高二上学期第二学段考试物理试题

庄浪一中2020-2021学年第一学期第二学段考试试题（卷）

高二物理

卷Ⅰ（选择题）

一、选择题（本题共计16 小题，每题3 分，共计48分。）

1. 如图所示是一幅科普漫画，漫画中的英文意思是“（电子）不能被分成两半”，这幅科普漫画要向读者传达的主要物理知识应该是（）

A. 电子带负电荷

B. 电子是构成原子的粒子

C. 电荷既不会创生，也不会消灭

D. 所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍

【答案】D

【解析】

【详解】题干中说“（电子）不能被分成两半”，主要表达的意思是电子所带的电荷量就是最小电荷量，不能再分割，所有带电体的电荷量都是元电荷e的整数倍，ABC错误，D正确。

故选D。

2. 用毛皮摩擦橡胶棒，会使橡胶棒带负电．摩擦前后，毛皮上的电子个数将（）

A. 增加；

B. 减少；

C. 先增加后减少；

D. 不变

【答案】B

【解析】

【详解】用毛皮摩擦橡胶棒，会使橡胶棒带负电，是因为毛皮上的电子转移到了橡胶棒上，从而橡胶棒的电子增多，显示负电。

故选B。

3. 以下对“电场”一章中几个公式的理解正确的是（）

A. 公式

F

E

q

指出，电场强度E跟检验电荷的电量q成反比

B. 在公式12

2

q q F k r

=中，22kq r 是q 2的电场在q 1位置的电场强度值 C. 由公式U

E d

=

可知，电场中两点的距离越大，电场场强E 越小 D. 公式P E q ?=指出，同一个电荷在电势越高的地方电势能越大 【答案】B 【解析】

【详解】A. 电场强度E 跟检验电荷的电量q 无关，由场源电荷决定，A 错误； B. 由库仑定律和电场力公式得

12

2q q F k

r

= 1F q E =

解得

2

2

q E k

r = 由点电荷的电场强度公式

2Q E k

r

= 对比上面两个式子可知，q 2是场源电荷，q 1在q 2的电场中，2

2q k r

是q 2的电场在q 1位置的电场强度值，B 正确； C. U

E d

=

只适用于匀强电场，电场强度E 与电势差U 和距离d 无关，电场中两点的距离越大，匀强电场的场强E 不变，C 错误；

D. 由P E q ?=得，同一个正电荷在正电势越高的地方电势能越大，同一个负电荷在正电势越高的地方电势能越小，D 错误。 故选B 。

4. 把一个导体放入匀强电场中，静电平衡时（ ）

A. 把一个负电荷从A 移动到B ，电场力做正功

B. 三点的场强相比，E A =E B =E C

C. 三点的电势相比，φA >φB >φC

D. 导体内感应电荷的电场方向向左 【答案】D 【解析】

【详解】A ．达到静电平衡后，整个的导体是等势体，所以将负电荷在AB 间移动时，电场力不做功；故A 错误；

B ．达到静电平衡后，整个的导体内部场强为零，所以A 与B 点的电场强度都是0，而

C 点的电场强度不是0，故B 错误；

C ．AB 处在同一等电势点上，电势相等，且AB 的电势高于C 点的电势；故C 错误；

D ．由于原电场向右，则感应电场的方向与原电场方向相反，即感应电荷的电场方向向左；故D 正确； 故选D 。

5. 质量为m 的人站在质量为M 、长为5米的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边（如图所示），当他向左走到船的左端时，船左端离岸的距离是1.25米，则（ ）

A. M=3m

B. M=4m

C. M=5m

D. M=6m

【答案】A 【解析】

【详解】设人走动时船的速度大小为v ，人的速度大小为v′，人从船尾走到船头所用时间为t ．取船的速度为正方向． 则2l v t =

，12

l L l v t t

-=='， 规定向右为正方向，根据动量守恒得，0Mv mv -'= 即Ml 2=m （L ﹣l 2），

L=5m ，l 2=1.25m ，则M=3m ，故A 项符合题意，故答案为A ．

【点睛】本题考查动量守恒定律，人船模型，人与船的速度之比等于它们的位移之比，也等于它们的质量反比．

6. 如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中,导体处于静电平衡时,下列说法正确的是( )

A. 当开关S断开时,导体左端带正电，右端带负电

B. 当开关S闭合时,导体左端带负电，右端带正电

C. 当开关S断开时,A、B两点场强相等,且都为零

D. 当开关S闭合时,A点电势高于B点电势

【答案】C

【解析】

【详解】当开关S断开时, 枕形导体在点电荷附近,出现静电感应现象,导致电荷重新分布.因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场,枕形导体左端带负电,右端带正电,正好与点电荷的电场叠加,内部电场强度处处为零,故A错误；C正确；当开关S闭合时枕形导体在点电荷附近,出现静电感应现象,使得枕形导体左端带负电,无穷远处带正电，内部合场强依然为零，且枕形导体是一等势体，即AB 两点的电势相等，故BD错误，故选C

7. a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点．电场线与矩形所在的平面平行．已知a点的电势是20V，b点的电势是24V，d点的电势是4V，如图．由此可知，c点的电势为（）

A. 4V

B. 8V

C. 12V

D. 24V

【答案】B

【解析】

试题分析：

根据在匀强电场中将某一线段等分同时就将该线段两端的电势差等分将线段bd五等分，如图所示，

则U be=1

5

U bd=

1

5

×（24-4）=4v，故U be=φb-φe=4v，故φf-φd=4v，故φe=24-4=20v．φf=8v．故φa=φe，

连接cf，则cf∥ae，故c点的电势φc=φf=8v．故B正确．故选B．

考点：电势

【名师点睛】①在匀强电场中将某一线段等分同时就将该线段两端的电势差等分；②在匀强电场中电场线平行且均匀分布故等势线平行且均匀分布．以上两点是解决此类题目的金钥匙．

8. 由于居民楼越盖越高，高空坠物可能对人造成伤害。如果一个5 kg的花盆从一居民楼的27层的窗台坠落地面，设与地面的碰撞时间约为3×10-3s，则该花盆对地面产生的冲击力约为（）A. 1.5×10-2 N B. 1.5×102 N C. 7×103 N D. 7×104N

【答案】D

【解析】

【详解】每层楼高约为3m，花盆下落的总高度为

h=（27-1）×3m=78m

自由下落时间为

12278

s=3.95s

10

h

t

g ?

==

与地面的碰撞时间约为t2=3×10-3s，规定竖直向下为正方向，全过程根据动量定理得

mg（t1+t2）-Ft2=0

解得地面对花盆冲击力为

F=6.7×104N≈7×104N

根据牛顿第三定律，可知花盆对地面产生的冲击力约为

F′=F=7×104N

故D正确，ABC错误。

故选D。

9. 如图所示，虚线a、b、c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U ab=U bc，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，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R点在等势面b上，据此可知（）

A. 带电质点在P 点的加速度比在Q 点的加速度小

B. 带电质点在P 点的电势能比在Q 点的小

C. 带电质点在P 点的动能大于在Q 点的动能

D. 三个等势面中，c 的电势最高 【答案】D 【解析】

【详解】A. 等差等势面P 处比Q 处密，则P 处电场强度大，质点受到的电场力大，加速度大，故A 错误；

D. 根据轨迹弯曲的方向和电场线与等势线垂直可知带电质点所受的电场力方向应向下，所以电场线方向向上，故c 的电势最高，故D 正确.

B.带负电质点在电势高处电势能小，可知质点在P 点的电势能大，故B 错误.

C. 带电质点的总能量守恒，即带电质点在P 点的动能与电势能之和不变，在P 点的电势能大，则动能小，故C 错误.

10. 如图所示，点电荷2Q +、Q -分别置于M 、N 两点，O 点为MN 连线的中点，点a 、b 在MN 连线上，点c 、d 在MN 中垂线上，它们均关于O 点对称.下列说法正确的是( )

A. c 、d 两点的电场强度相同

B. a 、b 两点的电势相同

C. 将电子沿直线从c 移到d ，电场力对电子先做负功再做正功

D. 将电子沿直线从a 移到b ，电子电势能一直增大 【答案】D 【解析】 【分析】

根据电场线分布，比较c 、d 两点的电场强度大小和方向关系．根据沿电场线方向电势逐渐降低，

来比较a 点和b 点的电势，由沿直线从a 到b 电势的变化，分析电子从a 移到b 过程中电势能如何变化．将电子沿直线从c 点移到d 点，通过电子所受的电场力与速度的方向夹角判断电场力做正功还是负功．

【详解】A ：根据电场线分布的对称性可知，c 、d 两点的电场强度大小相等，方向不同，则c 、d 两点的电场强度不同．故A 项错误．

BD ：MN 间的电场线方向由M→N ，沿电场线方向电势逐渐降低，则a 点的电势高于b 点的电势；电子沿直线从a 移到b 电势降低，电子带负电，据P E q ?=，则电子的电势能一直增大．故B 项错误，D 项正确．

C ：对两个电荷在中垂线上的场强进行叠加，在Oc 段场强方向斜向右上，在Od 段场强方向斜向右下；电子所受的电场力在Oc 段斜向左下，在Od 段斜向左上；电子沿直线从c 移到d ，电场力跟速度的方向先是锐角后是钝角，电场力对电子先做正功后做负功．故C 项错误．

【点睛】解决本题的关键是进行电场的叠加，通过电场力与速度的方向关系判断电场力做正功还是负功．

11. 某区域的电场线分布如图所示，其中间一根电场线是直线，一带正电的粒子从直线上的O 点由静止开始在电场力作用下运动到A 点．取O 点为坐标原点，沿直线向右为x 轴正方向，粒子的重力忽略不计．在O 到A 运动过程中，下列关于粒子运动速度v 和加速度a 随时间t 的变化、粒子的动能k E 和运动径迹上电势?随位移x 的变化图线正确的是( )

A. B.

C. D.

【答案】B 【解析】

【详解】由图可知，从O 到A 点，电场线由疏到密，电场强度先减小后增大，方向不变，因此电荷受到的电场力先减小后增大，则加速度先减小后增大，故A 错误，B 正确；沿着电场线方向电势降低，而电势与位移的图象的斜率表示电场强度，故C 错误；根据能量守恒关系，则

K P E E qU qE x ?=-?=-=-??，由此可知：

K

E qE x

?=?，因此粒子的动能E k 和运动径迹上电势φ随位移x 的变化图线斜率先减小后增大，故D 正确．所以B 正确，ACD 错误．

12. 如图所示，一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M ，顶端高度为h ，今有一质量为m 的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是（ ）

A.

mh

M m

+

B.

Mh

M m

+

C.

()tan mh

M m α

+

D.

()tan Mh

M m α

+

【答案】C 【解析】

【详解】物体与斜面在水平方向上动量守恒，设物块

的

速度方向为正方向，则有

120mv Mv -=

运动时间相等，则有

120ms Ms -=

由题意可知

12tan h s s α

+=

联立解得：

2()tan mh

s M m α

=

+

故C 正确，ABD 错误。 故选C 。

13. 如图所示，光滑水平面上停着一辆小车，小车的固定支架左端用不计质量的细线系一个小铁

球．开始将小铁球提起到图示位置，然后无初速释放．在小铁球来回摆动的过程中，下列说法中正确的是( )

A. 小车和小球系统动量守恒

B. 小球向右摆动过程小车一直向左加速运动

C. 小球摆到右方最高点时刻，由于惯性，小车仍在向左运动

D. 小球摆到最低点时，小车的速度最大

【答案】D

【解析】

【详解】小车与小球组成的系统在水平方向动量守恒，在竖直方向动量不守恒，系统整体动量不守恒，故A错误；小球从图示位置下摆到最低点，小车受力向左加速运动，当小球到最低点时，小车速度最大．当小球从最低点向右边运动时，小车向左减速，当小球运动到与左边图示位置相对称的位置时，小车静止．故小球向右摆动过程小车先向左加速运动，后向左减速运动，小球摆到最低点时，小车的速度最大，故BC错误，D正确.

14. 如图带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心。两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点，不计粒子重力。下列说法中正确的是（）

A. M带负电荷，N带正电荷

B. M在b点的动能小于它在a点的动能

C. N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

D. N在d点的电势能等于它在e点的电势能

【答案】ABD

【解析】

【详解】A. M的轨迹向左弯曲，是引力，M带负电荷，N等轨迹向下弯曲，是斥力，N带正电荷，A正确；

B. M从a点向b点运动，和O点的点电荷的距离增大，合力做负功，动能减小，则在b点的动能

小于它在a 点的动能，B 正确；

C. N 在从c 点运动到d 点的过程中斥力做正功，C 错误；

D. d 和e 在同一等势面上，N 在d 点的电势能等于它在e 点的电势能，D 正确。 故选ABD 。

15. 如图所示，在圆心为O 、半径为R 的圆周上等间距分布着三个电荷量均为q 的点电荷a 、b 、c ，其中a 、b 带正电，c 带负电。已知静电力常量为k ，下列说法正确的是（ ）

A. c

受到的库仑力大小为2

233kq R

B. a 受到的库仑力大小为2

2

33kq R

C. a 、b 、c 在O 点产生的场强为

2

2kq

R ，方向由O 指向c D. a 、b 在O 点产生的场强为2

3kq

R

，方向由O 指向c 【答案】AC 【解析】

【详解】A ．设点电荷之间的库仑力为F ，由库仑定律得

2cos30c F F =

(

)

2

2

3q F k

R

=

解得

2

2

33c kq F R

= A 正确； B ．由库仑定律得

2cos 60a F F =

(

)

2

2

3q F k

R

=

解得

2

23a kq F R

=

B 错误；

CD ．由点电荷的场强公式，三个点电荷在O 点的电场强度大小相等，设为E

2q E k

R

= 2cos 60ab E E =

abc ab E E E =+

解得

2ab kq E R =

方向由O 指向c

22abc kq

E R

=

方向由O 指向c C 正确，D 错误。 故选AC 。

16. 如图所示，平行板电容器与静电计和电源同时相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P 点的负点电荷，以C 表示电容器的电容，E 表示两板间的电场强度，θ

表示静电计指针的偏角，P ?表示P 点的电势，P E 表示点电荷在P 点的电势能。若保持下极板不动，

将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（ ）

A. C 增大，E 增大

B. P ?增大，P E 减小

C. θ减小，P ?增大

D. E 增大，θ增大

【答案】AB 【解析】

【详解】A ．由电容器的决定式

4S

C kd

επ=

可知，保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则板间距离d 减小，其余量不变，所以电容器的电容C 增大。由于电容器始终与电源保持连接，所以电容器两端的电势差U 不变，电容器的电场强度E 与电势差U 的关系

U E d

=

可得电场强度E 增大，所以选项A 正确；

B ．由题图可知，上极板与电源正极相连，下极板与电源负极相连且接地，所以上极板电势大于0，下极板电势为0，根据电势差的物理意义可得P 点与下极板间电势差为

=

0P P

P

P U 下下

根据电势差与电场强度关系可得

=P P U Ed 下下

P 点到下极板间的距离P d 下不变，电场强度E 增大，所以P U 下变大，所以P 点电势P ?增大。由题意可知

0q <

所以根据电势的定义

P

P E q

?=

可知P ?增大时，P E 减小，所以选项B 正确；

CD ．根据题意可知，电容器两端的电势差不变，所以验电器的张角θ不变，由前面分析可知P ?增大、电场强度E 增大，所以选项C 错误、选项D 错误。 故选AB 。

卷Ⅱ（非选择题）

二、 实验探究题 （本题共计2小题，每空2分，共计12分 ）

17. 图示为“探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置，竖直平行板电容器两板带等量异种电荷，两板正对。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）

(1)其他情况不变，左板竖直向上平移时，静电计的指针偏角______； (2)其他情况不变，左板水平远离右板时，静电计的指针偏角______； (3)其他情况不变，两板间插入玻璃板时，静电计的指针偏角______。 【答案】 (1). 变大 (2). 变大 (3). 变小 【解析】

【详解】(1)[1]其他情况不变，左板竖直向上平移时，正对面积S 减小，根据

4S

C kd

επ=

可知电容C 减小，Q 一定，根据

Q=CU

可知，U 变大，则静电计的指针偏角变大；

(2)[2]其他情况不变，左板水平远离右板时，则d 变大，根据

4S

C kd

επ=

可知，电容C 变小，Q 一定，根据

Q=CU

可知，U 变大，则静电计的指针偏角变大； (3)[3]其他情况不变，两板间插入玻璃板时，根据

4S

C kd

επ=

可知，电容C 变大，Q 一定，根据

Q=CU

可知，U 变小，则静电计的指针偏角变小。

18. 某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的装置如图甲所示，在小车A 后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz ，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。

(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）。A 为运动的起点，则应选________段来计算A 碰前的速度。（选填“AB ”或“BC ”或“CD ”或“DE ”）

(2)已测得小车A 的质量m 1＝0.2 kg ，小车B 的质量为m 2＝0.1 kg ，则碰前两小车的总动量为________kg·

m/s ，碰后两小车的总动量为________kg·m/s 。 【答案】 (1). BC (2). 0.40 (3). 0.42 【解析】

【详解】(1)[1]从分析纸带上打点的情况看，AB 段打点，小车的运动情况还没稳定，而在BC 段内小车运动稳定，故应选用BC 段计算A 碰前的速度。 (2)[2]小车A 在碰撞前速度

2

020.1010m /s 2.01m /s 550.02

BC v T -?===?

小车A 在碰撞前动量

010.2 2.01kg m /s 0.40kg m /s p m v ==??=?

[3]碰撞后A 、B 的共同速度

2

13.9010m /s 1.39m /s 550.02

DE v T -?===?

碰撞后A 、B 的总动量

()()'0.200.10 1.39kg m /s 0.42kg m /s A B p m m v =+=+??=?

三、 解答题 （本题共计 4 小题，共计40分，本题要求有详尽的推理演算，只写出答案不得分，求出的有些物理量的结果要根据实际情况写上单位，不写单位不得分。

） 19. 如图所示，在匀强电场中，有A 、B 两点，它们间距为2cm ，两点的连线与场强方向成60°角。将一个电量为﹣2×10﹣5C 的电荷由A 移到B ，其电势能增加了1×10﹣3J ，求： (1)从A 移到B 的过程中，电场力对电荷做的功W AB ； (2)A 、B 两点的电势差U AB ； (3)匀强电场的场强大小E 。

【答案】(1)﹣1.0×10﹣3J ；(2)50V ；(3)5.0×103V/m 【解析】

【详解】(1)电荷由A 移到B ，其电势能增加了1×10﹣3J ，即△E p ＝1×10﹣3J 根据电场力做功与电势能变化之间的关系，得：

W AB ＝﹣△E p ＝﹣1.0×10﹣3J

(2)A 、B 两点的电势差

U AB 3

5

110210AB W q ---?==-?V ＝50V (3)匀强电场的场强大小

E 500.020.5

cos60AB U AB =

=??V/m ＝5.0×103V/m

20. 如图所示，物块质量m =4 kg ，以速度v =2 m/s 水平滑上一静止的平板车，平板车质量M =16 kg ，物块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.2，其他摩擦不计（g 取10 m/s 2），求∶ (1)物块相对平板车静止时物块的速度；

(2)要使物块在平板车上不滑下，平板车至少多长。

【答案】(1)0.4m/s ；(2)0.8m 【解析】

【详解】(1)设共同速度为v 1，由动量守恒定律得

()1mv m M v =+

解得

10.4m/s v =

(2)设平板车的长度为L ，由能的转化和守恒定律得

()2211

1

22

mgL mv m M v μ=-

+ 解得

0.8m L =

21. 如图所示，一个轻质弹簧两端连着物体A 、B ，放在光滑的水平面上，若物体A 被水平速度为v 0的子弹射中，且后者嵌在物体A 的中心，已知物体A 的质量是物体B 质量的3/4，子弹质量是物体B 的

1

4

，设B 的质量为M ，求： (1)弹簧被压缩到最短时物体A 、B 的速度； (2)弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能； (3)物块B 的最大速度。

【答案】(1) 018v ; (2) 2

164mv ; (3) 014

v ; 【解析】

【详解】(1)设弹簧被压缩到最短时物体A 、B 的速度为v 2，由动量守恒定律得

02113444mv m m m v ??

=++ ???

解得

201

8

v v =

(2)设子弹和A 达到共同速度时的速度为v 1,由动量守恒定律得

0111

344

4mv m m v ??=+ ??? 解得

101

4

v v =

弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能为

222

p 120113113124424464E m m v m m m v mv ????=+-++= ? ?????

(3)当弹簧恢复原长时B 的速度最大，设为v 4，由动量守恒和能量守恒得

134131

34444m m v m m v mv ????+=++ ?

????? 222

13411311312442442

m m v m m v mv ????+=++ ? ?????

解得

410

1

4

v v v ==

22. 示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，如下图是它内部结构的简化原理图．它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为m ，电荷量为e ，发射出的电子由静止经电压U 1加速后，从金属板的小孔O 射出，沿OO ′进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上．偏转电场是由两个平行的相同金属极板M 、N 组成，已知极板的长度为l ，两板间的距离为d ，极板间电压为U 2，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离为L ．不计电子受到的重力和电子之间的相互作用．求：

（1）电子从小孔O 穿出时的速度大小v 0；

（2）电子离开偏转电场时沿垂直于板方向偏移的距离y ； （3）电子打在荧光屏上的

位置距离O ′的距离Y ； 【答案】（1）电子从小孔O 穿出时的速度大小

1

2eU m

；（2）电子离开偏转电场时沿垂直于板方向偏移的距离2

214U l U d ；（3）电子打在荧光屏上的位置距离O′的距离()2124U l l L U d

+；

【解析】

【详解】（1）由动能定理：qU 12012

mv =

解得：v 01

2eU m

=

（2）电子进入偏转电场，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，设电子在偏转电场中运动的时间为t 水平方向：t 0

l v =

竖直方向：E 2

U d

=

根据电场力计算公式：F ＝Ee ， 加速度：a F m

=

联立解得：y 2

221124U l at U d

==

（3）打在荧光屏上时的偏移距离Y ，如图所示

根据几何关系知1

2

12

l L Y y l +=

解得：Y ()2124U l l L U d

+=