定远育才学校2025-2026学年高二（上）周测4物理试题

这是一份定远育才学校2025-2026学年高二（上）周测4物理试题，共14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。
1.从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际是学好物理的基础．下列说法正确的是
A. 甲图中，带负电的尘埃被收集在带负电的金属板上
B. 乙图中，燃气灶中电子点火器的点火应用了静电屏蔽的原理
C. 丙图中，超高压作业的电力工人要穿绝缘材料做成的工作服
D. 丁图中，武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观，因为金殿顶部除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电
2.如图所示，内置金属网的高压静电防护服接地，O为防护服内的一点，把一带电量为Q的金属小球移动到距离O点的r处。金属小球可视为点电荷，静电力常量为k，无穷远处电势为0，下列说法正确的是
A. 金属小球在防护服内产生的电场为0
B. 金属小球与O点连线中点P处的电势为0
C. 感应电荷在O点处产生的场强大小等于kQr2
D. 防护服内金属网左侧外表面带负电，右侧内表面带正电
3.如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，电势φ随x变化的关系如图乙所示，一个质子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，依次经过A、B、C三点，已知xC-xB=xB-xA，下列说法正确的是
A. 质子经过A点时的速率大于经过B点时的速率
B. 质子在A点的电势能小于在B点的电势能
C. A点的电场强度大于B点的电场强度
D. 质子从A点运动到B点电场力做的功小于质子从B点运动到C点电场力做的功
4.如图所示，两个等量正点电荷形成的电场中，O点为两电荷连线的中点，O、A、B、C为以其中一正电荷为圆心的圆上四点，取无限远处电势为零。下列说法正确的是( )
A. A、C两点电场强度相同
B. A、B、C三点电势相等
C. 将一个电子从O点移到B点静电力做正功
D. 电子在O点的电势能小于在B点的电势能
5.如图为某静电去污池的结构示意图，其中涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒连接电源后分别置于处理池底部和污水中，电场线分布如图所示，其中M、N和P为电场线上的点。则( )
A. M点电势高于N点电势
B. M、P两点的电场强度相同
C. 带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小
D. 带负电的微粒从M点移到N点，电场力对其做负功
6.如图所示为不等量点电荷q1、q2连线上各点电势随位置坐标变化的φ-x图像，φ轴经过图线的最低点，交点处的纵坐标为φ0，a、b为x轴上关于原点O对称的两个点。取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是( )
A. q1、q2带异种电荷
B. 两点电荷的电荷量之比q1q2=14
C. 将一质子从a点由静止释放，则不能到达b点
D. 将一质子从a点由静止释放，质子的电势能一直减小
7.如图所示，平行板电容器通过理想二极管与电压恒定的电源保持相连，电容器的下极板B接地，P为电容器两板间的一点，现仅将B板下移一小段距离，下列说法正确的是( )
A. 平行板电容器两极板间的电场强度的大小会发生改变
B. 平行板电容器的电容增大
C. 平行板电容器的电压保持不变
D. P点的电势升高
8.如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地；P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P板与b板用导线相连，Q板接地．开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度α.在以下方法中，能使悬线的偏角α变小的是
A. 换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质
B. 增大a、b间的距离
C. 将a板向下平移
D. 取出a、b间的电介质
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴正方向运动，则下列判断正确的是( )
A. 由x1运动到x4的过程中，点电荷受到的电场力先减小后增大
B. x3处的电势比x4处的电势低
C. 由x1运动到x3的过程中，点电荷的电势能一直增大
D. 点电荷在x2和x4处的电势能相等
10.如图所示，两块彼此绝缘的金属板A、B水平平行放置并与一个电源相连，其中B板接地。开关S闭合后，在A、B两板间C点处有一个质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 若将S断开，再将A板向左移动一小段位移，油滴向下运动
B. 若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，油滴将仍静止
C. 保持S闭合，再将A板向上平移一小段位移，C点电势降低
D. 若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，C点电势升高
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。

(1)将开关S接1给电容器充电，则充电时电流 (填“向左”或“向右”)流过电流计G;
(2)将G表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，由图可估算出电容器开始放电时所带的电荷量q= C(保留两位有效数字);
(3)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时I-t曲线与横轴所围成的面积将 (填“增大”“不变”或“变小”)，放电时间将 (填“变长”“不变”或“变短”);
(4)电容器充电后就储存了能量，某同学从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压U随电荷量Q变化的图像如图所示。按他的想法，下列说法正确的是 (填正确答案标号)

A.U-Q图线的斜率越大，电容C越大
B.搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积
C.对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比
D.若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为Q2时储存的能量为E4
12.课外实验小组为加深对电容器的理解进行了如下实验。
(1)图甲所示的电容器充电后与电源断开，电容器的_________(选填“电荷量”或“电压”)将不变，在常见的电介质中，由于空气的__________很小，当极板间插入其他的电介质时，电容器的电容将__________(选填“增大”“减小”或“不变”)，同时可以发现，静电计指针偏角将__________(选填“增大”“减小”或“不变”)；
(2)有一平行板电容器，两极板间电压为30 V，若使它所带的电荷量减少3×10-4C，则电容器两极板间的电压将降为原来的13，故此电容器的电容为__________μF；
(3)如图乙所示，将电容器上极板A接电源正极，下极板B接电源负极，且将上极板接地。闭合开关S，有一带电液滴静止在电容器两极板间P点，现将电容器下极板B向下平移一小段距离，则液滴__________(选填“向上运动”“向下运动”或“静止不动”)。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.通常电容器两极板间有多层电介质，并有漏电现象，为了探究其规律性，采用如图所示的简单模型.电容器的两极板面积均为A，其间充有两层电介质1和2，第1层电介质的介电常数、电导率(即电阻率的倒数)和厚度分别为ε1、σ1和d1，第2层电介质的则为ε2、σ2和d2.现在两极板加一直流电压U，电容器处于稳定状态．
(1)画出等效电路图;
(2)计算两层电介质所损耗的功率．
(3)计算净电荷量在两介质交界面处的值．
提示：充满漏电介质的电容器可视为一不漏电介质的理想电容和一纯电阻的并联电路．
14.在如图所示的匀强电场中，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离d=0.20m。电荷量q=+1.0×10-8C的试探电荷放在电场中的A点，受到的静电力大小为F=2.0×10-4N。求：
(1)电场强度E的大小；
(2)试探电荷从A点运动到B的点过程中静电力所做的功W；
(3)若规定B点的电势为0，则A点的电势φA。
15.如图，竖直平面内有水平向右的匀强电场，电场强度的大小为E，场中有一根长为L的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系着质量为m的带正电小球，初始时小球静止于电场中的A点，此时细线与竖直方向夹角为θ=37°，已知重力加速度大小为g，cs37°=0.8。
(1)求O、A两点间电势差UOA;
(2)求小球的带电量q;
(3)现给小球一个方向与细线垂直的初速度，让小球恰能绕O点在竖直平面内做完整的圆周运动，求小球运动的最小速度vmin。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】图甲为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在带正电的金属板上， A错误；
燃气灶电子点火器应用了尖端放电原理，B错误；
电力工人进行高压带电操作时一定要穿含金属丝的工作服，通过静电屏蔽来防止静电对人体的危害，C错误；
丁图中武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观，因为金殿顶部除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电，D正确。
2.【答案】C
【解析】 A 、金属小球和防护服在防护服内产生的合场强为零，金属小球产生的场强不为零，故A错误；
B 、由金属小球到O点的场强方向向右，因为防护服和大地相连，电势为0，沿着场强方向，电势逐渐降低，所以P点电势大于0，故B错误；
C 、感应电荷在距离r位置处产生的场强E=kQr2，故 C 正确；
D 、防护服接地，由静电感应原理可以知道，防护服左侧外表面带负电，大地无限远处带正电，防护服右侧不带电，故D错误。
故选：C。
3.【答案】C
【解析】质子的速度增大，根据动能定理可知，质子经过A点的速率小于经过B点的速率，选项A错误;
质子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，A点电势高于B点电势，质子在A点的电势能大于在B点的电势能，选项B错误;
根据△φ=E△x可知，图像的斜率的绝对值表示电场强度的大小，由题图乙可知，A点的电场强度大于B点的电场强度，选项C正确;
由题图乙可知，A、B两点间的电势差UAB大于B、C两点间的电势差UBC，结合W=qU可知，质子从A点运动到B点电场力做的功大于质子从B点运动到C点电场力做的功，选项D错误。
4.【答案】D
【解析】等量正电荷电场分布如图所示：
结合对称性知，A、C两点场强大小相等，方向不相同，即场强不相同，A、C两点电势相等，由沿电场线方向电势逐渐降低知，O点电势高于B点，电子带负电，由Ep=qφ知，电子在O点的电势能小于在B点的电势能，由功能关系知，将一个电子从O点移到B点静电力做负功，故选D。
5.【答案】C
【解析】A.随电场线方向电势降低，可知M点电势低于N点电势，故A错误；
B.根据电场线的疏密程度可知M点的电场强度比P点的小，故B错误；
C.由于M点电势低于N点电势，带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小，故C正确；
D.由于带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小，故电场力做正功，故D错误。
6.【答案】B
【解析】A、越靠近q1电势越高，说明q1带正电，同理q2也带正电，故A错误；
B、φ-x图像的切线斜率表示场强，由图可知x=0处场强为零，则必定有kq1x02=kq22x02，解得q1q2=14，故B正确；
C、根据沿电场线方向电势降低可知a点到O点的场强向右，O点到b点的场强向左，所以将一质子从a点由静止释放，a先向右加速再向右减速，由图像可知 φa>φb，质子从a点由静止释放，到达b点时电场力做了正功，速度大于零，所以质子向右能越过b点，故C错误；
D、将一质子从a点由静止释放，从a到b的过程中，电场力先做正功后做负功，质子的电势能先减小后增大，故D错误。
故选B。
7.【答案】D
【解析】B.当B板下移一小段距离，则两板间距d增大，根据C=εS4πkd可知C减小， B错误；
C.与电源相连接，若U不变，则Q=CU，电容器电量要减小，要放电，但由于二极管的单向导电导致电容器不能放电，故电容器电量Q保持不变，C减小所以U增大，C错误;
A.根据Q=CU=εS4πkdEd=εSE4πk可知，因为Q保持不变，所以当d变化时E不变，A错误；
D.φP=UPB=EdPB，dPB增大，故P点的电势升高， D正确。
8.【答案】A
【解析】A.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质，根据C=ɛS4πkd，则电容增大，Q不变，ab端的电势差U=QC，知电势差减小，所以PQ两端的电势差减小，电场强度减小，则电场力变小，α变小，故A正确；
B.增大a、b间的距离，根据C=ɛS4πkd，则知电容C减小，Q不变，由C=QU可知，ab端的电势差增大，PQ两端的电势差也增大，板间的电场强度增大，则小球所受的电场力变大，α变大，故B错误；
C.将a板向下平移，缩小a、b间的正对面积，根据C=ɛS4πkd，则知电容C减小，Q不变，所以由C=QU可知，ab端的电势差增大，PQ两端的电势差也增大，板间的电场强度增大，则小球所受的电场力变大，α变大，故C错误；
D.取出a、b两极板间的电介质，根据C=ɛS4πkd，则知电容C减小，Q不变，由C=QU可知，ab端的电势差增大，PQ两端的电势差也增大，板间的电场强度增大，则小球所受的电场力变大，α变大，故D错误。
9.【答案】BC
【解析】A.由图像可知，在x1∼x4之间，电场强度先增大后减小，则点电荷受到的电场力先增大后减小，故A错误;
B.由x3到x4的过程中，电场强度为负值，即电场方向沿x轴负方向，根据沿电场方向电势降低，可知，x3处的电势比x4处的电势低，故 B正确;
CD.由x1运动到x3的过程中，电荷逆着电场方向运动，电势升高，正点电荷的电势能一直增大，同理x2运动到x4的过程中，电荷也逆着电场方向运动，电势升高，正点电荷的电势能增大，即点电荷在x2处的电势能小于在x4处的电势能，故C正确，D错误。故选BC。
10.【答案】BC
【解析】A、油滴静止时，重力与电场力平衡，即mg=qE。当S断开，电容器电荷量Q不变。根据C=εS4πkd、U=QC和E=Ud，可得E=4πkQεS。将A板向左移动一小段位移，S减小，E增大，电场力qE>mg，油滴向上运动，A错误；
B、S断开，Q不变，由E=4πkQεS可知，将B板向下平移一小段位移，S不变，E不变，油滴所受电场力不变，油滴仍静止， B正确；
C、保持S闭合，两板间电压U不变。将A板向上平移一小段位移，d增大，根据E=Ud，E减小。B板接地，电势为0，C点到B板距离dCB不变，根据φ C-0=EdCB，E减小，C点电势降低， C正确；
D、S断开，Q不变，E=4πkQεS不变。将A板向下平移一小段位移，C点到B板距离不变，E不变，根据φ C-0=EdCB，C点电势不变， D错误。
11.【答案】(1)向右；(2)3.2×10-3(±0.2×10-3)；(3)不变，变短；(4) BD。

【解析】(1)开关接1时，对电容器充电，上极板与电源正极相连，上极板的正电荷越来越多，则充电时电流向右流过电流计G；
(2)根据q=It可知放电电流随时间变化曲线与x轴所围面积即为通过的电荷量，每个小格的电荷量q'=0.4×0.2mC=0.08mC，由图乙可知q=40q'=40×0.08mC=3.2mC=3.2×10-3C；
(3)根据Q=CU可知，如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，极板上的电荷量不变，则I-t图像中，图线与横轴围成的面积不变；
放电时间将变短，原因不改变电路其他参数，只减小电阻，对电流的阻碍作用减小，放电电流变大，则放电时间变短；
(4)A、根据电容的定义式C=QU可得，该U-Q图象的斜率为：k=UQ=1C，斜率越大，电容C越小，故A错误;
B、类比速度-时间图像的面积代表位移，则U-Q图像的面积代表克服电场力所做的功，所以搬运Δq的电量，克服电场力
所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积，B正确;
C、从等效的思想出发，电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功，也等于
图像所围的面积，设电容器能搬运的电荷量为Q时对应的能量为E，则E=12QU=12CU⋅U=12CU2，所以E与U2成正比，故C错误;
D、E=12QU=12Q⋅QC=Q22C
当电容一定时，电荷量变为原来的一半时，储存的能量变为原来的14，故D正确。
故选：BD。
12.【答案】(1)电荷量;相对介电常数;增大;减小;(2) 15 ;(3)向下运动
【解析】(1)电容器充电后与电源断开，电容器的电荷量不会随其他物理量的变化而发生改变；
空气的相对介电常数很小，当极板间插入其他电介质时，两极板间电介质的相对介电常数会增大，根据 C=εrS4πkd ，可知电容增大；又电容器的电荷量不变，根据 C=QU ，可知电容器两极板间的电压降低，故静电计指针偏角将减小。
(2)根据题意，由公式有C=QU=ΔQΔU
可得C=-3×10-4-23×30F=15μF；
(3)电容器两极板间的电压不变，将电容器下极板B向下平移一小段距离，根据 E=Ud ，可知电容器两极板间的电场强度减小，带电液滴所受的电场力将小于重力，液滴向下运动。
13.【答案】解：(1)等效电路如图所示．
(2)等效电容C1和C2为C1=ε1Ad1，C2=ε2Ad2
等效电阻R1和R2为R1=d1σ1A，R2=d2σ2A
两层电介质所损耗的功率为P=U2R1+R2=U2Aσ1σ2d1σ2+d2σ1
(3)设两层介质各自上下界面之间的电压分为U1和U2
上层介质界面上的电荷为Q1=C1U1=ε1Ad1⋅R1UR1+R2=ε1σ2AUd1σ2+d2σ1
下层介质界面上的电荷为Q2=C2U2=ε2σ1AUd1σ2+d2σ1
两层介质交界面处的净电荷量为Q1-Q2=AUd1σ2+d2σ1ε1σ2-ε2σ1
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】(1)匀强电场的电场强度大小为E=Fq=2.0×10-41.0×10-8N/C=2.0×104N/C
(2)电荷q从A点运动到B点过程中静电力所做的功为W=Fd=2.0×10-4×0.20J=4.0×10-5J
(3)A、B两点之间的电势差UAB=Ed=4000 V
UAB=φA-φB
解得 φA=4000 V

【解析】本题关键掌握匀强电场中电场力计算公式F=qE、电场力做功的计算公式W=qEd的应用，注意电场力做功的公式W=Eqd只适用于匀强电场。
15.【答案】解：(1)O、A两点间电势差为
UOA=ELsinθ
解得
UOA=3EL5
(2)小球静止时，由平衡条件得
qEmg=tanθ
解得
q=3mg4E
(3)重力和电场力都是恒力，它们的合力G等也是恒力，等效重力为
G等=mgcsθ,解得G等=5mg4
如图所示

小球做圆周运动过程，在等效最高点B点时速度最小，有
G等=mvmin2L
解得
vmin= 5gL2
答：(1)O、A两点间电势差UOA等于3EL5；
(2)小球的带电量q等于3mg4E；
(3)小球运动的最小速度vmin等于 5gL2。
【解析】(1)根据场强与电势差的关系求解O、A两点间电势差；
(2)小球静止时，根据平衡条件分析场强大小；
(3)小球在平A点时动能最大，在A的对称点B时，小球的速度最小。小球恰过B点时，小球受到的重力和电场力，其合力提供小球做圆周运动的向心力，在B点，根据牛顿第二定律列方程求解小球运动的最小速度。
本题为小球在电场和重力场这一复合场中运动的问题，抓住重力和电场力的合力为恒力，用“等效力”处理问题是解决本题的突破口。