四川省成都市双流区成都金苹果锦城第一中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（含答案）

成都金苹果锦城一中2023～2024学年（上）高2022级期中考试试题
（物理）
考试时间：75分钟；满分：100分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、单选题（本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分。每小题只有一个选项符合题意。）
1．下列关于电场强度的三个表达式、和的叙述，错误的是
A．是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量
B．是点电荷电场强度的决定式，Q是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场
C．是匀强电场场强的计算式，d是两点间沿电场线方向的距离，它仅适用于计算匀强电场的场强
D．从点电荷场强决定式分析库仑定律的表达式，式中是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小，而是点电荷产生的电场在处的场强大小
2．如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S，有n2个一价负离子通过溶液内某截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是
A．当n1 =n2时，电流为零
B．当n1>n2时，溶液中电流方向从A→B，电流为
C．当n1D．溶液中电流方向A→B，电流为
3．一条粗细均匀的电阻丝，电阻为R，圆形横截面的直径为d。若将它拉制成直径为的均匀细丝，电阻变为
A． B． C．10000R D．100R
4．两列相干水波的干涉图样如图所示，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的振幅均为5cm，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是
A．P点保持静止不动
B．图示时刻D点正处于平衡位置且向下运动
C．再过半个周期，E点变为减弱点
D．图示时刻A、B两点的竖直高度差为10cm
5．两个完全相同的正四棱锥叠放在一起，构成如图所示的形状，其中a点固定点电荷，c点固定点电荷，O点为两棱锥公共正方形底面的中心，且，规定无穷远处的电势为零，则下列说法正确的是
A．b点的电势比e点的电势高
B．b、d两点的电场强度不同
C．负电荷沿棱由移动的过程中，电场力一直做正功
D．若将由a点放到e点，则O点的电势不变
6．电荷量分别为和的两点电荷的电场线分布如图所示，O、A、B是两电荷连线上的三点，O点是连线的中点，且，C、D连线中垂线上两点，且，一带电粒子沿轨迹在电场中运动，下列说法正确的是
A．C点场强等于D点场强
B．
C．粒子带正电，加速度先减小后增大
D．把一负电荷从C点沿直线移至D点，电势能先增大后减小
7．一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔（小孔对电场的影响可忽略不计）。小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并恰好在下极板处（未与极板接触）返回。下列说法正确的是
A．若保持开关闭合，将下极板向上平移，粒子将会从下极穿出而不能返回
B．若保持开关闭合，将下极板向上平移，粒子将会在距上极板处返回
C．若断开开关，将上极板向上平移，粒子将会在距上极板处返回
D．若断开开关，将上极板向下平移，粒子仍能返回
二、多选题（本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部
选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。）
8．如图所示，图甲为沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是
A．该波沿轴正方向传播
B．该波波速为
C．该波可以与另一列频率为的波发生稳定的干涉现象
D．波在传播过程中遇到大小的障碍物能发生明显的衍射现象
9．如图所示为某静电除尘装置的原理简图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，放电极和集尘极加上高压电场，放电极使尘埃带上负电，尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，从而达到除尘目的，图中虚线为电场线（方向未标），不考虑尘埃的重力。结合以上情境下列正确的是
A．尘埃将沿着电场线从放电极向集尘极运动
B．此电场中电势降低的方向，就是场强的方向
C．尘埃在迁移过程中电势能减小
D．图中A点电势低于B点电势
10．如图所示，a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们恰好位于以O点为圆心的圆弧上（ab和cd是该圆的两条直径），已知电场方向平行于圆弧所在的平面，圆半径为，a点电势为，c点电势为，O点电势为，下列说法正确的是
A．b点电势为 B．
C．电场方向垂直向下 D．电场强度大小为
11．如图，在水平向右的匀强电场中，一个质量为m、电荷量为+q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为g，电场强度，不计空气阻力，下列说法正确的是
A．若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则过最高点D的最小速度为
B．若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则小球运动到B点时机械能最大
C．若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球从C到D的过程中机械能不守恒
D．若将小球从A点由静止释放，小球能沿圆弧运动到D点且速度为零
第II卷（非选择题）
三、填空题（12题每空3分，13题每空2分；共14分）
12．某研究性学习小组在探究电荷间的相互作用与哪些因素有关时，设计了如下实验：把一个带正电的小球放在A处，然后把挂在丝线上的带正电小球先后挂在、位置。测得丝线两次的偏角分别为和，而且由于丝线的长度可以调节，两次都确保小球的位置a和b与A在同一条水平线上。
12题图 13题图
（1）该实验探究结果表明：电荷之间的相互作用力，随着距离增大而 ；（填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）如果两带电小球都可以看成点电荷，则两次的间距之比 （可用无理数表示）。
13．如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器的因素，其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地，电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。
（1）关于此实验，下列说法正确的是 ；
A．本实验采用的科学方法是控制变量法 B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况
C．A板与静电计的指针带的是异种电荷 D．静电计可以用电压表替代
（2）保持B板不动，将A板向右移动，静电计指针张角 ；保持板不动，向两板间插入陶瓷片，静电计指针张角 ；（填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）改变相关因素使电容器电容发生变化，从而可以测量某些物理量，因此可制作电容式传感器。保持B板不动，将A板上下移动会使静电计指针的偏角变化。下列传感器电容变化和此原理相同的是 ；
四、解答题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案必须明确写出数值和单位。）
14．（12分）如图甲所示，电荷量为的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度的大小与时间的关系如图乙所示，物块运动速度与时间的关系如图丙所示，取重力加速度。求：
（1）物块的质量；
（2）物块与水平面的动摩擦因数；
（3）前2秒内静电力做的功。

15．（15分）如图所示，xOy平面内的第三象限内有加速电场，电势差为U，一比荷为k的带正电粒子从A点由静止加速，从B点进入第二象限内的辐向电场（电场强度方向指向O），沿着半径为R的圆弧虚线（等势线）运动，从C点进入第一象限内沿y轴负方向的匀强电场中，从点射出电场，不同象限内电场互不影响，不计粒子的重力。求：
（1）带电粒子经过B点时的速度大小；
（2）第一象限匀强电场的场强大小；
（3）第二象限内的辐射电场沿着等势面BC处的电场强度。
16．（15分）如图甲所示，真空中的粒子源可连续不断均匀地逸出带负电粒子（初速度为零），粒子质量，带电量，粒子通过电压的加速电场后，由小孔穿出，沿两个彼此绝缘且靠近的金属板A、B的中点垂直射入偏转电场，A、B板间距，板长，两板间电压如图乙所示为方波形周期电压，已知，时刻进入金属板的粒子恰好从偏转电场的中线离开，距两极板右端处竖直放置一足够大的荧光屏，以荧光屏中点O为原点建立如图所示坐标，不计粒子重力。（粒子若打在极板上，不影响两板间电压）
（1）能从板离开的粒子在偏转电场中运动时间；
（2）电压；
（3）粒子打在荧光屏上的坐标范围。
参考答案：
1．A
【详解】A．是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是试探电荷的电荷量，故A错误；
B．是点电荷电场强度的决定式，只适用于点电荷，故B正确；
C．是匀强电场场强的计算式，d是两点间沿电场线方向的距离，它仅适用于计算匀强电场的场强，故C正确；
D．从点电荷场强决定式分析库仑定律的表达式，式中是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小，而是点电荷产生的电场在处的场强大小，故D正确。
故选A。
【点睛】本题考查电场强度公式各量的含义以及是公式使用的条件。
2．D
【详解】AC．根据正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，可判断出溶液中电流方向为A→B，故AC错误；
BD．由题意t秒内流过横截面S的电荷量为
可得电流为
故B错误，D正确。
故选D。
3．C
【详解】把电阻丝拉制成直径是的均匀细丝后，其横截面积变为原来的，长度变为原来的100倍，所以它的电阻变为
故选C。
4．A
【详解】A．由图可知P点为振动减弱点，且两列波的振幅相等，则P点保持静止不动，故A正确；
B．由图可知D点为振动减弱点，且两列波的振幅相等，则D点保持静止不动，故B错误；
C．由图可知E点为振动加强点，再过半个周期，E点仍为振动加强点，故C错误；
D．由图可知A、B两点均为振动加强点，此时A点位移为
B点位移为
图示时刻A、B两点的竖直高度差为
故D错误。
故选A。
5．D
【详解】A．等量异种电荷的电场线和等势线分别是关于连线和中垂线对称的，由等量异种电荷的电场特点，结合题图可知，两点在等量异种电荷的中垂面上，因此两点的电势相等，选项A错误；
B．由于b、d两点到O点的距离相等，由对称性可知，b、d两点的电场强度大小相等，方向相同，选项B错误；
C．由于为连线的中垂面，则该面上所有点的电势相同，因此负电荷沿棱由移动的过程中，在同一个等势面内运动，电场力一直不做功，选项C错误；
D．将从a点移动到e点，由几何关系可知O点位于连线的中垂线上，则O点的电势仍为零，因此O点的电势不变，选项D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．场强是矢量，C点与D点场强的方向不同，故A错误；
B．沿着电场线方向，由题意可知，AO上任意一点的场强都大于OB上任意一点的场强，AO的平均场强大于OB的平均场强，又OA=OB，故，故B正确；
C．粒子带正电，沿MN轨迹运动时，场强先增大后减小，电场力也先增大后减小，由牛顿第二定律可得，加速度先增大后减小，故C错误；
D．把一负电荷从C点沿直线 CD 移至D点，由电场力方向与速度方向先夹锐角后夹钝角知电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】AB．极板未移动前，根据动能定理
若保持开关闭合，若将下极板向上平移，设粒子从距离上极板x处返回，根据动能定理得
联立解得
故AB错误；
C．若断开开关，电荷量保持不变，电场强度
保持不变，断开前根据动能定理
断开后，将上极板向上平移，根据动能定理
解得
故C正确；
D．若断开开关，将上极板向下平移，根据动能定理得
解得
故落到下极板，故D错误。
故选C。
8．AB
【详解】A．从乙图可知，时刻，质点正在平衡位置向轴正方向振动，根据振动和波动的关系，该波沿轴正方向传播，选项A正确；
B．波长为12m，周期为0.2s，由，可以计算出波速为，选项B正确；
C．波的周期是，频率为，与其发生稳定干涉现象的波的频率也为，选项C错误；
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长短或相差不多，选项D错误。
故选AB。
9．CD
【详解】A．尘埃受到的电场力沿电场线的切线方向，不可能沿电场线运动，故A错误；
B．沿电场线方向电势降低，场强方向沿电场线切线方向，故B错误；
C．尘埃在迁移过程中只受电场力，动能在增大，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D．尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，负电荷所受力方向与场强方向相反，因此电场线从集尘集指向放电极，沿电场线方向电势降低，故A点电势低于B点电势，故D正确。
故选CD。
10．AD
【详解】A．根据匀强电场电势差与电场强度的关系可知Oc中点e的电势
则ae为等势线，可知电场线沿Oc方向，根据
解得
故A正确；
B．根据电势差公式
故B错误；
C．由上述可知电场线沿Oc方向，故C错误；
D．根据电场强度计算公式得
故D正确。
故选AD。
11．BC
【详解】A．由于电场强度mg=Eq，将电场力和重力合成，合力方向通过圆心时，合力所在的直线与圆周的交点是速度最大点和最小点。当绳子拉力为零时，物体的加速度大小为
故若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为v，在右上方的交点时，绳子拉力为零，此时则有：
解得，
故过最高点D的最小速度一定大于，故A错误；
B．除重力和弹力外其它力做功等于机械能的增加值，若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时，电场力做正功最大，故到B点时的机械能最大，故B正确；
C．若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球从C到D的过程中电场力做功，所以机械能不守恒，故C正确；
D．由于mg=Eq，则小球受合力方向与电场方向夹角45°斜向下，故若将小球在A点由静止开始释放，它将沿合力方向做匀加速直线运动，故D错误；
故选BC。
12． 减小
【详解】（1）[1]对小球受力分析可知
则θ角越大，库仑力越大，距离越大，则θ角越小，库仑力越小；则该实验探究结果表明：电荷之间的相互作用力，随着距离增大而减小。
（2）[2]受力分析可知
解得
13． AC/CA 减小 减小 BD/DB
【详解】（1）[1]
A．本实验采用的科学方法是控制变量法,其它物理量不变，改变其中某一个物理量，A正确；
B．静电计测量的是电势差，该实验电量不发生变化，B错误；
C．静电计与B板连接，所以与A板带的是异种电荷，C正确；
D．电压表必须有电流通过才行，所以不能用电压表代替，D错误。
故选AC。
（2）[2]A板向右移动，根据
得电容变大，根据
电量不变，电势差减小，静电计指针张角减小。
[3]向两板间插入陶瓷片，电容增大，同理，张角减小。
（3）[4]保持B板不动，将A板上下移动，目的是改变两极板的正对面积，由此可知，BD符合题意，A图为改变介电常数，C图为改变两极板间距。
故选BD。
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）在内由题图可得
在物块的加速度为
由牛顿第二定律得
代入数据解得
（2）在内由题图可得
又
解得
（3）由题意可得，在匀强电场中电场力为
由题图丙得前1秒内的位移为
则电场力做的功为
第2秒内的位移为
则电场力做的功为
则前2秒内静电力做的功为
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据动能定理
可得，带电粒子经过B点时的速度大小
（2）从B点进入第二象限内的辐向电场（电场强度方向指向O），沿着半径为R的圆弧虚线（等势线）运动，速度大小不变，进入第一象限做类平抛运动
，
解得，第一象限匀强电场的场强大小为
（3）第二象限内匀速圆周运动
解得，第二象限内的辐射电场沿着等势面BC处的电场强度为
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）当粒子通过加速电场，由动能定理可得
解得
粒子进入偏转电场后在水平方向做匀速直线运动，若能离开偏转电场
解得
粒子在两极板中的运动时间刚好与交变电压的周期T相同
（2）时刻进入金属板的粒子，在内竖直方向做匀加速直线运动，对粒子竖直方向分运动研究，由牛顿第二定律可得
得
时刻
粒子恰好从偏转电场的中线离开，故内粒子的位移为，则有
解得
同理
解得
，
（3）时刻进入的粒子打在荧光屏距离O点最近处，一部分粒子会打在下级板处而不能到达荧光屏，恰好从下级板边缘出射得粒子打在荧光屏距离O点最远处，如图所示
无论从何处离开极板，粒子在竖直方向分速度与水平分速度相同，即速度与水平方向夹角相等。
由几何关系，
故范围为