广东省深圳实验学校2020-2021高二物理上学期第一阶段考试试题（Word版附答案） 8页

高二物理试卷 第 1 页（第一、二卷 共 6 页） 深圳实验学校高中部 2020-2021 学年度第一学期第一阶段考试 高二物理 时间：90 分钟 满分：100 分 第一卷 一、单项选择题(本题共有 10 小题，每小题 3 分，共 30 分，每小题给出的四个选项中只 有一个选项正确，答案填涂在答题卡上，写在试卷上无效。) 1．下列物理量中属于矢量，而且采用比值法定义表达正确的是( ) A．加速度 a＝F m B．电势差 U＝W q C．电势φ＝EP q D．电场强度 E＝F q 2．如图所示，甲、乙是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不 带电，并彼此接触。现用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近甲（棒与甲不接触） 并用手触摸甲球，然后依次将手和棒移走，再将甲、乙分开。关于甲、 乙的带电情况，下列判断正确的是( ) A．甲带正电，乙带负电 B．甲带负电，乙带正电 C．甲、乙均不带电 D．甲、乙均带正电 3．点电荷 P 产生的电场中的一条电场线有A、B 两点，如图. 当电子以某一速度只受电 场力作用由 A 运动到 B 的过程中，动能增加，则可以判断( ) A．电场线方向由 B 指向 A B．电势 φA>φB C．电场强度大小EA＝EB D．若 P 为负电荷，则 P 在B点右侧 4．已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产 生的电场相同。如图所示，半径为 R 的球体均匀分布着电荷量为 Q 的电荷，AB 为球的一 条直径，A 点恰好位于球的外部。现以 OB 为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为 k，球的体积公式为 V=4πr3 3 ，则 A 点处场强的大小为( ) A． 2 7 18 KQ R B． 2 17 18 KQ R C． 2 7 36 KQ R D． 2 35 36 KQ R 高二物理试卷 第 2 页（第一、二卷 共 6 页） 5．如图所示，带电物体 P、Q 可视为点电荷，电荷量相同.倾角为θ、质量为 M 的斜面体 放在粗糙水平面上，将质量为 m 的物体 P 放在粗糙的斜面体上.当物体 Q 放在与 P 等高(PQ 连线水平)且与物体 P 相距为 r 的右侧位置时，P 静止且受斜面体的摩擦力为 0，斜面体保 持静止，静电力常量为 k，则下列说法正确的是( ) A．P、Q 所带电荷量为 mgktan θ r2 B．P 对斜面的压力为 0 C．斜面体受到地面的摩擦力为 0 D．斜面体对地面的压力为(M＋m)g 6．如图所示，竖直线 OO′是等量异种电荷＋Q 和－Q 连线的中垂线，A、B、C 的位置如 图所示，且都处于一矩形金属空腔内.下列说法正确的是( ) A．A、B、C 三点电势大小关系是φA＝φC<φB B．A、B、C 三点电势大小关系是φA＝φC>φB C．金属空腔上的感应电荷在 A、B、C 三点形成的场强 方向均水平向右 D．金属空腔上的感应电荷在 A、B、C 三点形成的场强 大小关系是 EB>EC>EA 7．如图所示为示波管构造的示意图，实验学校高二的某探究小组在 XX′间加上了图乙所示 的 Uxx′－t 信号，YY′间加上了图甲所示的 Uyy′－t 信号。则在屏幕上看到的图形是( ) 高二物理试卷 第 3 页（第一、二卷 共 6 页） 8．如图所示，梯形 abcd 位于某匀强电场所在平面内，两底角分别为 60°、30°，cd＝2ab ＝4 cm，a、b 两点的电势分别为 4 V、0，将电荷量 q＝1.6×10－3 C 的正电荷由 a 点移动到 d 点，需克服电场力做功 6.4×10－3 J，则该匀强电场的电场强度( ) A．垂直 ab 向上，大小为 400 V/m B．垂直 bc 斜向上，大小为 400 V/m C．平行 ad 斜向上，大小为 200 V/m D．平行 bc 斜向上，大小为 200 V/m 9．有一静电场，其电势φ随 x 坐标的改变而改变，变化的图象如图所示．若将一带负电的 粒子(重力不计)从坐标原点 O 由静止释放，电场中 P、Q 两点的横坐标分别为 1 mm、4 mm， 下列说法正确的是( ) A．粒子将沿 x 轴正方向一直向前运动 B．粒子在 P 点与 Q 点加速度大小相等、方向相反 C．粒子经过 P 点与 Q 点时，动能相等 D．粒子经过 P 点与 Q 点时，电场力做功的功率相等 10．一匀强电场的电场强度 E 随时间 t 变化的图象如图所示，在该匀强电场中，有一个带 电粒子于 t＝0 时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，则下列说法中正确的是( ) A．带电粒子只向一个方向运动 B．0～2 s 内，电场力做功等于 0 C．4 s 末带电粒子回到原出发点 D．2.5～4 s 内，电场力做功等于 0 二、多项选择题（本小题共 6 题，每小题 4 分，共 24 分。每小题给出的四个选项中有多 个选项符合题目要求，答案填涂在答题卡上，写在试卷上无效） 11．以下表述正确的是( ) A．电荷在电场中某点的电势能等于把此电荷从该点移到无穷远的过程中电场力做的功 B．电势、电势差、电势能都只由电场性质决定 C．电势为零的地方场强也为零 D．场强为零的地方电势可以不为零 12．将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小、电容和极板所带的电荷量 分别用 d、U、E、C 和 Q 表示．下列说法正确的是( ) A．保持 U 不变，将 d 变为原来的两倍， 则 E 变为原来的一半 B．保持 E 不变，将 d 变为原来的一半， 则 U 变为原来的两倍 C．保持 C 不变，将 Q 变为原来的两倍， 则 U 变为原来的两倍 D．保持 d、C 不变，将 Q 变为原来的一半， 则 E 变为原来的一半 高二物理试卷 第 4 页（第一、二卷 共 6 页） 13．如图，足够大的光滑绝缘水平面上有两个相距 L 的带电质点 M 和 N，它们的质量分 别为 m1、m2，带电量大小分别为 q1、q2，它们均绕其连线上的 O 点做匀速圆周运动. 静电 力常量为 k，不计质点间的万有引力作用．下列说法正确的是( ) A．质点 M、N 的半径之比等于 q2∶q1 B．质点 M、N 的线速度大小之比等于 m2∶m1 C．质点 M、N 的角速度相同，等于 kq1q2 L3 （ 1 m1 + 1 m2 ） D．O 点的场强大小等于 （ q1 m22+ q2 m12 ）k（m1+ m2）2 L2 14．如图所示，虚线 a、b、c 为三个同心圆面，圆心处有一个带负电的点电荷．现从 c 外 面一点 P 以相同的速率发射两个电荷量、质量都相同的带电粒子 M、N，分别沿 PM、PN 运动，取无穷远处电势为零，以下判断正确的是( ) A．φa > φb > φc B．M 粒子带负电，N 粒子带正电 C．M、N 两粒子到达圆周 c 上时，速率仍相等 D．M、N 两粒子到达圆周 c 上时，电势能 EpM>EpN 15．如图所示，在竖直平面内，A、C、B、D 位于半径为 r 的圆上，AB 与水平面平行，AB ⊥CD，垂足在圆心 O.在 C 点固定一点电荷，电荷量为－Q，现在 A 点将一质量为 m、带 电荷量为－q 的点电荷由静止释放，该点电荷沿光滑绝缘轨道 ADB 运动，通过 D 点时的 速度大小为 2 gr．已知重力加速度为 g，规定电场中 B 点的电势为零，则在 C 处点电荷形 成的电场中( ) A．点电荷经过 D 点向 B 点运动的过程中，动能减少量大于电势能 增加量 B．A 点的电势低于 D 点的电势 C．A 点的电场强度大小是 D 点的 2倍 D．带电荷量为－q 的点电荷在 D 点具有的电势能为 mgr 16．如图所示，粗糙程度均匀的直杆 AC 通过另一根杆 CB 固定在水平面上，∠CAB＝30°， AC 的下方 O 点固定有一个正点电荷，杆上有 M、P、N 三点，P 为 MN 的中点，OM＝ON， OM∥AB，一带负电可视为质点的小球套在杆上由 N 处由静止开始下滑，初始加速度大小 为 aN，第一次经过 P 处的速度大小为 v，运动到 M 处速度为 0，后又以大小为 aM 的初始 加速度由静止开始向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g，P 点电 势为零。下列说法正确的是( ) A．小球可以返回到出发点 N 处 B．撤 O 点的正电荷，小球可以在直杆上处于静止 C．系统具有的最大电势能为 1 2mv2 高二物理试卷 第 5 页（第一、二卷 共 6 页） D．aN＝g+aM 第二卷 三、计算题（本题共 4 小题，共 46 分。在解答过程中要有必要的文字说明、方程及演算 过程，否则不能得全分。答案写在答题卷上，写在试卷上无效） 17．（8 分）密立根通过油滴实验测量了元电荷，实验装置的示意图如图所示。实验时用喷 雾器将油喷入两块相距为 d 的水平放置的平行极板之间，油在喷射撕裂成油滴（可看做球 形）时，一般都会带上负电荷，调整极板之间的电压，使 油滴在重力、电场力、空气浮力以及粘滞阻力的作用下分 别竖直向上、向下作匀速运动，通过测量油滴匀速上升、 下降时的速率和该油滴的直径等物理量，计算油滴的带电 量，进而测出元电荷。 (1)下列关于密立根油滴实验的叙述中不正确．．．的是( ) A．平行极板一定要水平，通电时上极板接电源负极。 B．实验时要选择质量、电量适当小一些的油滴。 C．实验证明了任何带电体所带电荷都是基本电荷的整数倍。 D．质子和电子都是元电荷。 (2)当平行板不加电压时，某半径为 a 的油滴在板间匀速下落的速率为 v1，反复调整极板间 的电压直至该油滴能匀速上升，此时板间的电压为 U，油滴上升的速率为 v2，已知油滴的 密度为ρ，板间空气的密度为ρ0，油滴受到的空气阻力大小与其速率成正比，重力加速度为 g（已知浮力公式为：f 浮=ρ气 gV 排）。请据此计算油滴的质量 m= ，板间的电场强 度 E= ，油滴的电荷量 q= 。 18．（10 分）如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷 Q 为圆心的某一圆周交 于 B、C 点，质量为 m，带电量为－q 的有孔小球从杆上 A 点无初速下滑，已知 q<0)的带电粒子在纸面内自 A 点先后以不 同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直．已知刚进入电场时速度为零的粒子，自 圆周上的 C 点以速率 v0 穿出电场，AC 与 AB 的夹角θ＝53°.运动中粒子仅受电场力作用．已 知 sin53°=0.8，cos53°=0.6． (1)求电场强度的大小； (2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？ (3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为 mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？ 高二物理试卷 第 7 页（第一、二卷 共 6 页） 深圳实验学校高中部 2020-2021 学年度第一学期第一阶段考试 高二物理参考答案 17．答案 (1)AD（3 分，漏选得 1 分） (2) 34 3m a  （1 分） UE d  （1 分） 3 0 1 2 1 4 ( )( ) 3 a gd v vq vU     （3 分） 解析 (2)油滴的质量为： 34 3m a  受到空气的浮力大小为： 3 0 4 3f a 浮 油滴匀速下落时，有： 1mg f kv 浮 匀速上升时，有： 2mg kv qE f   浮 其中电场强度： UE d  联立以上各式，解得： 3 0 1 2 1 4 ( )( ) 3 a gd v vq vU     （2 分） 18．解析 (1) 21 2mgh W mv  1 2W mgh 4 分 (2)B 、C 两点等势，所以 UAC=UAB 3 分 2AC AB W mghU U q q     3 分 19．解析 (1)设电子经电压 U1 加速后的速度为 v0，由动能定理有 eU1＝1 2mv20 （2 分） 解得 v0＝ 2eU1 m . （2 分） (2)电子沿极板方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动．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 t，加速度为 a，电子离开偏转电场 时的侧移量为 y.由牛顿第二定律和运动学公式有 t＝L v0 a＝eU2 md y＝1 2at2 （1 分） 解得 y＝U2L2 4U1d. （2 分） 单选 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D A B D D C B C D 多选 11 12 13 14 15 16 答案 AD ACD BCD BD AB CD 高二物理试卷 第 8 页（第一、二卷 共 6 页） (3)(2L2＋L1)U2L1 4U1d （3 分） (4)减小加速电压 U1 或增大偏转电压 U2. （2 分） 20．答案 (1) 5mv02 12qR （4 分） (2) 3 6 v0（6 分） (3)0 或 2 3v0（6 分） 解析 (1)粒子初速度为零，由 C 点射出电场，故电场方向与 AC 平行，由 A 指向 C.由几何 关系和电场强度的定义知 AC＝6 5R ① F＝qE ②由动能定理有 F·AC＝1 2mv02 ③ 联立①②③式得 E＝5mv02 12qR ④(2)如图，由几何关系知 AC⊥BC，故电场中的等势线与 BC 平行．作与 BC 平行的直线与圆 相切于 D 点，与 AC 的延长线交于 P 点，则自 D 点从圆周上穿出的粒子的动能增量最大． 由几何关系知 AP＝8 5R，DP＝4 5R ⑤设粒子以速度 v1 进入电场时动能增量最大，在电场中运动的时间为 t1. 粒子在 AC 方向做加速度为 a 的匀加速运动，运动的距离等于 AP；在 垂直于 AC 的方向上做匀速运动，运动的距离等于 DP.由牛顿第二定律 和运动学公式有 F＝ma ⑥ AP＝1 2at12 ⑦ DP＝v1t1 ⑧联立 ②④⑤⑥⑦⑧ 式得 v1＝ 3 6 v0 ⑨(3)设粒子以速度 v 进入电场时，在电场中运动的时间为 t0.以 A 为原点，粒子进入电场的方 向为 x 轴正方向，电场方向为 y 轴正方向建立直角坐标系．由运动学公式有 y＝1 2at2 ⑩ x＝vt ⑪ 粒子离开电场的位置在圆周上，有(x－4 5R)2＋(y－3 5R)2＝R2 ⑫粒子在电场中运动时，其 x 方向的动量不变，y 方向的初始动量为零．设穿过电场前后动 量变化量的大小为 mv0 的粒子，离开电场时其 y 方向的速度分量为 v2，由题给条件及运动 学公式有 mv2＝mv0＝mat ⑬ 联立 ②④⑥⑩⑪⑫⑬ 式得 v＝0 或 v＝2 3v0 另解： 由题意知，初速度为 0 时，动量增量的大小为 mv0，此即问题的一个解．自 A 点以不同的 速率垂直于电场方向射入电场的粒子，沿 y 方向的位移相等时，所用时间都相同．因此， 不同粒子运动到线段 CB 上时，动量变化都相同，自 B 点射出电场的粒子，其动量变化量 也恒为 mv0，由几何关系及运动学规律可得，此时入射速率为 v＝2 3v0.