河南省安阳市林州市重点中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（含答案）

林州市重点中学2023-2024学年高二上学期期中考试
物理试题
范围（必修三第九章——第十二章）
Ⅰ卷（选择题）
选择题（本题共10小题，每小题4分，共48分，1-8题只有一个选项正确，9-12题有多项符合题目要求，全对得4分，选对不全2分，选错或不选得零分）
1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是(　　)
A.元电荷就是电子或者质子
B.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
C.元电荷的电荷量大小是1 C
D.只有电子所带的电荷量等于元电荷
2. 下列关于电场和电场强度的说法正确的是(　　)
A.某点的场强方向为试探电荷在该点受到的静电力的方向
B.电场是人为设想出来的，实际上并不存在
C.电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的特征是对处在其中的电荷有力的作用
D.公式E＝只适用于点电荷产生的电场
3. 某带电粒子仅在静电力作用下由A点运动到B点 .如图1所示，实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹，由此可以判定(　　)
A .粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
B .电场中A点的电势低于B点的电势
C .粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D .粒子在A点的动能小于它在B点的动能
如图2所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，∠ABC＝∠CAB＝30°，BC＝2 m，已知电场线平行于△ABC所在的平面，一个电荷量为q＝－2×10-6 C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×10-5 J，由B移到C的过程中静电力做功6×10-6 J，下列说法正确的是(　　)
A .B、C两点的电势差UBC＝3 V
B .A点的电势低于B点的电势
C .负电荷由C点移到A点的过程中，电势能增加
D .该电场的场强大小为1 V/m
一平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图3所示，以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，Ep表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则(　　)
A.U变小，E不变 B.E变大，Ep变大
C.U变小，Ep不变 D.U不变，Ep不变
一根均匀的导线，现将它均匀拉长，使导体的直径减小为原来的一半，此时它的阻值为64 Ω，则导线原来的电阻值为(　　)
A .128 Ω B .32 Ω C .4 Ω D .2 Ω
如图4所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B接触，达到静电平衡后，则(　　)
A.B的空腔内电场强度为零 B.B不带电
C.B的外表面带正电 D.B的内表面带负电
如图5所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是(　　)
A．通过电动机的电流为10 A
B．电动机的输入功率为2 W
C．电源的输出功率为4 W
D．电动机的输出功率为16 W
9. （多选）如图6所示，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量同种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上，下列说法正确的是(　　)
A. A、B两处场强相同
C、D两处场强不同
C.在虚线AB上O点的场强最小
D.在虚线CD上O点的场强最大
10. (多选)在图7中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法正确的是(　　)
A．甲图的接法叫作电流表外接法，乙图的接法叫作电流表内接法
B．甲中，乙中
C．甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R RV，故此法测较小电阻好
D．乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R RA，故此法测较大电阻好
11.（多选） 如图8为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空 .A为发射电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v.下面的说法中正确的是(　　)
A .如果A、K间距离减半而电压仍为U，则电子离开K时的速度仍为v
B .如果A、K间距离减半而电压仍为U，则电子离开K时的速度变为
C .如果A、K间距离不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v
D .如果A、K间距离不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为
12.（多选）某同学做研究串联电路特点的实验时，接成如图9所示的电路，闭合S后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是(　　)
A．AB段断路 B．BC段断路
C．AB段短路 D．BC段短路
二、实验题（本题共2小题，共17分）
13. （共8分,每空2分）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，小张同学选用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度，当金属丝的左端与毫米刻度尺的“0”刻度对齐时，右端如图10甲所示；用螺旋测微器测量金属丝的直径如图乙所示；用伏安法测得多组U、I数据，作出该金属丝的伏安特性曲线如图丙所示．
(1)金属丝的有效长度L为________ cm，直径D为________ mm，电阻R为________ Ω.
(2)将测得的数据代入公式ρ＝________，即可求出金属丝的电阻率．[用第(1)问给出的字母表示]
14（9分，每空1分，每图2分）某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有：
A．电压表V：0～3 V～15 V
B．电流表A：0～0.6 A～3 A
C．滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A)
D．滑动变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A)
E．电阻箱R(0～999.9 Ω)
F．开关和导线若干
(1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)，电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，滑动变阻器应选用________(选填字母代号“R1”或“R2”)；
(2)根据实验要求在图5甲虚线框中画出电路图（2分），并将图乙所示的实物连接成实验电路（2分）；
(3)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.
三、计算题（本题共3小题，共35分，解题时应写出必要的文字说明、重要的物理规律，答题时要写出完整的数字和单位，只有结果而没有过程的不给分）
15.（11分）在一个点电荷Q的电场中,让x轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m(图12甲)。在A、B两点分别放置的试探电荷,其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系,如图12乙中直线a、b所示。求：
求A点和B点的电场强度的大小和方向。
点电荷Q所的位置的坐标是多少？
16.（12分）如图13，电源的电动势不变，内阻r为2Ω，定值电阻R1为0.5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω。
当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？
当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R2消耗的功率最大？
当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？
17. （12分）)一个电荷量为q＝－2×10－8 C，质量为m＝1×10－14 kg的带电粒子，由静止经电压为U1＝1 600 V的加速电场加速后，立即沿中心线O1O2垂直进入一个电压为U2＝2 400 V的偏转电场，然后打在垂直于O1O2放置的荧光屏上的P点，偏转电场两极板间距为d＝8 cm，极板长L＝8 cm，极板的右端与荧光屏之间的距离也为L＝8 cm.整个装置如图14所示，(不计粒子的重力)求：
(1)粒子出加速电场时的速度v0的大小；
(2)粒子出偏转电场时的偏移距离y；
(3)P点到O2的距离y′.
高二物理参考答案
B 2. C
C
解析　电场线的疏密表示场强大小，由题图知粒子在A点的场强小于在B点的场强，在A点所受的静电力小，故在A点的加速度小于在B点的加速度，故A错误；由题图知带电粒子的运动轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的静电力沿电场线切线向下，则知静电力对粒子做负功，动能减小，则粒子在A点的动能大于它在B点的动能，故B错误；因粒子由A到B时，静电力做负功，故电势能增大，则粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能，故D正确；粒子所受静电力方向与电场强度相反，则粒子带负电，而电势能Ep＝qφ，因粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能，有(－qφA)<(－qφB)，可得φA>φB，故A点的电势高于B点的电势，故C错误 .
答案　D
解析　由B移到C的过程中静电力做功6×10－6 J，根据W＝Uq得B、C两点的电势差为UBC＝＝－3 V，故A错误；点电荷由A移到B的过程中，电势能增加1.2×10－5 J，点电荷由A移到B的过程中，静电力做功－1.2×10－5 J，A、B两点的电势差UAB＝＝6 V，所以A点的电势高于B点的电势，B错误；UCA＝－UBC－UAB＝－3 V，根据W＝Uq得，负电荷由C移到A的过程中，静电力做正功，所以电势能减小，C错误；UBC＝－3 V，UCA＝－3 V，UAB＝6 V，在AB连线取中点D，所以UAD＝3 V，UCA＝－3 V，UAC＝3 V，C、D电势相等，所以CD连线为等势线，而三角形ABC为等腰三角形，所以电场强度方向沿着AB方向，由A指向B.因为BC＝2 m，由几何关系得AD＝3 m，由UAD＝E·AD得，该电场的场强大小为1 V/m，D正确 .
答案　A
解析　由于电容器充电后与电源断开，说明电容器所带电荷量不变，正极板向负极板移近时，由C＝∝可知，电容C增大.又由U＝可知，U减小，而由E＝＝＝∝可知，电场强度E不变，由于E不变，P到正极板的距离减小，可知P点的电势升高，则正电荷的电势能Ep＝qφP变大.综上可知，A项正确.
答案　C
解析　一根均匀导线，现将它均匀拉长，使导线的直径减小为原来的一半，则横截面积变为原来的，因为导线的体积不变，则长度变为原来的4倍，根据电阻定律R＝ρ知电阻变为原来的16倍，所以导线原来的电阻为4 Ω，选项C正确 .
答案　D
解析　因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，B的内表面带负电，D正确，B、C错误；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，A错误.
答案　D
解析　由E＝30 V，电动机两端电压为10 V可得电阻R和电源内阻上分担的电压为20 V，则I＝＝ A＝2 A，故A错误；电动机的输入功率P＝UI＝10×2 W＝20 W，故B错误；电源的热功率Pr＝I2r＝22×1 W＝4 W，电源的输出功率为P出＝IE－Pr＝(2×30－4) W＝56 W，故C错误；电动机的热功率P热＝I2RM＝22×1 W＝4 W，电动机的输出功率P出′＝P－P热＝20 W－4 W＝16 W，故D正确．
答案　BC
解析　根据等量同种点电荷的电场分布特点，可知A、B两处的电场强度大小相等，方向相反，选项A错误；C、D两处的电场强度大小相等，方向相反，选项B正确；在虚线AB上O点的场强最小，在虚线CD上O点的场强也最小，故选项C正确，D错误.
答案　ACD
解析　题图甲的接法叫作电流表外接法，题图乙的接法叫作电流表内接法，A正确；题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R＝可知，R测＜R真，R越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压导致电压的测量值偏大，由R＝得R测＞R真，R越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，B错误，C、D正确．
答案　AC
解析　电子在两个电极间的加速电场中加速，由动能定理eU＝mv2－0得v＝，当电压不变，A、K间距离变化时，不影响电子离开K时的速度，故A正确，B错误；电压减半，则电子离开K时的速度为v，C正确，D错误 .
答案　AD
解析　由题意可得UAB＝UAC＝U，说明由A、B分别至电源的线路均已接通．若BC段完好，则AB段断路；若BC段短路，则AB段可能断路，也可能完好．又由题述得UBC＝0，因而可能AB段断路或BC段短路，也有可能出现两者同时发生的情况，故选A、D.
　(1)98.70　5.780　6.5　(2)
解析　(1)毫米刻度尺的最小刻度是1 mm，需要估读到0.1 mm，故金属丝的有效长度L为98.70 cm.直径D为5.5 mm＋28.0×0.01 mm＝5.780 mm
电阻为R＝＝ Ω＝6.5 Ω.
(2)根据R＝ρ＝ρ 得ρ＝.
14. （填空各1分，电路图和连线图各2分，共9分）(1)0～3 V　0～0.6 A　R1　(2)见解析图(a)　见解析图(b)　(3)1.5　2.5
解析　(1)由题图丙可知，电流小于0.6 A，故电流表应选用的量程为0～0.6 A；而电池的电动势约为1.5 V，故电压表应选用的量程为0～3 V；为了调节方便并能减小误差，故滑动变阻器应选用R1.
(2)电路图如图(a)所示，实物图如图(b)所示．
(3)U－I图像的纵轴截距表示电池的电动势，故该电池的电动势E＝1.5 V；斜率的绝对值表示电源的内电阻，故r＝ Ω＝2.5 Ω.
15. （1）A点 40N/C 沿x轴正方向；B点 2.5N/C 沿x轴正方向 （2）0.2m
16. （1）0 （2）2.5Ω （3）1.5Ω
17. 　(1)8×104 m/s　(2)0.03 m　(3)0.09 m
解析　(1)由动能定理可得：|q|U1＝mv02，
代入数据解得v0＝8×104 m/s.
(2)粒子进入偏转电场后做类平抛运动，水平方向上：L＝v0t，
在竖直方向上：y＝at2，a＝，E＝，
联立并代入数据，解得y＝0.03 m.
(3)由几何知识知＝，
解得y′＝3y＝0.09 m.