一个驱动力，该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可增大筛子的固有周期，则（ ）
A．该筛子的固有周期为1.25s
B．该筛子在共振状态下偏心轮的转速是54r/min
C．增加筛子质量，为达到共振需增大电压
D．增大电压，共振时曲线的峰值将向左移动
6．一质点做简谐运动时，其振动图象如图。由图可知，在t1和t2时刻，质点运动的（ ）
A．位移相同B．回复力相同
C．动量相同D．加速度相同
7．如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则（ ）
A．f1＜f，f2＜fB．f1＜f，f2＞f
C．f1＞f，f2＞fD．f1＞f，f2＜f
二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
8．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则（ ）
A．挡板前后水波传播速度不相等
B．此时能观察到明显的衍射现象
C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，将波源的频率增大，能更明显地观察到衍射现象
9．关于电势和电势能，以下说法正确的有（ ）
A．电荷在电势高的位置，电势能不一定大
B．电势降低的方向，就是场强方向
C．电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减少
D．在电场中同一位置，正检验电荷的电势能大于负检验电荷的电势能
10．图中实线为某电场的电场线，其中为同一条电场线上不同位置的点，两个重力不计的带电粒子A、B先后从S点以相同的速度水平射入该电场区域，仅在电场力作用下的运动轨迹（与等势面不重合）如图中虚线所示。已知粒子带正电，则（ ）
A．该电场不可能是某个点电荷产生的电场
B．在相等的时间内，A的动量变化相同
C．若在点静止释放A粒子，它可能沿着电场线OD运动
D．B带负电，运动过程中电势能减小，动能增大
11．如图所示，平行板电容器中有一个带电微粒，当开关S保持闭合时，该微粒在重力和电场力作用下恰好能保持静止，则不正确的有（ ）
A．微粒带负电
B．保持S闭合，将N板略下移，微粒不动
C．保持S闭合，将M板略上移，微粒电势能减少
D．断开开关S，将N板略左移，微粒将运动
12．电荷量的带正电的小物块静止在绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的电场，其电场强度的大小与时间的关系如图1所示，物块速度的大小与时间的关系如图2所示。重力加速度。则物块（ ）
A．在内位移是B．质量是
C．与水平面间动摩擦因数是0.2D．在内电势能减少了
三、实验题：（共14分）
13．某物理兴趣小组利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。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。小组同学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，比较小球所受的静电力的大小。
（1）该实验采用的方法是 。
（2）若带电小球的质量为，在位置偏离竖直方向的角度为，重力加速度为，则带电小球所受库仑力大小为 。
（3）在实验中，某同学让两个半径为的金属小球分别带上和的正电荷，并使两小球球心相距，利用公式来计算两球之间的库仑力，你认为该值与实际值相比应该 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
14．几个同学在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的。于是对“哪些因素影响秋千往返摆动的时间”提出下列猜想：（1）可能与秋千的摆长l有关；（2）可能与人和秋千坐垫的总质量有关；（3）可能与秋千摆幅（摆动时人离开中心点B的最大距离）有关。于是进行了如图实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录数据如下表。请回答下列问题：
（1）实验序号3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟 （选填“摆长”“摆球质量”或“摆幅”）的关系；
（2）从本次实验可以得到的结论是：摆往返摆动一次的时间由 决定；
（3）本实验利用式可以测重力加速度g，为了更精确地测量出结果，是否需要把摆角拉得大一些？______（填“需要”或“不需要”）；
（4）摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调 （选填“长”或“短”）。
四、计算题：（共45分）
15．（9分）如图甲所示为一简谐波在t=0时刻的图象，图乙所示为x=4m处的质点P的振动图象，求：
（1）这列波的传播速度v的大小和方向；
（2）该列波在t=2.5s内传播的距离x以及2.5s末质点P的位移y；
（3）写出t=0时刻开始质点P的振动方程。
16．（10分）图示为一组未知方向的匀强电场的电场线，把电荷量为1×10-6C的负电荷从A点沿水平线移至B点，静电力做了2×10-6J的功，A、B间的距离为2cm。求
（1）A、B两点间的电势差UAB及匀强电场的电场强度；
（2）若B点电势为1V，A点电势为多少？
17．（10分）如图所示，在水平向左、大小为E=1.0×103 N/C 的匀强电场中，一个质量为m=0.1kg的带电小球用绝缘轻绳(不伸缩)悬于O点．平衡时小球位于A点，此时绳与竖直方向的夹角=53°，绳长为L=0.6m，重力加速度g取10m/s2，sin530 =0.8.
(1)求小球的带电荷量q的大小和带电性质；
(2)将小球移到B点，使得OB水平，且轻绳恰好伸直，给小球一竖直向下的初速度vB，小球到达悬点正下方C点时绳中拉力恰等于小球重力，求vB大小；
18．（16分）如图，竖直固定挡板与静置于水平轨道上的小物块a之间夹有压缩的轻质弹簧，弹簧被锁定且与a接触但不粘连。水平轨道的MN段粗糙，其余部分光滑。N处有一小物块b，用不可伸长轻质细绳悬挂于某点O处。某时刻弹簧解锁，弹簧恢复原长后，a进入MN段，之后与b发生碰撞并粘连在一起。已知a与MN段的动摩擦因数为0.5，MN长度为l， a、b质量均为m，重力加速度为g。弹簧被锁定时的弹性势能为1.5mgl，细绳能承受的拉力最大值为20mg。
（1）求a与b碰前瞬间a的速率；
（2）a、b碰后，若要细绳始终拉直，求细绳的长度r需满足的条件。
参考答案：
1．C
【解析】A．法拉第是最早提出用电场线描述电场的人，A错误；
B．“电场强度E=F/q”概念的提出应用了比值定义法，这个只是在特殊的点电场的情况由定义式下推导出来的式子，它不是定义式，B错误；
CD．法国物理学家库仑用扭秤实验发现了库仑定律，并测出了静电力常数，C正确，D错误。
故选C。
2．B
【解析】ABC．摩擦起电现象的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AC错误，B正确；
D．头发和梳子互相摩擦后带的电量只能是元电荷的整数倍，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】A．做简谐振动的小球不可能做匀变速运动，其加速度是随时变化的，故A错误；
B．在如图示情况下的简谐振动的回复力是弹簧的弹力、支持力以及重力的合力提供的，故B错误；
C．在简谐运动的小球在平衡位置合力为零，加速度为零，速度达到最大值，故C正确；
D．图中的简谐振动周期跟小球质量以及弹簧的劲度系数有关，与振幅无关，故D错误。
故选C。
4．C
【解析】AB．等量异种电荷连线中垂线为等势面，电势为零，电场线方向由B指向A，可知
，
故AB错误；
CD．等量异种电荷的电场的分布特点如图所示：
场线的密集程度代表场强的强弱，从图中可以看到在两等量异种电荷连线上电场强度先减小后增大，O处场强最小；在连线的垂直平分线上，自上而下场强先增大后减小，O处场强最大。故，，故C正确，D错误。
故选C。
5．A
【解析】AB．根据共振筛的共振曲线，当f=0.8Hz时，振幅最大，可知该筛子的固有周期为
此时的转速为
故A正确，B错误；
C．增加筛子质量，可增大筛子的固有周期，则筛子的固有频率降低，为达到共振需减小电压，故C错误；
D．增大电压，偏心轮转速提高，周期减小，频率增大，共振时曲线的峰值将向右移动，故D错误。
故选A。
6．C
【解析】ABD．由图知，在t1和t2两个时刻质点的位移大小相等、方向相反；据回复力公式知，在t1和t2两个时刻质点的回复力大小相等、方向相反；质点的加速度
在t1和t2两个时刻质点的加速度大小相等、方向相反，故ABD错误；
C．由图知，在t1和t2两个时刻质点的位移大小相等，则t1和t2两个时刻质点的速度大小相等；由图知，在t1和t2两个时刻质点的速度方向相同；则t1和t2两个时刻质点具有相同的速度，具有相同的动量，故C正确。
故选C。
7．D
【解析】本题考查的是对多普勒效应的认识，波源朝向观察者运动时，观测频率大于静止的观测频率，波源远离观察者运动时，观测频率小于静止的观测频率，D正确；
8．BC
【解析】A．波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故A错误；
B．因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，故B正确；
C．如果将孔AB扩大，孔的尺寸大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C正确；
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，故D错误。
故选BC。
9．AC
【解析】A．负电荷在电势高的地方反而电势能更小。故A正确；
B．电势降低最快的方向是电场的方向。故B错误。
C．根据电场力做功和电荷电势能的变化关系易知电场力对电荷做正功，该电荷在电场中的电势能一定减少。故C正确；
D．若电场中某一点的电势值为正，则该点正检验电荷的电势能大于负检验电荷的电势能，若电场中某一点的电势值为负，该点正检验电荷的电势能小于负检验电荷的电势能。故D错误；
故选AC。
10．AD
【解析】A．某一个点电荷产生的电场的电场线都是直线，故该电场不可能是某种点电荷形成的，故A正确；
B．动量的变化量等于合外力的冲量，A仅受电场力作用，电场力大小和方向都会变化，故相等时间内电场力的冲量不是定值，故B错误；
C．若在O点静止释放A粒子，仅在电场力作用下，A粒子会向下运动，静电力方向沿电场线切线方向，粒子不会沿着弯曲的电场线OD运动，故C错误；
D．B粒子带负电，运动过程中电场力与速度方向夹角小于，做正功，电势能减小，动能增大，故D正确。
故选AD。
11．ABC
【解析】A．因为微粒静止在板间，且N板带正电，微粒重力和电场力平衡，所以微粒受到的电场力竖直向上，因此微粒带正电，A错误；
B．保持开关闭合，所以板间电压不变，N板下移，间距增大，所以板间电场强度减小，重力比电场力大，所以微粒向下运动，B错误；
C．保持开关闭合，所以板间电压不变，根据电容器电容的定义式、决定式以及电场强度和电势差的关系可得
，，
M板上移，间距增大，所以板间电场强度减小，微粒所在点与极板N之间的距离不变，板间电场强度减小，极板N与微粒所在点之间电势差变小，又N板接地，所以微粒所在点电势升高，又粒子带正电电，所以微粒的电势能增加，C错误；
D．开关断开，电容器电荷量Q不变，N板左移，两板正对面积S减小，由公式、、得
则极板间的电场强度随两板正对面积S减小，电场强度增大，所以微粒不再受力平衡，会运动，D正确。
故选ABC。
12．BCD
【解析】A．由图象可知，物块在4s内位移为
故A错误；
BC．由图可知，前2s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有
由图线知加速度为
a=1m/s2
1s后物块做匀速运动，由平衡条件有
qE2=μmg
联立解得
q（E1-E2）=ma
由图可得
E1=3×104N/C，E2=2×104N/C
代入数据解得
m=1kg ，μ=0.2
故BC正确；
D．物块在前2s的位移
物块在2-4s的位移为
电场力做正功
=14J
则电势能减少了14J。
故D正确。
故选BCD。
13． 控制变量法 偏大
【解析】（1）该实验采用的方法是控制变量法。
（2）对小球进行受力分析，如图所示
由平衡条件可得，带电小球所受库仑力大小为
（3）在实验中，该同学让两个半径为的金属小球分别带上和的正电荷，并使两小球球心相距，利用公式来计算两球之间的库仑力，该值与实际值相比应该偏大。理由是：同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于，库仑力的实际值小于。
14． 摆幅 摆长 不需要 短
【解析】（1）由实验数据知，在实验序号3、4中绳长和质量都相同，摆动幅度不同，所以研究的是摆往返摆动一次的时间跟摆幅的关系。
（2）往返摆动的时间在摆动幅度、质量变化时，摆长不变，摆动的时间不变；只有在摆长改变了，往返摆动的时间才改变；所以可得结论：往返摆动的时间与摆长有关，与小球质量和摆动幅度无关。
（3）单摆的摆角不超过5°，否则就不是简谐振动，因此不需要把摆角拉得大一些；
（4）某一摆钟变慢了，因往返摆动的时间受摆长的影响，钟摆越长，摆动越慢，所以要调准它即把摆长调短一些。
15．（1）2m/s；（2）5m；－0.2m；（3）y=0.2cs(πt+π/2)m
【解析】（1）由图象可知波长λ=4m，周期T=2s，波速
v＝=2m/s
t=0时刻P点向-y方向振动，有波动和振动的关系可判断波向x负方向传播；
（2）t=2.5s内传播的距离为：x=vt，x=5m
由于t =2.5s=T，可知此时P点位于波谷，其位移为：y=－0.2m；
（3）由图乙知
ω==π (rad/s)
初相位为π/2，振动方程为y=0.2cs(πt+π/2)m。
16．（1）-2V，，方向斜向上；（2）﹣1V
【解析】（1）根据题意，A、B间的电势差：
A、B在沿着电场线方向的距离为d，则
A、B间沿电场线方向上的距离d＝1cm
所以电场强度的大小
，方向斜向上
（2）因为UAB=φA-φB，则A点的电势φA=φB+UAB=1-2V=-1V。
17．（1）负电； （2）2m/s
【解析】（1）在A点小球处于平衡状态，根据小球受重力、电场力和绳子拉力作用可得：小球受力如图所示，
故根据受力平衡可得：电场力方向水平向右，大小
qE＝mgtanθ＝mg；
故小球带负电，带电量
（2）根据小球受重力、电场力和绳子拉力作用，由小球到达悬点正下方C点时绳中拉力恰等于小球重力，根据牛顿第二定律可得：小球在C点的速度vC=0；小球从B到C的过程只有重力、电场力做功，故由动能定理可得：
所以，
18．（1）；（2）或
【解析】（1）对小物块，从释放到N点，由动能定理可得
解得
（2）a、b碰撞过程由动量守恒得
碰撞后两物体做圆周运动，故
由解得，
若物体能到最高点，则在最高点
从最低点到最高点
解得
若物体最多运动到与圆心等高的位置
解得
综上所述细绳的长度r需满足的条件为
或
实验序号
摆长L/m
摆球质量/g
摆幅/m
往返摆动一次的时间/s
1
0.7
20
0.05
1.7
2
1.0
20
0.08
2.0
3
1.0
30
0.05
2.0
4
1.0
30
0.08
2.0
5
1.3
20
0.05
2.3
满分：100分时间90分钟
一、单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共21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．下面有关物理学的发展过程和研究方法的表述正确的是（ ）
A．牛顿最早提出用电场线描述电场B．电场强度用了比值定义法
C．库仑利用扭秤装置总结出了库仑定律D．伽利略测出了静电力常数
2．如图所示，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．摩擦起电现象的本质是通过摩擦创造了电子
B．头发和梳子互相摩擦后，带上了等量异种电荷
C．梳子带电，是因为头发上的质子转移到梳子上而形成的
D．头发和梳子互相摩擦后带的电量可以是任意数
3．如图所示，由小球和弹簧组成的弹簧振子在光滑固定的斜面上做简谐振动，则小球（ ）
A．可能做匀变速运动B．所需回复力仅由弹簧的弹力提供
C．在平衡位置时的速度最大D．运动周期与振幅有关
4．在真空中A、B两点分别放有异种点电荷和，以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径，如图所示，若a、b、c、d各点的电势分别为φa、φb、φc、φd，电场强度分别为Ea、Eb、Ec、Ed，则（ ）
A．B．C．D．
5．图甲为某共振筛的示意图，电动偏心轮每转一周，给筛子一个驱动力，该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可增大筛子的固有周期，则（ ）
A．该筛子的固有周期为1.25s
B．该筛子在共振状态下偏心轮的转速是54r/min
C．增加筛子质量，为达到共振需增大电压
D．增大电压，共振时曲线的峰值将向左移动
6．一质点做简谐运动时，其振动图象如图。由图可知，在t1和t2时刻，质点运动的（ ）
A．位移相同B．回复力相同
C．动量相同D．加速度相同
7．如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则（ ）
A．f1＜f，f2＜fB．f1＜f，f2＞f
C．f1＞f，f2＞fD．f1＞f，f2＜f
二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
8．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则（ ）
A．挡板前后水波传播速度不相等
B．此时能观察到明显的衍射现象
C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，将波源的频率增大，能更明显地观察到衍射现象
9．关于电势和电势能，以下说法正确的有（ ）
A．电荷在电势高的位置，电势能不一定大
B．电势降低的方向，就是场强方向
C．电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减少
D．在电场中同一位置，正检验电荷的电势能大于负检验电荷的电势能
10．图中实线为某电场的电场线，其中为同一条电场线上不同位置的点，两个重力不计的带电粒子A、B先后从S点以相同的速度水平射入该电场区域，仅在电场力作用下的运动轨迹（与等势面不重合）如图中虚线所示。已知粒子带正电，则（ ）
A．该电场不可能是某个点电荷产生的电场
B．在相等的时间内，A的动量变化相同
C．若在点静止释放A粒子，它可能沿着电场线OD运动
D．B带负电，运动过程中电势能减小，动能增大
11．如图所示，平行板电容器中有一个带电微粒，当开关S保持闭合时，该微粒在重力和电场力作用下恰好能保持静止，则不正确的有（ ）
A．微粒带负电
B．保持S闭合，将N板略下移，微粒不动
C．保持S闭合，将M板略上移，微粒电势能减少
D．断开开关S，将N板略左移，微粒将运动
12．电荷量的带正电的小物块静止在绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的电场，其电场强度的大小与时间的关系如图1所示，物块速度的大小与时间的关系如图2所示。重力加速度。则物块（ ）
A．在内位移是B．质量是
C．与水平面间动摩擦因数是0.2D．在内电势能减少了
三、实验题：（共14分）
13．某物理兴趣小组利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。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。小组同学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，比较小球所受的静电力的大小。
（1）该实验采用的方法是 。
（2）若带电小球的质量为，在位置偏离竖直方向的角度为，重力加速度为，则带电小球所受库仑力大小为 。
（3）在实验中，某同学让两个半径为的金属小球分别带上和的正电荷，并使两小球球心相距，利用公式来计算两球之间的库仑力，你认为该值与实际值相比应该 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
14．几个同学在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的。于是对“哪些因素影响秋千往返摆动的时间”提出下列猜想：（1）可能与秋千的摆长l有关；（2）可能与人和秋千坐垫的总质量有关；（3）可能与秋千摆幅（摆动时人离开中心点B的最大距离）有关。于是进行了如图实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录数据如下表。请回答下列问题：
（1）实验序号3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟 （选填“摆长”“摆球质量”或“摆幅”）的关系；
（2）从本次实验可以得到的结论是：摆往返摆动一次的时间由 决定；
（3）本实验利用式可以测重力加速度g，为了更精确地测量出结果，是否需要把摆角拉得大一些？______（填“需要”或“不需要”）；
（4）摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调 （选填“长”或“短”）。
四、计算题：（共45分）
15．（9分）如图甲所示为一简谐波在t=0时刻的图象，图乙所示为x=4m处的质点P的振动图象，求：
（1）这列波的传播速度v的大小和方向；
（2）该列波在t=2.5s内传播的距离x以及2.5s末质点P的位移y；
（3）写出t=0时刻开始质点P的振动方程。
16．（10分）图示为一组未知方向的匀强电场的电场线，把电荷量为1×10-6C的负电荷从A点沿水平线移至B点，静电力做了2×10-6J的功，A、B间的距离为2cm。求
（1）A、B两点间的电势差UAB及匀强电场的电场强度；
（2）若B点电势为1V，A点电势为多少？
17．（10分）如图所示，在水平向左、大小为E=1.0×103 N/C 的匀强电场中，一个质量为m=0.1kg的带电小球用绝缘轻绳(不伸缩)悬于O点．平衡时小球位于A点，此时绳与竖直方向的夹角=53°，绳长为L=0.6m，重力加速度g取10m/s2，sin530 =0.8.
(1)求小球的带电荷量q的大小和带电性质；
(2)将小球移到B点，使得OB水平，且轻绳恰好伸直，给小球一竖直向下的初速度vB，小球到达悬点正下方C点时绳中拉力恰等于小球重力，求vB大小；
18．（16分）如图，竖直固定挡板与静置于水平轨道上的小物块a之间夹有压缩的轻质弹簧，弹簧被锁定且与a接触但不粘连。水平轨道的MN段粗糙，其余部分光滑。N处有一小物块b，用不可伸长轻质细绳悬挂于某点O处。某时刻弹簧解锁，弹簧恢复原长后，a进入MN段，之后与b发生碰撞并粘连在一起。已知a与MN段的动摩擦因数为0.5，MN长度为l， a、b质量均为m，重力加速度为g。弹簧被锁定时的弹性势能为1.5mgl，细绳能承受的拉力最大值为20mg。
（1）求a与b碰前瞬间a的速率；
（2）a、b碰后，若要细绳始终拉直，求细绳的长度r需满足的条件。
参考答案：
1．C
【解析】A．法拉第是最早提出用电场线描述电场的人，A错误；
B．“电场强度E=F/q”概念的提出应用了比值定义法，这个只是在特殊的点电场的情况由定义式下推导出来的式子，它不是定义式，B错误；
CD．法国物理学家库仑用扭秤实验发现了库仑定律，并测出了静电力常数，C正确，D错误。
故选C。
2．B
【解析】ABC．摩擦起电现象的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AC错误，B正确；
D．头发和梳子互相摩擦后带的电量只能是元电荷的整数倍，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】A．做简谐振动的小球不可能做匀变速运动，其加速度是随时变化的，故A错误；
B．在如图示情况下的简谐振动的回复力是弹簧的弹力、支持力以及重力的合力提供的，故B错误；
C．在简谐运动的小球在平衡位置合力为零，加速度为零，速度达到最大值，故C正确；
D．图中的简谐振动周期跟小球质量以及弹簧的劲度系数有关，与振幅无关，故D错误。
故选C。
4．C
【解析】AB．等量异种电荷连线中垂线为等势面，电势为零，电场线方向由B指向A，可知
，
故AB错误；
CD．等量异种电荷的电场的分布特点如图所示：
场线的密集程度代表场强的强弱，从图中可以看到在两等量异种电荷连线上电场强度先减小后增大，O处场强最小；在连线的垂直平分线上，自上而下场强先增大后减小，O处场强最大。故，，故C正确，D错误。
故选C。
5．A
【解析】AB．根据共振筛的共振曲线，当f=0.8Hz时，振幅最大，可知该筛子的固有周期为
此时的转速为
故A正确，B错误；
C．增加筛子质量，可增大筛子的固有周期，则筛子的固有频率降低，为达到共振需减小电压，故C错误；
D．增大电压，偏心轮转速提高，周期减小，频率增大，共振时曲线的峰值将向右移动，故D错误。
故选A。
6．C
【解析】ABD．由图知，在t1和t2两个时刻质点的位移大小相等、方向相反；据回复力公式知，在t1和t2两个时刻质点的回复力大小相等、方向相反；质点的加速度
在t1和t2两个时刻质点的加速度大小相等、方向相反，故ABD错误；
C．由图知，在t1和t2两个时刻质点的位移大小相等，则t1和t2两个时刻质点的速度大小相等；由图知，在t1和t2两个时刻质点的速度方向相同；则t1和t2两个时刻质点具有相同的速度，具有相同的动量，故C正确。
故选C。
7．D
【解析】本题考查的是对多普勒效应的认识，波源朝向观察者运动时，观测频率大于静止的观测频率，波源远离观察者运动时，观测频率小于静止的观测频率，D正确；
8．BC
【解析】A．波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故A错误；
B．因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，故B正确；
C．如果将孔AB扩大，孔的尺寸大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C正确；
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，故D错误。
故选BC。
9．AC
【解析】A．负电荷在电势高的地方反而电势能更小。故A正确；
B．电势降低最快的方向是电场的方向。故B错误。
C．根据电场力做功和电荷电势能的变化关系易知电场力对电荷做正功，该电荷在电场中的电势能一定减少。故C正确；
D．若电场中某一点的电势值为正，则该点正检验电荷的电势能大于负检验电荷的电势能，若电场中某一点的电势值为负，该点正检验电荷的电势能小于负检验电荷的电势能。故D错误；
故选AC。
10．AD
【解析】A．某一个点电荷产生的电场的电场线都是直线，故该电场不可能是某种点电荷形成的，故A正确；
B．动量的变化量等于合外力的冲量，A仅受电场力作用，电场力大小和方向都会变化，故相等时间内电场力的冲量不是定值，故B错误；
C．若在O点静止释放A粒子，仅在电场力作用下，A粒子会向下运动，静电力方向沿电场线切线方向，粒子不会沿着弯曲的电场线OD运动，故C错误；
D．B粒子带负电，运动过程中电场力与速度方向夹角小于，做正功，电势能减小，动能增大，故D正确。
故选AD。
11．ABC
【解析】A．因为微粒静止在板间，且N板带正电，微粒重力和电场力平衡，所以微粒受到的电场力竖直向上，因此微粒带正电，A错误；
B．保持开关闭合，所以板间电压不变，N板下移，间距增大，所以板间电场强度减小，重力比电场力大，所以微粒向下运动，B错误；
C．保持开关闭合，所以板间电压不变，根据电容器电容的定义式、决定式以及电场强度和电势差的关系可得
，，
M板上移，间距增大，所以板间电场强度减小，微粒所在点与极板N之间的距离不变，板间电场强度减小，极板N与微粒所在点之间电势差变小，又N板接地，所以微粒所在点电势升高，又粒子带正电电，所以微粒的电势能增加，C错误；
D．开关断开，电容器电荷量Q不变，N板左移，两板正对面积S减小，由公式、、得
则极板间的电场强度随两板正对面积S减小，电场强度增大，所以微粒不再受力平衡，会运动，D正确。
故选ABC。
12．BCD
【解析】A．由图象可知，物块在4s内位移为
故A错误；
BC．由图可知，前2s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有
由图线知加速度为
a=1m/s2
1s后物块做匀速运动，由平衡条件有
qE2=μmg
联立解得
q（E1-E2）=ma
由图可得
E1=3×104N/C，E2=2×104N/C
代入数据解得
m=1kg ，μ=0.2
故BC正确；
D．物块在前2s的位移
物块在2-4s的位移为
电场力做正功
=14J
则电势能减少了14J。
故D正确。
故选BCD。
13． 控制变量法 偏大
【解析】（1）该实验采用的方法是控制变量法。
（2）对小球进行受力分析，如图所示
由平衡条件可得，带电小球所受库仑力大小为
（3）在实验中，该同学让两个半径为的金属小球分别带上和的正电荷，并使两小球球心相距，利用公式来计算两球之间的库仑力，该值与实际值相比应该偏大。理由是：同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于，库仑力的实际值小于。
14． 摆幅 摆长 不需要 短
【解析】（1）由实验数据知，在实验序号3、4中绳长和质量都相同，摆动幅度不同，所以研究的是摆往返摆动一次的时间跟摆幅的关系。
（2）往返摆动的时间在摆动幅度、质量变化时，摆长不变，摆动的时间不变；只有在摆长改变了，往返摆动的时间才改变；所以可得结论：往返摆动的时间与摆长有关，与小球质量和摆动幅度无关。
（3）单摆的摆角不超过5°，否则就不是简谐振动，因此不需要把摆角拉得大一些；
（4）某一摆钟变慢了，因往返摆动的时间受摆长的影响，钟摆越长，摆动越慢，所以要调准它即把摆长调短一些。
15．（1）2m/s；（2）5m；－0.2m；（3）y=0.2cs(πt+π/2)m
【解析】（1）由图象可知波长λ=4m，周期T=2s，波速
v＝=2m/s
t=0时刻P点向-y方向振动，有波动和振动的关系可判断波向x负方向传播；
（2）t=2.5s内传播的距离为：x=vt，x=5m
由于t =2.5s=T，可知此时P点位于波谷，其位移为：y=－0.2m；
（3）由图乙知
ω==π (rad/s)
初相位为π/2，振动方程为y=0.2cs(πt+π/2)m。
16．（1）-2V，，方向斜向上；（2）﹣1V
【解析】（1）根据题意，A、B间的电势差：
A、B在沿着电场线方向的距离为d，则
A、B间沿电场线方向上的距离d＝1cm
所以电场强度的大小
，方向斜向上
（2）因为UAB=φA-φB，则A点的电势φA=φB+UAB=1-2V=-1V。
17．（1）负电； （2）2m/s
【解析】（1）在A点小球处于平衡状态，根据小球受重力、电场力和绳子拉力作用可得：小球受力如图所示，
故根据受力平衡可得：电场力方向水平向右，大小
qE＝mgtanθ＝mg；
故小球带负电，带电量
（2）根据小球受重力、电场力和绳子拉力作用，由小球到达悬点正下方C点时绳中拉力恰等于小球重力，根据牛顿第二定律可得：小球在C点的速度vC=0；小球从B到C的过程只有重力、电场力做功，故由动能定理可得：
所以，
18．（1）；（2）或
【解析】（1）对小物块，从释放到N点，由动能定理可得
解得
（2）a、b碰撞过程由动量守恒得
碰撞后两物体做圆周运动，故
由解得，
若物体能到最高点，则在最高点
从最低点到最高点
解得
若物体最多运动到与圆心等高的位置
解得
综上所述细绳的长度r需满足的条件为
或
实验序号
摆长L/m
摆球质量/g
摆幅/m
往返摆动一次的时间/s
1
0.7
20
0.05
1.7
2
1.0
20
0.08
2.0
3
1.0
30
0.05
2.0
4
1.0
30
0.08
2.0
5
1.3
20
0.05
2.3
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