河南省南阳市重点中学校2023-2024学年高二上学期第一次月考物理试题（含答案）

南阳市重点中学校2023-2024学年高二上学期第一次月考
物理试题
考试时间：75分钟
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、单选题（1-6单选，每小题4分；7-10多选，每小题5分全部选对得5分，选对但不全得3分，错选0分，共44分）
1．通过某段圆柱形导体的电流大小为I，该导体中单位长度的自由电荷数为N，每个自由电荷带电量均为q。则导体中自由电荷定向移动速度v的大小为（ ）
A． B． C． D．
2．如图，平行板电容器经开关S与电源连接、当S闭合时、电容器两极板间有一带电油滴静止在a点。已知油滴所带电荷量很小，a点的电势为。下列说法正确的是（ ）
A．将电容器的B板向下稍微移动、不变
B．将电容器的B板向下稍微移动、油滴不动
C．断开S，将电容器的B板向下稍微移动、升高
D．断开S，将电容器的B板向下稍微移动、油滴向下移动
3．如图所示，A、B为两个固定的等量同号正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C，现给电荷C一个垂直于连线的初速度，若不计C所受的重力，则关于电荷C以后的运动情况（ ）
A．加速度始终增大 B．加速度始终减小 C．速度先增大后减小 D．速度始终增大
4．一个电流表由表头G和分流电阻R并联而成，如图所示。若在使用中发现该电流表的读数总是比准确值稍大一点，则应该采取下列哪种方法加以校正（ ）
A．在R上并联一个比R大得多的电阻 B．在R上并联一个比R小得多的电阻
C．在R上串联一个比R大得多的电阻 D．在R上串联一个比R小得多的电阻
5．如图所示的电路中，理想电流表的读数为，理想电流表的读数为2A，则下列关于电阻大小比较和电流表示数的说法，正确的是（ ）
A．，表A的读数为 B．，表A的读数为
C．，表A的读数为4A D．，表A的读数无法判断
6．由n个带电量均为Q的可视为质点的带电小球无间隙排列构成的半径为R的圆环固定在竖直平面内。一个质量为m的金属小球（视为质点）通过长为的绝缘细线悬挂在圆环的最高点。当金属小球电荷量也为Q（未知）时，发现金属小球在垂直圆环平面的对称轴上P点处于平衡状态，如图所示，轴线上的两点P、关于圆心O对称。已知静电力常量为k，重力加速度为g，取无穷远处电势为零。则下列说法中正确的是（ ）
A．O点的场强一定为零
B．由于P、两点关于O点对称，两点的场强大小相等，方向相反
C．金属带电小球的电量为
D．固定P处的小球，然后在圆环上取下一个小球（其余个小球位置不变）置于处，则圆心O的场强大小为
7．（多选）如图所示是电场中某区域的电场线分布，a、b是电场中的两点，则（ ）
A．正电荷在a点受到的电场力的方向必定与该点场强方向相反
B．同一点电荷放在a点时受到的电场力比放在b点时受到的电场力大
C．b点的电场强度较大
D．a点的电场强度较大
8．（多选）在x轴上固定两个点电荷A、B，其中A带电、坐标，B带电，位于坐标原点（），如图甲所示，x轴上电场强度分布如图乙所示（规定x轴正方向为电场强度的正方向）。现将一个带负电的试探电荷C从坐标处（）静止释放，用a、和分别表示C的加速度、电势能和动能，设x轴正方向为加速度的正方向，无穷远处为电势零点，则下列图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
9．（多选）如图所示，四个完全相同的灵敏电流计分别改装成两个电流表和两个电压表，电流表的量程大于的量程，电压表的量程大于的量程，把它们按下图接入电路中，则下列说法正确的是（ ）
A．电流表的读数大于电流表的读数
B．电流表的偏转角大于电流表的偏转角
C．电压表的读数小于电压表的读数
D．电压表的偏转角等于电压表的偏转角
10．（多选）如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为d，金属板长为，两金属板间加如图乙所示的电压（，初始时上金属板带正电）。一粒子源射出的带电粒子恰好从上金属板左端的下边缘水平进入两金属板间。该粒子源能随时间均匀发射质量为m、电荷量为的带电粒子，初速度，重力忽略不计，则（ ）
A．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为
B．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为
C．若粒子在时刻进入两极板之间，粒子飞出极板时的偏移量y是
D．若发射时间足够长，则能够从两金属板间飞出的粒子占总入射粒子数的比例为
第II卷（非选择题）
二、实验题（电路图和电阻率计算结果各3分，其余每空1分，共20分。）
11．某同学想测量某一金属丝的电阻和电阻率。
I．先用螺旋测微器测得金属丝直径为________mm，用游标卡尺测得其长度为________cm。
II．为了求出电阻率，需要测量金属丝的电阻，除所测金属丝（阻值约为）外，还有如下器材：
A．电源E：电动势为4V，内阻忽略不计
B．电流表：量程，内阻为
C．电流表：量程3A，内阻约为
D．定值电阻：阻值
E．定值电阻：阻值
F．滑动变阻器：最大电阻为
G．开关和若干导线
回答下列问题：
（1）若想通过将电流表改装成量程为3V的电压表来测量电压，则应选择电流表________（填“”或“”），定值电阻________（填“”或“”），并选择________（填“并联”或“串联”）连接方式。
（2）用题中所给的器材进行电路设计来完成对待测电阻的测量，要求尽可能测量多组数据，在虚线框中画出电路图并标注元件代号。
（3）改变滑动变阻器滑片位置，要求电表从0开始变化，测量多组数据，记录两电表示数与，并绘制如下图。由该图可得待测金属丝电阻________。（结果保留两位小数）
III．由上述过程和结果可得金属丝电阻率________。（结果保留两位小数）（注：取3）
12．实验室中有一量程较小的电流表G，其内阻约为，满偏电流为，将它改装成量程为1mA、10mA的双量程电流表。现有器材如下：
A．滑动变阻器，最大阻值；
B．滑动变阻器，最大阻值；
C．电阻箱，最大阻值；
D．电池（内阻不计），电动势；
E．电池（内阻不计），电动势；
F．单刀单掷开关和，单刀双掷开关和及导线若干。
（1）采用如图甲所示电路用半偏法测量电流表G的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为________（填写器材前的字母序号），选用的电池为________（填写器材前的字母序号）；采用此种方法电流表G内阻的测量值________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
（2）按照图乙所示设计电路改装后，当单刀双掷开关掷向________（选填“1”或“2”）时，电流表的量程为10mA。
（3）图乙与图丙所示的两种改装电路，________（选填“乙”或“丙”）电路更合理。
（4）如果在步骤（1）中测得电流表G的内阻为，按照图乙将电流表G改装成双量程电流表，则在此电路中，________，________。
三、解答题
13．（9分）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，电路中另一电阻，直流电压，电压表示数。
试求：（1）通过电动机的电流；
（2）输入电动机的电功率；
（3）若电动机以匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。（g取）。
14．（12分）如图所示，第一象限中有沿x轴正方向的匀强电场，第二象限中有沿y轴负方向的匀强电场，两电场的电场强度大小相等。一个质量为m，电荷量为的带电小球以初速度从x轴上点经过y轴上的同一个点Q（未画出）射入第二象限，已知小球在第一和第二象限中都做直线运动，重力加速度g为已知量。则：
（1）初速度与x轴正方向的夹角；
（2）求P、Q两点间的电势差；
（3）若将第一象限的电场方向调为水平向左，其他条件不变，则小球从P点飞出至再次回到x轴所用时间。
15．（15分）如图所示，光滑绝缘的圆形轨道BCDG位于竖直平面内，B、D两点为圆轨道的最低点和最高点，C和G两点与圆心O等高，轨道半径为R，下端与倾斜绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道始终处在水平向左的匀强电场中。现有一个质量为m、带正电的物体（可视为质点）从倾斜轨道上A点静止释放，若物体通过D点时，轨道对它的压力为，已知物体所受匀强电场的电场力，倾斜轨道倾角，物体与倾斜绝缘轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为g，（，）求：
（1）倾斜轨道上的A、B两点之间的距离；
（2）当物体通过G点时，它对轨道的作用力；
（3）若改变物体在倾斜轨道上的运动起点A的位置，使物体始终沿轨道滑行并从G点离开轨道，则轨道上A、B两点之间距离的最小值S。
南阳市重点中学校2023-2024学年高二上学期第一次月考
物理答案
1．A
【详解】在时间t内通过导体横截面的自由电荷总电量Q为
电流强度的定义解得故选A。
2．C
【详解】AB．保持开关闭合，电压U不变，将电容器的B板向下稍微移动，则板间距增大，由
可知，场强减小，电场力减小，之前静止的油滴将向下运动，根据可知场强减小，Aa距离不变，电势升高，故AB错误；
CD．断开S，电荷量保持不变，根据公式解得
可知将电容器的B板向下稍微移动，场强E保持不变，油滴受力不变，保持静止，
根据可知场强不变，距离增大，则电势升高，故C正确，D错误。故选C。
3．D
【详解】AB．正电荷C在中点位置时，受到的电场力合力为零，向上运动后，根据受力分析可得，合力方向一直沿初速度方向，到达无穷远后电场力又为零，根据牛顿第二定律可知加速度先增大后减小，AB错误；
CD．由上述分析可得加速度方向始终与初速度方向相同，则速度一直增大，C错误，D正确。故选D。
4．A
【详解】电流表的读数总是比准确值稍大一点，表明通过表头G的电流稍微大了一点，引起的原因在于并联电阻R稍微大了一点，为了校准，需要将电阻R稍微减小一点，即可以在R上并联一个比R大得多的电阻。故选A。
5．A
【详解】由于是理想电流表，对电路的影响不计，相当于导线，所以四个电阻并联，并联电路电压相等，则知通过两个电阻的电流相等．设通过、和两个电阻的电流分别为、和，则有：的读数为，的读数为，A的读数为，由题：，，联立得：；，由于、并联，电压相等，由得：，故A正确．故选A．
6．D
【详解】A．根据对称性可知，由n个带电量均为Q的可视为质点的带电小球无间隙排列构成的半径为R的圆环，在圆心O点场强为0，带电金属小球在O点的场强不0，所以O点的场强不为零，故A错误；
B．根据对称性可知，由n个带电量均为Q的可视为质点的带电小球无间隙排列构成的半径为R的圆环，在P、两点的场强大小相等，方向相反，带电金属小球在这两点产生的电场强度不相等，故B错误；
C．取圆环带电小球；由库仑定律可得，该部分对小球的库仑力
方向沿该点与小球的连线指向小球；同理取以圆心对称的小球，其库仑力与相同：如图所示
由几何关系可知，细线与轴线的夹角
两力的合力应沿圆心与小球的连线向外，大小为
因圆环上各点对小球均有库仑力，故所有部分库仑力的合力
小球受力分析如图所示
可得
解得，金属带电小球的电量为
故C错误；
D．在圆环上取下一个小球后，圆环上的电荷在圆心O的场强大小为
根据对称性可知，固定P处的小球，在圆环上取下一个小球（其余个小球位置不变）置于处，在圆心O的场强大小为0
所以固定P处的小球，然后在圆环上取下一个小球（其余个小球位置不变）置于处，则圆心O的场强大小为故D正确。故选D。
7．BD
【详解】A．正电荷在a点受到的电场力的方向必定与该点场强方向相同，A错误；
BCD．a点处电场线比b点处的密，因此a点的电场强度比b点的大，同一点电荷放在a点时受到的电场力较大，C错误BD正确。故选BD。
8．ACD
【详解】A．试探电荷的受力存在一个转折点，即吸引力和排斥力平衡点，设该点坐标为，根据可得根据牛顿第二定律得
加速度a与电场强度E成正比，场强随x的变化图与加速度应该形状相同，因为试探电荷带负电，所以加速度的方向与电场强度方向相反，A正确。
B．从静止释放到的位置，电场力做正功，电势能减小，过了的位置再往正方向运动时，电场力做负功，电势能增大，故是电势能的最低点，B错误。
CD．从静止释放到的位置，电场力做正功，动能增大，过了的位置再往正方向运动时，电场力做负功，动能减小，试探电荷运动到点时动能最大，当动能一直减小，可能动能减小到零后返回，也可能不等于零一直运动到无穷远处；具体讨论如下：如图所示是电势能-位置图像，若试探电荷从左侧静止释放，则电荷运动至无穷远处时还有末动能；若从x与d之间静止释放，则电荷运动至势能与出发点相同时就速度为零了，接下来就会返回并在电势相等的两点之间往复运动，CD正确。故选ACD。
9．AD
【详解】AB．对于、可化成如图所示的接法表头完全相同，表头两端电压相同，流过表头的电流相同，所以两表指针的偏角相同，但的量程大于的量程，所以两表读数不同，的读数大于的读数，故A正确、B错误；
CD．对于和可化成如图所示接法
两表头串联，流过的电流相同，所以和的指针偏角相同，而的量程大于的量程，所以的读数大于的读数，故C错误、D正确。故选AD。
10．BD
【详解】AB．由于粒子只受到竖直方向的电场力作用，将粒子的运动进行分解，则粒子做类平抛运动。水平方向上不受外力故做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动。故能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为故A错误，B正确；
C．设粒子在两金属板间运动时的加速度为a，则
若粒子在时刻进入两极板之间，则它在竖直方向上先加速向下的时间，有
粒子运动之后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，则根据竖直方向的对称性原则，粒子会再经过的时间竖直分速度减速为零，共经历的时间从两金属板间飞出。如下图所示
粒子飞出极板时的总偏移量故C错误；
D．由题意可知，只有在时间段内进入才有可能飞出。
假设时刻进入两金属板间的粒子可以飞出，则飞出时偏移量为
则假设不成立，时刻进入两金属板间的粒子会打在金属板上。
下金属板临界：在第一个周期内设带电粒子在时刻进入两金属板间，它在竖直方向上先加速向下再经过时间后电场反向，开始在竖直方向减速向下，根据对称性，再经过时间竖直方向速度减速为0，恰好从下金属板右端飞出，则如C中情形相同。
则所以
上金属板临界：在第一个周期内设带电粒子在时刻进入两金属板间，它在竖直方向上先加速向下再经过时间后电场反向，开始在竖直方向减速向下，根据对称性，再经过时间竖直方向速度减速为0，然后加速向上直到恰好从上金属板右端飞出，运动轨迹如下图所示：
可知
解得或（舍去）
所以
在第一个周期内带电粒子不碰到金属板而能够飞出的时刻满足
则第一个周期内能够飞出的粒子占第一周期内入射粒子总数的比例，与足够长的时间内飞出的粒子占入射粒子总数的比例相同，均为故D正确。故选BD。
11． 串联
（均可）
【详解】I．[1]先用螺旋测微器测得金属丝直径为
[2]游标卡尺测得其长度为
II．（1）[3][4][5]若想通过将电流表改装成量程为3V的电压表来测量电压，则应选择已知内阻的电流表，与定值电阻串联，要串联的定值电阻
即定值电阻选择。
（2）[6]电路如图
（3）[7]改变滑动变阻器滑片位置，测量多组数据，记录两电表示数与，并绘制如下图。则
解得
由图像可知
可得待测金属丝电阻
III．[8]根据
可得金属丝电阻率
12．B E 小于 1 乙 1 9
【详解】（1）[1]该实电路是采用半偏法测量电流表G的内阻，实验中在开关S闭合前后，始终认为电路中的电流不变，即实验中为了减小系统误差，滑动变阻器接入的值需要远远大于电流表G的内阻，选用的滑动变阻器为B。
[2]本实验要求滑动变阻器的分压尽量大于电流计的电压，则要选电动势大一点的电源，故选E。
[3]当接通时，有电流流过，和R并联，并联后的电阻减小，总电流增加，当电流表示数从满偏电流调到半偏时，中电路大于半偏电流，可知
即测量值小于真实值。
（2）[4]根据电表改装原理可知，分流电阻越小，电表量程越大，接1时分流电阻小于接2时的分流电阻，则接1时电流表的量程为10mA。
（3）[5]图丙中，若开关置于中间位置时，相当于把表头直接接入电路，容易损坏，故图乙电路更合理。
（4）[6][7]根据电路图，由欧姆定律有
联立解得，
13．（1）5A；（2）550W；（3）
【详解】（1）通过电动机的电流等于通过R的电流，则有
（2）电动机的输入功率为
（3）电动机内电阻的发热功率为
电动机的输出功率为又
解得重物的质量为
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）带电质点在第二象限做匀速直线运动，有
且由带电质点在第一象限中做直线运动，有
解得
（2）P到Q的过程，由动能定理有
解得
（3）带电质点在第二象限做匀速直线运动的时间
若将第一象限的电场方向调为水平向左，则在第一象限类平抛运动
即由几何关系知
解得另一解舍去；
从P点至再次到x轴的总时间为
15．（1）；（2），方向水平向右；（3）
【详解】（1）物体在D点有
因为电场力垂直于斜面的分力
重力垂直于斜面的分力
则物体受到的斜面的压力为零，故物体不受斜面的摩擦力，则物体从A到D的过程中由动能定理得
（2）物体从D到G的过程中，由动能定理
物体在C点时，牛顿第二定律得
根据牛顿第三定律，当物体通过G点时，它对轨道的作用力为2mg，方向水平向右。
（3）电场力与重力的合力解得
则物体在圆弧轨道的等效最高点有
则物体在圆弧轨道的最小速度为
物体从运动起点到等效最高点根据动能定理得解得