黑龙江省哈尔滨市第三中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题（理）

黑龙江省哈尔滨市第三中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题（理）

哈三中 2019-2020 学年度上学期高二学年第一学段物理考试试卷 一、选择题（本题共 15 小题。在每小题给出的四个选项中，1～10 小题只有一个选项正确， 11～15 小题有多个选项正确。1～10 小题每题 3 分，11～15 小题全部选对的得 4 分，选不全 的得 2 分，有选错或不答的不得分） 1.下列说法中正确的是 A. 电流的方向就是电荷移动的方向 B. 电源电动势的大小反映的是电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小 C. 电场中某点的电场强度为零，该点的电势也一定为零 D. 由 R＝ 可知，电阻与电压成正比，与电流成反比 【答案】B 【解析】 【详解】A．正电荷定向移动的方向是电流的方向。故 A 错误。 B．电源电动势的大小反映的是电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小。故 B 正确。 C．电场强度与电势没有关系，电场强度为零的点，电势不一定为零，比如：处于静电平衡的 导体。故 C 错误。 D．电阻是导体本身的性质，与电压及电流无关。故 D 错误。 2.如图所示，有 A、B、C、D 四个电阻，它们的 I—U 关系如图所示，其中电阻最小的是(　　) A. A B. B C. C D. D 【答案】A 【解析】 由图可知，当电流相同时，D 两端的电压最大，C 两端的电压次之，B 两端的电压再次之，A 两端的电压最小； 由欧姆定律公式 可知： 电流相同时，电压与电阻成正比，所以四个电阻中，D 阻值最大，A 阻值最小 U I UR I = 故应选 A。 点晴：在 I-U 图象中，横轴表示电压，纵轴表示电流，找出相同电流的对应的电压值，根据 欧姆定律 可知：电压小的，电阻就小。 3.两个分别带有电荷量－Q 和＋7Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为 r 的两 处，它们间库仑力的大小为 F，两小球相互接触后将其固定距离变为 ，则两球间库仑力的大 小为 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】相距为 r 时，根据库仑定律得： ，两小球相互接触后各自带电量变为 3Q， 此时有 A． 。故 A 不符合题意。 B． 。故 B 不符合题意。 C． 。故 C 符合题意。 D． 。故 D 不符合题意。 4.一段长为 L，电阻为 R 的均匀电阻丝，把它拉制成 4L 长的均匀细丝后，其电阻值为 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】一段长为 L，电阻为 R 的均匀电阻丝，把它拉制成 4L 长的均匀细丝后，截面积变为 原来的 ，则根据 ，可知，电阻变成原来的 16 倍。 A． 。故 A 不符合题意。 B． 。故 B 不符合题意。 UI R = 2 r 16 F 16F 36 7 F 7 9 F 2 2 7QF k r = 2 2 2 2 9 36 36 7 2 Q QF k k Frr ′ = = =     16 F 16F 36 7 F 7 9 F 4 R 4R 16 R 16R 1 4 LR S ρ= 4 R 4R C． 。故 C 不符合题意。 D． 。故 D 符合题意。 5.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关 S 闭合后，在变阻器 R0 的滑动片向下滑动的过程 中 A. 电流表的示数增大，电压表的示数减小 B. 电流表的示数减小，电压表的示数增大 C. 电流表的示数减小，电压表的示数减小 D. 电流表的示数增大，电压表的示数增大 【答案】C 【解析】 【详解】滑片下移，则滑动变阻器接入电阻减小，则总电阻减小，电路中总电流增大，内阻 两端电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小；由 欧姆定律可知，R1 上的分压增大，故并联部分电压减小，即可知电流表示数减小。 A．电流表的示数增大，电压表的示数减小。故 A 不符合题意。 B．电流表的示数减小，电压表的示数增大。故 B 不符合题意。 C．电流表的示数减小，电压表的示数减小。故 C 符合题意。 D．电流表的示数增大，电压表的示数增大。故 D 不符合题意。 6.氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为 、 、 。它们以相同的初动能垂直进 入同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是 A. 氕核 B. 氘核 C. 氚核 D. 一样大 【答案】D 【解析】 【详解】带电粒子以速度 v 进入场强为 E，宽度为 L 的电场，垂直电场方向做匀速直线运动， L=vt，所以 ，沿电场方向做匀加速直线运动，加速度 ，偏转位移： 16 R 16R 1 1 H 2 1 H 3 1 H Lt v = qEa m = 根据动能定理： ，且 可见比荷小的垂直电场方向速度增量比较大，即末速度较大。 A．氕核。故 A 符合题意。 B．氘核。故 B 不符合题意。 C．氚核。故 C 不符合题意。 D．一样大。故 D 不符合题意。 7.如图所示，在匀强电场中，场强方向与△abc 所在平面平行，ac⊥bc，∠abc＝60°， ＝ 0.2 m。一个电荷量 q＝1×10－5 C 的正电荷从 a 移到 b，电场力做功为零；同样的电荷从 a 移 到 c，电场力做功为 1×10－3 J。则该匀强电场的场强大小和方向分别为(　　) A. 500 V/m、沿 ab 由 a 指向 b B 500 V/m、垂直 ab 向上 C. 1000 V/m、垂直 ab 向上 D. 1000 V/m、沿 ac 由 a 指向 c 【答案】C 【解析】 【详解】正电荷从 a 移到 b，电场力做功为零，则由电场力做功的特点可知，ab 两点电势相 等，故 ab 应为等势线；因电场线与等势面相互垂直，故过 c 做 ab 的垂线，一定是电场线； 正电荷从 a 到 c 过程，由 W=Uq 可知，ac 两点的电势差 ，即 a 点电势高于 c 点的电势，故电场线垂直于 ab 斜向上； ac 间沿电场线的距离 ；由 可知：电场强度 . 2 2 2 2 2 1 1 2 2 2 qE L q ELy at m v m v = = × × =  21 2 yqEy mv= 2 2 2 2 2 2 y y qE qE q ELv m m m v = =   ac 3 5 1.0 10 1001 10ac WU V Vq − − ×= = =× • 60 0.2 0.5 0.1d ac cos m m= ° = × = UE d = ；方向垂直 ab 向上；故 C 正确，ABD 错误； 故选 C。 【点睛】场线与等势面相互垂直，而且电场线由是由高电势指向低电势；匀强电场中 U=Ed 中 的 d 应为沿电场方向的有效距离。 8.如图是有两个量程的电压表，当使用 a、b 两个端点时，量程为 0～10 V，当使用 a、c 两个 端点时，量程为 0～100 V。已知表头的内阻 Rg 为 400 Ω，满偏电流 Ig 为 2 mA，则电阻 R1、R2 的值是 A. 4600 Ω　45000 Ω B. 45000 Ω　4600 Ω C. 4600 Ω　46000 Ω D. 46000 Ω　4600 Ω 【答案】A 【解析】 【详解】当使用 a、b 两个端点时，由欧姆定律得： U1=10V=Ig（R1+Rg） 当使用 a、c 两个端点时，由欧姆定律得： U2=100V=Ig（R2+R1+Rg） 代入数据解得： R1=4600Ω R2=45000Ω A．4600 Ω　45000 Ω。故 A 符合题意。 B．45000 Ω　4600 Ω。故 B 不符合题意。 C．4600 Ω　46000 Ω。故 C 不符合题意。 D．46000 Ω　4600 Ω。故 D 不符合题意。 9.如图所示电路，电源电动势 e = 6V，内阻不计。R1 = 4Ω，R2 =2Ω，R3 =7Ω，电容器的电 容 C=1mF，那么电容器上所带电量为( ) 100 / 1000 /0.1E V m V m= = A. 2×10-6C B. 6×10-6C C. 0 D. 4×10-6C 【答案】A 【解析】 【详解】电容器所在支路为断路，故电路结构可简化为 串联，电容器两端电压等于 两端电压，根据闭合回路欧姆定律可得 ，故电容器上所带电 荷量为 ，A 正确． 10.如图所示的电路中，UAB=1.5V，R1=R2=R3=10Ω，则理想电压表和理想电流表的示数各为 A. 1.5V，0.1 A B. 1.5 V，0.15 A C. 1 V，0.1 A D. 1 V，0.15 A 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知，电流表和电压表均为理想电表，电阻 R1、R2 被短路，电压表的示数为 U=UAB=1.5V，则根据欧姆定律得，电流表的示数为 A．1.5V，0.1 A。故 A 不符合题意。 B．1.5 V，0.15 A 故 B 符合题意。。 1 2R R、 2R 2 2 2 1 2 6 2V2 4R RU R R ε= = × =+ + 2 62 1 2 10RQ CU mF C−= = × = × 3 1.5 A=0.15A10 ABUI R = = C．1 V，0.1 A。故 C 不符合题意。 D．1 V，0.15 A。故 D 不符合题意。 11.某电场的电场线的分布如图所示。一个带电粒子仅受电场力由 M 点沿图中虚线所示的途径 运动通过 N 点。下列判断正确的是 A. 粒子带负电 B. 电场力对粒子做负功 C. 粒子在 N 点的加速度大 D. N 点的电势比 M 点的电势低 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由图根据粒子的运动的轨迹可以知道，粒子的受到的电场力的方向向上，而电场 线的方向也向上，所以电荷为正电荷。故 A 错误。 B．从 M 点到 N 点，静电力方向与速度方向成锐角，电场力做正功。故 B 错误。 C．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，所以粒子在 N 点的受力大， 加速度大。故 C 正确。 D．沿着电场线方向电势逐渐减低，所以 N 点的电势比 M 点的电势低。故 D 正确。 12.在如图所示 ￿ − ￿图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为 某一电阻 R 的伏安特性曲线.用该电源与电阻 R 组成闭合电路.由图象判断错误的是( ) A. 电源的电动势为 3 V，内阻为 0.5￿ B. 接入电路后电阻 R 的阻值为 1￿ C. 电源的效率为 80% D. 电源的输出功率为 4 W 【答案】C 【解析】 的 根据闭合电路欧姆定律得 U=E-Ir，当 I=0 时，U=E，由读出电源的电动势 E=3V，内阻等于图 线的斜率大小，则 ．故 A 正确．电阻 ．故 B 正 确． 电源的效率 ．故 C 错误．两图线的交点表示该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压 U=2V，电流 I=2A，则电源的输出功率为 P 出 =UI=4W．故 D 正确．本题选择错误的，故选 C． 点睛：对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义．本题要抓住图线的斜 率、交点的意义来理解图象的意义． 13.如图所示，已知电源电动势为 6V，内阻为 1Ω，保护电阻 ，下列说法正确的是 A. 当电阻箱 R 读数为 0Ω，电源输出功率最大 B. 当电阻箱 R 读数为 1Ω，保护电阻 消耗的电功率最大 C. 当电阻箱 R 的读数为 1.5Ω，电阻箱 R 消耗的电功率最大 D. 当电阻箱 R 的读数为 0.5Ω，电源输出功率最大 【答案】CD 【解析】 【详解】AD．当外电阻等于内电阻时电源输出功率最大，即 R+R0=r=1Ω 时，即 R=0.5Ω 时， 电源输出功率最大。故 A 错误，D 正确。 B．保护电阻消耗的电功率为： 因为 R0 和 r 是常量，而 R 是变化的，所以 R=0 时，P 最大。故 B 错误。 C．将 R0 视为内电阻，当 R=R0+r=1.5Ω 时，电阻箱 R 消耗的功率 PR 最大。故 C 正确。 14.如图电路中，电源电动势为 E、内阻为 r，电容器的电容为 C。闭合开关 S，增大可变电阻 3 0.56 Ur I ∆= = Ω = Ω∆ 2 12 UR I = = Ω = Ω 2 66.7%3 P UI P EI η = = = = 总 出 0 0.5R = Ω 0R ( ) 2 2 0 02 0 EP I R R R R r = = + + R 的阻值，电压表示数的变化量大小为∆U，电流表示数变化量的大小为∆I，在这个过程中，下 列判断正确的是 A. 电容器的带电量减少，减小量小于 C∆U B. 电阻 R1 两端电压减小，减小量等于∆U C. 电压表的示数 U 和电流表的示数 I 的比值变大 D. 电压表的示数∆U 和电流表的示数∆I 的比值变大 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．闭合开关S，增大可变电阻 R 阻值后，电路中电流减小，由欧姆定律分析得知， 电阻 R1 两端的电压减小，电阻 R 两端的电压增大，而它们的总电压即路端电压增大，所以电 阻 R1 两端的电压减小量小于△U，则电容器的带电量减小，减小量小于 C△U。故 A 正确，B 错 误。 C．根据欧姆定律 ，R 增大，则电压表的示数 U 和电流表的示数 I 的比值变大。故 C 正 确。 D．根据闭合电路欧姆定律得：U=E-I（R1+r），由数学知识得知， ，保持不变。 故 D 错误。 15.如图所示，一半径为 r 的圆环上均匀分布着正电荷，电量为+Q，x 轴垂直于环面且过圆心 O。在 x 轴上距圆心 O 距离 s 处有一点 P，则 A. O 点的电场强度为零，电势最低 B. 从 O 点沿 x 轴正方向，电场强度先增大后减小 的 U RI = 1 U R rI ∆ = +∆ C. P 点的场强大小 D. P 点的场强大小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．圆环上均匀分布着正电荷，根据对称性可知，圆环上各电荷在 O 点产生的场强相 互抵消，合场强为零。圆环上各电荷产生的电场强度在 x 轴有向右的分量，根据电场的叠加 原理可知，x 轴上电场强度方向向右，根据顺着电场线方向电势降低，可知在 x 轴上 O 点的电 势最高。故 A 错误。 B．O 点的场强为零，无穷远处场强也为零，所以从 O 点沿 x 轴正方向，场强应先增大后减小。 故 B 正确。 CD．设圆环上足够小的圆弧上的电量为 q′的电荷，在 x 轴上 P 点产生的沿 x 轴上的场强为： ，其中 ， ，根据数学知识求和可得 P 点的场 强大小： 故 C 错误，D 正确。 二、实验题（12 分） 16.游标卡尺测一根金属管的外径时，卡尺上的游标位置如图中所示。这根金属管外径读数是 _____cm；用螺旋测微器测得金属丝的直径，如图所示，可知金属丝的直径 d=____mm。 【答案】 (1). 2.97cm (2). 0.623mm 【解析】 【详解】[1]游标卡尺测内径时，主尺读数为 29mm，游标读数为 0.1×7=0.7mm，最后读数为： 29.7mm=2.97cm。 ( )1 2 2 2 kQsE r s = + ( )3 2 2 2 kQsE r s = + 2 cosqE k r θ′′ = ′ 2 2r r s′ = + 2 2 cos s r s θ = + ( )3 2 2 2 kQsE r s = + [2]螺旋测微器的固定刻度读数 0.5mm，可动刻度读数为 12.3×0.01=0.123mm，所以最后读数 为 0.623mm。 17.有一标有“6V，1.5W”的小灯泡，现描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供的器材除导线和开 关外，还有： A．直流电源 6V(内阻不计) B．直流电流表 0～3A(内阻约 0.1Ω) C．直流电流表 0～300mA(内阻约 5Ω) D．直流电压表 0～15V(内阻约 15kΩ) E．滑动变阻器（0-10Ω） F．滑动变阻器（0-1kΩ） （1）实验中电流表应选用______，滑动变阻器应选用______；(用序号表示) （2）在矩形框中画出实验电路图______； （3）将实物图连线______。 【答案】 (1). C (2). E (3). (4). 【解析】 【详解】(1) [1] [2]额定电流： 故电流表选 C；因要求电压从零开始变化，变阻器用分压接法，滑动变阻器应选小阻值的 E。 1.5 A 250mA6 PI U = = =额 (2) [3]本实验中要求多测几组数据，故应采用分压接法；同时因灯泡的内阻较小，与电流表 内阻相差不多，故应采用电流表外接法，故电路图如图所示： (3) [4]根据电路图连接实物图如图所示： 三、计算题(共 38 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答 案的不给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 18.如图所示的电路中，R1=5Ω，R2=14Ω。当开关 K 接 1 时，理想电流表示数 I1=0.5A，当开 关 K 接 2 时，理想电流表示数 I2=0.2A，求： （1）电源电动势 E 和内电阻 r； （2）当开关 K 接 1 时，电阻 R1 消耗的功率。 【答案】（1）3V 1Ω （2）1.25W 【解析】 【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律： K 接 1 时： K 接 2 时： 联立并代入数据解得： 1 1 EI R r = + 2 2 EI R r = + E=3V，r=1Ω (2)K 接 1 时，R1 功率： P=I12R1=1.25W 19.如图所示，带有等量异种电荷的两长度为 L 的平行金属板竖直放置，极板间形成匀强电场， 一个带电荷量为+q 质量为 m 的带电粒子，以初速度 v0 紧贴左极板垂直于电场方向进入该电场， 刚好从右极板边缘射出，射出时速度恰与右极板成 30o 角，不计粒子重力，求： （1）两极板的电压 U； （2）两极板间的距离 d。 【答案】（1） （2） 【解析】 【详解】(1)粒子离开电场时的速度：vcos30o =v0 根据动能定理：qU= mv2- mv02 联立解得： (2)粒子在两板间做类平抛运动，竖直方向：L=v0t 水平方向：d= at2 加速度为： 联立解得： 2 0 6 mv q 3 6 L 1 2 1 2 2 0 6 mvU q = 1 2 qUa md = 3 6d L= 20.某一直流电动机提升重物的装置如图所示，电源电动势 E=6V，电源内阻 r=1Ω，电阻 R=0.5Ω，重物质量 m=0.1kg，当重物固定电动机无法转动时，理想电压表的示数为 U1=4V，当 重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为 U2=5V，各处摩擦 均不计，g 取 10m/s2。求： (1)电动机内阻 R0； (2)重物匀速上升时的速度 v； (3)匀速提升重物 3m 电源需要消耗 能量。 【答案】(1) 1.5Ω (2) 3m/s (3) 6J 【解析】 【详解】(1)当重物固定电动机无法转动时，根据闭合电路欧姆定律：E=U1+I1r 电压为：U1=I1(R+R0) 联立解得： R0=1.5Ω (2)重物匀速上升时，根据闭合电路欧姆定律：E= U2+I2r 功率关系为：U2I2= I22R+ I22R0+mgv 联立解得： v=3m/s (3)匀速提升 3m 所用时间为： 联立以上解得消耗电能为： W=EI2t=6J 21.如图(甲)所示，一对间距为 d 的水平放置的平行金属板 A、B，两板的中央各有一小孔 O1、 O2，在 a、b 两端加上如图(乙)所示的电压，同时在 c、d 两端加上如图(丙)所示的电压。当 t ＝0 时，开关 S 接 1 处，此时，一质量为 m 带电量为-q 的带负电微粒 P 恰好静止于两孔连线 的中点处(P、O1、O2 在同一竖直线上)。重力加速度为 g，两金属板外的电场及空气阻力不计。 的 3 1s3 ht v = = = （1）U0 应为多大？ （2）若在 时刻将开关 S 从 1 瞬间扳至 2，微粒 P 可以恰好运动至 O1 点，则周期 T 为多 少？ （3）若在 到 t＝T 之间的某个时刻，把开关 S 从 1 瞬间扳至 2，可使微粒 P 以最大的动 能从 A 板中央的 O1 小孔射出，则周期至少为多少？以及微粒 P 再次回到 O1 时为哪一时刻？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】(1)微粒恰好静止，根据平衡条件有： 解得： (2)从 1 扳至 2 后电压变为 2U0，根据牛顿第二定律： – mg = ma 联立可得： a=g 根据位移时间公式： 解得： (3)为使微粒获最大动能从 O1 射出，应使微粒从 B 板向上加速。设向下加速时间 t1，向下减速 时间 t2，则有：gt1=gt2 位移关系为： 解得： 4 Tt = 2 Tt = mgd q 2 2gd g 3 2gd g 13 2 2 gd g 0Uq mgd = 0 mgdU q = 02Uq d 2122 2 4 d Ta = ×    2 2gdT g = 2 2 1 2 1 1 2 2 2 dgt gt+ = 设电压最小周期为 T0，向上加速： 解得： 微粒离开 O1 后做竖直上抛运动，由对称性可知：在板外时间 再次回到 O1 时刻为： 1 2 2 dt t g = = 2 0 2 1 2 2 Td a t = −   0 3 2gdT g = 0 3 2 2 222 2 3 gdTt t T g  = − = =   0 3 13 23 2 2 gdTt t g = + =