2023-2024学年高二第一学期四会、广信中学物理科第一次联考
本试卷满分100分，考试时间75分钟
一、单选题（每题只有一个选项正确，每题4分，共28分。）
1．下列说法正确的是（ ）
A．点电荷是一种理想化模型，其所带电荷量一定很小
B．法拉第提出了电荷周围存在电场的观点
C．卡文迪什用扭秤实验测出了元电荷的数值
D．电场中某点场强方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向
2．物理学中常常用物理量之比来定义一个新的物理量，我们称之为比值定义法。下列四个选项中不属于比值定义的物理量是（ ）
A．电容 B．电阻
C．电势 D．点电荷的场强
3．两个等量异种点电荷 P、Q在真空中产生的电场的电场线如图所示， 电场线的方向未知，一电子在 A、B两点所受的电场力分别为 FA和FB，电势能分别为 EPA和EPB，则它们的大小关系为（ ）
A． FA
C．
D．
4．如图所示，实线为某电场的电场线，虚线为带电粒子仅受电场力作用下的运动轨迹，下列说法正确的是（ ）
A．粒子带负电
B．A点电势比B点电势高
C．粒子在A点的加速度大于B点的加速度
D．粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能，与运动方向无关
5．两个完全相同的金属小球A和B带异种电荷，其电荷量之比为，相距为r（r远大于小球直径）。若两小球接触一下放回原来的位置，则接触后两小球之间的静电力大小与接触前两小球之间静电力的大小之比为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，四个质量均为m、带电荷量均为的微粒a、b、c、d距离地面的高度相同，以相同的水平速度被抛出，除了a微粒没有经过电场外，其他三个微粒均经过电场强度大小为E的匀强电场（），这四个微粒从被抛出到落地所用的时间分别是，不计空气阻力，则（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示，一平行板电容器的两极板 A、B水平放置， A极板接地，电容器、二极管、开关S与电源相连，已知二极管具有单向导电性。现将开关S闭合，在 P点有一带电液滴恰好处于静止状态。保持开关S闭合，下列说法正确的是（ ）
A．将A板向上移动一小段距离， 电容器将放电
B．将B板向上移动一小段距离，电容器将充电
C．将B板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能减小
D．将A板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能不变
多选题（每题有两个或两个以上的正确选项，每题6分，漏选得3分，错选得0分，共18分。）
8．如图所示，在一条直线上有两个间隔一定距离的点电荷A、B。A带电量为+9Q，B带电量为-Q。引入第三个点电荷C，恰好使三个电荷都处于平衡状态，下列说法正确的是（ ）
A．点电荷C应放置在点电荷A的左侧 B．点电荷C应放置在点电荷B的右侧
C．点电荷C应带正电 D．点电荷C应带负电
9．如图所示，一个空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，将锯条与静电起电机负极相连，金属片与静电起电机正极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。在起电机摇动时，下列说法正确的是（ ）
A．塑料瓶内存在的是匀强电场
B．锯条附近的电场强度比金属片附近的大
C．烟尘最终被吸附到金属片上
D．烟尘被吸附过程中电势能增大
10．电荷量为＋Q、-Q的四个点电荷分别固定在边长为的正方形四个顶点上，如图所示。正方形的中心为O，四条边的中点分别为a、b、c、d。取无限远处电势为0，下列说法正确的是（ ）
A．O点的场强、电势均为0
B．a、b、c、d四点的场强、电势均为0
C．a、b、c、d四点的场强大小均
D．a、b、c、d四点的场强大小均
三、实验题（按要求完成题目，共16分。）
描绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性曲线（要求电压变化从零开始），并研究小灯泡实际功率。
为了完成实验且尽可能减小实验误差，以下电路图中，最合适的是 。
A． B． C． D．
（2）将图甲中的实验仪器连成完整的实验电路。
（3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于 端（填“a”或“b”）。
（4）若闭合开关，移动滑动变阻器，实验中测得有关数据如下表，根据表中的实验数据，得到小灯泡的特性曲线（横轴为电压，纵轴为电流），如图，则灯泡灯丝的电阻随着电压的升高而 ；当灯泡两端为额定电压3.0V时，此时小灯泡的电阻值为 ，灯泡功率P＝ W（结果均保留两位有效数字）。
0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80
0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.26 0.27
12.小南想按下面的电路图去测量实验室中某捆漆包金属丝的长度，实验器材包括捆装漆包金属丝（电阻约为5Ω）、电压表、电流表、滑动变阻器（最大阻值为15Ω）、干电池组（电动势3V，内阻较小）、导线若干。实验过程如下：
（1）如图甲所示，用螺旋测微器测量金属丝的直径d。先将金属丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动 （填“A”、“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音为止。测量读数如图乙所示，则d= mm；
（2）利用该电路测出电压表读数为U，电流表读数为I，该小组查得该种金属丝的电阻率为ρ，则金属丝的长度L= ．（用题中字母表示）
四、计算题（3小题，共38分。解答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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（12分）如图所示，在水平向右的匀强电场中，一半径为、圆心为O的光滑绝缘圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道上点到O点的高度为，点为轨道的最低点。质量为、电荷量为的小球甲恰好静止在点，重力加速度大小为。则
（1）画出小球甲的受力分析图（图上用字母标出各个力的名称）；
（2）求匀强电场的电场强度大小；
（3）现将小球甲固定在点，将另一个质量也为的带电小球乙放在点，小球乙恰好静止且与轨道无作用力，两小球均视为点电荷，求小球乙的电荷量（用题中给出的物理量表示）。
14. （12分）如图所示，平行于纸面的匀强电场中有A、B、C、D四点，其连线构成边长的正方形。现将一电荷量为的点电荷从A点移到B点，电场力做功为，将另一电荷量为的点电荷从A点移到D点，电荷克服电场力做功为，不计微粒所受重力。
（1）求匀强电场的电场强度大小和方向；
（2）一质量为、带电荷量的微粒，从A点以大小的速度射入电场后恰好经过C点，求该微粒经过C点时的速度的大小。
15.（14分）电子束光刻技术以其分辨率高、性能稳定、功能强大而著称，其简化原理图如图所示，电子枪发射的电子经过成型孔后形成电子束，通过束偏移器后对光刻胶进行曝光。某型号光刻机的束偏移器长，极板间距离也为，极板间有扫描电压，束偏移器中心轴线垂直晶圆上某芯片表面并过中心O点，束偏移器下端到芯片的距离为。若进入束偏移器时电子束形成的电流大小，单个电子的初动能，不计电子重力，忽略其他因素的影响。求：
（1）若扫描电压为零，O点每秒接收的能量是多少？
（2）若扫描电压为10 kV，电子束到达芯片时的位置与O点间的距离是多少？2023-2024学年高二第一学期四会、广信中学物理科第一次联考答案
一、单选题。
1.答案：B【详解】A．点电荷是一种理想化模型，其形状大小可以忽略不计，其所带电荷量不一定很小，故A错误；法拉第提出了电荷周围存在电场的观点，故B正确；密立根最早通过油滴实验测出了元电荷的数值，故C错误；电场中某点场强方向与该点所放正电荷受到的静电力的方向相同，D错误；
2.答案：D【详解】A．电容C是由电容器本身决定的，与电压、电荷量无关，属于用物理量之比定义新的物理量，故A不符合题意；
B．电阻R是由电阻本身决定的，与电压、电流无关，属于用物理量之比定义新的物理量，故B不符合题意；
C．电势φ是电荷所受具有的电势能与该电荷所带电荷量的比值，电势与电势能、电荷量无关，属于用物理量之比定义新的物理量，故C不符合题意；
D．点电荷的电场强度E与场源电荷Q成正比，与电场中某点到场源电荷的距离r的平方成反比，所以不属于比值定义法，故D符合题意。
3.答案：B【详解】AB．由电场线的疏密分布情况可知，A处电场线密集，场强大，由F=qE知，电子在A、B两点所受的电场力关系为FA >FB，故B正确，A错误；
CD．无法判断A、B两点的电势高低，所以无法判断电势能大小，故CD错误；
4.答案：D【详解】做曲线运动的物体，其运动轨迹夹在速度方向与所受合外力方向之间，且合外力指向轨迹的凹侧面，做出粒子在A点的速度方向与电场力方向如图所示
图1 图2
显然电场力的方向与场强方向一致，粒子带正电；若粒子从B运动到A，如图1所示，则可知速度方向与电场力方向之间的夹角为锐角，该过程电场力做正功，电势能减小，若粒子从A点运动到B点，如图2所示，电场力方向与速度方向之间的夹角为钝角，电场力做负功，电势能增加，故A错误，D正确。
B．沿着电场线的方向 电势降低，则可知A点电势比B点电势低，故B错误；
C．电场线越密集的地方电场强度越大，B点的电场线比A点的电场线密集，因此B点的场强大于A点的场强，则可知带电粒子在B点所受电场力大于在A点所受电场力，而该粒子仅受电场力的作用，则可知该粒子在B点的加速度大于在A点的加速度，故C错误。
5.答案：C【详解】设A带电荷量为q，则B带电荷量为，根据库仑定律，两小球之间的静电力大小为：
因两小球原来带异种电荷，则两者接触后金属球A和B带电荷量分别为、，两小球之间的静电力大小为：，故：,故C正确，其他选项错误。
6.答案：B【详解】设四个微粒抛出时距地面的高度为，微粒a、d在竖直方向均做自由落体运动，由：，可得落地时间为：
微粒b受电场力向下，做类平抛运动，微粒c受电场力向上，但由于重力较大，仍做类平抛运动，由牛顿第二定律分别可得：，
类比微粒a可得，落地时间分别为：，，则有：
7.答案：B【详解】将A板向上移动一小段距离，板间距离增大，电容减小，由于二极管具有单向导电性，所以不能放电，电容器储存的电荷量不变，A错误；
保持开关闭合，将B板向上移动一小段距离，根据：，，
由于板间距离减小，可知电容增大，两极板电压不变，Q增大，电容器充电，B正确。由以上公式知，场强增大，AP间电压增大，P点电势降低，由受力可知液滴带负电，则液滴在P点的电势能增大，故C错误；根据：
可知场强不变， AP间电压增大，P点电势降低，则液滴在P点的电势能增大，故D错误。
二、多选题。
8.答案：BC【详解】A．若C带正电，且位于A的左侧，则可知A、C间为斥力、B、C间为引力，但无论电荷C带电量多少，A、C间的作用力总大于B、C间的作用力，显然三者不能达到平衡状态；若C带负电，且位于A的左侧，则可知A、C间为引力，B、C间为斥力，同样无论C带电量多少，A、C间的作用力总大于B、C间的作用力，因此可知，点电荷C不可能在A的左侧，故A错误；
BCD．若C带正电，且位于B的右侧，则可知A、C间为斥力，B、C间为引力，C距B更近，B、C间的引力大小有可能等于A、C间的斥力大小；A、B间的引力大小也有可能等于B、C间的引力大小，因此三者有可能达到平衡状态；若C带负点，且在B的右侧，则A、C间为引力，A、B间也为引力，显然三者不能达到平衡状态，故BC正确，D错误。
9.答案：BC【详解】尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场，且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，故A错B对；
C．负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，因此，带电尘粒在电场力的作用下，向金属片运动，被吸附到金属片上，故C正确；
D．电场力对烟尘做正功，则烟尘的电势能减少，故D错误；
10.答案：AC【详解】A．O点是两对等量同种点电荷连线的中点，所以O点场强为零，O点同时又分别处在两对等量异种点电荷连线的中垂线上，O点的电势为零，故A正确；
BCD．根据电场的叠加原理，对a点，与之共线的两点电荷产生的合场强为：,方向指向a点所在边的-Q。
与之不共线的两点电荷产生的合场强为：，方向指向a点所在边的+Q。
所以a点合场强大小为：
同理可得b、c、d三点的场强大小均，方向均指向各点所在边的-Q，故C正确，BD错误。
三、实验题（按要求完成题目，共16分。）
11、（1）A （1分）
（2）实验电路如图所示（2分）
（3）a（2分） （4） 增大（2分）， 11（2分） 0.83或0.82（2分）
【详解】（1）因为描绘小电珠的伏安特性曲线实验中，电表示数需要从零开始变化，即滑动变阻器应该采用分压接法；因为小灯泡正常工作时电阻为：
因为：，所以电路应该选用电流表外接法，即电路图为分压外接的连接方式。故选A
（3）开关闭合前，要使小灯泡两端电压为零，滑动变阻器的滑片应置于端；
(4)灯泡灯丝的电阻随着电压的升高而增大。
由图可知当灯泡两端为额定电压3V时，此时小灯泡中的电流约为：I=0.272A
此时小灯泡的电阻值为：，小灯泡的实际功率为：
C（1分） 0.626-0.629 （2分） （2分）
【详解】金属丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动微调旋钮C；读数为：
由电阻定律有： ， 解得：
四、计算题（3小题，共38分。解答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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（12分）解：（1）（2分）小球甲的受力图如下：
由几何关系可知，Oa与 竖直方向的夹角为60°，
由受力关系可知： 2分
解得： 2分
（3）小球乙受力如图：
由几何关系可知ab之间距离为R，甲乙之间的静电力为： 2分
由平衡关系可得： 2分
解得： 2分
14. （12分）解：（1）由题意可知BD线为等势线，则有： 2分
电场强度： 2分
代入数据，解得：，（ 1分）电场方向垂直于BD线由A指向C。（ 1分）
（2）AC间的电势差： 2分
由动能定理得： 2分
代入数据，解得： 2分
15.（14分）
解：(1)若扫描电压为零，所有电子都会到达O点，则O点每秒接收的能量：
4分
（2）电子在束偏移器中的加速度大小： 2分
设电子进入束偏移器时的初速度大小为 1分
电子在束偏移器中运动的时间： 1分
电子在束偏移器中的偏移量： 2分
电子从束偏移器中射出时，其速度方向的反向延长线一定过束偏移器的中心位置，设电子束到达芯片时的位置与O点间的距离为Y，根据几何关系，有： 3分
联立解得： 1分
