河南省创新发展联盟2021-2022学年高二上学期9月联合考试（一）物理试题

2021~2022 年度上学年高二考试（一） 物 理 考生注意： 1. 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100 分。 考试时间90 分钟。 2. 请将各题答案填写在答题卡上。 3. 本试卷主要考试内容：人教版选修3-1 第一章至第二章第2 节。 第Ⅰ卷（选择题 共48 分） 选择题：本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每小题给出的四个选项中，第1~8 小 题只有一个选项正确，第9~12 小题有多个选项正确。全部选对的得4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不答的得0 分。 1. 下列对电场、电源的理解正确的是（ ） A. 根据电容的定义式 可知，电容器的电容与电容器两端的电压成反比 B. 根据公式 可知，当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大 C. 电动势在数值上等于非静电力在电源内把 的电子从正极移送到负极所做的功 D. 根据公式 可知，若将电荷量为 的正电荷，从 点移动到 点克服电场力 做功 ，则 、 两点的电势差为 2. 如图所示，虚线为一电子仅在电场力作用下从 点运动到 点的轨迹， 、 、 为 该电场中三条等势线，相邻等势线间的电势差相等，下列说法正确的是（ ） A. 虚线即为电场线 B. 电子的电势能减小 C. 三条等势线电势的关系满足 D. 电子在 点的加速度大于在 点的加速度 3. 一横截面积为 的铝导线，导线单位体积内含有的自由电子数为 ，电子的电荷量为 ， 若电子定向移动的速度为 时，导线中的电流为 ，则单位时间内通过导线某横截面的电 子个数为（ ） A. B. C. D. 4. 如图所示，图中边长为 的正三角形 的三个顶点分别固定着三个点电荷 、 、 （ ），静电力常量为 ，则该三角形中心 点处的电场强度为（ ） A ，方向由 指向 B. ，方向由 指向 C. ，方向由 指向 D. ，方向由 指向 5. 如图所示，有 、 两个可看成点电荷的带电小球，电荷量分别为 、 ，用长度相 等的绝缘轻质细绳系于天花板上的同一点 ， 球紧靠竖直绝缘光滑墙壁，平衡时 、 之间的距离为 ，现仅将 球的电荷量减少为原来的一半，则再次平衡时 、 之间的 距离变为（ ） A. B. C. D. 6. 如图所示，空间中存在水平向右的匀强电场，有一带电滑块从 点沿着粗糙绝缘的水平 面以 的初动能向左滑动，当到达 点时动能减小了 ，其中有 转化成电势能， 则它再次经过 点时，动能变为（ ） A. B. C. D. 7. 如图所示，空间中存在水平向左的匀强电场，电场强度为 ，现有一质量为 、电荷量 为 的带正电小球以初速度 竖直向上抛出，当途经最高点时小球的速度大小也为 ，不 计空气阻力，重力加速度大小为 ，下列说法正确的是（ ） A. 该电场强度大小 B. 该运动过程所用的时间 C. 小球在运动过程中的最小速度为 D. 小球再次到达与初始位置等高的地点时前进的位移大小为 8. 已知平行板电容器水平放置，极板间存在匀强电场，电容器的中线为 。带有同种电 性且质量均为 的小球 、 ，电荷量 、 ，从 点分别以水平初速度 、 射入平行板电容器， ，发现它们的运动轨迹恰好关于 对称，如图所 示，忽略两小球间的相互作用，不计空气阻力，重力加速度大小为 ，则该极板间的电场 强度 的大小等于（ ） A. B. C. D. 9. 可视为质点的两带电小球 、 （材料、形状相同），它们所带的电荷量分别为 、 ，当它们的距离为 时二者之间的库仑力大小为 ，现把它们相互接触以后再次放回 原来的位置，则关于它们的带电以及库仑力变化情况分析正确的是（ ） A. 若 ，则两球接触以后二者之间的库仑力一定变大 B. 若 ，则两球接触以后二者之间的库仑力可能变大、也可能变小 C. 若 ，且 ，则接触以后两球带负电，二者之间的库仑力一定变小 D. 若 ，且 ，则接触以后两球带正电，二者之间的库仑力可能保持不变 10. 一带负电的试探电荷，仅在电场力的作用下从坐标原点 出发沿 轴运动，依次经过 、 两点，其速度 和对应位置的关系如图所示，由图像可知（ ） A. 、 点间为匀强电场 B. 从 点到 点电势逐渐降低 C. 点为该运动过程中电场强度最大的点 D. 试探电荷从 点运动到 点电势能先减小后增大 11. 、 为平行板电容器的两块金属板， 极板与静电计的金属小球相连，静电计的 外壳和 极板都接地，将它们水平正对放置，当 板带上一定量的正电荷后，静电计指 针偏转一定角度，如图所示（静电计金属小球及金属杆、指针等所带的电荷量与金属板 所带的电荷量相比可以忽略不计）。此时，在 、 板间有一电荷量为 的油滴静止在 点（油滴所带电荷量很少，它对 、 板间电场的影响可以忽略），以下说法正确的 是（ ） A. 极板不动，将 极板往下移动一小段距离，油滴保持静止，静电计张角变大 B. 极板不动，将 极板往右移动一小段距离，油滴向上运动，静电计张角不变 C. 极板不动，将 极板往左移动一小段距离， 点的电势增大，静电计张角变大 D. 极板不动，将 极板往下移动一小段距离， 点的电势增大，静电计张角变小 12. 两块水平平行正对放置的导体板如图甲所示，大量电子（质量为 、电荷量为 ）由 静止开始，经电压为 的电场加速后，连续不断地沿水平方向从两板正中间射入。当两板 均不带电时，这些电子通过的时间为 ，当在两板间加如图乙所示的周期为 、幅值恒 为 的周期性电压时，恰好能使所有电子均从两板间通过。忽略电子间的相互作用及所受 重力，则（ ） A. 这些电子通过两极板之后，侧向位移（沿垂直于两板方向上的位移）的最大值 B. 这些电子通过两极板之后，侧向位移（沿垂直于两板方向上的位移）的最小值 C. 侧向位移分别为最大值和最小值的两种情况，对应的电子在刚穿出两板之间时的动能之 比为 D. 侧向位移分别为最大值和最小值的两种情况，对应的电子在刚穿出两板之间时的动能之 比为 第Ⅱ卷（非选择题 共52 分） 非选择题：本题共5 小题，共52 分。把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答。解 答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能给分。有 数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13.（6 分）在“探究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中，实验装置如图所示， 平行板电容器的极板 与一静电计相接，极板 接地。 （1）静电计的指针偏转程度显示两极板间的____________大小。 （2）当极板电荷量不变，仅使两极板正对面积减小，可知电容器电容__________（填“增 大”、“不变”或“减小”）。当极板电荷量不变，仅使两极板距离减小，可观察到静电 计指针的偏转角__________（填“增大”、“不变”或“减小”）。 14.（9 分）在测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为 的电阻 、 电源、单刀双掷开关 按如图甲所示的电路图进行连接，先使开关 与1 相连，电源给电 容器充电，充电完毕后把开关 掷向2，电容器放电，直至放电完毕，实验得到的与电压 传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示，计算机对图乙进行数 据处理后记录了“峰值”及图线与时间轴所围“面积”等信息。 （1）根据图甲所示的电路，观察图乙可知：充电电流与放电电流方向____________（选填 “相同”或“相反”），大小都随时间__________（选填“增大”或“减小”）。 （2）该电容器的电容为___________ 。（结果保留三位有效数字） （3）某同学认为：仍利用上述装置，将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端，也可 以测出电容器的电容值，请你分析并说明该同学的想法是否正确。 答：____________________________________________________________。 15.（10 分）已知 、 、 三点位于正三角形的三个顶点上， 点固定一点电荷（电荷 量为 ），将一电荷量也为 的点电荷从无穷远处移动到 点，电场力做功为 ，再 从 点移动到 点后把点电荷固定在 点，将另外一个电荷量为 的点电荷从无穷远 处移动到 点，规定无穷远处的电势为零，求： （1） 点没有电荷时 点的电势 ； （2）电荷量为 的这个点电荷在 点时具有的电势能 。 16.（12 分）如图所示，水平地面上方空间存在一水平方向的匀强电场（未画出），在高度 为 处有一质量为 、电荷量为 的带电小球，从静止释放后开始做直线运动，当运动至 地面时速度大小变为 ，不计空气阻力，重力加速度大小为 ，求： （1）小球释放点与落地点间的电势差 ； （2）匀强电场的电场强度大小 。 17.（15 分）放射性元素发生 衰变时会释放出电子，某发生 衰变的放射源用绝缘支柱 放置于真空容器内，该容器底部有一层水平放置的荧光屏，当有电子打到上面时会发出淡 淡的荧光，从而可以用来检测电子打到的位置，放射源与荧光屏的距离为 ，容器内存在 竖直向上的匀强电场，电场强度大小为 ，荧光屏和容器的空间足够大。为了简化问题， 可以把放射源当成一个电子发射器，能够向空间内各个方向发射速度大小均为 的电子， 电子的质量为 、所带电荷量为 ，忽略电子间的相互作用及电子的重力，求： （1）竖直向上飞出的电子从发射到打到荧光屏上经过的时间 ； （2）大量沿水平方向飞出的电子的落点形成的轨迹的周长 ； （3）电子在荧光屏上散布的区域的半径 。 2021~2022 年度上学年高二考试（一） 物理参考答案 1. C 2. D 3. B 4. A 5. C 6. A 7. D 8. B 9. AD 10. BC 11. AC 12. AD 13.（1）电势差（电压）（2 分） （2）减小（2 分） 减小（2 分） 14.（1）相反（2 分） 减小（2 分） （2） （3 分） （3）正确，电容器放电过程中，电容器 与电阻 两端电压相等，因此通过对放电曲线 进行数据处理后记录的峰值 及图线与时间轴围成的面积，仍然可用 计 算电容值（2 分） 15. 解：（1）由电势差的定义得： （2 分） 解得 。（2 分） （2）设该过程电场力做功为 ，此时 点的电势变为 ，结合功能关系得： （2 分） （2 分） （1 分） 解得 。（1 分） 16. 解：（1）从释放到落地的过程，由动能定理得： （2 分） 解得 。（2 分） （2）小球在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动， 设小球在竖直方向上自由落体运动的时间为，着地时小球的水平速度大小为 ，竖直速 度大小为 ，所以有： ， （2 分） （2 分） （2 分） 解得 。（2 分） 17. 解：（1）电子受到向下的电场力，做匀变速直线运动，设加速度大小为 ，由牛顿第 二定律得： （1 分） （1 分） 解得 （另外一负根舍去）。（2 分） （2）电子做类平抛运动，该落点构成的轨迹是一个圆，设该圆的半径为 ，运动时间为 ， 所以有： （1 分） （1 分） （1 分） 解得 。（2 分） （3）设速度与水平方向成 角时落点距离最远，所用时间为 ，此时落地速度 与初速度 的夹角为 ，该运动矢量图如图所示。 由动能定理得 （1 分） 水平距离 （1 分） 竖直方向速度的变化量 （1 分） 由等面积关系 （1 分） 显然当 时 有最大值，此时 （1 分） 即电子在荧光屏上散布的区域的半径 。（1 分）