福建省永春县第一中学2020学年高二物理上学期期中试题 理（含解析）

福建省永春县第一中学2020学年高二物理上学期期中试题 理（含解析）

福建省永春县第一中学2020学年高二上学期期中考试 ‎ 物理（理）试题 一、单项选择题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题意的．每小题3分，共24分）‎ ‎1. 真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电量分别为-q和7q，它们之间作用力的大小为F，A、B两小球接触后再放回原处，此时，A、B间的作用力大小为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】接触前两者之间的库仑力大小为，接触时，先发生电中和然后电荷进行平均分配，故接触后两球的电荷量为，故两者之间的的库仑力变为，B正确．‎ ‎2. 图甲中AB是一个点电荷形成电场的一条电场线，图乙则是电场线上P、Q处的试探电荷所受电场力的大小与其电荷量间的函数关系图象，下列说法正确的是（　　）‎ A. 场源电荷一定位于A侧 B. 场源电荷一定位于B侧 C. 电场线的方向一定由A指向B D. 电场线的方向一定由B指向A ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：由电场强度的定义式得到，F-q图象的斜率表示电场强度大小，图线P的斜率小于Q的斜率，说明Q处场强小于P处的场强，根据场强的大小判断场源电荷的位置．‎ ‎3. 如图是某静电场的一部分电场线的分布情况，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 这个电场可能是负点电荷形成的电场 B. A点的电场强度小于B点的电场强度 C. A点的电势小于B点的电势 D. 从B点释放一正电荷，只受电场力作用，它将沿电场线运动 ‎【答案】C ‎4. 如图所示，是两只定值电阻R1、R2的I﹣U图象．有关R1、R2的大小，及它们串联或并联后的I﹣U图象所在区域，下列判断正确的是（　　）‎ A. R1＜R2，串联后在区域Ⅲ B. R1＜R2，串联后在区域Ⅰ C. R1＞R2，并联后在区域Ⅲ D. R1＞R2，并联后在区域Ⅱ ‎【答案】A ‎【解析】因为I-U图像的斜率的倒数表示电阻的大小，所以斜率越大，电阻越小，故，若两电阻串联后，电阻增大，比还大，I-U图像的斜率比的斜率小，故应在区域III，若两电阻并联后，电阻减小，比还小，所以斜率比图1的还大，故应在区域I，A正确．‎ ‎5. 取一对用绝缘支柱支持的金属导体A和B，使它们彼此接触．起初它们不带电，贴在它们下部的金属箔是闭合的．现在把带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了．下列说法正确的是（　　）‎ A. 导体A的电势比导体B的电势低 B. 导体A内部的场强比导体B内部的场强大 C. 若先用手摸一下A端，再移走C，AB带正电 D. 若先用手摸一下A端，再移走C，AB带负电 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：当导体A、B放在带正电的C附近时，出现感应起电现象．电荷周围有电场存在，从而导体A、B处于电场中，在电场力的作用下，使导体中的自由电子重新分布．而处于静电平衡的导体，电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且是等势体；当人触摸A后，比较人与A的电势高低，判断电子的移动方向，从而判断出移走C后AB所带电性．‎ 带正电荷的球C移近导体A，在A的左端感应出负电荷，在B的右端出现正电荷，电荷只分布在外表面，内部场强处处为零，导体是个等势体，AB错误；若先用手摸一下A端，人与大地相连，电势为零，而A的电势高于人的电势，所以电子从人转移到A上面，即A上面的负电荷增多，所以移走C后，AB带负电，故C错误D正确．‎ ‎6. 如图所示，由M、N两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计的金属球相接，极板M与静电计的外壳均接地．给电容器充电，静电计指针张开一定角度．以下实验过程中电容器所带电荷量可认为不变．下面操作能使静电计指针张角变小的是（　　）‎ A. 将M板向上平移 B. 将M板沿水平方向向左背离N板 C. 在M、N之间插入有机玻璃板 D. 把接地的两根导线直接相连 ‎【答案】C ‎【解析】将M板向上平移，正对面积S减小，根据可得电容减小；Q一定，根据电压增加，故静电计指针张角变大，A错误；将M板沿水平向右方向背离N板，极板间距d变大，根据根据可得电容减小；Q一定，根据电压增大，静电计指针张角变大，B错误；在M、N之间插入机玻璃板，根据根据，电容变大；Q一定，根据 电压减小，静电计指针张角变小，C正确；将接地的两根导线直接相连，由于两导线所连的极板与外壳的电势都为零，所以两导线相连后，电势为零为零，与原来的一样，静电计的指针张角不变，D错误；‎ ‎7. 如图虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知 A. P点的电势高于Q点的电势 B. 该质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大 C. 该质点通过P点时的动能比通过Q点时大 D. 该质点通过P点时的加速度比通过Q点时小 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：负电荷做曲线运动，电场力指向曲线的内侧；作出电场线，根据轨迹弯曲的方向和负电荷可知，电场线向上．故c的电势（Q点）最高，故A错误；利用推论：负电荷在电势高处电势能小，知道P点电势能大，故B正确；只有电场力做功，电势能和动能之和守恒，故带电质点在P点的动能与电势能之和等于在Q点的动能与电势能之和，P点电势能大，动能小．故C错误；等差等势面的疏密可以表示电场的强弱，P处的等势面密，所以P点的电场强度大，粒子受到的电场力大，粒子的加速度大，故D错误；‎ 考点：考查了电场线，电势，电场强度，电场力做功 ‎【名师点睛】根据电场线与等势面垂直，作出电场线，得到一些特殊点（电场线与等势面交点以及已知点）的电场力方向，同时结合能量的观点分析是解决这类问题常用方法．‎ ‎8. 如图为甲、乙两灯泡的I﹣U图象，根据图象计算甲、乙两灯泡并联在电压为220V的电路中，实际发光的功率约为( )‎ A. 15W 30W B. 30W 40W C. 40W 60W D. 60W 100W ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：甲、乙两灯泡并联在电压220V的电路中，两灯的电压都是220V，由图分别两灯的电流分别为I甲=0.18A，I乙=0.28A，由公式P=UI得，两灯实际发光的功率分别为P甲=39.6W≈40W，P乙=61.6W≈60W．‎ 故选C.‎ 考点：U-I图线；电功率.‎ ‎【名师点睛】此题考查了U-I图线及电功率的计算问题；解题时一要抓住并联电路的特点：两灯电压相等，二要有基本的读图能力，能从图中读出电压是220V时所对应的电流值；此题是基础题，意在考查学生对物理图线的分析能力。‎ 二、不定项选择题（本题共4小题，共16分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题意的．每小题全选对的得4分，选对但不全的得2分，错选不得分．）‎ ‎9. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则( )‎ A. 粒子带正电 B. 粒子加速度逐渐减小 C. A点的场强小于B点的场强 D. 粒子的速度不断减小 ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：电场线的疏密表示电场强度的强弱，电场线某点的切线方向表示电场强度的方向．不计重力的粒子在电场力作用下从A到B，运动与力关系可知，电场力方向与速度方向分居在运动轨迹两边，且电场力偏向轨迹的内侧．‎ 解：A、由图所示，粒子从A到B，根据曲线运动条件可得，电场力逆着电场线方向，所以粒子带负电．故A错误；‎ B、从A到B，电场线越来越疏，所以电场强度减小，电场力也变小，则加速度也减小，故B正确；‎ C、从A到B，电场线越来越疏，所以电场强度减小，故A点的场强大于B点场强，故C正确；‎ D、由图所示，粒子从A到B，根据曲线运动条件可得，电场力逆着电场线方向，与速度方向夹角大于90°，所以阻碍粒子运动，因此速度不断减小，故D正确；‎ 故选：BCD ‎【点评】电场线虽然不存在，但可形象来描述电场的分布．对于本题关键是根据运动轨迹来判定电场力方向，由曲线运动条件可知合力偏向曲线内侧．‎ ‎10. M、N是一对水平放置的平行板电容器，将它与一电动势为E，内阻为r的电源组成如图所示的电路，R是并联在电容器上的滑动变阻器，G是灵敏电流计，在电容器的两极板间有一带电的油滴处于悬浮状态，如图所示，现保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片向上滑动，则( )‎ A. 在滑片滑动时，灵敏电流计中有从b向a的电流 B. 在滑片滑动时，灵敏电流计中有从a向b的电流 C. 带电油滴将向上运动 D. 带电油滴将向下运动 ‎【答案】BC ‎【解析】试题分析：电容器两极板的电压等于变阻器两端的电压．将滑动变阻器的滑片向上滑动时，根据欧姆定律分析电容器板间电压如何变化，判断电容器是充电还是放电，分析通过电流计的电流方向．由分析板间场强如何变化，判断油滴如何运动．‎ 电容器两极板间的电压等于路端电压，根据闭合回路欧姆定律可知，当将滑动变阻器的滑片向上滑动时，R增大，U增大，根据可得电容器的电量增加，处于充电状态，灵敏电流计中有电流，由于电容器上板带正电，则灵敏电流计中有从a向b的电流，A错误B正确；U增大，由分析得知，板间场强增大，则带电油滴将向上运动．故C正确D错误．‎ ‎11. 如图所示，绝缘光滑半圆轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E，在与环心等高处放有一质量为m、电荷量为+q的小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确的是（ ）‎ A. 小球在运动过程中机械能守恒 B. 小球经过最低点时速度最大 C. 小球经过环的最低点时对轨道压力等于 D. 小球经过环的最低点时对轨道压力大于 ‎【答案】BD ‎【解析】小球受到的电场力方向竖直向下，对小球做功，所以机械能不守恒，A错误；到最低点电场力和重力做正功最多，所以小球的动能最大，速度最大，B正确；在最低点有，解得，C错误D正确．‎ ‎12. 如图所示，一质量为m、带电荷量为q的物体处于场强按E＝E0－kt(E0‎ ‎、k均为大于零的常数，取水平向左为正方向)变化的电场中，物体与竖直墙壁间动摩擦因数为μ，当t＝0时刻物体处于静止状态．若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且电场空间和墙面均足够大，下列说法正确的是(　　)‎ A. 物体开始运动后加速度先增加、后减小 B. 物体开始运动后加速度不断增大 C. 经过时间，物体在竖直墙壁上的位移达最大值 D. 经过时间，物体运动速度达最大 ‎【答案】BC ‎【解析】由题意可知，在电场改变方向之前，物体沿竖直墙运动，由于水平方向支持力与电场力相等，电场强度减弱，所以支持力减小，故摩擦力减小，所以物体受到的重力和摩擦力的合力增大；电场改为水平向右时，物体受互相垂直的重力和电场力，而电场力随电场强度的增大而增大，所以合力增大．因此，整个过程中，物体运动的加速度不断增大，且速度不断增大，故AB错误；因为场强按E=E0-kt变化可知，当电场强度为零时，物体在水平方向上不受力，当场强方向向右后，物体在水平方向上受向右的电场力．据以上分析可知，当场强为零时，物体开始离开墙壁，即E0-kt=0，解得：，此时在竖直墙壁上的位移最大，故C正确；根据以上分析知，物体运动的加速度不断增大，且速度不断增大，故D错误。所以C正确，ABD错误。‎ 三、实验填空题（共20分）‎ ‎13.‎ ‎ 某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的长度、直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则丁、甲、乙、丙的读数值依次是：_________mm、_______mm、________A、_______V．‎ ‎【答案】 (1). 10.60 (2). 0.996～0.999 (3). 0.42 (4). 11.3～11.4‎ ‎【解析】甲图螺旋测微器的读数为 乙图电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02V，故电流表的读数为0.42A；‎ 丙图电压表的量程为0~15V，分度值为0.5V，故电压表读数为11.4V 丁图游标卡尺的读数为 ‎14. 现有一个灵敏电流计，它的满偏电流为Ig=1mA，内阻Rg=200Ω，若要将它改装成量程为3V的电压表，应__________（填“串联”或“并联”）一个_________Ω的电阻，改装后的电压表测量电压时，指针指在表盘上原来0.6mA处，则被测电压的大小是_________V．‎ ‎【答案】 (1). 串联 (2). 2800 (3). 1.8‎ ‎【解析】解：根据串联电阻具有分压作用可知，要将电流表改装为电压表，应串联一个电阻；‎ 根据欧姆定律应有：U=，解得R=2800Ω；‎ 由=及U=I，将=3，=1，=0.6，代入解得U=1.8V．‎ 故答案为：串，2800，1.8‎ ‎【点评】电压表的改装原理是将一电阻与电流表串联在一起，画出电路图，然后再根据欧姆定律求出分压电阻的阻值即可．‎ ‎15. 定金属丝的电阻率”的实验中，金属丝的电阻Rx约为3Ω，为减小误差，并尽可能测量多组数据，要求电阻丝的发热功率P＜0.75W，备有器材如下：‎ A、6V直流电源；‎ B、直流电流表A1（0～0.6A，内阻0.5Ω）；‎ C、直流电流表A2（0～3A，内阻0.01Ω）；‎ D、直流电压表V1（0～3V，1kΩ）；‎ E、直流电压表V2（0～15V，5kΩ）；‎ F、滑动变阻器R1（0～100Ω，最大允许电流1A）；‎ G、滑动变阻器R2（0～20Ω，最大允许电流1A）；‎ H、电键、导线若干．‎ ‎(1)实验中电流表用________,电压表用_________,滑动变阻器用__________（用字母表示）‎ ‎(2)在方框内画出实验电路图_____________．‎ ‎【答案】 (1). B (2). D (3). G (4). ‎ ‎【解析】试题分析：根据求出通过金属丝的最大电流，从而可选出电流表；根据 求出金属丝两端的最大电压，从而可选出电压表；根据闭合电路欧姆定律求出电路中最小电阻和最大电阻，根据可操作性即可判断变阻器应采用分压式接法，从而选出变阻器；根据金属丝电阻远小于电压表内阻可知电流表应用外接法，然后画出电路图即可．‎ ‎（1）根据，可得通过金属丝的电流，因此电流表流程选择即可，故电流表选B；由，可求出金属丝两端的最大电压为，因此电压表流程选择0-3V即可，故电压表选D；实验要求尽可能测量多组数据，则变阻器采用分压接法，变阻器应选最大电阻较小的变阻器，故滑动变阻器选G；‎ ‎（2）因为金属丝的电阻Rx约为3Ω，电阻比较小，电压表的内阻远远大于金属丝的电阻，因此电压表的分流对实验影响较小，本实验采用电流表外接法；滑动变阻器采用分压接法，作出实验电路图如图所示；‎ 四、计算题：（8分+10分+10分+12分）‎ ‎16. 一匀强电场，场强方向是水平的（如图）．一个质量为m的带正电的小球，从O点出发，初速度的大小为v0，在电场力与重力的作用下，恰能沿与场强的反方向成θ角的直线运动．求小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】试题分析：设电场强度为E，小球带电荷量为q，因小球做直线运动，它受到的电场力qE和重力mg的合力必沿此直线，如图所示．‎ 由此可知，小球做匀减速直线运动的加速度大小为；设从O到最高点的路程为x，v＝2ax．运动的水平距离为L＝xcos θ．两点的电势能之差ΔW＝qEL．由图可得 由以上各式得ΔW＝mvcos2θ．‎ 考点：牛顿定律；电场力的功 ‎17. 如图所示电路中，电源电动势E=9V，内电阻r=2Ω，定值电阻R1=6Ω，R2=10Ω，R3=6Ω，电容器的电容C=10μF．‎ ‎(1)保持开关S1、S2闭合，求电容器C的带电量；‎ ‎(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电量．‎ ‎【答案】(1)Q==3×10﹣5C (2)QR2=6×10﹣5C ‎【解析】试题分析：（1）保持开关S1、S2闭合，则电容器上电压：‎ 电容器带电量为：‎ ‎（2）保持开关S1闭合，将开关S2断开后，电路稳定时电容器上电压等于电源电压：‎ 流过R2的电量等于电容器C上电量的增加量为：‎ 考点：含电容电路 ‎【名师点睛】求电容器所带电量关键要先确定电容器的电压，当电路稳定时，电容器所在电路没有电流，与电容器串联的电阻上没有电压，电容器的电压等于这条电路两端的电压．‎ ‎18. 一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表 根据图表提供的信息，求：‎ ‎(1)电机在额定工作状态下的内阻；‎ ‎(2)如果质量为M=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重量的k倍，k=0.02（取g=10m/s2）．则在额定工作状态下，人骑车行驶的最大速度vm；‎ ‎(3)假设电机保持在额定电压下工作，内阻同(1)且不变，某人骑车由静止出发，速度逐渐增大，求电机在理论上可能实现的最大输出功率．‎ ‎【答案】(1)r=3Ω (2)vm=5.6m/s (3)P=133.3W ‎【解析】试题分析：根据电动机的电压和电流可以求得电动机的总的功率的大小，根据表格得出电动机的输出的功率的大小，进而求出内阻消耗的功率，根据求解内阻；根据功率可以求得人骑车行驶的最大速度；根据输出功率结合数学知识求解最大功率．‎ ‎（1）根据表格可知，电机的输入功率为：‎ 根据能量守恒得：‎ 解得电机内阻为：‎ ‎（2）自行车匀速行驶时速度最大．所受牵引力为：‎ 而，人骑车行驶的最大速度为：‎ ‎（3）输出功率为：‎ 当时，输出功率最大，最大为：P=324W ‎19. 如下图所示，两平行金属板A、B长为L＝8 cm，两板间距离d＝8cm，A板比B板电势高300 V，一带正电的粒子电荷量为q＝1.0×10－10C，质量为m＝1.0×10－20 kg，沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场，初速度v0＝2.0×106 m/s，粒子飞出电场后经过界面MN、PS间的无电场区域，然后进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域（设界面PS右侧点电荷的电场分布不受界面的影响）．已知两界面MN、PS相距为12cm，D是中心线RO与界面PS的交点，O点在中心线上，距离界面PS为9 cm，粒子穿过界面PS做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上．（静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，粒子的重力不计）求：‎ ‎(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远？到达PS界面时离D点多远？‎ ‎(2)垂直打在放置于中心线上的荧光屏的位置离D点多远？‎ ‎(3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小．‎ ‎【答案】(1)y=3cm,Y=12cm (2) X= 24cm (3) Q带负电, Q≈1.04×10－8C ‎【解析】试题分析：‎ ‎（1）粒子运动的轨迹如图，穿过界面MN时做类平抛运动：‎ 整理得：，‎ 代入数据得：‎ 粒子离开电场后做匀速直线运动，其轨迹与PS交于H，设H到中心线的距离为Y，则有 解得：‎ ‎（2）粒子到达H时，其水平速度 竖直速度 则 该粒子在穿过界面PS后绕点电荷Q做匀速圆周运动，所以Q带负电，根据几何关系可知半径 ‎（3）由 解得：‎ 考点：带电粒子在电场中的偏转。 ‎