沙市区高级中学校2022-2023学年高一下学期5月月考
物理试卷
考试时长：75分钟
考试时间：2023年5月11日
第I卷（选择题）
一、选择题（本大题共11小题，44分，其中1-7题只有一个选项正确，8—11题有多个选项正确，全对得4分，漏选得2分，错选得0分）
1．下列说法中正确的是（ ）
A．根据可知，电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比
B．电场中某点的电场强度，与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
C．电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
D．公式和只适用点电荷形成的电场
2．下列四幅图描述的场景依次为雷电击中避雷针（图甲）、高压输电线上方还有两条与大地相连的导线（图乙）、燃气灶中的针尖状点火器（图丙）、工人穿戴着含金属丝制成的工作服进行超高压带电作业（图丁），关于这四幅图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中避雷针的工作原理主要是静电屏蔽
B．图丙中的点火器是利用摩擦起电的原理进行点火的
C．图丙中的点火器的工作原理和图丁中工作服内掺入的金属丝的工作原理是相同的
D．图乙中与大地相连的两条导线所起的作用和图丁中工作服内的金属丝所起的作用是相同的
3．如图所示，两根细线拴着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线中的拉力分别是、，现在使A、B带同种电荷，此时上、下两根细线受力分别为、，则（ ）
A．， B．，
C．， D．，
4．图示为以P点为圆心、半径为R的部分或整个圆周上的四种电荷分布情形：（甲）电荷q均匀分布在四分之一的圆周：（乙）电荷2q均匀分布在半圆周；（丙）电荷3q均匀分布在四分之三的圆周；（丁）电荷4q均匀分布在整个圆周．这四种情形中电荷在P点所产生的电场强度的大小排列顺序为（ ）
A．甲＞乙＞丙＞丁
B．丁＞丙＞乙＞甲
C．丁＞乙＞甲＝丙
D．乙＞甲＝丙＞丁
5．经过探究，某同学发现：点电荷和无限大的接地金属平板间的电场（如图甲所示），与等量异种点电荷之间的电场分布（如图乙所示）有部分相同，图丙中固定于B点的正点电荷q到金属板MN的距离为L，O是AB的中点，静电力常量为k，则O点电场强度的大小是（ ）
A． B． C． D．
6．用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（ ）
A．B、C两点场强大小和方向都相同 B．A、D两点场强大小相等，方向相反
C．E、O、F三点比较，O点场强最弱 D．B、O、C三点比较，O点场强最强
7．如图所示，真空中A、B两个可视为点电荷的带电小球电荷量分别为和，放在光滑的绝缘水平面上，A、B之间用绝缘的轻弹簧连接，弹簧的劲度系数为。当系统平衡时，弹簧的伸长量为。已知弹簧的形变均在弹性限度内，k为静电力常量，则（ ）
A．保持Q不变，将q变为，平衡时弹簧的伸长量等于
B．保持q不变，将Q变为，平衡时弹簧的伸长量小于
C．保持Q不变，将q变为，平衡时弹簧的缩短量等于
D．保持q不变，将Q变为，平衡时弹簧的缩短量小于
8．如图所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘丝线系一带电小球，小球的质量为m、电荷量为q，为保证当丝线与竖直方向的夹角为θ=60°时，小球处于平衡状态，则匀强电场的电场强度大小可能为（ ）
A． B． C． D．
9．某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示路径运动，先后通过M点和N点。以下说法正确的是（ ）
A．M、N点的场强
B．粒子在M、N点的加速度
C．粒子在M、N点的速度
D．粒子带正电
10． 如图所示，带正电的金属滑块质量为m，电荷量为q与绝缘水平面间的动摩擦因数为()。水平面上方有水平向右的匀强电场，电场强度为。如果在A点给滑块一个向左的大小为v的初速度，滑块运动到B点时速度恰好为零，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（ ）
A．滑块运动到B点后将保持静止
B．滑块运动到B点后将返回向A点运动，来回所用时间不相同
C．滑块运动到B点后将返回向A点运动，到A点时速度大小仍为v
D．滑块回到A点时速度大小为
11．如图所示，绝缘的斜面体ABC静止于水平面上，∠，两个可视为质点的带电物体P和Q分别在AB和AC面上静止不动，且PQ连线水平。AB面和AC面光滑，设斜面体和P、Q的质量分别为M、、，重力加速度为g，。下列判断正确的是（ ）
A．P、Q一定带异种电荷，且Q的电荷量一定等于P的电荷量
B．P、Q的质量之比是
C．水平面对斜面底部有水平向右的静摩擦力
D．水平面对斜面的支持力等于
第II卷（非选择题）
二、实验题(共14分)
12．（6分）如图所示，电荷量分别为+Q和-Q的两个点电荷a与b相距L，在a与b间放置一个原来不带电的导体P，导体内c点处于a、b连线的中点。当导体P处于静电平衡状态时，导体P左端带 （“正电荷”或“负电荷”），c点场强大小为 ，感应电荷在c处产生的电场强度大小为________，方向为_____（选填“向左”或“向右”）
13．（8分）用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。
（1）关于本实验﹐下列说法正确的是______（填字母代号）。
A．应选择质量大、体积小的重物进行实验
B．释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C．先释放纸带，后接通电源
（2）实验中，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近2 mm）的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打О点到B点的过程中，重物的重力势能变化量＝______，动能变化量=________。（用已知字母表示）
（3）某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F0。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式_______时，可验证机械能守恒。
三、解答题(共42分)
14．（10分）地面上方存在水平向右的匀强电场，一质量为m带电量为q的小球用绝缘丝线悬挂在电场中，当小球静止时丝线与竖直方向的夹角为，此时小球到地面投影M点高度为h,求：
（1）匀强电场的场强？
（2）若丝线突然断掉，小球经过多长时间落地，落地速度多大？
15．（15分）如图所示，两异种点电荷的电荷量均为，绝缘竖直平面过两点电荷连线的中点且与连线垂直，平面上、、三点位于同一竖直线上，，点电荷到点的距离也为。现有电荷量为、质量为的小物块（可视为质点），从点以初速度向滑动，到达点时速度恰好减为零。已知物块与平面的动摩擦因数为。求：
（1）点的电场强度的大小；
（2）物块刚运动到点时加速度的大小和方向；
（3）物块通过点的速度大小。
16．（17分）如图所示，竖直平面内有一半径为L，圆心为O的圆，AB为水平直径，CD为竖直直径。长为L的轻质细线一端系小球，另一端固定在圆心O。可视为质点的小球的带电量为+q、质量为m。方向水平向右、场强大小为E的匀强电场与圆平面平行，且qE=mg。
（1）若小球从C点静止释放，在运动过程中，细线与竖直方向的最大夹角是多少？
（2）要使小球做完整的圆周运动，在C点小球至少应该以多大的速度水平抛出？
（3）若小球从A点静止释放，经过B点时绳子的拉力是多少？
（4）剪断细线，将小球从A点以斜向右上方45o抛出，再次经过AB直线时距A多远？5月月考物理参考答案
1．B
【详解】AB．根据比值定义法，有，可知，电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力无关，只是在数值上等于二者比值而已。故A错误；B正确；
C．电场中某点的电场强度方向即带正电的试探电荷在该点的受力方向。故C错误；
D．公式，是定义式适用于任何电场，为真空中点电荷的决定式只适用点电荷形成的电场。故D错误。
故选B。
2．D
【详解】A．避雷针的工作原理主要是利用尖端放电避免雷击，A错误；
B．放电电极做成针尖状，更容易累积电荷从而发生尖端放电现象，B错误；
C．点火器是利用高压尖端放电的原理，而工作服内掺入的金属丝，是利用了静电屏蔽的原理，C错误；
D．高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，与工作服内掺入的金属丝，都是利用了静电屏蔽的原理，D正确。
故选D。
3．A
【详解】带电前，对B有，对A、B组成的整体有，带电后，对B有，对整体有，综上所述， ，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．D
【详解】（甲）电荷q均匀分布在四分之一的圆周，设圆周的半径r，根据电场的叠加原理知，可知，在P点所产生的电场强度的大小；同理，（乙）电荷2q均匀分布在半圆周，根据电场的叠加原理知，可知，在P点所产生的电场强度的大小；（丙）电荷3q均匀分布在四分之三的圆周，根据电场的叠加原理知，可知，在P点所产生的电场强度的大小；（丁）电荷4q均匀分布在整个圆周，根据电场的叠加原理知，可知，在P点所产生的电场强度的大小E丁＝0．由上分析，故D正确，ABC错误．
5．B
【详解】该电场等效为两个异号点电荷的电场，点电荷电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2L，丙图上+q左侧O处的场强大小为
故选B。
6．A
【详解】A．由等异种点电荷的电场线分布规律可知，B、C两点场强大小相等，方向都水平向右，故A正确；
B．由等异种点电荷的电场线分布规律可知，A、D两点场强大小相等，方向相同，故B错误；
C．由等异种点电荷的电场线分布规律可知，E、O、F三点比较，O点场强最强，故C错误；
D．由等异种点电荷的电场线分布规律可知，B、O、C三点比较，O点场强最弱，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】AB．设弹簧的原长为l，由库仑定律、胡克定律平衡可得，当电荷量为q时，当保持Q不变，将q变为，或保持q不变，将Q变为时，设弹簧的伸长量为，有，解得，由于所以。故A错误 ，B正确。
CD．当保持Q不变，将q变为，或保持q不变，将Q变为时，设弹簧的压缩量为，有，解得，所以。故CD错误。
故选B。
8．ACD
【详解】小球受重力、电场力与拉力处于平衡，由于重力大小和方向均不变，拉力方向不变，由三角形定则可得：当电场力与绳子拉力垂直时匀强电场的电场强度取最小值，则有，可得，因此电场强度的取值范围为，B错误，ACD正确。
故选ACD。
9．BD
【详解】A．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，所以有
A错误；
B．M处场强小，根据，粒子受到的电场力小，由牛顿第二定律知加速度也小，即有
B正确；
C．根据粒子的运动的轨迹弯曲方向可以知道，粒子的受到的电场力的方向斜向上，若粒子从M点运动到N点，电场力方向与速度方向成锐角，电场力做正功，粒子的速度增大，则有
C错误；
D．根据粒子的运动的轨迹弯曲方向可以知道，粒子的受到的电场力的方向斜向上，场强方向也是斜向上，所以粒子为正电荷，D正确。
故选BD。
10．BD
【详解】A．由题知，则物体在B点所受到的电场力大小为mg，大于其受到的最大静摩擦力，所以物体到B点速度为零后要反向运动，故A错误；
BCD．滑块由A到B的过程中电场力与摩擦力都做负功，由动能定理得，又，解得，滑块返回A的过程中电场力做正功，摩擦力做功，由动能定理得
，联立得，由于在B点的速度都是0，而在A点的速度不相等，可知从A到B的过程与从B到A的过程中的平均速度不相等，所以滑块运动到B点后将返回向A点运动，来回所用时间不相同，故C错误，BD正确。
故选BD。
11．BD
【详解】A．隔离法：P、Q两物体都是三力平衡，且P、Q在水平方向受到的是大小相等的库仑引力，P、Q一定是带异种电荷，电荷量大小关系不能确定，选项A错误；
B．由引力F、重力和倾角的关系式，可知，P、Q质量之比为
选项B正确；
CD．整体法：由斜面和P、Q所构成的整体是二力平衡，水平面对斜面支持力等于总重力，水平面对斜面没有摩擦力，水平面对斜面的支持力，选项C错误，D正确。
故选BD。
12． 向左
【详解】[1]由点电荷的电场强度公式，得+Q和-Q的两个点电荷在c点产生的电场强度，同理，，再由矢量合成得，根据静电感应原理可知c点的合场强为零，即感应电荷和两个点电荷在c点产生的场强等大反向，可知感应电荷在c点的场强为
[2]方向向左。
13． AB
【详解】（1）[1]A．重物体积小，所受空气阻力小，质量越大，空气阻力引起的相对误差就越小，所以应选择质量大，体积小的重物进行实验，故A正确；
B．为减小纸带与限位孔间的摩擦，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；
C．由实验步骤可知，应先接通电源，当打点计时器工作稳定后，再释放纸带，故C错误。
故选AB。
（2）由重力做功与重力势能的关系可知，从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量
，由平均速度解得打B点时重物的瞬时速度，该过程的动能增量为，，所以
（3）在最低点，由牛第二定律可得，解得此时球的动能为，球由静止释放到达最低点过程中，若满足机械能守恒，则有，联立解得，解得
14．(1) (2)
【分析】(1)小球受重力、拉力和电场力处于平衡，根据共点力平衡求出电场力的大小，从而得出匀强电场的场强；
(2)丝线断掉后，做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求出加速度，结合位移时间公式求出运动的时间．
【详解】(1) 对小球列平衡方程qE=mgtanθ，解得：；
(2) 丝线断后小球的加速度为 ，由 ，解得：
【点睛】本题考查了共点力平衡、牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．
15．（1）；（2）；（3）；（4）恰好经过B点
【详解】（1）设小球与竖直方向的最大夹角为。，解得
（2）由qE=mg可知，小球所受合力与水平方向成45°斜向下，故当小球经过与合力方向相反，位于A、D中间的E点时速度最小，设为v1， ，解得
小球从C到E的过程，由动能定理，解得
（3）小球从A点静止释放，沿直线AC运动，到达C点时的速度为v3，由动能定理 ，绳子绷紧时，沿绳方向的动量损失。小球沿C点切线方向的速度为v4 ，，设小球到达B点的速度为v5，由动能定理不难得出，对B点，，解得
（4）小球从A点以速度v竖直上抛时，绳子的拉力为， ，解得
此后小球在竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动。小球竖直上抛的时间 回到与A同一水平线上时，水平位移，故小球再次经过圆周时，恰好经过B点。
16．(1)；(2)，方向竖直向上；(3)
【详解】(1)正、负点电荷在A点产生的场强
A点的电场强度的大小
(2)由牛顿第二定律得，解得，方向竖直向上；
(3)小物块从A到B过程中，设克服阻力做功Wf，由动能定理得
小物块从A到O过程中
解得
