山东省济南市历城区2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题
1．（2023高二上·历城开学考）如图所示，实线A、B表示电场中的一条电场线，虚线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹。下列说法中正确的是（ ）
A．电场的方向由A指向B
B．电场中A点的电势比B点的电势高
C．粒子一定沿虚线从M点运动到N点
D．粒子在M点的电势能大于粒子在N点的电势能
2．（2023高二上·历城开学考）如图所示，实线表示某电场的等差等势线，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为、，粒子在M点和N点时加速度大小分别为、，速度大小分别为、，电势能分别为、。下列判断正确的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
3．（2023高二上·历城开学考）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（ ）
A．10N/m B．100N/m C．200N/m D．300N/m
4．（2023高二上·历城开学考）如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线，取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是（ ）
A．A点电势小于B点电势
B．A、B两点的电场强度相等
C．q1的电荷量小于q2的电荷量
D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能
5．（2023高二上·历城开学考）如图所示，以O为圆心、半径为R的虚线圆位于足够大的匀强电场中，圆所在平面与电场方向平行，M、N为圆周上的两点．带电粒子只在电场力作用下运动，在M点速度方向如图所示，经过M、N两点时速度大小相等．已知M点电势高于O点电势，且电势差为U，下列说法正确的是（ ）
A．粒子带负电
B．粒子由M点运动到N点，电势能先增大后减小
C．粒子在电场中可能从M点沿圆弧运动到N点
D．该匀强电场的电场强度大小为
6．（2023高二上·历城开学考） 从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为（ ）
A．9∶1 B．9∶2 C．36∶1 D．72∶1
7．（2023高二上·历城开学考）无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为 的半圆弧 与长 的直线路径 相切于B点，与半径为 的半圆弧 相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过 和 。为保证安全，小车速率最大为 ．在 段的加速度最大为 ， 段的加速度最大为 ．小车视为质点，小车从A到D所需最短时间t及在 段做匀速直线运动的最长距离l为（ ）
A． B．
C． D．
8．（2023高二上·历城开学考）如图所示、光滑绝缘圆环轨道竖直固定，两个质量均为m，带等量同种电荷的小环a、b套在圆环轨道上。小环a固定在轨道上，初始时b处于静止状态，a、b之间距离为（小于轨道直径的长度）。小环b缓慢漏电，自图示位置开始缓慢下滑，则（ ）
A．小环b对轨道的压力可能先指向圆心，后背离圆心
B．小环b对轨道的压力的大小始终不变
C．两小环之间的库仑力先增大后减小
D．当小环b的电荷量为初始电荷量的一半时，a、b之间的距离也减半
9．（2023高二上·历城开学考）如图所示，一条细线一端与地板上的物体B相连，另一端绕过质量不计的定滑轮与小球A相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O′点，细线与竖直方向所成角度为α，则 （ ）
A．如果将物体B在地板上向右移动一点，α角将增大
B．无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，α角将不变
C．无论增大或减小小球A的质量，α角一定都不变
D．悬挂定滑轮的细线的弹力可能等于小球A的重力
10．（2023高二上·历城开学考）如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度 水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是（ ）
A．投出物资后热气球做匀加速直线运动
B．投出物资后热气球所受合力大小为
C．
D．
11．（2023高二上·历城开学考）如图所示，滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数范围为1A到2A之间，电压表示数范围为6V到9V之间，则定值电阻R的阻值及电源电压分别为（ ）
A．，15V B．，15V C．，12V D．，12V
12．（2023高二上·历城开学考）如图是电阻甲和乙的U-I图象，小明对图象信息作出的判断，正确的是（ ）
A．当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.3A
B．当乙两端电压为1V，其电阻值为4Ω
C．将甲和乙串联，若电流为0.3A，则它们两端的电压为3V
D．若甲和乙并联，若电压为2.5V，则它们的干路电流为1A
13．（2023高二上·历城开学考）小灯泡和分别标有“6V3W”、“6V6W”，将和分别如图甲、乙所示的方式与同一电源连接，闭合开关后，和都能发光，假设灯丝电阻不变，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中通过的电流大于通过的电流
B．乙图中比更亮些
C．乙图中、两端的实际电压相等
D．甲、乙两图中的实际功率都小于的实际功率
14．（2023高二上·历城开学考）标有“220V 40W”和“220V 60W”的两只灯泡、串联在电路中时，两灯均发光，实际消耗的功率分别为和，则（ ）
A． B． C． D．无法确定
15．（2023高二上·历城开学考）如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关，电流表和电压表都有示数。如果某时刻电路出现故障，两表的示数都变大了，那么故障可能是（ ）
A．电阻短路 B．电阻断路 C．电阻短路 D．电阻断路
16．（2023高二上·历城开学考）如图甲是定值电阻和标有“8V 8W”灯泡L的I-U关系图象，如图乙所示．电源电压恒定不变，内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为12Ω．当开关S、S 闭合，开关S1断开，将滑动变阻器的滑片P滑到b端时，灯泡L的实际功率为1W．求：
（1）灯泡正常发光10s，电流通过灯泡产生的热量？
（2）电源电压？
（3）当开关S、S1、S2同时闭合，调节滑片P，求电路消耗的最大功率？
17．（2023高二上·历城开学考）一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B(中央有孔)，A、B间由细绳连接着，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态．此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，且与水平线成30°角．已知B球的质量为4 kg，求：
（1）细绳对B球的拉力大小；
（2）A球的质量．(g取10 m/s2)
18．（2023高二上·历城开学考）过山车是游乐场中常见的设施。如图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆形轨道组成，B、C分别是两个圆形轨道的最低点，半径R1＝2.0 m、R2＝1.6 m。一个质量为m＝1.0 kg的小球(视为质点)，从轨道的左侧A点以v0＝12.0 m/s的初速度沿轨道向右运动，A、B间距L1＝6.0 m。小球与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠，重力加速度取g＝10 m/s2，计算结果保留小数点后一位数字，求：
（1）小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；
（2）如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距L应是多少。
（3）要使小球不脱离轨道，BC间距L应该满足什么条件？
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】电场线；电势能与电场力做功的关系；电势；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A.根据曲线运动中合力的方向一定指向指向曲线的凹侧，可知粒子在轨迹与电场线交界处受到的电场力沿电场线向右，粒子带负电，可知电场的方向由B指向A，A不符合题意；
B.根据沿电场线方向电势降低，可知A点的电势比B点的电势低，B不符合题意；
C.根据题意，无法判断粒子从M运动到N还是从N运动到M，C不符合题意；
D.由电场线方向可知，N点电势高于M点，根据电势能与电势的关系式可知，带负电荷分粒子在M点的电势能大于粒子在N点的电势能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据曲线运动中合力的方向一定指向指向曲线的凹侧，分析粒子受到的电场力方向，得出电场线的方向；由电场线的方向判断电势高低；根据电势能与电势的关系式，判断粒子在M点和N点的电势能关系。
2．【答案】A
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】根据曲线运动中合力的方向一定指向指向曲线的凹侧，又电场线与等势线垂直，负电荷受力方向与电场方向相反，可知电场线方向垂直等势线向下，根据沿电场线方向电势降低，可知，由电势能与电势的关系式可得，由于只有电场力做功，电势能和动能之和不变，所以，根据图中等势面的疏密可知N点电场强度大于M点电场强度，所以粒子在N点受到的电场力大于在M点受到的电场力，故，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据轨道的形状判断粒子的受力方向，得出电场的方向，由电场方向分析M、N两的电势高低，由电势能与电势的关系式判断粒子在M点和N点的电势能的高度，由等势面的疏密判断M、N两点的场强关系，由牛顿第二定律分析加速度。
3．【答案】B
【知识点】胡克定律；共点力的平衡
【解析】【解答】每移走一个盘子，盘子的总重力减小，弹簧形变量减小了，由平衡条件得可得：，解得：k=100N/m，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】移走一个盘子，3根弹簧总弹力的减小量等于该盘子的重力，根据共点力平衡条件结合胡克定律列式，即可求解弹簧的劲度系数。
4．【答案】A,C
【知识点】点电荷的电场；电势能与电场力做功的关系；电势；等势面
【解析】【解答】A.由题意可知，两带正电的电荷q1、q2移动到无穷远处，外力要克服电场力做功，说明点电荷Q与带正电的电荷 q1、q2之间是引力，可知点电荷Q带负电，电场线方向向里，根据沿着电场线的方向电势降低，可知A点电势小于B点电势，A符合题意；
B.由点电荷的场强公式可知，A点电场强度大于B点电场强度，B不符合题意；
C.由于将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，可得，因为，解得，C符合题意；
D.电场力的功相等，则电势能的变化量相等，而末状态的电势能都等于零，所以初状态的电势能相等，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】由外力做功的正负，分析点电荷Q的电性，得到电场线的方向，由电场线的方向判断A点与B电的电势关系；由点电荷的场强公式判断A、B两点的电场强度的关系；根据电场力做功的关系分析q1、q2电荷量的大小关系；根据电场力做功判断q1在A点的电势能与q2在B点的电势能的大小关系。
5．【答案】B
【知识点】匀强电场；电势能与电场力做功的关系；等势面；电势差与电场强度的关系
【解析】【解答】AB.带电粒子只在电场力作用下运动，则电势能和动能之和守恒；由题意可知，粒子在M、M两点时速度大小相等，则动能相等，电势能也相等，可知M、N两点电势相等，连接M、N，则直线MN为等势线，由于电场线与等势线垂直，过O点做MN垂线即为电场线，如图所示，又知M点电势高于O点电势，可知匀强电场的场强方向沿斜向右下方向且与水平方向成45°方向，可知粒子带正电，且粒子由M点运动到N点，由于电场线先做负功，后做正功，故电势能先增大后减小，A不符合题意，B符合题意；
C.粒子在匀强电场中受恒力作用，不可能做圆周运动，故粒子不可能从M点沿圆弧运动到N点，C不符合题意；
D.该匀强电场中，电场强度大小与电势差的关系式可得，该匀强电场的电场强度为，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由能量守恒定律分析粒子在M、N电势关系，做出等势线，找出电场方向，得到粒子的电性；再由电场力做功的正负，分析粒子运动过程中电势能的变化情况；根据粒子的受力分析粒子的运动轨迹；由匀强电场中电场强度大小与电势差的关系式，求出匀强电场的电场强度大小。
6．【答案】B
【知识点】万有引力定律
【解析】【解答】“祝融”与“玉兔”悬停时，各自所受平台的作用力等于各自受到的万有引力，根据根据万有引力公式可得，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据万有引力公式进行计算即可。
7．【答案】B
【知识点】自由落体运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】小车在BC和CD段做圆周运动，根据解得，小车在BC段的最大线速度为，在CD段的最大线速度为，根据题意可知小车在BCD段做圆周运动的速度为，运动时间为，要求从A到B的运动时间最短，须先匀速运动，然后减速运动，到B点是速度恰好是2m/s，减速运动的时间为，位移为，所以匀速运动的位移为，时间为，
故小车从A到D的最短时间为最短距离.
故选B。
【分析】首先根据圆周运动算出经过BCD段时的最大速率，然后算出圆周运动的时间，最后计算AB段运动的最短时间及匀速运动的最大位移。
8．【答案】B
【知识点】库仑定律；力的合成
【解析】【解答】ABC．对小环b受力分，如图所示
根据平衡条件可知轨道对小环的支持力N与a对b的库仑力F的合力
设圆的半径为R，a、b间的距离为 ，根据相似三角形原理有 ，
可得 ，
可知小环b缓慢漏电，自图示位置开始缓慢下滑轨道对小环的支持力不变，方向始终指向圆心，故小环b对轨道的压力的大小始终不变，且方向始终背离圆心；由于a、b间的距离 不断减小，故库仑力F不断减小，AC不符合题意，B符合题意；
D．设a、b的电量大小为q，在开始时两小环的库仑力为
若当小环b的电荷量为初始电荷量的一半时，a、b之间的距离也减半，此时的库仑力为
而整个过程中库仑力是不断减小的，故不符合要求，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对小环b进行受力分析，根据力的合成以及结合关系和共点力平衡得出库仑力的变化情况，结合库仑定律得出库仑力的变化情况。
9．【答案】A,C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】AB.做O点的受力分析，如图所示，
由于OA和OB的拉力大小相等，由共点力平衡条件和几何关系可知，F一定在角平分线的延长线上，由几何关系可得，如果将物体B在地板上向右移动一点，则∠AOB增大，角将增大
，A符合题意，B不符合题意；
C.无论增大或减小小球的质量，只要物体静止不动，则悬挂定滑轮的细线就一定在角角平分线的延长线上，即角不会变化，C符合题意；
D.由于无论物体B向右移动多远，一直有，悬挂小球的绳子拉力大小为，根由共点力平衡条件可得，可知悬挂定滑轮的细线的弹力一定大于小球重力，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】共点力平衡条件和几何关系分析角的变化情况；根据一定小于90°的特点，由共点力平衡条件，推导悬挂定滑轮的细线上弹力的取值范围。
10．【答案】B,C
【知识点】动量守恒定律；平抛运动
【解析】【解答】AB．以热气球和物资为系统，系统处于静止，所以合力为0，且其初速度等于0则初动量等于0，当抛出物资瞬间，其作用力属于内力，所以系统动量守恒；根据动量守恒定律有：，其热气球获得与物资相反的速度，所以其热气球的初速度沿水平向左，根据牛顿第一定律可以得出热气球受到的合力等于mg，方向竖直向上，根据合力恒定可以判别气球做匀变速运动，且初速度方向和加速度方向不同，所以热气球做曲线运动；A错误，B正确；
CD．热气球和物资的运动示意图如图所示
热气球和物资所受合力大小均为 ，设热气球的加速度为a，根据牛顿第二定律有：
物资做平抛运动，根据位移公式可得：落地时间为
热气球在竖直方向做匀加速直线运动：根据位移公式有：
热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动，水平位移为
根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为
C正确，D错误。
故选BC。
【分析】利用抛出物资时的动量守恒定律可以判别热气球获得的初速度方向，结合合力方向可以判别其热气球的运动轨迹；结合水平方向和竖直方向的位移可以求出热气球和物资实际的位移大小。
11．【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】根据串联电路的特点，滑动变阻器的电阻越大，分压越大，电压表示数越大，电流表示数越小，所以当电压表示数为6V时，电流表对应电流为2A，当电压表示数为9V时，电流表对应电流为1A，设电源电压为U，由闭合电路欧姆定律可得，解得U=12V，，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据串联电路的特点，分析电压表与电流表示数的对应关系，再由闭合电路欧姆定律求出定值电阻R的阻值及电源电压。
12．【答案】D
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A.由图可知，当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.1A，A不符合题意；
B.由图可知当乙两端电压为1V，通过它的电流为0.4A，由欧姆定律可得其电阻值为，B不符合题意；
C.由图中数据可知，将甲和乙串联，若电流为0.3A，则甲两端的电压为1.5V，乙两端的电压为0.5V，则它们两端的电压为2V，C不符合题意；
D.根据图中数据可知，甲和乙并联，若电压为2.5V，则通过甲的电流为0.5A，可知通过乙的电流也为0.5A，则它们的干路电流为1A，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据所给图像，找出对应的电压和电流；由欧姆定律求出当乙两端电压为1V，电阻阻值；根据图中所给数据，结合串并联电路的特点，分析将甲和乙串联或并联时，对应的电压和电流。
13．【答案】B
【知识点】电功率和电功；串联电路和并联电路的特点及应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A．根据，可知，甲图中，和并联，电压相等，根据，可知通过的电流小于通过的电流，A不符合题意；
BC.乙图中，和串联在电路中，则流过两灯的电流相等，根据可知，的功率比的功率大，所以比更亮些，根据U=IR可知，两端的实际电压比两端的实际电压大，B符合题意，C不符合题意；
D.甲图中，由可知，的实际功率小于的实际功率，乙两图中的实际功率大于的实际功率，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】先比较两灯泡的电阻，再根据串并联电路的特点，分析两灯的电压和电流关系，由电功率公式或比较两灯的电功率。
14．【答案】A
【知识点】电功率和电功；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】根据功率公式，灯泡的电阻较大，两只灯泡、串联在电路中时，根据串联电路的特点可知，流过两灯的电流相等，根据可知，灯泡的功率较大，即，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由电功率的公式分析两灯的电阻关系，再结合串联电路的特点，由电功率公式求解两灯实际消耗功率的关系。
15．【答案】C
【知识点】电路故障分析
【解析】【解答】A.如果短路，回路中的总电阻减小，电流增大，电流表示数增大，但电压表示数变为零，A不符合题意；
BD.和其中任何一个断路，电流表的示数都会变为两，BD不符合题意；
C.如果电阻短路，回路中的总电阻减小，电流增大，电流表示数增大，由可知，电压表示数也增大，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】电流表测量流过的电流，电压表测量两端的电压，根据出现故障后电流表和电压表的示数都变大的现象，分析电路的故障所在。
16．【答案】（1）解：因为，所以灯泡产生的热量为；
（2）解：当开关S、S2闭合，开关S1断开，将滑动变阻器R2的滑片P滑到b端时，灯泡与整个滑动变阻器串联，灯泡实际功率
由图象知，灯泡两端电压为
因为，所以滑动变阻器两端电压为
所以电源电压为
（3）解：当开关S、S1、S2同时闭合，滑动变阻器滑片位于最左端，灯泡和定值电阻R1并联，因为
所以灯泡实际功率
由图象知，定值电阻阻值为
所以R1功率为
电路消耗的最大总功率为
【知识点】电功率和电功；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】（1）灯泡产生的热量等于电流做功，由计算灯泡正常发光10s，电流通过灯泡产生的热量；（2）闭合S和，开关断开，分析电路结构，由图像可以得到灯泡实际功率为1W时的电压和电流，根据串联电路特点，由欧姆定律得到通过滑动变阻器的电流；已知滑动变阻器接入电路的电阻和通过的电流，得到滑动变阻器两端电压；根据串联电路电压特点得到电源电压；（3）当开关S、、同时闭合，分析电路结合，由分析电路的总功率最大的情况；由图像读取一组两端的电压和通过的电流，由欧姆定律可得定值电阻阻值；因为电源电压等于灯泡额定电压，所以灯泡实际功率等于额定功率；根据得出定值电阻的电功率，最后得到最大总功率。
17．【答案】（1）解：对B球受力分析如图所示
B球处于平衡状态有
细绳对B球的拉力大小
（2）解：A球处于平衡状态，在水平方向上有：
在竖直方向有
由以上两式解得：A球的质量为
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】（1）分析B球受力，由共点力平衡条件求解细绳对B球的拉力大小；（2）分析A球受力，由共点力平衡条件求出A球的质量。
18．【答案】（1）解：球从开始到第一圆轨道最高点的过程，由动能定理可得
解得小球在经过第一圆形轨道的最高点时的速度大小
FN+
根据牛顿第三定律，故轨道对小球作用力的大小为：FN=10N
（2）解：小球从第一圆轨道最高点到第二圆轨道最高点的过程，由动能定理可得
在第二圆轨道最高点满足
联立解得
（3）解：小球恰好到达第二圆轨道的最低点，满足
解得
若小球恰能到达第二圆轨道与圆心等高处，由动能定理可得
解得
若小球恰能过第二圆轨道最高点，由(2)的解析可知，应满足
若两圆轨道刚好相切，由几何关系可得
解得
综上所述，要使小球不脱离轨道，间距应该满足或
【知识点】牛顿第二定律；竖直平面的圆周运动；动能和势能的相互转化
【解析】【分析】（1）对球从开始到第一圆轨道最高点的过程应用动能定理，求出小球在经过第一圆形轨道的最高点时的速度大小，再分析小球在最高点的受力，由牛顿第二定律和第三定律，求解小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；（2）对小球从第一圆轨道最高点到第二圆轨道最高点的过应用动能定理，再由分析小球在第二个圆轨道最高点的受力，由牛顿第二定律列式，通过方程组求出，如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距L；（3）先找到要使小球不脱离轨道，小球要到达的临界位置，再由动能定理列式求解BC间距L应该满足的条件。
1 / 1山东省济南市历城区2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题
1．（2023高二上·历城开学考）如图所示，实线A、B表示电场中的一条电场线，虚线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹。下列说法中正确的是（ ）
A．电场的方向由A指向B
B．电场中A点的电势比B点的电势高
C．粒子一定沿虚线从M点运动到N点
D．粒子在M点的电势能大于粒子在N点的电势能
【答案】D
【知识点】电场线；电势能与电场力做功的关系；电势；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A.根据曲线运动中合力的方向一定指向指向曲线的凹侧，可知粒子在轨迹与电场线交界处受到的电场力沿电场线向右，粒子带负电，可知电场的方向由B指向A，A不符合题意；
B.根据沿电场线方向电势降低，可知A点的电势比B点的电势低，B不符合题意；
C.根据题意，无法判断粒子从M运动到N还是从N运动到M，C不符合题意；
D.由电场线方向可知，N点电势高于M点，根据电势能与电势的关系式可知，带负电荷分粒子在M点的电势能大于粒子在N点的电势能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据曲线运动中合力的方向一定指向指向曲线的凹侧，分析粒子受到的电场力方向，得出电场线的方向；由电场线的方向判断电势高低；根据电势能与电势的关系式，判断粒子在M点和N点的电势能关系。
2．（2023高二上·历城开学考）如图所示，实线表示某电场的等差等势线，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为、，粒子在M点和N点时加速度大小分别为、，速度大小分别为、，电势能分别为、。下列判断正确的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
【答案】A
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】根据曲线运动中合力的方向一定指向指向曲线的凹侧，又电场线与等势线垂直，负电荷受力方向与电场方向相反，可知电场线方向垂直等势线向下，根据沿电场线方向电势降低，可知，由电势能与电势的关系式可得，由于只有电场力做功，电势能和动能之和不变，所以，根据图中等势面的疏密可知N点电场强度大于M点电场强度，所以粒子在N点受到的电场力大于在M点受到的电场力，故，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据轨道的形状判断粒子的受力方向，得出电场的方向，由电场方向分析M、N两的电势高低，由电势能与电势的关系式判断粒子在M点和N点的电势能的高度，由等势面的疏密判断M、N两点的场强关系，由牛顿第二定律分析加速度。
3．（2023高二上·历城开学考）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（ ）
A．10N/m B．100N/m C．200N/m D．300N/m
【答案】B
【知识点】胡克定律；共点力的平衡
【解析】【解答】每移走一个盘子，盘子的总重力减小，弹簧形变量减小了，由平衡条件得可得：，解得：k=100N/m，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】移走一个盘子，3根弹簧总弹力的减小量等于该盘子的重力，根据共点力平衡条件结合胡克定律列式，即可求解弹簧的劲度系数。
4．（2023高二上·历城开学考）如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线，取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是（ ）
A．A点电势小于B点电势
B．A、B两点的电场强度相等
C．q1的电荷量小于q2的电荷量
D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能
【答案】A,C
【知识点】点电荷的电场；电势能与电场力做功的关系；电势；等势面
【解析】【解答】A.由题意可知，两带正电的电荷q1、q2移动到无穷远处，外力要克服电场力做功，说明点电荷Q与带正电的电荷 q1、q2之间是引力，可知点电荷Q带负电，电场线方向向里，根据沿着电场线的方向电势降低，可知A点电势小于B点电势，A符合题意；
B.由点电荷的场强公式可知，A点电场强度大于B点电场强度，B不符合题意；
C.由于将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，可得，因为，解得，C符合题意；
D.电场力的功相等，则电势能的变化量相等，而末状态的电势能都等于零，所以初状态的电势能相等，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】由外力做功的正负，分析点电荷Q的电性，得到电场线的方向，由电场线的方向判断A点与B电的电势关系；由点电荷的场强公式判断A、B两点的电场强度的关系；根据电场力做功的关系分析q1、q2电荷量的大小关系；根据电场力做功判断q1在A点的电势能与q2在B点的电势能的大小关系。
5．（2023高二上·历城开学考）如图所示，以O为圆心、半径为R的虚线圆位于足够大的匀强电场中，圆所在平面与电场方向平行，M、N为圆周上的两点．带电粒子只在电场力作用下运动，在M点速度方向如图所示，经过M、N两点时速度大小相等．已知M点电势高于O点电势，且电势差为U，下列说法正确的是（ ）
A．粒子带负电
B．粒子由M点运动到N点，电势能先增大后减小
C．粒子在电场中可能从M点沿圆弧运动到N点
D．该匀强电场的电场强度大小为
【答案】B
【知识点】匀强电场；电势能与电场力做功的关系；等势面；电势差与电场强度的关系
【解析】【解答】AB.带电粒子只在电场力作用下运动，则电势能和动能之和守恒；由题意可知，粒子在M、M两点时速度大小相等，则动能相等，电势能也相等，可知M、N两点电势相等，连接M、N，则直线MN为等势线，由于电场线与等势线垂直，过O点做MN垂线即为电场线，如图所示，又知M点电势高于O点电势，可知匀强电场的场强方向沿斜向右下方向且与水平方向成45°方向，可知粒子带正电，且粒子由M点运动到N点，由于电场线先做负功，后做正功，故电势能先增大后减小，A不符合题意，B符合题意；
C.粒子在匀强电场中受恒力作用，不可能做圆周运动，故粒子不可能从M点沿圆弧运动到N点，C不符合题意；
D.该匀强电场中，电场强度大小与电势差的关系式可得，该匀强电场的电场强度为，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由能量守恒定律分析粒子在M、N电势关系，做出等势线，找出电场方向，得到粒子的电性；再由电场力做功的正负，分析粒子运动过程中电势能的变化情况；根据粒子的受力分析粒子的运动轨迹；由匀强电场中电场强度大小与电势差的关系式，求出匀强电场的电场强度大小。
6．（2023高二上·历城开学考） 从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为（ ）
A．9∶1 B．9∶2 C．36∶1 D．72∶1
【答案】B
【知识点】万有引力定律
【解析】【解答】“祝融”与“玉兔”悬停时，各自所受平台的作用力等于各自受到的万有引力，根据根据万有引力公式可得，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据万有引力公式进行计算即可。
7．（2023高二上·历城开学考）无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为 的半圆弧 与长 的直线路径 相切于B点，与半径为 的半圆弧 相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过 和 。为保证安全，小车速率最大为 ．在 段的加速度最大为 ， 段的加速度最大为 ．小车视为质点，小车从A到D所需最短时间t及在 段做匀速直线运动的最长距离l为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】自由落体运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】小车在BC和CD段做圆周运动，根据解得，小车在BC段的最大线速度为，在CD段的最大线速度为，根据题意可知小车在BCD段做圆周运动的速度为，运动时间为，要求从A到B的运动时间最短，须先匀速运动，然后减速运动，到B点是速度恰好是2m/s，减速运动的时间为，位移为，所以匀速运动的位移为，时间为，
故小车从A到D的最短时间为最短距离.
故选B。
【分析】首先根据圆周运动算出经过BCD段时的最大速率，然后算出圆周运动的时间，最后计算AB段运动的最短时间及匀速运动的最大位移。
8．（2023高二上·历城开学考）如图所示、光滑绝缘圆环轨道竖直固定，两个质量均为m，带等量同种电荷的小环a、b套在圆环轨道上。小环a固定在轨道上，初始时b处于静止状态，a、b之间距离为（小于轨道直径的长度）。小环b缓慢漏电，自图示位置开始缓慢下滑，则（ ）
A．小环b对轨道的压力可能先指向圆心，后背离圆心
B．小环b对轨道的压力的大小始终不变
C．两小环之间的库仑力先增大后减小
D．当小环b的电荷量为初始电荷量的一半时，a、b之间的距离也减半
【答案】B
【知识点】库仑定律；力的合成
【解析】【解答】ABC．对小环b受力分，如图所示
根据平衡条件可知轨道对小环的支持力N与a对b的库仑力F的合力
设圆的半径为R，a、b间的距离为 ，根据相似三角形原理有 ，
可得 ，
可知小环b缓慢漏电，自图示位置开始缓慢下滑轨道对小环的支持力不变，方向始终指向圆心，故小环b对轨道的压力的大小始终不变，且方向始终背离圆心；由于a、b间的距离 不断减小，故库仑力F不断减小，AC不符合题意，B符合题意；
D．设a、b的电量大小为q，在开始时两小环的库仑力为
若当小环b的电荷量为初始电荷量的一半时，a、b之间的距离也减半，此时的库仑力为
而整个过程中库仑力是不断减小的，故不符合要求，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对小环b进行受力分析，根据力的合成以及结合关系和共点力平衡得出库仑力的变化情况，结合库仑定律得出库仑力的变化情况。
9．（2023高二上·历城开学考）如图所示，一条细线一端与地板上的物体B相连，另一端绕过质量不计的定滑轮与小球A相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O′点，细线与竖直方向所成角度为α，则 （ ）
A．如果将物体B在地板上向右移动一点，α角将增大
B．无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，α角将不变
C．无论增大或减小小球A的质量，α角一定都不变
D．悬挂定滑轮的细线的弹力可能等于小球A的重力
【答案】A,C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】AB.做O点的受力分析，如图所示，
由于OA和OB的拉力大小相等，由共点力平衡条件和几何关系可知，F一定在角平分线的延长线上，由几何关系可得，如果将物体B在地板上向右移动一点，则∠AOB增大，角将增大
，A符合题意，B不符合题意；
C.无论增大或减小小球的质量，只要物体静止不动，则悬挂定滑轮的细线就一定在角角平分线的延长线上，即角不会变化，C符合题意；
D.由于无论物体B向右移动多远，一直有，悬挂小球的绳子拉力大小为，根由共点力平衡条件可得，可知悬挂定滑轮的细线的弹力一定大于小球重力，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】共点力平衡条件和几何关系分析角的变化情况；根据一定小于90°的特点，由共点力平衡条件，推导悬挂定滑轮的细线上弹力的取值范围。
10．（2023高二上·历城开学考）如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度 水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是（ ）
A．投出物资后热气球做匀加速直线运动
B．投出物资后热气球所受合力大小为
C．
D．
【答案】B,C
【知识点】动量守恒定律；平抛运动
【解析】【解答】AB．以热气球和物资为系统，系统处于静止，所以合力为0，且其初速度等于0则初动量等于0，当抛出物资瞬间，其作用力属于内力，所以系统动量守恒；根据动量守恒定律有：，其热气球获得与物资相反的速度，所以其热气球的初速度沿水平向左，根据牛顿第一定律可以得出热气球受到的合力等于mg，方向竖直向上，根据合力恒定可以判别气球做匀变速运动，且初速度方向和加速度方向不同，所以热气球做曲线运动；A错误，B正确；
CD．热气球和物资的运动示意图如图所示
热气球和物资所受合力大小均为 ，设热气球的加速度为a，根据牛顿第二定律有：
物资做平抛运动，根据位移公式可得：落地时间为
热气球在竖直方向做匀加速直线运动：根据位移公式有：
热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动，水平位移为
根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为
C正确，D错误。
故选BC。
【分析】利用抛出物资时的动量守恒定律可以判别热气球获得的初速度方向，结合合力方向可以判别其热气球的运动轨迹；结合水平方向和竖直方向的位移可以求出热气球和物资实际的位移大小。
11．（2023高二上·历城开学考）如图所示，滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数范围为1A到2A之间，电压表示数范围为6V到9V之间，则定值电阻R的阻值及电源电压分别为（ ）
A．，15V B．，15V C．，12V D．，12V
【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】根据串联电路的特点，滑动变阻器的电阻越大，分压越大，电压表示数越大，电流表示数越小，所以当电压表示数为6V时，电流表对应电流为2A，当电压表示数为9V时，电流表对应电流为1A，设电源电压为U，由闭合电路欧姆定律可得，解得U=12V，，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据串联电路的特点，分析电压表与电流表示数的对应关系，再由闭合电路欧姆定律求出定值电阻R的阻值及电源电压。
12．（2023高二上·历城开学考）如图是电阻甲和乙的U-I图象，小明对图象信息作出的判断，正确的是（ ）
A．当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.3A
B．当乙两端电压为1V，其电阻值为4Ω
C．将甲和乙串联，若电流为0.3A，则它们两端的电压为3V
D．若甲和乙并联，若电压为2.5V，则它们的干路电流为1A
【答案】D
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A.由图可知，当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.1A，A不符合题意；
B.由图可知当乙两端电压为1V，通过它的电流为0.4A，由欧姆定律可得其电阻值为，B不符合题意；
C.由图中数据可知，将甲和乙串联，若电流为0.3A，则甲两端的电压为1.5V，乙两端的电压为0.5V，则它们两端的电压为2V，C不符合题意；
D.根据图中数据可知，甲和乙并联，若电压为2.5V，则通过甲的电流为0.5A，可知通过乙的电流也为0.5A，则它们的干路电流为1A，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据所给图像，找出对应的电压和电流；由欧姆定律求出当乙两端电压为1V，电阻阻值；根据图中所给数据，结合串并联电路的特点，分析将甲和乙串联或并联时，对应的电压和电流。
13．（2023高二上·历城开学考）小灯泡和分别标有“6V3W”、“6V6W”，将和分别如图甲、乙所示的方式与同一电源连接，闭合开关后，和都能发光，假设灯丝电阻不变，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中通过的电流大于通过的电流
B．乙图中比更亮些
C．乙图中、两端的实际电压相等
D．甲、乙两图中的实际功率都小于的实际功率
【答案】B
【知识点】电功率和电功；串联电路和并联电路的特点及应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A．根据，可知，甲图中，和并联，电压相等，根据，可知通过的电流小于通过的电流，A不符合题意；
BC.乙图中，和串联在电路中，则流过两灯的电流相等，根据可知，的功率比的功率大，所以比更亮些，根据U=IR可知，两端的实际电压比两端的实际电压大，B符合题意，C不符合题意；
D.甲图中，由可知，的实际功率小于的实际功率，乙两图中的实际功率大于的实际功率，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】先比较两灯泡的电阻，再根据串并联电路的特点，分析两灯的电压和电流关系，由电功率公式或比较两灯的电功率。
14．（2023高二上·历城开学考）标有“220V 40W”和“220V 60W”的两只灯泡、串联在电路中时，两灯均发光，实际消耗的功率分别为和，则（ ）
A． B． C． D．无法确定
【答案】A
【知识点】电功率和电功；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】根据功率公式，灯泡的电阻较大，两只灯泡、串联在电路中时，根据串联电路的特点可知，流过两灯的电流相等，根据可知，灯泡的功率较大，即，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由电功率的公式分析两灯的电阻关系，再结合串联电路的特点，由电功率公式求解两灯实际消耗功率的关系。
15．（2023高二上·历城开学考）如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关，电流表和电压表都有示数。如果某时刻电路出现故障，两表的示数都变大了，那么故障可能是（ ）
A．电阻短路 B．电阻断路 C．电阻短路 D．电阻断路
【答案】C
【知识点】电路故障分析
【解析】【解答】A.如果短路，回路中的总电阻减小，电流增大，电流表示数增大，但电压表示数变为零，A不符合题意；
BD.和其中任何一个断路，电流表的示数都会变为两，BD不符合题意；
C.如果电阻短路，回路中的总电阻减小，电流增大，电流表示数增大，由可知，电压表示数也增大，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】电流表测量流过的电流，电压表测量两端的电压，根据出现故障后电流表和电压表的示数都变大的现象，分析电路的故障所在。
16．（2023高二上·历城开学考）如图甲是定值电阻和标有“8V 8W”灯泡L的I-U关系图象，如图乙所示．电源电压恒定不变，内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为12Ω．当开关S、S 闭合，开关S1断开，将滑动变阻器的滑片P滑到b端时，灯泡L的实际功率为1W．求：
（1）灯泡正常发光10s，电流通过灯泡产生的热量？
（2）电源电压？
（3）当开关S、S1、S2同时闭合，调节滑片P，求电路消耗的最大功率？
【答案】（1）解：因为，所以灯泡产生的热量为；
（2）解：当开关S、S2闭合，开关S1断开，将滑动变阻器R2的滑片P滑到b端时，灯泡与整个滑动变阻器串联，灯泡实际功率
由图象知，灯泡两端电压为
因为，所以滑动变阻器两端电压为
所以电源电压为
（3）解：当开关S、S1、S2同时闭合，滑动变阻器滑片位于最左端，灯泡和定值电阻R1并联，因为
所以灯泡实际功率
由图象知，定值电阻阻值为
所以R1功率为
电路消耗的最大总功率为
【知识点】电功率和电功；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】（1）灯泡产生的热量等于电流做功，由计算灯泡正常发光10s，电流通过灯泡产生的热量；（2）闭合S和，开关断开，分析电路结构，由图像可以得到灯泡实际功率为1W时的电压和电流，根据串联电路特点，由欧姆定律得到通过滑动变阻器的电流；已知滑动变阻器接入电路的电阻和通过的电流，得到滑动变阻器两端电压；根据串联电路电压特点得到电源电压；（3）当开关S、、同时闭合，分析电路结合，由分析电路的总功率最大的情况；由图像读取一组两端的电压和通过的电流，由欧姆定律可得定值电阻阻值；因为电源电压等于灯泡额定电压，所以灯泡实际功率等于额定功率；根据得出定值电阻的电功率，最后得到最大总功率。
17．（2023高二上·历城开学考）一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B(中央有孔)，A、B间由细绳连接着，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态．此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，且与水平线成30°角．已知B球的质量为4 kg，求：
（1）细绳对B球的拉力大小；
（2）A球的质量．(g取10 m/s2)
【答案】（1）解：对B球受力分析如图所示
B球处于平衡状态有
细绳对B球的拉力大小
（2）解：A球处于平衡状态，在水平方向上有：
在竖直方向有
由以上两式解得：A球的质量为
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】（1）分析B球受力，由共点力平衡条件求解细绳对B球的拉力大小；（2）分析A球受力，由共点力平衡条件求出A球的质量。
18．（2023高二上·历城开学考）过山车是游乐场中常见的设施。如图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆形轨道组成，B、C分别是两个圆形轨道的最低点，半径R1＝2.0 m、R2＝1.6 m。一个质量为m＝1.0 kg的小球(视为质点)，从轨道的左侧A点以v0＝12.0 m/s的初速度沿轨道向右运动，A、B间距L1＝6.0 m。小球与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠，重力加速度取g＝10 m/s2，计算结果保留小数点后一位数字，求：
（1）小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；
（2）如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距L应是多少。
（3）要使小球不脱离轨道，BC间距L应该满足什么条件？
【答案】（1）解：球从开始到第一圆轨道最高点的过程，由动能定理可得
解得小球在经过第一圆形轨道的最高点时的速度大小
FN+
根据牛顿第三定律，故轨道对小球作用力的大小为：FN=10N
（2）解：小球从第一圆轨道最高点到第二圆轨道最高点的过程，由动能定理可得
在第二圆轨道最高点满足
联立解得
（3）解：小球恰好到达第二圆轨道的最低点，满足
解得
若小球恰能到达第二圆轨道与圆心等高处，由动能定理可得
解得
若小球恰能过第二圆轨道最高点，由(2)的解析可知，应满足
若两圆轨道刚好相切，由几何关系可得
解得
综上所述，要使小球不脱离轨道，间距应该满足或
【知识点】牛顿第二定律；竖直平面的圆周运动；动能和势能的相互转化
【解析】【分析】（1）对球从开始到第一圆轨道最高点的过程应用动能定理，求出小球在经过第一圆形轨道的最高点时的速度大小，再分析小球在最高点的受力，由牛顿第二定律和第三定律，求解小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；（2）对小球从第一圆轨道最高点到第二圆轨道最高点的过应用动能定理，再由分析小球在第二个圆轨道最高点的受力，由牛顿第二定律列式，通过方程组求出，如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距L；（3）先找到要使小球不脱离轨道，小球要到达的临界位置，再由动能定理列式求解BC间距L应该满足的条件。
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