2023-2024学年山东省青岛市即墨区第一中学高一（下）期末考试物理试卷（含答案）

2023-2024学年山东省青岛市即墨区第一中学高一（下）期末考试
物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.下列关于静电场的说法正确的是( )
A. 开普勒提出了用电场线描述电场的方法
B. 电荷量的单位库仑是国际单位制中七个基本单位之一
C. 负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加
D. 电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低
2.点电荷和相距，和之间存在大小为的斥力；点电荷和相距，和之间存在大小为的引力。关于和的电性以及电荷量之比，下列说法正确的是( )
A. 和带异种电荷，：：
B. 和带异种电荷，：：
C. 和带同种电荷，：：
D. 和带同种电荷：：
3.某手机的说明书标明该手机电池容量为，待机时间为天；说明书还标明该手机播放视频的最长时间为小时。下列说法正确的是( )
A. 表示该电池能够提供的电能总量
B. 手机播放视频时电流与待机时电流的比值为
C. 放电时电池可输出的最大电荷量为
D. 电池充满电后以的电流可连续工作小时
4.经典电磁场理论明确给出了场中导体会影响空间静电场的分布。如图是一个金属球壳置于匀强电场后周围电场线分布情况，其中、两点对称分布在球壳两侧，点位于球壳上，点位于球壳中心，下列说法正确的是( )
A. 和场强大小关系为
B. 和电势大小关系为
C. 球壳的感应电荷在处的合场强为零
D. 两点间的电势差等于两点间的电势差
5.智能手机中运动步数的测量原理如图所示，和为电容器两极板，板固定，板与固定的两轻弹簧连接，且只能按图中标识的“前后”方向运动，下列说法正确的是( )
A. 匀速运动时，电流表示数不为零
B. 突然向前减速时，电流由向流过电流表
C. 突然向前加速时，电容器的电容变大
D. 保持向前匀减速运动时，电阻的电流减小
6.如图，电场方向未知的匀强电场中有一立方体。已知、、三点的电势分别为、，，下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 电场强度的方向一定从指向
D. 负电荷从移动到电势能减少
7.如图，圆环和分别套在竖直杆和水平杆上，、两环用一不可伸长的轻绳连接。初始时，在外力作用下、两环均处于静止状态，轻绳处于伸直状态且与竖直杆夹角为。撤去外力后，小环和各自沿着竖直杆和水平杆运动。已知、两环的质量均为，绳长为，重力加速度为，不计一切摩擦。下列说法正确的是( )
A. 若外力作用在上，则外力大小为
B. 若外力作用在上，且环不受杆的弹力，则外力大小为
C. 轻绳与竖直杆夹角为时，小环的速率头
D. 轻绳与竖直杆夹角为时，小环的速率为
8.某电子透镜两极间的电场线分布如图所示，正中间的电场线是直线，其他电场线对称分布，取正中间电场线上左侧的某点为坐标原点，沿电场线方向建立轴。一电子仅在电场力作用下，以某一初速度从点向右沿轴运动到点，电子的动能和轴各点的电势与坐标的关系图像中可能正确的是( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图，、、是位于匀强电场同一条电场线上的三点，，。将电荷量为的正点电荷从点移动到点，静电力做功为。下列说法正确的是( )
A. 电场方向由指向
B. 匀强电场的场强大小为
C. 之间的电势差
D. 把该电荷从点移动到点，电势能减小了
10.静止的一价铜离子和二价的铜离子，经过同一电压加速后，再垂直电场线射入同一匀强电场，发生偏转后离开电场，下列说法正确的是( )
A. 与离开偏转电场时的速度之比为：
B. 与离开偏转电场时的速度之比为：
C. 与在偏转电场中沿电场方向的位移之比为：
D. 与在偏转电场中沿电场方向的位移之比为：
11.如图，在竖直平面内绝缘倾斜轨道和绝缘圆弧轨道平滑相接，一质量为的带正电小球从倾斜轨道高处由静止释放，刚好能通过圆轨道的最高点。现在轨道空间内加一竖直向上、范围足够大的匀强电场、且小球所受的电场力小于小球的重力，不计一切摩擦，下列说法中正确的是( )
A. 小球经过最低点时，机械能最小
B. 小球经过最低点时，电势能最小
C. 若从斜面上原位置无初速释放小球，小球一定能通过点
D. 若从斜面上高于原位置无初速释放小球，小球不一定能通过点
12.如图，绝缘墙角固定一带电量为的小球，光滑轻质绝缘细杆长为，其正中心固定一质量为、带电量为的小球，一开始轻杆与水平地面的夹角为，在杆底端水平外力的作用下，杆缓慢转动直至竖直。此过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球、间的库仑力大小不变 B. 小球对的库仑力做正功
C. 地面对杆的支持力逐渐减小 D. 外力做功为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.某同学为验证机械能守恒定律，将一质量为的小球从倾角为的斜面顶端滚下，用闪光频率为的频闪照相机给小球拍照，得到的照片如图所示，、、、、为小球滚下过程中的五个不同位置，用刻度尺测出相邻两个位置间的距离分别为、、、。
该同学研究小球段的运动，此过程中小球重力势能的减少量为_________，动能的增加量为________。若误差允许的范围内二者相等，则小球机械能守恒；
另一位同学根据如图照片来计算小球下滑过程中的加速度，为了充分利用记录数据，尽可能减小误差，他的计算式应为____________。结果用题中所给字母表示
14.在“观察电容器的充、放电现象”实验中。实验装置如图甲所示：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、电压传感器、电流表、电压表、单刀双掷开关以及导线若干。
先将单刀双掷开关与“”端相接，调节电阻箱的阻值，使电流表的指针满偏，记下这时电流表的示数、电压表的示数，此时电阻箱的阻值为，则电流表的内阻为________；
再将单刀双掷开关与“”端相接，通过电阻的电流_________填“从到”或“从到”。从开关与“”端相接瞬间开始计时，利用电压传感器和数据处理软件得到图像如图乙所示，已知图线与坐标轴围成的面积为。根据该图像可以粗测出实验中电容器的电容_________；用题中已知物理量、和表示
若换用另个电介质相同、极板间距相等、极板正对面积较小的电容器进行实验，则得到的图像中图线与坐标轴所围成的面积将__________。填“变大”“变小”或“不变”
四、计算题：本大题共4小题，共46分。
15.如图，物体和用不可伸长的轻绳相连，悬挂在固定于天花板的轻质定滑轮上，物体和的质量分别为、。两物体由静止释放，在下降未落地时轻绳突然断裂，物体能够达到的最高点恰与物体释放位置处于同一高度。取开始时物体所在水平面为零势能面，重力加速度为，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。求
下降时物体的速度大小；
和开始时的机械能大小。
16.如图，一带电量为的点电荷固定在空间某一位置，一质量为的带电小球在下方水平面内做匀速圆周运动，圆心恰好在的正下方，半径为，向心加速度为，已知静电力常量为、重力加速度为，小球可看成点电荷。求：
小球的电性及电荷量大小；
圆心点的电场强度的大小。
17.如图，足够长的带电平行金属板、与水平方向夹角，相距，板间电场强度，其中板带正电，板带负电。、、、为金属板内侧的点，连线水平，连线中点有一个粒子源，可以在平行纸面内向各个方向释放不同速率、质量、电荷量的带正电粒子，连线过点且与金属板夹角。有一半径、圆心在连线上的圆，与连线交于、两点，重力加速度。求
初速度为零的粒子运动到金属板时的速度大小；
沿着方向释放速度大小为的粒子运动到金属板所用时间；
沿着垂直指向左上方的方向释放的粒子经过点时的动能。
18.如图甲，倾角为的斜面，底端固定一轻弹簧，顶端与一水平面相连。一绝缘轻绳将斜面上的物块通过轻质定滑轮与水平面上的物块相连。、的质量分别为、，不带电，带正电且电荷量。先将锁定，使细绳处于拉紧状态，滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧细绳与水平面平行。解除锁定，、从静止开始运动，此时的加速度大小，始终处于水平向右的匀强电场中且不会与滑轮碰撞，带电量保持不变。以物块的初始位置为坐标原点，沿斜面向下建立坐标轴，弹簧弹力与的位置关系如图乙所示。弹簧未超过弹性限度，重力加速度，不计一切摩擦。
求匀强电场的电场强度大小；
求物块、的最大速度；
取物块的初始位置为零电势点，求物块的电势能的最大值。
参考答案
1..
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8..
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12..
13..


14..
到
变小

15..根据系统机械能守恒可得
解得下降时物体的速度大小
轻绳断裂后，物体做竖直上抛运动，上升的最大高度为
取开始时物体所在水平面为零势能面，开始时的机械能大小为
开始时的机械能大小为

16..依据题意，小球在小球和的库仑引力与小球的重力的合力作用下，做匀速圆周运动，如图
因此球带负电荷。
向心加速度为 ，则
解得
所以库仑力大小为
由几何关系可知
解得小球的电荷量大小
由
解得
所以带电量为的点电荷在圆心点的电场强度的大小

17..由题目条件可知，静电力和重力大小分别为
由 ，结合几何关系可知合力方向由指向，大小为
由牛顿第二定律有
有几何关系知的距离为
由公式 解得
如图所示

带电粒子先以 向作匀减速运动，匀减速的位移
则粒子最终达到板，规定初速度方向为正方向，由匀变速位移公式得
解得
或 舍去
如图所示

初速度方向与合力方向垂直，粒子做类平抛运动，有
又
可以解出
从到由动能定理
解得

18..对，根据牛顿第二定律
对，根据牛顿第二定律
解得
，
物块、的速度最大时，物块、的加速度为零，则
由图可得
解得
对、整体，根据动能定理有
解得
设弹簧压缩量为 时，、间的绳子恰好松弛，设此时、的加速度都为 ，对有
对有
解得
，
设、间的绳子恰好松弛时，、的速度为 ，对、整体，根据动能定理有
解得
此后做匀减速运动，位移为
物块向左运动的最大距离为
物块的电势能的最大值

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