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    天津市第一中学2024-2025学年高二上学期9月月考物理试卷(Word版附解析)
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    天津市第一中学2024-2025学年高二上学期9月月考物理试卷(Word版附解析)

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    这是一份天津市第一中学2024-2025学年高二上学期9月月考物理试卷(Word版附解析),文件包含天津市第一中学2024-2025学年高二上学期9月月考物理试题Word版含解析docx、天津市第一中学2024-2025学年高二上学期9月月考物理试题Word版无答案docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共23页, 欢迎下载使用。

    一、单项选择题(每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的。)
    1. 在静电场中,将一正电荷从a移动到b点,电场力做了负功,则( )
    A. b点电场强度一定比a点大
    B. 电场线方向一定从b指向a
    C. b点的电势一定比a点高
    D. 该电荷的动能一定减小
    【答案】C
    【解析】
    【详解】C.电场力做负功,该电荷电势能增加.正电荷在电势高处电势能较大,b点的电势一定比a点高,C不符合题意;
    D.电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用,总功不一定为负.由动能定理可知,动能不一定减小,D不符合题意;
    A.根据题意只能判断ab两点的电势关系,而电势高低与场强大小无必然联系,所以A不符合题意;
    B.b点电势高于a点.但a、b可能不同一条电场线上,B不符合题意.
    2. 如图所示,真空中两个等量同种正点电荷放置在M、N两点,MN连线上的中点为D,以MD为棱边构成一个空间正方体,A、B、C是该正方体上三个顶点。则下列说法正确的是( )
    A. A、C两点电场强度相同
    B. B、D两点的电势相等
    C. 将电子从C点沿CB方向射出,电子可能做匀速圆周运动
    D. 将电子从B点沿BC方向射出,电子可能做匀速圆周运动
    【答案】C
    【解析】
    【详解】A.由对称可知,A、C两点的电场强度大小相等,方向不同,选项A错误;
    B.因D点距离两正电荷比B点更近,可知D点的电势高于B点电势,选项B错误;
    C.电子在以D为圆心,以正方体边长为半径的圆上所受的电场力大小相等且都指向D点,则将电子从C点沿CB方向射出,因该方向与电场力方向垂直,则若电场力等于电子所需的向心力,则电子能做匀速圆周运动,选项C正确;
    D.因BC方向与电子在B点受的电场力方向不垂直,则将电子从B点沿BC方向射出,电子不可能做匀速圆周运动,选项D错误。
    故选C。
    3. 两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m,带电油滴恰好静止在两极板之间,如图所示,在其它条件不变的情况下,那么在下列的过程中( )
    A. 如果保持连接电源,只将A板上移,油滴将向上加速运动
    B 如果保持连接电源,只将两极板非常缓慢地错开一些,电流计中电流从b流向a
    C. 如果断开电源,B板接地,只将A板上移,油滴静止不动,油滴处电势不变
    D. 如果断开电源,将两极板与静电计相连,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针张角变大
    【答案】C
    【解析】
    【详解】A.如果保持连接电源,只将A板上移,则根据
    可知,电容器极板间的电场强度减小,而带电油滴恰好静止时有
    因此可知,当电场强度减小,电场力将小于重力,带电油滴将向下加速运动,故A错误;
    B.如果保持连接电源,则电容器极板间的电压不变,根据电容器电容的决定式
    可知,只将两极板非常缓慢地错开一些,板间正对面积S减小,因此电容器的电容减小,根据
    可知,电容器所带电荷量减小,即电容器要放电,因此电流计中电流从a流向b,故B错误;
    C.如果断开电源,则电容器所带电荷量不变,只将A板上移,根据
    ,,
    联立可得
    可知,电场强度与板间距无关,因此油滴静止不动,而B板接地,即B板处的电势为零,带电油滴静止不动,距B板的距离不变,设为,带点油滴所在位置的电势为,则带电油滴所在位置与B板间的电势差为
    带电油滴所在位置距B板的电势差不变,因此油滴处电势不变,故C正确;
    D.静电计用来测定电势差大小,张角越大则表示电势差越大,如果断开电源,则电容器所带电荷量一定,将两极板与静电计相连,只在极板间插入有机玻璃板,根据
    可知,增大,电容器电容增大,又根据
    可知,Q不变,C增大,则U减小,因此静电计指针张角变小,故D错误。
    故选C。
    4. 如图甲所示,两板距离足够宽,板间原来固定一电子,使之处于静止状态,电子重力不计。两极板间加上如图乙所示的交变电压,在 t时刻释放电子,以下说法正确的是( )
    A. 如果t=,电子一直向A板运动
    B. 如果t=,电子时而B板运动,时而向A板运动,最后向B板靠近
    C. 如果t=,电子时而向B板运动,时而向A板运动,最后向A板靠近
    D. 如果t=,电子时而向B板运动,时而向A板运动,最后向A板靠近
    【答案】D
    【解析】
    【详解】A.如果t=,电子先向A板加速,再向A板减速,而后向B板加速,再向B板减速,之后重复以上运动,最后打到A板。故A错误;
    B.如果t=,电子先向A板加速,再向A板减速,而后向B板加速,再向B板减速,之后重复以上运动,电子时而B板运动,时而向A板运动,两板距离足够宽,最后不会打到A、B板上。故B错误;
    C.如果t=,电子先向B板加速,再向B板减速,而后向A板加速,再向A板减速,之后重复以上运动,电子时而B板运动,时而向A板运动,两板距离足够宽,最后不会打到A、B板上。故C错误;
    D.如果t=,电子先向B板加速,再向B板减速,而后向A板加速,再向A板减速,之后重复以上运动,最后打到A板。故D正确。
    故选D。
    5. 如图所示,在坐标系平面内有一个匀强电场,场强方向平行于平面。以坐标原点O为圆心,半径为cm的圆与坐标轴相交于M、N、P、Q四点。现测得P点的电势为3V,Q点的电势为V,M点的电势为4V,则下列说法正确的是( )
    A. 场强方向沿y轴负方向B. N点的电势为V
    C. 匀强电场的电场强度大小为250V/mD. 圆周上两点间的最大电势差为8V
    【答案】C
    【解析】
    【详解】AC.由题意可知O点的电势为零,则场强在+x方向的分量为
    沿-y方向的分量为
    则场强大小
    方向与x轴正向夹角为

    选项A错误,C正确;
    B.因为
    可得
    选项B错误;
    D.圆周上两点间的最大电势差为
    选项D错误。
    故选C。
    二、多项选择题(每小题给出的四个选项中,都有多个选项是正确的。)
    6. 高大的建筑物上安装避雷针,阴雨天气时可避免雷击,从而达到保护建筑物的目的。如图所示,虚线是某次避雷针即将放电时,带负电的云层和避雷针之间三条等势线的分布示意图;实线是空气中某个带电粒子由M点到N点的运动轨迹,不计该带电粒子的重力,则( )
    A. 避雷针尖端带负电B. 带电粒子带负电
    C. 带电粒子越靠近避雷针尖端,其加速度越小D. 带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
    【答案】BD
    【解析】
    【详解】A.云层带负电,则避雷针尖端带正电。故A错误;
    BD.根据运动轨迹可知,带电粒子所受电场力指向避雷针尖端,带电粒子带负电,由M点到N点电场力做正功,电势能降低,则带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能。故BD正确;
    C.带电粒子越靠近避雷针尖端,等势线越密集,电场强度越大,带电粒子所受电场力越大,加速度越大。故C错误。
    故选BD。
    7. 如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地进入水平向右的加速电场E1,之后进入竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上。整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么( )
    A. 偏转电场E2对三种粒子做功一样多
    B. 三种粒子打到屏上时的动能一样大
    C. 三种粒子运动到屏上所用时间相同
    D. 三种粒子一定打到屏上的同一位置
    【答案】ABD
    【解析】
    【详解】D.带电粒子在加速电场中加速,由动能定理可知
    解得
    粒子在偏转电场中的时间
    在偏转电场中的竖直方向速度
    竖直方向位移
    即位移与比荷无关,与速度无关;所以三种粒子在偏转电场中轨迹重合,离开偏转电场后粒子做匀速直线运动,因此三种粒子一定打到屏上的同一位置,D正确;
    AB.偏转电场E2对粒子做功
    q、E2、y相等,则知偏转电场E2对三种粒子做功相等,根据动能定理
    故三种粒子打到屏上时的动能
    均相等,故AB正确;
    C.因三粒子由同一点射入偏转电场,且偏转位移相同,故三个粒子打在屏幕上的位置一定相同;因粒子到屏上的时间与水平方向速度成反比;因加速后的速度大小不同,故三种粒子运动到屏上所用时间不相同,C错误。
    故选ABD。
    8. 如图所示,在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场。在匀强电场中有一根长L的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为m的带电小球,它静止时悬线与竖直方向成37°角,若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,取小球静止时的位置为电势能零点和重力势能零点,重力加速度为g,下列说法正确( )
    A. 小球的带电荷量
    B. 小球动能的最小值为
    C. 小球在运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小
    D. 小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变
    【答案】BD
    【解析】
    【详解】A.对小球进行受力分析如图所示
    根据平衡条件可得
    所以小球的带电量为
    故A错误;
    B.由于重力和电场力都是恒力,所以它们的合力也是恒力,在圆上各点中,小球在平衡位置A点时的势能(重力势能和电势能之和)最小,在平衡位置的对称点B点,小球的势能最大,由于小球总能量不变,所以在B点的动能EkB最小,如图所示
    在B点,小球受到的重力和电场力,其合力提供小球做圆周运动的向心力,而绳的拉力恰为零,有
    根据牛顿第二定律有
    而动能为
    联立解得
    故B正确;
    CD.由于总能量保持不变,即
    =恒量
    所以当小球在圆上最左侧的C点时,电势能EpE最大,机械能最小,故C错误,D正确。
    故选BD。
    9. 如图所示,质量为m、电荷量为q的小球在电场强度E的匀强电场中,以初速度v0沿直线ON做匀变速运动,直线ON与水平面的夹角为30°,若小球在初始位置的电势能为零,重力加速度为g,则下面说法中正确的是( )
    A. 电场方向一定竖直向上
    B. 电场强度E的最小值为
    C. 如果电场强度为E=,则小球相对初始位置的最大高度为
    D. 如果电场强度为E=,小球电势能的最大值为
    【答案】BD
    【解析】
    【详解】AB.因为小球做匀变速直线运动,则小球所受的合力与速度方向在同一条直线上,结合平行四边形定则知,电场力的方向不确定,有最小值,当电场力垂直于运动方向时,电场力最小为,如图所示
    所以电场强度的最小值
    故A错误,B正确;
    CD.根据平行四边形定则知,小球所受的重力和电场力相等,两个力的夹角为,所以合力大小与分力大小相等,等于,根据牛顿第二定律知,小球的加速度为,小球斜向上做匀减速直线运动,匀减速直线运动的位移
    则小球上升的最大高度
    在整个过程中电场力做功
    电势能增加,所以小球电势能的最大值为。故C错误,D正确。
    故选BD。
    三、实验题
    10. 电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。某实验小组用如图甲所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小,他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。
    实验时,根据图甲所示的电路原理图连接好电路,时刻把开关K掷向1端,电容器充电完毕后,再把开关K掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的图像如图乙所示。
    (1)电容器放电时,流过电阻R的电流方向为________;(选填“由a到b”或“由b到a”)
    (2)乙图中,阴影部分的面积______;(选填“>”、“<”或“=”)
    (3)如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,放电时间将________;(填“变长”、“不变”或“变短”)
    (4)图丙为电压恒为电源给电容器充电时作出的电流随时间变化的图像,电容器充电完毕后的电荷量为________C,电容器的电容为C=________F。(计算结果均保留两位有效数字)
    【答案】 ①. 由a到b ②. = ③. 变短 ④. ## ⑤. ####
    【解析】
    【详解】(1)[1]电容器充电时上极板接电源正极,故上极板带正电荷,放电时上极板正电荷通过电阻流向下级板,故流过电阻R的电流方向为由a到b。
    (2)[2]根据电流的定义式

    乙图中,阴影部分的面积等于充、放电的电荷量,而充放电的电荷量相等,故
    (3)[3] 根据电流的定义式
    可得
    如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,则放电电流将增大,由上式可知放电时间将变短。
    (4)[4]根据图像的面积表示电容器充电完毕后的电荷量,由图知,每小格代表的电荷量为
    数出图线包围的格数,满半格或超过半格的算一格,不满半格的舍去,数得格数为32格,则电容器充电完毕后的电荷量为
    因从图中数格数有一定误差,故结果也可能为
    [5]根据电容的定义知,电容器的电容为
    因电荷量有一定误差,故电容的计算值也可以是或。
    四、 计算题
    11. 如图所示为一真空示波管,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速, 从A板中心孔沿中心线KO射出, 然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场), 电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直, 电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1,M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L1,板右端到荧光屏的距离为L2,电子的质量为m,电荷量为e。求:
    (1)电子穿过A板时的速度大小;
    (2)电子从偏转电场射出时的竖直偏移量 y1;
    (3)P点到O 点的距离。

    【答案】(1);(2);(3)
    【解析】
    【详解】(1)设电子经电压加速后的速度为,根据动能定理得
    解得
    (2)设偏转电场的电场强度为E,电子在偏转电场中运动的时间为,电子的加速度为,离开偏转电场时的侧移量为,根据牛顿第二定律和运动学公式得
    ,,
    解得
    (3)设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为,根据运动学公式得
    电子离开偏转电场后做匀速直线运动,设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为,电子打到荧光屏上的侧移量为,如图所示,且

    解得P至O点的距离为

    12. 如图所示,竖直虚线MN、PQ将两竖直挡板间的空间分成等间距的三个区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在区域Ⅰ内有一与水平线成角的光滑绝缘斜面AC(C是MN与的交点),区域Ⅱ内有竖直向上的匀强电场,区域Ⅲ内存在水平向左的匀强电场,两区域电场强度均未知。现有一电荷量为q、质量为m的带电滑块(可视为质点)从左挡板的A点由静止释放,从C点进入区域Ⅱ后恰好能垂直PQ进入区域Ⅲ,最后滑块恰好与右挡板相切于D点(图中没画出),已知各区域宽均为L,重力加速度为g,,,滑块运动中所带电荷量不变,求:
    (1)区域Ⅱ中电场强度的大小;
    (2)区域Ⅲ中电场强度的大小;
    (3)的长度。
    【答案】(1);(2);(3)
    【解析】
    【详解】(1)根据动能定理可得
    解得
    滑块在电场中,水平方向有
    竖直方向有

    解得
    (2)在的电场有

    解得
    (3)根据匀变速直线运动,可得
    则有

    解得

    13. 如图所示,ABCD是半径为R的四分之三光滑绝缘圆形轨道,固定在竖直面内。以轨道的圆心O为坐标原点,沿水平直径AC方向建立x轴,竖直直径BD方向建立y轴。y轴右侧(含y轴)存在竖直向上的匀强电场。一质量为m、带电量为+q的小球,从A点由静止开始沿轨道下滑,通过轨道最高点D后,又落回到轨道上的A点处。不考虑小球之后的运动,不计空气阻力,重力加速度为g,求:
    (1)小球落回到A点时的速率;
    (2)电场强度的大小;
    (3)小球从A下滑到电场内的B点时受到轨道支持力的大小。
    【答案】(1)
    (2)
    (3)
    【解析】
    【小问1详解】
    设小球离开D点时的速率为,由D落回到A的时间为t,则由平抛运动规律有
    解得
    小球落回到A时的速率为,根据动能定理有
    解得
    【小问2详解】
    小球从A到D的过程中,根据动能定理有
    解得
    【小问3详解】
    小球通过轨道最低点B处时的速率为,轨道对小球的支持力为F,则有
    根据合力提供向心力有
    解得
    小球从A下滑到电场内的B点时受到轨道支持力的大小
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