2023-2024学年上学期安徽省滁州市定远重点中学高二第一次月考试卷物理试题（含解析）

2023-2024学年上学期高二第一次月考试卷
物理试题
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1.在光滑绝缘水平面上固定一正电荷，以正电荷为圆心，在半径为的圆周上均匀分布三个带电荷量为、均可视为点电荷的负电荷。已知静电力常量为。若这三个负电荷恰好受力平衡，则正电荷对任意一个负电荷的库仑力大小为( )
A. B. C. D.
2.利用静电除尘可以大量减少排放烟气中的粉尘。如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口进入，从管口排出，当、两端接上高压后，在电场作用下管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘在吸附了电子后最终附着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的。根据上述原理，下面做法正确的是 ( )
A. 端接高压正极，端接高压负极 B. 端接高压负极，端接高压正极
C. 端、端都接高压正极 D. 端、端都接高压负极
3.某农村塑料加工厂的高频热合机焊缝用产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看．为了使电视机不受干扰，可采取的办法是( )
A. 将电视机用一金属笼子罩起来
B. 将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地
C. 将高频热合机用一金属笼子罩起来
D. 将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地
4.质量为、电荷量为的带电小球固定在绝缘天花板上，质量也为的带电小球在空中水平面内绕点做半径为的匀速圆周运动，如图所示。已知小球、均可视为点电荷，它们之间的距离为，重力加速度为，静电力常量为。则( )
A. 球所受合力始终指向球 B. 球所带的电荷量为
C. 球转动的角速度为 D. 天花板对球的作用力大小为
5.如图所示，倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平面上为了使质量为、带电荷量为的小球静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强电场未画出，重力加速度为下列说法正确的是( )
A. 电场强度的最小值为
B. 若电场强度，则电场强度方向一定竖直向上
C. 若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场强度逐渐增大
D. 若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场强度先减小后增大
6.如图所示，、是两个电荷量相等的异种电荷，其中电荷带正电，在其电场中有、、三点，、、三点位于平行、连线的直线上，点在、连线的中垂线上，。下列说法正确的是( )
A. 、两点电势相等
B. 电子在点电势能小于在点的电势能
C. 、两点电场强度相同
D. 电子沿连线从点移动到点过程电场力做正功
7.有如图所示，在匀强电场中有、、三点，，其中、电势分别为、，与的夹角为，、在同一条竖直线上。现有一不计重力、带电量为的粒子以的动能从点沿方向飞入电场，经过点时，动能与在点时相同，且在同一条竖直线上，则下列说法正确的是
A. 该带电粒子带正电
B. 粒子运动过程中，电场力一直做正功
C. 粒子能运动到点，且在点时电势能为零
D. 该电场强度大小为，方向水平向左
二、多选题（本大题共3小题，共24分）
8.在正方形的四个顶点上分别固定有带电量绝对值均为的点电荷，其带电性如图所示。正方形的对角线交点为，在两条对角线上分别取点、、、且。不计电子重力。则( )
A. 、两点的电场强度不相同，、两点的电场强度不相同
B. 、两点电势相等，、两点电势相等
C. 电子从点沿直线运动到点，电势能先增加后减小
D. 电子从点沿直线运动到点，电势能先增加后减小
9.如图所示的虚线为电场中的三条等势线，三条虚线平行且等间距，电势分别为、、，实线是仅受电场力的带电粒子的运动轨迹，、、是轨迹上的三个点，粒子在点处的电势能为，粒子在点的动能为，下列说法正确的是( )
A. 粒子在处加速度大于在处的加速度 B. 粒子带正电
C. 粒子从运动到过程中动能不断增加 D. 粒子在点的动能为
10.如图所示，、、、是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，，，电场线与矩形所在平面平行。已知点电势为，点电势为，点电势为，一个质子从点以速度射入此电场，入射方向与成角，一段时间后经过点。不计质子的重力，下列判断正确的是( )
A. 电场强度的方向由指向 B. 点电势低于点电势
C. 质子从运动到，所用的时间为 D. 质子从运动到，电场力做功为
三、填空题（本大题共3小题，共12.0分）
11.如图，竖直绝缘墙上固定一带电小球，将质量为的带电小球用轻质绝缘丝线悬挂在正上方距离的处。当静止在与竖直方向夹角方向时，对的静电力为，则丝线长度为______若对的静电力为，改变丝线长度，使仍能在处平衡；以后由于漏电球所带电荷逐渐消失，在竖直平面内缓慢运动，到时的电荷尚未漏完；则在整个漏电过程中，丝线上拉力大小的变化情况______重力加速度为
12.图示为一个半径为的均匀带电圆环，取环面中心为原点，以垂直于环面的轴线为轴，到点的距离为，质量为、带负电且电荷量为的小球从轴上点由静止释放，小球经过点图中未画出时速度最大，运动到点时速度为零，点在点上方处．则点的场强大小 ，、两点间的电势差 ．
13.如图，半径为的半球面上均匀分布一定量的正电荷，经过半球顶点与球心建立坐标轴。图中、、三点距离球心均为，则点电势______ 点电势选填“高于”、“低于”、“等于”。已知均匀带电球壳内部的电场强度处处为零，则点电场强度的方向______ 。
四、计算题（本大题共3小题，共36分）
14.将带电荷量为的正电荷，从无限远处移到电场中的点，要克服电场力做功，以无限远处电势为零求：
电荷的电势能是增加还是减少？求出电荷在点的电势能？
点的电势是多少？
在点放上一个带电荷量为的负电荷，该电荷具有的电势能是多少？
15.如图所示，直角坐标系位于竖直平面内，在的区域内有电场强度大小、方向沿轴正方向的条形匀强电场，其宽度一质量、电荷量的带电粒子从点以速度，沿轴正方向进入电场，经电场偏转最终通过轴上的点图中未标出，不计粒子重力．求：
当电场左边界与轴重合时点的横坐标．
若只改变上述电场强度的大小，且电场左边界的横坐标处在范围内，要求带电料子仍能通过点，求此电场左边界的横坐标与电场强度的大小的函数关系．
16.如图所示，两平行金属板、间有一匀强电场，、为电场中的两点，且，其连线的延长线与金属板成角。已知电子从点移到点的过程中电场力做功为，元电荷。求：
、两点间的电势差；
匀强电场的场强大小；
若选取板的电势，点距板，电子在点的电势能为多少？
答案和解析
1.
【解析】根据题意得到如图所示的情况。
设两个点电荷之间的距离为，根据几何关系可得：
根据库仑定律可得：，故C正确、ABD错误。
故选：。
求出两个带负电的点电荷之间的距离，根据库仑定律进行解答。
本题主要是考查了库仑定律的计算公式；知道真空中静止的两个点电荷之间的作用力与它们的电荷量乘积成正比、与它们之间的距离平方成反比。
2.
【解析】管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生电子和正离子。粉尘吸附了电子后在电场力的作用下，向正极移动，所以端应该接高压电源的正极，端接负极，故B正确，、、D错误。
3.
【解析】将电视机用一金属笼子罩起来，电视机无法接收到信号，不符合题意，、B错误．为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频热合机焊缝用产生的电磁波，应将高频热合机焊缝用产生的电磁波屏蔽，而使用接地金属笼子将高频热合机罩起来具有屏蔽电场的作用，C错误，D正确。
4.
【解析】A、带电小球在空中水平面内绕点做半径为的匀速圆周运动，球所受合力始终指向点，故A错误；
B、设球的带电量为，对小球受力分析，如图所示，
根据库仑定律可得的库仑力为：，竖直方向根据平衡条件可得：，根据几何关系可得：，，因此可求小球所带的电荷量为，故B错误；
C、对小球在水平方向由牛顿第二定律得：，解得：，故C正确；
D、依据题意，设球圆周运动的角速度为，以整体为研究对象，则整体在竖直方向受大小为的重力，天花板对整体在竖直方向上提供向上的力，天花板对整体在水平方向上提供指向圆心的力，所以天花板对整体的作用力大小为和的合力，为：
，这一力显然大于，故D错误。
5.
【解析】电量为的小球静止在斜面上，受重力、支持力和电场力，三力的合力为零，则三个力的首尾相连构成矢量三角形，如图所示：
A、由上图可知，当电场力与支持力垂直时即电场力沿斜面向上时，电场力最小，则电场强度最小，由平衡得：，解得：，故A错误；
B、若电场强度，则电场力与重力大小相等，由上图可知，电场力方向可能竖直向上，也可能斜向下，故B错误；
、由上图可知，若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场力与竖直方向夹角逐渐减小，电场力逐渐增大，则电场强度逐渐增大，故C正确，D错误。
6.
【解析】、是两个电荷量相等的异种电荷，画出等势面和电场线，如图所示
A.沿着电场线，电势逐渐降低，可知
故A错误；
B.由于，电子带负电，而负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，所以电子在点的电势能小于在点的电势能，故B正确；
C.电场线的疏密程度反映电场强度的大小，、两处与处电场线的疏密程度相同，场强大小相等，但场强方向不同，所以电场强度不同，故C错误；
D.电子沿连线从点移到点过程中，电势降低，电势能增加，电场力做负功，故D错误。
故选B。
7.
【解析】 根据顺着电场线方向电势降低。带电量为的粒子从点沿方向飞入电场，经过点时动能与在点时相同，所以、在同一等势面上根据匀强电场中沿任意方向相同距离电势差相等，则有，由于点的电势小于点的电势，进而判断出电场线的方向垂直向左。带电粒子从点沿方向开始运动，又回到与点在同一等势面上的点，则说带电粒子所受电场力方向水平向右，所以该粒子带负电。故AB错误；
C.由于只有电场力做功，根据功能关系可知，粒子的动能与电势能之和不变，粒子在点时，电势能和动能之和为，若粒子能运动到点，则电势能为零，动能为，不合实际，故粒子不能运动到点，故C错误；
D. 根据公式，两点间沿电场线方向的距离等于点到直线的距离，，故D正确。
故选D。
8.
【解析】A.根据等量同种电荷和等量异种电荷电场的分布情况可知：竖直方向和的电场中，、两点的电场强度相同，、两点的电场强度也相同；在水平方向两个的电场中，、的电场强度大小相等、方向相反，、两点的电场强度大小相等、方向相反，所以根据电场的叠加原理可知、两点的电场强度不同，、两点的电场强度也不同，故A正确；
B.在竖直方向和的电场中，、两点的电势相等，、两点的电势不等；在水平方向两个的电场中，、的电势相等，、两点的电势相等，根据叠加原理可知、两点电势相等，、两点电势不相等，故B错误；
C.在垂直方向、的电场中，连线是一条等势线，其上各点的电势相等，在水平方向两个的电场中，点的电势与点的电势相等，高于点的电势，则根据电场的叠加可知点的电势与点的电势相等，高于点的电势，所以电子从点沿直线运动到点，电势能先增加后减小，故C正确；
D.电子从点沿直线运动到点，在竖直方向和的电场中，电场力对电子做负功，在在水平方向两个的电场中，电场力对电子也做负功，所以电子从点沿直线运动到点，电场力一直做负功，电势能一直增加，故D错误。故选AC。
9.
【解析】A.因表示电场中三个等势面的三条虚线是平行且等间距的，由此可判断电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点受到的电场力相等，故粒子在处加速度等于在处的加速度，故A错误；
B.根据电场线总是由电势高处指向电势低处可知，电场的方向是斜向左下方的，根据做曲线运动的物体总是向受力的那一侧弯曲可知粒子受到的电场力斜向左下方，即粒子受到的电场力的方向与场强的方向相同，故粒子带正电，故B正确；
C.粒子从运动到过程中电场力做负功，动能减小，故C错误；
D.粒子在点处的电势能为，粒子在点的动能为，根据，则可知点处电势能为，点处电势能为，粒子在电场中只有电场力做功，则点处动能和电势能之和应等于点处动能和势能之和，因此点处动能为，故D正确。故选BD。
10.
【解析】A.设连线中点为，则其电势为，故为等势面，电场线与等势面垂直，且沿着电场线方向电势降低，则电场线沿着方向，故A错误；
B.在匀强电场中，沿着电场线方向每前进相同的距离，电势变化相等，故，解得：，点电势为，则点电势低于点电势，故B正确；
C.由上可知，电场线沿着方向，质子从运动到做类平抛运动，垂直于方向做匀速运动，位移大小为，则运动时间为，故C正确；
D.根据，质子从点运动到点，电场力做功为，故D错误。
故选BC。
11.或 先不变后增大
【解析】带电小球的重力为，而对的静电力为，
当静止在与竖直方向夹角方向时，因对的静电场力为所受重力的倍，
对受力分析，、与，将与合成，则有：
解得：，
根据余弦定理，可得，，
解得或；
当对的静场力为所受重力的倍，仍能在处平衡，
根据几何关系可知此时与互相垂直，
由三角形相似可知，
随着电量的减小，细绳的拉力不变，库仑力减小。
当细绳变为竖直方向时，此时绳子拉力仍小于重力，
所以拉力先不变，后增大。
故答案为：或； 先不变后增大。
对小球受力分析，根据力的平行四边形定则，结合相似三角形之比，即可求解长度；根据电场力与重力的关系，结合在处平衡，可知，线长与的大小关系，当电量变化时，根据力的合成与分解，依据相似三角形之比，即可求解。
考查受力分析，掌握力的合成与分解的方法，理解相似三角形的边长间比与力之间比的关系，是解题的关键。
12.
【解析】小球经过点时速度最大，则在点的加速度为零，有，解得点的场强大小；小球从点运动到点过程中，根据动能定理可得，解得、两点间的电势差．
13.高于 平行于轴向右
【解析】解：电场线方向由指向，则点电势高于点电势。将半球面补成一个完整的球面
根据电荷分布对称性及均匀带电球壳内部的电场强度处处为零，可知左侧弧所带电荷与右侧弧所带电荷在点电场强度大小相等，方向相反，由对称性可知则点电场强度的方向平行于轴向右。
故答案为：高于；平行于轴向右。
14.解：电荷从无限远处移到电场中的点，要克服静电力做功，电荷的电势能增加；
无限远处电势能为零，则电荷在点具有的电势能，
点的电势为：；
由电势能的公式得：，即该电荷具有的电势能是，
答：电荷的电势能增加，电荷在点具有电势能；
点的电势是；
该电荷具有的电势能是。
15.【小题】带电粒子垂直进入电场后做平抛运动． 粒子在电场中加速度 沿方向位移 沿方向分速度， 水平方向上的位移为 设点到原点的距离为，据题有： 粒子出电场后又经时间达轴上点： 故点的坐标为：．
【小题】电场左边界的横坐标为， 当时，设粒子离开电场速度偏向角为 则： 又， 得．
16.； ；
【解析】电子从点移到点，由电场力做功与电势差的关系公式 ，可得、两点间的电势差
由匀强电场的电场强度与电势差的关系公式 ，可得匀强电场的场强大小
由题意可知
由匀强电场的电场强度与电势差的关系公式，可得
由电势差的定义式可得 ，由题意
可得
可得电子在点的电势能为