湖南省永州市双牌县第二中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题（理）

湖南省永州市双牌县第二中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题（理）

双牌二中 2019 年下期高二期中考试 物 理 试 题（理科） 一、单项选择题 1.真空中甲、乙两个固定的点电荷，相互作用力为 F，若甲的带电量变为原来的 2 倍，乙的带 电量变为原来的 8 倍，要使它们的作用力仍为 F，则它们之间的距离变为原来的（ ） A. 2 倍 B. 4 倍 C. 8 倍 D. 16 倍 【答案】B 【解析】 试题分析：由库仑定律可得： ； 当甲的带电量变为原来的 2 倍，即 2Q；乙的带电量变为原来的 8 倍，即 8q 由于作用力相等，所以变化后距离变为原来的 4 倍 故选 B． 考点：考查库仑定律的直接应用， 点评：由库仑力公式可得出两次作用力的表达式，则可求得相等的相互作用力对应的距离． 2.关于场强和电势的概念,下列说法正确的是 A. 由 E= 可知,场强 E 与 q 成反比，与 F 成正比 B. 同一电场线上的各点，电势可能相等 C. 电场中某一点的场强为零，但电势不一定为零 D. 正负电荷在电场中同一点受电场力方向相反，所以某一点场强方向与所放电荷正负有关 【答案】C 【解析】 【分析】 由题意可知考查场强和电势概念，根据场强、电势的物理意义和特点分析可得。 【详解】A．表达式 E= 是电场强度 定义式，场强 E 与 q、F 无关，故 A 错误； B．沿电场线方向，电势逐渐降低，同一电场线上的各点电势各不相同，故 B 错误； C．选无穷远处电势为零，等量正电荷连线中点处电势不为零，电场强度为零，说明电场中某 一点的场强为零，但电势不一定为零，故 C 正确； 的 2 QqF k r = F q F q D．正、负电荷在电场中同一点受电场力方向相反，人为规定场强和正电荷受力方向相同，与 负电荷受力方向相反，该点场强方向由场源确定的，是唯一的，与所放电荷正负无关，故 D 错误； 【点睛】电场强度是从电场力的性质对电场进行的描述，电势是从电场能的性质对电场进行 的描述，它们的大小无必然的联系，电场、电势的大小是由场源电荷和到场源电荷的距离决 定的，与试探电荷没有任何关系。 3.如图所示，空间有一电场，电场中有两个点 a 和 b。下列表述正确的是 A. 该电场是匀强电场 B. a 点的电场强度比 b 点的大 C. a 点的电势比 b 点的高 D. 正电荷在 a、b 两点受力方向相同 【答案】C 【解析】 【详解】 电场线疏密表示电场强度的大小，切线方向表示电场强度的方向，正电荷的受力方向和场强 方向相同。沿着电场线电势降低。答案选 C。 4.如图所示，a、b、c 为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c 为 ab 的中点．a、b 电势 分别为 φa＝5 V，φb＝3 V，下列叙述正确的是(　　) A. 该电场在 c 点处的电势一定为 4 V B. a 点处的场强 Ea 一定大于 b 点处的场强 Eb C. 一正电荷从 c 点运动到 b 点电势能一定减少 D. 一正电荷运动到 c 点时受到的电场力由 c 指向 a 【答案】C 【解析】 【详解】A、当该电场是匀强电场时，由于沿电场方向相同距离电势差相等，则场在 c 点处的 电势一定为 4V，当该电场不是匀强电场时，在 c 点处的电势不一定为 4V，故 A 错误； B、一条电场线无法比较电场线的疏密，就无法比较场强的大小，则 a 点处的场强 不一定大 于 b 点处的场强 ，故 B 错误； CD、由题可判断电场线方向从 a 指向 b，正电荷运动到 c 点时受到的电场力由 a 指向 c，根据 沿着电场线方向电势降低可知 c 点的电势高于 b 点的电势，根据正电荷在电势高处电势能大 可知，正电荷从 c 点运动到 b 点电势能一定减少，故 C 正确，D 错误； 故选 C。 5.下列电器在工作时，主要利用电流热效应的是 A. 手机 B. 电视机 C. 电风扇 D. 电饭锅 【答案】D 【解析】 分析】 由题意可知考查用电器能量转化问题，根据电器工作原理分析可得。 【详解】A．手机工作时把电能主要转化为声能、光能、小部分转化为内能，故 A 不符合意； B．电视机工作时把电能主要转化为光能，小部分转化为内能，故 B 不符合意； C．电风扇工作时把电能主要转化为机械能，小部分转化为内能，故 C 不符合意； D．电饭锅工作时把电能转化为内能，故 D 符合题意，所以选择 D 选项。 【点睛】根据各种电器的工作原理、电能转化特点分析可得。 6. 两个小灯泡，分别标有“1 A 4 W”和“2 A 1 W”的字样，则它们均正常发光时的电阻阻 值之比为( ) A. 2∶1 B. 16∶1 C. 4∶1 D. 1∶16 【答案】B 【解析】 由 P=I2R 得：两灯泡的电阻分别为： ， ；所以电 阻之比为： ，所以 ACD 错误，B 正确，故选 B。 7.两根由同种材料制成的均匀电阻丝 A、B 串联在电路中，A 的长度为 L，直径为 d；B 的长度 为 2L，直径为 2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为 【 aE bE 1 1 2 2 1 4 41 PR I Ω Ω＝ ＝ ＝ 2 2 2 2 2 1 1 2 4 PR I Ω Ω＝ ＝ ＝ 1 2 16 1 R R ＝ A. QA∶QB＝1∶2 B. QA∶QB＝2∶1 C. QA∶QB＝1∶1 D. QA∶QB＝4∶1 【答案】B 【解析】 【分析】 由题意可知考查焦耳定律、电阻定律，据此分析计算可得。 【详解】由电阻定律可得 电阻丝 A 的电阻 电阻丝 B 的电阻 所以 由焦耳定律可得 代入数值可得 QA∶QB＝2∶1 【点睛】先由电阻定律求得两个电阻丝的电阻之比，再由焦耳定律计算出相同时间产生的热 量之比。 8.电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2 及滑动变阻器 R 连接成如图所示的电路，当 滑动变阻器的滑片由中点滑向 a 端时，下列说法正确的是 A. 电压表和电流表读数都增大 2 2 4 2 L L LR S dd ρρ ρ ππ = = =      A 2 4 LR d ρ π= ( )B 2 2 4 2 2 2 L LR dd ρ ρ ππ ×= = A B: 2:1R R = 2Q I Rt= B. 电压表和电流表读数都减小 C. 电压表读数增大，电流表读数减小 D. 电压表读数减小，电流表读数增大 【答案】B 【解析】 【分析】 由题意可知考查电路动态分析问题，根据闭合电路欧姆定律分析可得。 【详解】滑动变阻器的滑片由中点滑向 a 端时，滑动变阻器连入电路部分电阻变小，外电阻 变小，整个回路电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知回路中的电流增大，内阻不变，说明内 电压增大，外电压减小，电压表测得是外电压，故电压表读数变小，通过 R1 的电流增大，两 端电压增大，因总的外电压减小，故 R2 两端电压减小，通过 R2 的电流减小，电流表读数减小。 【点睛】闭合电路动态分析时，要先从局部电阻入手，分析电阻变化情况，推测回路总的电 阻变化情况，根据闭合电路欧姆定律分析总电流变化情况，先分析不变电阻电流、电压变化 关系，根据电流电压关系再间接分析变化电阻电流、电压变化情况。 二、多项选择题 9.下列各量中，与检验电荷无关的物理量是（ ） A. 电场力 F B. 电场强度 E C. 电势差 U D. 电场力做的功 W 【答案】BC 【解析】 试题分析：电场力 与检验电荷的电荷量有关，A 错误；电场强度只和电场本身的性质 有关，与检验电荷无关，B 正确；电势是人为规定的，电势差是相对的，与检验电荷无关，C 正确；电场力做功 与检验电荷有关，D 错误 考点：考查了电场力，电场强度，电势差，电场力做功 10.带电粒子 M 只在电场力作用下由 P 点运动到 Q 点，在此过程中克服电场力做了 2.6×10－ 8J 的功，那么 A. M 在 P 点的电势能一定小于它在 Q 点的电势能 B. P 点的场强一定小于 Q 点的场强 C. P 点的电势一定高于 Q 点的电势 E Fq= W Fqs= D. .M 在 P 点的动能一定大于它在 Q 点的动能 【答案】AD 【解析】 【分析】 由题意可知考查带电粒子在电场中电势能、动能、场强、电势大小比较，根据功能关系分析 可得。 【详解】A．带电粒子M 在由 P 点运动到 Q 点电场力做-2.6×10－8J 的功，电势能增大，M 在 P 点的电势能一定小于在 Q 点的电势能，故 A 正确； B．因不知道带电粒子在 P、Q 两点电场力的大小，无法确定两点场强大小，故 B 错误； C．因不知带电粒子电性，无法确定 P、Q 两点的电势大小关系，故 C 错误； D．合外力对带电粒子做负功，动能减小，所以在 P 点的动能一定大于它在 Q 点的动能，故 D 正确。 【点睛】掌握常用的功能关系：电场力做正功时，电势能减小，做负功时，电势能增加。动 能变化根据动能定理判断，合外力做正功，动能增加，合外力做负功，动能减少。 11.一个 T 型电路如图所示，电路中的电阻 R1＝1Ω，R2＝12Ω，R3＝4Ω，另有一测试电源， 电动势为 10V，内阻忽略不计，则 A. 当 cd 端短路时，ab 之间的等效电阻是 4Ω B. 当 ab 端短路时，cd 之间的等效电阻是 4Ω C. 当 ab 两端接通测试电源时，cd 两端的电压为 8V D. 当 cd 两端接通测试电源时，ab 两端的电压为 8V 【答案】AC 【解析】 【分析】 由题意可知考查等效电阻、电压的计算，根据欧姆定律分析计算可得。 【详解】当 cd 端短路时，R2、R3 并联再和 R1 串联，ab 之间的等效电阻是 2 3 1 2 3 12 4 1 412 4 R R RR R ×+ = + Ω = Ω+ + Ω 故 A 正确； 当 ab 端短路时，R1、R3 并联再和 R2 串联，cd 之间的等效电阻是 故 B 错误； 当 ab 两端接通测试电源时，cd 两端的电压为 故 C 正确； 当 cd 两端接通测试电源时，ab 两端的电压为 故 D 错误。 【点睛】当 ab 两端接通测试电源时，电流流经 R1、R3，R2 中无电流通过，cd 两端的电压为实 为 R3 两端电压，根据串联电阻分压关系可求得 cd 两端的电压为 8v；同理可求得当 cd 两端接 通测试电源时，ab 两端的电压为 R3 两端电压 2.5v。 12.如图所示的电路中，AB 是两金属板构成的平行板电容器。先将电键 K 闭合，等电路稳定后 再将 K 断开，然后将 B 板向下平移一小段距离，并且保持两板间的某点 P 与 A 板的距离不变。 则下列说法正确的是（ ） A. 电容器的电容变小 B. 电容器内部电场强度大小变大 C. 电容器内部电场强度大小不变 D. P 点电势升高 【答案】ACD 【解析】 1 3 2 1 3 1 4 12 12 81 4 R R R .R R ×+ = Ω + Ω = Ω+ + 3 1 3 10 4v=8v1 4 E RR R × = ×+ + 3 2 3 10 4v 2 5v12 4 E R .R R × = × =+ + 试题分析：当平行板电容器充电稳定后，两板间存在匀强电场，当开关断开后，两极板的电 量不变，当变化极板间距，从而改变电容器的电容，但极板间的电场强度却不变化． A、将 B 板向下平移一小段距离，由 可知电容器的电容变小，故 A 正确； B、由 、 、 可知， ，只改变极板间距，没有改变电荷分 布密度，板间场强不变，故 B 错误，C 正确； D、板间场强不变 ，故 D 错误。 故选：ACD。 考点：电容器的动态分析． 点评：电容器的电容由两板间距、正对面积与电介质决定；而两板间的电场强度则由电容器 的电量、电介质及正对面积决定．当开关断开时，电容器的电量不变；而开关闭合时，电容 器的电压却不变． 三、实验题 13.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻， 用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡 尺的示数如图 a 和 b 所示。 由上图读得圆柱体的直径为_____________mm，长度为____________mm。 【答案】 (1). 1.844 mm (2). 42.40 mm 【解析】 【分析】 由题意可知考查螺旋测微器、游标卡尺读数问题，根据读数原理分析可得。 【详解】[1] 螺旋测微器读数先读固定刻度为 1.5mm，再读可动刻度 柱体 直径为两部分之和 [2] 用游标卡尺测量该圆柱体的长度，主尺示数为 42mm，游标尺读为 的 4 SC kd ε π= 4 SC kd ε π= QC U = UE d = 4 kQE S π ε= U Ed= 0.01 34.4mm=0.344mm× 1.5mm+0.344mm=1.844mm 实际读数为两部分之和 【点睛】螺旋测微器读数方法：固定刻度+可动刻度（ 格数），格数要估读一位小数 游标卡尺读数方法：主尺+游标卡尺示数（10 分度： 格数、50 分度： 格数、50 分 度： 格数，格数不需要估读） 14.小型直流电动机（其线圈内阻为 r=1 ）与规格为“4V、4W”的小灯泡并联，再与阻值为 R=5 的电阻串联,然后接至 U=12V 的电压上，如图小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作,求： （1）通过电动机的电流 （2）电动机的输出功率 P 出。 【答案】(1)0.6A (2)2.04W 【解析】 试题分析：（1）流经灯泡 电流 流经电阻 R 的电流 流经电动机的电流 I=IR-IL=0.6A. (2)电动机消耗的总功率 P=UI=4×0.6=2.4W 电动机产生的热功率 P 热=I2r=0.62×1=0.36W 电动机的输出功率 P 出=P-P 热=2.4－0.36=2.04W 考点：电功、电功率。 15.在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，选择“3V　0.5A”的小灯泡作为研究对象，请 回答下面几个问题： （1）下列实验器材中应选择________（填入器材序号）． A．电流表（量程 0～0.6A, 内阻约 1Ω） B．电流表（量程 0～3A，内阻约 1Ω） C．电压表（量程 0～15V，内阻约 10kΩ） D．电压表（0～3V，内阻约 2kΩ） E．滑动变阻器（阻值 0～1000Ω） 的 0.05 8mm=0.40mm× 42mm+0.40mm=42.40mm 0.01× 0.1× 0.05× 0.02× 4 14L L PI AU = = = 12 4 1.65 L R U UI AR − −= = = F．滑动变阻器（阻值 0～10Ω） G．电源 E＝6V H．开关 S，导线若干 （2）在本实验中，滑动变阻器应采用________（填“分压”或“限流”）接法，电流表应采 用________（填“内”或“外”）接法． （3）在方框中画出实验电路图。 （ ） 【答案】 (1). ADFGH (2). 分压 (3). 外 (4). 【解析】 分析】 由题意可知考查描绘小灯泡伏安特性曲线实验器材选择、测量电路、控制电路设计，根据实 验原理分析可得。 【详解】[1] 小灯泡的额定电流为 0.5A，电流表选择 0.6A 量程，故选择 A；额定电压为 3V， 电压表选择 3V 量程，故选择 D；描绘小灯泡的伏安特性曲线要求电流、电压从零开始变化， 滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器的阻值比待测阻值小些时调节更方便，故滑动变阻 器选择 F；电源、开关导线唯一直接选择，总之实验器材中应选择 ADFGH。 [2] 本实验要求小灯泡两端电压从零开始变化，所以滑动变阻器只能选择分压式接法。 [3] 因小灯泡电阻很小，采用电流表外接法实验误差更小，故电流表采用外接法。 [4] 由以上分析可画得电路图为 【点睛】描绘小灯泡的伏安特性曲线时因小灯泡阻值较小，电流表采用外接法，该实验要求 【 小灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器采用分压式接法。 四、计算题 16.如图所示，在匀强电场中，将带电荷量 q＝－6×10－6C 的电荷从电场中的 A 点移到 B 点， 克服电场力做了 2.4×10－5 J 的功，再从 B 点移到 C 点，电场力做了 1.2×10－5 J 的功．求： (1) A、B 两点间的电势差 UAB 和 B、C 两点间的电势差 UBC； (2) 如果规定 B 点的电势为零，则 A 点和 C 点的电势分别为多少？ 【答案】（1）AB 间的电势差为 4V，BC 间的电势差为-2V． （2）A、C 的电势分别为 4V、2V． 【解析】 （1） （2）UAB=φA-φB，UBC=φB-φC 又 φB=0 解得 φA=4 V，φC=2 V 17.如图所示，质量为 m，电荷量为 e 的粒子从 A 点以速度 v0 沿垂直电场线方向的直线 AO 方 向射入匀强电场，由 B 点飞出电场时速度方向与 AO 方向成 45°角，已知 AO 的水平距离为 d。 （不计重力）求： (1) 从 A 点到 B 点所用的时间； (2) 匀强电场的电场强度大小； (3) A、B 两点间的电势差。 5 6 2.4 10 46 10 AB AB WU V Vq − − − ×= = =− × 5 6 1.2 10 26 10BCU V V − − ×= = −− × 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【分析】 由题意可知考查带电粒子在匀强电场中做类平抛运动规律，根据运动的合成、分解及动能定 理分析计算可得。 【详解】(1)粒子从A 点以速度 v0 沿垂直电场线方向射入电场，水平方向做匀速直线运动，则 有 t＝ (2)由牛顿第二定律得 a＝ 将粒子射出电场的速度 v 进行分解，则有 vy＝v0tan 45°＝v0， 又 vy＝at，所以 v0＝ · ＝ ， 解得 E＝ 。 （3）由动能定理得 eUAB＝ m（ v0）2－ mv 解得 UAB＝ 。 【点睛】带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可分方向考虑：沿电场力方向做匀加速运动， 垂直电场力方向做匀速直线运动，求电势差时可利用动能定理计算可得。 18.如图所示的电路中，电源的电动势 ，内阻未知， ， ，L 为规格 0 d v 2 0mv ed 2 0 2 mv e 0 d v qE m qE m 0 d v 0 eEd mv 2 0mv ed 1 2 2 1 2 2 0 2 mv e 12E V= 1 8R = Ω 2 1.5R = Ω “ ， ”的灯泡，开关 S 断开时，灯泡恰好正常发光。（不考虑温度对灯泡电阻的影响） 试求： （1）灯泡的额定电流和和灯丝电阻； （2）电源的内阻； （3）开关 S 闭合时，灯泡实际消耗的功率。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 （1）灯泡的额定电流 ，灯丝电阻 ； （2）断开 S 时，灯 L 正常发光，即 ，根据闭合电路欧姆定律 ，得 ； （3）闭合 S 时，设外电路总电阻为 ， ； 所以 ； 设干路电流为 ，则 ； 灯两端的电压 ，则 ； 灯的实际功率为 ： 。 点睛：对于直流电路的计算问题，往往先求出局部的电阻，再求出外电路总电阻，根据欧姆 定律求出路端电压和总电流，再计算各部分电路的电压和电流。 3V 3W 1A 3Ω 1Ω 0.48W 0 0 0 3 13 PI A AU = = = 2 0 0 3L UR P = = Ω 1 0I I= 0 1 LE I R R r= + +（ ） ( )1 0 12( ) 8 3 11L Er R RI = − + = − + Ω = Ω R外 2 2 3 1.5 13 1.5 L L R RR R R ×= = Ω = Ω+ +并 1 1 8 9R R R= + = Ω + Ω = Ω外 并 I总 12 1.29 1 EI A AR r = = =+ +总 外 LU 2 2 1.2 1 1.2L L L R RU I V VR R = = × =+总 LP 2 1.2 1.2 0.483 L L L UP W WR ×= = =