2023-2024学年湖北省咸宁市崇阳二中等2校高一(下)期末物理试卷

2023-2024学年湖北省咸宁市崇阳二中等2校高一（下）期末物理试卷一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．（4分）关于电场线和等势面，下列说法中正确的是（）A．电场线密集处场强大，电势高 B．沿电场线方向场强一定减小，电势一定降低 C．等势面一定垂直于电场线 D．场强为零处，电势也一定为零2．（4分）下列选项中的公式，不适用于点电荷产生的静电场的是（）A．电场强度E＝ B．电场强度E＝ C．电场强度E＝ D．电场力做功W＝qU3．（4分）静电场中某点电势的数值等于（）A．试验电荷q0置于该点时具有的电势能 B．单位试验电荷置于该点时具有的电势能 C．单位正电荷置于该点时具有的电势能 D．把单位正电荷从该点移到电势零点外力所做的功4．（4分）如图所示，a、b两点位于以负点电荷﹣Q（Q＞0）为球心的球面上，c点在球面外，则（）A．a点场强的大小比b点大 B．b点场强的大小比c点小 C．a点电势比b点高 D．b点电势比c点低5．（4分）在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是（）A．若φM＞φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B．若EM＜EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C．若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则φM＜φN D．若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则EM＞EN6．（4分）空间中存在一静电场，一电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP随位置x的变化关系如图所示，则电子从x1向x3运动的过程中，下列说法正确的是（）A．在x1处电子速度最大 B．在x2处电子加速度最大 C．在x3处电场强度最大 D．在x2处电势最高7．（4分）如图所示，等量同种点电荷放在x轴上，O点为中心（）A． B． C． D．二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。（多选）8．（6分）如图所示，是点电荷电场的一条电场线，电场的方向水平向右。线上有a、b、c三点，且ab＝bc，则下列说法正确的是（）A．若点电荷是负电荷，则电势差Uab＞Ubc B．若点电荷是正电荷，则电势差Uab＞Ubc C．只有点电荷是正电荷时，φa＞φb＞φc D．若Ea＞Eb＞Ec，则点电荷是正电荷（多选）9．（6分）等量异种点电荷的电场线示意图如图所示，图中A、B分别处于两点电荷连线的四等分点，C、D分别在两点电荷连线的垂直平分线上，且到两点电荷连线的距离相等。则下列说法正确的是（）A．A、B两点的电场强度相同，电势不相等 B．C、D两点的电场强度相同，电势也相等 C．同一试探电荷在C、D两点的电势能一定相等 D．同一试探电荷在C、D两点所受的电场力可能不等（多选）10．（6分）如图，在匀强电场中有一虚线圆，ab和cd是圆的两条直径，其中ab与电场方向的夹角为60°，ab＝0.2m，cd与电场方向平行，a、b两点的电势差Uab＝20V。则（）A．电场强度的大小E＝200V/m B．b点的电势比d点的低5V C．将电子从c点移到d点，电场力做正功 D．电子在a点的电势能大于在c点的电势能三、非选择题：本题共5小题，共54分。11．（8分）研究平行板电容器电容的实验装置如图所示。（1）当在充电后与电源断开的平行板电容器的两极板间插入电介质板时，电容器的电容将，与电容器相连的静电计指针偏角将；若只将左极板向上移动少许，则与电容器相连的静电计指针偏角将。（均填“增大”“减小”或“不变”）（2）有一充电的平行板电容器，两板间电压为10V，当电容器的电荷量减少10﹣4C时，电容器两板间的电压降为5V，则此电容器的电容是μF。12．（8分）在科学探究电容器的实验中：（1）如图甲所示，电容器上标有“200μF，10V”，下列说法正确的是。A.电容器电压为5V时，电容是200μFB.电容器电压为5V时，电容是100μF（2）利用如图乙所示电路观察电容器的充、放电现象。其中E为电池、R为电阻箱、C为电容器、G为电流计、S为单刀双掷开关。①将开关S接1，观察到电流计指针偏转情况为；A.逐渐偏转到某一刻度后保持不变B.逐渐偏转到某一刻度后迅速回到零C.迅速偏转到某一刻度后保持不变D.迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到零②将开关S接2，观察到电流计指针偏转方向与接1的偏转方向（填“相同”或“相反”）；③将电流计G表换成电流传感器，充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如图丙所示，则这一过程中电容器释放的电荷量约为C。（结果保留两位有效数字）13．（10分）如图所示，匀强电场的电场强度E＝2.0×104N/C，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离s＝0.10m。将质量m＝2×10﹣9kg、电荷量q＝+2.0×10﹣8C的点电荷从A点移至B点。求：（1）电荷所受静电力F的大小。（2）电荷从A点移至B点的过程中，静电力所做的功W。（3）电荷的电势能改变了多少？14．（14分）如图所示，平行金属带电极板A、B间可看成匀强电场，场强E＝1.2×102V/m，极板间距离d＝5cm，电场中C和D分别到A、B两板距离均为0.5cm，B板接地，求：（1）C点的电势为多少，CD两点间的电势差UCD为多少；（2）点电荷q＝﹣2×10﹣2C在C点具有的电势能；（3）将点电荷q＝﹣2×10﹣2C从C移到D点时，电场力做功多少。15．（14分）如图所示，一个带电荷量绝对值为q＝5×10﹣3C、质量为m＝0.1kg的小物块（可看作质点）处于一倾角为θ＝37°的光滑绝缘斜面上，斜面长度L＝1m，整个装置处于一水平向右的匀强电场中，此时物块恰好静止于斜面的顶端，求：（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（1）小物体的电性；（2）电场强度的大小；（3）若从某时刻开始，电场强度减小为原来的，物块下滑至斜面底端时电场力做了多少功，到达斜面底端时物块的速度大小。

2023-2024学年湖北省咸宁市崇阳二中等2校高一（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．（4分）关于电场线和等势面，下列说法中正确的是（）A．电场线密集处场强大，电势高 B．沿电场线方向场强一定减小，电势一定降低 C．等势面一定垂直于电场线 D．场强为零处，电势也一定为零【考点】等势面及其与电场线的关系；电场线的定义及基本特征．【答案】C【分析】电场线的疏密程度表示电场强度的大小；沿电场线方向电势逐渐降低；等势面一定垂直于电场线；电场强度为0处，电势不一定为0。【解答】解：A．根据电场线的特点可知，电场线密集处，电场强度大，但是电势不一定高，顺电场线电势逐渐降低，故A错误；B．电场线的疏密表示电场强度大小，沿电场线电势一定降低，但场强未必减小，故B错误；C．根据电场线与等势面的特点可知，等势面与电场线处处垂直，故C正确；D．电场强度与电势无直接关系，故D错误。故选：C。2．（4分）下列选项中的公式，不适用于点电荷产生的静电场的是（）A．电场强度E＝ B．电场强度E＝ C．电场强度E＝ D．电场力做功W＝qU【考点】电场力做功的计算及其特点；点电荷与均匀带电球体（球壳）周围的电场；电场强度与电场力的关系和计算．【答案】B【分析】根据各个公式的适用范围、适用条件进行准确分析判断。【解答】解：A．电场强度E＝适用于任何电场，故A错误；B．电场强度E＝只适用于匀强电场，故B正确；C．电场强度E＝只适用于点电荷形成的电场，故C错误；D．电场力做功W＝qU适用于任何电场，故D错误。故选：B。3．（4分）静电场中某点电势的数值等于（）A．试验电荷q0置于该点时具有的电势能 B．单位试验电荷置于该点时具有的电势能 C．单位正电荷置于该点时具有的电势能 D．把单位正电荷从该点移到电势零点外力所做的功【考点】电势的定义、单位和物理意义；电场力做功与电势能变化的关系．【答案】C【分析】电势大小等于单位正电荷在该点所具有的电势能，据此分析即可。【解答】解：根据电势的定义式可知，电势的数值等于单位正电荷置于该点时具有的电势能，电场中某点的电势还等于单位正电荷从该点移到无穷远处静电力所做的功，故ABD错误，C正确。故选：C。4．（4分）如图所示，a、b两点位于以负点电荷﹣Q（Q＞0）为球心的球面上，c点在球面外，则（）A．a点场强的大小比b点大 B．b点场强的大小比c点小 C．a点电势比b点高 D．b点电势比c点低【考点】电势的定义、单位和物理意义；电场强度与电场力的关系和计算．【答案】D【分析】根据点电荷电场强度的计算公式E＝判断电场强度的大小；根据沿电场线方向电势降低分析电势高低。【解答】解：AB、根据点电荷电场强度的计算公式E＝可知，a点场强的大小和b点电场强度大小相等，b点场强的大小比c点大，故AB错误；CD、a、b在以负点电荷为球心的同一球面上，即在同一等势面上，故a点电势和b点电势相等，根据沿电场线方向电势降低可得b点电势比c点低，故C错误、D正确。故选：D。5．（4分）在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是（）A．若φM＞φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B．若EM＜EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C．若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则φM＜φN D．若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则EM＞EN【考点】匀强电场中电势差与电场强度的关系；点电荷与均匀带电球体（球壳）周围的电场；电场力做功与电势能变化的关系；电势的定义、单位和物理意义．【答案】C【分析】根据点电荷周围电场线的分布情况，结合点电荷的电场强度的计算公式，电势高低的判断方法进行分析。【解答】解：正点电荷产生的电场中，电场线的方向背离正电荷指向无穷远，如图所示：A、若φM＞φN，根据沿电场线方向电势降低可知，M点到点电荷Q的距离比N点的近，故A错误；B、若EM＜EN，根据E＝，可知M点到点电荷Q的距离比N点的远，故B错误；C、若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则带负电的试探电荷的电势能减小，所处位置的电势升高，故有：φM＜φN，故C正确；D、若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，说明带正电的试探电荷靠近Q运动，则N点距离点电荷Q近，有：EM＜EN，故D错误。故选：C。6．（4分）空间中存在一静电场，一电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP随位置x的变化关系如图所示，则电子从x1向x3运动的过程中，下列说法正确的是（）A．在x1处电子速度最大 B．在x2处电子加速度最大 C．在x3处电场强度最大 D．在x2处电势最高【考点】电场力做功与电势能变化的关系；电势的定义、单位和物理意义；匀强电场中电势差与电场强度的关系．【答案】C【分析】粒子沿x轴正方向运动的过程，电势能先增大后减小，可知电场力先做负功后做正功，沿电场线方向电势降低；由斜率分析电场强度的变化，即可分析粒子的加速度变化。【解答】解：A、电子仅在电场力作用下运动，根据能量守恒定律可知动能与电势能之和是恒定的，则电子从x1向x3运动的过程中，在x3处的电势能最小，则动能最大，速度最大，故A错误；B、EP﹣x图象的斜率绝对值表示电子受到的电场力大小，在x2处图象的斜率为0，则电场力为0，故电子的加速度为0，故B错误；C、电子从x1向x3运动的过程中，x3处的图象斜率绝对值最大，则电场力最大，电场强度最大，故C正确；D、电子从x1向x3运动的过程中，电子在x2处电势能最大，但由于电子带负电，故在x2处电势最低，故D错误；故选：C。7．（4分）如图所示，等量同种点电荷放在x轴上，O点为中心（）A． B． C． D．【考点】电场强度的叠加；点电荷与均匀带电球体（球壳）周围的电场．【答案】D【分析】结合电场强度基本概念及点电荷电场强度定义式，判断等量正电荷的电场强度B随x变化的关系图像；结合等量正电荷电场线分布及φ﹣x图像斜率表示电场强度的大，判断等量正电荷的电势φ随x变化的关系图像。【解答】解：量同种正点电荷的电场线分布如图所示CD、由于两点电荷为等量同种正点电荷，可知x轴上的电势均大于0；根据沿电场方向电势降低可知，离正点电荷越近，电势越高；φ﹣x图像中，图像的斜率表示电场场强，则离点电荷越近，图像的切线斜率绝对值越大，故C错误，D正确；AB、由图和对称性可知，x轴上O点处的场强为零，越靠近正电荷电场强度越大，且每个点电荷两侧的电场强度方向相反，则每个点电荷两侧的电场强度一定是：一侧为正方向，另一侧为负方向，故AB错误.故选：D。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。（多选）8．（6分）如图所示，是点电荷电场的一条电场线，电场的方向水平向右。线上有a、b、c三点，且ab＝bc，则下列说法正确的是（）A．若点电荷是负电荷，则电势差Uab＞Ubc B．若点电荷是正电荷，则电势差Uab＞Ubc C．只有点电荷是正电荷时，φa＞φb＞φc D．若Ea＞Eb＞Ec，则点电荷是正电荷【考点】匀强电场中电势差与电场强度的关系；点电荷与均匀带电球体（球壳）周围的电场；电场线的定义及基本特征；电势的定义、单位和物理意义．【答案】BD【分析】若点电荷是负电荷，则电荷在c点右侧；若点电荷是正电荷，则电荷在a点左侧；沿电场线方向电势逐渐降低；由E＝k可知，场强大离场源电荷较近。【解答】解：A、若点电荷是负电荷，则电荷在c点右侧，由点电荷电场分布可知：，由U＝Ed可知，在d相同的情况下，E越大，电势差U也就越大，即Uab＜Ubc，故A错误；B、若点电荷是正电荷，则电荷在a点左侧，由点电荷电场分布可知：，由U＝Ed可知，在d相同的情况下，E越大，电势差U也就越大，即Uab＞Ubc，故B正确；C、沿电场线方向电势逐渐降低，无论点电荷是何种电荷，电势φa＞φb＞φc成立，故C错误；D、若Ea＞Eb＞Ec，由E＝k可知，a离场源电荷较近，则点电荷是正电荷，故D正确。故选：BD。（多选）9．（6分）等量异种点电荷的电场线示意图如图所示，图中A、B分别处于两点电荷连线的四等分点，C、D分别在两点电荷连线的垂直平分线上，且到两点电荷连线的距离相等。则下列说法正确的是（）A．A、B两点的电场强度相同，电势不相等 B．C、D两点的电场强度相同，电势也相等 C．同一试探电荷在C、D两点的电势能一定相等 D．同一试探电荷在C、D两点所受的电场力可能不等【考点】电场线的定义及基本特征；电场力做功与电势能变化的关系；电势的定义、单位和物理意义；电场强度的叠加．【答案】ABC【分析】电场强度是矢量，只有两点的场强大小和方向都相同时，电场强度才相同，沿电场线方向电势降低。【解答】解：A、根据对称性可知AB两点的电场强度相同，沿电场线方向电势降低，所以B点电势大于A点电势，故A正确；BD、C、D两点的电场强度大小相等，方向均水平向左，所以同一试探电荷在C、D两点所受的电场力相等，根据对称性可知C、D两点的电势也相等，故B正确，D错误；C．等量异种电荷连线的中垂线为等势线，所以同一试探电荷在C、D两点的电势能一定相等，故C正确。故选：ABC。（多选）10．（6分）如图，在匀强电场中有一虚线圆，ab和cd是圆的两条直径，其中ab与电场方向的夹角为60°，ab＝0.2m，cd与电场方向平行，a、b两点的电势差Uab＝20V。则（）A．电场强度的大小E＝200V/m B．b点的电势比d点的低5V C．将电子从c点移到d点，电场力做正功 D．电子在a点的电势能大于在c点的电势能【考点】电场力做功与电势能变化的关系；匀强电场中电势差与电场强度的关系．【答案】AD【分析】根据E＝求出电场强度大小；沿电场线方向电势逐渐降低判定电势高低；根据力与位移的夹角判定功的正负，结合电场力做功与电势能的变化关系确定电势能的变化。【解答】解：A、根据Uab＝E•abcos60°可得电场强度的大小：E＝＝V/m＝200v/m，故A正确；B、沿电场线电势逐渐降低，可知b点的电势比d点的电势高，故B错误；C、将电子从c点移到d点，因电子所受的电场力与位移反向，可知电场力做负功，故C错误；D、因a点的电势低于c点电势，则电子在a点的电势能大于在c点的电势能，故D正确；故选：AD。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11．（8分）研究平行板电容器电容的实验装置如图所示。（1）当在充电后与电源断开的平行板电容器的两极板间插入电介质板时，电容器的电容将增大，与电容器相连的静电计指针偏角将减小；若只将左极板向上移动少许，则与电容器相连的静电计指针偏角将增大。（均填“增大”“减小”或“不变”）（2）有一充电的平行板电容器，两板间电压为10V，当电容器的电荷量减少10﹣4C时，电容器两板间的电压降为5V，则此电容器的电容是20μF。【考点】电容器的动态分析——电容器与验电器相连；观察电容器及其充、放电现象．【答案】（1）增大；减小；增大；（2）20。【分析】（1）根据分析电容器的电容的变化；由分析电压的变化、静电计指针偏角的变化；若只将左极板向上移动少许，根据前面的分析方法进行分析即可；（2）求出极板上电压减小量，根据进行解答。【解答】解：（1）依题意，电容器极板间的电荷量保持不变，根据可知，两极板间插入电介质板时，电容器的电容增大；由可知极板间电压减小，即与电容器相连的静电计指针偏角将减小；同理可知，若只将左极板向上移动少许，极板的正对面积减小，电容器的电容减小，极板间电压将增大，与电容器相连的静电计指针偏角将增大。故答案为：增大；减小；增大；（2）由题意可知，极板上电压减小量为ΔU＝10V﹣5V＝5V，根据，可得C＝2×10﹣5F＝20μF。故答案为：（1）增大；减小；增大；（2）20。12．（8分）在科学探究电容器的实验中：（1）如图甲所示，电容器上标有“200μF，10V”，下列说法正确的是A。A.电容器电压为5V时，电容是200μFB.电容器电压为5V时，电容是100μF（2）利用如图乙所示电路观察电容器的充、放电现象。其中E为电池、R为电阻箱、C为电容器、G为电流计、S为单刀双掷开关。①将开关S接1，观察到电流计指针偏转情况为D；A.逐渐偏转到某一刻度后保持不变B.逐渐偏转到某一刻度后迅速回到零C.迅速偏转到某一刻度后保持不变D.迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到零②将开关S接2，观察到电流计指针偏转方向与接1的偏转方向相反（填“相同”或“相反”）；③将电流计G表换成电流传感器，充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如图丙所示，则这一过程中电容器释放的电荷量约为1.7×10﹣3C。（结果保留两位有效数字）【考点】观察电容器及其充、放电现象；电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化．【答案】（1）A；（2）①D；②相反；③1.7×10﹣3。【分析】（1）电容器的电容与电压无关；（2）①充电电流开始最大，最后逐渐减小到零；②放电电流方向与充电电流方向相反；③I﹣t图像与坐标轴围成的面积表示电容器所带的电荷量，由此分析。【解答】解：（1）电荷量不同时，电容器两端电压不同，但无论电压多少电容器的电容都保持不变，是200μF，故A正确、B错误；故选：A。（2）①使开关S接1，电池给电容器充电，电流顺时针方向，电路瞬间有了充电电流，随着电容器所带电荷量逐渐增大，电容器两极板间的电压逐渐增大，充电电流逐渐减小，所以此过程中观察到电流表指针迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到零，故D正确、ABC错误。故选：D。②将开关S接2，电容器放电，放电电流方向为逆时针方向与充电电流方向相反，故观察到电流计指针偏转方向与接1的偏转方向相反。故答案为：相反。③由I﹣t图像可知，图线与坐标轴围成的面积表示电容器所带的电荷量，图中图线与坐标轴围成的部分大约有43个小方格，每个方格代表的电荷量为：q0＝0.2×10﹣3×0.2C＝4×10﹣5C则电容器所带的电荷量为Q＝43×4×10﹣5C≈1.7×10﹣3C。故答案为：（1）A；（2）①D；②相反；③1.7×10﹣3。13．（10分）如图所示，匀强电场的电场强度E＝2.0×104N/C，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离s＝0.10m。将质量m＝2×10﹣9kg、电荷量q＝+2.0×10﹣8C的点电荷从A点移至B点。求：（1）电荷所受静电力F的大小。（2）电荷从A点移至B点的过程中，静电力所做的功W。（3）电荷的电势能改变了多少？【考点】电场力做功与电势能变化的关系；匀强电场中电势差与电场强度的关系．【答案】见试题解答内容【分析】（1）根据电场力公式F＝qE求解即可；（2）电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功根据公式：W＝qEd即可求得；（3）电场力做功等于电势能的减小量。【解答】解：（1）电荷所受电场力F的大小为：F＝Eq＝2.0×104×2.0×10﹣8N＝4.0×10﹣4N（2）电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功为：W＝Fs＝4.0×10﹣4×0.10J＝4.0×10﹣5J（3）电场力做功等于电势能的减小量，则电荷的电势能减小了4.0×10﹣5J；答：（1）电荷所受电场力F的大小为4.0×10﹣4N；（2）静电力做的功W为4.0×10﹣5J；（3）电荷的电势能减小了4.0×10﹣5J。14．（14分）如图所示，平行金属带电极板A、B间可看成匀强电场，场强E＝1.2×102V/m，极板间距离d＝5cm，电场中C和D分别到A、B两板距离均为0.5cm，B板接地，求：（1）C点的电势为多少，CD两点间的电势差UCD为多少；（2）点电荷q＝﹣2×10﹣2C在C点具有的电势能；（3）将点电荷q＝﹣2×10﹣2C从C移到D点时，电场力做功多少。【考点】匀强电场中电势差与电场强度的关系；电场力做功的计算及其特点；电场力做功与电势能变化的关系．【答案】（1）C点的电势为﹣5.4V，CD两点间的电势差UCD为﹣4.8V；（2）点电荷q＝﹣2×10﹣2C在C点具有的电势能为0.108J；（3）将点电荷q＝﹣2×10﹣2C从C移到D点时，电场力做功9.6×10﹣2J。【分析】（1）C的电势即为C点与下极板的电势差的大小，根据U＝Ed计算电势差；（2）根据Ep＝qφ求解电荷在C点的电势能；（3）由W＝qU即可