安徽省芜湖市城南实验中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题

安徽省芜湖市城南实验中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题

物理试卷 一、选择题（本大题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，1～8题只有一项符合题目要求；9～11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）‎ ‎1.一根粗细均匀的电阻丝，电阻为R，若将其均匀拉长为原来的2倍，则其电阻为 A. 8R B. R C. 2R D. 4R ‎【答案】D ‎【解析】‎ 由，可知拉长2倍后，体积V不变，故电阻变为原来4倍，故D正确．‎ ‎2.如右图，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，点为半圆弧的圆心，.电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M、N两点，这时点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则点的场强大小变为E2.E1与E2之比为( )‎ A. 1：2 B. 2：1 C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：由得：；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，知两点电荷在O点的场强夹角为1200，由矢量的合成知，得：，B对 ‎3.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点．电场线与矩形所在的平面平行．已知a点的电势是20V，b点的电势是24V，d点的电势是4V，如图．由此可知，‎ c点的电势为（ ）‎ A. 4V B. 8V C. 12V D. 24V ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：‎ 根据在匀强电场中将某一线段等分同时就将该线段两端的电势差等分将线段bd五等分，如图所示，则Ube=Ubd=×（24-4）=4v，故Ube=φb-φe=4v，故φf-φd=4v，故φe=24-4=20v．φf=8v．故φa=φe，连接cf，则cf∥ae，故c点的电势φc=φf=8v．故B正确．故选B．‎ 考点：电势 ‎【名师点睛】①在匀强电场中将某一线段等分同时就将该线段两端的电势差等分；②在匀强电场中电场线平行且均匀分布故等势线平行且均匀分布．以上两点是解决此类题目的金钥匙．‎ ‎4.如图所示，实线为一点电荷Q建立的电场中的几条电场线（方向未标出），虚线为一电子在电场中从M点运动到N点的轨迹．若电子在运动中只受电场力的作用，则下列判断正确的是（ ）‎ A. 建立电场的点电荷Q带负电 B. 粒子在M点的加速度比在N点的加速度大 C. 粒子在M点的速度比在N点的速度大 D. 粒子在M点电势能比在N点的电势能大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由图看出，电子的轨迹向下弯曲，其所受的电场力方向向上，故建立电场的点电荷Q带正电，A错误；电场线的疏密表示电场强度的大小，M点电场线稀疏，所以离子在M点的电场力小，加速度也小，B错误；粒子从M到N，电场力做正功，动能增大．电势能减小，所以离子在N点的速度大于在M点的速度，粒子在M点的电势能比在N点的电势能大，所以C错误，D正确；故选D．‎ ‎【点睛】在电场中根据带电粒子运动轨迹和电场线关系判断电场强度、电势、电势能、动能等变化，这对学生是基本的要求，要重点掌握.‎ ‎5.如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下级板都接地．在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，EP表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（　　）‎ A. θ增大，E增大 B. θ增大，EP不变 C. θ减小，EP增大 D. θ减小，E不变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据可知，C变大，Q一定，则根据Q=CU可知，U减小，则静电计指针偏角θ减小；根据，Q=CU，，联立可得，可知Q一定时，E不变；根据U1=Ed1可知P点离下极板距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，则EP不变；故选项ABC错误，D正确．‎ ‎【考点定位】电容器、电场强度、电势及电势能 ‎【名师点睛】此题是对电容器的动态讨论；首先要知道电容器问题的两种情况：电容器带电荷量一定和电容器两板间电势差一定；其次要掌握三个基本公式：，，Q=CU；同时记住一个特殊的结论：电容器带电荷量一定时，电容器两板间的场强大小与两板间距无关．‎ ‎6.如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电荷量为10－6C的粒子在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少了10－5J。已知A点的电势为－10V，则以下判断正确的是 A. 粒子的电势能减少了10－5J B. 粒子的运动轨迹如图中的虚线2所示 C. B点电势为零 D. B点电势为－20V ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据动能定理知，电场力做功等于动能的变化量，可知电场力做了-10-5J的功，粒子的电势能增加；故A错误。‎ B．由题，带正电的微粒仅受电场力的作用，从A点运动到B点时动能减少了10-5J，说明电场力做负功，则知电场力方向水平向左，根据曲线运动的合力指向轨迹的内侧，故微粒的运动轨迹是如图虚线1所示；故B错误。‎ CD．根据动能定理得：‎ qUAB=△Ek 得：‎ 又 UAB=φA-φB φA=-10V 则有：‎ φB=0‎ 故C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎7.如图所示，用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值，c端与b端相连时，电流表示数4.60mA，电压表示数2.50V，c端与a端相连时，电流表示数5.00mA，电压表示数2.30V，比较这两次结果正确的是 A. 电阻的真实值更接近543Ω，且大于543Ω B. 电阻的真实值更接近543Ω，且小于543Ω C. 电阻的真实值更接近460Ω，且大于460Ω D. 电阻的真实值更接近460Ω，且小于460Ω ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】两次测量电流表分压的变化：‎ 电压表分流示数变化：‎ 即电流表分压的变化较小，所以采用电流表内接，测量的更接近真实值，且测量值大于真实值。‎ 所以电流表内接法所测电阻：‎ 故ACD错误，B正确。‎ 故选B。‎ ‎8.如图所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子（不计重力）以速度vM经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vN折回N点．则 A. 粒子受电场力的方向一定由M指向N B. 粒子在M点的速度一定比在N点的大 C. 粒子在M点的电势能一定比在N点的大 D. 电场中M点的电势一定高于N点的电势 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由于带电粒子未与下板接触，可知粒子向下做的是减速运动，故电场力向上，带电粒子从M点运动到N点的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增加，AC错误，B正确；由于题中未说明带电粒子及两极板的电性，故无法判断M、N两点的电势高低，选项D错误．‎ ‎9.一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设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速率为v,在t时间内,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为 (     )‎ A. nvSt B. nvt C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 从微观角度来说，在t时间内能通过某一横截面的自由电子必须处于长度为vt的圆柱体内，此圆柱体内的电子数目为N=nV=nvSt，故A正确，B错误；‎ CD. 从电流的定义式来说，故在t时间内通过某一横截面的电荷量为It，通过横截面的自由电子数目为，故C正确，D错误；‎ ‎10.如图所示，将一绝缘导体AB置于一带负电荷的小球近旁。当导体慢慢向小球移近时，关于导体AB下面说法中正确的是 A. 两端电势不断降低，但A端总比B端低 B. B端面上场强逐渐增大，导体内场强不改变 C. 感应电荷在B端的场强总小于A端场强 D. 用金属线将A端接地时，将有正电荷不断渗入 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】当带电小球靠近金属导体时，由于静电感应，导体B端带有负电荷，A端带有正电荷.‎ A．处于静电平衡的导体，电势处处相等，是一个等势体，当移近时，因沿着电场线方向，电势降低，则两端电势在降低，但两端电势仍是相等的，故A错误；‎ BC．当导体慢慢向小球移近时，由于静电感应的作用，金属导体A端带的正电荷增多，导体B端带的负电荷也增多，即导体表面的电场强度增强，而内部电场强度仍为零，即感应电荷产生的电场强度与负点电荷在该处产生的电场强度大小相等，方向相反。但由于负电荷在A处产生电场强度大于B处的电场强度，因此感应电荷在B端的场强总小于A端场强，故BC正确；‎ D．用金属线将A端接地时，将有B端的负电荷不断传向大地，所以D错误；‎ 故选BC。‎ ‎11.两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势为零，ND段中C点电势最高，则 A. C点的电场强度大小为零 B. A点的电场强度大小为零 C. NC间场强方向沿x轴正方向 D. 将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．图的斜率为E，C点电势的拐点， 则电场强度为零，故A正确；‎ B．由图知A点的电势为零，则O点的点电荷的电量比M点的点电荷的电量大，且O点的电荷带正电，M点电荷带负电．故B错误；‎ C．由图可知：OM间电场强度方向沿x轴正方向，MC间电场强度方向沿x轴负方向，CD间电场强度方向沿x轴正方向．故C错误；‎ D．因为MC间电场强度方向沿x轴负方向，CD间电场强度方向沿x轴正方向，则将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后负功．故D正确；‎ 二、填空题：（本大题共2小题，第12题8分，13题6分；共14分）‎ ‎12.如图所示的电路中，小量程电流表的内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig=1mA，R1=900Ω，R2=Ω ‎ ‎ ‎（1）当S1和S2均断开时，改装成的是_______表，最大量程是__________．‎ ‎（2）当S1和S2均闭合时，改装成的是_______表，最大量程是___________．‎ ‎【答案】 (1). 电压 (2). 1V (3). 电流 (4). 1A ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空：由电路图可知，当和均断开时，与串联，改装所成的表是电压表，‎ 第二空：量程为V 第三空：由电路图可知，当和均闭合时，与并联，改装所成的表是电流表，‎ 第四空：量程为:A ‎13.太阳能是一种清洁、“绿色”能源．在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性．所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干．‎ ‎（1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图．‎ ‎（ ）‎ ‎（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图2的I-U图像．由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻_____________ （填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为____________．‎ ‎【答案】 (1). (2). 很大 (3). 1.0×103‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）测量太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的特性，电压电流需从零开始测起，滑动变阻器需用分压式．‎ ‎ （2）在电压小于时，由图可读出电流很小，由得，太阳能电池的电阻很大；当电压为时，根据题图读出、，由得：‎ 三、计算题（本大题共4小题，第14题9分；第15题10分；第16题11分；第17题12分，共42分）‎ ‎14.如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机的内阻r=0.8 Ω，电路中另一电阻R=10 Ω，直流电压U=160 V，电压表示数UV=110 V．试求：‎ ‎(1)通过电动机的电流；‎ ‎(2)输入电动机的电功率；‎ ‎(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量．(g取10 m/s2)．‎ ‎【答案】（1）5A（2）550W（3）53kg ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查了电功率的计算 ‎【详解】（1）通过R的电流：；‎ ‎（2）电动机的输入功率：，‎ ‎（3）电动机内电阻的发热功率：，‎ 输出的机械功率：；‎ 而 解得：‎ ‎15.如图所示，长l＝1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°.已知小球所带电荷量q＝1.0×10－6C，匀强电场的场强E＝3.0×103N/C，取重力加速度g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：‎ ‎(1)小球所受电场力F的大小；‎ ‎(2)小球的质量m；‎ ‎(3)将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小．‎ ‎【答案】(1)F=3.0×10－3N　(2)m=4.0×10－4kg　(3)v=2.0m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据电场力的计算公式可得电场力； (2)小球受力情况如图所示：‎ ‎ ‎ 根据几何关系可得，所以；‎ ‎(3)电场撤去后小球运动过程中机械能守恒，则，解得v=2m/s．‎ ‎16.如图所示，水平放置的两平行金属板，板长为10cm，两板相距2cm。一束电子以v0＝4.0×107m/s的初速度从两板中央水平射入板间，然后从板间飞出射到距板右端L为45cm、宽D为20cm的荧光屏上。(不计电子重力，荧光屏中点在两板间的中线上，电子质量m＝9.0×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C)求：‎ ‎（1）电子飞入两板前所经历的加速电场的电压；‎ ‎（2）为使带电粒子能射到荧光屏所有位置，两板间所加电压的取值范围？‎ ‎【答案】（1）4.5×103 V（2）－360 V～360 V ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设加速电场的电压为U1，由动能定理可得 化简得 代入数据得 U1＝4.5×103 V ‎(2)电子的轨迹如图所示：‎ 设电子飞出偏转电场时速度为v1，和水平方向的夹角为θ，偏转电压为U2，偏转位移为y，则：‎ 由此看出，电子从偏转电场射出时，不论偏转电压多大，电子都像是从偏转电场的两极板间中线的中点沿直线射出一样，射出电场后电子做匀速直线运动恰好打在荧光屏的边缘上，结合图可得 代入所有数据得 U2＝360V 同理要使电子能打在荧光屏的另一边缘应加反向电压为-360V.‎ 因此偏转电压在-360V～360V范围内时，电子可打在荧光屏上的任何位置。‎ ‎17.如图所示，y轴在竖直方向，x轴在水平方向，一质量为m，带电量为q的小球在坐标为（0，0.3m）A点以初速度v0平行于x轴正方向射入电场中，在y>0，x>0的空间存在沿y轴负方向的匀强电场E1，在y<0，x>0的空间存在沿x轴负方向的匀强电场E2，其中m=0.1kg，q=+1.0×10-3C，v0=2m/s，，重力加速度g=10m/s2，求：‎ ‎(1)小球到达x轴上速度；‎ ‎(2)小球回到y轴时的坐标？‎ ‎【答案】（1）4m/s（2）（0，-1.8）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球做类平抛运动，设在竖直方向加速度a1，运动时间为t，未速度为v，v与x轴正方向夹角α ‎ ①‎ ‎  ②‎ ‎       ③‎ ‎  ④‎ ‎ ⑤‎ 由以上各式得 v=4m/s，α=60°‎ ‎(2)由受力分析可知小球再次做类平抛运动，设运动的加速度为a2，x1为第一次水平方向的位移，运动轨迹如图所示：‎ ‎ ⑥‎ ‎ ⑦‎ ‎ ⑧‎ ‎ ⑨‎ ‎ ⑩‎ 以上各式可得：‎ y轴上的坐标为：(0,-1.8)‎ ‎ ‎