山西省运城市教育发展联盟2023-2024学年高二上学期10月月考物理试题（含答案）

运城市教育发展联盟2023-2024学年高二上学期10月月考
物理
考生注意：
1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：新人教必修第三册第九章~第十一章第3节。
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.第1~8题只有一项符合题目要求；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1.如图甲所示为人体的细胞膜模型图，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位）.现研究某小块厚度均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图乙所示.初速度可视为零的一价氯离子仅在电场力的作用下，从图乙中的A点运动到B点，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.A点电势高于B点电势
B.氯离子的电势能增大
C.氯离子的加速度变大
D.若膜电位不变，当d增大时，氯离子进入细胞内的速度不变
2.心脏除颤器是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动的仪器.如图所示是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15μF，充电后电容器的电压为4.0kV，如果电容器在2.0ms时间内完成放电，下列说法正确的是（ ）
A.放电之前，电容器存储的电荷量为6×104C
B.放电过程中通过人体的电流平均值为30A
C.放电之后，电容器的电容为零
D.放电之后，电容器的电压仍为4kV
3.空间存在沿x轴的电场，x轴上各点电势φ随坐标x变化的关系如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A.在x1处电场强度最大
B.在0~ x1间只有一点电场强度的大小为
C.将电子由x1处移到x3处的过程中，电场力做正功
D.质子在x2处电势能为零，受到的电场力也为零
4.在显像管的电子枪中，炽热的金属丝不断放出电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、长为L的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为m，射出加速电场时单位长度电子束内的电子个数为N，则电子束的电流为（ ）
A. B. C. D.
5.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虚线为一圆弧，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.下列说法正确的是（ ）
A.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
B.a虚线对应的粒子的加速度越来越小，b、c虚线对应的粒子的加速度越来越大
C.a粒子的动能减小，b粒子的动能不变，c粒子的动能增大
D.b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量
6.如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板B接地，开关S闭合后，一带电油滴在电容器中的P点处于静止状态，下列说法正确的是（ ）
A.油滴带负电
B.保持开关S闭合，A板竖直上移一小段距离的过程中，电流计中电流方向向右
C.保持开关S闭合，A板竖直上移一小段距离，P点的电势升高
D.开关S闭合后再断开，A板水平向左移动一小段距离，带电油滴的电势能增大
7.半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷，点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷，将一点电荷q置于OC延长线上距C点为2R的D点，O点的电场强度刚好为零，圆环上剩余电荷分布不变，则q为（ ）
A.正电荷， B.负电荷，
C.正电荷， D.负电荷，
8.如图所示，abc是竖直面内的光滑绝缘固定轨道，ab水平，bc是与ab相切于b点且半径为R的圆弧，所在空间有方向平行于ab向右的匀强电场，电场强度大小为.在轨道上P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q（q>0）的小球，小球飞出轨道后达到的最高点为Q（图中未画出）.若小球可视为质点，重力加速度大小为g，Q与C点的高度差为，则可知（ ）
A.Q在C点的正上方
B.
C.从c到Q的过程中，小球的动能不变
D.从b到c的过程中，小球对轨道的最大压力为
9.两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知（ ）
A.R1的阻值为1Ω
B.R2的电阻随电压的增大而减小
C.R1为线性元件，R2为非线性元件
D.当U=1V时，R2的电阻等于R1的电阻
10.多级加速器原理如图甲所示，多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加，圆筒和交变电源两极交替相连，交变电压变化规律如图乙所示.在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于序号为0的金属圆板中央的一个电子，在电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒.若已知电子的质量为m、电荷量为e，电压的绝对值为U0，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间忽略不计，为使其能不断加速，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.金属圆筒内部场强处处为零，电子在圆筒内做匀速运动
B.t=3T时，电子刚从7号圆筒中心出来
C.电子离开第8个圆筒的速度为
D.第n个圆筒的长度正比于
11.如图甲所示为静电除尘的原理结构图，如图乙所示为静电喷涂的原理结构图，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.对图甲，电晕极附近的气体分子被强电场电离，电子向收尘极运动使含尘气体中的粉尘带负电，积累在筒壁一定量后进入下方的漏斗排出
B.对图甲，电晕极与收尘极之间的电场为匀强电场
C.对图乙，喷口喷出的雾化涂料微粒带正电，被涂工件不带电
D.对图乙，工件与喷口之间较强的电场使带电雾化涂料向带电的工件运动，正、负电荷的作用使涂料均匀地涂在工件上
12.如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们是一个四边形的四个顶点，ab∥cd，ab⊥bc，2ab=cd=bc=2l，电场方向与四边形所在平面平行.已知a点电势为12V，b点电势为14V，d点电势为6V.一个质子（不计重力）经过b点的速度大小为v0，方向与bc成45°角，一段时间后经过c点，下列说法正确的是（ ）
A.c点电势为10V
B.场强的大小为，方向由a指向d
C质子从b运动到c所用的时间为
D.若质子质量为m、电量为q，则质子运动到c时的速度大小为
二、实验题（本题共2小题，共16分）
13.（5分）如图所示是某实验小组“定性探究平行板电容器的电容C与其极板间距离d、极板间正对面积S之间的关系”的装置图.充电后与电源断开的平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动.回答下列问题：
甲 乙
（1）下列说法正确的是________.
A.本实验中静电计的作用是测定该电容器两极板间的电势差变化
B.操作过程中，可认为A、B两板间的场强始终不变
C.操作过程中，可认为A、B两板间的带电量始终不变
D.操作过程中，可认为电容器的电容始终不变
（2）在实验中观察到的现象：甲图中的手水平向左移动少许，静电计指针的张角________；乙图中的手竖直向上移动少许，静电计指针的张角________.（均填“变大”“变小”或“不变”）
（3）通过以上实验可归纳得到的结论是________________________________________________________.
14.（11分）随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户.某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测，结果发现有不少样品的电导率（电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标）不合格.
（1）你认为不合格的纯净水的电导率________.（填“偏大”“偏小”或“不变”）
（2）某学习小组对某种纯净水样品进行检验，实验步骤如下：
①用游标卡尺测量绝缘性能良好、长为L的圆柱形塑料容器内径如图甲所示，其示数为d=________mm.
甲 乙
②将采集的水样装满圆柱形塑料容器，两端用金属圆片电极密封，用多用电表粗测该水样的电阻为1200Ω.为了准确测量水样的电导率，学习小组准备利用以下器材进行研究：
A.电压表（0~3V，内阻约为1kΩ）
B.电压表（0~15V，内阻约为5kΩ）
C.电流表（0~10mA，内阻约为1Ω）
D.电流表（0~0.6A，内阻约为10Ω）
E.滑动变阻器（最大阻值约为100Ω）
F.蓄电池（约为12V，内阻约为2Ω）
G.开关、导线若干
实验要求测量尽可能准确，电路中电压表应选择________，电流表应选择________（均填器材前面的字母序号）；请在图乙方框中设计出实验电路图.
③水样电导率的表达式为σ=________.（用U、I、d、L表示）
三、计算题（本题3小题，共36分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15.（7分）如图所示，a、b、c三点处在某一匀强电场中，该电场方向与a、b两点的连线平行，已知ab的长度L1=5cm，ac的长度L2=12cm，ab与ac间的夹角θ=120°.现把带电荷量为q=—4×10-8C的点电荷从a点移到b点，电场力做功为1.6×10-7J.求：
（1）a、b两点间的电势差Uab；
（2）把该电荷从a点移到c点，电场力做的功.
16.（12分）如图所示，一质量为m=1×10-2kg、带电荷量大小为q=1×10-6C的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向夹角为θ=37°.小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求：
（1）该小球带正电还是带负电，电场强度E的大小；
（2）若某时刻将细线剪断，经过1s时小球的速度大小v及方向；
（3）若将原电场方向改为竖直向下，大小保持不变，小球从图示位置由静止释放后运动过程细线的最大拉力.
17.（17分）如图所示，一质量为m=1×10-20kg、带电量为q=+1×10-10C的粒子，从静止开始被加速电场（图中未画出）加速后从R点沿中线水平方向飞入平行板电容器，初速度v0=3×106m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在中心线上O点的点电荷Q形成的电场区域（界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响），粒子穿过界面PS后被点电荷Q施加的电场力俘获，从而以O点为圆心做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上.已知两平行金属板A、B水平正对且长均为l=6cm，两板间距d=2cm，UAB=100V，两界面MN、PS相距为L=15cm，静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，粒子重力不计.求：
（1）加速电场的电压；
（2）粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离Y；
（3）点电荷Q的电荷量.（取，保留一位有效数字）
运城市教育发展联盟2023-2024学年高二上学期10月月考
物理
参考答案、解析及评分细则
1.D 因为氯离子带负电，其仅在电场力作用下从图乙中的A点运动到B点，说明电场力方向沿A指向B，电场线由B指向A，所以A点电势低于B点电势，A错误；因为电场力对氯离子做正功，所以其电势能减小，B错误；因为膜内的电场可看作匀强电场，根据，氯离子的加速度不变，C错误；根据动能定理，可知氯离子进入细胞内的速度v与距离d大小无关，又因为膜电位U不变，则氯离子进入细胞内的速度不变，D正确.
2.B 根据，可知放电前，电容器储存的电量为0.06C，A错误；放电过程通过人体的平均电流大小为，B正确；电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电之后，电容器的电容是不变的，C错误；放电之后，电容器的电荷量为零，电压为零，D错误.
3.B 根据场强与电势差的关系，结合图像可知，斜率的绝对值表示场强大小，则处斜率为零，电场强度为零，A错误；如图所示，连接处的斜率等于，且在0~间只有一点，B正确；由图可知，到的电势差为正值，电子带负电，电场力做负功，C错误；电势能等于电荷量与电势的乘积，故质子在处电势能为零，但是该处的斜率不为零，说明场强不为零，即受到的电场力不为零，D错误.
4.A
5.D 由运动轨迹可知a粒子受向左的电场力，b、c粒子受到向右的电场力，由于不知道电场的方向，所以无法确定a、b、c三个带电粒子的电性，A错误；由于电场线的疏密表示电场强度的大小，粒子只受电场力，故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大小不变，B错误；由题意可知a粒子的运动方向和电场力方向的夹角为锐角，所以电场力对其做正功，a粒子的动能增大，b粒子的运动方向始终和电场力垂直，电场力对其不做功，所以b粒子的动能不变，c粒子的运动方向和电场力方向的夹角为锐角，所以电场力对其做正功，c粒子的动能增大，C错误；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，且三个粒子的电荷量大小相等，故静电力相等，由于b粒子做圆周运动，说明向心力等于静电力，c粒子做向心运动，故静电力大于所需的向心力，根据可知c粒子质量较小，D正确.
6.C 油滴静止不动，说明重力与电场力平衡，电场力方向与电场方向相同，故带正电，A错误；保持开关闭合，A板竖直上移一小段距离的过程中，电容器极板电压U不变，根据，电容器电容C减小，电容器所带电荷量Q减小，由于上极板带负电，则电流计中电流方向向左，B错误；保持开关闭合，A板竖直上移一小段距离，电容器极板电压U不变，根据可知板间电场强度减小，由于下极板B带正电，则有，可知P点的电势升高，C正确；开关S闭合后再断开，A板水平向左移动一小段距离，电容器电荷量保持不变，根据，可知板间电场强度增大，油滴受到的电场力增大，油滴向上运动，电场力做正功，电势能减小，D错误.
7.B 因为正电荷在细圆环上均匀分布，所以弧长为ΔL的小圆弧上所带电荷量为，在ΔL足够小时，可以将取走的部分看作点电荷，根据圆环的对称性，可以得到取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷后，细圆环在O点产生的电场如图所示，有，由图可知，两场强的夹角为120°，则两者的合场强为，根据O点的合场强为0，则放在D点的点电荷带负电，在O点产生的场强大小为，根据，联立解得，B正确.
8.B 小球从c点飞出时速度方向竖直向上，离开c后，水平方向向右做初速度为零的匀加速运动，竖直方向做竖直上抛运动，竖直方向速度减为零时到达最高点Q，Q点在c点的右上方，A错误；从c到Q的过程中，竖直方向上有，从P到c过程，由动能定理得，解得，B正确；设小球所受合力方向与水平方向间的夹角为θ，则，则，小球从c到Q的过程中，小球的合力与运动轨迹如图甲所示，可知小球所受合力先做负功后做正功，则小球的动能先减小后增大，C错误；小球在等效平衡位置d点速度最大，对轨道的压力最大，如图乙所示，从P到d，由动能定理得，在d点，对小球由牛顿第二定律得，解得，由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力大小为，D错误.
甲 乙
9.CD R1的阻值为，A错误；R2的图像上各点的横坐标U与纵坐标I的比值随电压的增大而增大，则R2的电阻随电压的增大而增大，B错误；R1为线性元件，R2为非线性元件，C正确；当U=1V
时，R2的电阻等于R1的电阻，均等于2Ω，D正确.
10.AD 因一个筒只接一个电极，所以金属圆筒内部场强处处为0，电子在圆筒内做匀速运动，A正确；因为筒长是按一定的规律增加的，那么电子在每个筒内运动的时间必须为交流电周期的一半，所以当t=0时，电子进入1号筒，当时，电子从1号筒中心飞出，以此类推，当t=3T时，电子刚从6号圆筒中心出来，B错误；设粒子进入第n个筒时的速度为vn，由动能定理可得，解得，故第n个筒的长度为，可以发现，C错误、D正确.
11.AD 对图甲，电晕极附近的气体分子被强电场电离，电子向收尘极运动使含尘气体带负电，积累在筒壁后进入下方的漏斗排出，A正确；对图甲，电晕极与收尘极之间的电场为辐射电场，不是匀强电场，B错误；对图乙，喷口喷出的雾化涂料微粒带负电，工件带正电，C错误；对图乙，工件与喷口之间较强的电场使带电雾化涂料向带电的工件运动，使涂料均匀地涂在工件上，D正确.
12.AC
13.（1）AC（2分）（2）变大（1分）变大（1分）（3）平行板电容器极板间距d越大，电容C越小；两板间的正对面积S越小，电容C越小（1分）
14.（1）偏大（1分） （2）①50.20（2分） ②B（1分）C（1分）见解析图（4分）③（2分）
解析：（1）纯净水应为不含有杂质的纯水，而纯净水不合格，通常是含有一定的杂质，杂质通常是带电离子，故纯净水不合格通常是电导率偏大.
（2）①该游标卡尺精确度为，圆柱形容器内径为.
②由于电源电压为12V，为了电压测量的安全性，电压表应选B；电路中电流约为，电流表应选C；该水样的电阻为1200Ω，电流表应采用内接法，由于滑动变阻器的阻值比待测电阻小太多，所以采用分压接法，电路如图所示.
③根据，，，联立解得，电导率是电阻率的倒数，所以电导率为.
15.解：（1）由电势差定义可得（2分）
（2）ab的长度，ac的长度
匀强电场的场强，方向由b指向a（2分）
从a点移到c点，电场力做的功（2分）
则
16.解：（1）由于小球静止时偏向左边，受电场力水平向左，所以该小球带负电（1分）
对小球，由平衡条件可得（1分）
解得电场强度大小为（1分）
（2）剪断细线后，小球只受重力和电场力，所以两力的合力沿着绳的方向，小球做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律得（2分）
联立解得（1分）
方向斜向左下与竖直方向夹角为37°（1分）
（3）通过分析可知在复合场中小球受到的合力方向竖直向下，故在最低点时，细线的拉力最大
由初始位置到最低点，由动能定理有（2分）
在最低点时，由牛顿第二定律得（2分）
联立解得（1分）
17.解：（1）在加速电场中，由动能定理有，解得（2分）
（2）粒子的运动轨迹如图所示，在偏转电场中，粒子做类平抛运动
平行于极板方向有（1分）
垂直于极板方向有（1分）
在垂直于极板方向，由牛顿第二定律有（1分）
联立解得（1分）
带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动
由相似三角形知识得（2分）
联立解得（1分）
（3）设粒子从偏转电场中飞出时沿电场方向的速度为，则
所以粒子从电场中飞出时的速度为（2分）
设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为θ，则（1分）
粒子做匀速圆周运动的半径（2分）
粒子做圆周运动，由牛顿第二定律得（2分）
联立解得：，（1分）