2024-2025学年河南省郑州第四高级中学高二（上）第一次月考物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年河南省郑州第四高级中学高二（上）第一次月考物理试卷（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.以下情景描述不符合物理实际的是( )
A. 处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0
B. 火车拐弯时规定行驶速率为v，若速率大于v，则轮缘挤压外轨
C. 在平直的公路上，汽车以加速度a由静止启动，行驶过程中阻力不变。当速度增加到v时，汽车的功率刚好达到额定功率P，则汽车的阻力为Pv
D. 离心机利用离心现象分离血液
2.物理学家在研究带电粒子在特殊电场中运动规律时，设计了一种特殊的电场：在正方形四个顶点固定等量同种电荷，电场线如图，则正方形内部电场强度为零的点个数是( )
A. 4个
B. 5个
C. 6个
D. 7个
3.沿空间某直线建立x轴，该直线上的静电场方向沿x轴，某点电势的φ随位置x变化的图像如图所示，一电荷量为e带负电的试探电荷，经过x2点时动能为1.5eV，速度沿x轴正方向，若该电荷仅受电场力，则其将( )
A. 不能通过x3点
B. 在x3点两侧往复运动
C. 能通过x0点
D. 在x1点两侧往复运动
4.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M，N两点，OM=ON=2R，已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为( )
A. kq4R2B. kq2R2−EC. kq4R2−ED. kq2R2+E
5.如图所示，沿纸面方向的匀强电场内有一长方形区域ABCD，A点有一质子源，以相同大小的初速度v0沿各个方向射入电场，其中到达B、D两处的质子具有相同大小的速度v=2v0。已知AB=L，BC= 3L，质子电荷量为q，质量为m，不计质子重力，下列说法正确的是( )
A. 电场方向由指向D
B. 电场强度大小为3mv02qL
C. 长方形区域内两点间电势差的最大值为3mv02q
D. 质子能从长方形区域飞出的最大速度为3v0
6.质量1kg的带正电滑块，轻轻放在传送带底端。传送带与水平方向夹角为θ=37°，与滑块间动摩擦因数为μ=0.5，电动机带动传送带以3m/s速度顺时针匀速转动。滑块受到沿斜面向上的4N恒定电场力作用，则1s内( )
A. 滑块动能增加4JB. 滑块机械能增加12J
C. 由于放上滑块电机多消耗电能为12JD. 滑块与传送带间摩擦产热为4J
7.《刑法修正案(八)》将醉驾入刑。我国法律规定当每100ml的气体中酒精浓度大于或等于20mg小于80mg为酒驾，大于或等于80mg为醉驾。图甲是便携式酒精测试仪的原理图，ab两端电压9V，RP是酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图乙所示，R是报警器，其电阻值恒定为16Ω。在对某司机的检测中，电压表的示数为4.5V，则该司机( )
A. 醉驾B. 酒驾
C. 喝酒但不到酒驾标准D. 没喝酒
二、多选题：本大题共5小题，共25分。
8.如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球(不计重力)。开始时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0.下列说法正确的有( )
A. 电场E中A点电势低于B点
B. 转动中两小球的电势能始终相等
C. 该过程静电力对两小球均做负功
D. 该过程两小球的总电势能增加
9.如图所示，在竖直平面内固定着一根光滑绝缘细杆MP，细杆左侧O点处固定着一个带正电的点电荷，以O为圆心、r为半径的圆周与细杆交于N、P两点，N点为MP的中点。现将一质量为m、电荷量为−q的小球(可视为质点)套在杆上从M点由静止释放，小球滑到N点时的速度大小为 6gr。已知重力加速度为g，M点和P点的高度差为3r，取P为零电势点，则下列说法正确的是( )
A. M、N两点的电势差为−2mgr3q
B. 小球从N点到P点过程电场力做的功为−3mgr2
C. 小球滑至P点时的速度大小为3 gr
D. M点的电势为−3mgr2q
10.如图(a)，水平放置长为l的平行金属板右侧有一竖直挡板。金属板间的电场强度大小为E0，其方向随时间变化的规律如图(b)所示，其余区域的电场忽略不计。质量为m、电荷量为q的带电粒子任意时刻沿金属板中心线OO′射入电场，均能通过平行金属板，并打在竖直挡板上。已知粒子在电场中的运动时间与电场强度变化的周期T相同，不计粒子重力，则( )
A. 金属板间距离的最小值为qE0T22mB. 金属板间距离的最小值为qE0T2m
C. 粒子到达竖直挡板时的速率都大于lTD. 粒子到达竖直挡板时的速率都等于lT
11.如图，质量均为2kg的两小物块A、B放置在绝缘光滑的无限长水平面上，带电量均为+1.0×10−4C，初始距离为3m。某时刻给物块A水平向右4m/s的初速度，之后两物块均沿直线运动，且未发生碰撞。g取10m/s2。静电力常量取9×109N⋅m2/C2。则( )
A. A释放时加速度大小为5m/s2B. 两物块运动过程中机械能守恒
C. 运动过程中两物块电势能先增大后减小D. 末状态B的速度大于4m/s
12.小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示，图(b)中电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的功率可能为( )
A. 0.05WB. 0.50WC. 1.05WD. 2.50W
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双掷开关S。

(1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测______(电流、电压)仪器。
(2)接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为______。
(3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为______(充电、放电)。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率______W。
14.为了测量某待测电阻Rx的阻值，约为30Ω，提供了以下器材：
电压表V1(量程0−3V，内阻很大)；
电压表V2(量程0−15V，内阻很大)；
电流表A1(量程0−50mA，内阻约10Ω)；
电流表A2(量程0−3A，内阻约0.12Ω)；
电源E(电动势约为3V，内阻约为0.2Ω)；
定值电阻R(20Ω，允许最大电流1.0A)；
滑动变阻器R1(0～10Ω)，允许最大电流2.0A；
滑动变阻器R2(0～1kΩ)，允许最大电流0.5A；
单刀单掷开关S一个，导线若干。
(1)为了使测量范围尽可能大，电压表应选______，电流表应选______，滑动变阻器应选______。(填字母代号)
(2)请在虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。

(3)某次测量中，电压表示数为U0时，电流表示数为I0，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx= ______。(用字母表示)
四、计算题：本大题共3小题，共29分。
15.如图为一简单调光电路，电源两端电压U=10V，灯泡L额定电压UL=6V，电阻RL=6Ω，定值保护电阻R0=2Ω，调光电阻R1的最大阻值为12Ω。求：
(1)灯泡正常发光时，通过定值电阻R0电流的大小；
(2)调光电阻R1阻值调至最大时灯泡两端的电压。(计算结果保留一位小数)
16.如图，竖直平面内有一边长为5cm的正方形ABCD，CD边水平，将质量m=0.1kg、电荷量q=1×10−3C的带正电小球自A点沿AB方向抛出，恰好通过C点，重力加速度g=10m/s2。
(1)求小球抛出时的速度大小；
(2)若只增加一个平行ABCD平面的匀强电场E1(大小未知)，将小球自A点由静止释放，恰好沿AC运动，求电场强度E1的最小值；
(3)若只在ABCD平面内增加一个方向平行AC的匀强电场E2(大小未知)，将小球自A点沿某方向(未知)抛出，恰好能先后通过B、C两点，且从A到B和从B到C的时间相等，求小球通过C点时的动能大小。
17.如图所示，在xOy平面直角坐标系中，第一象限中有沿y轴负方向的匀强电场，第三象限中有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小均为E，第四象限中有沿y轴正方向的匀强电场(图中未画出)，在x=4l处垂直x轴放置一足够长的挡板。质量为m、电荷量为q的正离子从A点沿x轴正方向开始运动，经O点进入第一象限，最终垂直打在挡板上，A点坐标为(−l,−l2)。离子重力不计。求：
(1)离子第一次经过x轴时的速度大小及方向；
(2)离子第二次经过x轴时的横坐标；
(3)第四象限中电场强度大小的可能值。
答案解析
1.C
【解析】解：A.处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0，故A正确；
B.火车拐弯时规定行驶速率为v，若速率大于v，重力和支持力的合力不足以提供向心力，外轨对轮缘有挤压，根据牛顿第三定律知轮缘挤压外轨，故B正确；
C.在平直的公路上，汽车以加速度a由静止启动，行驶过程中阻力不变。当速度增加到v时，汽车的功率刚好达到额定功率P，则汽车的牵引力为Pv，故C错误；
D.离心机利用离心现象分离血液，故D正确。
本题选择不正确的
故选：C。
处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0；火车转弯时靠重力和铁轨对火车支持力的合力提供向心力；牵引力等于功率与速度的比值；根据离心现象的应用分析。
知道处于静电平衡下的导体的特点，火车转弯的物理规律，机车启动的规律以及离心现象的应用是解题的基础。
2.B
【解析】解：由点电荷场强公式E=kQr2可知，四个等量同种电荷在正方形中心O点产生的合场强为零。在正方形内部取A、B、C、D四个点，AOC所在直线、BOD所在直线与正形的边平行。
上方两个点电荷在A点产生的合场强竖直向下，下方两个点电荷在A点产生的合场强竖直向上，又因为AO间的电场线方向向下，A点上方的电场线方向向上，则A点的场强应该为零，同理B、C、D三点的合场强也为零，则正方形内部电场强度为零的点个数是5个，故ACD错误，B正确；
故选：B。
根据电场线的分布特点结合电场关于两电荷的连线对称分析解答。
等量同种电荷的电场线即关于两电荷的连线对称，又关于它们连线的中垂线对称分析判断。
3.B
【解析】解：在‌φ−x图像中，图像的斜率表示‌电场强度的大小，因此在x3处，场强为零。
A.假设试探电荷能到达x3，电场力做功W1=−e(1−2)V=+1eV
根据动能定理W1=Ek3−Ek2
代入数据解得Ek3=2.5eV，假设成立，故A错误；
BCD.当x>x3，场强方向沿x轴正方向，试探电荷所受电场力沿x轴负方向，试探电荷做减速运动至速度为零，再向左做加速运动，重新回到x2处时，动能为1.5eV，速度方向沿x轴负方向；
在x1RxRA
故电压表分流较小，故应采用电流表外接法；故电路如下图所示
(3)由欧姆定律可知
R+Rx=U0I0
解得
Rx=U0I0−R
故答案为：(1)V1，A1，R1；(2)
(3)U0I0−R。
(1)根据电源电动势选择电压表、根据估算电流选择电流表、根据实验要求选择滑动变阻器；
(2)根据误差分析选择电流表的接法；
(3)根据欧姆定律推导。
本题关键掌握伏安法测电阻的实验原理、元器件的选择方法和误差分析。
15.解：(1)灯泡正常发光时，灯泡L的电压UL=6V，则定值电阻R0的电压为
UR0=U−UL
定值电阻R0的电流为
I=UR0R0
解得
I=2A
(2)调光电阻R1阻值调至最大值时，外电路总电阻为
R总=R0+R1RLR1+RL
灯泡两端电压为
U′L=U−UR总R0
解得
U′L≈6.7V
答：(1)灯泡正常发光时，通过定值电阻R0电流的大小为2A；
(2)调光电阻R1阻值调至最大时灯泡两端的电压为6.7V。
【解析】(1)灯泡正常发光时，先确定R0的电压，再由欧姆定律求通过定值电阻R0电流的大小；
(2)调光电阻R1阻值调至最大时，求出外电路总电阻，再求解灯泡两端的电压。
对于直流电路的计算问题，首先要明确电路的结构，其次要掌握串并联的特点，根据欧姆定律解答。
16.解：(1)小球做平抛运动通过C点，设水平和竖直方向的位移分别为s、ℎ，则
s=v0t
ℎ=12gt2
代入数据解得小球抛出时的速度大小为
v0=0.5m/s
(2)如图1所示

图1
电场力与重力的合力应沿AC方向，且当电场力与AC垂直时电场强度最小，由图1可知
sinθ=qE1mg
解得电场强度E1的最小值为
E1=5 2×102N/C
(3)以AC方向为x轴，垂直AC的方向为y轴，建立如图2所示的坐标系

图2
由题意可知小球受到沿x轴负方向的电场力和重力，合力沿y轴负方向，其轨迹为抛物线。设小球抛出时速度大小为v、方向与x轴的夹角为α，加速度为a，从A到B的时间为t，由图可知
sin45°=mamg
B点坐标为
x=y= 240m
又有
x=vcsα⋅t，y=12vsinα⋅t，t=vsinαa
联立可得，小球抛出时的动能为
Ek=12mv2
解得Ek=5×10−2J
根据对称性可知小球通过C点的动能为
Ek′=Ek=5×10−2J
答：(1)小球抛出时的速度大小为0.5m/s；
(2)电场强度E1的最小值为5 2×102N/C；
(3)小球通过C点时的动能大小为5×10−2J。
【解析】(1)根据平抛运动规律解答；
(2)根据受力分析作图，当电场力与AC垂直时电场强度最小，根据共点力平衡条件解得；
(3)根据类平抛运动规律结合动能定理解答。
本题考查带电粒子运动的综合问题，要求掌握运动过程分析、受力分析，能量分析，运用动能定理和运动学公式求解。
17.解：(1)离子从A到O做类平抛运动，则
qE=ma
l=v0t
l2=12at2=12⋅qEmt2
vy=qEmt
在O点时，设速度与x轴正方向夹角为θ，则
tanθ=v1v0=1
解得：θ=45°
离子第一次经过x轴时的速度大小
v= v02+vy2
解得：v= 2qElm
(2)从O点运动到第二次经过x轴过程中，水平方向x=v0t1
竖直方向vy=a⋅t12=qEm⋅t12
解得：x=2l
离子第二次经过x轴时的横坐标为2l。
(3)若离子在第四象限垂直打在挡板上，如图甲

离子做类平抛运动
qE1=ma1
2l=v0t2
vy=a1t2=qE1mt2
解得：E1=E2
若离子在第一象限垂直打在挡板上，如图乙

在第四象限运动的水平位移为l，则
qE2=ma2l=v0tʒ
vy=a2⋅t32=qE2m⋅t32
解得：E2=2E
答：(1)离子第一次经过x轴时的速度大小为 v= 2qElm，与x轴正方向夹角为45°；
(2)离子第二次经过x轴时的横坐标为2l；
(3)第四象限中电场强度大小的可能值为2E。
【解析】(1)根据离子从A到O做类平抛运动水平和竖直方向的规律求解；
(2)从O点运动到第二次经过x轴过程中根据基本的运动学公式即可求解；
(3)做出离子在第四象限垂直打在挡板上和离子在第一象限垂直打在挡板上的轨迹图，再根据运动学公式求解。
本题主要考查了带电粒子在电场中运动的问题，要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，熟练掌握类平抛运动的基本公式。