2022-2023学年河南省郑州外国语学校高二上期开学初考试物理试题含解析

  郑州外国语学校2022-2023学年高二上期开学初考试试卷

物理

（90分钟      100分）

一、本题共12小题，每小题4分，共48分，1-8题为单选题，9-12题为多选题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

1. 下列关于点电荷的说法中正确的是

A. 点电荷一个理想化物理模型

B. 点电荷的电荷量一定是1.6×10-19C

C. 体积大的带电体一定不能看做点电荷

D. 研究带电体的相互作用时，所有带电体都可以看作点电荷

【答案】A

【解析】

【详解】AB．点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，是一个理想化物理模型；元电荷是电量的最小值，点电荷的值可以等于元电荷，也可以是元电荷的整数倍，即点电荷的电荷量可多可少，故A正确，B错误；

C．点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，物体能不能简化为点，不是看物体的绝对大小，而是看物体的大小对于两个电荷的间距能不能忽略不计，故大的带电体有时也可以看成点电荷，故C错误；

D．在研究带电体间的相互作用时，若带电体的尺寸远小于它们之间的距离时，才可把带电体看成点电荷，并不是所有带电体都可以看作点电荷；故D错误；

故选A

点睛：带电体看作点电荷的条件，当一个带电体的形状及大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系．

2. 在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是（　　）

A. 甲图中与点电荷等距的a、b两点

B. 乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点

C. 丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点

D. 丁图中非匀强电场中的a、b两点

【答案】C

【解析】

【详解】A．电场线的切线方向表示电场强度的方向，a、b两点的电场强度大小相等，方向分别沿a、b点切线向外，不是相反，故A错误；

B．a、b两点的电场强度大小相等，方向分别沿a、b点切线向右，所以两点电场强度大小相等，方向相同，故B错误；

C．a、b两点的电场强度大小相等，a点电场强度方向竖直向上，b点电场强度方向竖直向下，故C正确；

D．a点的电场强度大于b点的电场强度，方向分别沿a、b点切线斜向右下方，故D错误。

故选C。

3. 如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a，b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】对c球受力分析可知，水平方向上受a、b的库仑力和匀强电场的电场力3个力的作用而平衡，有

解得

故选B。

4. 如图，大人和小孩在玩一种“套圈”游戏．假设小孩和大人在同一条竖直线上的不同高度分别水平抛出相同的圆环，结果恰好都套中前方同一物体，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A. 大人和小孩抛出圆环在空中飞行的时间相等

B. 两圆环抛出的初速度大小不相等

C. 大人和小孩抛出的圆环在空中受到的重力的冲量相等

D. 大人和小孩抛出的圆环落地的动量相等

【答案】B

【解析】

【详解】A．平抛运动的时间由下落高度决定，有

依题意

可得

故A错误；

B．根据

可知大人抛出的圆环初速度小于小孩的。故B正确；

C．根据

可知大人抛出的圆环在空中受到的重力的冲量大于小孩的。故C错误；

D．根据动量定理，可得

整理，可得

无法判断二者落地的动量大小关系。故D错误。

故选B。

5. 2022年3月，中国航天员覆志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400km的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课，通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（　　）

A. 所受地球引力的大小近似为零

B. 所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零

C. 所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等

D. 随飞船做圆周运动的加速度大小等于飞船在地面上的重力加速度大小

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．航天员在空间站中所受万有引力完全提供做圆周运动的向心力，飞船对其作用力等于零，故C正确，AB错误；

D．根据公式

可知半径越大，加速度越小。则随飞船做圆周运动的加速度大小小于飞船地面上的重力加速度大小。故D错误。

故选C。

6. 下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（　　）

A. 由可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比

B. 由可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关

C. 由电势差的定义式可知，带电荷量为的点电荷，从A点移动到B点电场力做功为，则A、B两点间的电势差为

D. 在库仑定律的表达式中，可以把看作是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小，也可以把看作是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小

【答案】D

【解析】

【详解】A．电场强度的定义式是比值定义，场强的大小只由电场本身决定，与试探电荷的所带电荷量大小无关，A错误；

B．公式

是点电荷的电场强度的表达式，电场中某点的电场强度与场源电荷Q所带的电荷量成正比，B错误；

C．AB两点间的电势差

C错误；

D．根据电场强度的定义式，可知点电荷在点电荷处产生的电场强度大小

同理点电荷在点电荷处产生的电场强度的大小

D正确。

故选D。

7. 一带电粒子在正电荷形成的电场中，运动轨迹如图所示的abcd曲线，下列判断错误的是（    ）

A. 粒子带正电

B. 粒子通过a点时的速度比通过b点时大

C. 粒子在a点受到的电场力比b点小

D. 粒子在a点时的电势能比b点大

【答案】D

【解析】

【详解】A. 轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向，知电场力背离正电荷方向，由同种电荷相互排斥，所以该粒子带正电．故A正确；

B. 从a到b，电荷受到的力是排斥力，所以电场力做负功，根据动能定理，动能减小，a点动能大于b点动能，则a点速度大于b点的速度．故B正确；

C. b点的电场线比a点电场线密，所以b点的电场强度大于a点的电场强度，所以粒子在a点的电场力比b点小．故C正确；

D. 从a到b，电场力做负功，电势能增加．所以a点的电势能小于b点的电势能．故D错误．

本题选择错误的，故选D.

8. 真空中相距L的两个固定点电荷E、F所带电荷量大小分别是QE和QF，在它们共同形成的电场中，有一条电场线如图中实线所示，实线上的箭头表示电场线的方向．电场线上标出了M、N两点，其中N点的切线与EF连线平行，且∠NEF＞∠NFE．则（      ）

A. E带正电，F带负电，且QE > QF

B. 在M点由静止释放一带正电的检验电荷，检验电荷将沿电场线运动到N点

C. 过N点的等势面与EF连线垂直

D. 负检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能

【答案】C

【解析】

【详解】根据电场线的指向知E带正电，F带负电；N点的场强是由E、F两电荷在N点产生场强的叠加，电荷E在N点电场方向沿EN向上，电荷F在N点产生的场强沿NF向下，合场强水平向右，可知F电荷在N点产生的场强大于E电荷在N点产生的场强，而，所以由点电荷场强公式知,A错误；只有电场线是直线，且初速度为0或初速度的方向与电场平行时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合．而该电场线是一条曲线，所以运动轨迹与电场线不重合．故在M点由静止释放一带正电的检验电荷，不可能沿电场线运动到N点，B错误；因为电场线和等势面垂直，所以过N点的等势面与过N点的切线垂直，C正确；沿电场线方向电势逐渐降低，，再根据，q为负电荷，知，D错误；故选C．

【点睛】只有电场线是直线，且初速度为0或初速度的方向与电场平行时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合．电场线和等势面垂直．N点的切线与EF连线平行，根据电场线的方向和场强的叠加，可以判断出E、F的电性及电量的大小．先比较电势的高低，再根据，比较电势能．

9. 如图，A、B两点固定两个等量正点电荷，在AB连线的中点放一点电荷q（不计重力）．若给该点电荷一个初速度v0，方向与AB连线垂直，则该点电荷可能的运动情况是（ ）

A. 匀变速直线运动

B. 往复直线运动

C. 加速度不断减小，速度不断增大直线运动

D. 加速度先增大后减小，速度不断增大的直线运动

【答案】BD

【解析】

【详解】若点电荷带正电，受力沿着中垂线向外，做加速度先增大后减小，速度不断增大的直线运动；若点电荷带负电，受力指向连线中心，做往复运动．答案选BD．

10. 如图所示为某静电除尘装置的电场线分布示意图。图中虚线是某一带电的烟尘微粒（不计重力）在电场力作用下向集尘板迁移的轨迹，a、b是轨迹上的两点，对该烟尘微粒，下列说法正确的是（　　）

A. 烟尘微粒带负电

B. 烟尘微粒在a点的加速度方向沿该点轨迹的切线方向

C. 烟尘微粒在a点的加速度大小大于在b点的加速度大小

D. 烟尘微粒在进入除尘装置之前必须带上电荷才能除尘成功

【答案】AC

【解析】

【详解】A．烟尘微粒运动过程中受到的电场力指向轨迹凹的一侧，并与场强平行，由此判断，烟尘粒受到的电场力与场强方向相反，因此一定带负电，故A正确；

B．烟尘微粒在a点的加速度方向与在该点的电场力方向相同，沿该点电场线的切线方向，故B错误；

C．电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知a点的场强大于b点的场强，由可知电荷在a点所受电场力大，所以烟尘微粒在a点的加速度大小大于在b点的加速度大小，故C正确；

D．静电除尘是利用静电场使气体电离从而使烟尘微粒带电吸附到电极上的收尘方法。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集，故D错误。

故选AC。

11. 某静电场在轴上的场强随的变化关系如图所示，轴正方向为场强正方向，一个带负电的点电荷只在电场力的作用下以一定初速度沿轴正方向运动，、、、四点间隔相等，则（　　）

A. 点电荷在和处电势能相等

B. 点电荷由运动到的过程中电场力做负功

C. 、两点之间的电势差小于、两点之间的电势差

D. 点电荷由运动到的过程中电场力先增大后减小

【答案】BCD

【解析】

【分析】

【详解】A．x2−x4处场强方向沿x轴正方向，根据沿着电场线方向电势降低，x2处电势高于x4处电势﹐带负电的点电荷在x2处电势能比在x4处的小，A错误；

B．x1-x3处场强为x轴正方向，则从x1到x3处顺着电场线方向移动负点电荷，电场力做负功，B正确；

C．由U=Ed知E-x图线与x轴所围的面积表示电势差，则知x1、x2两点之间的电势差小于x3、x4两点之间的电势差，C正确；

D．由x1运动到x4的过程中，电场强度的绝对值先增大后减小，由F=qE知，电场力先增大后减小，D正确。

故选BCD。

12. 如图所示，斜面和水平面相交于B点，是竖直放置的半径为的光滑半圆轨道，与相切于C点，E点与圆心O点等高。质量为m的小球从离水平面h处由静止释放，经过水平面后并滑上半圆轨道，已知小球与水平地面及与斜面间的动摩擦因数都为，斜面的倾角，BC长，取，如果让小球进入半圆轨道后不脱离半圆轨道，则h的取值可能为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】小球不脱离半圆轨道的临界条件有两个：

一是恰好从D点飞出，小球刚好能从D点飞出应满足

得

二是小球在半圆形导轨在E点减到速度为零，由动能定理

得

小球能进入半圆轨道有

得

，

故选AC。

二、本题共10分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。

13. 某同学取一对带有绝缘支座的导体A和B使它们接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的，做了如下的实验：

如图所示，把一带正电荷的物体D移近导体A，贴在A、B导体下的金属箔片会张开，这时先把A和B分开一小段距离，然后移去D，金属箔片将仍张开，张角比之前_____________（填“变大”、“变小”或“不变”），此时导体B带_____________（填“正电”、“负电”或“不带电”），这种使金属导体带电的方式叫_____________起电，再让导体A和B接触，金属箔片会_____________（填“张开”或“闭合”）。

【答案】    ①. 变小    ②. 正电    ③. 感应    ④. 闭合

【解析】

【详解】[1][2][3]把一带正电荷的物体D移近导体A、B，由于静电感应现象，导体B的右端感应正电荷，导体A的左端感应负电荷；这时把A和B分开，然后移去D，则导体A还是带负电，导体B带正电，A、B的金属箔片仍会张开，但是电荷会分别均匀分布在整个导体A、B中，两端电荷量相对减少，所以金属箔片张角变小；这种使金属导体带电的方式叫感应起电。

[4]由于感应起电过程中，使得导体A和导体B带有等量的异种电荷，现在再把导体A和导体B接触，它们的电荷就会中和，中和之后，导体A和导体B都不带电，金属箔片会闭合。

14. 用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为、。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平地面P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，在白纸上留下各自落点的痕迹。

（1）在以下提供的测量工具中，本实验中用不到的器材是_____________。（选填选项前的字母）

A．秒表      B．天平      C．刻度尺      D．圆规

（2）关于本实验，下列说法中正确的是_______。（选填选项前的字母）

A．轨道末端必须水平

B．轨道倾斜部分必须光滑

C．入射小球的质量必须小于被碰小球的质量

D．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放

（3）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程。

若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：_________。

【答案】    ①. A    ②. AD##DA    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]根据动量守恒定律

①

需要测量碰撞的两个小球的质量，因此会用到天平；为了减小偶然误差，多测几次求平均值，用圆规画出尽可能小的圆，将落点包含在圆内，则圆心所在的位置就是平均值，因此会用到圆规；在测量碰撞前、后的速度时，利用平抛运动，小球下落的高度相同，因此每次下落的时间相同，根据

因此只要测出水平位移，下落的时间可以消去，因此不需要秒表，用刻度尺即可。

故选A。

（2）[2]A．由于利用平抛运动测量碰撞前、后的速度，因此轨道末端必须水平，A正确；

BD．由于每次入射小球都从轨道同一位置由静止释放，可以保证入射小球每次碰前的速度相同，与轨道倾斜部分是否光滑无关，B错误，D正确；

C．只有入射小球的质量大于被碰小球的质量，才能保证碰后两个小球都向前运动而不会反弹，C错误。

故选AD。

（3）[3]在①式中，设平抛运动的下落时间为t，则

，，

整理可得

三、本题共4题（共42分），写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。

15. 有一电荷量的点电荷，从电场中的A点移动到B点时电场力做功，从B点移动到C点时克服电场力做功。

(1)求A与B、B与C、C与A间的电势差；

(2)若取B点为零电势点，则A、C两点的电势分别为多少；

(3)请比较电荷在A、C两点的电势能的大小。

【答案】(1)，，；(2)，；(3)C点电势能大

【解析】

【详解】(1)负点电荷从A点移动到B点电场力做功

则A与B间的电势差，即

B与C间的电势差，即

C与A间的电势差

即

(2)若B点为零电势点，由得A点的电势

由得C点的电势

(3)电荷从A点移动到C点静电力做功

即，所以电势能增加，则点电荷在C点电势能大。

16. 把一带电荷量为的小球A用绝缘细绳悬吊，若将带电荷量为的带电小球B靠近A（如图所示），当两个带电小球在同一高度相距30cm时，绳与竖直方向成45°角，已知静电力常量，A、B两小球均可视为点电荷，，求：

（1）A、B两球间的库仑力大小；

（2）撤去小球B.改加一匀强电场，为使小球A仍静止在原处，则所加匀强电场的场强最小值多大？方向如何？

【答案】（1）0.02N  （2），方向与水平方向夹角斜向右下方

【解析】

【详解】（1）由库仑定律得

代入数据：

F=0.02N

 （2）当电场力的方向与细线垂直时，电场强度最小，由

mgsinα=qE

解得：

方向与水平方向夹角斜向右下方。

17. 如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块Ａ、B、C，B的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质量不计)。设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从Ａ开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中

（ⅰ）整个系统损失的机械能；

（ⅱ）弹簧被压缩到最短时的弹性势能

【答案】(ⅰ)m；(ⅱ)m

【解析】

【分析】

【详解】(ⅰ)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时，对A、B与弹簧组成的系统，取水平向右为正方向，由动量守恒定律得

mv0=2mv1①

此时B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为v2，损失的机械能为ΔE，对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得

mv1=2mv2②

m=ΔE+(2m)③

 联立①②③式得

ΔE=m④

(ⅱ)由②式可知v2<v1，A将继续压缩弹簧，直至A、B、C三者速度相同，设此速度为v3，此时弹簧被压缩至最短，其弹性势能为Ep．由动量守恒和能量守恒定律得

mv0=3mv3⑤

m－ΔE=(3m)+Ep⑥

联立④⑤⑥式得

Ep=m⑦

18. 如图，等量异种点电荷，固定在水平线上的M、N两点上，有一质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷)的小球，固定在长为L的绝缘轻质细杆的一端，细杆另一端可绕过O点且与MN垂直的水平轴无摩擦地转动，O点位于MN的垂直平分线上距MN为L处．现在把杆拉起到水平位置，由静止释放，小球经过最低点B时速度为v，取O点电势为零，忽略q对等量异种电荷形成电场的影响．求：

(1)小球经过B点时对杆的拉力大小；

(2)在+Q、-Q形成的电场中， A点的电势;

(3)小球继续向左摆动，经过与A等高度的C点时的速度大小．

【答案】（1） （2） （3）

【解析】

【详解】(1)小球经B点时，在竖直方向有

由牛顿第三定律知，小球对细杆的拉力大小

(2)由于取O点电势为零，而O在MN的垂直平分线上，所以

电荷从A到B过程中，由动能定理得

(3)由电场对称性可知

即

小球从A到C过程，根据动能定理