广东省广州市荔湾区重点中学2023-2024学年高二上学期10月质量检测物理试题（含答案）

广州市荔湾区重点中学2023-2024学年高二上学期10月质量检测
物理
考试时间：75分钟；满分：100分
一、单选题（每题4分，共28分）
1．关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（　　）
A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子
B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷
C．摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的
D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，丝细因电子数多于质子数而带正电荷
2．如图所示，3个点电荷q1、q2、q3在一条直线上，q2和q3的距离为q1和q2距离的两倍，每个点电荷所受静电力的合力为零，由此可以判定，3个点电荷的电荷量之比q1∶q2∶q3为（　　）
A．（－9）∶4∶（－36） B．9∶4∶36
C．（－3）∶2∶（－6） D．3∶2∶6
3．如图所示，两个等量异种点电荷+Q、-Q分别固定在水平直线上相距为L的两点，以+Q所在点为圆心、为半径作一个虚线圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点是圆与水平直线的交点，b、d两点关于水平直线对称，令无穷远处电势为零，则
A．a、c两点的电势相等
B．四个点中c点的电势最低
C．b、d两点处的电场强度相同
D．将一正试探电荷从无穷远处移到c点，电势能增大
4．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　）
A．带负电的质点通过P点时的电势能比Q点大
B．带负电的质点通过P点时的动能比Q点大
C．三个等势面中，a的电势最高
D．P点的电场强度小于Q点的电场强度
5．如图1所示，某电场中的一条电场线有三点O、A、B，且OA=AB，一带负电的粒子仅在电场力作用下，由静止从O点经A点运动到B点，选O点为坐标原点，运动方向为正向建立坐标系，该粒子的速度与位移图像如图2所示。已知无穷远处的电势为0。则对于O、A、B三点的电势、、、电场强度的大小EO、EA、EB等，下列说法不正确的是（　　）
A．粒子从O点经A点再到B点的过程中，粒子的电势能与动能的和不变
B．
C．
D．EO>EA>EB
6．某空间存在一条沿x轴方向的电场线，电场强度E随x变化的规律如图所示，图线关于坐标原点对称，A、B是x轴上关于原点O对称的两点，C点是OB的中点则下列说法正确的是（ ）
A．电势差
B．电势差
C．取无穷远处电势为零，则O点处电势也为零
D．电子从A点由静止释放后的运动轨迹在一条直线上
二、多选题（每题6分，共18分，答不全得3分）
7．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体（　　）
A．稳定后电容器的电容增大
B．稳定后极板间电场强度增大
C．膜片电极下移过程中G表中有从b流向a的电流
D．稳定后电容器的带电量变小
8．下列说法正确的是 (　　)
A．电势差与电势一样，是相对量，与零点的选取有关
B．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分
C．由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关
D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA
9．一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力作用．若小球的重力势能增加3J，机械能增加0.5J，电场力对小球做功1J，则下列判断正确的是（ ）
A．克服重力做功为3J B．电势能增加1J
C．克服空气阻力做功0.5J D．动能减少2.5J
10．如图甲所示，真空中水平放置两块长度为2d的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为U0的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自t0时刻开始连续释放初速度大小为v0，方向平行于金属板的相同带电粒子，t0时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（　　）
A．在t=0时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为
B．粒子的电荷量为
C．在时刻进入的粒子刚好从两板中央离开电场
D．在时刻进入的粒子离开电场时在竖直方向的位移大小为
三、实验题
11．（6分）曲小平同学为了探究影响电荷间静电力的因素，他猜想可能与两带电体的间距和带电荷量有关。然后设计用图示装置来探究。图甲中，A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的，，等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。
（1）图甲中实验采用的方法是 （填正确选项前的字母）。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．微小量放大法 D．控制变量法
（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）接着该同学使小球处于同一位置，增大（或减少）小球A所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为，若两次实验中A的电量分别为和，分别为和，则为 。
12．（10分）电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连，显示出电流随时间变化的图像。利用电流传感器研究电容器的放电过程的电路如图甲所示，其中电源两端电压。是单刀双掷开关，为平行板电容器。先使开关与相连，电容器充电结束后把开关掷向，电容器通过电阻放电。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线如图乙所示。
（1）当开关接时，电容器的电流 正极板（选填“流进”或“流出”）。
（2）其放电电流随时间变化图像如图乙所示，已知图中所围的面积约为个方格，每一小格，可算出电容器的电容为 。
（3）若将电容器上板接正极，下板接负极，且将上极板接地，如图丙所示。有一带电液滴静止在电容器内部点，闭合开关，现将电容器下极板向下平移一小段距离，则液滴 （填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”）。若断开开关，将电容器下极板向下平移一小段距离，则液滴 （填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”）。
四、解答题（共3小题，共38分）
13．（10分）如图所示，真空中A、B、C三点构成一等腰直角三角形，AC和BC之间的距离均为d=3m，在A点固定一电荷量为的正点电荷，在B点固定另一电荷量为的负点电荷，已知静电力常量，求：
（1）两点电荷之间的库仑力大小；
（2）C点处的场强。
14．（12分）如图所示，带有小孔的平行极板A、B间存在匀强电场，电场强度为E0，极板间距离为L。其右侧有与A、B垂直的平行极板C、D，极板长度为L，C、D板间加恒定的电压。现有一质量为m、带电荷量为e的电子（重力不计），从A板处由静止释放，经电场加速后通过B板的小孔飞出；经过C、D板间的电场偏转后从电场的右侧边界M点飞出电场区域，速度方向与边界夹角为60°，求：
（1）电子在A、B间的运动时间；
（2）C、D间匀强电场的电场强度。
15．（16分）如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g。sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。
（1）若滑块从水平轨道上距离B点S = 3R的A点由静止释放，求滑块到达圆心O等高的C点时的速度及轨道对小滑块的弹力大小。
（2）若改变S的大小，使滑块沿圆弧轨道滑行时不脱离圆弧轨道，求S的取值范围。
参考答案：
1．B
【详解】A．摩擦起电现象使电子从一个物体转移到了另一个物体，并没有产生电子和质子，故A错误；
B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，根据电荷守恒定律可知，同时带上等量异种电荷，故B正确；
C．摩擦起电，是因为摩擦导致电子从一个物体转移到了另一个物体而形成的，故C错误；
D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，丝细因电子数多于质子数而带负电荷，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】若q2为负电荷，假设q1带负电，要使q2平衡则q3也应带负电，但此时q1、q3因都受斥力而不平衡，故q1带正电，同理分析q3带正电。若同理也可能是q1、q3带负电，q2带正电。由于三个电荷均处于平衡状态，所以对q1有
对q2有
联立可解得
根据题意可知
r2=2r1
所以
由于q1、q3是同种电荷，故
q1：q2：q3=-9：4：-36
或
q1：q2：q3=9：-4：36
故A正确，BCD错误。
故选A。
3．B
【详解】根据等量异种电荷的电场分布可知，c点电势为零，a点电势高于零，选项A错误；因过两点荷连线的垂直平分线上各点电势均为零，而在此垂直平分线左侧的电势均高于零，可知四个点中c点的电势最低，选项B正确；该电场中的电场强度关于两电荷连线对称，所以b、d两点场强大小相等，方向是对称的，不相同的．故C错误；c点在两个电荷连线的中点上电势为零，所以它的电势和无穷远处的电势相等，则将一正试探电荷从无穷远处移到c点，电势能不变，选项D错误；故选B．
点睛：该题考查等量异号电荷的电场的特点，解题的关键是c点在两个电荷连线的中点上，也是在两个电荷连线的中垂线上，所以它的电势和无穷远处的电势相等．而正电荷周围的电场的电势都比它高，负电荷周围的电场的电势都比它低．
4．A
【详解】AC．根据曲线运动的合外力指向轨迹的凹侧、电场线与等势面垂直，可知负电荷所受的电场力向下，电场方向向上，根据沿电场线电势降低，可知三个等势面中，a的电势最低，负电荷在电势高处电势能小，故带负电的质点通过P点时的电势能比Q点大，故A正确，C错误；
B．粒子从P点运动至Q点，速度与电场力的夹角小于，电场力做正功，粒子的动能增大，故带负电的质点通过P点时的动能比Q点小，故B错误；
D．等势面越密，电场强度越大，故P点的电场强度大于Q点的电场强度，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】A．粒子由O点向B点运动的过程中，只有电场力做功，减少的电势能转化为粒子的动能，则粒子的电势能与动能的和不变，故A正确，不选；
B．又因为粒子由O点向B点运动的过程中，电场力做正功，粒子又带负电，所以这条电场线的方向应由B指向O，又沿电场线方向，电势越来越低，则有
故B正确，不选；
CD．，由图像可知v-t图线斜率越来越小，即粒子由O点向B点运动的过程中，加速度越来越小，由
可知粒子的电场强度也越来越小，则
则电场是非匀强电场，所以OA区域的平均电场强度大于AB区域的平均电场强度，且OA=AB，因此有
即
所以
故C错误，D正确。
故选C。
6．D
【详解】AB．由题图可知，与图像围成的面积小于与图像围成的面积，故电势差，A、B错误；
C．若把一个正点电荷从O点沿x轴正方向移到无穷远处，电场力一直在做功，所以O点电势与无穷远处电势不相等，C错误；
D．电子从A点由静止释放后一直受到沿x轴方向的力作用，即力与运动方向一直在同一条直线上，故电子的轨迹在一条直线上，D正确；
故选D。
7．ABC
【详解】AB．平行板上层膜片电极下移，则d减小。由平行板电容器电容的表达式
可知d减小，C增大。而电容器两端的电压不变，由
可知电场强度增大，AB正确；
CD．根据可知平行板电容器带电量增大，则继续充电，由电路简图可知G表中有从b流向a的电流，C正确，D错误。
故选ABC。
8．BC
【分析】电势差是标量，正负表示大小，电势差与零电势点的选取无关，沿着电场线方向电势降低，电场力做功跟移动电荷的路径无关；
【详解】A、两点间的电势差等于电势之差，由电场中两点的位置决定，与零电势点的选取无关，而电势是相对的，与零电势点的选取有关，故A错误；
B、电势差是标量，正负表示大小，故B正确；
C、电场力做功跟移动电荷的路径无关，由公式知电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关，故C正确；
D、A、B两点的电势差是恒定的，但是电势有高低之分，故电势差有正负之分，即，故D错误．
【点睛】对于电势和电势差，可以运用类比的方法理解，电势类似于高度，具有相对性，而电势差类似于高度差，具有绝对性．
9．ACD
【详解】A．重力做功等于重力势能的减小量，重力势能增加3J，故克服重力做功为3J，故A正确；
B．电场力做功等于电势能的减小量，电场力做功1J，故电势能减少1J，故B错误；
C．除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量，除重力外，只有电场力做功和空气阻力，电场力做功1J，而机械能增加0.5J、所以克服空气阻力做功0.5J，故C正确；
D．合力做功等于动能的增加量，合力做功等于各个分力做的功，总功为-3J+1J-0.5J=-2.5J，故动能减小2.5J，故D正确；
10．ABD
【详解】A．粒子进入电场后，水平方向做匀速直线运动，则t=0时刻进入电场的粒子在电场中运动的时间
竖直方向上的位移恰好为d，则时间内的位移为，粒子在竖直方向先做加速运动后做减速运动，经过一个周期，粒子的竖直速度为零，故粒子离开电场时的速度大小等于水平速度v0，故A正确；
B．由上述分析知
解得
故B正确；
C．时刻进入的粒子，在竖直方向先向下加速运动，然后向下减速运动，再向上加速运动，向上减速运动，由对称性可知，此时竖直方向的位移为零，故粒子从P板右侧边缘离开电场，故C错误；
D．粒子在静电力作用下的加速度大小
时刻进入电场的粒子，离开电场时在竖直方向的位移大小为
故D正确。
故选ABD。
11． D 增大
【详解】（1）[1]图甲中保持电荷量不变，只改变距离，研究力的变化情况，所以用的是控制变量法。
故选D。
（2）[2]本实验中，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力的大小，由图可知，电荷量越大，距离越小，细线偏离竖直方向的角度越大，根据对小球受力分析可知电荷之间的静电力随着电荷量的增大、距离的减小而增大。
（3）[3]对小球B受力分析，根据库仑定律结合平衡条件有
解得
可得两次实验中A的电量之比为
12． 流进 向下运动 静止不动
【详解】（1）[1] 当开关接时，电容器处于充电状态，负电荷（电子）由电容器的正极板移动到电源正极，故电流流进正极板。
（2）[2]根据
图像与时间轴围成的面积表示电荷量，由题可知
电容器的电容
（3）[3] 闭合开关，电容器的电压不变，而将电容器下极板向下平移一小段距离，根据
则电场强度要变小，电场力将小于重力，故液滴要向下运动。
[4] 断开开关，电容器电荷量不变，将电容器下极板向下平移一小段距离，根据
则电场强度不变，故电场力大小仍然等于重力大小，故液滴静止不动。
13．（1）；（2），方向垂直AB指向C
【详解】（1）两点电荷之间的库仑力大小为
（2）C点处的场强大小为
方向垂直AB指向C。
14．（1）；（2）
【详解】（1）电子在A、B间做匀加速直线运动，设电子在A、B间的运动时间为t，则
所以
（2）设电子从B板的小孔飞出时的速度为v0，则由动能定理得
电子从平行极板C、D间射出时沿电场方向的速度为
根据速度时间关系
所以C、D间匀强电场的电场强度为
15．（1），；（2）或
【详解】（1）设滑块到达C点时的速度为v，由动能定理有
又因为
联立两式解得
设滑块到达C点时受到轨道的作用力大小为F，则
又因为
解得
（2）将重力和电场力合成，合力为
与竖直方向夹角的正切值
故
θ = 37°
将电场力和重力的合力等效成“等效重力”，故等效最低点为F，等效最高点为H，如图所示
滑块不离开轨道有两种可能，一种是最高到Ⅰ点，另一种是最高到H点。
①如果最高到Ⅰ点，根据动能定理，有
解得
②如果在等效场中最高到H点，则根据动能定理，有
在H点，合力提供向心力，故
联立解得
故使滑块沿圆弧轨道滑行时不脱离圆弧轨道的s的取值范围，或。