【物理】北京市北京清华附中朝阳学校2020-2021学年高二上学期10月质量检测试题（解析版）

【物理】北京市北京清华附中朝阳学校2020-2021学年高二上学期10月质量检测试题（解析版）

清华附中朝阳学校高二年级10月学习质量检测 物理试卷 ‎ 一、单选题（本题共14小题，每题3分，共42分）‎ ‎1. 物理学中，“质点”、“点电荷”这两个概念的建立所体现的共同的科学思维方法是（　　）‎ A. 比值法 B. 等效替代法 C. 理想化模型 D. 控制变量法 ‎【答案】C ‎【解析】“质点”、“点电荷”这两个概念的建立所体现的共同的科学思维方法是理想化模型，故ABD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎2. 两个相同的金属小球（均可看做点电荷），原来所带的电荷量分别为+5q和-q，相互间的库仑力大小为F．现将它们相接触，再分别放回原处，则两金属小球间的库仑力大小变为( )‎ A. ‎9F/5 B. F C. ‎4F/5 D. F/5‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：根据库仑定律则，接触后放回原位，则接触时先中和，后平均分配，此刻两球电量分别为+2q，所以，所以此刻库仑力为C．‎ 考点：库仑定律 点评：此类题型考察了库仑定律的理解，并结合了电荷中和的知识．带入库仑公式中便能求出库仑力大小．‎ ‎3. 下列物理量中与检验电荷有关的是 A. 电场强度E B. 电势差U C. 电势 D. 电场力F ‎【答案】D ‎【解析】A.电场强度是描述电场力性质的物理量，由定义式可知，与检验电荷无关，故A错误；‎ B.由电势差的定义式，则知电势差与检验电荷无关，故B错误；‎ C.电势是描述电场的能的性质的物理量，由定义式可知，与检验电荷无关，故C错误；‎ D.由电场力可知，电场力既与电场有关，也与检验电荷有关，故D正确．‎ ‎4. 如图所示，带箭头的实线表示某静电场的电场线，虚线表示其等势面已知a、b、c三点的电场强度大小分别为、、，电势分别为、、.则（ ）‎ A. ， B. ， ‎ C. ， D. ，‎ ‎【答案】B ‎【解析】由题图可知，a处的电场线密，b、c处的电场线疏，因此a点的电场强度大于b点和c点的电场强度，即，‎ 沿着电场线方向电势逐渐降低，则a点的电势高于c点的电势，即 b、c两点在同一等势面上，电势相等，即 所以 故选B。‎ ‎5. 下列说法中正确的是（　　）‎ A. 带电粒子沿电场线移动，电势能减少 B. 带电粒子沿电场线移动，电场强度减少 C. 沿电场线方向电势降低，场强可能增大 D. 电势降低的方向就是场强的方向 ‎【答案】C ‎【解析】A．若带正电的粒子沿着电场线方向移动，电场力做正功，电势能减小；若带负电的粒子沿着电场线方向移动，电场力做负功，电势能增大，故A错误；‎ B．电场线取决于电场线的疏密程度，电场线密表示场强大，故B错误；‎ C．沿电场线方向电势降低，如果电场线变密则场强变大，如果电场线变疏则场强变弱，故C正确；‎ D．沿场强方向电势一定降低，但电势降低方向并不就是场强方向，电势降低最快的方向才是场强方向，故D错误。故选C。‎ ‎6. 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】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，由此可知：，因此粒子的动能Ek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．‎ ‎7. 如图所示，实线为电场线，虚线表示等势面，相邻两个等势面之间的电势差相等，有一个运动的负电荷经过等势面L3上某点时的动能为20J，运动至等势面L1上的某一点时动能变为0，若取L2为零等势面，则此电荷的电势能为4J时，其动能为（　　）‎ A. 16 J B. 10 J C. 6 J D. 4 J ‎【答案】C ‎【解析】负电荷经过等势面L3上某点时的动能为20J，运动至等势面L1上的某一点时动能变为0，因为相邻两个等势面间的电势差相等，电场力做功相等，所以等势面L2‎ 上的动能为10J，所以动能和电势能之和为10J，当电荷的电势能为4J时，其动能为6J．故C正确，ABD错误．故选C ‎8. 关于场强的三个公式：①；②；③的适用范围，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 三个公式都适用于任何电场 B. 公式①只适用于匀强电场 C. 公式③是场强的定义式 D. 公式①适用于任何电场，公式②只适用于真空中点电荷的电场 ‎【答案】D ‎【解析】公式①为电场强度的定义式，故适用于任意电场；而公式②是由库仑定律得出的直空中点电荷周围的场强，故只能适用于真空中点电荷形成的电场；公式③是匀强电场中场强与电势关系，故只能适用于匀强电场。故选D。‎ ‎9. 下列说法正确是（ ）‎ A. 质量一定的物体，若动量发生变化，则动能一定变化 B. 质量一定的物体若动能发生变化，则动量一定变化 C. 做匀速圆周运动的物体，其动能和动量都保持不变 D. 一个力对物体有冲量，则该力一定会对物体做功 ‎【答案】B ‎【解析】AB．质量一定物体，若动量发生变化，则可能是速度大小变化，也可能是速度方向变化，因此动能不一定变化。若动能发生变化，则速度的大小一定发生变化，因此动量一定变化，A错误，B正确。‎ C．做匀速圆周运动的物体，速度的大小不变，但速度的方向时刻在变化，因此物体的动能不变，但动量时刻在变化，C错误。‎ D．一个力对物体有了冲量，则物体的速度可能只有方向改变，如匀速圆周运动，此时该力对物体不做功，D错误。‎ 故选B。‎ ‎10. 两个相向运动的物体碰撞后都静止，这说明两物体原来的( )．‎ A. 速度大小相等 B. 质量大小相等 C. 动量大小相等 D 动量相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 两球碰撞过程中动量守恒，碰后两球都静止，说明碰撞前后两球的总动量为零，故碰前两个球的动量大小相等，方向相反，ABD错误，C正确。‎ ‎11. 如图所示，运动员挥拍将质量为m的网球击出，如果网球被拍子击打前、后瞬间速度的大小分别为v1、v2，v1与v2方向相反，且v2＞v1．重力影响可忽略，则此过程中拍子对网球作用力的冲量为（ ）‎ A. 大小为m(v2＋v1)，方向与v1方向相同 B. 大小为m(v2－v1)，方向与v1方向相同 C. 大小为m(v2－v1)，方向与v2方向相同 D. 大小为m(v2＋v1)，方向与v2方向相同 ‎【答案】D ‎【解析】设击打前球的速度方向为正，则击打后的速度为负，则前后的动量分别为mv1和-mv2；由动量定理可得：合外力的冲量I=-mv2-mv1=-m（v2+v1），即冲量的大小为m（v2+v1），负号表示冲量与正方向相反，即与v2方向相同；故选D．‎ ‎12. 如图所示，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽高h处开始自由下滑，则（　　）‎ A. 小球和槽组成的系统总动量守恒 B. 球下滑过程中槽对小球的支持力不做功 C. 重力对小球做功的瞬时功率一直增大 D. 小球和槽组成的系统机械能守恒 ‎【答案】D ‎【解析】A．小球在下滑过程中，小球相对于槽做圆周运动，系统竖直方向有加速度，所以小球与槽组成的系统所受合外力不为零，系统的动量不守恒，故A错误；‎ B．小球下滑过程中，弧形槽要向左退，小球对地的位移方向与槽对小球的支持力方向夹角为钝角，所以槽对小球的支持力做负功，故B错误；‎ C．小球刚下滑时速度为零，重力对小球做功的瞬时功率为零。小球刚滑到水平面上时重力与速度垂直，根据功率公式P=Fvcosα知，此时重力的瞬时功率也为零，所以重力对小球做功的瞬时功率先增大后减小，故C错误；‎ D．地球、小球和槽组成的系统只有重力做功，系统的机械能，故D正确。故选D。‎ ‎13. 如图所示，M、N两点分别放置两个等量异种电荷，P为MN连线的中点，T为连线上靠近N的一点，S为连线的中垂线上处于P点上方的一点．把一个电子分别放在P、S、T三点进行比较，则( )‎ A. 电子在S点受力最小，在T点电势能最大 B. 电子在P点受力最小，在T点电势能最大 C. 电子从T点移到S点，电场力做负功，动能减小 D. 电子从P点移到S点，电场力做正功，动能增大 ‎【答案】A ‎【解析】A、B、由等量异号点电荷电场线及等势面空间分布图，P、S、T三点进行比较，S、P两点电势相等，大于T点电势；T点电场强度最大，S点电场强度最小．电子放在S点受力最小，放在T点电势能最大；故A正确，B错误．‎ C、电子从T点移到S点，电场力做正功，动能增大；C错误．‎ D、电子从P点移到S点，初末位置构成等势面，则电场力不做功，故D错误．故选A．‎ ‎14. 蹦床是一项技术含量很高的体育运动。如图所示，某时刻运动员从空中最高点O自由下落，接触蹦床A点后继续向下运动到最低点C。B点为人静止在蹦床上时的位置。忽略空气阻力。运动员从最高点下落到最低点的过程中，运动员在（　　）‎ A. OA段动量守恒 B. AC段的动量变化量小于AC段弹力的冲量 C. B点的动量为零 D. OA段受到重力的冲量等于AC段弹力的冲量 ‎【答案】B ‎【解析】A．OA段合外力即为重力，合外力不为零，动量增大，故A错误；‎ B．AC段根据动量定理有 可知，， ，，则有 故B正确；‎ C．O点B点过程都是加速向下运动，B点动量不为零，故C错误；‎ D．全程根据动量定理有 OC段受到重力的冲量与AC段弹力的冲量大小相等，方向相反，显然OA段受到重力的冲量与AC段弹力的冲量大小不等，方向相反，故D错误。‎ 故选B。‎ 第II卷（非选择题）‎ 二、实验题（共18分）‎ ‎15. 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连，画出电流与时间的变化图像。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源的电压为。‎ 先使开关S与1接通，待充电完成后，再使开关S与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的图像，如图乙所示。‎ ‎(1)下列说法正确是_____。‎ A．电容器充电的过程中，负电荷由电源的正极移动到电容器的正极板 B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断增大 C．电容器放电的过程中，电容器两极板间的场强不断变小 D．电容器放电的过程中，电容器把储存的电能转化为电路中其它形式的能量 ‎(2)乙图中图线与两坐标轴所包围面积的物理意义是___________。‎ ‎(3)若充电完成后，电容器所带的电荷量为，则该电容器的电容为_______。（保留3位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). CD (2). 电容器储存的电荷量 (3). 567‎ ‎【解析】(1) [1]A．电容器充电的过程中，正电荷由电源的正极移动到电容器的正极板，负电荷由电源的负极移动到电容器的负极板，选项A错误；‎ B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断减小，选项B错误；‎ C．电容器放电的过程中，电容器带电量逐渐减小，则两极板间的场强不断变小，选项C正确；‎ D．电容器放电的过程中，电容器把储存的电能转化为电路中其它形式的能量，选项D正确。故选CD。‎ ‎(2)[2]根据图象的含义，因Q=It，可知乙图中图线与两坐标轴所包围面积的物理意义是电容器的放电量，也就是电容器储存的电荷量。‎ ‎(3)[3]电容器的电容 ‎16. 某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：‎ ‎(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；‎ ‎(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；‎ ‎(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；‎ ‎(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；‎ ‎(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小________，滑块动量改变量的大小________。（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）‎ ‎【答案】 (1). 大约相等 (5). m1gt12 ‎ ‎【解析】(1)[1] 气垫导轨水平时，不考虑摩擦力时，滑块所受的合外力为零，此时滑块做匀速直线运动，而两个光电门的宽度都为d，根据得遮光片经过两个光电门的遮光时间相等，实际实验中，会存在摩擦力使得滑块做的运动近似为匀速直线运动，故遮光片经过两个光电门的遮光时间大约相等；‎ ‎(5)[2][3] 在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小 m1gt12‎ 由于光电门的宽度d很小，所以我们用经过光电门的平均速度代替滑块经过A、B两处的瞬时速度，故滑块经过A时的瞬时速度，滑块经过B时的瞬时速度 ，故滑块动量改变量的大小 三、解答题（共40分）‎ ‎17. 如图用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球，小球质量为1.0×10‎-3kg，所带电荷量为2.0×10‎-8C。现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角为30°。求：‎ ‎（1）小球受到的电场力大小；‎ ‎（2）匀强电场的电场强度大小。‎ ‎ ‎ ‎【答案】（1）；（2）N/C ‎【解析】（1）根据受力分析得 解得 ‎（2）根据电场力公式 解得N/C ‎18. 如图所示，一质量为m=‎0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，小物块以v0=‎9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，与墙发生碰撞（碰撞时间极短为0.1s）. 碰前瞬间的速度v1=‎7m/s，碰后以v2=‎6m/s反向运动直至静止．已知小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.32，取g=‎10m/s2 . 求：‎ ‎（1）A点距墙面的距离x ；‎ ‎（2）碰撞过程中，墙对小物块平均作用力的大小.（碰撞时物块与地面间摩擦忽略不计）‎ ‎【答案】（1）‎5m；（2）65N ‎【解析】(1) 小物块由A到B过程做匀减速运动，由动能定理可得：‎ ‎ 代入数据解得：；‎ ‎(2) 选初速度方向为正方向，由动量定理得： ‎ 代入数据解得：．‎ ‎19. 如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0．偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d．‎ ‎(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy；‎ ‎(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决（1）问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知，，，，．‎ ‎(3)极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．‎ ‎【答案】(1) (2)由于F远大于G，因此不需要考虑电子所受重力 (3) 电势和重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定.‎ ‎【解析】(1)根据动能定理，有 则电子射入偏转电场的初速度 在偏转电场中，电子的运动时间 偏转距离 ‎(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有 重力 电场力 由于，因此不需要考虑电子所受重力 ‎(3)电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能与其电荷量q的比值，即 由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能与其质量m的比值，叫做“重力势”，即 电势和重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定 ‎20. 如图所示，在光滑的水平面上，质量为M = ‎3.0 kg的长木板A的左端，叠放着一个质量为m = ‎1.0 kg的小物块B（可视为质点），处于静止状态，小物块与木板之间的动摩擦因数μ = 0.30。在木板A的左端正上方，用长为R = ‎0.80 m不可伸长的轻绳将质量为m = ‎1.0 kg的小球C悬于固定点O，现将轻绳拉直使小球C于O点以下与水平方向成θ = 30°角的位置（如图所示），由静止释放。此后，小球C与B恰好发生正碰且无机械能损失。空气阻力不计，取g = ‎10 m/s2。求：‎ ‎（1）小球运动到最低点时对细绳的拉力；‎ ‎（2）木板长度L至少为多大时小物块才不会滑出木板？‎ ‎【答案】（1）20 N；（2）‎‎1 m ‎【解析】（1）小球C从开始下落到与B碰撞前瞬间，由动能定理得 解得 小球在最低点，有 解得 由牛顿第三定律得，小球对细绳的拉力为，方向竖直向下。‎ ‎（2）小球C与小物块B在碰撞后，小球C速度为v1，小物块B的速度为v2，由动量守恒和机械能守恒得 联立解得 ‎，‎ 小物块B在木板A上滑动，小物块B和木板A组成的系统动量守恒，设B滑到木板A最右端时速度大小为v，则 小物块B在木板A上滑动的过程中，由小物块B和木板A组成的系统减小的机械能转化为内能，由功能关系得 联立以上各式并代入数据，解得