2024-2025学年甘肃省武威市凉州区高二（上）开学考物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年甘肃省武威市凉州区高二（上）开学考物理试卷（含解析），共13页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.下列有关说法正确的是( )
A. 质子和电子都是元电荷
B. 任何带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍
C. 感应起电现象说明电荷可以创生或消灭
D. 法国物理学家库仑最早测出了元电荷的数值
2.甲、乙、丙三个相同的带电导体球，电荷量分别为+1C、−3C和−5C，先使甲与乙接触，然后使乙与丙接触，最终乙的电荷量为( )
A. −4CB. −3CC. −2CD. −1C
3.如图所示，质量为m的带电小球N用绝缘丝线悬挂于P点，另一带正电小球M固定在带电小球N的左侧；小球N平衡时，绝缘丝线与竖直方向的夹角θ=30∘，且两球球心在同一水平线上，M、N均可视为点电荷，重力加速度为g。下列判断正确的是( )
A. 小球N带正电，所受库仑力大小为 33mg
B. 小球N带负电，所受库仑力大小为 33mg
C. 小球N带正电，所受库仑力大小为 3mg
D. 小球N带负电，所受库仑力大小为 3mg
4.两个分别带有电荷量−Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为r2，则两球间库仑力的大小为( )
A. F12B. 3F4C. 4F3D. 12F
5.如图所示，各电场中A、B两点电场强度相同的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，整个空间存在水平方向的匀强电场，轻绳一端固定在O点，另一端系一个质量为m，电荷量为q的带电小球，当小球平衡时细绳与竖直方向夹角为θ，重力加速为g，则电场强度的大小为( )
A. mgqtanθ
B. mgtanθq
C. mgqsinθ
D. mgsinθq
7.如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷+Q和−Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，c、d、e点场强的大小关系为( )
A. Ee>Ec>EdB. Ed>Ec=EeC. Ec>Ed>EeD. Ed>Ec>Ee
8.根据场强的定义式E=Fq，电场强度的单位是( )
A. 牛/库B. 牛/米C. 米/库D. 库/牛
9.关于电场强度的定义式E=Fq，以下叙述正确的是( )
A. E与F成正比
B. E与q成反比
C. E由F和q的比值决定
D. E表示电场本身性质，与q无关，其大小可由F和q的比值来测定
10.下列说法中正确的是( )
A. 由库仑定律F=kQ1Q2r2可知，r→0时，F→∞
B. 由电场强度E=Fq可知，电场强度E与电荷量q成反比
C. 由电场强度E=Fq可知，电场强度E与电场力F成正比
D. 由点电荷场强公式E=kQr2可知，r一定时，电荷量Q越大，场强E越大
11.如图，带电量为−q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷在通过带电薄板几何中心的垂线上．a点处电场强度为零，静电力恒量为k.在图中b点(a点关于带电薄板的对称点)的电场强度大小和方向正确的是( )
A. 0 B. kq9d2，垂直薄板向右
C. kqd2，垂直薄板向右 D. 10kq9d2，垂直薄板向右
12.下列说法正确的是( )
A. 静电力常量为9.0×106N⋅m2/C2
B. 处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0
C. 存在电荷量为2×10−19C的带电粒子
D. 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和可能增加
13.下列现象中不属于静电屏蔽应用的是( )
A. 在三条高压输电线的上方还有两条金属导线与大地相连形成一个稀疏的金属网
B. 超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服
C. 信号传输线中间是铜芯线，芯线外包裹发泡塑料，发泡塑料外面还要包一层金属丝编织成的网，最外层为防护套
D. 在加油站，工作人员给汽车加油前，要触摸一下静电释放器
14.A、B是一条电场线上的两个点，一带正电的微粒仅在电场力作用下静止开始从A点沿电场线运动到B点，其加速度变大且电场力做正功的是( )
A. B.
C. D.
15.如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子只受静电力作用下的运动轨迹，则( )
A. 若粒子是从N点运动到M点，则其带负电荷
B. 粒子运动的加速度在M点小于N点
C. 粒子在M点的速度大于在N点的速度
D. 粒子在M点的电势能小于在N点的电势能
二、填空题：本大题共1小题，共8分。
16.如图所示，将带有负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球，两个导体开始时互相接触且对地绝缘。
(1)为了使两球带上等量异号电荷，应______。
A.先移走棒，再把两球分开 B.先把两球分开，再移走棒。
(2)先使甲球瞬时接地，再移走棒，导体甲的带电情况是_______电
导体乙的带电情况是_______电。(填“正”、“负”或“不带”)。
(3)先使乙球瞬时接地，再移走棒，导体乙的带电情况是_______电。(填“正”、“负”或“不带”)。
三、实验题：本大题共1小题，共8分。
17.在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电荷量有关。他选用了两个带电的小球A和B，将A球放在可移动的绝缘座上并置于铁架台旁，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C上的P1位置，如图所示。实验时，先使A球带正电。
(1)若要使B球受到的库仑力向右，应使B球带_______________(填“正”或“负”)电荷。
(2)保持两球电荷量不变和A球位置不变，将B球悬挂的位置由P1分别移至P2、P3等位置，可发现，悬挂位置向右移动时，绝缘丝线的偏角_______________(填“变小”“不变”或“变大”)。
(3)保持A球位置不变，B球悬挂的位置和电荷量不变，改变A球所带的电荷量，观察到A球所带的电荷量越大，悬挂B球的丝线偏角_______________(填“越小”“不变”或“越大”)。
(4)此同学在探究中应用的科学方法是_________(填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。
四、计算题：本大题共4小题，共39分。
18.如图所示，一电荷量qA=3×10−9C的带正电小球A用轻质绝缘细线悬挂于O点，另一带电量qB=2×10−7C的小球B固定在O点正下方绝缘柱上(A、B均可视为点电荷)。当小球A平衡时，恰好与B处在同一水平
线上，且相距r=0.3m，已知静电力常量k=9.0×109N⋅m2/C2，求：
(1)小球B带何种电荷；
(2)小球B给小球A的库仑力方向；
(3)A、B两球之间库仑力的大小。
19.在真空中A点有一正点电荷Q=2.0×10−4C，把负检验电荷q=2.0×10−5C置于B点，它们相距r=2m，如图所示。已知静电力常数k=9.0×109N⋅m2/C2，求：
(1)q受到的电场力大小；
(2)q所在点的电场强度大小。
20.如图所示，一带电量为q=4.0×10−8C的小球用绝缘绳悬挂，匀强电场方向水平向右。小球的质量为m=0.2g，平衡时小球偏离竖直方向的夹角为θ=30°。(重力加速度g取10m/s2)求：
(1)带点小球的电性(正或负)；
(2)小球受到的电场力F的大小；
(3)电场强度E。
21.把q1=4×10 −9C的试探电荷放在电场中的A点，具有6×10 −8J的电势能，
(1)求A点的电势。
(2)若把q2=2×10 −10C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能是多少？
(3)若把q3=−2×10 −12C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能又是多少？
答案解析
1.B
【解析】A.最小的电荷量叫元电荷，不是指电子和质子，故A错误；
B.自然界中任何带电体的电荷量都是元电荷电量的整数倍，故B正确；
C.由电荷守恒定律可知，电荷不可能凭空产生，也不可能凭空消失，故C错误；
D.元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，故D错误。
故选B。
2.B
【解析】先使甲与乙接触，则甲乙带电量各为
+1−32C=−1C
然后使乙与丙接触，最终乙的电荷量为
−1−52C=−3C
故选B。
3.A
【解析】小球M带正电，两球相斥，故小球带正电；以小球为研究对象，对小球进行受力分析如图，
根据小球处于平衡状态可知
F=mgtanθ= 33mg
故选A。
4.C
【解析】根据库仑定律得
F=kQ⋅3Qr2
两小球相互接触后，两个小球带电荷量相等，都等于Q，根据库仑定律得
F′=kQ⋅Qr22
解得
F′=4F3
故选C。
5.C
【解析】A、AB两点处于同一圆周上，根据公式E=kQr2，电场强度大小，但方向不同。故 A错误;
B、由图AB两点的电场强度方向，根据公式E=kQr2，可知，电场大小不同，故B错误;
C、在匀强电场中，各处的电场强度处处相同，故 C正确;
D、电场线密的地方电场强度大，由图可知B点电场强度大于A点的电场强度，故 D错误。
6.B
【解析】】根据平衡条件得
tanθ=qEmg
解得
E=mgtanθq
故选B。
7.D
【解析】解：等量异号电荷的电场的分布特点如图：
从图中可知看到d点的电场线最密，e点的电场线最疏，则d点场强最大，e点场强最小，则Ed>Ec>Ee；
故D正确，ABC错误。
8.A
【解析】根据场强的定义式 E=Fq ，可知电场强度的单位是牛/库。
故选A。
9.D
【解析】电场强度的定义式为比值定义法定义的物理量，E由电场本身决定，与试探电荷的受力和电荷量无关，但可由F和q的比值来测定其大小。
故选D。
10.D
【解析】A.由库仑定律
F=kQ1Q2r2
可知， r→0 时库仑定律不再适用，则选项A错误；
BC.电场强度是由电场本身决定的，由试探电荷的电量q以及所受的电场力F无关，选项BC错误；
D.由点电荷场强公式
E=kQr2
可知，r一定时，电荷量Q越大，场强E越大，选项D正确。
故选D。
11.C
【解析】解；−q在a点形成的电场强度的大小为E1=kqd2，方向向右；
因为a点场强为零，故薄板在a点的场强方向向左，大小也为kqd2，由对称性可知，薄板在b点的场强也为kqd2，方向垂直于薄板向右；
故选：C。
由点电荷的场强公式可得出q在a点形成的场强，由电场的叠加原理可求得薄板在a点的场强大小及方向；由对称性求解薄板在b点形成的场强．
题目中要求的是薄板形成的场强，看似无法解决；但注意a点的场强是由薄板及点电荷的电场叠加而成，故可求得薄板在a点的电场强度，而薄板两端的电场是对称的，可由对称性得解．
12.B
【解析】A.静电力常量为 9.0×109N⋅m2/C2 ，选项A错误；
B.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0，选项B正确；
C.任何带电体的带电量都等于元电荷 e=1.6×10−19C 的整数倍，则不存在电荷量为 2×10−19C 的带电粒子，选项C错误；
D.一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变，不可能增加，选项D错误。
故选B。
13.D
【解析】A.在三条高压输电线的上方还有两条金属导线与大地相连形成一个稀疏的金属网，这个金属网就是一个静电屏蔽装置，可以保护输电线不受外部电场的影响，故A不符合题意；
B.超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服，这个衣服就是一个静电屏蔽装置，可以保护电力工人不受外部电场的影响，故B不符合题意；
C.信号传输线中间是铜芯线，芯线外包裹发泡塑料，发泡塑料外面还要包一层金属丝编织成的网，最外层为防护套，这个金属丝编织成的网就是一个静电屏蔽装置，可以保护信号传输线不受外部电场的影响，故C不符合题意；
D.在加油站，工作人员给汽车加油前，要触摸一下静电释放器，这是为了释放人体上的静电，防止静电火花引起火灾，不属于静电屏蔽应用，故D符合题意。
故选D。
14.A
【解析】带正电的微粒从A点沿电场线运动到B点，加速度变大且电场力做正功，则电场方向由 A→B ，且 B 点的电场强度大于 A ，即 B 点电场线较密。
故选A。
15.B
【解析】解：A.带电粒子在电场中只受电场力作用，电场力的方向指向轨迹的凹侧，正电荷所受电场力的方向与该点的场强方向相同，因此带电粒子带正电，故A错误；
B.电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方场强越大，因此EN>EM
根据牛顿第二定律a=qEm，因此aN>aM，即粒子运动的加速度在M点小于N点，故B正确；
CD.若粒子从M运动到N，由于φM>φN，电场力做功WMN=+q(φM−φN)>0
电场力做正功，电势能减小，动能增加，因此有EpM>EpN和EkM根据Ek=12mv2可知，M、N两点的速度大小关系vN综上分析，故CD错误。
故选：B。
A.做曲线运动的物体，所受的合力指向轨迹的凹侧，据此判断电场力的方向；正电荷所受电场力的方向与该点的场强方向相同，据此判断带电粒子的电性；
B.电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方场强越大，结合电场力公式和牛顿第二定律分析作答；
CD.若粒子从M运动到N，根据电场力做功公式判断做功的正负，再判断电势能和动能的变化，然后作答。
本题考查了电场力方向和电性的判断，考查了电场力做功公式、牛顿第二定律在电场中的运用、电场力做功与电势能的变化以及动能定理，涉及的知识点较多，需要认真分析。
16.(1)B；(2)正，正 ；(3)正。
【解析】(1)根据静电感应可知，将带负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球时，在两个导体球上分别感应出等量的异种电荷，此时先把两球分开，再移走棒，就会使两球带上等量异号电荷；若先移走棒，再把两球分开，两球将不带电，故选 B；
(2)先使甲球瞬时接地，会使两球瞬间与大地连为一体，此时导体球上感应出的负电荷会导入大地，再移走棒，两球均带正电荷；
(3)先使乙球瞬时接地，会使两球瞬间与大地连为一体，此时导体球上感应出的负电荷会导入大地，再移走棒，两球均带正电荷。
17.(1)正
(2)变小
(3)越大
(4)控制变量法

【解析】(1)若要使B球受到的库仑力向右，则A、B应带同种电荷，由于A球带正电，则应使B球带正电荷。
(2)保持两球电荷量不变和A球位置不变，将B球悬挂的位置由 P1 分别移至 P2 、 P3 等位置，可发现，悬挂位置向右移动时，两球的距离变大，库仑力变小，则绝缘丝线的偏角变小。
(3)保持A球位置不变，B球悬挂的位置和电荷量不变，改变A球所带的电荷量，观察到A球所带的电荷量越大，两球的间的库仑力越大，则悬挂B球的丝线偏角越大。
(4)实验过程，先保持两球电荷量不变，改变两球之间的距离；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，应用的科学方法是控制变量法。
18.(1)正电；(2)水平向右；(3) 6.0×10−5N
【解析】(1)对小球A进行受力分析，由受力平衡可知，A、B之间为库仑斥力，则A、B带同种电荷，由于小球A带正电，则小球B带正电。
(2)对小球A进行受力分析，由受力平衡可知，小球B给小球A的库仑力方向水平向右。
(3)根据库仑定律可得A、B两球之间库仑力的大小为
F=kqAqBr2=9.0×109×3×10−9×2×10−70.32N=6.0×10−5N
19.(1)根据库仑定律，q受到的电场力大小为
F=kQqr2=9.0×109×2×10−4×2×10−522N=9N
(2)根据电场强度的定义，q所在点的电场强度大小为
E=Fq=92×10−5N/C=4.5×105N/C

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
20.解：(1)小球处于匀强电场，在电场力qE、拉力FT与重力mg作用下处于平衡状态，如图，
电场力方向应水平向右，与电场强度方向相同，所以小球带正电；
(2)结合受力示意图，根据平衡条件得：
小球受到的电场力 F=mgtan30°=2 33×10−3N；
(3)由F=qE，得：E=Fq= 36×105N/C。
【解析】本题是带电体在电场中平衡问题，研究的方法与力学问题一样，关键是分析带电体的受力情况，根据平衡条件和电场知识解答。
(1)带电小球处于匀强电场中，在电场力、拉力与重力的作用下处于平衡状态。由电场强度方向和电场力方向，即可确定电荷的电性；
(2)根据平衡条件列式，求解小球所受的电场力大小；
(3)电场力与电场强度的关系是F=qE，由此式求解电场强度E的大小。
21.解：(1)根据φ=E0q
可得φA=EP1q1=6×10−84×109=15V
(2)根据公式可得Ep2=q2φA=2×10−10×15J=3×10−9J
(3)根据公式可得Ep3=q3φA=−2×10−12×15J=−3×10−11J
【解析】本题考查电势和电势能的关系，利用φ=Epq直接分析即可，