东北师大附中2024年高二上学期9月月考物理试题

2024—2025学年上学期高二年级 （物理）学科阶段验收考试试卷
考试时间：75分钟 满分：100分
一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1．历史上很多科学家对电磁学理论的发展都做出很大贡献，下列有关说法正确的是（ ） A ．法接弟提出电场概念，并指出电场和电场线都是客观存在的 B ．元电荷e 的数值最早是由法国学者库仑用实验测得的 C ．卡文迪什通过扭秤实验得出了库仑定律
D ．美国科学家富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同
2．场是一种客观存在的物质，物体与地球之间的万有引力是通过引力场产生的。

类比用电场线描述静电场，可以用引力场线描述引力场。

不考虑其它天体的影响，地球周围的引力场线分布与下列哪种电场的电场线分布相似（ ） A ．匀强电场
B ．孤立点电荷的电场
C ．两个等量同种电荷的电场
D ．两个等量异种电荷的电场
3．真空中静止放置一个带电量为Q +的点电荷，若取无穷远处为零电势点，则距离点电荷为r 处的电势为
Q
k
r。

若距离点电荷距离为R 处电势为0ϕ，则此处电场强度大小为（ ） A ．
R
ϕ
B ．0R ϕ
C ．0r ϕ
D ．
2
R ϕ
4．如图所示，一带负电荷的金属球，外面同心地罩一不带电的金属球壳，则在球壳中点P 处的场强大小与电势（设无穷远处为电势零点）分别为（ ）
A ．0E =，0ϕ>
B ．0E =，0ϕ<
C ．0E =，0ϕ=
D ．0
E >，0ϕ<
5．在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。

电源两端电压保持不变。

单刀双掷开关S 先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2，此后实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况，实验得到的I t −图像如图乙所示。

下列有关说法正确的是（ ）
A ．在电容器放电过程中电阻R 两端的电压保持不变
B ．在电容器充电过程中电容器的电容随电量增大而不断变大
C ．如果不改变电路其他参数，只减小电阻R 的阻值，则此过程的I t −曲线与坐标轴所围成的面积将增大
D ．如果只增大电容器两极板间的距离，那么I t −曲线与坐标轴所围成的面积将减小
6．离地面高度h （h 远小于地球半径r ）以下的大气层可视为电阻率较大的电解质。

假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度h 处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定电场，其电势差约为U 。

已知雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为Q ，球面表面积公式为2
4πR 。

下列说法正确的是（ ）
A ．充电电流的方向由大气层指向地球表面
B ．雷暴给地球的充电电流平均值约为()
2/4πQ r C ．该大气层的等效电阻为/Q U
D ．该大气层的等效电阻率为
2
4πUr Qh
7．如图所示，在正方形abcd 两个顶点a 、b 放置两个相同的正点电荷q ，O 为正方形的中心，O 处的电场强度大小为E ，将一试探电荷从无穷远处移到O 点，电场力做功为W 。

若在d 处再放置一个带电量为q 的正点电荷，则此时O 点场强大小及将同样的试探电荷从无穷远处移到O 点电场力做功为（ ）
A E ，12
W B E ，3
2
W C ．
3
4
E ，32W
D ．
5
2
E ，12W
8．已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发的电场中各处的场强相同。

现有一平行板电容器，极板面积
为S ，两板间隔为d ，其中充满空气（空气的介电常数取为ε）。

当两极板上加电压U 时，忽略边缘效应，且静电力常量为k ，两极板间的相互作用力大小为（ ） A ．
22
8πSU kd
ε B ．
22
4πSU kd
ε C ．
32
8πSU kd
ε D ．
28πSU kd
ε
9．电鳗体内从头到尾都有一些类似小型电池的细胞，这些细胞就像许多叠在一起的叠层电池，这些“电池”串联起来后，电鳗的头和尾之间就产生了很高的电压，此时电鳗的头和尾的周围空间产生类似于等量点电荷（O 为两点电荷连线的中点）的强电场。

如图所示，虚线为该电场的等势线，实线ABCD 是以O 点为中心的正方形，点A 和D 在同一等势线上，点B 和C 在另一等势线上。

则下列说法正确的是（ ）
A ．电鳗的头部和尾部带同种电荷
B ．电鳗的头部和尾部带异种电荷
C ．A 点与C 点的电场强度相同
D ．A 点与C 点的电场强度大小相同，但方向不同
10．如图，平行板电容器与电压为U 的直流恒压电源相连，改变电容器板间距离d ，待电路稳定后，带正电的粒子质量为m 、电荷量为q ，从靠近左板处由静止释放，测得粒子从出发至右板所用的时间为t ，到达右板的速度大小为v ，重复上述过程，完成多次实验。

板间电场可视为匀强电场，粒子所受重力忽略不计。

下列图像正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
11．竖直平面内有一匀强电场，电场方向与水平方向夹角为37°。

现在竖直平面内建立xoy 坐标系，水平x 轴上各点的电势随坐标x 的变化规律如图所示。

现将一带负电小球在1cm x =处无初速度释放，小球沿x 轴做直线运动。

0cm x =处电势为0V ，取2s 10m /g =，sin 370.6°=，cos370.8°=则（ ）
A ．小球的比荷约为0.033C /kg
B ．匀强电场的场强大小为400V/m
C ．小球沿x 轴正方向做加速度大小为()4/3g 的匀加速直线运动
D ．坐标为4cm x =，3cm y =的点的电势为25V
12．如图所示，绝缘轻杆两端固定带电小球a 和b ，一正点电荷放在轻杆的左侧。

现将轻杆绕中点O 转动，在位置MN 和位置EF 时两小球的电势能总量刚好相等。

则（ ）
A ．a 、b 两球一定带同种电荷
B ．a 球的带电量比b 球少
C ．a 球由E 转动到M ，电场力对其一定做正功
D ．b 球在N 点的电势能可能小于F 点的电势能
二、选择题：本题共3小题，13题10分，14题12分，15题18分。

请在答题纸上指定的位置写出必要的解答过程，只有结果没有解答过程不得分。

13．（10分）
如图，AB 为真空中点电荷电场中的一条直线，C 、D 是直线上间距为d 的两点，直线上C 点场强最大，大小为E ，D 点场强大小为C 点场强大小的四分之一，静电力常量为k 。

（1）求场源电荷的电荷量；
（2）若在原点电荷关于C 点的对称点放一个与原点电荷完全相同的点电荷，求C 、D 两点的场强大小。

14．（12分）
一匀强电场，电场强度方向水平向左，如图所示，一个质量为m 、带正电的小球以初速度v 从O 点出发，在静电力与重力的作用下，恰能沿与电场强度的反方向成θ角的直线运动（如图所示）。

（1）求小球运动到最高点时的电势能与在O 点时的电势能之差；
（2）若电场方向变为水平向右，其他初始条件不变，求小球运动到最高点时的电势能与在O 点时的电势能之差；
15．（18分）
图甲是某粒子控制设备的核心装置，图乙是其正视图，装置的左侧为两个水平正对放置的长方形金属板abcd 和a b c d ′′′′，oo ′是其水平中心轴线，金属板ab 边长0.24m L =，bc 边足够长，金属板间距
0.8m d =；让下金属板接地，上金属板的电势ϕ随时间t 变化关系如图丙所示，周期5610s T −=×，0s t =时刻上金属板的电势高。

从，0s t =时刻开始，一束负离子由aa dd ′′面中心点o 处沿oo ′方向连续
射入两板间，已知每个离子的比荷7810C /kg q
m
=×，入射速度30410m /s v =×。

离子间相互作用及重
力不计，sin 370.6°=，cos370.8°=。

求：
（1）0s t =时刻射入的离子射出平行板时速度大小和射出平行板时竖直方向偏转距离； （2）求从金属极板间射出的离子束宽度；
（3）求从0s t =开始半个周期内，哪一时刻入射的离子可以从bb cc ′′面与oo ′水平中心轴线交点o ′出射；
2024—2025学年上学期高二年级 （物理）学科阶段验收考试参考答案
一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D
B
A
B
D
D
B
A
BC
BC
ACD
ABD
二、计算题：本题共3小题，13题10分，14题12分，15题18分。

请在答题纸上指定的位置写出必要的解答过程，只有结果没有解答过程不得分。

13．解析：（1）由题意得C 点与点电荷连线与AB 垂直。

因为22
4C D
Q Q
k
k l l =，即2D C l l =， 所以点电荷O 与CD 构成直角三角形，且角ODC 为30度。

故tan 30C l d =°，解得3
3
C l d =
； 则C 点场强223c Q Q
E k k l d
==，解得：23Ed Q k = （2）两点电荷在C 点场强等大反向，故C 点和场强为0； 两点电荷在D 点的场强与直线成30度角，有：2cos304
D E
E °=×× 解得：34
D E E =
14．解析：（1）由条件易知电场力与重力的合力沿初速度v 反方向， 故有
tan mg F θ=电 tan x F g
a m θ
==
电 水平方向有()
2
cos 2x v a x θ=，得22cos tan 2v x g
θθ
=
过程中有功能关系：pO pm W E E =−电，故pm pO E E W F x −=−=电电 计算可得：22
1
cos 2
pm pO E E mv θ−=
（）电场反向后，电场力与重力的关系仍满足tan mg F θ=电，tan x F g
a m θ
==电，y a g =
竖直方向到最高点满足：sin v gt θ=，sin v t g
θ
=
水平方向有：2
1cos 2x x v t a t θ=
+，得2213sin cos cos 22x v x v t a t g
θθθ+ 故223
cos 2
pm pO E E W F x mv θ−=−=−=−电电 15．解析：（1）负离子穿过平行板的时间为50
610s L
t v −=
=× 0t =时刻进入平行板的负离子的竖直速度与时间关系图像如图
前半周期内加速度大小为21181
210m /s qE qU a m md
=
==× 同理得后半周期内加速度大小为2
28
110m /s a =×
2
T t =
时刻竖直方向速度大小为3
11610m /s 2y a T v ==×
t T =时刻竖直方向速度大小为3221310m /s 2y y a T
v v =
−=× 离子射出时速度为22
302510m /s y v v v =+=
× 竖直方向的偏移位移为11210.225m 0.4m 2222
y y y v v v T T
y +⋅+⋅< 符合题意，所以竖直方向的偏移位移为0.225m ；
（2）不同时刻进入的离子在平行板间的运动时间均为一个电压变化周期，竖直方向初速度为零，竖直方向上加速和减速时间相同，加速阶段和减速阶段的加速度与零时刻进入离子相同，故离子从平行板射出时竖直方向速度相同，出射速度相同，结合图像如图
设速度方向与水平成θ角，则2
tan 0.75y v v θ
==所以37θ=°
当0时刻进入平行板的离子向上偏转的最大位移为10.225m y =
当2
T
时刻进入平行板的离子向下偏转的最大位移为220.045m 22y v T y ⋅
由此可知所有离子与水平方向成37°进，离子束宽度为()12cos 0.216m D y y θ=+= （3）因为两种电压的加速度为两倍关系，故设入射后
第一段：向上加速的时间为t ，向上减速到0的时间则为()1222t a t a t =； 第二段：紧接着向下加速的时间为22T t − ，向下减速的时间为4T t
−
； 第三段：最后向上加速的时间为
4
T 。

一个周期内向上和向下的竖直位移大小相等，有
1111113332244244T T T a t t a a t T t 
⋅⋅+⋅⋅
=−−  
解得12
T t =
，故入射时刻为55
2.510s 212T t t T −=−==×入射。