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（含解析）

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。
答案解析
1..
【解析】A.法拉第提出了用电场线描述电场的方法，选项A错误；
B.电荷量的单位库仑不是国际单位制中七个基本单位之一，是导出单位，选项B错误；
C.负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能一定增加，选项C正确；
D.电场强度大的地方电势不一定高，例如负点电荷附近的场强较大，电势较低；电场强度小的地方电势不一定低，例如两等量同种电荷连线的中点场强为零，但是电势较高，选项D错误。
故选C。
2..
【解析】点电荷和之间存在斥力，点电荷和间存在引力，可知和带异种电荷；根据库仑定律可得
，
可得
故选A。
3..
【解析】】表示该电池能够提供的总电量，选项A错误；
B.根据
可得手机播放视频时电流与待机时电流的比值为
选项B正确；
C.放电时电池可输出的最大电荷量为
选项C错误；
D.电池充满电后以的电流可连续工作
选项D错误。
故选B。
4..
【解析】A.和两点电场线的疏密程度相同，场强方向也相同，可知场强大小关系为
选项A错误；
B.静电平衡时导体是等势体，则和电势大小关系为
选项B错误；
C.球壳的感应电荷在处的合场强与外部场强等大反向，则球壳的感应电荷在处的合场强不为零，选项C错误；
D.因 且到金属壳间距离等于与金属壳间距离且两段距离上的场强分布相同，根据可知，两点间的电势差等于两点间的电势差，选项D正确。
故选D。
5..
【解析】A.匀速运动时，板不动，电容器的电容不变，则电容器带电量不变，回路无电流，电流表示数为零，故A错误；
B.突然向前减速时，板向前运动，则板间距变小，根据 ，可知电容器的电容增大，由于电压不变，则电容器带电量增大，电流由向流过电流表，故B正确；
C.突然向前加速时，板向后运动，则板间距变大，根据 ，可知电容器的电容减小，故C错误；
D.保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，极板受力不变，则弹簧形变量不变，极板相对极板的位置不变，则电容器的电容不变，电容器带电量不变，电路中无电流，电流表示数不变，为零，故D错误。
故选B。
6..
【解析】A.设的中点为，根据匀强电场电势差与电场强度的关系可知
代入数据解得
则连线为等势线，电场方向垂直直线，但具体指向不能确定，所以无法确定点电势，故A错误；
B.匀强电场中，沿相同方向上相等距离的两点电势差相等，则

选项B错误；
C.根据电场线与等势线的关系可知，电场线只需要与垂直即可，即如图所示，不一定从指向，选项C错误；
D.负电荷从移动到电场力做正功，则电势能减少，D正确。
故选D。
7..
【解析】A.若外力作用在上，对受力分析可知，绳子的拉力为零，对分析，由于静止，故合力为零，施加的外力等于环的重力，故外力大小为
方向竖直向上，故A错误；
B.若外力作用在上，对受力分析可得
解得绳子的拉力为
环不受杆的弹力，则外力大小为
故B错误；
将、的速度分解为沿绳的方向和垂直于绳子的方向，两物体沿绳子方向的速度大小相等，有
在运动过程中，、组成的系统机械能守恒，则
解得
，
故C正确，D错误。
故选C。
8..
【解析】电场线的疏密表示电场的强弱，从到电场强度先增大后减小，根据能量守恒关系，则
而
且
可知
由此粒子的动能与的图线斜率是先增大后减小，故AB错误；
图像斜率的绝对值代表电场强度的大小，从到电场强度先增大后减小，则从到的 图像的斜率的绝对值先增大后减小，故C正确，D错误。
故选C。
9..
【解析】A.、两点间的电势差为
根据沿电场线电势降低，电场方向由指向，故A正确；
B.匀强电场的场强大小为
故B错误；
C.之间的电势差
故C正确；
D.把该电荷从点移动到点，电场力做功为
电场力做负功，电势能增加了，故D错误。
故选AC。
10..
【解析】设加速电场电压为。偏转电场场强，板长，则根据
在偏转电场中
离开偏转电场时的速度
联立解得
可知与离开偏转电场时的速度之比为： 选项A错误，B正确；
根据
可得
则与在偏转电场中沿电场方向的位移之比为：，选项C正确，D错误。
故选BC。
11..
【解析】由到重力做正功，电场力做负功，小球的机械能不守恒，在最低点，电势能最大，机械能最小，故A正确，B错误。
开始没加电场时小球恰能通过最高点，则
且从点到点满足
与质量无关加上电场后，重力与电场力的合力变为，则当从斜面上高处释放小球后，小球仍然是刚好能通过轨道的最高点，若从斜面上高于原位置无初速释放小球，小球也一定能通过点，所以C正确，D错误；
故选AC。
12..
【解析】B.根据几何关系可知，杆缓慢转动直至竖直过程中，小球、间的距离不变，恒为 ，根据库仑定律，小球、间的库仑力大小为
可知小球、间的库仑力大小不变，小球对的库仑力不做功，故A正确，B错误；
C.轻杆受力图所示
根据平衡条件可得
库仑力 不变， 逐渐增大，则地面对杆的支持力 将逐渐减小，故C正确；
D.外力做功使小球的重力势能增加，则外力做功为
故D正确。
13..


【解析】此过程中小球重力势能的减少量为
相邻两个球间的时间间隔
则位置速度
位置速度
小球段动能的增加量为
根据逐差法，小球下滑过程中的加速度
14..
到
变小

【解析】电流表的内阻为
解得
电容器充电时上极板带正电，将单刀双掷开关与“”端相接，通过电阻的电流从到。
电容器放电时的 图线与坐标轴围成的面积为表示电容器放电的电荷量
电容器的电容为
由 ，可知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则电容减小，由 ，可知电容器充电后电压不变，电容器所带电荷量减小，所以得到的 图像中图线与坐标轴所围成的面积将变小
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

【解析】详细解答和解析过程见.
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

【解析】详细解答和解析过程见.
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

【解析】详细解答和解析过程见.
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

【解析】详细解答和解析过程见.
第1页，共1页