2017-2018学年重庆市第四十二中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年重庆市第四十二中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

重庆市第四十二中学校2017—2018学年度上期半期考试高二物理试卷（高2019级）‎ 一、选择题 ‎1. 下列静电学公式中，F、q、E、U、r和d分别表示电场力、电荷量、场强、电势差和距离，关于以下公式说法正确的是（ ）‎ ‎① ② ③ ④‎ A. 它们都只对点电荷或点电荷的场才成立 B. ①②③只对点电荷或点电荷的场成立，④只对匀强电场成立 C. ①②只对点电荷成立，③对任何电场都成立，④只对匀强电场才成立 D. ①②只对点电荷成立，③④对任何电场都成立 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：库仑定律和点电荷场强公式只适应点电荷电场；适用于任何电场；而只适用于匀强电场；故选项C正确；故选C．‎ 考点：库仑定律；电场强度 ‎【名师点睛】此题考查了静电场中几个基本公式的应用；关键是理解公式的物理意义，知道各个公式的适用范围。‎ ‎2. 一个点电荷产生的电场，两个等量同种点电荷产生的电场，两个等量异种点电荷产生的电场，两块带等量异种电荷的平行金属板间产生的匀强电场.这是几种典型的静电场.带电粒子(不计重力)在这些静电场中的运动时，下列说法中正确的是： ( )‎ A. 不可能做匀速直线运动 B. 不可能做匀变速运动 C. 不可能做匀速圆周运动 D. 不可能做往复运动 ‎【答案】A ‎【解析】带电粒子在这些静电场中受到的电场力不可能被平衡，所以不可能做匀速直线运动，A对。带电粒子在匀强电场中受到的电场力不变，可以做匀变速运动，B错。带电粒子可以绕一个点电荷匀速率圆周运动，C错。带电粒子可以在两个等量同种点电荷之间做往复运动，这时要求带电粒子与两个点电荷是带同一种电荷。D错。‎ ‎3. 如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c带正电，b带负电，a所带电量比b少，图中能大致表示c受到a和b的静电力的合力是( )‎ A. F1 B. F 2 C. F3 D. F 4‎ ‎【答案】A ‎【解析】如图可知，a对c的静电力为斥力，沿ac方向；b对c的静电力为引力，沿cb方向，若二力相等，则合力水平向右．由于斥力＜引力，据力的合成可知，c所受到合力的方向为从c点指向方向，A正确．‎ ‎4. 在点电荷Q的电场中，一个α粒子(带正电)通过时的轨迹如图实线所示，a、b为两个等势面，则下列判断中正确的是( ). ‎ A. Q可能为正电荷，也可能为负电荷 B. 运动中.粒子总是克服电场力做功 C. α粒子经过两等势面的动能Eka＞Ekb D. α粒子在两等势面上的电势能Epa＞Epb ‎【答案】D ‎【解析】正电荷受到了排斥力作用，所以Q的电性一定是正电荷．故A错误；根据运动轨迹可知，带电粒子受到了排斥力作用，从a到b过程中，电场力做负功，反之，远离Q的过程电场力做正功．故B错误；根据运动轨迹可知，带电粒子受到了排斥力作用，从a到b过程中，电场力做负功；因此动能减小，电势能增大．故C正确，D错误；故选C．‎ 点睛：该题考查轨迹问题，首先要根据弯曲的方向判断出带电粒子所受电场力方向，确定是排斥力还是吸引力．由动能定理分析动能和电势能的变化是常用的思路.‎ ‎5. 如图所示，原来不带电的金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（　　）‎ A. 只有M端验电箔张开，且M端带正电 B. 只有N端验电箔张开，且N端带正电 C. 两端的验电箔都张开，且N端带负电，M端带正电 D. 两端的验电箔都张开，且两端都带正电 ‎【答案】C ‎【解析】金属导体处在负电荷的电场中，由于静电感应现象，导体中的自由电子被排斥到左端，故右端要感应出正电荷，在导体的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端N带负电，右端M带正电，C正确．‎ ‎6. 如图所示 平行板电容器经开关S与电源连接，S闭合一段时间后断开，a处固定一带电量很小的正点电荷，φa表示a点电势 ，Fa表示点电荷受的电场力，Epa表示在a点的电势能，现将电容器B板向下移动一小段距离使板间距离增大，则（ ）‎ A. φa变小，Fa变大, Epa变小 B. φa变大，Fa不变，Epa变大 C. φa不变，Fa变小，Epa不变 D. φa不变，Fa不变，Epa不变 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：电容器充电与电源断开，所带电量不变．根据电容的决定式结合分析板间场强是否变化．B极板接地，电势为零，根据a与B板的电势差的变化情况，判断a点的电势如何变化，即可确定电势能如何变化．‎ 由式得板间场强．由题意，S、Q、ɛ均不变，k是常量，则E不变，点电荷受的电场力，则知不变；根据公式知，B板向下移动时，a与B板间的电势差增大，而B极板接地，电势为零，a点电势高于B板电势，大于零，则知a点电势变大，即变大，q是正电荷，由电势能公式知，变大．‎ ‎7. 电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场，恰好从正极板边缘飞出，如图所示，现在保持两极板间的电压不变，使两极板间的距离变为原来的2倍，电子的入射方向及位置不变，且要电子仍从正极板边缘飞出，则电子入射的初速度大小应为原来的（　　）‎ A. B. C. D. 2‎ ‎【答案】C ‎【解析】对于带电粒子以平行极板的速度从左侧中央飞入匀强电场，恰能从右侧擦极板边缘飞出电场这个过程，假设粒子的带电量e，质量为m，速度为v，极板的长度为L，极板的宽度为d，电场强度为E，极板之间的电压为U；由于粒子做类平抛运动，所以水平方向，竖直方向，，故，若间距d变为原来的两倍，粒子仍从正极板边沿飞出，则电子入射速度大小应为原来的，C正确．‎ ‎8. 如图a，A、B是一对平行金属板，在两板间加有周期为T的交变电压U，A板电势UA=0，B板电势UB随时间t变化的规律如图b中．现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场中，设电子的初速和重力的影响均可忽略，则（　　）‎ A. 若电子是在t=0时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上 B. 若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上 C. 若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上 D. 若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：分析电子的受力情况，来确定电子的运动情况，如果电子一直向上运动，一定能到达B板；如果时而向B板运动，时而向A板运动，则通过比较两个方向的位移大小，分析能否到达B板．‎ ‎...............‎ ‎9. 如图所示，实线表示未标明方向的由点电荷产生电场的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图能作出正确判断的是（ ）‎ A. 带电粒子在a、b两点受力何处较大 B. 带电粒子所带电荷的正、负 C. 带电粒子在a、b两点的速度何处较大 D. 带电粒子在a、b两点的电势能何处较大 ‎【答案】ACD ‎【解析】根据电场线的疏密程度可判断出电场强度大小，即可判断出粒子受到的电场力的大小，A正确；粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左，如图．由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性，B错误；由轨迹弯曲方向与粒子速度方向的关系分析可知，若粒子从a运动到b，电场力对粒子做负功，粒子的动能减小，电势能增大，则粒子在a点的速度较大，在b点电势能较大，CD正确．‎ ‎10. 如图所示，有一个由电池、电阻和电容器组成的电路，当把电容器的两块极板错开一定位置时，在错开的过程中 ( )‎ A. 电容器C的电容减小 B. 电容器C的电量不变 C. 电阻R上有方向向左的电流 D. 电阻R上有方向向右的电流 ‎【答案】AD ‎【解析】当把电容器的两块极板错开过程中两极板正对面积减小，根据电容的决定式分析得知，电容C减小，电容与电源相连，两极板间电压U不变，则电容器所带电量减小，电容器放电，由于电容器上板带正电，下板带负电，则电阻R中有向右的电流，AD正确．‎ ‎11. 有一横截面积为S的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为I。设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电量为e，此时电子定向移动的速度为v，则在△t时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为（ ）‎ A. nvS△t B. nv△t C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】AB、选一截面，△t时间内距离截面v△t内的电子都可以通过截面，所以N= nvS△t，A正确、B错误；‎ CD、根据电流的定义：q=I△t，通过导体横截面的自由电子数目N=q/e=，C正确、D错误。‎ 故选：AC。‎ ‎12. 如图所示电路，电源电压恒定不变为8V，四只电阻的阻值都为3Ω。则：( )‎ A. 流过R2的电流为2A B. R4两端的电压为6V C. R1两端电压为6v D. 总电阻为4Ω ‎【答案】BD ‎【解析】由图可知，并联后与R4串联，接到电源的两端，‎ 则，总电流为根据闭合电路欧姆定律得，所以通过、、的电流为，R4两端的电压，两端电压为，BD正确．‎ 二．实验题 ‎13. （1）图1是改装并校准电流表的电路图，已知表头μA的量程为Ig=600μA内阻为Rg，mA是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I=60mA。完成下列填空。图1中分流电阻Rp的阻值为__________。‎ ‎（2）在电表改装成后的某次校准测量中，a表的示数如图2所示，由此读出流过a电流表的电流为__________ mA，此时流过分流电阻Rp的电流为_______mA（结果均保留一位小数）‎ ‎【答案】 (1). (2). 49.5 (3). 49.0‎ ‎【解析】试题分析：改装电流表要并联一电阻Rp，并联一电阻后流过表头a的电流为Ig，流过Rp的电流为IR，而加在表头和Rp上的电压相等，即IgRg=IRRp，则改装后的电流表量，‎ 解：（1）由于Rg和Rp并联，由IgRg=IRRp和I=Ig+IR 得：．‎ 故答案为：‎ ‎（2）由图2知流过a电流表的电流I'为49.5mA； ‎ 设此时流过表头的电流为I'g，流过RP的电流为I'R，‎ ‎∵加在表头和Rp上的电压相等，故有I'gRg=I′RRp…①‎ I'=（I'g+I'R）…②；‎ 由①②联立得：I'R=49.005mA≈49.0mA 故答案为：49.5；49.0‎ 点评：由该题可看出，解决此类问题要充分理解电表改装原理，电路的分压分流原理．‎ ‎14. 有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I—U图线。现有下列器材供选用：‎ A．电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)‎ B．电压表(0～15 V，内阻约20 kΩ)‎ C．电流表(0～3 A，内阻约1 Ω)‎ D．电流表(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)‎ E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)‎ F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)‎ G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 ‎（1）实验中所用电压表应选______，电流表应选用_______，滑动变阻器应选用_______横线上均填字母编号）。‎ ‎（2）在虚线框内画出实验电路图________。‎ ‎（3）利用实验数据绘出小灯泡的伏安特性曲线如图(甲)所示，分析曲线说明小灯泡电阻变化的特点：____________________________________________________________________________‎ ‎（4）若把电器元件Z和小灯泡接入如图(乙)所示的电路中时，通过Z的电流为0.22A，已知A、B两端电压恒为2.5V，则此时灯泡L的功率约为__________W（保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). A (2). D (3). E (4). (5). 小灯泡的电阻随温度的升高而增大 (6). 0.31‎ ‎【解析】试题分析：根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作，在保证安全的前提下，选用最大阻值较小的滑动变阻器．根据灯泡正常发光时的电阻与电表内阻的关系选择电流表的接法．然后作出实验电路图，根据电阻定义可知，电阻大小与I-U图线上的点与原点连线的斜率倒数成正比，说明小灯泡的电阻随温度的升高而增大．根据I-U图象读出0.22A对应的电压大小，然后根据P=UI求出功率即可．‎ ‎（1）灯泡额定电压为4V，则电压表应选：A；灯泡额定电流为，电流表应选：D；为方便实验操作，滑动变阻器应选E；‎ ‎（2）描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法， 灯泡电阻，电压表内阻为10kΩ，电流表内阻为0.4Ω，灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法，实验电路图如图所示：‎ ‎（3）根据可知，小灯泡电阻与I-U图象上各点与原点连线的斜率倒数成正比，所以小灯泡电阻随温度的升高而增大；‎ ‎（4）由I-U图象可知时对应的电压，所以小灯泡的功率为：．‎ 三、计算题 ‎15. 在如图所示的匀强电场中，有A、B两点，且A、B两点间的距离为x=0.20 m，已知AB连线与电场线夹角为θ=60°，今把一电荷量q=2×10-8C的正检验电荷放入该匀强电场中，其受到的电场力的大小为F=4.0×10-4 N，方向水平向左。求： ‎ ‎（1）电场强度E的大小和方向；‎ ‎（2）若把该检验电荷从A点移到B点，电势能变化了多少；‎ ‎（3）若A点为零电势点，B点电势为多少。‎ ‎【答案】（1），方向水平向右（2）增加了4×10-5J（3）‎ ‎【解析】（1）由得，方向水平向右 ‎（2）检验电荷从A点移到B点电场力做的功，解得 根据功能关系可知 即电荷从A点移到B点电势能增加了4×10-5J ‎（3）由得 且解得 ‎16. 如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r =0.6 Ω, R =10 Ω,U =160 V，电压表的读数为110 V，求：‎ ‎（1）通过电动机的电流是多少？‎ ‎（2）电动机消耗的电功率是多少？‎ ‎（3）电动机工作1 h所产生的热量是多少？‎ ‎【答案】（1）5A（2）550W（3）54000J ‎【解析】（1）电动机和电阻串联，所以电流相等，‎ 电阻R两端电压，．‎ ‎（2）电动机的电功率，‎ ‎（3）电动机的热功率，‎ 产生的热量．‎ ‎17. 如图所示的装置，在加速电场U1内放置一根塑料管AB（AB由特殊绝缘材料制成，不会影响电场的分布），紧靠其右侧的是两块彼此平行的水平金属板，板长为L，两板间距离为d．一个带负电荷的小球，恰好能沿光滑管壁运动．小球由静止开始加速，离开B端后沿金属板中心线水平射入两板中，若给两水平金属板加一电压U2，当上板为正时，小球恰好能沿两板中心线射出；当下板为正时，小球射到下板上距板的左端L/4处，求：‎ ‎（1）U1：U2的比值大小；‎ ‎（2）若始终保持上板带正电，为使经U1加速的小球，沿中心线射入两金属板后能够从两板之间射出，两水平金属板所加电压U的范围是多少？（请用U2表示）‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】试题分析：当上极板为正时，电场力和重力平衡，根据平衡求出所加的电压大小．当下极板为正时，小球做类平抛运动，结合水平方向和竖直方向上的运动规律，以及在加速电场中运用动能定理，求出加速电压的大小，从而求出两个电压的比值．抓住小球在上级板边缘和下极板边缘射出这两个临界情况，结合牛顿第二定律、运动学公式求出两水平金属板所加电压U的范围．‎ ‎（1）设粒子被加速后的速度为，当两板间加上电压，如上板为正时，‎ 如下板为正时，，解得；‎ ‎（2）当上板加最大电压Um时，粒子斜向上偏转刚好穿出，‎ ‎ ，，得 若上板加上最小正电压时，粒子向下偏转恰穿出：， 得，电压的范围为 ‎18. 如图所示，在水平向左的匀强电场中，一带电小球用绝缘轻绳(不伸缩)悬于O点，平衡时小球位于A点，此时绳与竖直方向的夹角θ=53°，绳长为L，B、C、D到O点的距离均为L，BD水平，OC竖直． BO=CO=DO=L.‎ ‎ ‎ ‎（1）将小球移到B点，给小球一竖直向下的初速度vB，小球到达悬点正下方C点时绳中拉力恰等于小球重力，求VB的大小．‎ ‎（2）当小球移到D点后，让小球由静止自由释放，求：小球首次经过悬点O正下方时的速率．(计算结果可带根号，取sin53°=0.8)‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】(1)小球由B点到C点的过程中 ‎(mg－Eq)l＝mvC2－mvB2‎ 由在C点绳中的拉力恰等于小球重力知 FC－mg＝m，则vC＝0‎ 由在A点小球处于平衡知：‎ Eq＝mgtan53°＝mg，‎ 所以vB＝.‎ ‎(2)小球由D点静止释放后沿与竖直方向夹角θ＝53°的方向做匀加速直线运动，直至运 动到O点正下方的P点，OP距离h＝lcot53°＝l.‎ ‎＝＝l，所以小球到达悬点正下方时的速率v＝＝.‎ ‎ ‎