安徽省蚌埠市蚌山区2023-2024学年高二上学期10月月考物理试题（含答案）

蚌埠市蚌山区2023-2024学年高二上学期10月月考
物理试题
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1.如图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，、是轨迹上的两点．带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( )
A. 该粒子带正电 B. 该电场强度的方向向左
C. 粒子在、两点的速度处较大
D. 粒子在、两点的加速度处较大
2.如图所示，、为两个固定的带正电的点电荷，相距为，通过其连线中点作此线段的垂直平分面，在此平面上有一个以为圆心，半径为的圆周，其上有一个质量为，带电荷量为的点电荷做匀速圆周运动，则的速率为 ( )
A. B. C. D.
3.如右上图所示，电荷量，质量为的滑块，沿固定绝缘斜面匀速下滑，现加一竖直向上的匀强电场，电场强度为，以下判断中正确的是( )
A. 滑块将沿斜面减速下滑 B. 滑块将沿斜面加速下滑
C. 滑块仍保持匀速下滑 D. 滑块可能静止
4.如图，用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点。两小球质量相等，所带电荷量分别为、。两小球静止时，悬线与竖直方向的夹角分别为和，下面说法正确的是( )
A. 若，则 B. 若，则
C. 只有当时，才有 D. 无论大小关系如何，恒有
5.直角坐标系中，、两点位于轴上，、两点坐标如图所示。、两点各固定一负点电荷，一电荷量为的正点电荷置于点时，点处的电场强度恰好为零。静电力常量用表示。若将该正点电荷移到点，则点处场强的大小和方向分别为( )
A. ，沿轴正向 B. ，沿轴负向
C. ，沿轴正向 D. ，沿轴负向
6.如右上图甲所示，在某电场中建立坐标轴，一个质子仅在电场力作用下沿轴正方向运动，经过间距相等的、、三点，该质子的电势能随坐标变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A. 点电势高于点电势 B. 点的电场强度小于点的电场强度
C. 质子经过点的速率大于经过点的速率 D. A、两点电势差小于、两点电势差
7.如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方点处有一正点电荷，带正电的小物块以初速度从斜面底端处沿斜面上滑，能沿斜面运动恰到达点，若运动过程中物块电荷量保持不变，，为的中点，则小物块( )
A. 从到的过程中，小物块的电势能逐渐减小 B. 在段、段克服摩擦力做功相同
C. 小物块从到的过程中克服摩擦力的功大于从到克服摩擦力的功
D. 小物块在点受到的摩擦力最大
8.带电小球在电场力和重力作用下，由静止开始从点沿竖直方向向下运动，以点为原点沿竖直方向向下建立轴，轴上依次有四个点：、、、，小球从点运动至点的过程中，机械能随位移关系图线如图所示，下列说法正确的有( )
A. 小球带正电荷 B. 在~的过程中，电场力逐渐变小
C. 在x2点，小球速度最大 D. 在∽的过程中，电势能逐渐变大
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9.有三个点电荷的电荷量的绝对值分别为、、，三个点电荷在同一条直线上，在静电力作用下均处于平衡状态，除静电力之外不考虑其它力的作用，并且、之间距离小于、之间距离，则、、所必须满足的关系为( )
A. 与是同种电荷，且与相反 B.
C. D.
10.如图所示，三条平行等距的直线表示电场中的三个等势面，电势分别为、、，实线是一带负电的粒子不计重力在该区域内的运动轨迹，对于轨迹上的、、三点来说，下列正确的是 ( )
A. 粒子必先过，再到，然后到 B. 粒子在三点所受的合力关系为
C. 粒子在三点的动能大小关系为
D. 粒子在三点的电势能大小关系为
11.如图所示，平行板电容器两极板水平放置，现将其与理想二极管理想二极管具有单向导电性串联接在电动势为的直流电源内阻不计上，电容器下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。闭合开关，一带电油滴恰好静止于两板间的点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则下列说法正确的是( )
A. 平行板电容器的电容将变小 B. 点所在处电势保持不变
C. 带电油滴的电势能变大 D. 静电计指针张角变大
12.如右上图所示，虚线表示某点电荷所激发电场的等势面，已知、两点在同一等势面上，、两点在另一个等势面上。甲、乙两个带电粒子以相同的速率沿不同的方向从同一点射入电场，在电场中沿不同的轨迹曲线、曲线运动。则下列说法正确的是( )
A. 两粒子所带的电荷符号相同
B. 甲粒子经过点时的速率大于乙粒子经过点的速率
C. 两个粒子的电势能都是先减小后增大 D. 经过点时，两粒子的速率一定相等
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
13.某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，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。他们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。
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 等效替代法 C.微小量放大法 控制变量法
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”。
接着该组同学使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。如图乙，悬挂在点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球，当球到达悬点的正下方并与在同一水平线上，处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为，若两次实验中的电量分别为和，分别为和，则为________。
14.氢原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成，电子绕氢核近似匀速圆周运动。氢原子内质子和电子间距离为，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。
线度 质量 电量
质子
电子
电子受到原子核对其库仑力，运动规律与卫星在行星的万有引力作用下绕行星的圆周运动规律类似，其原因是和的大小都与相互作用物体间的___________成反比；
在计算质子和电子间相互作用力的大小时___________选择：能；不能将二者视为质点和点电荷，依据是___________。
质子与电子之间同时存在万有引力和库仑力，( )
A.
电子绕原子核做半径为的匀速圆周运动，其周期与关系正确的表示为( )
A. ． ． ．
根据上表数据以及提供的信息，求出在此模型下电子运动的周期？___________
四、计算题（本大题共3小题，共34.0分）
15（10分）.如图所示，在竖直平面内有四个点，、、位于直角三角形三个顶点，为斜边上一点，且，，边水平，它们处于方向竖直向上的匀强电场电场图中未画出中。已知将一质子从点移到点，电场力做功，元电荷。求：
、两点间的电势差及匀强电场的电场强度；若选取点为电势零点，质子在点的电势能。
16（12分）.如图所示，在的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道与一水平绝缘轨道在点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径，为半圆形轨道最低点，为圆弧的中点，一带负电的小滑块质量，与水平轨道间的动摩擦因数，位于点右侧的处，取，求：
要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点，则小滑块应以多大的初速度向左运动？
这样运动的小滑块通过点时对轨道的压力是多大？
17（12分）.如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管漂移管、、、、组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管时速度为，进入漂移管时速度为，电源极性随时间变化的周期为，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间恰为电源极性变化周期的。质子的电荷量与质量之比为。求：
漂移管的长度；
相邻漂移管间的加速电压。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在、两点受到的电场力沿电场线向左．由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性．故A错误；
B、粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在、两点受到的电场力沿电场线向左，但由于电场线方向以及电荷的正负无法确定，故无法确定电场强度的方向，故B错误；
C、从到电场力的方向与粒子的速度方向夹角大于度，则粒子在点的速度较大，故C正确；
D、根据电场线的疏密与电场强度的强弱的关系，判断出点的电场强度大，故点的电场力的大，根据牛顿第二定律可知，带电粒子在点的加速度比点的加速度大，故D错误；
故选：。
2.【答案】
【解析】【分析】
质量为，带电荷量为的点电荷受到两个带正电的点电荷的库仑力的合力提供向心力而做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得到做匀速圆周运动的速率。
【解答】带电荷量为的点电荷受到两个带正电的点电荷的库仑力分别为：，
根据牛顿第二定律：
解得：，故B正确，ACD错误。
3.【答案】
【解析】【分析】
质量为的滑块，沿固定绝缘斜面匀速下滑，没有电场时，应有重力沿斜面向下的分量与摩擦力平衡；当加一竖直向上的匀强电场，电场强度为，电场力向下，相当于增大了物体的重力，或相当于用质量大的物体更换质量小的物体，物体将仍保持匀速下滑．
本题要注意明确电场力的性质，当加一竖直向上的匀强电场时，相当于增大了物体的重力，在摩擦因数不变的情况下，物体仍保持匀速下滑．注意这种等效观点的应用．
【解答】
质量为的滑块，沿固定绝缘斜面匀速下滑，设斜面倾角为，动摩擦因数为，故，当加一竖直向上的匀强电场，电场强度为，电场力竖直向上，此时滑块所受合力应为，故，滑块仍保持匀速下滑，故C正确，ABD错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】【分析】
两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，它们是大小相等，方向相反的。
两个小球均受重力、静电力和拉力，受力恰好对称。
本题切入点在两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，等大、反向；突破口在利用平衡条件确定拉力方向。
【解答】
由两小球所带电荷量分别为 、 可知，两球之间的库仑力是作用力与反作用力关系，因此两力大小相等，方向相反，两小球质量相等，重力相等。两小球均受重力、库仑力和细绳的拉力，如图所示，
由平衡条件可知，重力和库仑力的合力与细绳的拉力平衡，即重力与库仑力的合力方向与竖直方向的夹角相同，即两悬线与竖直方向的夹角相同，即 ，ABC错误，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】【分析】
本题考查的是电场强度的叠加，要利用库仑定律和矢量合成求解。根据点电荷的场强公式和场强叠加的原理，可以知道在点的时候负电荷在点产生的合场强与正电荷在点产生的场强大小相等方向相反，在点同理根据场强的叠加来判断合场强的大小和方向即可。
【解答】
正点电荷置于点时，点处的电场强度恰好为零，则作为对称点的点处的电场强度也为零，正点电荷在点的场强大小，方向沿轴正向。由于点处的电场强度为零，则两个负点电荷在点的合场强大小，方向沿轴负向。当正点电荷移到点后，正点电荷在点的场强大小，方向沿轴正向，两个负点电荷在点的合场强大小仍为 ，方向沿轴负向，因此点处场强的大小为，方向沿轴负向。
故选B。
6.【答案】
【解析】一个质子仅在电场力作用下沿轴正方向运动，由图乙知电势能一直减小，则质子从到电场力做正功，电势降低，根据动能定理，动能增加，速度增大，所以点电势高于点电势，经过点的速率小于经过点的速率，故A正确，C错误；
B.根据可知图象的斜率大小体现电场强度的大小，由图可以知道斜率逐渐减小，因此从到，电场强度减小，点的电场强度大于点的电场强度，故B错误；
D.由图可知，质子通过相同位移时，电势能的减小量越来越小，根据可得、两点电势差大于、两点电势差，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】【分析】
根据电场力做功特点分析小物块的电势能变化情况。根据对称性分析小物块在段、段克服摩擦力做功关系。根据小物体对斜面压力大小分析小物体在点所受的摩擦力大小。
本题考查电场的能的性质、摩擦力做功及受力分析，不难。
【解答】
A.到电场力做负功，电势能增大，故A错误；
小物块在段、段所受电场力垂直斜面的分力关于点对称，可知所受摩擦力的平均值相同，则克服摩擦力做功相同，故B正确，C错误；
D.正点电荷对小物块有排斥力，且点离正点电荷最近，排斥力最大，所以小物块在点对斜面的压力最小，所受的摩擦力最小，故D错误。
8.【答案】
由E-x的图象的斜率表示非重力,利用斜率变化情况,从而得出电场力变化情况;小球机械能变化可知电场力做功情况, 进而判断电场力的方向。
本题关键要掌握电场力做功与与物体机械能的变化关系, 通过斜率的变化得出电场力的变化情况。
【解答】
A、依题意无法判断场强方向，所以无法确定小球带电的正负，故A错误；
B、图像中斜率表示电场力,在O∽x1的过程,斜率变大,说明电场力变大,~的过程,斜率减小,说明电场力减小,在点,斜率为零,说明小球受到的电场力为零，B正确;
C、从x2~x3的过程中机械能增大，电场力做正功，电势能减小，重力势能减小，故动能增加，所以C错误；
D、在∽的过程中,小球机械能增大,则说明电场力做正功,则电势能逐渐减小,故D错误;
故选：B。
9.【答案】
【解析】A、电荷平衡，说明、对其一个吸引力和一个排斥力，故三个电荷中不全是同种电荷；
同理，也是受到一个吸引力和一个排斥力，由此可知，、是同种电荷，且与相反，故A正确；
B、电荷平衡，故： ，由于、之间距离小于、之间距离，故，同理可知，的电荷量最小，则：，故B正确；
C、电荷平衡，故：，
电荷平衡，故：
联立可得：，故C错误；
D、由可得：，故D正确；
故选：。
三个点电荷分别位于同一条直线上且恰好都处于静止状态，根据平衡条件和库仑定律列式判断即可。
本题关键是明确三个电荷都处于平衡状态，三个电荷中外面两个电性相同，与中间的电性相反。
10.【答案】
【解析】【分析】
该题考查匀强电场等势面的特点和粒子在电场中运行轨迹问题。
根据匀强电场的电场线与等势面的特点，并结合电场力做功的特点，即可得出正确的判断。
【解答】
A、运动轨迹不能反映运动方向，所以不能判断出粒子先过，再到，然后到，还是粒子先过，再到，然后到，故A错误；
B、由等势面特点知，该电场为匀强电场，电场线方向向上，又，故粒子在、、三点所受合力相同，故B正确；
、根据能量守恒定律知，带负电粒子在电势高处电势能小，动能大，则知带负电粒子在点电势能最大，动能最小，故应有，，故C错误，D正确．
11.【答案】
【解析】A.由电容决定式，将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离即增大，则电容减小，故A正确；
B.由于电容减小，若电势差不变，则电容器放电，由于二极管具有单向导向性，电容器无法放电，则电荷量保持不变，由，，，联立解得，可知两板间的电场强度不变，由于下板电势为，根据，可知点电势升高，故B错误；
C.根据，带电油滴处于静止状态，可知电场力竖直向上，与电场方向相反，则油滴带负电，故带电油滴的电势能变小，故C错误；
D.由于电荷量不变，由，可知两板间的电势差增大，即静电计指针张角变大，故D正确。
故选AD。
电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化。
题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源始终相连，则电势差不变，当电容器与电源断开，则电荷量不变。
12.【答案】
【解析】【分析】
根据物体做曲线运动的受力特点可以判断出两个粒子的受力情况，进而可以确定它们所带电性与的电性关系；根据动能定理可以判断粒子速度的大小变化；电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加，根据电场力做功情况，即可判断粒子的电势能变化情况；根据电场力做功的特点可以判断粒子速率的大小。
电场力做的功等于电势能的变化量，电场力做功只与初末位置的电势差有关，与其所经过的路径无关。
【解答】
A.根据物体做曲线运动的条件以及电荷之间的相互作用可以判断，甲粒子与之间是相互吸引力，所以甲粒子与是异种电荷，乙粒子与电荷是相互排斥力，所以乙粒子与电荷是同种电荷，故两粒子所带电荷符号相反，故A错误；
B.甲粒子从到点过程中，电场力做正功，其动能增加；乙粒子从到点的过程中，电场力做负功，其动能减小；因为甲、乙两粒子是以相同的速率进入电场的，所以甲粒子经过点的速率大于乙粒子经过点的速率，故B正确；
C.电场力对甲粒子是先做正功后做负功，所以甲粒子的电势能是先减小后增大；电场力对乙粒子是先做负功后做正功，所以乙粒子的电势能是先增大后减小，故C错误；
D.由题可知、两点的电势相等，电场力做功的特点是只与初末位置的电势差有关，与其所经过的路径无关，所以在从点到点的整个过程中，电场力做功为零，因为开始时两粒子的速率相等，所以最后经过点时，两粒子的速率相等，故D正确。
故选：。
13.【答案】距离平方；
，两者间距离远远大于其线度；
；
；

【解析】根据库仑力与万有引力公式得之间作用力都与物体间的距离的平方成反比。
质子和电子间的距离远远大于质子和电子的线度，此时质子和电子的体积和大小可以忽略，因此可以看成质点和点电荷。
根据表中数据可得， ；
则可得；
故选D。
根据中分析可得电子绕原子核做匀速圆周运动时，万有引力可忽略，此时库仑力提供向心力，有：；
解得；
故选D。
根据上式代入数值得。
14.【答案】解：由
可得
由
可得
由题意可得
由则 点电势
则质子在 点电势能
15.【答案】解：设滑块到达点时速度为，则由牛顿第二定律得：，
滑块从开始运动至到达点过程中，由动能定理得：
联立方程组，解得：；
设滑块到达点时速度为，则从开始运动至到达点过程中，由动能定理得：
又在点时，由牛顿第二定律得：，
代入数据解得：，方向水平向右；
根据牛顿第三定律知，小滑块通过点时对轨道的压力，方向水平向左。
16.【答案】质子在管中做匀速直线运动，由运动学公式可得漂移管的长度
质子在管中的运动时间为电源周期的 ，则
代入数据，得；
由图可知，从到经过次加速，设加速电压为，根据动能定理可知
联立代入数据可得。
【解析】本题考查带电粒子在电场中的加速运动，运用动能定理求解，要注意题给条件质子在每个管内运动时间恰为电源极性变化周期的的运用。