2023-2024学年重庆市缙云教育联盟高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.电场中某区域的电场线分布如图所示，、是电场中的两点。用和分别表示、两点电势的高低；将一个点电荷先后放在、两点时，它所受的电场力的大小分别为和。则下列关系正确的是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
2.如图，、、、是正方形的四个顶点，点和点放有电荷量都为的正点电荷，在点放一未知电荷后，恰好点的电场强度等于。则( )
A. 未知电荷带正电
B. A、两点处的电荷在点产生的电场强度相同
C. 若拿走点的点电荷，点的电场强度方向由指向
D. 若拿走点的点电荷，点的电场强度方向由指向
3.如图所示，两只相同的白炽灯和串联接在电压恒定的电路中若的灯丝断了，经搭丝后与串联，重新接在原电路中，则此时的亮度与灯丝未断时比较( )
A. 不变 B. 变暗
C. 变亮 D. 条件不足，无法判断
4.如图所示，虚线、、代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，、、是这条轨迹上的三点，点在等势面上，据此可知( )
A. 带电质点在点的加速度比在点的加速度小
B. 带电质点在点的电势能比在点的小
C. 带电质点在点的动能大于在点的动能
D. 三个等势面中，的电势最高
5.如图所示，小球、均带正电，球带负电，球在绝缘的粗糙水平地面上，球由绝缘的细线拉着，球处在与球等高的位置，、、三球均静止且三者所在位置构成一个等边三角形。若细线与竖直方向的夹角为，，则、、三球所带电荷量大小之比为( )
A. ：： B. ：： C. D.
6.静电场在轴上的场强随的变化关系如图所示，轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿轴运动，则点电荷
( )
A. 在和处电势能相等
B. 由运动到的过程中电势能减小
C. 由运动到的过程中电势能增大
D. 由运动到的过程中电场力先减小后增大
7.如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为的绝缘细线，细线一端固定在点，另一端系一质量为的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成角，此时让小球获得初速度且恰能绕点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为，不考虑空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 匀强电场的电场强度
B. 小球做圆周运动过程中动能的最小值为
C. 小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小
D. 小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.关于电荷量，下列说法正确的是( )
A. 物体的带电量可以是任意值
B. 物体的带电量只能是某些值
C. 物体带电量的最小值是
D. 一个物体带上的负电荷，这是它失去了个电子的缘故
9.在物理学中，常用比值法来定义物理量，例如用定义电场强度。下列也采用比值法定义、且定义式正确的物理量是( )
A. 电流 B. 磁感应强度
C. 电容器的电容 D. 导体的电阻
10.如图所示电路中，为理想电流表，、均为固定电阻，为滑动变阻器且其总电阻大于，为平行板电容器，为电动机，其内阻，干电池电源电动势，内阻不计，当滑片从点滑到点过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数先增大后减小 B. 电容器带电量一直减小
C. 电源消耗化学能的功率先减小后增大 D. 电动机消耗的功率为
三、填空题：本大题共2小题，共7分。
11.如图所示，、为一对平行正对带电金属板，板带正电，、两板间的电势差为。质量为的带电粒子重力可忽略木计以初速度水平射入匀强电场。若粒子带电荷量为，则粒子到达板时速度大小为______；若粒子带电荷量为，它到达板时速度大小为______。
12.用螺旋测微器测得金属丝的直径，如图所示，可知金属丝的直径为 ______ ．
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角。已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，，求：
小球所受电场力的大小。
小球的质量。
将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小。
14.在真空中有两个点电荷和，电荷量分别为和，相距为，如果在两个点电荷连线的中点有一个半径为的空心金属球，且球心位于点，如图所示，则球壳上的感应电荷在处的电场强度的大小为多少？方向如何？
15.如图所示，在光滑绝缘水平面上，用长为的绝缘轻杆连接两个质量均为的带电小球和球的带电量为，球的带电量为，两球组成一带电系统．虚线与平行且相距，开始时和分别静止于虚线的两侧，虚线恰为两球连线的垂直平分线．若视小球为质点，不计轻杆的质量，在虚线、间加上水平向右的电场强度为的匀强电场后，系统开始运动．试求：
球刚进入电场时，带电系统的速度大小；
带电系统向右运动的最大距离和此过程中球电势能的变化量；
球从开始运动至刚离开电场所用的时间．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：电场线的疏密表示电场强度的强弱，由于点的电场线密，所以点的电场强度大于点的场强，根据：可知，故点电荷先后放在、两点时，它所受的电场力的大小满足：
而沿着电场线方向，电势降低，所以两点电势有：，故ACD错误，B正确。
故选：。
电场线的疏密表示电场强度的强弱，属于可以根据电场线的疏密判断出电场强度的大小关系．根据判定电荷受到的电场力的大小。
电场线虽然不存在，但可形象来描述电场的分布，根据电场线的疏密判断出电场强度的大小关系．根据判定电荷受到的电场力的大小。
2.【答案】
【解析】解：点和点放有电荷量都为的正点电荷，根据电场的叠加原理，在点产生的电场沿方向，故B点电荷在点产生的电场应沿方向，未知电荷应带负电，A错误；
B.、两点处的电荷在点产生的电场强度大小相等，方向不同，B错误；
C.三个点电荷在点的场强如图所示
若拿走点的点电荷，点的合场强方向由指向，C正确；
D.若拿走点的点电荷，点的电场强度方向由指向，D错误。
故选：。
根据电场的叠加原理，结合点的合场强为零，从而判断未知电荷的电性；由点电荷在周围产生电场的方向特点“背向正，指向负”可知，电荷在点产生的电场的方向不同；根据电场的叠加原理，可知拿走或电荷时，点电场强度方向。
本题关键要抓住对称性，结合几何关系，由电场的叠加分析场强大小。
3.【答案】
【解析】解：根据欧姆定律，干路电流为：；
灯泡的电功率为：；
其中： 当，即时取等号
故当时取等号
由于两个灯泡相同，搭丝后灯泡电阻减小，故灯泡电功率减小，变暗；
故选：。
搭丝后灯泡电阻减小，所以总电阻变小，总电流变大，根据公式表示出灯泡的电功率表达式进行讨论即可．
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是搭丝后灯泡电阻变化的分析和利用数学知识判断的最大电功率．
4.【答案】
【解析】【分析】
由于质点只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即向下方，由于质点带负电，因此电场线方向与受力方向相反；电势能变化可以通过电场力做功情况判断；电场线和等势线垂直，且等势线密的地方电场线密，电场场强大。
解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场、电势能、动能等物理量的变化。
【解答】
A、等势线密的地方场强大，加速度大，故质点通过点时的加速度较大，故A错误。
B、根据质点受力情况可知，从到过程中电场力做正功，电势能减小，故点的电势能大于点的电势能，故B错误；
C、从到过程中电场力做正功，电势能减小，动能增大，故点的动能小于点的动能，故C错误；
D、电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带负电，因此电场线指向上方，沿电场线电势降低，故等势线的电势最高，的电势最低，故D正确；
故选D。
5.【答案】
【解析】解：对、两球进行受力分析，如图所示，
对球，由力的平衡条件可得：
对球，由力的平衡条件有：
由题设条件有：
联立各式解得：
由上述结论：，以及库仑定律：
可得：：：：：，故BCD错误，A正确。
故选：。
对、两球进行受力分析，在水平和竖直方向，根据平衡条件列式求出三个球两两之间的库仑力之间的关系，结合库仑定律求出三个球的电量之比。
本题是以三个球之间的库仑力为模型的平衡问题，注意它们之是的库仑力与电量的乘积成正比，由平衡条件找到两两之间库仑力的关系是解题的关键。
6.【答案】
【解析】解：、处场强为轴负方向，则从到处逆着电场线方向移动，电势升高，正电荷在处电势能较大，故A错误；
、处场强为轴负方向，则从到处逆着电场线方向移动，电势升高，正电荷在处电势能较大，所以带正电的点电荷由运动到的过程中电势能增大，故B错误、C正确；
D、由运动到的过程中，由图可以看出电场强度的绝对值先增大后减小，故电场力先增大后减小，故D错误；
故选：。
由图可以看出在处场强为正，处场强为负方向，沿着电场线的方向电势降低，对于正电荷而言电势降低则电势能减小。
本题考查从图象获取信息的能力，另外，所以图象组成图形的面积还可以表示电势差。
7.【答案】
【解析】解：小球静止时细线与竖直方向成角，对小球进行受力分析，如图所示
由平衡关系可知
解得
故A正确；
B.小球静止时细线与竖直方向成角，则点为小球绕点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动的等效最高点，如图所示
点时小球的速度最小，动能最小，由牛顿第二定律可知
动能
联立解得
故B错误；
C.由功能关系可知，小球机械能的变化量等于除重力之外的电场力做的功。由题意可知，当小球运动到最左边与点等高时，电场力做负功最多，机械能最小，故C错误；
D.小球从初始位置开始，在竖直平面内沿逆时针方向运动一周的过程中，电场力先做正功，再做负功，再做正功，所以电势能先减小，再增大，再减小，故D错误。
故选：。
对小球进行受力分析，由平衡关系，求电场强度；在等效最高点，由牛顿第二定律，求最小动能；由功能关系可知，当小球运动到最左边与点等高时，电场力做负功最多，机械能最小；电场力做负功电势能变大，电场力做正功电势能变小。
本题综合性较强，考点丰富，考查学生对平衡条件、牛顿第二定律、机械能守恒定律、电场力做功与电势能变化关系的掌握，需要学生平时多熟记规律。
8.【答案】
【解析】解：、物体所带的电荷量只能是某些特定的值，即物体所带的电荷量只能是元电荷电量的整数倍，故A错误，B正确；
C、元电荷的值通常取作，是物体带电量的最小值，故C正确；
D、一个物体带上的负电荷，这是它得到了个电子的缘故，故D错误；
故选：。
在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号表示，任何带电体所带电荷都等于元电荷或者是元电荷的整数倍．
元电荷是带电量的最小值，它本身不是电荷，所带电量均是元电荷的整数倍，且知道电子的电量与元电荷的电量相等。
9.【答案】
【解析】解：、导体中电流属于电流的计算公式，不属于定义式，故A错误。
B、磁感应强度与放入磁场中的电流元无关，此式运用的是比值定义法。故B正确。
C、电容与电压、电荷量无关，该式属于比值定义法，故C正确。
D、公式表明导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，公式不属于定义式，是电阻定律的表达式，故D错误。
故选：。
所谓比值定义法，就是用两个物理量的“比值”来定义一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的属性，与参与定义所用的物理量无关。根据物理量的定义分析是否是比值定义法。
解决本题的关键理解并掌握比值定义法的特点：被定义的物理量往往是反映物质的属性，与定义所用的物理量无关。
10.【答案】
【解析】解：、滑动变阻器段与串联后，再和滑动变阻器段并联此处用表示并联的总电阻，再与串联，最后与电动机并联。当滑片从点滑到点的过程中，支路的电阻总值为，滑动变阻器端支路电阻为，因为，所以当：，即两条支路电阻相等时，两支路并联电阻最大，所以当滑片从向滑动时，并联电阻先增大后减小，由于先增大后减小，而电源内阻不计，则路端电压等于电源电动势，恒定不变，根据并联电路的特点可知，上方支路中电流先减小后增大，电流表的示数先减小后增大，故A错误；
B、由上述分析可知，电阻支路的总电流先减小后增大，所以定值电阻两端的电压先减小后增大，两端电压与这相反，先增大后减小。当电流表示数减小、两端电压增大时，滑动变阻器端支路电阻减小，则端支路电流增大，由于，可知滑动变阻器端支路电流减小，则电阻两端电压减小；当电流表示数增大、两端电压减小时，滑动变阻器端支路电阻增大，则端支路电流减小，则电阻两端电压减小，因此两端电压一直减小，由此可知电容器带电量：一直减小，故B正确；
C、先增大后减小，则电路中的总电流先减小后增大，电源消耗化学能转化为电能的功率：，先减小后增大，故C正确；
D、若电动机为纯电阻用电器，则功率为，但是电动机为非纯电阻用电器，其正常工作时欧姆定律不成立，虽然其两端电压不变，但无法计算电流，故功率无法计算，故D错误。
故选：。
分清几个电阻滑动变阻器的连接关系，确定本支路总电阻的变化，从而确定电流的变化；
电容器两端电压与两端电压相等，从而确定其电量的变化；
根据电源的功率公式判断电源功率的变化；
只知道电动机两端电压，无法计算电动机的功率。
本题是涉电容电路和电动机电路的动态分析，抓住几个特殊条件是解决问题的突破口，一是电源内阻不计，所以路端电压不变，其次是并联的两个支路的电阻均变化，但总电阻之和不变，弄清其总电阻的变化是关键。
11.【答案】
【解析】解：粒子带负电，由到过程中电场力做正功，由动能定理可知：
解得：
粒子带正电，由到过程中电场力做负功，由动能定理可知：
解得：
故答案为：，；
分析电场力对电子功做情况，根据动能定理列式即可求得粒子到达板时的速度．
本题考查带电粒子在电场中的加速规律，要注意明确电场力做功的正负，从而正确根据动能定理列式求解．
12.【答案】
【解析】解：螺旋测微器的固定刻度为，可动刻度为，所以最终读数为．
故答案为：
螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．
对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，要能正确使用这些基本仪器进行有关测量．
13.【答案】解：小球受到的电场力的方向向右，与电场线的方向相同才能处于图中的静止状态，表明小球带正电。
小球所受电场力的大小为：；
小球受力情况如图所示：
根据几何关系可得：
解得：；
小球到达最低点时，由动能定理得：
解得：。
答：小球所受电场力的大小是。
小球的质量是；
将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小是。
【解析】根据电场力的计算公式可求得电场力的大小；
根据共点力的平衡条件求解小球的质量。
将电场撤去后，小球向下摆动的过程中重力做功，由动能定理即可求出回到最低点时的速度。
本题关键是分析小球的受力情况，结合平衡知识和动能定理列出方程解答。
14.【答案】解：两个点电荷和在点处产生的合场强大小为，方向向左。
根据静电平衡导体的特点可知，球壳上的感应电荷在点处的场强大小与两个点电荷和在点处产生的合场强大小相等，方向相反，
则球壳上的感应电荷在点处的场强大小为，方向向右。
答：球壳上的感应电荷在点处的场强大小为，方向向右。
【解析】当空心金属球达到静电平衡时，球壳内点处合场强为零，即球壳上的感应电荷在点处产生的场强大小与两个点电荷和在点处产生的合场强大小相等，方向相反．求出两个点电荷和在点处产生的合场强，再求球壳上的感应电荷在点处的场强大小和方向．
该题考查对静电平衡导体特点的理解和应用能力，抓住静电平衡时，导体内部处处场强为零的特点是解题的关键．
15.【答案】解：设球刚进入电场时带电系统速度为，由动能定理得，
解得；
带电系统向右运动分三段：球进入电场前、带电系统在电场中、球出电场．
设球出电场的最大位移为，由动能定理得，
解得，
则：，
球从刚进入电场到带电系统从开始运动到速度第一次为零时位移为
其电势能的变化量为
取向右为正方向，
第一段加速，
第二段减速
设球刚出电场速度为，由动能定理得
解得
解得总时间
【解析】对系统运用动能定理，根据动能定理求出球刚进入电场时，带电系统的速度大小．
带电系统经历了三个阶段，：球进入电场前、带电系统在电场中、球出电场，根据动能定理求出球离开的最大位移，从而求出带电系统向右运动的最大距离．根据球在电场中运动的位移，求出电场力做的功，从而确定球电势能的变化量
由动能定理求其速度，由牛顿运动定律结合运动学方程求时间
解决本题的关键理清带电系统在整个过程中的运动情况，结合牛顿第二定律、动能定理和运动学公式综合求解，难度较大
第1页，共1页
