福建省宁德第一中学2023-2024学年高二上学期9月月考物理试题

宁德一中2023-2024高二物理9月月考

75分钟 100分

一、单选题（4*4）

1．下列关于电场和电场强度的说法中正确的是（　　）

A．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用

B．电场是人为设想出来的，其实并不存在

C．电荷在电场中受到的力越大，这点的电场强度越大

D．不同电荷在电场中同一点所受电场力不同，说明场强随试探电荷的改变而改变

2．一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a，b，c三点的场强的大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比

A．Ea最大 B．Eb最大

C．Ec最大 D．Ea=Eb=Ec

3．电容器是一种常用的电学元件，在电工、电子技术中有着广泛的应用。以下有关电容式传感器在生活中应用说法正确的是（　　）

A．甲图，手指作为电容器—电极，如果改用绝缘笔在电容式触摸屏上仍能正常操作

B．乙图中，力F增大过程中，电流计中的电流从a流向b

C．丙图中，油箱液位上升时，电容变小

D．丁图中，当传感器由静止突然向左加速，电容器处于充电状态

4．如图甲所示，x轴上固定两个点电荷A和B，电荷A固定在原点O，电荷B固定在x=2L处，通过电势传感器测出x轴上各点电势随坐标x的变化规律并描绘出图像，如图乙所示。已知图线与x轴的交点坐标为和，x=3L处的图线的切线水平，取无穷远处电势为零时点电荷的电势公式，其中k为静电力常量，Q为场源点电荷的电荷量，r为某点距场源点电荷的距离，以下说法正确的是（　　）

A．两点电荷为同种电荷

B．两点电荷的电荷量之比为

C．在x轴上的区域内无初速度释放一正电荷，该正电荷一定能到达无穷远处

D．、

二、多选题（4*6）

5．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（　　）

A．带有等量异种电荷 B．带有不等量异种电荷

C．带有等量同种电荷 D．一个带电，另一个不带电

6．如图所示，实线是一簇由负点电荷产生的电场线。一带电的粒子仅在电场力作用下通过电场，图中虚线为粒子的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。正确的是（　　）

A．粒子带负电

B．粒子在a点处的加速度一定大于b点处的加速度

C．带电粒子从a到b动能减小

D．带电粒子从a到b电势能减小

7．如图所示，竖直固定的光滑绝缘圆形轨道处于水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球（可视为质点）在轨道内恰好做完整的圆周运动。小球所受的电场力与重力大小相等，轨道半径为R，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．小球速度的最小值为

B．动能的最大值与最小值的差值为

C．电势能的最大值与最小值的差值为

D．小球对轨道压力的最大值与最小值的差值为

8．如图甲所示，长为的两水平金属板、组成一间距为的平行板电容器，电容器的板接地，板电势随时间的变化关系如图乙所示，其周期。为靠近板左侧的一粒子源，能够水平向右发射初速度为的相同带电粒子。已知时刻发射的粒子刚好能从板右侧边缘离开电容器，则下列判断正确的是（　　）

A．任何时刻发射的粒子都能离开电容器

B．该粒子源发射的粒子的比荷为

C．时刻射入的粒子离开电容器时的电势能等于射入时的电势能

D．任何时刻发射的粒子在电场中的速度大小不会超过

三、填空题（20）

9．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为，，，由此：

（1）则D点电势            V。

（2）若该正方形的边长为，且电场方向与正方形所在平面平行，则场强为         N/C。

10．如图所示的示波管，当两偏转电极XX’、YY’上的电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间（图示坐标系的O点，其中x轴与XX’电场的场强方向重合。x轴正方向垂直于纸面向里，y轴与YY’电场的场强方向重合，y轴正方向竖直向上。）若要电子打在图示坐标系的第I象限，则X’、Y’极接电源的        （填“正极”或“负极”），X、Y接电源的        （填“正极”或“负极”）；若X'、Y极接电源的正极，X、Y’接电源的负极，电子将打在图示坐标系的第        象限。

11．某实验小组同学对点电荷产生的静电场做了如下探究：

（1）实验小组同学将电荷量为的正试探电荷放入点电荷产生的静电场中的点，发现试探电荷受到的电场力为，则点的电场强度大小为      。

（2）实验小组同学在该电场中的A、B两处分别引人不同的试探电荷，得到试探电荷受到的电场力随电荷量变化的图像如图甲所示，角度，则A、B两处电场强度      （选填“ > ”、“ < ”、“ = ”或“无法判定”），电场中某点电场强度的方向与试探电荷的正负      （选填“有关”或“无关”）。

（3）实验小组同学通过实验的方法描绘出该点电荷产生的静电场的电场线，如图乙所示，点为的中点，则点电荷带      电（选填“正”或“负”）；a、b、c三点的电势之间的关系为      （选填“ > ”“ < ”或“ = ”）。

12．如图所示，在《实验：探究影响平行板电容器电容的因素》中，给平行板电容器充上一定量的电荷后，将电容器的两极板A、B分别跟静电计的指针和外壳相连（接地）.现请回答下列问题：

（1）如果该电容器的电容为C，所带电量为Q，则两极板间的电势差为      ；

（2）将A极板向右移动少许，则静电计指针的偏转角将      ；将B极板向上移动少许，则静电计指针的偏转角将      ；将一块玻璃极插入A、B两极板之间，则静电计指针的偏转角将      （均选填“增大”“减小”或“不变”）

四、解答题

13．（8）如图所示，电荷量分别为为，的两带电小球A、B，用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点，静止时A、B两球处于同一水平线上，已知O点到A球的距离，，，静电力常量为k，带电小球均可视为点电荷，求：

（1）A、B两球间的库仑力大小；

（2）A、B两球的质量之比；

（3）A、B连线中点处的电场强度大小及方向。

14．（12）如图所示，水平地面上方有水平向右的、范围足够大的匀强电场，从地面上的点竖直向上以初速度抛出一个质量为、电荷量为的小球，点为其运动轨迹的最高点，小球落在水平地面上的点，取重力加速度大小，匀强电场的电场强度大小，忽略空气阻力的影响，求：

（1）小球运动到点的时间：

（2）小球运动到点时水平方向的分位移大小：

（3）小球运动到点时速度方向与水平方向夹角的正切值。

15．（14）如图所示，水平放置的平行板电容器，上极板带正电，下极板接地。极板长，两极板间距离。大量分布均匀的带负电粒子流以相同的水平初速度从两板正中央下方连续射入极板间，粒子刚进入时极板间电压，极板正中央的粒子刚好落到上极板中点O处。已知微粒质量，电量，电容器电容，忽略粒子的重力、相互之间的作用力和空气阻力。求：

（1）粒子刚进入时极板间电压，极板正中央的粒子刚好落到上极板中点O处，求带电粒子入射初速度的大小；

（2）由于电场力作用微粒能落到上极板上，使两极板间的电势差逐渐减小，当两极板间电场强度为多大时，不再有带电粒子落到极板；

（3）最终落到极板上的带电粒子总个数。

1．A

【详解】A．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用，故A正确；

B．电场是客观存在的，故B错误；

C．电荷在电场中受到的力越大，这点的电场强度不一定越大，可能是由于电荷带电量大，故C错误；

D．电场强度是电场本身的属性，不随试探电荷的改变而改变，故D错误。

故选A。

2．A

【详解】金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。a点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在a点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最大；而c点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最小，故A正确，BCD错误。

故选A。

3．D

【详解】A．甲图中，绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作。故A错误。

B．乙图中，力F增大过程中，电容器极板间距减小，电容变大，电容器充电，电流计中的电流从b流向a，选项B错误；

C．丙图中，油箱液位上升时，电介质插入电容器，电容变大，选项C错误；

D．丁图中，当传感器由静止突然向左加速，电介质插入电容器，电容变大，电容器处于充电状态，选项D正确。

故选D。

4．D

【详解】A．根据图像，电荷A周围的电势为正值，所以电荷A带正电；电荷B周围的电势为负值，所以电荷B带负电，两点电荷为异种电荷，A错误；

B．处的图线的切线平行x轴，该处的电场强度等于零

解得

故B错误；

C．在x轴上2L<x<3L的区域内，电势逐渐升高，电场强度沿x轴负方向，若在x轴上2L<x<3L的区域内无初速度释放一正电荷，正电荷受到向左的电场力，将向左做加速运动，在x轴上x>3L的区域内，电势逐渐降低，电场强度沿x轴正方向，若在x轴上x>3L的区域内无初速度释放一正电荷，正电荷受到向右的电场力，将向右加速到无穷远处，故C错误；

D．φ–x图像中图线的斜率绝对值表示电场强度大小，则x=3L处的电场强度为零，有

由题图可知x1、x2处的电势为零，根据电势公式有

解得

，

故D正确。

故选D。

5．BCD

【详解】A．两个小球原来分别带等量异种电荷，接触后电荷完全中和，两球不存在排斥力，故A错误；

B．两个小球原来分别带不等量异种电荷，小球接触后电荷先中和再平分，带上等量同种电荷，存在排斥力，故B正确；

C．两个小球原来分别带等量同种电荷，把两个完全相同的小球接触后带等量同种电荷，存在排斥力，故C正确；

D．原来的其中一个带电，把两个完全相同的小球接触后电荷平分，带上等量同种电荷，存在排斥力，故D正确。

故选BCD。

6．BC

【详解】A．由带电粒子的轨迹可知粒子受到的电场力指向轨迹凹侧，则粒子带正电，故A错误；

B．电场线越密集场强越大，则a点场强大于b点场强，根据可知，粒子在a点处的加速度一定大于b点处的加速度，故B正确；

CD．由图可知，带电粒子受到的电场力指向轨迹凹侧，粒子从a到b的电场力与速度的夹角为钝角，所以电场力做负功，动能逐渐减小，电势能增大，故C正确，D错误。

故选BC。

7．BD

【详解】A．根据题意，假设小球带负电，则在重力场与电场的复合场中，做出小球在物理上的最高点与最低点处的受力示意图如图所示（带正电时的等效最高点和最低点与带负电时的位置关于过圆心的竖直直径对称）

由于

则可知

小球在等效重力场的最高点时速度最小，此时恰由重力与电场力的合力提供向心力，则由牛顿第二定律有

解得

故A错误；

B．设小球在等效重力场的最高点时的动能为，在等效重力场最低点时的动能为，则由动能定理有

解得

故B正确；

C．因电场强度水平向右，则与电场线平行且过圆心的直线与圆上两交点处即为电势能最大与最小的位置，设最小位置处的电势能为，最大位置处的电势能为，且电势能最大位置与最小位置等高，因此小球从电势能最大位置处到最小位置处只有电场力做功，而电场力所做的功等于电势能的减少量，即有

可得电势能的最大值与最小值的差值为

故C错误；

D．设小球在等效重力场最低点时的速度为，则由牛顿第二定律有

小球从等效重力场最高点到最低点的过程中，由动能定理有

解得

根据牛顿第三定律可知，在等效 重力场最低点，小球对轨道的压力

而小球从等效重力场最高点时对轨道的压力为零，则可知小球对轨道压力的最大值与最小值的差值为，故D正确。

故选BD。

8．CD

【详解】AC．根据题意可知，能离开电容器的粒子在电容器中的运动时间为

粒子在竖直方向上的加速阶段和减速阶段的加速度大小均为

则在时刻进入的粒子在竖直方向上先向下加速后减速，然后又向上加速后减速，在持续的时间内，根据对称性可知粒子在竖直方向的总位移为0，即时刻从粒子源射出的粒子，刚好从A板右侧上方离开，且与粒子源在同一直线上，所以其电势能不变。在时刻开始的任一个完整周期的时刻之后进入的粒子会打到A极板。故A错误，C正确；

B．在时刻开始的2个周期内，粒子在竖直方向上运动的距离为d，由匀变速直线运动的规律可得

又因为

，

可解得

故B错误；

D．粒子速度最大时，在竖直方向上加速时间最长，减速时间最短，例如时刻发射的粒子，最长加速时间为，粒子在竖直方向的分速度为

故此时粒子的速度大小为

则任何时刻发射的粒子在电场中的速度大小不会超过。故D正确。

故选CD。

9．     9    

【详解】（1）[1]匀强电场中，由于平行于，且长度相等，则有

可得D点电势为

（2）[2]若该正方形的边长为，且电场方向与正方形所在平面平行，沿方向的分场强大小为

沿方向的分场强大小为

则电场强度大小为

10．     负极     正极     Ⅱ

【详解】[1][2]若电子打在图示坐标系的第I象限，则电子沿x轴的受力方向指向X，沿y轴的受力方向指向Y，所以X’、Y’极接电源的负极，X、Y接电源的正极；

[3]若X'、Y极接电源的正极，X、Y’接电源的负极，则电子沿x轴的受力方向指向X’， 沿y轴的受力方向指向Y，所以电子将打在图示坐标系的第Ⅱ象限。

11．     4      <     无关     负      >

【详解】（1）[1]根据题意，由公式可得，点的电场强度大小为

（2）[2]根据题意，由公式可知，图像的斜率表示电场强度，由于，则有

[3]电场中某点电场强度的方向与电场本身有关，与试探电荷的正负无关。

（3）[4]由公式可知，离点电荷越近电场强度越大，则点电荷在电场线的右端，由于电场方向指向点电荷，则点电荷带负电。

[5]由公式可知，由图可知，段的平均电场强度小于段的平均电场强度，则有

即

可得

12．          增大     增大     减小

【详解】（1）[1]如果该电容器的电容为C，所带电量为Q，则两极板间的电势差为

（2）[2]电容器两板带电量Q一定；将A极板向右移动少许，则两极板间距d变大，则

可知，电容器电容C减小，根据

Q=CU

可知，两板电势差变大，即静电计指针的偏转角将增大；

[3]将B极板向上移动少许，则两板正对面积S减小，根据

可知C变小，根据

Q=CU

可知U变大，即静电计指针的偏转角将增大；

[4]将一块玻璃极插入A、B两极板之间，根据

可知C变大，根据

Q=CU

可知U减小，即静电计指针的偏转角将减小。

13．（1）；（2）；（3），方向水平向左

【详解】（1）由几何关系可知，A、B间距离为

由库仑定律可知，A、B两球间的库仑力大小为

（2）对A球，由平衡条件可得

对B球，由平衡条件得

联立解得

（3）根据点电荷场强表达式，可知A，B连线中点处的电场强度大小为

方向水平向左。

14．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设小球运动到B点时间为，B为轨迹最高点，故B点竖直速度为零，则有竖直方向

得

（2）水平方向

，

解得

（3）小球竖直方向上做竖直上抛运动，则A到B与B到C运动时间相等，运动到C点时，竖直方向速度

vy=v0

水平方向上做匀加速直线运动，则

运动到C点时速度方向与水平方向夹角的正切值

15．（1）；（2）；（3）（个）

【详解】（1）由题意，知粒子在极板间做类平抛运动落在上极板中点时，有

根据牛顿第二定律知

联立以上式子，代入题中相关已知数据求得

（2）当粒子恰好从上极板右边缘飞出时，有

联立可求得当两极板间电场强度为

时，不再有带电粒子落到极板。

（3）由（2）问可得，当两极板间的电势差为

时，不再有带电粒子落到上极板，在这一过程中，电容器极板上减少的电荷量为

则落到上极板的带电粒子数为

（个）