2024-2025学年北京171中学高二（上）月考物理试卷（10月份）（含答案）

2024-2025学年北京171中学高二（上）月考物理试卷（10月份）
一、单选题：本大题共14小题，共42分。
1.下列物理量中哪些与试探电荷无关？( )
A. 电势能、电场强度 B. 电势、电场强度 C. 电场力、电势 D. 电势能、电势
2.下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是( )
A. 由知，电场中某点的电场强度与检验电荷所受电场力成正比，与其所带的电荷量成反比
B. 由知，电容器电容与极板所带电荷量成正比，与极板间电压成反比
C. 由知，在以点电荷为球心，以为半径的球面上各点场强均相同
D. 由知，带电荷量为的正电荷，从点到点克服电场力做功，则、两点的电势差为
3.如图所示，电场中有、两点，则下列说法中正确的是( )
A. 电势，场强
B. 将负电荷从点移到点电场力做了正功
C. 电势，场强
D. 将一负电荷分别放在、两点时具有的电势能
4.如图所示，一对用绝缘柱支撑的导体和彼此接触。起初它们不带电，手握绝缘棒，把带正电荷的带电体移近导体。下列说法正确的是( )
A. 导体的电势等于导体的电势
B. 导体带正电，导体带负电
C. 导体的电荷量大于导体的电荷量
D. 导体内部的电场强度大于导体内部的电场强度
5.在点电荷形成的电场中有一点，当一个的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的点时，电场力做的功为，则检验电荷在点的电势能及电场中点的电势分别为( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
6.如图所示，平行板电容器的电容为，带电荷量为，两极板间距离为，今在距两极板的中点处放一电荷，则( )
A. 所受电场力的大小为 B. 所受电场力的大小为
C. 点处的电场强度是 D. 点处的电场强度是
7.如图所示，两个等量异种点电荷分别位于、两点，、是连线上的两点，且。下列说法正确的是( )
A. 点电场强度比点电场强度大
B. 点电势与点电势相等
C. 若两点电荷的电荷量均变为原来的倍，点电场强度大小也变为原来的倍
D. 若两点电荷的电荷量均变为原来的倍，、两点间电势差不变
8.如图所示，一带电粒子在电场中沿曲线运动，从点穿出电场，、、、为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则( )
A. 该粒子一定带负电
B. 此电场不一定是匀强电场
C. 该电场的电场线方向一定水平向左
D. 粒子在电场中运动过程动能不断减少
9.在某个电场中，轴上各点的电场强度随坐标变化的图线如图所示，图线关于原点中心对称，一质量为、电荷量为的粒子只在电场力作用下沿轴做直线运动，轴上和是粒子运动轨迹上的两点，下列说法中正确的是 ( )
A. 轴上和两点电场强度和电势都相同
B. 粒子运动过程中，经过和两点时速度一定相同
C. 粒子运动过程中，经过点的加速度等于经过点的加速度
D. 粒子从点到点的运动过程中电势能先增大后减小
10.如图所示，以等量正点电荷连线的中点作为原点，沿其中垂线建立轴，轴上电场强度最大的两个点记为、，将一电子从点由静止释放，电子仅在静电力的作用下在、两点之间做往复运动。下列说法正确的是( )
A. A、两点的电场强度相同
B. 轴上点的电势最低
C. 电子经过点时的加速度最大
D. 由到的过程中电势能先减小后增大
11.甲、乙两个带电粒子的电荷量和质量分别为、，它们先后经过同一加速电场由静止开始加速后，由同一点进入同一偏转电场，两粒子进入时的速度方向均与偏转电场方向垂直，如图所示。粒子重力不计。则甲、乙两粒子( )
A. 进入偏转电场时的速度大小之比为：
B. 离开偏转电场时的动能之比为：
C. 在偏转电场中运动的时间相同
D. 离开偏转电场时的速度方向不同
12.图为示波管的原理图．如果在电极之间所加的电压图按图所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是( )
A. B. C. D.
13.如图，在水平方向的匀强电场中，一质量为、电量为的小球，栓在一长为的轻绳一端，在水平绝缘光滑桌面上绕点做圆周运动，小球运动到点时的速度方向恰与电场方向垂直，小球运动到与点在同一直径上的点时，球与绳间刚好没有拉力作用，则( )
A. 小球在点时的速度
B. 小球在点时的速度
C. 小球在点时绳上的拉力大小为
D. 小球运动向心加速度的最大值是最小值的倍
14.粒子直线加速器原理示意图如图所示，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电压变化规律如图所示。在时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板序号为的中央有一自由电子由静止开始发射，之后在各狭缝间持续加速。若电子质量为，电荷量为，交变电源电压为，周期为。不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒狭缝的时间。下列说法正确的是( )
A. 要实现加速，电子在圆筒中运动的时间必须为
B. 电子出圆筒时的速度为出圆筒时速度的两倍
C. 第个圆筒的长度应满足
D. 要加速质子，无须改变其他条件但要在到时间内从圆板处释放
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验装置如图所示：
实验前，只用带电玻璃棒与电容器的板接触，能否使电容器带电______填“能”或“不能”。
给电容器充电后，该同学利用上图的装置进行了如下操作，根据所学知识，你觉得正确的是______。
A.将板向右平移，静电计指针张角不变
B.将板竖直向下平移，则静电计指针张角变大
C.在、板间插入电介质，则静电计指针张角变小
D.将板向右平移，电容器中固定的电荷所受电场力变大
16.学习小组用图甲电路探究电容器两极板间的电势差与所带电荷量的关系。实验操作如下：
开关接给电容器充电，记录电压表示数，带电荷量记为；
开关接，使另一个相同的但不带电的电容器跟并联，稳定后断开，记录电压表示数，带电荷量记为，闭合，使放电，断开。
重复操作，记录电压表示数，带电荷量记为。
电荷量
电压表示数
在操作中，开关闭合前电容器带电量______填“大于”、“等于”或“小于”电容器带电荷量。结合表格数据进一步分析可知电容器的电势差与其所带电荷量成______填“正比”或“反比”关系。
该小组用图乙电路进一步探究电容器的充放电规律。
开关接，电源给电容器充电，观察到电流计的指针偏转情况为______；
A.逐渐偏转到某一刻度后迅速回到
B.逐渐偏转到某一刻度后保持不变
C.迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到
D.迅速偏转到某一刻度后保持不变
对给定电容值为的电容器充电，无论何种充电方式，其两极间电势差随电量的变化图像都相同。请在图丁中画出充电图像。类比直线运动中由图像求位移的方法，两极间电压为时电容器储存的电能 ______，充电中，电流计中电流方向为______填“向左”或“向右”。
图丙为电容器放电时的图像。已知电容器放电之前的电压为，该电容器的实测电容值为______结果保留位有效数字。
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为的绝缘细线一端悬于点，另一端系一质量为、电荷量为的小球可视为点电荷。将小球拉至与点等高的点，保持细线绷紧并静止释放，小球运动到与竖直方向夹角的点时速度变为零。已知、，空气阻力可忽略，重力加速度为。求：
电场强度的大小；
小球从运动到的过程中，电场力做的功；
小球通过最低点时，细线对小球的拉力大小。
18.反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似．已知静电场的方向平行于轴，其电势随的分布如图所示．一质量，电荷量的带负电的粒子从点由静止开始，仅在电场力作用下在轴上往返运动．忽略粒子的重力等因素．求：
轴左侧电场强度和右侧电场强度的大小之比；
该粒子运动的最大动能；
该粒子运动的周期．
19.如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于版面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为，电荷量为，加速电场电压为，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为，极板长度为，板间距为．
忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度和从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离；
分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知，，，，．
极板间既有电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．
20.研究表明静电场中有如下一些重要的结论：
均匀带电球壳或球体在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同；
均匀带电球壳在空腔内部的电场强度处处为零；
电场线与等势面总是垂直的，沿电场线方向电势越来越低。
利用上述结论，结合物理思想方法可以探究某些未知电场的问题。
如图所示，一个静止的均匀带正电球体，其单位体积的电荷量为，半径为，静电力常量为。
在图中求距球心处电场强度的大小分、解答；
在图球体中挖掉一个球心为的小球体，如图所示。已知，求空腔体内连线上某点的电场强度大小。
一球壳均匀带有正电荷，为球心，、为直径上的两点，。现垂直于将球壳均分为左右两部分，为截面上的一点，移去右半球壳，左半球壳所带电荷仍均匀分布，如图所示。
分析判断、两点电势关系；
分析判断、两点的电场强度及电势的关系。
参考答案
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15.能
16.等于 正比 向右
17.解：由到过程中，根据动能定理

解得
小球从运动到的过程中，电场力做的功
小球从运动到的过程中，根据动能定理
在点，根据牛顿第二定律
联立解得
答：电场强度的大小为；
小球从运动到的过程中，电场力做的功为；
小球通过最低点时，细线对小球的拉力大小为。
18.解：由图可知：根据可知：
左侧电场强度：
右侧电场强度：
所以：
粒子运动到原点时速度最大，根据动能定理有：
其中
联立并代入相关数据可得：
设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为、，在原点时的速度为，
由运动学公式有
同理可知：
而周期：
联立并代入相关数据可得：

19.解：电子在加速场中加速，根据动能定理，则有：
解得：
电子在偏转电场中加速，做类平抛运动，将其运动分解成速度方向匀速直线运动，与电场强度方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有：
速度方向的位移为：；
电场强度方向的位移为：
由牛顿第二定律有：
且
综上所述，解得：
已知，，，，．
电子所受重力为：
电子受到的电场力为：
那么；
由于，所以重力忽略不计，
电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能与其电荷量的比值，
即：
由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能与其质量的比值，叫做“重力势”，即．
电势与重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定．
答：忽略电子所受重力，电子射入偏转电场时初速度，
从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离；
根据，从而可以忽略了电子所受重力．
电势的定义式为：；
电势和“重力势”的共同特点为：电势与重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定．
20.解：球外距球心处电场强度大小
球内距离球心为处的电场强度
将此带电体看作带的完整大球体和带的小球体的组合，在空腔体内连线上任取一点，设其距离点为
在该点的电场强度大小为，方向向右
在该点的电场强度大小为，方向向右
所以该点的电场强度为
解得，方向向右
由于球壳内部的场强为零，补全以后可知左右侧球壳在点的合场强为零，因左右球壳的电场具有对称性，要想合场强为零只能是两部分球壳在点的场强都是水平方向，则可以知道左侧球壳在点的合场强水平向右，同理上其他点的场强都是水平向右，因此是等势线，两点电势相等。
将题中半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在点产生的电场强度大小分别为和；由题干可知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则有
根据对称性，左右半球在点产生的电场强度大小分别为和，且
在图示电场中，的电场强度大小为，方向向右，的电场强度大小为，方向向右，所以点的电场强度与点的电场强度相同
根据电场的叠加原理可知，在连线上电场线方向均向右，则从到电势降低，故A点电势高于点电势。
答：距球心处电场强度的大小分别为、；
空腔体内连线上某点的电场强度大小为 ，方向向右；
、两点电势相等；
点的电场强度与点的电场强度相同；点电势高于点电势。
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