物理卷·2019届北京市第二中学高二上学期期中考试物理试题（解析版）

物理卷·2019届北京市第二中学高二上学期期中考试物理试题（解析版）

北京市第二中学2017-2018学年高二上学期期中考试物理试题 常用物理量：元电荷，，‎ 一、单项选择题(每道小题只有一个选项是正确的，每小题3分，多选或错选不得分，共45分)‎ ‎1. 关于机械波的概念，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 B. 简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移相同 C. 任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长 D. 简谐波的周期和每个质点振动周期相同 ‎【答案】D ‎【解析】A、对于横波，质点振动的方向总是垂直于波传播的方向，而纵波质点振动的方向与波传播的方向在同一直线上，故A错误；‎ B、简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动情况总是相反，位移的大小总是相等，故B错误；‎ C、任一振动质点都不随波向前移动，故C错误；‎ D、简谐波传播过程中，介质中质点在波源驱动力作用做受迫振动，振动周期都等于波的振动周期，所以简谐波的周期和每个质点振动周期相同，故D正确。 ‎ 故选D。‎ ‎【点睛】简谐波传播过程中，介质中质点做简谐振动，介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等，质点不随波迁移，且质点的振动方向与波的传播方向来区分横波与纵波。‎ ‎2. 两个相同的金属小球(可视为点电荷)，带同种电荷，所带电量之比为，在真空中相距为，把它们接触后再放回原处，则它们间的静电力为原来的（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：由得：‎ 两小球若带同种电荷：则接触后（电荷均分）各自电荷量均为4：4，静电力为原来的，D正确。‎ 两小球若带异种电荷：则接触后（先中和后均分）各自电荷量均为3：3，静电力为原来的，C正确。‎ 考点：本题考查库仑定律。‎ ‎3. 为已知电场中的一固定点，在点放一电量为的电荷，所受电场力为，点的场强为，则（ ）‎ A. 若在点换上，点场强方向变成反向 B. 若在点换上电量为的电荷，点的场强将变为 C. 若在点移去电荷，点的场强变为零 D. 若在点换上，点场强仍为 ‎【答案】D ‎【解析】依据场强的定义式，电场中某点的场强是反映电场本身属性的物理量，其大小和方向与试探电荷有无、大小、电性等均无关，且正电荷的受力方向与场强相同，负电荷的受力方向场强相反，故D正确，ABC错误。‎ 故选D。‎ ‎4. 保护知识产权、抵制盗版是我们每个公民的责任与义务．盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患．小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的那一个（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，任何带电体所带电荷都是e的整数倍，因此该带电量为电子电量的整数倍，将四个选项中的电量 除以电子电量得数为整数倍的即是可能正确的数字，ACD错误，B正确，故选B.‎ ‎【点睛】元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号e表示，任何带电体所带电荷都是e的整数倍，据此可正确解答.‎ ‎5. 一个点电荷从静电场中的点移到点，其电势能的变化为零，则（ ）‎ A.、两点的电场强度一定相等 B. 该点电荷一定沿等势面运动 C.、两点的电势一定相等 D. 作用于该点电荷的电场力与其运动方向总是垂直的 ‎【答案】C ‎【解析】A、根据公式分析可知，电势能的变化为零，电场力做功， 两点的电势差为零，而电势与场强无关，所以、两点的电场强度不一定相等，故A错误；‎ B、电场力做功只与初末位置有关，与路径无关，电场力做功为零，电荷可能沿等势面移动，也可能不沿等势面移动，故B错误；‎ C、由公式，得，即电势一定相等，故C正确；‎ D、电场力做功为零，作用于该点电荷的电场力与其移动的方向不一定总是垂直的，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎【点睛】从静电场中a点移到b点，其电势能的变化为零，电场力做功为零，但电荷不一定沿等势面移动，ab两点的电势一定相等。‎ ‎6. 如右图所示，为空心金属球，为靠近的另一个原来不带电的枕形金属壳．将另一个带正电的小球从球开口处放入球中央，但不触及球．则出现的情况是（ ）‎ A. 靠近的一端带正电，远离的另一端带负电 B. 靠近的一端带负电，远离的另一端带正电 C. 靠近的一端带负电，远离的另一端不带电 D. 靠近的一端带正电，远离的另一端不带电 ‎【答案】B ‎【解析】将C放入A中后，由于静电感应，，A空心球的内表面感应出负电荷，外表面感应出正电荷，然后由于A的外表面有电荷存在，所以会在B上产生静电感应现象，靠近A的一端带负电，远离A的另一端带正电 思路分析：根据静电感应原理分析，‎ 试题点评：静电感应的实质的在同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的作用下发生的电荷的转移，‎ ‎7. 平行的带电金属板、间是匀强电场，如图所示，两板间距离是，板接地，把一个质量为，带正电的质点放在点能够平衡，其带电量为，、距离板的距离分别为、，已知，则（ ）‎ A. 的电势为 B. 的电势为 C. 的电势为 D. 的电势为V ‎【答案】B ‎【解析】依据平衡关系，则两板间的电压，即两板间电压为，依据此比例关系，，解得：，故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎【点睛】B板接地，电势为0，M、N两点的电势等于其与电势零点的电势差。‎ ‎8. 一列横波沿轴正方向传播，到达坐标原点时的波形如图．当此波到达点时，处于点处的质点所通过的路程和该时刻的位移是（ ）‎ A. ， B. ，‎ C. ， D. ，‎ ‎【答案】D ‎【解析】由图象可知，波长为，，知波到达点需经历个周期，一个周期内质点振动的路程等于倍的振幅，则路程，处质点所处的位移为负的最大位移处，则，故D正确，ABC错。‎ 故选D。‎ ‎【点睛】根据OP距离与波长的关系，分析波传播的时间与周期的关系，再求出此波波到达P点时，处于O点处的质点所通过的路程和该时刻的位移。‎ ‎9. 在点电荷的电场中，一个粒子通过时的轨迹如图实线所示，、为两个等势面，则下列判断中正确的是（ ）‎ A. 一定为正电荷 B. 运动中，电场力对粒子先做正功再做负功 C. 粒子经过两等势面的动能一定大于 D. 粒子在两等势面上的电势能一定大于 ‎【答案】C ‎【解析】A、根据运动轨迹可知，粒子受到排斥力作用，若粒子带正电，为正电荷，若粒子带负电，为负电荷，所以一定为正电荷是错误，故A错误；‎ B、根据运动轨迹可知，电子受到排斥力作用，靠近的过程，电场力做负功，远离的过程，电场力做正功，所以电场力对粒子先做负功再做正功，故B错误；‎ CD、根据运动轨迹可知，电子受到了排斥力作用，靠近的过程，电场力做负功，因此动能减小，电势能增大，粒子经过两等势面的动能一定大于，粒子在两等势面上的电势能一定小于，故C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎【点睛】根据运动轨迹可知，轨迹向左弯曲，可知粒子受到排斥力作用，靠近的过程，‎ 电场力做负功，远离的过程，电场力做正功，可判断电势能的大小和动能的大小以及Q的电性。‎ ‎10. 现有束带同种等量电荷的不同离子组成的离子流，从同一点以垂直电场方向进入同一偏转电场，当飞出电场后在荧光屏上形成一个亮点，则（ ）‎ A. 离子进入电场的初速度一定相同 B. 离子进入电场的初动量一定相同 C. 离子进入电场的初动能一定相同 D. 无法判断 ‎【答案】C ‎【解析】根据牛二定律得离子的加速度：，穿越电场的时间：，则通过电场时的偏转量：，联立得：，根据题，这些离子的电荷量相等，、和相等，说明相等，离子进入电场的初动能，则知离子进入电场的初动能相同，而初速度、初动量不一定相同，故C正确，ABD错误。‎ 故选C ‎【点睛】离子流飞出电场后在荧光屏上形成一个亮点，说明了这些离子具有相同的偏转量，写出粒子偏转量的公式，再进行分析。‎ ‎11. 如图所示，、是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是，、是中垂线上的两点．，用、、、、、分别表示、、三点的场强和电势，则（ ）‎ A. 一定大于，一定大于 B. 一定大于，不一定大于 C. 不一定大于，不为 D. 不一定大于，为 ‎【答案】C ‎【解析】两个等量正点电荷连线中点O的电场强度为零，无穷远处电场强度也为零，故从O点沿着中垂线到无穷远处电场强度先增大后减小，设场强最大的点为P点，P点可能在A、B两点之间，也可能在O、A之间，也可能在B点的外侧，当P点可能在A、B两点之间时，EA可能大于EB，也可能小于EB，还可能等于EB；当P在O、A之间时，EA大于EB；当P点在B点外侧时，EA小于EB；在PQ连线的中垂线上，场强方向沿AB方向，沿电场线方向电势越来越低，因此φA一定大于 φB无穷远处为0，φo一定不为0；故C对，ABD错。‎ 故选C ‎【点睛】等量同种电荷水平线和中垂线上场强和电势的关系。‎ ‎12. 如图，为上下振动的振源，其频率为，所产生的横波向左右传播，波速为，已知和两点与振源相距分别为，，和已经振动起来，当通过平衡位置向上运动时（ ）‎ A. 在波峰，在波谷 B. 和都在波谷 C. 和都在波峰 D. 通过平衡位置向上振动，通过平衡位置向下振动 ‎【答案】A ‎【解析】由得，波长，，P、S相当于相距时的关系，，、相当于相距时的关系，结合如图波形可知，当通过平衡位置向上运动，此时刻质点在波峰，在波谷，故A正确，BCD错误； ‎ 故选A。‎ ‎13. 如图所示，一根长为、横截面积为的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为，电子的质量为，电荷量为．在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为，则金属棒内的电场强度大小为（已知电阻）（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】导体两端的电压为，导体的电阻为，导体中的电流，金属棒内的电场强度大小为，联立解得，故C正确，ABD错误；‎ 故选C。‎ ‎【点睛】电势差与电场强度的关系，欧姆定律，电阻定律，电流微观表达式的综合应用。‎ ‎14. 如图所示，用两根轻质细绝缘线把两个等质量的带电小球悬挂起来，球带电，球带电，且两球间的库仑力小于球的重力，即两根线都处于竖直绷紧状态，现加一水平向右的匀强电场，平衡时，表示两小球平衡状态的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎ ‎ 故选D。‎ ‎【点睛】以整体为研究对象，根据平衡条件分析上面绳子的倾斜状态，以B为研究对象受力分析，根据平衡条件判断下面绳子的倾斜状态。‎ ‎15. 如图所示，研究甲乙丙丁四种情况当中点的场强大小，甲为在点下方处有一个带电量为的点电荷；乙为在点下方有一个水平放置的半径为的均匀带电圆环，总带电量为，其圆心距离为；丙为在点下方有一个水平放置的半径为的均匀带电圆盘，总带电量为，其圆心距离为；丁为在点下方有一个半径为的均匀带电球体，总带电量为，其球心距离为；则对于这四种情况中点的电场强度的大小情况应当是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】对于甲图，带电量为Q的点电荷，A点的电场强度的大小，‎ 对于乙图，水平放置的半径为的均匀带电圆环，把圆环分成无数个小的点和元，每个点电元在A点形成电场叠加而成， A点的电场强度的大小 对于丙图，半径为r的均匀带电圆盘，把圆盘面分成无数个小的点和元，每个点电元在A 点形成电场叠加而成，电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出A点的电场强度的大小 对于丁图，带电球在处的场强，故A点的电场强度的大小，‎ 所以，故C正确，ABD错误；‎ 故选C。‎ ‎【点睛】依据电荷分布的特点，依据场强的决定式。‎ 二、多项选择题（每小题3分，共15分．每题都有多个选项是正确的，多选错选均不得分，少选得2分）‎ ‎16. 下列哪些应用是利用了多普勒效应（ ）‎ A. 利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B. 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C. 铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D. 有经验的战士从炮弹飞行的呼啸声判断飞行炮弹是接近还是远去 ‎【答案】ABD ‎【解析】凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可测定遥远星体相对地球远离的速度，故A选项正确．被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，故B选项正确．对于C选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动情况做出判断的，故不正确．炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，故D选项正确．‎ 思路分析：判断接受频率与波源频率是否相等 试题点评：本题考查了多普勒效应的应用 ‎17. 如图实线是某时刻的波形图象，虚线是经过时的波形图象．则下列说法正确的是（ ）‎ A. 波长一定为 B. 波速可能为 C. 波速可能为 D. 波一定向正方向传播 ‎【答案】ABC ‎【解析】A、由题可知，波长，故A对；‎ BC、若波沿x正方向传播，由题可知，，解得周期，故波速，其中，当n=5时，波速是105m/s；若波沿x负方向传播，由题可知，解得周期，波速，其中，当n=0时，波速是15m/s，故BC正确；‎ D、无法判断波的传播方向，故D错误。‎ 故选ABC。‎ ‎【点睛】理解波的周期性，运用数学知识列出通项式。‎ ‎18. 下图是利用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验装置示意图，下面的叙述符合实验观察结果的是：（ ）‎ A. 板向右平移，静电计指针偏转角度变小 B. 板向上平移，静电计指针偏转角度变小 C. 板不动，在、间插入一块绝缘介质板，静电计指针偏转角度变小 D. 紧靠板在、间插入一块金属板，静电计指针偏转角度变大 ‎【答案】AC ‎【解析】静电计是测量电势差的装置，电势差越大，静电计指针的偏角越大．由题，电容器的电量不变，根据分析电容器电容的变化，再由电容的定义式分析电容器 两板间电势差的变化．‎ 将b板向右平移，板间距离减小，根据根据可知电容器电容C增大，而电容器的电量Q不变，由分析可知，电容器两板间电势差减小，则静电计指针偏角变小，A正确；将b板向上平移，两板正对面积减小，根据根据可知电容C减小，而电容器的电量Q不变，由分析可知，电容器两板间电势差增大，则静电计指针偏角变大，B错误；b板不动，在a、b之间插入一块绝缘介质板，电容增大，而电容器的电量Q不变，由分析可知，电容器两板间电势差减小，则静电计指针偏角变小，C正确；紧靠b板在a，b间插入一块金属板，相当于板间距离减小，电容增大，而电容器的电量Q不变，由分析可知，电容器两板间电势差减小，则静电计指针偏角变小，D错误．‎ ‎19. 如图所示，某同学在研究电子在电场中的运动时，得到了电子由点运动到点的轨迹(图中实线所示)，虚线是电场线，则下列说法正确的判断是（ ）‎ A. 电子在点动能较小 B. 电子在点动能较小 C.点的场强大于点的场强 D.点的电势高于点的电势 ‎【答案】BCD C、由电场线的密集程度可看出点的场强较大，故C正确；‎ D、由电子曲线轨迹向下弯曲可知电场线方向向右，沿着电场线方向电势越来越低，故点电势较大，故D正确。‎ 故选BCD。‎ ‎【点睛】电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。‎ ‎20. 空间有一电场，各点电势随位置的变化情况如图所示．下列说法正确的是（ ）‎ A. 点的电场强度一定为零 B. 与点的电场强度相同 C. 和两点在同一等势面上 D. 将负电荷从移到电荷的电势能增大 ‎【答案】CD ‎【解析】A、图象的斜率大小表示电场强度沿x轴方向分量的大小，由图可知O点的电场强度不为零，故A错误；‎ B、由图可知，有与点斜率不同，则有电场强度不同，故B错误；‎ C、由图可知，和两点电势相等，故两点一定在同一等势面上，故C正确；‎ D、沿着电场线方向，电势是降低的，可得到电场方向向右，负电荷从移到，电场力做负功，电势能增大，故D正确；‎ 故选CD。‎ ‎【点睛】由φ-x图像斜率大小表示电场强度沿x轴方向分量的大小，判断场强的大小变化；由图线沿x轴方向电势的变化情况判断场强的方向，由电场力做功判断电势能的变化。‎ 三、实验题（共8分）‎ ‎21. 在“练习使用示波器”的实验中：某同学将衰减调节旋钮置于最右边的“”挡，扫描范围置于“”，发现示波器显示屏上显示的波形如图所示．为将这个波形变为所示的波形，可进行如下调节：‎ ‎（填开关的编号）‎ ‎(1)调节____________与____________使图象变细．‎ ‎(2)调节____________与____________使图象位于示波器中央．‎ ‎(3)调节____________增大曲线竖直方向的幅度．‎ ‎(4)调节____________增大曲线水平方向的幅度．‎ ‎(5)调节____________使图象从负半周开始．‎ ‎【答案】 (1). 2 (2). 3 (3). 6 (4). 7 (5). 8 (6). 7 (7). 15‎ ‎【解析】(1)使图象变细应调节和聚焦旋钮；‎ ‎(2)调节和使图象位于中央，调节竖直位移旋钮，即↑↓和水平位移旋钮；‎ ‎(3)若要增大波形曲线竖直方向的幅度，应调节增益旋钮；‎ ‎(4)调节增大曲线水平方向的幅度；‎ ‎(5)使图象从负半周开始应调节同步开关；‎ ‎【点睛】了解示波器使用，明确各旋钮的功能。‎ ‎22. 在“练习使用示波器”的实验中：某同学将衰减调节旋钮置于最右边的“”挡，扫描范围置于“外挡”，“输入”与“地”之间未接信号输入电压，他在示波器荧光屏上看到的图象可能是下面图中的____________．‎ ‎【答案】B ‎【解析】由于该同学将衰减调节旋钮置于最右边的“”挡，此时由机内自行提供竖直方向按正弦规律变化的交流电压屏上的亮斑，发生竖直方向的移动，扫描范围旋钮置于“外”挡，此时机内没有扫描电压“输入”与“地”之间未接信号输入电压，水平方向也没有外接电压，所以水平方向没有电压，屏上的亮斑不会发生水平方向的移动，所以看到的图象应该是B图中的图象；‎ 故选B。‎ ‎【点睛】明确示波器的工作原理。‎ 四、计算题（共32分，解答应有必要的文字说明、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，答案中必须写出数值和单位）‎ ‎23. 将一个电荷量为的点电荷，从零电势点移到点要克服电场力做功，求 ‎(1)点的电势？‎ ‎(2)若将该电荷从点移到点，电场力做功，求点电势？‎ ‎(3)求两点电势差？‎ ‎【答案】(1)-2V(2)5V(3)-7V ‎【解析】【分析】电场力做功与电势能的关系，再有电势与电势能的关系求某点的电势高低，电势差与电势的关系。‎ 解：(1)点的电势能等于从点移动到点电场力做的功，‎ 根据电场力做功与电势能的关系 由电势与电势能的关系，则点的电势为：‎ ‎．‎ ‎(2)由（1）同理得：‎ 即，‎ 解得：，点电势为 ‎(3)电势差与电势的关系：‎ ‎24. 示波管的示意图如下，竖直偏转电极的极板长，两板间距离，极板右端与荧光屏的离．由阴极发出的电子经电场加速后，以的速度沿中心线进入竖直偏转电场．若电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计。已知电子电荷量，质量．求：‎ ‎(1)加速电压的大小．‎ ‎(2)要使电子束不打在偏转电极的极板上，求加在竖直偏转电极上的电压的最大值．‎ ‎(3)求电子打在荧光屏上距中心点最大距离?‎ ‎【答案】(1)728V(2)91V（3）‎ ‎【解析】【分析】电子在加速电场中，电场力做正功eU0，根据动能定理求解加速电压U0的大小；电子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，由牛顿第二定律和运动学公式求解竖直偏转电极上的电压。‎ 解：(1)对于电子通过加速电场的过程，根据动能定理有：‎ 解得：‎ ‎(2)设偏转电场的电压为，电子刚好飞出偏转电场的竖直方向的位移为，‎ 即 电子偏转的时间 解得：，故最大值为 ‎(3)依据几何关系：‎ 解得 ‎25. 如图，半径为的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，珠子所受静电力是其重力的倍，将珠子从环上最低位置点静止释放，求 ‎(1)珠子所能获得的最大动能?‎ ‎(2)要使珠子做完整的圆周运动，在点至少给珠子以多大的初速度?‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】【分析】由三角函数与动能定理，从而求出最大动能，从点到点过程，由动能定理即可求解初速度。‎ 解：(1)如图，在珠子能够静止的一点进行受力分析，‎ 设与之间的夹角为，则：‎ 所以：珠子在等效最低点时具有最大的动能 由动能定理得 最大动能 ‎(2)如图，此时珠子做圆周运动“最高点”为，在点，珠子速度为零，‎ 从点到点过程，由动能定理 得 ‎26. 半径为，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场：场强大小沿半径分布如图所示，图中已知，曲线下部分的面积等于部分的面积．‎ ‎(1)已知带电球在处的场强，式中为静电力常量，该均匀带电球所带的电荷量为多大?‎ ‎(2)求球心与球表面间的电势差；‎ ‎(3)质量为，电荷量为的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到处?‎ ‎(4)场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有引力场．物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场．仿照电场强度的定义，你认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向?‎ ‎【答案】（1）（2）（3）（4）方向竖直向下 ‎【解析】【分析】带电球在处的场强可类比点电荷得场强，球心与球表面间的电势差可有图像求解，由动能定理可求解速度的最小值。‎ 解：(1)根据处的场强为，有 解得 ‎(2)曲线下围成的面积表示电势差，则球心与球表面间的电势差 ‎(3)曲线下部分的面积等于部分的面积，知表面与处的电势差大小为 根据动能定理得 解得 ‎(4)依据场强的定义，重力场的应为，方向竖直向下 ‎ ‎