2024-2025学年四川省绵阳南山中学高二（上）月考物理试卷（9月）（含解析）

2024-2025学年四川省绵阳南山中学高二（上）月考物理试卷（9月）
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.下列说法正确的是( )
A. 只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒
B. 合外力对物体做功为零时，物体的机械能一定守恒
C. 点电荷和元电荷都是理想化模型
D. 若带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹与电场线一定重合
2.据报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电。某同学用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是( )
A. 该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大
B. 该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少
C. 该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量保持不变
D. 充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零
3.关于电场强度，下列说法正确的是( )
A. 由知，若电场中某点不放检验电荷，该点场强为
B. 由知，若减半，则变为原来的倍
C. 由知，以球心、为半径的球面上，各点场强均相同
D. 由知，不变时，越大，场强越小
4.如图所示，竖直固定靶上端为点，线段垂直于靶面，位于、两点的中点。某同学在练习飞镖时，第一次从点水平抛出的飞镖，击中点正下方的点，；第二次从点水平抛出的飞镖，击中点正下方的点，。若飞镖在点的初速度为，飞镖在点的初速度为( )
A. B. C. D.
5.如图，有一固定且内壁光滑的半球面，球心为，最低点为，在其内壁上有两个质量相同的小球可视为质点和，在两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，球的轨迹平面高于球的轨迹平面。、两球与点的连线与竖直线间的夹角分别为和，则( )
A. 、两球所受弹力的大小之比为：
B. 、两球运动的周期之比为：
C. 、两球的线速度大小之比为：
D. 、两球的转速之比为
6.如图所示，、、、、是半径为的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除点处的电荷量为外，其余各点处的点电荷电荷量均为，圆心处固定一点电荷，则所受静电力( )
A. 大小为方向沿方向 B. 大小为，方向沿方向
C. 大小为，方向沿方向 D. 大小为，方向沿方向
7.甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为，则碰撞过程两物块损失的机械能为( )
A. B. C. D.
8.如图甲所示，将质量均为的物块、沿同一径向置于水平转盘上，两者用长为的水平轻绳连接，轻绳恰好伸直但无拉力。已知两物块与转盘之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块与转轴的距离等于，整个装置能绕通过转盘中心的竖直轴转动。当转盘以不同角速度匀速转动时，两物块所受摩擦力大小与角速度二次方的关系图像如图乙所示，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 乙图中图像为物块所受与的关系图像
B. 当角速度增大到时，轻绳开始出现拉力
C.
D. 当时，轻绳的拉力大小为
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.某点电荷周围的电场线分布如图所示，、是电场中的两点。下列说法正确的是( )
A. 该点电荷带负电
B. 、两点电场强度方向相同
C. 点电场强度大小小于点电场强度大小
D. 某试探电荷在点受静电力方向一定与该点电场强度方向相同
10.如图所示，在光滑的水平面上有一辆平板车，人拎着一个锤子站在车的左侧，人和车都处于静止状态。若人挥动锤子敲打车的左端，则下列说法正确的是( )
A. 当人挥动锤子，敲打车之前，车一直保持静止
B. 当锤子停止运动时，人和车不一定停止运动
C. 锤子、人和车组成的系统水平方向动量守恒
D. 不断用锤子沿竖直面上的弧线敲击车的左端，车和人左右来回运动
11.如图甲所示，、为真空中两固定点电荷，为连线的中点，为连线的中垂线，从上的点由静止释放一试探电荷，电荷仅在电场力作用下运动，运动过程中的速度时间图像如图乙所示已知图像关于虚线对称，下列说法正确的是( )
A. 、为等量同种电荷 B. 、为等量异种电荷
C. 时刻，试探电荷位于点 D. 时刻，试探电荷位于点
12.如图所示，质量为的圆环套在足够长光滑竖直杆上，质量为的木块放在倾角为的足够长光滑固定斜面上，圆环与木块用轻质细线通过光滑定滑轮连接，图中滑轮与木块间的细线与斜面平行，滑轮与位置等高且水平距离。现让圆环从位置由静止释放运动到位置。已知、两位置的高度差为，不计空气阻力，重力加速度。下列判断正确的是( )
A. 刚释放圆环的瞬间，圆环的加速度大于
B. 当圆环到达位置时，圆环与木块的速度大小之比为：
C. 圆环在从运动到的过程中，圆环与物块的平均速度大小之比为：
D. 圆环在从运动到的过程中，减少的重力势能等于木块增加的机械能
三、填空题：本大题共1小题，共6分。
13.如图所示，真空中等量异种点电荷放置在、两点，在的连线上有关于中点对称的点、，连线的中垂线上有关于点对称的点、，则
、两点的场强大小________填“”、“”或“”，、两点的电场强度是否相同？_________。填“相同”或“不同”。
若把一个正检验电荷从点移到点，电场力做_________。填“正功”、“负功”或“不做功”
四、实验题：本大题共1小题，共8分。
14.频闪摄影是研究物体运动的常用实验手段，在暗室里，照相机每隔一定时间曝一次光，在胶片上记录物体在闪光时刻的位置。如图甲，是某实验小组探究平抛运动规律的实验装置，分别在该装置正上方处和右侧正前方处各安装一个频闪相机，调整相机快门，设定相机曝光时间间隔为。将小球从斜槽上某一位置自由释放，并启动相机，得到如图乙所示的频闪照片，为抛出点，为小球运动轨迹上的一个位置。通过测量和换算得知，图乙中对应的实际距离为，中对应的实际距离为。请回答下面问题：
处摄像头所拍摄的频闪照片为乙图中的___________选填“”或“”；
通过对频闪照片的测量发现，中小球相邻位置间距离几乎是等距的，则小球水平抛出的初速度________结果保留位有效数字；
通过对频闪照片的测量发现，中小球相邻两位置间的距离几乎是均匀增大的，则当地重力加速度_________结果保留位有效数字；
小球在点的速度方向与水平方向间夹角的正切值为___________结果保留位有效数字。
五、计算题：本大题共3小题，共38分。
15.如图所示，光滑绝缘水平桌面上有两个点电荷、，，，两者相距，现在要放入第三个点电荷，使这三个点电荷都处于平衡状态，试求：
第三个点电荷的正负？
的带电量是多少？
第三个小球应放位置在何处？
16.如图所示，电荷量分别为、的两带电小球、，分别用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于点，静止时、两球处于同一水平线上。已知点到球的距离，，，静电力常量为，带电小球均可视为点电荷，重力加速度为。
求、两球间的库仑力大小；
求球的质量；
若移去小球，同时在空间中加上一匀强电场电场方向平行于平面且垂直，小球仍能静止在原来位置，求所加电场的场强大小。
17.如图所示，两物块、并排静置于高的光滑水平桌面上，物块的质量均为。一颗质量的子弹以的水平速度从左面射入，子弹射穿后接着射入并留在中，此时、都没有离开桌面。已知物块的长度为，离开桌面后，落地点到桌边的水平距离。设子弹在物块、中穿行时受到的阻力保持不变，空气阻力不计，取。
物块和物块离开桌面时速度的大小分别是多少；
求子弹在物块中穿行过程中系统产生的热量；
为了使子弹在物块中穿行时物块未离开桌面，求物块到桌边的最小距离。
答案解析
1.
【解析】解：只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒，故A正确；
B.合外力对物体做功为零时，物体的动能不变，但是机械能不一定守恒，例如物体匀速上升时，故B错误；
C.点电荷和是理想化模型，但元电荷是电荷量，是一个具体的数字，不是物体，故C错误；
D.若带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹不一定与电场线重合，例如带电粒子在匀强电场中做类平抛运动时，故D错误。
故选：。
根据机械能守恒的条件分析；合外力做功为零，只是物体的动能不变；元电荷不是物体；带电粒子在匀强电场中的类平抛运动。
掌握机械能守恒的条件，知道元电荷是一个具体的数字，不是一个物体，还要知道物体的运动轨迹与电场线没有任何必然的联系。
2.
【解析】电容是描述电容器的容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电量无关，故AD错误；
当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误。
故选B。
3.
【解析】、公式是电场强度的定义式，运用比值法定义，与、无关，故AB错误。
C、由知，在以为球心，以为半径的球面上，各处场强大小相同，但方向不同，故C错误。
D、公式是点电荷电场强度的计算式，不变时，越大，场强越小，故D正确。
故选：。
4.
【解析】设 ，第一次从点水平抛出的飞镖，击中点正下方的点，根据平抛运动规律有
，
第二次从点水平抛出的飞镖，击中点正下方的点，根据平抛运动规律有
，
联立可得飞镖在点的初速度为
故选A。
5.
【解析】A.对小球受力分析有：
所以、两球所受弹力的大小之比为
故A错误；
根据
解得：
所以、两球运动的周期之比为
A、两球的转速之比为
故B错误；D正确；
C.根据
解得
所以、两球运动的线速度之比为
故C错误；
故选：。
6.
【解析】由点电荷的场强公式可知
假设点电荷为正电荷，则五个点上的电荷在点处的电场强度大小相等，方向指向五边形五个顶点，根据几何知识可知，五个电场强度正好可以首尾相连构成一个封闭的五边形，因此点场强为零，设各点电荷在点产生的场强大小为，
点处点电荷的电荷量为，电场强度是矢量，求合场强应用平行四边形定则，由对称性可知，
B、、、四个点电荷的合场强大小为，方向沿方向，
则、、、、五个点电荷的合场强大小为：
，则圆心处电荷量为的正点电荷所受电场力，方向沿方向。
故选C。
7.
【解析】设甲、乙物块的质量分别为 、 ，由动量守恒定律得
解得
则碰撞过程中两物块损失的机械能为
代入数据解得
故选C。
8.
【解析】一开始角速度比较小时，两物块的静摩擦力提供所需的向心力，由于物块的半径较大，所需向心力较大，则物块的摩擦力先达到最大，之后物块的摩擦力不变，绳子开始产生拉力，则乙图中图像为物块所受与 的关系图像，对由牛顿第二定律可得
解得开始产生绳子拉力时的角速度为
故AB错误；
乙图中图像为物块所受与 的关系图像，当 时，物块的摩擦力达到最大，分别对和根据牛顿第二定律可得
联立解得
，
则有
故C错误，D正确。
故选D。
9.
【解析】解：、由图可知电场线是指向点电荷的，所以点电荷带负电，故A正确；
、根据电场线密集程度表示电场强度大小，由图可知，点场强大于点场强，两点电场强度方向相反，故B错误，C正确；
D、正电荷在电场中所受电场力方向与该点场强方向相同，负电荷在电场中所受电场力方向与该点场强方向相反，由于不知道试探电荷的电性，则无法确定试探电荷在点所受静电力方向与该点电场强度方向是相同还是相反，故D错误。
故选：。
根据电场线的方向分析点电荷的电性，由电场线的疏密表示电场强度的强弱，分析场强的大小。
解决本题的关键要掌握电场线的特点，知道电场线的疏密表示电场强度的强弱。
10.
【解析】把人、大锤和车看成一个系统，因为系统水平方向不受外力，所以系统在水平方向动量守恒，由于人和车初始状态都处于静止，总动量为，挥动锤子敲打车的左端，根据动量守恒可知，系统的总动量为零，大锤向左运动，小车向右运动，大锤向右运动，小车向左运动，所以敲打车之前，车不会一直保持静止。当锤子停止运动时，人和车也停止运动。故AB错误，C正确；
D.根据上述分析可知系统的总动量为零，且总动量为，因此大锤向左运动，可分析出此过程中小车向右运动，同理可知当大锤向右运动，小车向左运动，所以车左右往复运动，车不会持续地向右运动，故D正确。
11.
【解析】、从上的点由静止释放一试探电荷，电荷仅在、两点电荷作用下运动，而试探电荷只有在等量同种电荷产生的电场中沿运动，其速度随时间的变化才符合图乙所示的对称关系，所以、为等量同种电荷，故A正确，B错误；
、时刻，试探电荷速度最大，所以合力做功最多，所以试探电荷位于点，时刻，试探电荷速度为零，到达与释放点关于的对称点，故C正确，D错误。
12.
【解析】解：、让圆环从位置由静止释放运动到位置，刚释放圆环的瞬间，圆环竖直方向只受重力，因此圆环的加速度等于，故A错误；
B、由几何关系可得，圆环到达位置时，绳子与水平方向的夹角的正切值为
将圆环速度沿绳子方向与垂直于绳子方向分解可得：
联立解得：
即当圆环到达位置时，圆环与木块的速度之比为：，故B正确；
C、圆环在从运动到的过程中，圆环的位移为，物块的位移为，运动时间相等，则平均速度大小之比为：，故C正确；
D、圆环在从位置运动到的过程中减小的重力势能等于木块增加的机械能与圆环增加的动能之和，故D错误；
故选：。
根据牛顿第二定律分析圆环的加速度；根据关联速度和几何关系得出圆环和木块的速度之比；根据位移的关系解得平均速度的大小；根据功能关系分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，理解几何关系和物体的速度关系，根据机械能守恒定律列式即可完成分析。
13. 相同
不做功
【解析】由于、是异种电荷，电场线由正电荷出发终止于负电荷，点场强大于点场强，而点场强大于点场强，可知点场强一定大于点场强，即 ；
根据等量异种电场线分布图像结合对称性可知，、两点电场强度大小相等，方向相同。
由于、两点电势相等，因此把一个正检验电荷从点移到点，电场力做不做功。
14.
【解析】处频闪仪记录每隔一定时间小球水平方向的位置，平抛运动水平方向不受力，做匀速直线运动，故图乙中，处频闪仪器记录所拍摄的频闪照片为。
由平抛运动规律可得
根据
解得
点竖直方向速度为
则小球在点的速度方向与水平方向间夹角的正切值为
15.由于、带异种电荷，且 ，电荷 若静止，一定在、连线的延长线上，且距离较远，因此一定在的右侧，同时、也处于静止状态，可知一定带正电荷。
根据受力平衡条件，设与的距离为，对电荷由库仑力公式得
对电荷由库仑力公式得
，
联立解得
，
由于整个系统合外力为零，只要、处于静止状态，就一定处于静止状态。
由分析可知，应放置在的右侧距为处。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.解：根据库仑定律可得、间的库仑力为：，又
联立解得．
对受力分析，如图所示根据矢量的合成法则，结合三角知识，则有；
解得：
由几何关系可知，当电场方向与连线垂直时有：
解得。
【解析】本题考查的是本题考查库仑定律与受力平衡，基础题。
已知、间距离，由库仑定律求解 ；
对根据矢量的合成法则，结合三角知识求解也可用正交分解；
根据矢量三角形求最值求解。
17.解：子弹射穿物块后，以速度沿桌面水平向右匀速运动，离开桌面后做平抛运动，则有：
可得：
离开桌边的速度为：
设子弹射入物块后，子弹与的共同速度为，子弹与两物块作用过程系统动量守恒，取向右为正方向，则有：
解得，离开桌边的速度为：
设子弹离开时的速度为，子弹与物块作用过程系统动量守恒，则有：
解得：
子弹在物块中穿行的过程中，由能量守恒得系统产生的热量为：
解得：
子弹在物块中穿行的过程中，物块在水平桌面上的位移为，根据动能定理得：
子弹在物块中穿行的过程中，物块在水平桌面上的位移为，根据动能定理得：
物块到桌边的最小距离为：
解得：
答：物块和物块离开桌面时速度的大小分别是、；
子弹在物块中穿行过程中系统产生的热量为；
物块到桌边的最小初始距离为。
【解析】子弹射穿物块后物块做平抛运动，根据高度和水平距离可求出离开桌面时速度大小。对子弹射击过程，利用动量守恒定律可求出物块离开桌面时速度大小。
根据子弹射穿的过程，利用动量守恒定律求出子弹离开时的速度，再由能量守恒定律求子弹在物块中穿行过程中系统产生的热量。
子弹穿木块过程中分别以两木块为研究对象，根据动能定理列方程，即可求解。
利用功能关系和动量守恒解题时一定要选好状态，分析清楚运动过程，然后正确选择研究对象列方程求解，这类问题有一定难度，能够很好的考查学生综合分析问题的能力。
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