2017-2018学年北京市北京师范大学附属中学高二上学期期中考试物理（理）试题 解析版

2017-2018学年北京市北京师范大学附属中学高二上学期期中考试物理（理）试题 解析版

北京师大附中2017-2018学年上学期高二年级期中考试物理试题 本试卷满分120分，考试时间为100分钟。‎ 第I卷 一、单项选择题 ‎1. 下列物理量属于矢量的是 A. 电势 B. 电势能 C. 电场强度 D. 电动势 ‎【答案】C ‎【解析】电势、电势能和电动势只有大小无方向，是标量；电场强度既有大小又有方向，是矢量，故选C.‎ ‎2. 下面哪个符号是电容的单位 A. J B. C C. A D. F ‎【答案】D ‎【解析】电容的单位是法拉，用F表示，故选D.‎ ‎3. 已知元电荷数值为，某个物体带电量不可能是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】任何物体的带电量都是元电荷电量的整数倍，故D物体带的电量不可能，故选D.‎ ‎4. 下列关于电场强度E的表达式，在任何电场中都成立的是 A. B. ‎ C. D. 以上都不是 ‎【答案】C ‎【解析】电场强度E=表达式，在任何电场中都成立；只适用点电荷电场；只适用匀强电场；故选C.‎ ‎5. 在真空中有两个点电荷，二者的距离保持一定。若把它们各自的电量都增加为原来的3‎ 倍，则两电荷的库仑力将增大到原来的 A. 9倍 B. 6倍 C. 3倍 D. 27倍 ‎【答案】A ‎【解析】由库伦力的公式F=k，当距离保持不变，把它们各自的电量都增加为原来的3倍时，F′=k=9k=9F，所以A正确，BCD错误．故选A．‎ ‎6. 对于电容，以下说法正确的是 A. 一只电容器所充电荷量越大，电容就越大 B. 对于固定电容器，它的带电量跟两极板间所加电压的比值保持不变 C. 电容器的带电量跟加在两极间的电压成反比 D. 如果一个电容器没有带电，也就没有电容 ‎【答案】B ‎【解析】解：A、电容器带电荷量越大，板间电压越大，而电容不变．故A错误．‎ B、电容表征电容器容纳电荷本领的大小，对于固定电容器，电容C不变，由定义式C=可知，则带电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变．故B正确．‎ C、电容器的带电荷量Q=CU，当电容C一定时，电量与电压成正比．当电容C变化时，电量与电压不成正比．故C错误．‎ D、电容表征电容器容纳电荷本领的大小，与电容器的电量、电压无关．故D错误．‎ 故选：B ‎【点评】本题考查对电容的理解能力，抓住电容的物理意义和定义式是关键．‎ ‎7. 下列关于电场的叙述错误的是 A. 静止电荷的周围存在的电场称为静电场 B. 只有电荷发生相互作用时电荷才产生电场 C. 只要有电荷存在，其周围就存在电场 D. A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用 ‎【答案】B ‎【解析】静止电荷的周围存在的电场称为静电场，选项A正确；电荷的周围存在电场，无论电荷之间是否发生相互作用，选项B错误；只要有电荷存在，其周围就存在电场，选项C正确；A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用，选项D正确；故选 B.‎ ‎8. 一种锌汞电池的电动势为1.2V，这表示 A. 该电源与电动势为2V铅蓄电池相比非静电力做功一定慢 B. 该电源比电动势为1.5V的干电池非静电力做功一定少 C. 电源在每秒内把1.2J其他形式的能转化为电能 D. 电路通过1C的电荷量，电源把1.2J其他形式的能转化为电能 ‎【答案】D ‎【解析】电动势在数值上等于将1C电量的正电荷从电源的负极移到正极过程中非静电力做的功，即一节电池的电动势为1.2V，表示该电池能将1C电量的正电荷由负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.2J的功，电源把1.2J其他形式能转化为电能．电动势表示电源做功的能力的大小，不表示做功的多少，也不是表示做功的快慢，故D正确；ABC错误；故选D.‎ 点睛：电动势：，也是属于比值定义式，与含义截然不同，电动势E大小表征电源把其它形式能转化为电能本领大小，而电压U大小表征电能转化为其它形式的能的大小，要注意区分．‎ ‎9. 如图所示，a、b是等量异种点电荷连线的中垂线上的两点，现将某检验电荷分别放在a、b两点，下列说法中正确的是 ‎ ‎ A. 受到电场力大小相等，方向相同 B. 受到电场力大小相等，方向相反 C. 受到电场力大小不相等，方向相反 D. 受到电场力大小不相等，方向相同 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：由图可知看出：a处电场线密，电场强度大．两点的电场线的切线方向相同，所以电场强度方向相同，放入同种检验电荷，受到的电场力大小不等，方向相同．故选D 考点：等量异种电荷的电场.‎ ‎10. 在如图所示的点电荷Q的电场中，一试探电荷从A点分别移动到B、C、D、E各点，B、C、D、E在以Q为圆心的圆周上，则电场力 ‎ ‎ A. 从A到B做功最大 B. 从A到C做功最大 C. 从A到E做功最大 D. 做功都一样大 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：由点电荷的电场分布特点可知，B、C、D、E四点位于对场源电荷为圆心的同一个圆上，即位于同一等势面上，将试探电荷从A点移到同一等势面上电场力做功相等，所以只有选项D正确；‎ 考点：等势面、静电力做功 ‎11. 已知O是等量同种点电荷连线的中点，取无穷远处为零电势点。则下列说法中正确的是 A. O点场强为零，电势不为零 B. O点场强、电势都为零 C. O点场强不为零，电势为零 D. O点场强、电势都不为零 ‎【答案】A 点睛：本题关键要知道等量同种电荷的电场线和等势面分布情况，特别是两个电荷两线和中垂线上各点的场强和电势情况.‎ ‎12. 如图所示，让平行板电容器带上一定的电量并保持不变，利用静电计可以探究平行板电容器电容的决定因素及决定关系，下列说法正确的是 A. 静电计指针张角越大，说明电容器带电量越大 B. 静电计指针张角越大，说明电容器的电容越大 C. 将平行板间距离减小，会看到静电计指针张角减小 D. 将平行板间正对面积减小，会看到静电计张角减小 ‎【答案】C ‎【解析】因平行板电容器上带的电量保持不变，故选项A错误；电容器的电容与两板带电量及电势差无关，故选项B错误；根据可知，将平行板间距离减小，则C变大，因Q一定，根据Q=CU可知，U变小，则会看到静电计指针张角减小，选项C正确；将平行板间正对面积减小，则C变小，因Q一定，根据Q=CU可知，U变大，则会看到静电计指针张角变大，选项D错误；故选C.‎ 点睛：对于电容器动态变化分析问题，关键根据电容的决定式和定义式结合进行分析，同时要抓住不变量．‎ ‎13. 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是 A. A B. B C. C D. D ‎【答案】B ‎ ‎ ‎14. 在匀强电场中，把一个电量为q的试探电荷从A移动到B点。已知场强为E，位移大小为d，初末位置电势差为U，电场力做功为W，A点电势为。下面关系一定正确的是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】因初末位置电势差为U，则电场力的功为W=Uq，选项A正确；因位移d不一定是沿电场线的方向，则U=Ed不一定正确，故选项BCD错误；故选A.‎ ‎15. 横截面积为S的铜导线，流过的电流为I，设单位体积的导体中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时电子的定向移动的平均速率设为v，在时间内，通过导线横截面的自由电子数为 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】根据电流的微观表达式I=nevS，在△t时间内通过导体横截面的自由电子的电量Q=I△t， 则在△t时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为 ，将I=nevS代入得，选项A正确，BCD错误；故选A.‎ 点睛：本题考查电流的微观表达式和定义式综合应用的能力，电流的微观表达式I=nqvs，是联系宏观与微观的桥梁，常常用到．‎ ‎16. 一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，若已知金属棒内的电场为匀强电场，则金属棒内的电场强度大小为 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】电场强度可表示为E＝①，其中L为金属棒长度，U为金属棒两端所加的电动势，而U＝IR②，其中③， ④，联立①②③④，可得E＝nevρ，故C项正确.‎ 二、不定项选择题 ‎17. 下图所示是两个不同电阻的I-U图象，则从图象中可知 A. 表示小电阻值的图象，且阻值恒定 B. 表示小电阻值的图象，且阻值恒定 C. 表示大电阻值的图象，且阻值恒定 D. 表示大电阻值的图象，且阻值恒定 ‎【答案】AD ‎【解析】I-U图线的斜率等于电阻的倒数，图线是直线表示电阻恒定；由图线看出图线R1的斜率大于图线R2的斜率，根据欧姆定律分析得知，图线R2的电阻较大，图线R1的电阻较小，且两个电阻都是阻值恒定的电阻，故BC错误，AD正确．故选AD．‎ 点睛：本题关键理解两点：一是I-U图线的斜率等于电阻的倒数．二是图线是直线表示电阻恒定．‎ ‎18. 已知电场线分布如下图，则以下说法正确的是 A. 场强 B. 电势 C. 把一正电荷从A移到B，电场力做正功 D. 同一负电荷在两点受的电场力 ‎【答案】BCD ‎【解析】电场线的疏密表示场强大小，则EA>EB，同一负电荷在两点受的电场力，选项A错误，D正确；顺着电场线电势降低，则，选项B正确；把一正电荷从A移到B，电场力的方向与位移同向，则电场力做正功，选项C正确；故选BCD.‎ 点睛：明确电场线的疏密程度反映场强的相对大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向，顺着电场线电势降低是解答本题的关键．‎ ‎19. 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，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷与金属球球心处在同一水平线上，且点电荷到金属球表面的最近距离为2r。达到静电平衡后，下列说法正确的是 A. 金属球左边会感应出正电荷，右边会感应出负电荷，所以左侧电势比右侧高 B. 左侧的正电荷与右侧负电荷电量相等 C. 点电荷Q在金属球球心处产生的电场场强大小为 D. 感应电荷在金属球球心处产生的电场场强为零 ‎【答案】BC ‎【解析】由于静电感应，则金属球左边会感应出正电荷，右边会感应出等量的负电荷；静电平衡的导体是一个等势体，导体表面是一个等势面，所以金属球左、右两侧表面的电势相等．故A错误，B正确；点电荷Q在金属球球心处产生的电场场强大小为 ‎，选项C正确；金属球内部合电场为零，电荷+Q与感应电荷在金属球内任意位置激发的电场场强都是等大且反向，所以金属球上感应电荷在球心激发的电场强度不为0，故D错误；故选BC.‎ 点睛：处于静电感应现象的导体，内部电场强度处处为零，电荷全部分布在表面．且导体是等势体.‎ ‎20. 家用电吹风中，有一个小电动机和与它串联的一段电热丝。电热丝加热空气，电动机带动风叶转动，送出热风。设电动机线圈的电阻为，电热丝的电阻为。将电吹风接到直流电源上，电源输出电压为U，输出电流为I，电吹风消耗的电功率为P。以下表达式中正确的是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】A、电吹风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小应该是用P=IU来计算，所以总功率P=IU，故A正确，B错误；电吹风机中发热的功率要用I2R来计算，所以总的发热功率为P=I2（R1+R2），吹风机的总功率P=IU要大于发热部分的功率，所以C错误，D正确；故选AD．‎ 点睛：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．‎ 第II卷 三、填空与实验题 ‎21. 把带电量的电荷从A点移到B点，电场力对它做功。则A、B两点间的电势差为_______V，若A点的电势为0，B点的电势为_______V，该电荷在B点具有的电势能为_______J。‎ ‎【答案】 (1). 200 (2). -200 (3). -8×10-6‎ ‎【解析】由题意，电荷从A点移到B点时电场力做的功8×10-6J．则A、B两点间的电势差；因UAB=φA-φB，若A点的电势为0，B点的电势为-200V；该电荷在B点具有的电势能： ‎ ‎22. ‎ 在“伏安法测电阻”实验中，所用测量仪器均已校准。其中某一次测量结果如图所示，其电压表的读数为________V，电流表的读数为______A。‎ ‎【答案】 (1). 0.80 (2). 0.42‎ ‎【解析】电压表的读数为0.80V，电流表的读数为0.42A。‎ ‎23. 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡的规格为“2.0V，0.5A”。备有下列器材：‎ A. 电源E（电动势为3.0V，内阻不计）‎ B. 电压表（量程0-3V，内阻约）‎ C. 电压表（量程0-15V，内阻约）‎ D. 电流表（量程0-3A，内阻约）‎ E. 电流表（量程0-0.6A，内阻约）‎ F. 滑动变阻器（0-，3.0A）‎ G. 滑动变阻器（0-，1.25 A）‎ H. 开关和若干导线 为了尽可能准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，请完成以下内容。‎ ‎(1)实验中电压表应选用______，电流表应选用______，滑动变阻器应选用_____（请填写选项前对应的字母）。测量时采用图中的_________图电路（选填“甲”或“乙”）。‎ ‎(2)图丙是实物电路，请你不要改动已连接的导线，把还需要连接的导线补上。____‎ ‎(3)某同学完成该实验后，又找了另外两个元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一个是由半导体材料制成的，它的电阻随温度的升高而减小。他又选用了合适的电源、电表等相关器材后，对其中的一个元件进行了测试，测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示：‎ U/V ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.80‎ ‎1.00‎ ‎1.20‎ ‎1.50‎ ‎1.60‎ I/A ‎0.20‎ ‎0.45‎ ‎0.80‎ ‎1.25‎ ‎1.80‎ ‎2.81‎ ‎3.20‎ 请根据表中数据在图丁中作出该元件的I-U图线_____；‎ 该元件可能是由________（选填“金属”或“半导体”）材料制成的。‎ ‎【答案】 (1). B (2). E (3). F (4). 甲 (5). ‎ ‎(6). (7). 半导体 ‎【解析】（1）灯泡的额定电压为2.0V，则电压表选择B．由于灯泡的额定电流为0.5A，则电流表选择E．灯泡的电阻，为了便于测量，滑动变阻器选择F．灯泡的电流和电压从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，灯泡的电阻与电流表内阻相当，属于小电阻，电流表采用外接法，即采用甲电路． （2）实物连线如图；‎ ‎（3）根据描点法得出该元件的I-U图线如图所示，由图线可知，电阻随着电流增大而减小，属于半导体材料成．‎ 点睛：本题考查了连接实物电路图、描点作图，确定滑动变阻器与电流表的接法是正确连接实物电路图的前提与关键，电压与电流从零开始变化时，滑动变阻器应采用分压接法． ‎ ‎24. 现有一块直流电流计G，满偏电流为，内阻约。某同学想把它改装成量程为0-2V的电压表，他首先根据图示电路，用半偏法测定电流计G的内阻。 ‎ ‎(1)该同学在开关断开的情况下，检查电路连接无误后，将R的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是_________，最后记录的阻值并整理好器材（请按合理的实验顺序，‎ 选填下列步骤前的字母）。‎ A. 闭合 B. 闭合 C. 调节R的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D. 调节R的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E. 调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 F. 调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 ‎(2)如果测得的阻值为，即为电流计G内阻的测量值。则给电流计G__________联（选填“串”或“并”）一个阻值为_______的电阻，就可以将该电流计G改装成量程为2V的电压表。‎ ‎(3)在本实验中电流计G内阻的测量值比其内阻的实际值________（选填“偏大”或“偏小”）‎ ‎【答案】 (1). ACBE (2). 串 (3). 9600 (4). 偏小 ‎【解析】（1）半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理图连好电路；第二步，闭合电键S1，调节滑动变阻器R，使表头指针满偏；第三步，闭合电键S2，改变电阻箱R1的阻值，当表头指针半偏时记下电阻箱读数，此时电阻箱的阻值等于表头内阻rg．故应选ACBE；‎ ‎（2）如果测得的阻值为，则电流计的内阻为r=400Ω即为电流计G内阻的测量值，要想改装成量程为2V的电压表则给电流计G串联一个阻值为的电阻，就可以将该电流计G改装成。‎ ‎（3）实际上电阻箱并入后的，电路的总电阻减小了，干路电流增大了，电流计半偏时，流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻．所以该测量值偏小于实际值．‎ 四、计算题 ‎25. 如图所示，在Ox轴的原点和坐标为a的点分别固定有电荷量为和-Q的点电荷。已知静电力常量为k，求：‎ ‎(1)坐标为a/2场点的场强大小与方向；‎ ‎(2)x轴上场强为0的点的坐标。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）坐标为a/2场点的场强大小 ‎ ‎（2）x轴上场强为0的点满足： ，解得x=2a ‎26. 现有内阻为，量程为的毫安表。要把它改装为量程为3mA和10mA的双量程毫安表，改装电路图如下。要求使用a、c接线柱时量程为3mA，使用a、b接线柱时量程为10mA。‎ ‎(1)求、的阻值；‎ ‎(2)如果将上述表头改装成我们实验室中常见的3A量程的安培表，实际中用这种安培表测量时常常忽略其内阻。请你阐述其中的道理。‎ ‎【答案】（1），（2）因为同一表头改装成电流表的量程越大，表头内阻就越小。‎ ‎【解析】（1）由欧姆定律可得，接ab时： ；‎ 接ac时：‎ 带入数据解得：R1=15Ω；R2=35Ω ‎（2）因为同一表头改装成电流表的量程越大，表头内阻就越小，所以实际中用这种安培表测量时常常忽略其内阻。‎ 点睛：此题是关于电表改装的计算；要知道电流计改装电流表要并联分流电阻，改装成电压表要串联分压电阻.‎ ‎27. 示波器是一种用来观察电信号的电子仪器，其核心部件是示波管，如图1所示是示波管的原理图。示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。电子从灯丝K发射出来（初速度可不计），经电压为的加速电场加速后，以垂直于偏转电场的方向先后进入偏转电极、。当偏转电极、上都不加电压时，电子束从电子枪射出后，沿直线运动，打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑。‎ ‎(1)只在偏转电极上加不变的电压，电子束能打在荧光屏上产生一个亮斑。已知偏转电极的极板长为L，板间的距离为d，间的电场可看做匀强电场。电子的电荷量为e，质量为m，不计电子的重力以及电子间的相互作用力。求电子刚飞出间电场时垂直于极板方向偏移的距离。‎ ‎(2)只在偏转电极上加的交流电压，试在图2中画出荧光屏上的图形。‎ ‎(3)在上加如图3所示的正弦交流电压，同时在上加如图4所示的周期性变化的电压，假设和时，电子束分别打在荧光屏上的A、B两点，试在图5中画出荧光屏上的图形。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】（1）在加速电场中  eU0＝mv02−0 在偏转电场中，平行于极板方向  L=v0t 垂直于极板方向     y＝at2 可得   （2）如答图1所示． （3）如答图2所示． ‎ 点睛：题目考查对示波器工作原理的理解，其基本原理是电场的加速和偏转，根据偏转距离与偏转电压的关系，分析荧光屏上光斑的变化．‎ ‎28. 如图，O、A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，，，将一质量为m的小球以一定的初动能自O点竖直向下抛出，小球到达B点的动能是初动能的5倍。使此小球带电，电荷量为。同时加一匀强电场、场强方向与所在平面平行。现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过了A点，到达A点的动能是初动能的3倍；若将该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出，恰好通过B点，且到达B点的动能是初动能的6倍。重力加速度大小为g。求：‎ ‎(1)有电场时，设小球由O到A运动过程中电场力做功为，小球由O到B运动过程中电场力做功为，与的比值为多少?‎ ‎(2)电场强度的大小和方向。‎ ‎【答案】（1）（2），方向与OB成30度斜向下 ‎【解析】设小球的初速度为v0，OA长度为2d，OB长度为3d，从O点运动到B点，由动能定理： 解得： ‎ 设电场方向与OB成θ角斜向下，则加电场后从O到A，由动能定理：‎ 则加电场后从O到B，由动能定理：‎ 联立解得： ；θ=300，即电场的方向与OB成300斜向下.‎ 则加电场后从O到A，电场力做功： ‎ 加电场后从O到B，电场力做功： ‎ 则 ‎ 点睛：本题是带电粒子在复合场中的运动问题，关键是运用动能定理与功能关系研究小球到达A与到达B的过程，再运用电场力做功的基本规律解题．‎ ‎ ‎