泉州市重点中学2023-2024学年高二上学期10月月考
物理科试题
（考试时间75分钟，总分100分）
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求。
1.核酸检测采样时使用的“采样拭子”，其顶端是如图所示的植绒拭子，安全、无毒。有一种植绒方式是：植绒机产生数万伏的高压静电，通过电子转移让喷头中的绒毛带上负电荷，然后在被植绒物体表面喷涂上胶粘剂，移动喷头靠近被植绒物体，绒毛在高压静电作用下从喷头中飞升到被植绒物体表面，呈垂直状植在涂有胶粘剂的物体表面。上述植绒过程中蕴含了许多科学知识，下列描述不合理的是（ ）
A．喷头中的绒毛带上负电荷，是由于绒毛得到了电子
B．以移动的喷头为参照物，被植绒物体是运动的
C．绒毛能在高压静电作用下运动，是由于能量可以创生
D．绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面后，采样拭子之间存在斥力
2.一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a，b，c三点的场强的大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比（ ）
A．Ea最大 B．Eb最大
C．Ec最大 D．Ea=Eb=Ec
3.如图所示，四个质量均为m、带电荷量均为的微粒a、b、c、d距离地面的高度相同，以相同的水平速度被抛出，除了a微粒没有经过电场外，其他三个微粒均经过电场强度大小为E的匀强电场（），这四个微粒从被抛出到落地所用的时间分别是，不计空气阻力，则（ ）
A． B． C． D．
4.一带电粒子在电场中仅受电场力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示。下列图像中关于电场强度、粒子动能、粒子速度、粒子加速度与位移关系，合理的是（ ）
A B C D
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题给出的四个选项中只有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5.如图所示，、虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一带正电的质点仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，则下列说法正确的是（ ）
A．该带电质点通过P点时加速度较小
B．该带电质点通过P点时电势能较大
C．该带电质点通过P点时动能较大
D．Q点的电势比P点的电势低
6.如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电小球M连接，定滑轮左侧连接物块b的一段细绳与斜面平行，带负电的小球N用绝缘细线悬挂于P点。设两带电小球在缓慢漏电的过程中，两球心始终处于同一水平面上，并且b、c都处于静止状态，下列说法中正确的是（ ）
A．b对c的摩擦力一定减小
B．地面对c的支持力一定变大
C．地面对c的摩擦力方向一定向左
D．地面对c的摩擦力一定变大
7.在方向水平的电场中有一粗糙、绝缘的水平面，将一带电量为的小物体轻放在水平面上，此后小物体做直线运动。以小物体的初始位置为坐标原点O，沿运动方向建立x轴，x轴上各点的电势随位置坐标x的变化如图所示。图中为曲线，及为直线，图像曲线部分和直线部分在处相切，已知小物体与水平面动摩擦因素为μ，在处加速度大小为，在处速度恰好为0，则（ ）
A．
B．
C．由题中信息可求小物体在原点处的加速度
D．小物体运动过程中的最大速度为
8.如图甲所示一足够长的绝缘竖直杆固定在地面上，带电荷量为0. 01C、质量为0. 1kg的圆环套在杆上，整个装置处于水平方向的电场中，电场强度E随时间t变化的图像如图乙所示，环与杆间的动摩擦因数为0. 5，时，环静止释放，环所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，重力加速度g取。则（ ）
A．的过程电场力做功为6J
B．内环的最大加速度为
C．时环的速度最大
D．内环的最大动能为80J
三、非选择题：共60分，其中9、10、11为填空题，12、13为实验题，14、15、16为计算题。
9.（2分）如图所示，两个可视为质点的金属球A、B质量都是m，带电荷量分别为和，用长为的绝缘细线相连，另用绝缘细线系住A悬挂于点而保持平衡。重力加速度为g，则连接的细线张力是 ，连接的细线张力是 。
10.（2分）如图所示，以为圆心半径为的圆，与坐标轴的交点分别为，空间有沿轴正方向的匀强电场，同时在点固定一个电荷量为的点电荷。如果把试探电荷（重力不计）放在点恰好平衡，那么匀强电场的场强大小为 ，点的实际场强大小为 。（已知静电力常量为）
11.（5分）如图所示，水平放置的平行板电容器A、B间为一匀强电场，M、N为电场中的两点，其连线与两极板垂直，且MN之间的距离d1=2cm。已知电子在M点受到的电场力大小为，方向指向B板，A板接地电势为零，电子的电量。那么匀强电场的电场强度的大小为 ，方向 ；M、N两点的电势差UMN= ；若N点距A板的距离d2=3cm，N点的电势为 ，电子在N点的电势能为 。
12.（6分）某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素．A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度计算出来．他们分别进行了以下操作．
步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小．
步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小．
(1)该实验采用的方法是 ．（填正确选项前的字母）
A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法
(2)实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而 ．（填“增大”、“减小”或“不变”）
(3)若物体A的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示、质量用m表示，物体与小球间的距离用d表示，静电力常量为k，重力加速度为g，可认为物体A与小球在同一水平线上，则小球偏离竖直方向的角度的正切值为 ．
13.（5分）如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V。S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器，（已知电流）
（1）当开关S接 时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较 （选填“大”或“小”）。
（2）电容器放电时流经G表的电流方向与充电时 （选填“相同”或“相反”）
（3）将G表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，已知如图所围的面积约为50个方格，可算出电容器带电量为 ，电容器的电容为 。
14.（12分）如图，带电量为C的小球A固定在光滑绝缘桌面的上方，高度，一个质量为带电量C的小球B在桌面上以小球A在桌面上的投影点O点为圆心做匀速圆周运动，其运动半径为。（静电力常量）求：
（1）小球A、B之间的库仑力F的大小；
（2）桌面对小球B的支持力FN的大小；
（3）小球运动的线速度v的大小。
15.（12分）如图所示，水平绝缘轨道的端与处于竖直平面内的四分之一粗糙圆弧形绝缘轨道平滑连接，水平绝缘轨道的动摩擦因数为，圆弧的半径。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度。现有一质量的带电体（可视为质点）放在水平轨道上与端距离的位置，由于受到电场力的作用，带电体由静止开始运动。已知带电体所带电荷量，取重力加速度大小。
（1）求在水平轨道上运动的加速度大小及运动到端时的速度大小；
（2）求运动到圆弧轨道的端时对圆弧轨道的压力大小；
（3）若经过点的速度大小为，则经过段克服摩擦力做的功为多大？
16.（16分）光滑绝缘水平面AB上有C、D、E三点。CD长L1=10cm，DE长L2=2cm，EB长L3=9cm。另有一半径R=0.1m的光滑半圆形金属导轨PM与水平面相连，P点接地，不计BP连接处能量损失。现将两个带电量为-4Q和Q的物体（可视作点电荷）固定在C、D两点，如图所示。将另一带电量为+q，质量m=1×10-4kg的金属小球（也可视作点电荷）从E点静止释放，则（感应电荷的影响忽略不计，重力加速度g=10m/s2）：
（1）小球在水平面AB运动过程中最大速度的位置距E点多远；
（2）若小球过圆弧的最高点后恰能击中放在C处的物体，则小球在最高点时轨道对小球的压力为多大；
（3）若不改变小球的质量而改变小球的电量q，发现小球从圆弧的最高点飞出后的落地点到B点的水平距离s与小球的电量q，符合右图的关系。则图中与竖直轴的相交的纵截距应为多大；
（4）为确保小球在半圆形金属导轨运动阶段不脱离轨道，小球的电量q需要满足什么条件（答案可以用分数表示）？
泉州市重点中学2023-2024学年高二上学期10月月考
物理科参考答案
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求。
1.【答案】C
【详解】A．喷头中的绒毛带上负电荷，是由于绒毛得到了电子，合理，但不符合题意，故A错误；
B．以移动的喷头为参照物，被植绒物体与喷头的位置产生了变化，被植绒物体相对喷头是运动的，合理，但不符合题意，故B错误；
C．能量不能被创生，也不能被消灭，能量是守恒的，总量不变，不合理，符合题意，故C正确；
D．绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面后，采样拭子带负电，同种电荷相排斥，所以存在斥力，合理，但不符合题意。故D错误。
故选C。
2.【答案】A
【详解】金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。a点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在a点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最大；而c点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最小，故A正确，BCD错误。
故选A。
3.【答案】B
【详解】设四个微粒抛出时距地面的高度为，微粒a、d在竖直方向均做自由落体运动，由
可得落地时间为
微粒b受电场力向下，做类平抛运动，微粒c受电场力向上，但由于重力较大，仍做类平抛运动，由牛顿第二定律分别可得
类比微粒a可得，落地时间分别为
则有
故选B。
4.【答案】D
【详解】粒子仅受电场力作用，做初速度为零的加速直线运动，电场力做功等于电势能的减小量，则有
即图像上某点的切线的斜率表示电场力
A.图像上某点的切线的斜率表示电场力，故电场力逐渐减小，根据
故电场强度也逐渐减小，故A错误；
B.根据动能定理有
故图线上某点切线的斜率表示电场力，由于电场力逐渐减小，与B图矛盾，故B错误；
C.按照C图，速度随着位移均匀增加，相同位移速度增加量相等，又是加速运动，故增加相等的速度需要的时间逐渐减小，故加速度逐渐增加；而电场力减小导致加速度减小，故矛盾，故C错误；
D.粒子做加速度减小的加速运动，故D正确。
故选D。
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题给出的四个选项中只有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5.【答案】BD
【详解】A．根据
可知相邻等差等势面越密集的地方场强越大，则P点的场强较大，该带电质点通过P点时受到的电场力较大，加速度较大，故A错误；
BCD．根据电场方向与等势面垂直，正电荷受到的电场力与电场方向相同，且电场力位于轨迹的凹侧，粒子的受力和电场方向如图所示
由沿电场方向电势降低，可知P点的电势比Q点的电势高，根据
该带电质点带正电，所以该带电质点通过P点时电势能较大，通过P点时动能较小，故BD正确，C错误。
故选BD。
6.【答案】BC
【详解】A．由题意可知，两带电小球缓慢漏电，所以两小球所受库仑力逐渐减小，根据平衡条件，可知绳子的拉力逐渐减小，所以b所受的拉力也逐渐减小，若b相对于斜面有向上运动的趋势，则摩擦力减小，若b相对于斜面有向下运动的趋势，则摩擦力增大，A错误；
BCD．将b和c看成一个整体，其整体受重力（方向竖直向下），支持力（方向竖直向上），绳子给的拉力（方向沿斜面向上）以及水平地面的摩擦力，根据正交分解法，竖直方向上有拉力在竖直方向上的分力与支持力的合力等于重力，当拉力减小时，地面对c的支持力一定变大，在水平方向上，有拉力在水平方向上的分力大小等于摩擦力，由平衡条件可知，摩擦力一定向左，当拉力不断减小时，地面对c的摩擦力也不断减小，BC正确，D错误。
故选BC。
7.【答案】AD
【详解】B．从过程中，电场强度
根据牛顿第二定律
联立解得
故B错误；
A．对全过程，根据动能定理可得
解得
故A正确；
C．图像表示电场强度的大小，根据题意无法求出原点处的电场强度，也就无法求出小球在原点处所受的电场力，无法求出小球在原点处的加速度，故C错误；
D．段小球所受电场力的大小
可知小球在加速度为零，小球加速度为零时，速度最大，根据动能定理
解得小球的最大速度
故D正确。
故选AD。
8.【答案】BC
【详解】A．环在竖直方向运动，整个装置处于水平方向的电场中，所受电场力为水平方向，故电场力不做功，故A错误；
C．由图可得
开始时的最大静摩擦力为
则环先静止，再做加速运动，后再做减速运动，最后静止不动，环速度最大时，有重力等于滑动摩擦力，
联立解得
（时开始运动）
故C正确；
B.根据牛顿第二定律可得
整理得
，
，
a-t图像如图所示
故内环的最大加速度为，故B正确；
D.由a-t图像的面积表示速度的变化量则有环的最大速度为
故内环的最大动能为
故D错误。
故选BC。
三、非选择题：共60分，其中9、10、11为填空题，12、13为实验题，14、15、16为计算题。
9.【答案】
【详解】[1][2]对整体进行分析
对B球分析
得
10.【答案】
【详解】[1]根据题意，由点电荷场强公式可得，点电荷在点产生的电场为
设匀强电场的电场强度为，由于试探电荷放在点恰好平衡，则有
[2]根据题意可知，点电荷在点产生的电场大小为，方向竖直向上，由电场的叠加原理可得，点的实际场强大小为
11.【答案】1.5×104N/C，方向竖直向上；-300V；φN=450V；-7.2×10-17J
【详解】根据电场强度的定义，有
代入数据解得
E=1.5×104N/C
方向竖直向上；
M、N两点的电势差为
UMN=-Ed1=-1.5×104×2×10-2V=-300V
AN的电势差为
UAN=-Ed2=-1.5×104×3×10-2V=-450V
因A板的电势为φA=0V，所以有
UAN=φA-φN
解得
φN=450V
电子在N点的电势能为
Ep=qφN
代入数据解得
EpN=-7.2×10-17J
12.【答案】 B 减小
【分析】解答本题要了解库仑力的推导过程，由于决定电荷之间作用力大小的因素很多，因此需要采用控制变量的方法进行研究；现在都知道库仑力的决定因素，但是该实验只是研究了库仑力和距离之间的关系；根据共点力平衡，结合库仑定律即可求出．
【详解】解：（1）此实验中比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小，再使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小，所以是采用了控制变量的方法，故选B；
（2）在研究电荷之间作用力大小的决定因素时，采用控制变量的方法进行，如本实验，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小，当Q、q一定，d不同时，由图可知，距离越大，作用力越小；
（3）小球受到重力、绳子的拉力以及库仑力的作用，其中A与小球之间的库仑力：， 所以小球偏离竖直方向的角度的正切值：
13.【答案】 1 大 相反
【详解】（1）当开关S接“1”时，平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较大。
（2）电容器放电，流经G表的电流方向与充电时相反；
（3）可算出电容器带电量为
电容器的电容为
14.【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由几何关系知，A、B小球间的距离
由库仑定律得
（2）在竖直方向，小球B的合力为0，即
A、B球连线与竖直方向的夹角为，则有
得
代入数据可得
（3）库仑力的水平方向分力提供向心力
代入数据可得
15.【答案】（1）4m/s2；4m/s；（2）42N；（3）2.5J
【详解】（1）在水平轨道上运动的加速度大小
运动到端时的速度大小
（2）在B点时，由牛顿第二定律可得
解得
FN=42N
由牛顿第三定律可知，对圆弧轨道的压力大小42N；
（3）由B到C由动能定理得
解得
Wf=2.5J
16.【答案】（1）距E点8cm处；（2）；（3）-0.16m2；（4）UEB，450V
【详解】（1）设在AB上距离D点x处场强为0，有
解得
即带电小球最大速度就是场强为零的位置，即距E点8cm处；
（2）小球从最高点水平抛出能击中C点，设速度为v，则有
联立解得
设最高点压力为N，有
解得
（3）设E、B两点电势差为UEB，带电小球从E开始运动，经金属轨道到最高点，根据动能定理有
又
，
联立可得
可知图中与竖直轴的相交的纵截距为
（4）通过图线的斜率可求UEB，图线的斜率为
解得
恰好能运动到圆心等高处:,解得:
恰好能运动到圆弧最高点:,解得:
综上，小球的电量或时，可以确保小球在半圆形金属导轨运动阶段不脱离轨道
