北京市师范大学第二附属中学2020学年高二物理上学期期中试题（含解析）

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北京市师范大学第二附属中学2020学年高二物理上学期期中试题（含解析） ‎ 第I卷（选择题52分）‎ 一、单项选择题：本大题共12小题，共36分。每小题选对得3分，选错和不选得零分。答案填涂在机读卡上。‎ ‎1.真空中两相同的带等量同号电荷的金属小球A和B（均可看作点电荷），分别固定在两处，两球间静电力大小为F。现用一个不带电的同样的绝缘金属小球C与A接触，再与B接触，然后移开C，此时A、B球间的静电力大小为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】两个相同的带等量的同种电荷的导体小球A和B，设它们的电荷量都为Q，原来它们之间的库仑力为：‎ 一个不带电的同样的金属小球C先和A接触，A和C的电量都为，C再与B接触后，B、C分电量均为：‎ 这时A、B两球之间的相互作用力的大小为：‎ ‎．‎ A．，与结论不相符，选项A错误；‎ B．，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，与结论不相符，选项C错误；‎ D．，与结论相符，选项D正确；‎ 故选D.‎ ‎2. 一列沿x轴正方向传播的间谐机械横波，波速为‎4m/s．某时刻波形如图所示，下列说法正确的是 A. 这列波的振幅为‎4cm B. 这列波的周期为1s C. 此时x=‎4m处质点沿y轴负方向运动 D. 此时x=‎4m处质点的加速度为0‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：振幅等于y的最大值，故这列波的振幅为A=‎2cm．故A错误．由图知，波长λ=‎8m，由波速公式，得周期．故B错误．简谐机械横波沿x轴正方向传播，由波形平移法得知，此时x=‎4m处质点沿y轴正方向运动．故C错误．此时x=‎4m处质点沿处于平衡位置，加速度为零．故D正确．故选D．‎ 考点：波的图像 ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎3.如图所示，在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，电荷量为q的负试探电荷在A点受到的电场力为F，方向水平向左．则A点的电场强度E为 A. ,方向水平向左 B. ,方向水平向右 C. ,方向水平向左 D. ,方向水平向右 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 根据电场强度定义式：可知，所以A点的场强为，方向为负电荷所受电场力的相反方向，即水平向右，故B正确．‎ ‎4.一列横波某时刻的波形图如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象．下列说法正确的是（ ）‎ A. 若波沿轴正方向传播，则图乙表示的是质点的振动图象 B. 若波沿轴负方向传播，则图乙表示的是质点的振动图象 C. 若图乙表示的是质点的振动图象，则波沿轴正方向传播 D. 若图乙表示的是质点的振动图象，则波沿轴负方向传播 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：图甲是波动图像，图乙是振动图像，若波沿x轴正方向传播，则N点的振动图像向下，故图乙不是N点的振动图像，选项A错误；若波沿x轴负方向传播，则K点由最大位置向下振动，故图乙不是表示质点K的振动图象，选项B错误；若图乙表示的是质点L的振动图象，说明L点向上振动，根据波的传播方向与质点的振动关系可知，波沿x轴正方向传播，选项C正确；M点位于负的最大位移处，它要向上运动，故图乙表示的不是质点M的振动图象，故选项D错误．‎ 考点：波的传播与质点的振动关系．‎ ‎5.如图所示，用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的．把带正电的物体C移近A端，然后把A和B分开较远的距离，再移去C，则 A. C移近A端时，A端的金属箔张开，B端的金属箔闭合 B. C移近A端时，A端的金属箔闭合，B端的金属箔张开 C. A和B分开，移去C后，B端的金属箔会立即闭合 D. A和B分开，移去C后，A端的金属箔仍会张开 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】将带电体C移近AB时，由于静电感应现象可知，A端是近端，会感应出异种电荷，B端是远端，会感应出同种电荷；当再把A和B分开，移去C后，A和B仍带不同种的电荷，故A、B端的金属箔仍会张开，选项D正确．‎ ‎6.导体a、b伏安特性曲线如图所示，下列说法正确的是 A. 两导体的电阻 B. 两导体的电阻 C. 若将两导体串联接入电路，则它们消耗的电功率 D. 若将两导体并联接入电路，则它们消耗的电功率 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．两个导体a和b，根据欧姆定律：，可知该图象中，图线的斜率表示电阻的倒数，所以a的电阻值大，b的电阻值小。故A错误，B正确；‎ C．若将它们串联接入电路，电流相同，由P=I2R可知电阻值较大a消耗的电功率大。故C错误；‎ D．若将它们并联接入电路，则它们两端得电压是相等的，由可知，电阻值较大的a消耗的电功率大小。故D错误.‎ 故选B。‎ ‎7.如图甲所示是某电场中的一条电场线，a、b是这条电场线上的两点，一带正电的粒子只在静电力作用下，沿电场线从a运动到b．在这过程中，粒子的速度-时间图像如图乙所示，比较a、b两点电势的高低和电场强度的大小 A. φa＞φb，Ea＝Eb B. φa＞φb，Ea＜Eb C. φa＜φb，Ea＝Eb D. φa＜φb，Ea＞Eb ‎【答案】A ‎【解析】‎ 带正电的粒子从a运动到b，由速度时间图线得到正电荷做加速运动，故电场力从a到b；正电荷受到的电场力与场强方向相同，故场强从a到b，而沿场强方向，电势变小，故a点电势较大，即φa＞φb；因为速度图线的斜率不变，故加速度不变，因此电场力不变，所以电场强度不变，即Ea=Eb，故A正确，BCD错误．‎ ‎8.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I．已知单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q．此时电子的定向移动的速度为v．在△t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 在△t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为v△t，由于铜导线的横截面积为S，则在△t时间内，电子经过的导线体积为v△tS，又由于单位体积的导线有n个自由电子，在△t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为nvS△t，故D正确，C错误；由于流经导线的电流为I，则在△t时间内，流经导线的电荷量为I△t，而电子的电荷量为q，则△t时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为，故AB错误．所以D正确，ABC错误．‎ ‎9.如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r。达到静电平衡后，下列说法正确的是 A. 金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷 B. 点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处为零 C. 感应电荷在金属球球心处产生的电场强度大小为E=k D. 用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，球两侧电荷将中和 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．静电感应导致金属球的电荷重新分布，左侧带正电荷，右侧带负电荷，故A错误。‎ BC．感应电荷在金属球内激发的电场场强与点电荷在该处产生的电场强度大小，方向相反，金属球内部合电场强度为零，则点电荷Q在金属球内产生的电场的场强不为零；球心处的合场强为零，则感应电荷在球心处的场强等于点电荷在球心处的场强，大小为 故B错误，C正确。‎ D．因金属球是等势体，则用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，在导线中无电荷移动，即球两侧电荷不会中和，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎10.如图既可以看成是用来描述山坡地势的等高线图，也可以看成是用来描述电场中电势高低的等势线图．关于此图，下列说法正确的是 A. 若该图为等高线图，可知a坡的地势比b坡陡峭 B. 若该图为等高线图，可知在不考虑摩擦力时，小球从a坡滑下的加速度大于从b坡滑下的加速度 C. 若该图为等势线图，可知a侧的电势降落比b侧慢 D. 若该图为等势线图，可知a侧的电场强度比b侧大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.若该图为等高线图，则相邻两条等高线之间高度差相同，等高线越密集处越陡峭，b坡比a坡更陡峭，A选项错误；‎ B.由A选项解析可知，a处斜率更小，提供加速度的重力沿斜面向下的分力更小，故加速度更小，B选项错误；‎ C.若该图为等势线图，则相邻两等势线之间电势差相同，a处降低相同电势距离更大，故降落比b侧慢，C选项正确 D.等势线越稀疏代表电场强度越小，D选项错误．‎ ‎11.某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程，他按如图1所示连接电路，先使开关S接1，电容器很快充电完毕，然后将开关掷向2，电容器通过R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线如图2所示．他进一步研究滑动变阻器的阻值变化对曲线的影响，断开S，先将滑片P向右移动一段距离，再重复以上操作，又得到一条I-t曲线．关于这条曲线，下列判断正确的是 A. 曲线与坐标轴所围面积将增大 B. 曲线与坐标轴所围面积将减小 C. 曲线与纵轴交点的位置将向下移动 D. 曲线与纵轴交点位置将向上移动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】I-t图线与坐标轴所围成的面积表示电容器放电的电荷量，而电容器的带电量 Q=CE，没有变化，所以曲线与坐标轴所围面积不变，故AB错误．将滑片P向右移动时，变阻器接入电路的电阻增大，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向2时电容器开始放电的电流减小，则曲线与纵轴交点的位置将向下移动，故C正确，D错误．故选C．‎ ‎12.在一个点电荷Q的电场中，让x轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为‎0.3m和‎0.6m（图1）。在A、B两点分别放置的试探电荷，其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系，如图2中直线a、b所示。‎ A. B点的电场强度大小为0.25N/C B. A点的电场强度的方向沿x轴正方向 C. 点电荷Q是负电荷 D. 点电荷Q的位置坐标为‎0.1m ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由题图可得B点电场强度的大小 选项A错误；‎ B．因A点的试探电荷带正电，而受力指向x轴的正方向，故A点场强的方向沿x轴的正方向，选项B正确。‎ C．因A点的正电荷受力和B点的正电荷受力均指向x轴的正方向，故点电荷Q带正电，选项C错误。‎ D．由题图可得A点电场强度的大小 选设点电荷Q的坐标为x，则 解得 x=0.2 m。‎ 选项D错误；‎ 故选B.‎ 二、多项选择题：本大题共4小题，共16分。每小题选对得分，漏选得2分，选错和不选得零分。答案填涂在机读卡上。‎ ‎13.在如图所示的四种典型电场的情况中，电场中a、b两点的电场强度相同的是（ ）‎ A. 图甲中平行板电容器带电时，极板间除边缘附近外的任意两点a、b B. 图乙中两个等量异号点电荷的连线上，与连线中点O等距的两点a、b C. 图丙中离点电荷等距的任意两点a、b D. 图丁中两个等量同号点电荷的连线的中垂线上，与连线中点O等距的任意两点a、b ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．a、b是匀强电场中的两点，电场强度相同，故A正确；‎ B．两个等量异号点电荷的连线上，据电场线的对称性可知，a、b两点电场强度相同，故B正确；‎ C．离点电荷Q等距的任意两点a、b 电场强度大小相等，但方向不同，则电场强度不同，故C错误；‎ D．两个等量同号点电荷连线的中垂线上，与中点O等距的任意两点a、b场强大小相等，但方向相反，所以电场强度不同，故D错误．‎ ‎14.如图所示，两列水波发生干涉，某时刻，M点波峰与波峰相遇，N点波峰与波谷相遇，则下列说法中正确的是 A. M点的振动始终是加强的 B. N点的振动始终是减弱的 C. M点振动的位移不会为0‎ D. M点的振幅大于N点的振幅 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】振动加强点始终加强，减弱点始终减弱，故M点的振动始终是加强，N点的振动始终是减弱，AB正确；加强点是指振幅的叠加，质点仍会做周期性振动，所以M点的位移会为零，C错误；加强点是指振幅的叠加，故M点的振幅为‎2A，N点的振幅为零，故D正确．‎ ‎15.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示．设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．平行板电容器已经充电，实验中保持极板上的电荷量Q不变．下列关于实验现象的描述正确的是 A. 若保持S不变，增大d，则θ变大 B. 若保持S不变，增大d，则θ变小 C. 若保持d不变，减小S，则θ变大 D. 若保持d不变，减小S，则θ变小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 保持S不变，增大d时，根据电容器的决定式，可知，电容C减小，电容器的电荷量Q不变，由电容的定义式，可得板间电势差增大，所以θ变大，故A正确，B错误；保持d不变，减小S，根据电容器的决定式，可知，电容C减小，电容器的电荷量Q不变，由电容的定义式，可得板间电势差增大，所以θ变大，故C正确，D错误．所以AC正确，BD错误．‎ ‎16.如图所示为密立根油滴实验示意图。实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中，下列说法正确的是 A. 电场力做负功 B. 重力和电场力的合力做正功 C. 电势能逐渐增大 D. 重力势能的减少量小于动能的增加量 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．带负电的油滴受向上的电场力，向下加速运动，则电场力做负功，电势能变大，选项AC正确；‎ B．油滴向下做加速运动，则重力和电场力的合力向下，则合力做正功，选项B正确；‎ D．根据能量关系可知，重力势能的减少量等于电势能增加量与动能的增加量之和，则重力势能的减少量大于动能的增加量，选项D错误；‎ 故选ABC.‎ 第II卷（非选择题48分）‎ 三、实验题：本题共2小题，共16分。‎ ‎17.如图1，单刀双掷开关S原来跟2相接，从t=0开始，开关改接1，得到流过电路中P点的电流随时间变化的I-t图像（图甲），电容器两极板的电势差随时间变化的图像（图乙）。T=2s时，把开关改接2，请在I-t图像和图像中画出2s之后一段时间内图像的大致形状_______________。‎ ‎【答案】图见解析 ‎【解析】‎ ‎【详解】2s之后一段时间内图像大致形状如图；‎ ‎18.用单摆测定重力加速度的实验如图所示．‎ ‎①组装单摆时，应在下列器材中选用（选填选项前的字母）___________．‎ A.长度为‎1m左右的细线 B.长度为‎30cm左右的细线 C.直径为‎1.8cm的塑料球 D.直径为‎1.8cm的铁球 ‎②测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t．则重力加速度g=_______（用L，n，t表示）‎ ‎③下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理．‎ 组次 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 摆长L/cm ‎80.00‎ ‎90.00‎ ‎100.00‎ ‎50次全振动时间t/s ‎90.0‎ ‎95.5‎ ‎100.5‎ 振动周期T/s ‎1.80‎ ‎1.91‎ 重力加速度g/（m·s-2）‎ ‎9.74‎ ‎9.73‎ 请计算出第3组实验中的T=___________s，g=__________m/s2‎ ‎④用多组实验数据做出T2-L图像，也可以求出重力加速度g，已知三位同学做出的T2-L图线的示意图如图中的a，b，c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值．则相对于图线b，下列分析正确的是（选填选项前的字母）（ ）‎ A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值 ‎【答案】 (1). AD (2). (3). 2.01 (4). 9.76 (5). B ‎【解析】‎ ‎【详解】①为了减小测量误差，摆线选择‎1m左右的细线，为了减小空气阻力的影响，应选择题密度大体积小的物体，故选AD ‎②根据单摆完成n次全振动所用的时间t可得单摆运动周期为，故根据公式可得 ‎③50次全振动时间为100.5s，则周期为，摆长为，根据公式可得 ‎④图像a与b平行，而a的纵截距不为零，若误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，则，纵截距应在纵坐标负轴上，故A错误；从图像上可得c图线的斜率小于b图线的，若误将49次全振动记为50次，则，偏小，根据公式可得，则重力加速度偏大，图线c对应的g值大于图线b对应的g值，根据公式可得，即的斜率，故斜率偏小，故B正确，C错误．‎ 四、解答题：本题包括4小题，共32分。解答时，在答题纸上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。‎ ‎19.图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。‎ ‎（1）波的波长是多少？‎ ‎（2）如果波是沿x轴正方向传播的，波的周期时多大？‎ ‎（3）如果波是沿x轴负方向传播的，波的速度是多大？‎ ‎【答案】（1）‎24cm（2） （n=0，1，2，3……）（3） （n=0，1，2，3……）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由波形图可知波的波长是λ=‎24cm；‎ ‎（2）如果波是沿x轴正方向传播的，则：‎ 则 ‎ （n=0，1，2，3……）‎ ‎（3）如果波是沿x轴负方向传播的，则 则 波的速度 ‎ （n=0，1，2，3……）‎ ‎20.电风扇是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器．有一台电风扇，其电动机的线圈电阻R =10Ω．当接上U = 220V的电压后，电风扇正常工作，通过电动机的电流I=‎0.3A．求：‎ ‎（1）电风扇正常工作时消耗的电功率P；‎ ‎（2）电风扇正常工作时的发热功率P热和输出的机械功率P机；‎ ‎（3）如果接上220V电压后，电风扇的风叶被卡住，不能转动．请通过计算，分析说明此时电动机的线圈为什么容易被烧毁．‎ ‎【答案】（1）66W （2） 65.1W （3）线圈将被烧毁 ‎【解析】‎ 试题分析：根据功率公式P＝IU即可求出功率；求出电动机的输入功率、发热功率即可求出机械功率；电动机被卡住后，视为纯电阻电路，求出通过电动机的电流，求出此时电动机的发热功率可以判断是否会烧毁．‎ ‎（1）根据功率公式：P＝IU 代入数据解得：P = 66W ‎（2）电动机的输入功率P= IU =66W 电动机的发热功率P热＝I2R=0.9W 电动机输出的机械功率：P机＝P-P热=65.1W ‎（3）电动机被卡住后，视为纯电阻电路，通过电动机的电流 此时电动机的发热功率P内＝I2R＝222×10W＝4840W，远远大于正常工作时的发热功率0.9W，线圈迅速发热被烧毁．‎ 点睛：本题主要考查了功率公式的应用，对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的．‎ ‎21.如图所示，M、N是两块正对的平行金属板，两板间是场强为E的匀强电场，N板接地．A是电场中的一点，已知A点到N板的距离为d．‎ ‎（1）把一个电荷量为+q的油滴从A点移到N板．求电场力对油滴所做的功W 以及油滴在A点具有的电势能EPA．‎ ‎（2）a．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势j的定义式，并据此求出A点的电势jA；‎ b．两板间既有静电场也有重力场．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的概念，写出重力势的表达式，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．‎ ‎【答案】（1）Eqd （2）a． b．．电势j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】‎ 试题分析：根据功的定义即可求出电场力做的功；根据电势的定义即可求出求出A点的电势jA．‎ ‎（1）电场力做的功：W=Eqd 油滴在A点具有的电势能为：EPA=Eqd ‎（2） a．电场中某点电势j定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量q的比值，即 A点的电势为：‎ b．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EG与其质量m的比值，叫做“重力势”，即．‎ 电势j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．‎ 点睛：本题主要考查了电场力做的功公式和电势的定义，属于基础题．‎ ‎22.示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，图是它内部结构的简化原理图。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为m，电荷量为e，发射出的电子由静止经电压加速后，从金属板的小孔O射出，沿OO’‎ 进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上。偏转电场时由两个平行的相同金属极板M、N组成，已知极板的长度为L，两板间的距离为d，极板间电压为，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离也为L。不计电子受到的重力和电子之间的相互作用。‎ ‎（1）求电子从小孔O穿出时的速度大小；‎ ‎（2）若M、N两板间电压u随时间t的变化关系如图2所示，电子打在荧光屏上形成一条亮线，电子穿过偏转电场的时间远小于交流电的周期T，且电子能全部打到荧光屏上，求电子打在荧光屏上亮线的长度s。‎ ‎（3）让氢原子核（质量为m，电量为e）和氦原子核（质量为‎4m，电量为2e）的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分离为两股粒子束？请通过计算说明。‎ ‎【答案】（1） （2） （3）不会分离为两束粒子。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据动能定理可得：‎ 解得：‎ ‎；‎ ‎（2）电子进入偏转电场，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直线运动，设电子在偏转电场中运动的时间为t 水平方向：‎ 竖直方向：‎ 根据电场力计算公式：‎ F=Ee 加速度：‎ 联立解得：‎ ‎ ；‎ 设粒子打到荧光屏时距离中心位置为Y，则 解得 当偏转电压越大时，Y越大，则电子打在荧光屏上亮线的长度 ‎。‎ ‎（3）根据（2）的计算可知，粒子先经过电场加速然后经过偏转电场时打到屏上时偏转距离，与带电粒子的电荷量和质量无关，可知氢原子核（质量为m，电量为e）和氦原子核（质量为‎4m，电量为2e）的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们不会分离为两股粒子束。‎