安徽省安庆市桐城中学2023-2024学年高二上学期第二次物理试卷（Word版附解析）

这是一份安徽省安庆市桐城中学2023-2024学年高二上学期第二次物理试卷（Word版附解析），共16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。
（考试总分：100 分 考试时长： 75 分钟）
一、 单选题 （本题共计7小题，总分28分）
1. 学习物理要正确理解物理规律和公式的内涵。你认为下列理解正确的是（ ）
A. 根据库仑定律公式，两个电荷的距离趋于零时，库仑力为无穷大
B. 根据可知，一个电子在电势差为的两点间被加速，电场力做功大小为1eV
C. 由匀强电场电势差与电场强度关系知，匀强电场中任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比
D. 根据电容器的电容的定义式可知，电容器的电容与它所带电荷量成正比
【答案】B
【解析】
【详解】A．库仑定律公式适用条件是真空之中的点电荷，当两个电荷的距离趋于零时，带电体的形状与大小对所研究的问题的影响已经不能忽略，此时带电体不能看为点电荷，该公式不成立，因此不能认为两个电荷的距离趋于零时，库仑力为无穷大，A错误；
B．一个电子在电势差为的两点间被加速，电场力做功大小为
B正确；
C．匀强电场电势差与电场强度关系中的d指沿电场线方向上的距离，因此匀强电场中任意两点间的电势差与这两点间在沿电场线方向上的投影距离成正比，C错误；
D．是电容的比值定义式，电容与电容器所带电荷量并没有本质上的决定关系，因此不能认为电容器的电容与它所带电荷量成正比，D错误。
故选B。
2. 如图所示，接地空心金属球壳的右侧放有带正电的小球Q，金属球壳达到静电平衡后，A、B、C三个点处的电场强度大小分别为、、，则下列说法正确的是（ ）

A. B.
C. 金属球壳左侧外表面带正电D. 金属球壳内侧带正电
【答案】B
【解析】
【详解】AB．C点处于点电荷和感应电荷产生的电场中，所以C 点的电场强度不等于零；金属空心导体放在点电荷的电场中，出现静电感应现象，最终处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为零，所以B、A两点的电场强度都为零，则，故A错误，B正确；
C．如果不接地金属球右侧外表面感应出负电荷，左侧外表面感应出正电荷，左侧与大地相连，大地的电子与左侧外表面正电荷中和，因此左侧外表面不带电。选项C错误；
D．处于静电平衡的导体的电势处处相等，其内表面不带电，故选项D错误。
故选B。
3. 如图（a），场源点电荷固定在真空中O点，从与O相距r0的P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q（q>0）的离子，经一定时间，离子运动到与O相距rN的N点。用a表示离子的加速度，用r表示离子与O点的距离，作出其图像如图（b）。静电力常量为是k，不计离子重力。由此可以判定（ ）
A. 场源点电荷带正电
B. 场源点电荷电荷量为
C. 离子在P点的加速度大小为
D. 离子在P点受到的电场力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．从P到N，带正电的离子的加速度随的增加而增大，即随r的减小而增加，可知场源点电荷带负电，选项A错误；
B．在N点，由库仑定律及牛顿第二定律
解得
选项B错误；
CD．在P点时，由库仑定律及牛顿第二定律
离子在P点受到的电场力大小为
选项C错误，D正确。
故选D。
4. 如图所示为某一点电荷所形成的一簇电场线，a、b、c三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O点射入电场的运动轨迹，其中b虚线是以点电荷为圆心的一段圆弧，AB的长度等于BC的长度，且三个粒子的电荷量大小相等，不计粒子重力，则下列说法正确的是（ ）

A. b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量
B. a一定是正粒子的运动轨迹，b和c一定是负粒子的运动轨迹
C. a、c虚线对应的粒子的速度越来越大，b虚线对应的粒子的速度不变
D. a虚线对应的粒子的加速度越来越小，c虚线对应的粒子的加速度越来越大，b虚线对应的粒子的加速度不变
【答案】A
【解析】
【详解】A．三个粒子的电荷量大小相等，在初始位置受到的静电力大小相等，b粒子做圆周运动，向心力等于静电力；c粒子做向心运动，可知静电力大于所需的向心力，根据可知b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量，故A正确；
B．根据运动轨迹可知a粒子受到向左的静电力，bc粒子受到向右的静电力，因为不知道电场的方向，所以无法确定三个粒子的电性，故B错误；
C．由运动轨迹可知ac粒子运动方向和电场力夹角为锐角，电场力做正功，速度在增大；b粒子做圆周运动，速度大小不变，但是方向在改变，故C错误；
D．电场线的疏密表示场强大小，由图可知，a虚线对应的粒子所处的场强在减小，加速度越来越小，c虚线对应的粒子所处的场强在增大，加速度越来越大，b粒子做圆周运动，加速度大小不变，但是方向在改变，故D错误。
故选A。
5. 平行板电容器内部固定一个绝缘斜面，斜面上放一个带负电的滑块，闭合开关S，电路稳定后，滑块有沿着斜面向上滑动的运动趋势，以下哪种操作可以让滑块所受的静摩擦力先减小后增大（ ）

A. 断开开关S，减小两极板之间的距离B. 断开开关S，增大两极板之间的距离
C. 保持开关S闭合，减小两极板之间的距离D. 保持开关S闭合，增大两极板之间的距离
【答案】D
【解析】
【详解】由题意可知，此时滑块有沿着斜面向上滑动的运动趋势，则电场力沿斜面向上的分力大于滑块的重力沿斜面向下的分力，因此可知，为使滑块所受的静摩擦力先减小后增大，电场力应减小，电场强度减小。
AB．断开开关S，极板间电荷量Q不变，则有
则当减小或增大两极板之间的距离，电场强度E不变，故AB不符合题意；
CD．保持开关S闭合，则两极板间电势差不变，则由可知，减小两极板之间的距离，电场强度增大，增大两极板之间的距离，电场强度减小，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
6. 如图所示，光滑绝缘半球形的碗固定在水平地面上，可视为质点的带电小球1、2的电荷量分别为，其中小球1固定在碗底A点，小球2可以自由运动，平衡时小球2位于碗内的B位置处，如图所示。现在改变小球2的带电量，把它放置在图中C位置时也恰好能平衡，已知AB弦长是AC弦长的两倍，则（ ）

A. 小球在B、C两点所受库仑力大小不变
B. 小球在C位置时的电荷量是B位置时电荷量的四分之一
C. 小球2在B点对碗的压力大小小于小球2在C点时对碗的压力大小
D. 小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗的压力大小
【答案】D
【解析】
【详解】CD．根据题意，对小球2在点时受力分析，如图所示

小球2受重力、支持力、库仑力，其中为库仑力和重力的合力，由平衡条件可知
由相似三角形有
设距离为，可知距离为，则有
解得
，
同理小球2点时有
，
可知，小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗的压力大小，故C错误，D正确；
AB．由上述分析可知，小球在C点所受库仑力大小是小球在B点所受库仑力大小的，由公式可得，
即小球在C位置时的电荷量是B位置时电荷量的八分之一，故AB错误。
故选D。
7. 在轴上两点分别放置电荷量为、的点电荷，一个带负电的试探电荷在两电荷连线上的电势能随x变化关系如图所示，其中两点电势能为零，段中点电势能最大，则（ ）

A. 为正电荷，为负电荷
B.
C. 将一正点电荷从B点移到D点，电场力先做负功后做正功
D. 将一正点电荷从B点静止释放后会沿x轴正方向运动且到达C点时速度最大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意，由图可知，一个带负电的试探电荷从的过程中，电势能逐渐减低，则电势逐渐升高，可知电场方向为，则点的电荷带负电，点电荷带正电，即为负电荷，为正电荷，故A错误；
B．根据题意，由图可知，点场强为0，根据
和电场叠加原理可知
故B错误；
CD．根据题意，由图可知，一个带负电的试探电荷由，电势能增加，则电势降低，电场方向，由电势能降低，电势升高，电场方向由，则将一正点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功，将一正点电荷从B点静止释放后会沿x轴正方向运动，由做加速运动，由做减速运动，即到达C点时速度最大，故C错误，D正确。
故选D。
二、 多选题 （本题共计3小题，总分18分）
8. 如图所示，在带电体C的右侧有两个原来不带电的、相互接触的金属导体A和B，A、B、C均放在绝缘支座上。由于静电感应，导体A、B均带电。下列说法正确的是（ ）

A. 如图所示状态中，导体A带负电，B带正电
B. 在图示状态下移走带电体C，导体A带负电、B带正电
C. 无论是移走带电体C还是将导体A、B分开，导体A、B上的总电荷量始终为零
D. 在图示状态下将导体A、B分开，分开后A、B仍带电，该过程创造了电荷
【答案】AC
【解析】
【详解】A．导体A的左端感应出负电荷，导体B的右端感应出等量的正电荷，故A正确；
B．若先移走C，此时导体A和B中的电荷又发生中和，不再带电，故B错误；
C．根据电荷守恒定律，可知无论是移走带电体C还是将导体A、B分开，导体A、B上的总电荷始终为零，故C正确；
D．在图示状态下将导体A、B分开，分开后A、B仍带电，该过程不是创造了电荷，是电荷的重新分布，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示，竖直平面内两个带电小油滴a、b在匀强电场E中分别以速度、做匀速直线运动，不计空气阻力及两油滴之间的库仑力，下列说法正确的是（ ）

A. a、b带同种电荷B. a比b的比荷大
C. a的电势能减小，b的电势能增加D. a的机械能增加，b的机械能减少
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．由于两油滴均做匀速直线运动，受电场力与重力平衡，电场力都竖直向上，因此a、b均带正电荷；根据力的平衡关系有
解得
a与b的比荷一样大
故A正确，B错误；
CD．a向上运动，电场力做正功，电势能减小，机械能增加；b向下运动，电场力做负功，电势能增加，机械能减小，故CD正确；
故选ACD。
10. 接在平行板电容器的A、B两极板电压随时间变化关系图像如图所示，两板间距足够大，一质量为m、带电量为＋q的粒子（不计重力），开始静止在两极板中央，从某时刻由静止释放，关于带电粒子的运动，下列描述正确的是（ ）

A. 若从0时刻由静止释放，粒子向右运动的最大速度
B. 若从0时刻由静止释放，粒子先向右后向左做往复性的运动
C. 若从时刻由静止释放，粒子时而右，时而左，每个周期都会向左移动一定距离
D. 若从时刻由静止释放，粒子时而左，时而右，每个周期都会向右移动一定距离
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．从0时刻释放粒子，根据静止粒子所受电场力方向及作用时间，画出电子的v−t图像如图：
由图可知，粒子在向右的电场力的作用下，向右做匀加速运动，若在时刻恰好到达右极板，则此时有最大速度，根据动能定理有
解得
若在时刻未到达右极板，板间距足够大的情况下，则此后时间内再向右做匀减速运动直至速度减为零，之后重复上述运动，运动的方向始终向右，因此粒子始终向右运动，直至到达右极板，故AB错误；
C．若粒子从时刻由静止释放，根据静止电子所受电场力方向及作用时间，画出电子的v−t图像如图：
由图可知，粒子在电场力的作用下，时而右，时而左，一个周期内向左运动的位移大于向右运动的位移，每个周期都会向左移动一定距离，故C正确；
D．若粒子从时刻由静止释放，根据静止电子所受电场力方向及作用时间，画出电子的v−t图像如图：
由图可知，粒子在电场力的作用下，时而左，时而右，一个周期内向右运动的位移大于向左运动的位移，每个周期都会向右移动一定距离，故D正确。
故选CD。
三、 实验题 （本题共计2小题，总分16分）
11. 密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雾器喷出时由于摩擦而带电，落入两块相互平行的极板M、N之间（M板带正电、N板带负电），透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。

（1）根据观测数据算出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的________与________平衡，可计算出油滴所带的电荷量。
（2）已知极板M、N之间的距离为，电压为，则两板之间的电场强度E的大小为________。
（3）油滴P可视为球体，并测得其直径为，已知油的密度为，重力加速度为，则该油滴的电荷量________。（提示：球的体积公式，本次计算中）
【答案】 ①. 重力##电场力 ②. 电场力##重力 ③. 2000V/m ④.
【解析】
【详解】（1）[1][2]油滴在电场中悬浮时，受到重力和电场力，两力等大反向；
（2）[3]根据公式
解得
（3）[4]根据题目可得
联立解得
代入数据解得
12. 如图甲所示，利用电流传感器可以在计算机上观察电容器充电、放电过程中电流的变化情况。

先使开关S接计算机与1端相连，电源向电容器充电，在充电过程中电容器极板a带___________电（选填“正”或“负”）。
充电完毕后，把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，放电电流方向___________（填“由M-R-N”或“由N-R-M”）。经过多次测量，获取某电容器实验数据，绘制出的图形如下所示，其中正确的是___________
A. B.
C. D.
图甲中电源电压为6V。电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。根据图像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为___________C。（结果均保留2位有效数字）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素。设两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，则___________

A.保持不变，增大，则变小
B.保持不变，增大，则变大
C.保持不变，减小，则变小
D.保持不变，减小，则不变
【答案】 ①. 正 ②. 由N-R-M ③. ABC ④. 1.2×10-2 ⑤. B
【解析】
【详解】[1]电源向电容器充电，在充电过程中电容器极板a带正电；
[2]充电完毕后，把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，放电电流方向由N-R-M；
[3]电容器充电，电量增大，由于随着电量的增大，由可知，电压增大；而电容是电容器的自身属性与U、Q无关。
故选ABC。
[4]在I-t图像中，图像和横轴围成的面积表示电容器的电荷量，根据图像的特点可知，一个格子的电量为0.32×10-3C，根据大于半格算一格，不足半格的舍去的原则，图像包含的格子个数为38个，则
Q=0.32×10-3×38C=1.2×10-2C
[5] AB．根据电容的定义式
可知，保持S不变，增大d，电容C减小，再根据
知U增大，所以θ变大，故B正确，A错误；
CD．保持d不变，减小S，根据电容的定义式
可知电容减小，再根
知U增大，所以θ变大，故CD错误；
故选B。
四、 计算题 （本题共计3小题，总分38分）
13. 如图所示，两平行金属板A、B间有一匀强电场，C、D为电场中的两点，且CD=4cm，其连线的延长线与金属板A成30°角，已知电子从C点移到D点的过程中电场力做功为-4.8×10-17J，元电荷e=1.6×10-19C。求：
（1）C、D两点间的电势差UCD，匀强电场的场强大小E；
（2）若选取A板的电势φA=0，C点距A板1cm，电子在D点的电势φD和电势能为多少？
【答案】（1）300V，1.5×104V/m；（2）-450V，7.2×10−17J
【解析】
【详解】（1）电子从C点移到D点，根据电势差的定义，有
电场强度
（2）AD两点的电势差
UAD=EdAD=1.5×104×3×10−2V=450V
由
UAD=φA-φD
φA=0
可得
φD=-450V
电子在D点的电势能为
EP=qφD=−1.6×10−19×（−450）J=7.2×10−17J
14. 如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一半径的竖直光滑圆轨道，为圆轨道的中心。一个质量、带有正电荷的金属环套在竖直圆轨道上，从A位置无初速释放，之后金属圆环在轨道上A、M（图中未画出）间做往复运动，它经过B点时其动能到达最大，OB与竖直方向的夹角。已知，，g取，求：
（1）小球所受电场力的大小和方向；
（2）小球通过B点时的动能。
【答案】（1），方向向右；（2）
【解析】
【详解】（1）经过B点时其动能达到最大，所以带有正电荷金属圆环在B点静止时合力零，则有
小球所受电场力的大小
电场力方向向右；
（2）从A到B由动能定理可知，小球通过B点时的动能为
【点睛】本题为“等效重力场”模型，动能最大点即为等效最低点。带正电体静止时在该处于静止状态。运用功能关系解题时，注意各力做功的正负。
15. 如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子从粒子源无初速度地飘入电压为U的加速电场，经加速后从小孔沿平行金属板A、B的中线射入，并打到B板的中心。已知A、B两极板长为L，间距为d，不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用。
（1）求带电粒子离开加速电场时的速度大小；
（2）求A、B板间电场的电场强度大小；
（3）若保持A、B两极板的电荷量不变，将B板下移适当距离，让同种带电粒子原样射入恰能射出电场，求B板下移的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设粒子离开加速电场时速度为，由动能定理可得
解得
（2）设A、B板间电场的电场强度大小为，带电粒子在A、B板间电场中做类平抛运动，有
，
联立解得
（3）若保持A、B两极板的电荷量不变，将B板下移适当距离，根据
可知电场强度保持不变；让同种带电粒子原样射入恰能射出电场，则有
解得
故板下移的距离为