2023-2024学年河南省郑州重点学校高二（上）第一次月考物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1.电梯轿厢、电梯门都为金属材质，对手机信号的衰减极大，这是封闭的金属轿厢静电屏蔽作用导致的。下列情景中不是利用静电屏蔽的选项是( )
A. 高楼大厦的顶端装有避雷针
B. 优质话筒线外面有一层金属网将导线包围，以防止干扰信号侵入
C. 超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成
D. 高压输电线线塔上有三根较粗的输电线，其上方还有两条较细的电线，它们与大地相连形成一个稀疏的金属“网”
2.某次雷雨天气，带电云层和建筑物上的避雷针之间形成电场，图中虚线为该电场的三条等势线，实线为某带电粒子从运动到的轨迹，、为运动轨迹上的两点。带电粒子的重力不计，避雷针带正电。则( )
A. 带电粒子带正电
B. 避雷针尖端附近电势较低
C. 带电粒子在点的电势能大于在点的电势能
D. 带电粒子在点的加速度大于在点的加速度
3.如图甲所示，在轴上固定两个电量分别为、的点电荷，其中负电荷固定在坐标原点，两电荷的间距为：如图乙所示是两电荷所形成的电场的电势在轴上的分布图像，规定无限远处电势为，则轴上电势最高为的点距离坐标原点的距离为( )
A. B. C. D.
4.如图，为灵敏电流计，为理想电压表，、为定值电阻，是一根盐水柱封于橡皮管内，与电路导通，平行板电容器两极板水平，开关闭合后，电容器两板间的带电油滴恰好静止。则握住盐水柱两端将它竖直均匀拉伸的过程中忽略温度对电阻的影响( )
A. 电阻的阻值减小 B. 表示数减小
C. 油滴向上运动 D. 表中有从到的电流
5.平板电脑触摸屏原理如图甲所示，屏幕内均匀涂上了涂层。在涂层两端加上电压，涂层间会形成了匀强电场。当我们按压屏幕时，平板电脑电路与涂层接触，可以测出按压点的电势，继而算出按压点到两端的距离。某品牌平板电脑屏幕有效触摸精度高宽为，当按压屏幕上某点时，电路分别给上下两端和左右两端加上电压图乙，测出的电势依次为和。则按压点所在的位置对应的是图丙中的( )
A. 点 B. 点 C. 点 D. 点
6.如图所示，电流计的内阻，满偏电流，，，则下列说法正确的是( )
A. 当和均断开时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是
B. 当和均断开时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是
C. 当和均闭合时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是
D. 当和均闭合时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是
7.微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容极板固定，极板可运动，当手机的加速度变化时，极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器描述正确的是( )
A. 静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电
B. 保持向前匀加速运动时，电路中存在恒定电流
C. 由静止突然向后加速时，电流由向流过电流表
D. 由向前加速突然停下时，电流由向流过电流表
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8.如图所示，一绝缘圆环水平放置，圆心为，其上放置四个电荷量相等的点电荷，这四个点电荷处于互相垂直的两直径的两端，一直径两端的电荷均为正电荷，另一直径两端的电荷均为负电荷。直线为圆环的中轴线，且、两点关于点对称。下列说法中正确的是( )
A. 两点的场强相等
B. 将某一试探电荷沿中轴线从点移到点，所受电场力可能先增大后减小
C. 图中相邻两点电荷间的圆弧中点处电势均相同
D. 两正电荷所在直径上以为对称中心的两个点的场强相同、电势相等
9.如图所示，直线为某电源的图线，曲线为某小灯泡的图线的一部分，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，灯泡恰好能正常发光，则下列说法中正确的是( )
A. 此电源的内阻约为
B. 灯泡的额定电压为，额定功率为
C. 把灯泡换成阻值为的定值电阻，电源的输出功率将变大
D. 把和“，”的灯泡并联后接在电源上，两灯泡仍能正常发光
10.如图所示为某静电除尘装置的简化原理图。矩形通道的上下两平行金属板长为，间距为，后面板为绝缘材料，分布均匀的带负电的尘埃质量为、电荷量为、以水平速度进入通道，单位时间内进入通道的带电尘埃数为。已知两金属板极之间的电压恒为，带电埃碰到极板立即被收集中和，不计尘埃重力及尘埃间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 带电尘埃被收集到上极板
B. 除尘装置对带电尘埃收集率为
C. 未被收集的带电尘埃出电场时速度都相同
D. 若电压增大到，则带电尘埃能被全部收集
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
11.请读出如图四种仪器所显示数值，并将读数填写于对应的横线上。
螺旋测微器的读数为______ ；
游标卡尺的读数为______ ；
电压表的读数为______ ；
电流表的读数为______ 。
某同学利用多用电表对电流表的内阻进行了粗测，该同学首先将欧姆调零旋钮置于“”的挡位，然后将多用电表的______ 填“红”或“黑”表笔与电流表的正极相连接。接通电路后发现多用电表的偏转角度过大，应将旋钮置于______ 填“”或“”的挡位，重新换挡调零后，多用电表的示数如图戊所示，则电流表的内阻约为______ 。
12.一个实验小组用“伏安法”测量某材料的电阻，做实验之前，小组成员先在网上查阅资料，发现该材料的电阻大约在左右，并设计出用伏安法测电阻的图、图两幅原理图，实验室中除了直流电源电动势为，内阻约、滑动变阻器最大阻值为、开关、导线外还有以下实验器材：
A.电压表量程，内阻约为
B.电压表量程，内阻约为
C.电流表量程，内阻为
D.电流表量程，内阻为
该实验小组在选择电压表时应选用______ 填写器材前面的字母，在选择电流表时应选用______ 填写器材前面的字母。
实验时，分别利用图和图，改变滑动变阻器阻值，分别得到两组和，利用计算机拟合成如图甲和乙两条直线，请分析乙直线对应的原理图为______ 填“图”或“图”。
在图中，和分别表示甲、乙两直线的函数关系，比较甲、乙两种情况误差后，利用误差较小的一组数据，可得被测电阻的测量值为______ 保留两位有效数字。
四、简答题（本大题共1小题，共15.0分）
13.在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。如图甲所示的装置由加速区、静电分析器和偏转电场三部分组成。在发射源处静止释放质量为，电荷量为的正离子，经竖直放置的、板间的加速电压加速后进入电场均匀辐射方向分布的静电分析器，从点射入沿半径为的圆心角为的圆弧做匀速圆周运动，且从点射出，经从偏转电场的点射入，水平放置的、板间距为，两板间加上如图乙的变化电压，为正极板，该变化电压的最大值也为，且周期远远大于离子在偏转电场中的运动时间，、板足够长，离子重力不计。已知，。求：
离子到达点速度的大小；
圆弧虚线所在处电场强度的大小；
若离子源在时间内均匀发射个正离子，则时间内在板上收集到的离子数。
五、计算题（本大题共2小题，共24.0分）
14.无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，它具有体积小、造价低、使用方便等优点，随着民用无人机的快速发展，广告、影视、婚礼视频记录等正越来越多地出现无人机的身影，如图所示是我国新研究生产的一款航拍器无人机。该款无人机内置电动势、容量的智能电池，其内电阻忽略不计。若该款无人机正常工作时电池输出稳定的电流为，飞行时电动机工作效率，其他设施正常工作时的电功率为。求：
充满一次电，该款无人机理论上正常工作的最长时间；
电动机内输出的机械能；
已知该款无人机的总质量为，假设无人机飞行时所受到空气阻力恒为，取，求该款无人机竖直上升飞行时的最大速度。
15.如图所示，在绝缘水平面上，相距为的、两点处分别固定着两个等量正电荷。、是连线上两点，其中，为连线的中点。一质量为带电量为的小滑块可视为质点以初动能从点出发，沿直线向运动，其中小滑块第一次经过点时的动能为初动能的倍，到达点时动能恰好为零，小滑块最终停在点，求：
小滑块与水平面间的动摩擦因数。
两点间的电势差。
小滑块运动的总路程。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：高楼大厦的顶端装有避雷针，是静电的防止，不是利用静电屏蔽，故A正确；
B.优质话筒线外面有一层金属网将导线包围，以防止干扰信号侵入，是静电屏蔽的利用，故B错误；
C.超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成，工作服就像一个金属网罩，可以起到静电屏蔽的作用，保护工人的安全，故C错误；
D.高压输电线线塔上有三根较粗的输电线，其上方还有两条较细的电线，它们与大地相连形成一个稀疏的金属“网”，利用的是静电屏蔽的原理，故D错误。
本题选择不是利用静电屏蔽的，
故选：。
物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡。处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。由此可推知，处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。由此分析即可。
明确根据静电屏蔽规律解释相关现象，知道静电屏蔽在生产生活中的应用，从而明确哪些现象与静电屏蔽有关。
2.【答案】
【解析】解：带电粒子的轨迹向下弯曲，带电粒子与带正电的避雷针之间为吸引力，带电粒子带负电，故A错误；
B.避雷针带正电，电场线是发散的，离避雷针越近电势越高，所以避雷针尖端附近电势较高，故B错误；
C.带电粒子带正电，从点向点运动，库仑引力做正功，电势能减小，故在点的电势能大于在点的电势能，故C正确；
D.离避雷针越近，电场越强，粒子所受的电场力越大，加速度越大，故带电粒子在点的加速度小于在点的加速度，故D错误。
故选：。
根据曲线运动的受力特点，可以判断出带电粒子正负，及电场线的方向，进而根据电场线方向从电势高的等势面指向电势低的等势面可以确定三个等势面电势的高低；等势面的疏密程度可以表示场强的大小；对正电荷来说，电势越高电势能越高。
确定电场线的方向是解题的关键，做法是做出轨迹与等势面的交点位置处等势面的垂线，然后根据曲线运动的受力特点确定质点的受力方向，进而确定带电粒子电性、电势高低等信息。
3.【答案】
【解析】解；关系图像的切线的斜率的绝对值表示电场强度的大小，由图乙可知轴上电势为的点，对应的切线的斜率为，则此点的电场强度为。设该点到坐标原点的距离为，则的电荷在该点产生的场强大小为
在该点产生的场强大小为
所以该点的合场强为
代入数据解得：
故A正确，BCD错误。
故选：。
在图像中切线斜率表示电场强度的大小，在的点对应的切线的斜率为，即该点的合场强为零。分别表达出在轴上激发的场强和在轴上激发的场强，通过场强矢量叠加求出场强为的位置。
解决此题的关键在于理解图像切线的斜率表示电场强度的大小，分别表达两个点电荷所激发的场强，并通过矢量叠加即可求解。
4.【答案】
【解析】解：、握住盐水柱两端将它竖直均匀拉伸的过程中，盐水柱变长，横截面积变小，根据电阻定律，可知电阻的阻值增大，故A错误；
、增大，则电路总电阻增大，总电流减小，电压减小，电源内电压减小，路端电压增大，根据串联电路分压规律可知两端电压增大，即电压表示数增大，电容器两端电压增大，两极板间电场强度增大，油滴所受电场力增大，将向上运动，故B错误，C正确；
D、根据，不变，增大，知电容器所带电荷量增大，电容器充电，上级板与电源正极相连，则表中有从到的电流，故D错误。
故选：。
将盐水柱竖直均匀拉伸，其连入电路中的电阻变大，根据闭合电路欧姆定律分析干路电流的变化情况，结合电压的分配规律确定电压表读数的变化，从而确定电容器两端的电压的变化情况，判断电容器是充电还是放电，从而确定中电流方向；根据油滴所受电场力的变化，判断其运动方向。
本题考查电路动态变化分析问题，关键是理清电路，判断盐水柱连入电路中的电阻变化情况，根据闭合电路欧姆定律，确定各部分电路的电流和电压的变化。
5.【答案】
【解析】解：由题意可知屏幕上下两边间的电势差为且上边的电势为，下边的电势为；屏幕左右两边的电势差为且左边的电势为，右边的电势为。屏幕两边之间的电场为匀强电场，根据匀强电场的性质有
因为点的电势一次为和，所以其距离上边较近，距离左边较远，所以其位置对应图中的。
故ACD错误，B正确；
故选：。
根据图中的各点电势结合匀强电场电势差与电场强度的关系分析判断。
本题是信息题，要读懂题意，明确基本的工作原理，同时要掌握匀强电场电势差与电场强度的关系，从而进行分析。
6.【答案】
【解析】解：：当和均断开时，表头与串联，虚线框中可等效为电压表。最大电压故AB错误．
：当和均闭合时，被短路，与表头并联，虚线框中可等效为电流表，最大电流故C错误，D正确．
故选：。
表头与电阻串联，可等效为电压表；表头与电阻并联，可等效为电流表．再根据串并联关系求出最大量程．
本题考查电表的改装问题，要求掌握电表改装的原理及欧姆定律。
7.【答案】
【解析】解：、静止时，板不动，电容器与电源保持相连，两极板带电。电容器板间电压不变，电容器的电容不变，则电容器所带电量不变，则电流表示数为零，故A错误；
B.保持向前匀加速运动时，加速度恒定不变，则板的位置在某位置不动，电容器电容不变，电容器保持与电源相连，电压不变，由知电容器所带电量不变，电路中无电流，故B错误；
C、由静止突然向后加速时，板相对向前移动，则板间距离减小，根据电容的决定式知电容增大，由知，电压不变，电容器所带电量增大，电容器充电，电流由向流过电流表，故C正确；
D、由前加速突然停下时，板相对板向前移动，则板间距离减小，根据知电容增大，电压不变，由知电容器所带电量增大，电容器充电，电流由向流过电流表，故D错误；
故选：。
电容器与电源保持相连，板间电压不变；根据电容的决定式分析电容的变化趋势，结合电荷量的计算公式分析电荷量的变化趋势，由此得出电流的方向；理解加速度的大小对电容变化趋势的影响，结合电荷量的计算公式完成分析。
本题主要考查电容器的动态分析问题，抓住变化过程中的不变量：电容器的板间电压，结合电容器的定义式和决定式即可完成分析。
8.【答案】
【解析】解：、根据对称性及电场的矢量叠加可知中轴线的电场强度为零，将某一试探电荷沿中轴线从点移到点，所受电场力均为零，两点的场强都为零，故A正确，B错误；
C、根据对称性分析可知，图中相邻两点电荷间的圆弧中点的到点电荷的距离组合相同，所以圆弧处的电势均相同，故C正确；
D、根据平行四边形定则可以知道，两、负正电荷所在直径上以为对称中心的两个点的场强大小相等，方向相反，故合场强相同。根据电势公式、对称点到四个电荷的组合距离完全相同，所以电势相等，故D错误；
故选：。
由对称性可知，个点电荷在处的合场强为零，而从点到点时，四个点电荷的电场力做功为零，所以两点的场强也为零；
正电荷附近的电势为正，负电荷附近的电势为负，电势是标量；
两个正电荷在处合场强沿向上，两个负电荷在处合场强沿向下，且大小相等．
本题解答的关键是：搞明白等量同种电荷连线中垂线上各点场强的大小和方向的变化规律，以及各点电势的变化规律，注意利用对称性解题。
9.【答案】
【解析】解：电源的图线中，与轴的交点即为电源电动势，故E，斜率表示内阻，即为
故A正确；
B.根据两图像的交点知：灯泡的额定电压为：额定电流为：，则额定功率为：
；
故B正确；
C.把灯泡换成阻值为的定值电阻，根据闭合电路欧姆定律：
则电源的输出功率为：，输出功率减少。
故C错误；
D.把和“，”的灯泡并联后接在电源上，外电路总电阻减小，路端电压减小，两灯泡的电压将小于，不能正常发光，故D错误。
故选：。
由电源的图线的斜率求出电源的内阻；两图线的交点表示把电源和小灯泡组成闭合回路的工作状态，读出小灯泡的电压和电流，即可求出小灯泡的功率。再根据后续条件，利用闭合电路欧姆定律求解即可。
本题考查对图线的理解，要明确电源的图线即路端电压和电流的关系，根据求得电源的电动势、内阻，同时要理解小灯泡伏安特性曲线的意义。
10.【答案】
【解析】解：、尘埃带负电，上极板与电源正极相连，上极板带正电，带电尘埃被收集到上极板，故A正确；
B、带电尘埃在极板间最大偏转距离，最长运动时间为，
根据牛顿第二定律可知，尘埃的加速度为：
水平方向上的位移：
竖直方向的位移：
根据题意可知，收集效率为：，故B错误；
C、未被收集的带电尘埃出电场时，水平速度不变，根据以上结论：
水平方向：
竖直速度：
从而可以求得未被收集的带电尘埃出电场时速度：，由此可以看出离开磁场的速度都相同，故C正确；
D、若电压增大到，带电尘埃在极板间最大偏转距离，最长运动时间为，根据牛顿第二定律可知，尘埃的加速度为：
水平方向有：
则：
收集效率为：
若电压增大到，则带电尘埃仍不能被全部收集，故D错误。
故选：。
根据带负电的尘埃受力方向确定尘埃打到的极板；
求出尘埃的最大偏转距离，从而可以求出收集效率；
求出电场力对每个尘埃做的功，就得到单位时间内减少的电势能；
电压增加后，同样道理求出最大偏转距离后，再求出收集效率。
本题是多个带电尘埃在电场中做类平抛问题的综合，要根据题意理解收集效率的意义，求出最大的偏转距离后，就确定了什么位置的尘埃能从板间穿出，从而确定收集效率。
11.【答案】 黑
【解析】解：螺旋测微器的精确度为，读数为；
游标卡尺的精确度为，读数为；
电压表量程为时，每小格为，读数为；
电流表量程为，每小格为，读数为；
多用电表的黑表笔与内部电源的正极相连，粗测时，该小组的同学首先将欧姆调零旋钮置于“”的挡位，然后将多用电表的黑表笔与电流表的正极相连接，接通电路后发现多用电表的偏转角度过大，说明倍率选择过大，应将旋钮置于“”的挡位，重新换挡调零后，多用电表的示数如图所示，则电流表的内阻约为。
故答案为：；；；。
黑，，。
螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读到；
游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标尺读数，不需估读；
根据最小分度，估读到；
根据最小分度，读到。
多用电表的黑表笔与内部电源的正极相连。指针偏转角度过大说明倍率选取过大，需要换成较小倍率，使指针尽量指在中央位置；欧姆表读数要注意乘以倍率。
解决本题的关键要掌握各种仪表的读数方法。游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标尺读数，不需估读。螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读到。对于电表，最小分度为时，需要估读一位。最小分度是时，只读到小数点后面第二位。
12.【答案】 图
【解析】解：电源的电动势为，且该实验采用的是分压式接法，结合电表的选取原则可知，应选择最大量程为的电压表，即选择电压表；
当滑动变阻器接入电路中的阻值为时，待测电阻两端的电压最大，根据直除法，粗略估算可得
即电流表应选择最大量程为的。
可知图中图线的斜率表示电阻的倒数，即斜率越大，表示的电阻越小，因此可知，乙图线表示的电阻更大，而分析可知，电流表的内阻为，待测电阻的阻值约为，阻值相差不大，因此若要测量误差小，应选择电流表的外接法，避免因电流表分压而使得测量误差增加，显然电路图测量结果更准确，而电路图测量结果偏大，因此图中的乙图线应该对应的是电路图。
根据以上分析可知，在图所表示的两条图线中，甲图线所对应的测量结果更准确，而甲图线对应的函数关系为
即该图线的斜率为
而据之前分析可知，图线的斜辩表示电阻的倒数，由此可知待测电阻的阻值为
故答案为：；；图；
“伏安法”测量某材料的电阻的实验中，根据电源电动势，选择电压表，再根据阻值选择电流表；电阻阻值更接近电流表的内阻故视为“小电阻”用外接法；甲图线所对应的是外接法，故用甲图线计算电阻。
本题考查了伏安法测电阻，具体测量时涉及电流表内外接法，滑动变阻器分压还是限流，根据实际情况计算即可。
13.【答案】解：离子在加速电场中，由动能定理得
从而求得
离子在辐射电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，由牛顿第二定律得
联立中结果得到
离子在偏转电场中做类斜抛运动，设电压为时，设离子的轨迹刚好与板相切，则加速度为
竖直速度为
竖直速度减小为零时
联立可得
即恰好打到板上的粒子的出发时刻为
那么打到板的粒子的出发时刻范围为，而与成线性关系。则内在板上收集到的离子数为
答：离子到达点速度的大小为；
圆弧虚线所在处电场强度的大小为；
若离子源在时间内均匀发射个正离子，则时间内在板上收集到的离子数为。
【解析】带电粒子在电场中，在电场力做正功的情况下，根据动能定理可以求得到达点的速度；
垂直于电场线进入辐向电场，在电场力提供向心力作用下，做匀速圆周运动，从而可以求出辐向电场的大小；
求出做类斜抛运动的粒子恰好打在板时的板间电压，结合交变电压的周期可求出粒子数。
本题关键是明确粒子的运动规律，然后分阶段根据动能定理和牛顿第二定律列式分析解答。还要注意最后两问，要结合实际，根据类斜抛运动的轨迹特点来解决。
14.【答案】解：由题可得理论上正常工作的最长时间
代入数据得：
由能量守恒定律得：
又
联立解得：
当加速度时速度最大，即
又
联立解得：
答：充满一次电，该款无人机理论上正常工作的最长时间为；
电动机内输出的机械能为；
该款无人机竖直上升飞行时的最大速度为。
【解析】根据电池容量再结合电流大小求解无人机的工作时间；
根据能量守恒定律求解电动机内输出的机械能；
当加速度为时，无人机的速度最大，依据平衡条件结合功率公式即可求解无人机的最大速度。
本题与汽车恒定加速度起动类似，关键要理清无人机的运动情况，明确能量是如何转化的。要注意明确电动机的输出机械能等于电源的总功与其他设施正常工作时的电功率的差值。
15.【答案】解：由，为连线的中点得：、关于点对称，则
设小滑块与水平面间的摩擦力大小为，对于滑块从过程，由动能定理得：
而
由--式得：
对于滑块从过程，由动能定理得：
由--式得：
对于小滑块从开始运动到最终在点停下的整个过程，由动能定理得：
而
由--式得：
答：小滑块与水平面间的动摩擦因数。
两点间的电势差。
小滑块运动的总路程。
【解析】、两点处分别固定着两个等量正电荷，则、两点的电势相等，则、两点的电势差为，对段运用动能定理求出摩擦力的大小，从而得出滑块与水平面间的动摩擦因数。
与段运用动能定理，求出两点间的电势差。
小滑块从开始运动到最终在点停下的整个过程，运用动能定理求出小滑块的总路程。
本题考查动能定理的运用，在解题时合适地选择研究的过程，运用动能定理列式求解。
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