2024-2025学年山西省大同市第一中学校高二（上）月考物理试卷（9月）（含解析）

2024-2025学年山西省大同市第一中学校高二（上）月考
物理试卷（9月）
一、单选题：本大题共9小题，共36分。
1.三个完全相同的金属球、和，其中球带电量为，球带电量为，球不带电。若、两球之间的距离远大于球的半径，其间的静电力大小为，现将球先与球接触，移开后再与球接触，然后移到远处，则最后、两球之间的作用力大小为( )
A. B. C. D.
2.如图所示，点为均匀带电圆环的圆心，圆环的带电量为，直线垂直于圆环平面，圆环的半径，，两点间的距离，若取无穷远处电势为，点电荷电场中电势，表示点电荷的电荷量，表示与点电荷间的距离，为静电力常量，下列判断正确的是( )
A. 点的电场强度为，电势为 B. 点的电场强度大小为
C. 点的电势大小为 D. 电子在点的电势能小于在点的电势能
3.电线一端意外掉落在地面上的点，在周围形成电场，电场等势面的分布如图所示。图中线段表示甲、乙、丙、丁四只羊，线段长度表示羊前后足所站位置之间的距离，四条线段长度相等。则其中触电风险最大的羊是( )
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
4.如图甲所示为半径为、均匀带正电的球体，为过球心的直线上的两点，且，，球体在空间产生对称的电场，电场强度大小沿半径方向分布情况如图乙所示，图中已知，曲线部分的线下面积等于部分的线下面积。则下列说法正确的是( )
A. 点的电势高于点的电势
B. 点的电场强度大小小于点的电场强度大小
C. 从球面到点的电势差小于、两点间的电势差
D. 电荷量为的正试探电荷沿直线从点移到点的过程中，电场力做功
5.如图所示，一带正电的点电荷固定于点，两虚线圆均以为圆心，两实线分别为带电粒子和先后在电场中运动的轨迹，、、、、为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法中正确的是( )
A. 带正电荷，带负电荷
B. 在点的动能大于它在点的动能
C. 在点的电势能等于在点的电势能
D. 从点运动到点的过程中克服电场力做功
6.关于电势和电场强度，下列说法正确的是( )
A. 电场强度为零的点，电势一定为零
B. 电势为零的点，电场强度一定为零
C. 同一电场线上的各点，电势一定相等
D. 正电荷沿电场线方向移动时，电势能一定减少
7.如图，实线为电场中的电场线，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，一个带正电荷的粒子不计重力在等势面处时的动能为，运动到等势面处时的动能为零，现取等势面为零电势面，则当此电荷的电势能为时的动能是( )
A. B. C. D.
8.如图为定性研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置，平行板电容器的板与静电计相连，板和静电计金属壳都接地。若充电后保持电容器带电量不变，图减小正对面积图增大距离，图插入电介质，下列说法正确的是( )
A. 图中静电计测量的是电容器的带电量
B. 图静电计的指针张角变大，故平行板电容器的电容变大
C. 图静电计的指针张角变大，故平行板电容器的电容变大
D. 图静电计的指针张角变小，故平行板电容器的电容变大
9.两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结，置于场强为的匀强电场中，小球和小球均带正电，电量分别为和。将细线拉直并使之与电场方向平行，如图所示。若将两小球同时从静止状态释放，则释放后细线中的张力为不计重力及两小球间的库仑力
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
10.如图所示，、两个等量正的点电荷固定放置，为、连线中点，在、连线的垂直平分线上点，由静止释放一个负的点电荷，该点电荷仅在电场力作用下运动，取点电势为零，在该点电荷从点运动到点过程中，速度随时间、电势能随运动位移的关系可能正确的是( )
A. B. C. D.
11.如图所示，在匀强电场中有一正四面体，分别是正四面体的四个顶点，四面体的棱长分别为棱的中点，它们的电势分别为，下列说法正确的是( )
A. 点电势
B. 电场强度大小
C. 场强方向垂直于所确定的平面向上
D. 将一个电子从点移到点，电势能增加
12.如图所示，、是两个带有同种电荷的小球，用绝缘细线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平地面的高度相等，绳与竖直方向的夹角分别为、，且、，若同时剪断两根细线，空气阻力不计，两球带电量不变，则下列叙述正确的是( )
A. 两球质量
B. 剪断细线后，两球组成的系统机械能守恒
C. 剪断细线后，两球组成的系统水平方向动量守恒
D. 落地时球速率大于球速率
三、实验题：本大题共1小题，共8分。
13.美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板、分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有_______。
A.油滴质量 B.两板间的电压 C.两板间的距离 D.两板的长度
用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量______已知重力加速度为。
在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷。其值为______。保留三位有效数字
关于元电荷下列说法正确的是( )
A.油滴的电荷量可能是 油滴的电荷量可能是
C.元电荷就是电子 任何带电体所带电荷量可取任意值
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
14.如图，足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点，和围绕做匀速圆周运动，恰能保持静止，其中和间的距离分别是和。不计三质点间的万有引力，求和的比荷之比。
15.如图所示，电荷量为、质量为的带正电小球，用轻质不可伸长的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，细线长为。假设电场区域足够大，静止时细线与竖直方向夹角，小球在运动过程中电荷量始终保持不变，，，重力加速度为。
求匀强电场电场强度的大小；
若保持电场强度大小不变，某时刻将电场方向改为竖直向上，求小球运动到最低点时的速度大小；
16.如图所示，在平面直角坐标系第一象限和第二象限区域内有电场强度均为、方向分别沿负方向和负方向的匀强电场，将一电荷量为、质量为的粒子由第一象限的点静止释放，不计粒子重力，求：
粒子到达轴的时间；
粒子从第二象限电场的左侧边界飞出时的位置坐标。
答案解析
1.
【解析】原来、两球之间静电力大小为
球先与球接触，移开后
，
球再与球接触，然后移到远处
则最后、两球之间的作用力大小为
故选A。
2.
【解析】A.将圆环分成个微元，每个微元均能够看为点电荷，电荷量为
根据对称性及场强叠加原理，则圆心点的电场强度为；圆心点的电势为
故A错误；
B.将圆环分成个微元，每个微元均能够看为点电荷，设微元到点距离为 ，连线与轴夹角为 ，根据对称性及场强叠加原理，得点的电场强度大小为
故B正确；
C.由题意，可得点的电势大小为
故C错误；
D.由前面分析可知
根据同一负电荷在电势越低的地方电势能越大，则电子在点的电势能大于在点的电势能，故D错误。
故选B 。
3.
【解析】由题图可知，乙羊所处的位置等势面最密，因此乙羊前后足所站位置之间的电势差最大，并由
可知乙羊前后足所站位置之间的电势差大于，其它羊前后足所站位置之间的电势差都小于，所以乙羊所处的位置触电风险最大。
故选B。
4.
【解析】A.球体带正电，周围电场线向外背离球体，根据沿电场线方向电势降低可知，的电势高于的电势，故A正确；
B.根据图乙可知，点电场强度大于点，故B错误；
C.曲线下的面积表示电势差，部分的面积大于部分的面积，所以从球面到点的电势差大于、两点间的电势差，故C错误；
D.根据图象部分的面积等于部分的面积，可得、两点的电势差为
则带电荷量为的正点电荷沿直线从点移动到点的过程中，电场力做功为
故D错误。
故选A。
5.
【解析】A.由带电粒子在正点电荷的电场中运动的轨迹可知，受到的是库仑引力，受到的是库仑斥力，因此带负电，带正电，故A错误；
B.正点电荷的电场，离电荷越近电势越高，点电势高于点电势，带负电，带负电粒子从高电势到低电势，电场力做负功，电势能增大，动能减小，因此在点的动能小于它在点的动能，故B错误；
C.由题图可知，点和点在同一个圆上，两点电势相等，根据 ，由于带负电，带正电，所以在点的电势能不等于在点的电势能，故C错误；
D.从点运动到点的过程中，是从低电势到高电势，带正电，所以克服电场力做功，故D正确。
故选D。
6.
【解析】A.电场强度为零的点，电势不一定为零，例如等量同种点电荷连线的中点位置，电场强度为零，选择无穷远处电势为零时，该中点位置电势不为零，A错误；
B.电势为零的点，电场强度不一定为零，例如等量异种点电荷连线的中点位置，选择无穷远处电势为零时，该中点位置电势为零，而该位置的电场强度不为零，B错误；
C.沿电场线方向，电势逐渐降低，则同一电场线上的各点，电势一定不相等，C错误；
D.正电荷所受电场力的方向与电场强度方向相同，则正电荷沿电场线方向移动时，电场力做正功，电势能一定减少，D正确。
故选D。
7.
【解析】】根据题意可知相邻等势面间电势差相等，则从等势面到等势面与从等势面到等势面，粒子克服电场力做的功相等；由于从等势面处到等势面处，粒子动能减少 ，则从等势面处到等势面处，粒子动能减少 ，而粒子在等势面处时的动能为 ，所以粒子在等势面处时的动能为 ；现取等势面为零电势面，则粒子的动能和电势能之和为 ，且动能和电势能之和保持不变，所以当此电荷的电势能为 时的动能是 。
故选D。
8.
【解析】解：、图中静电计测量的是电容器的两极板的电势差，故A错误；
B、图正对面积减小时，根据，判断电容变小，电容器的带电量不变，根据判断电势差变小，所以静电计指针的偏转角度增大，故 B错误；
C、图板间距离增大时，电容变小，电容器的带电量不变，电势差变大，静电计指针的偏转角度增大，故C错误；
D、图插入电介质时，电容变大，带电量不变，电势差减小，静电计指针的偏角减小，故D正确。
故选：。
静电计测量的是电容器两极板间的电势差，电势差越大，金属箔张角越大。根据，判断电容的变化，根据判断电势差的变化。
解决本题的关键根据，判断电容的变化，根据判断电势差的变化，注意静电计与验电器的区别。
9.
【解析】解：对球、整体受力分析，根据牛顿第二定律得：
，
对球受力分析，由牛顿第二定律得：
，
两式联立得：，故A正确．
故选：．
对球、整体受力分析，根据牛顿第二定律求出整体的加速度．对球受力分析，由牛顿第二定律求出细线中的张力．
解决本题关键在于把牛顿第二定律和电场力知识结合起来，在研究对象上能学会整体法和隔离法的应用．
10.
【解析】．图像中图线的斜率表示加速度，根据静电场的叠加可知， 间的电场强度可能一直减小，也可能先增大后减小，根据
可知如果电场强度一直减小，则电场力一直减小，加速度一直减小，如果电场强度先增大后减小，则电场力先增大后减小，加速度先增大后减小。故A错误；B正确；
根据电场力做功与电势能变化的关系
可知 图像中图线的斜率表示电场力，由前面分析可知，电场力可能一直减小，也可能先增大后减小。故C正确；D错误。
故选BC。
11.
【解析】C.连接 ，其中点电势 ，连接 ，取 中点，连接 、 ，有 且 ，则点电势 ，其中 点电势 ，连接 、 ， 为 中点， 为 中点，如图所示，
有
可知三角形 所在的平面为等势面， 与三角形 所在的平面垂直，则电场线沿 方向由 指向 ，故C错误；
A.由几何知识可知， 与 平行且相等，有
所以 ，故A错误；
B.匀强电场的场强大小为
故B正确；
D.由
可知 ，则、两点间的电势差为
将一个电子从点移到点，电场力做功为
则电势能增加量为
故D正确。
故选BD。
12.
【解析】A.设、球间库仑斥力为，对、球受力分析，由平衡条件得：，可得：，故A正确；
B.剪断细线后，两球组成的系统有库仑力做功，机械能不守恒，故B错误；
C.剪断细线后，两球组成的系统在水平方向合外力为，水平方向动量守恒，故C正确；
D.落地时，竖直方向只受重力作用，从相同的高度下落，故竖直速度相同，水平方向所受合外力为零，故水平方向动量守恒，则有，则水平方向的速率关系为，故落地时的速度大于的速率，故D错误。
故选AC。
13.



【解析】平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有
可得
所以要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有油滴质量，两板间的电压，两板间的距离。
故选ABC。
根据问分析可知，该油滴的电荷量为
在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷。其值为
油滴的电荷量只能是元电荷 的整数倍，根据
，
故A错误，B正确；
元电荷不是电子，只是在数值上等于电子或质子的带电量；任何带电体所带电荷量都只能是元电荷的整数倍，故CD错误。
故选B。
14.根据恰能保持静止可得
做匀速圆周运动，根据受到的合力提供向心力
做匀速圆周运动
联立解得和的比荷电量与质量之比之比应是 。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.解：对小球进行受力分析，根据平衡条件有
解得
电场方向改为竖直向上，小球运动到最低点过程有
解得
答：匀强电场电场强度的大小为为；
小球运动到最低点时的速度大小为。
【解析】详细分析和解答过程见【答案】
16.【详解】粒子在第一象限内做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
根据位移公式有
解出
粒子从第一象限内，根据速度公式有
粒子从第二象限内做类平抛运动，加速度大小与第一象限内相等，若粒子在达到 轴之前已经飞出电场，则有
解得
表明粒子在达到 轴之前已经飞出电场，之后做匀速直线运动，则飞出点的横坐标为 ，纵坐标为
则粒子从第二象限电场的左侧边界飞出时的位置坐标为

【解析】解析及详细解答过程见答案
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