沁阳名校 2023-2024 学年高二年级上学期（物理）第二次考试试卷
一、选择题（1-8 单选，9-12 多选。每题 5 分，少选得 3 分，多选、错选不得分。共 60 分。）
某电解池，如果在 2 s 内共有 5×1018 个二价正离子和 1×1019 个一价负离子通过面积为 0.1 m2 的某截面，那么通过这个截面的电流是（元电荷 e=1.6×10－19）( )
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
两个电阻 R1、R2 的伏安特性曲线如图所示，下列说法错误的是( ) A．R1 为线性元件，R2 为非线性元件
B．R1 的电阻 R1＝tan 45°Ω＝1 Ω
C．R2 的电阻随电压的增大而增大
D．当 U＝1 V 时，R2 的电阻等于 R1 的电阻
如图所示,两平行金属板相距为 d,电势差为 U,一电子质量为 m,电荷量为 e,从 O 点沿垂直于极板的方向射出,最远到达 A 点,然后返回,OA=h,不计重力,则此电子具有的初 动 能 是 ( )
A.
如图所示,一电荷量为 q、质量为 m 的带电粒子以初速度 v0 由 P 点射入匀强电场, 入射方向与电场线垂直。粒子从 Q 点射出电场时,其速度方向与电场线成 30°角。已知匀强电场的宽度为 d,不计重力作用。则匀强电场的场强 E 大小是 ( )
A.
如图所示，将两个等量的正点电荷分别固定在 M、N 两点，图中圆的圆心位于两点电荷连线的中点，b、e 为两点电荷连线的中垂线与圆的交点，a、c、d、f 分别为圆弧 Mb、bN、Ne、eM 的中点，下列说法正确的是 ( )
a、c、d、f 四点的电场强度相同
a、c、d、f 四点的电势相同
如果将一带负电的重力不计的粒子由 e 点无初速释放，则该粒子将沿中垂线向 O 点做匀加速运动
如果将一带负电的重力不计的粒子由 a 点沿圆弧 abc 运动到 c 点，则电场力先做正功后做负功
如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中， 该粒子( )
A．所受重力与静电力平衡B．做匀速直线运动
C．电势能逐渐增加D．动能逐渐增加
如图甲，两水平金属板间距为 d，板间电场强度的变化规律如图乙所示．t
＝0 时刻，质量为 m 的带电微粒以初速度 v0 沿中线射入两板间， 时间内微粒
匀速运动，T 时刻微粒恰好经金属板边缘飞出．微粒运动过程中未与金属板接触．重力加速度的大小为 g.关于微粒在 0～T 时间内运动的描述，正确的是( )
A．末速度大小为 B．末速度沿水平方向C．重力势能减少了 mgd
D．克服静电力做的功为 mgd
如图甲,一平行板电容器两板间距为 d,在一板内侧附近有一电荷量为 q、质量为 m 的正离子(不计重力及初速度),为使该离子能在两极板间来回振动而不撞在两极板上, 在两极板间加上如图乙所示的交变电压,此交变电压的周期应满足 ( )
9．(多选)一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压 U0 时，通过导线的电流为
I0，导线中自由电子定向移动的平均速率为 v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的 则( )
通过导线的电流为
通过导线的电流为
导线中自由电子定向移动的平均速率为D．导线中自由电子定向移动的平均速率为
10．(多选)如图甲所示，Q1、Q2 为两个固定的点电荷，其中 Q1 带负电，a、b、c 三点在它们连线的延长线上．现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从 a 点开始向远处运动经过 b、c 两点(粒子只受电场力作用)，粒子经过 a、b、c 三点时的速度分别为 va、vb、vc，其速度—时间图像如图乙所示．以下说法中正确的是( )
A．Q2 一定带负电
B．Q2 带的电荷量一定小于 Q1 带的电荷量
C．b 点的电场强度最大
粒子由 a 点运动到 c 点的过程中，粒子的电势能先增大后减小
11.(多选)电场强度方向与 x 轴平行的静电场中，x 轴上各点电势φ随 x 的分布如图所示，一质量为 m、电荷量为 q 的带负电粒子(不计重力).以初速度 v0 从 O 点(x＝0)沿x 轴正方向进入电场，下列说法正确的是( )
在 O～x1、x3～x4 两个区间内电场方向相反
粒子从 O 点运动到 x4 点的过程中，在 x2 点的速度最大
粒子从 x1 点运动到 x3 点的过程中，电势能一直增大
若 则粒子运动到 x2 点时的动能为 2qφ0
12.(多选)如图所示，氕、氘、氚的原子核由初速度为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么( )
A．经过加速电场的过程中，静电力对氚核做的功最多B．经过偏转电场的过程中，静电力对三种核做的功一样多C．三种原子核打在屏上的速度一样大
D．三种原子核都打在屏的同一位置上二、实验题：（每空 2 分，共 8 分）
13.某同学准备测量一段电阻丝的长度和直径，实验操作如下：
用 20 分度的游标卡尺测量其长度，由图可知其长度为 mm；
用螺旋测微器测量其直径，由图可知其直径为 mm.
利用测量数据画出 U l 图线，如图丙所示，其中(l0，U0)是 U l 图线上的一个点的坐标．根据 U l 图线，用电阻丝的直径 d、电流 I 和坐标(l0，U0)可计算出电阻丝的电阻率ρ＝ (用所给字母表示).
（4）在“测量金属丝的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是( )
用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中
用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C．开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片应调至使电阻丝两端电压为零处．
D．电流不宜太大，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大．
二、计算题（共 32 分）
14．（8）电子绕核运动可以看作一环形电流．设氢原子中的电子绕原子核在半径为 r 的轨道上运动，用 e 表示电荷量，m 表示电子的质量，k 为静电力常量．则电子运动形成的电流为多大？
15．（10）如图所示，长为 L 的绝缘细线系一质量为 m、电荷量为 q 的小球，细线的另一端固定在 O 点，由于空间存在水平向右的电场，小球静止时细线与竖直方向的夹角为 37°.当给小球一定的初速度时，小球可绕 O 点在竖直平面内做圆周运动．重力加速度为 g.请思考下列问题：
小球所受的静电力为多大？
在小球静止处给小球一个多大的初速度 v0，小球刚好能在竖直平面内绕 O 做圆周运动？
16.（14）水平面上有一个竖直放置的圆弧轨道,A 为轨道的最低点,半径 OA 竖直,圆心角 AOB 为 60°,半径 R=0.8 m,空间有竖直向下的匀强电场,场强 E=1×104 N/C。一个质量 m=2 kg、电荷量 q=1×10-3 C 的带负电小球,从轨道左侧与圆心 O 同一高度的C 点水平抛出,恰好从 B 点沿切线方向进入圆弧轨道,到达最低点 A 时对轨道的压力 F =32.5 N。取 g=10 m/s2,求:
(
N
)（1）小球 C-B 过程的加速度
小球抛出时的初速度 v0 的大小;
小球从 B 到 A 的过程中克服摩擦力所做的功 Wf。物理第二次考试试卷答案 T 2T 2T T的匀速直线运动；竖直方向， ～ 时间内，只受重力，做自由落体运动， 时刻，v1y＝g ；
3 3 3 3
1.C [由题意，2 s 内通过截面正离子的电荷量为 q1＝2n1e，负离子的电荷量绝对值为 q2＝n2e， 2T T a 2qE0－mg～ 时间内， ＝ ＝g T v T，做匀减速直线运动， 时刻， 2y＝v1y－a· ＝0，所以末
q ＋q （2n ＋n ）e 3 m 3
则电流为 I＝ 1 2 ＝ 1 2 .将 n1＝5×10
18，n ＝1×1019，e＝1.6×10－192 C 代入解得 I
t t 速度 v d 1＝v0，方向沿水平方向，选项 A错误，B正确；重力势能的减少量ΔEp＝mg· ＝ mgd，
2 2
＝1.6 A，故选 C．]
1 1
2.B [由题图可知 R 的伏安特性曲线为过原点的直线，故 R 为线性元件，R 的伏安特性曲线为 选项 C错误；根据动能定理得 mgd－W 克电＝0，得 W 克电＝ mgd，选项 D错误．]1 1 2 2 2
曲线，故 R2是非线性元件，故 A 正确；R1的电阻为 2 Ω，故 B 错误；由题图可知，当 U＝1 V
8.A 根据正离子的运动情况,画出正离子运动的 v-t 图像,根据 v-t 图像的面积表示位移可得
时，R2的电阻等于 R1的电阻，都为 2 Ω，故 D 正确；I－U 图像上的点与坐标原点连线的斜率表
示电阻的倒数，由题图可知 R2的电阻随电压的增大而增大，
,UOA=Eh= ,故 。所以 D 正确。
4..B 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,在 Q 点,设粒子沿电场方向的分速度为 vy,则
vy= v0;粒子从 P 到 Q 做类平抛运动,沿初速度 v0方向有 d=v0t,沿电场方向有 vy= t,联
1
9.AD [将金属导线均匀拉长，因半径变为原来的一半，则横截面积变为原来的 ，其长度变为
4
立方程解得 E= ,B 正确,A、C、D 错误。 l原来的 4 倍，根据电阻定律 R＝ρ 分析可知，电阻变为原来的 16 倍，电压不变，根据欧姆定
S
5.B [根据电场强度叠加原理可知，a、c、d、f 各点电场强度方向不同，故 A 错误；根据等量
U
同种电荷电势分布及对称性可知，a、c、d、f 四点的电势相同，故 B 正确；在等量同种电荷连 律 I＝ 可知，电流变为 I0/16，A 正确，B 错误；根据电流的微观表达式 I＝nevS，其中 n、e
R
线的中垂线上，电场强度是变化的，故该粒子受到的电场力是变化的，则加速度是变化的，不
1
不变，知电流变为原来的 1/16，横截面积变为原来的 ，则自由电子定向移动的平均速率变为
是匀加速运动，故 C 错误；如果将一带负电的重力不计的粒子由 a 点沿圆弧 abc 运动到 c 点， 4
电场力与速度方向夹角先为钝角后为锐角，电场力先做负功后做正功，故 D 错误．] v/4，C 错误，D 正确．]
6.C [对带电粒子受力分析如图所示，F 合≠0，则 A 错误；F 合恒定且 F 合与 v0 10.BD [由题图乙知，粒子由 a→b 减速运动，b→c 加速运动．在 b 点所受合力为零，因 Q1带
方向相反，粒子做匀减速运动，B 错误。由图可知静电力与重力的合力方向与 Q1 Q2
负电，可判断 Q2一定带正电，选项 A错误；由点电荷产生的电场的电场强度公式知 k ＝k ，2 2
v0方向相反，F 合对粒子做负功，其中 mg 不做功，Eq 做负功，故粒子动能减少， r1 r2
电势能增加，，C 正确；，D 项错误．] 因 r1> r2，所以 Q1>Q2，选项 B 正确；速度—时间图像的斜率表示加速度，由题图乙知，粒子在
T b 点的加速度为 0，故受到的静电力为 0，b 点的电场强度为 0，选项 C 错误；a、b 间的电场强7.B [0～ 时间内微粒匀速运动，有 mg＝qE0.把微粒的运动分解，水平方向做速度为 v0
3 度方向向右，b、c 间的电场强度方向向左，带负电的粒子在 a、b 间受静电力方向向左，在 b、
1
{#{QQABYJ QYEgogiigoAQhBBBAAAAQAhgCCAUwQVFyyCCAAAOQQkkBBCEAAAAIoAOoOgBxAIAsIAsAAgARQNAANBAABAC=A}#=}#}
c 间受静电力方向向右，该粒子在由 a 点运动到 c 点的过程中，静电力先做负功，后做正功， 5
×2L，解得 v0＝ gL .
粒子的电势能先增大后减小，选项 D 正确． 2
11.CD [O～x1、x3～x4区间图像斜率均为正，电场强度方向均沿 x 轴负方向，故 A 错误；带负
3 5
答案 (1) mg (2)见解析 (3) gL
4 2
电的粒子所受的静电力方向与电场强度方向相反，故粒子从 O 点运动到 x4点的过程中，先加速
后减速再加速运动，故在 x1～x2粒子做减速运动，即在 x2点的速度不是最大，故 B 错误；粒子
从 x1点运动到 x3点的过程中，电势不断降低，根据负电荷在电势低处电势能大可知，粒子的电 16.答案 (1) m/s (2) J
qφ0 解析 (1)小球抛出后从 C到 B过程中受重力和竖直向上的电场力,做类平抛运动,则 mg-qE=ma,
势能一直增大，故 C 正确；若 v0＝2 ，从 O 点到 x2点，静电力做功 W＝qU＝0，则由动能
m
解得小球的加速度
1
定理得 E ＝ mv 2k 0 ＝2qφ0，故 D 正确．]
2
a= = m/s212.BD =5 m/s
2
13.解析 (1)游标卡尺读数为 18 mm＋16×0.05 mm＝18.80 mm. （2）C 与 B的高度差 h=R cos 60°=0.4 m
(2)螺旋测微器读数为 2 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
2 2 设小球到 B 点时竖直分速度为 vy,则 =2ah,解得小球到 B 点时竖直分速度 v =2 m/sl RS πd R U πd U y
(3)由 R＝ρ 得ρ＝ ＝ ，又 R＝ ，得ρ＝ 0 .
S l 4l I 4Il0
πd2U0 小球在 B 点时,速度方向与水平方向夹角为 60°,则 tan 60°=
答案 (1)18.80 (2)2.150 (3) (4)A
4Il0
二、计算题（共 32 分）
ke2 v2 解得小球抛出时的初速度 v0= m/s。
14．解析 氢原子原子核对电子的作用力充当电子的向心力，则有 ＝m ，
r2 r
k
解得 v＝e ； (3)小球在 B 点时,sin 60°= ,则 vB= m/s
mr
2πr 2πr mr
电子的运动周期 T＝ ＝
v e k 小球在 A 点时,轨道对小球的支持力 FN'=FN=32.5 N,则 FN'+qE-mg=m ,解得 vA=3 m/s
e e2 k
电子运动形成的电流 I＝ ＝ . 小球从 B 到 A 过程,由动能定理得
T 2πr mr
e2 k
答案
2πr mr (mg-qE)(R-R cos 60°)-Wf= m - m
3
15.解析 (1)根据受力平衡可求得静电力 F＝ mg.
4
解得小球从 B 到 A 的过程中克服摩擦力所做的功 Wf= J。
v2 5 1 1 5
(2)在“最高点”的速度最小应满足 m ＝ mg，又由动能定理得 mv2－ mv 20 ＝－ mg
L 4 2 2 4
2
{#{QQABYJ QYEgogiigoAQhBBBAAAAQAhgCCAUwQVFyyCCAAAOQQkkBBCEAAAAIoAOogOBxAIAsIAsAAgARQNAANBAABAC=A}#=}#}
