四川省成都外国语名校2023-2024学年高二上学期期中物理试题

试卷更新日期：2023-11-27 类型：期中考试

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一、单项选择题（每小题4分，共24分）

1. 下列说法正确的是（　　）

A、点电荷是一种理想化模型，其所带电荷量一定很小 B、法拉第提出了电荷周围存在电场的观点 C、卡文迪什用扭秤实验测出了元电荷的数值 D、电场中某点场强方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向

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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、根据电场强度的定义式E= $\frac{F}{q}$ 可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比 B、由U_AB= $\frac{W_{A B}}{q}$ 可知，电势差与检验电荷电量q成反比、与电场力做功成正比 C、根据真空中点电荷的电场强度公式E=k $\frac{Q}{r^{2}}$ 可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关 D、根据电势差的定义式U_AB= $\frac{W_{A B}}{q}$ 可知，电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差为-1V

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3. 在国际单位制中，某个物理量的单位用基本单位表示为 $\frac{k g \cdot m^{2}}{s^{3} \cdot A}$ ，该物理量可能为（）

A、电势 B、电势能 C、电场强度 D、电荷量

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4. $A B$ 和 $C D$ 为圆上两条相互垂直的直径，圆心为 $O$ ，将电荷量分别为 $+ q$ 和 $- q$ 的两点电荷放在圆周上，其位置关于 $A B$ 对称且距离等于圆的半径，如图所示，要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷 $Q$ ，则该点电荷 $Q$ （　　）

A、应放在 $A$ 点， $Q = 2 q$ B、应放在 $B$ 点， $Q = - 2 q$ C、应放在 $C$ 点， $Q = - q$ D、应放在 $D$ 点， $Q = - q$

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5. 如图所示，质量为m、电荷量为q的小球用绝缘线悬吊于天花板上，质量为M、电荷量为Q的圆弧棒在小球正下方的空中处于静止状态，重力加速度为g，小球可视为点电荷，则圆弧棒上电荷在小球所在位置处产生的场强大小为（　　）

A、 $\frac{m g}{q}$ B、 $\frac{M g}{Q}$ C、 $\frac{m g}{Q}$ D、 $\frac{M g}{q}$

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6. 如图所示，平行板PQ、MN与电源相连，开关K闭合，从O点沿两板间中线不断向两板间射入比荷一定的带正电的粒子，粒子经电场偏转后发生的侧移为y，不计粒子的重力，要减小侧移y，下列操作可行的是（　　）

A、仅将PQ板向下平移一些 B、仅将PQ板向上平移一些 C、将开关K断开，仅将PQ板向下平移 D、将开关K断开，仅将PQ板向上平移

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二、多项选择题（每题5分，部分选对得3分，共20分）

7. 某电场的电场线分布如图所示，虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则（　　）

A、粒子可能带负电也可能带正电 B、若粒子从a点运动到c点，电势能增大 C、粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度 D、粒子在c点的速度一定大于在a点的速度

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8. 如图所示，甲、乙两图中平行板电容器与恒定电源保持连接，甲图中B板接地，乙图中A板接地。丙、丁两图中平行板电容器充电后与电源断开，丙图中B板接地，丁图中A板接地。P为两板空间中的一点，现保持A板位置不变，将四个图中的B板均向下平移一小段距离，则四个图中P点的电势升高的是（　　）

A、甲图 B、乙图 C、丙图 D、丁图

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9. 如图甲所示，空间存在电场方向为竖直方向、电场强度大小变化的电场，质量为m、带正电的小球在电场中从某高度O处由静止开始下落。小球初始时的机械能为 $E_{0}$ ，小球下落过程中的机械能E随下降的高度h变化的关系如图乙中实线所示，图中 $E_{0}$ 、 $E_{1}$ 、 $h_{1}$ 、 $h_{2}$ 和 $h_{3}$ 均为已知量，P为关系图线上的点，其坐标为 $(h_{1} ， E_{1})$ 。小球在下落过程中所受空气阻力作用忽略不计，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A、在 $h_{2}$ 处小球的重力势能一定为零 B、电场的方向竖直向上，电场强度随h的增大而增大 C、小球在下落过程中电势能不断增大 D、在 $h_{1}$ 处小球所受电场力大小为 $\frac{E_{1}}{h_{2} - h_{1}}$

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10. 如图甲，两等量同种正点电荷位于同一竖直线上，在两点电荷连线中垂线上放置一水平轨道MN，在两点电荷连线中点O静置一带正电小球，小球可视为质点。t=0时刻给小球一个水平向右的初速度v₀ ，此后小球运动的v—t图像如图乙所示，t=0时刻图线斜率绝对值为k₁ ，图线上的P点为t₁~t₃间曲线切线斜率最大点，该点切线斜率为k₂ ，小球最终停在距O点L处。带电小球质量为m，所带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A、在两点电荷连线中垂线上，O点电势最高，t₃时刻小球所在位置的场强最大 B、小球与轨道间的动摩擦因数 $μ = \frac{k_{1}}{g}$ C、两点电荷连线中垂线上的场强最大值为 $E_{m} = \frac{m (k_{1} + k_{2})}{q}$ D、若取无穷远处为0电势点，则O点电势为 $φ_{O} = \frac{m k_{1} L}{q} - \frac{m v_{0}^{2}}{2 q}$

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三、实验题（每空2分，共16分）

11. 某同学设计利用如图甲所示装置验证单摆的周期公式，传感器固定在悬点O正下方，该传感器可记录光的强弱随时间的变化情况。当小球摆到最低点遮挡光线时，传感器采集的光线最弱，计算机采集数据后得到光的强弱与时间图像如图乙所示。

(1)、第1次光最弱到第N次光最弱的时间为t，则该单摆的周期可表示为 $T_{1} =$ 。（用N、t表示）

(2)、该同学用游标卡尺测小球直径D如图丙所示，则 $D =$ $m m$ ，用米尺测量知摆线长为L，重力加速度取g，用D、L、g表示单摆周期公式为 $T_{2} =$ 。在误差允许范围内若 $T_{1} = T_{2}$ ，即可验证单摆周期公式正确。

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12. 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即 $I = \frac{q}{t}$ 。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连。图甲是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为 $8 V$ ， $S$ 是单刀双掷开关， $R$ 为定值电阻， $C$ 为平行板电容器。

(1)、当开关S接1时，平行板电容器（选填“充电”或“放电”）。

(2)、电容器充电完毕后，把开关 $S$ 接2时，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，
①此过程中，电路中的电流（选填“增大”、“减小”或“不变”），电容器两极板间的场强（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
②若按“四舍五入”（大于等于半格算一格，小于半格舍去）数格法，由图乙可知电容器所带的电荷量为 $C$ （计算结果保留两位有效数字），根据计算可知，该实验选择的电容器最有可能是下图中的。（选填“A”、“B”或“C”）
A. B. C.

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四、解答题（13题12分，14题12分，15题16分，共40分）

13. 一列振幅为A=10cm的简谐波沿x轴正方向传播，在传播方向上有平衡位置相距d=6m的P、Q两质点（波长为 $λ$ ，且 $λ < d < 2 λ$ ），t=0时刻质点P的位移为10cm，质点Q的位移为-10cm，经 $t_{0} = 1 s$ 质点Q第一次回到平衡位置。求：

(1)、这列简谐波的波速；

(2)、从t=0时刻起质点Q的振动方程。

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14. 若距地面高约2km的空中有两块乌云，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差约为3×10⁹V且在没放电前保持不变。已知空气的电场强度达到3×10⁶V/m将被击穿放电。请对以下问题进行估算（估算时可以把两块乌云间电场看成是匀强电场）。

(1)、当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？

(2)、若某次闪电，两块乌云在很短时间放电完毕，两块乌云之间电势差变为零，通过的电荷量为500C，可释放多少能量？

(3)、这次放电现象将（2）问中的电荷放电完毕历时约0.01s，则其平均电流约为多大？

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15. 如图甲所示，空间直角坐标系Oxyz中，有一边长为L的正方体区域，其中顶点a、b'、d'在坐标轴上。在平面Oabb'中心K点放置一装备，能沿各个方向发射电子。不考虑电子之间的相互作用。电子的质量为m，电子的电荷量为e。

(1)、为了使初速度为v₀ ，且平行x轴发射的电子不能到达平面dcc'd'，可在该空间范围内增加沿x轴方向的匀强电场，求该电场电场强度的最小值和方向；

(2)、为了使初速度为v₀ ，且平行x轴发射的电子不能到达平面dcc'd'，也可在该空间范围内增加垂直于x轴方向的匀强电场，求该电场电场强度的最小值；

(3)、如图乙所示，K'位于K的正对面，虚线框平行于xy平面。电子以初速v₀ ，且与KK'连线夹角为θ发射，在空间范围内增加垂直于x轴且和v₀在同一个平面的匀强电场，该电子会从K'小孔离开，达到速度选择的功能。求①满足条件的匀强电场场强的大小；②该电子具有最大电势能时所在位置的电势，已知K所在位置为零势点。

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