2023-2024学年云南省昆明市高二（上）期中物理试卷（含答案）

2023-2024学年云南省昆明市官渡二中高二（上）期中物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.下列说法正确的是( )
A. 库仑比较精确地测出了元电荷的数值
B. 制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C. 安培利用扭秤实验研究了电荷之间的相互作用
D. 电场中某点电场强度的方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向
2.产生闪电的积雨云底层带负电，为避免闪电造成的损害，高大的建筑物会装有避雷针。图中虚线为避雷针周围的等势线，相邻两等势线间的电势差相等。图中、两点的场强大小分别为、，、两点的电势分别为、，则( )
A.
B.
C. 避雷针的顶端带正电
D. 一带负电的雨滴从下落至，电场力做负功
3.如图所示，带箭头的曲线表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示。若粒子只受电场力，则下列说法正确的是( )
A. 若粒子是从运动到，则粒子带正电；若粒子是从运动到，则粒子带负电
B. 带电粒子在点的电势能大于在点的电势能
C. 若粒子是从运动到，则其速度减小
D. 粒子从运动到，机械能增加
4.如图所示，直线为某电源与可变电阻连接成闭合电路时的路端电压与干路电流的关系图象，直线为电阻两端电压的与通过它的电流的图象，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的效率分别为( )
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
5.新冠疫情期间，额温枪广泛应用于各种场所。开学后，学校实行体温每日三检制度，体温检测员小张同学仔细研究了班里的额温枪及其技术参数如图所示，发现它以两节干电池内阻不可忽略为电源，工作电流为，能通过传感器检测人体向外辐射的红外线，根据红外线能量的强弱，快速、准确且无接触地测量体温，那么关于该额温枪的说法中正确的是( )
A. 额温枪工作时，电池组两极间的电压为
B. 额温枪工作时，电源的输出功率为
C. 额温枪工作时，电路中每通过电荷，每节电池都能把化学能转化为电能
D. 若换用两节充满电的充电电池，则可测温次
6.如图所示，圆心为、半径为的圆周内，有一平行于圆周平面的匀强电场，其电场强度大小为，直径上点是圆周上电势最高的点，其电势，点是圆周上电势最低的点，与的夹角为。下列说法正确的是( )
A. 点的电势为
B. 间的电势差为
C. 电子在点的电势能为零
D. 将电荷量为正电荷从移到，电场力做功为
7.在研究物理问题时，我们有时候把几个物体看作一个整体，并以整体作为研究对象进行分析研究。这种方法不考虑整体内部之间的相互作用，从整体去把握物理现象的本质和规律。如图所示，，是两个带异种电荷的小球，其质量相等，所带电荷量分别为和，用绝缘细线悬挂于点，，间用绝缘细线相连。整个装置处于水平方向的匀强电场中，，处于平衡状态。以下关电场和、所带电量大小正确的是
( )
A. 场强方向水平向右， B. 场强方向水平向右，
C. 场强方向水平向左， D. 场强方向水平向左，
8.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点的点电荷，以表示两极板间的电场强度，表示点电荷在点的电势能，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，则下列说法正确的是( )
A. 电容器的电容减小 B. 静电计指针的偏角不变
C. 点电荷在点的电势能不变 D. 两极板间的电场强度减小
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
9.如图所示，把质量为，带电量为的小球，以初速在水平方向的匀强电场中竖直向上抛出，若其运动到最高点时速度大小为，设重力加速度为，则质点在电场中上升到最大高度的过程中( )
A. 电场强度的大小为 B. 这个过程中小球做匀变速运动
C. 到最高点时小球的加速度大小为 D. 这个过程中小球机械能不变
10.如图所示，实线表示某电场的电场线，过点的虚线与电场线垂直，两个相同的带负电的粒子、分别从、两点以相同的初速度开始运动，速度方向垂直于，且都能从左侧经过点．设粒子、在、两点的加速度大小分别为和，电势能分别为和，经过点时的速度大小分别为和，到达点经过的时间分别为和，粒子重力不计，则( )
A.
B.
C.
D.
11.两带电金属板竖直放置且两板始终与电源的正、负极相连，如图所示。在电场中的点，用一根绝缘细线悬挂一带负电荷的小球，小球静止在细线与竖直方向夹角为的位置。现将两金属板绕各自的中心转轴缓慢旋转一个小角度，两转轴在同一水平线上且旋转过程中两金属板始终保持平行，如图中虚线所示。则
( )
A. 两板间匀强电场的场强将变大 B. 细线对小球的拉力将变大
C. 小球静止时细线与竖直方向夹角将变小 D. 小球静止时细线与竖直方向夹角将变大
12.如图所示，电源电动势为，内阻为，平行板电容器的两金属板水平放置，为灵敏电流计，开关闭合后，两板间恰好有一质量为、电荷量为的油滴处于静止状态，则在滑动变阻器的触头向上移动的过程中，下列判断正确的是( )
A. 灵敏电流计中有的电流 B. 油滴向下加速运动
C. 通过滑动变阻器的电流将减小 D. 通过电阻的电流将减小
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：
A.被测干电池一节
B.电流表：量程，内阻
C.电流表：量程，内阻约为
D.电压表：量程，内阻未知
E.电压表：量程，内阻未知
F.滑动变阻器：，
G.滑动变阻器：，
H.开关、导线若干
在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
在上述器材中电流表应选择______填写选项前的字母；
实验电路图应选择上图中的______填“甲”或“乙”；
根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则干电池的电动势______，内电阻______。
14.某实验小组在“测定金属丝的电阻率”的实验中，欲先采用伏安法测出金属丝的电阻，已知金属丝的电阻大约为，实验室中有以下器材可供使用：
A.电压表，内阻约为；
B.电压表，内阻约为；
C.电流表，内阻为；
D.滑动变阻器；
E.滑动变阻器；
F.电动势约为、内阻不计的电源，开关及导线若干。
分别用螺旋测微器和游标卡尺测量电热丝的直径和长度，则图电热丝的直径 ______ ，图长度 ______ 。
为使测量范围尽可能大，电压表应选______ ，滑动变阻器应选______ 填写器材前字母序号。
四、简答题：本大题共2小题，共27分。
15.如图，坐标轴上有、两点，坐标分别为和，在、两点之间某点处有一个点电荷，由形成的电场中，放在、两点的试探电荷受到的电场力的大小跟试探电荷的电量关系图像如图中直线、所示，试探电荷受到的电场力方向都跟轴的正方向相同，放在点的试探电荷带正电，放在点的试探电荷带负电，求：
试判断点电荷的电性；
点的电场强度的大小和方向；
点电荷的位置坐标。
16.如图所示，电子在电势差为的加速电场中，从左极板由静止开始运动，经加速电场加速后从右板中央垂直射入电势差为的偏转电场中，经偏转电场偏转后打在竖直放置的荧光屏上，整个装置处在真空中，已知电子的质量为，电荷量为，偏转电场的板长为，板间距离为，光屏到偏转电场极板右端的距离，求：
电子从加速电场射入偏转电场的速度；
电子飞出偏转电场时的偏移距离；
电子打在荧光屏上时到中心的距离。
五、计算题：本大题共1小题，共9分。
17.将用电器按如图所示方式连接，当开关闭合时，电动机刚好正常工作。已知电源的内阻，定值电阻、，电动机的额定电压和额定功率分别为，，电动机的内阻。求：
流过电阻的电流。
电源的电动势。
电动机的输出功率。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：密立根用油滴实验比较精确地测出了元电荷的数值，故A错误；
B.汽油桶用金属材料制作时可以及时将产生的静电导走，防止静电危害，故B正确；
C.库仑利用扭秤实验研究了电荷之间的相互作用，故C错误；
D.电场中某点电场强度的方向与该点所放正电荷受到的静电力的方向相同，与该点所放负电荷受到的静电力的方向相反，故D错误。
故选：。
密立根用油滴实验比较精确地测出了元电荷的数值；汽油桶用金属材料制作时可以及时将产生的静电导走，可以防止静电危害；库仑利用扭秤实验研究了电荷之间的相互作用；电场中某点电场强度的方向与该点处正电荷受到的静电力的方向相同，与该点处负电荷受到的静电力的方向相反。
本题考查了库仑定律及相关的物理学史，要求学生熟练掌握库仑定律，了解物理学史是解题的关键。
2.【答案】
【解析】解：、等势线密集的地方，电场线也密集，所以，故A错误；
B、产生闪电的积雨云底层带负电，根据静电感应知避雷针的顶端带正电，电场线由避雷针顶端指向积雨云底端，所以，故B错误；
C、产生闪电的积雨云底层带负电，根据静电感应知避雷针的顶端带正电，故C正确；
D、一带负电的雨滴从下落到，即负电荷从低电势到高电势，电场力做正功，故D错误。
故选：。
根据等差等势线的疏密判断，两点场强大小；根据电场线与等势线垂直及沿电场线电势逐渐降低，判断，两点电势高低；根据静电感应判断避雷针的顶端所带电荷的电性；负电荷从低电势到高电势，电场力做正功。
本题主要考查静电感应、等势面、电势、电场力做功正负的判断，试题比较简单。
3.【答案】
【解析】解：、粒子只受电场力，由合力指向轨迹的内侧可知粒子在点所受电场力的方向，如下图所示：
由图可知，电场力与电场的方向相反，可知粒子带负电，与粒子运动的方向无关，故A错误；
、沿着电场线方向电势降低，由图可知点电势高于点电势，即：，可知带负电的粒子在、两点的电势能的关系：
只有电场力做功时，粒子的电势能和动能相互转化，两者的和保持不变，所以，可知，无论粒子从运动到，还是从运动到，点的速率大于点的速率，故BC错误；
D、粒子从运动到，电势能减少，电场力做正功，由功能关系可知粒子的机械能增加，故D正确。
故选：。
A、根据合力指向轨迹内侧可知电场力方向，根据电场力方向与电场方向关系可知粒子的正负；
、根据沿着电场线方向电势降低，可知、两点电势高低，则可知粒子电势能的高低，根据只有电场力做功，动能和电势能之和不变可知粒子在、两点动能的大小关系，可知粒子在两点速率大小关系；
D、根据粒子在、两点电势能的关系，可知电场力做功的正负，由功能关系可知机械能的变化特点。
本题考查了带电粒子在电场中运动轨迹类问题，解题的关键是首先根据合力指向轨迹的内侧判断电场力的方向，根据电场力和电场方向判断粒子的极性，注意负电荷在电势高的位置电势能小，在电势低的位置电势能大。
4.【答案】
【解析】解：由图象可知电源的电动势，短路电流为，该电源和该电阻组成闭合电路时路端电压为，电流
电源的输出功率即为电阻上消耗的功率，根据得：，
电源的总功率为：
所以效率为：；
故选：。
由图象可知电源的电动势为，短路电流为，两图象的交点坐标即为电阻和电源构成闭合回路时的外电压和干路电流．电源的输出功率即为电阻上消耗的功率，效率等于消耗的功率除以总功率．
根据图象正确读出电源的电动势和短路电流，根据图象正确读出外电路两端的电压和流过电阻的电流，是解决此类问题的出发点．
5.【答案】
【解析】解：额温枪工作时，电池组两极间的电压为路端电压，小于电源的电动势，故电池组两极间电压小于，故A错误；
B.额温枪工作时电源消耗的总功率为：，电源的输出功率小于电源消耗的总功率，故B错误；
C.每节电池的电动势为，根据电动势的定义可以知道电路中每通过电荷，消耗的电能为，则有的化学能转化为电能，故C正确；
D.若换用两节充满电的的充电电池，最多可测温的次数为：，故D错误。
故选：。
电路工作时，电源两极间的电压为路端电压，小于电源电动势；电源的输出功率等于输出电压与工作电流的乘积；根据电动势的定义可以知道工作时每通过电荷量时有多少的化学能转化为电能；总电荷量与每次工作消耗的电荷量比值即为测温的次数。
本题以新冠疫情期间，额温枪广泛应用于各种场所为背景，考查了有关电路的基础知识，要注意在电路工作时，电压两极间的电压为路端电压，并不是电动势，当电压表直接接在电源两极间时测得的电压等于电源电动势。
6.【答案】
【解析】解：由题意可知，场强的方向沿方向，且，因点的电势，可知点的电势为零，故A错误；
B.间的电势差为，故B错误；
C.因点电势高于点电势，则电势不为零，则电子在点的电势能不为零，故C错误；
D.将电荷量为正电荷从移到，电场力做功为，故D正确。
故选：。
A.根据题意确定电场线的方向，由公式计算确定点的电势；
B.根据电势差的公式代入数据计算；
C.根据电势能的公式判断；
D.根据电场力做功的公式代入数据计算。
熟练掌握匀强电场中的电势差、电势能、电势、电场力做功等各物理量的求解。
7.【答案】
【解析】解：两球整体分析，如图所示，
由于整体处于平衡状态，可判断所受电场力水平向左，所受电场力水平向右；
由于带正电，而带负电，因此匀强电场方向水平向左；
以、整体作为研究对象，整体受向下重力、细线斜向右上方拉力，
根据平衡条件可知，，
即，故C正确，ABD错误
故选：。
把两小球看成整体分析，两球之间的库仑力为内力，整体上受到重力向左的电场力和向右的电场力、的拉力，根据平衡条件判断两电场力的大小，从而可知电荷量的大小。
本题要掌握整体分析的思想，要知道两电荷之间的库仑力可以看成是内力，同时知道与带电性，是解题的关键。
8.【答案】
【解析】解：由题意，若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据电容器的决定式
可知减小，则电容变大，由于电容器所带电量不变，则根据定义式
可知电容器极板间的电压减小，则静电计指针偏角减小；根据电场强度与电势差关系：
联立，可得两极板间的电场强度
可知电容器两极板间电场强度不变；由于电容器下极板接地，电势为零，且点离下极板的距离保持不变，根据
可知点与下极板的电势差不变，点的电势不变，根据，知不变，故ABD错误，C正确。
故选：。
由图可知，电容器极板的电量不变，根据电容器的决定式可分析电容的变化，再根据定义式可分析电压的变化，从而分析静电计指针夹角的变化；根据分析电场强度的变化；根据电势与电势差之间的关系可分析点电势，再由电势分析电势能的变化。
本题考查电容器的动态分析问题，解题的关键在于正确掌握电容的决定式和定义式；同时注意要掌握相关结论的应用，如本题中可以直接应用结论：当充电后断开电源时，如果只改变两板间距离，则两板间的电场强度不变。
9.【答案】
【解析】解：、竖直方向上做匀减速运动，上升的时间，水平方向上做匀加速运动，因此，由牛顿第二定律得：，解得电场强度的大小，故A正确；
、这个过程中小球受水平方向电场力和竖直方向重力作用，合力大小，小球所受合力为恒力，由牛顿第二定律可知，加速度大小，小球做匀变速运动，在最高点时加速度大小为，故B正确，C错误；
D、这个过程中，除重力以外，电场力对小球做正功，小球的机械能增加，故D错误。
故选：。
小球在电场中上升到最大高度的过程中，小球受水平方向电场力和竖直方向重力作用，竖直方向上做匀减速运动，水平方向上做匀加速运动，合运动为匀变速曲线运动，电场力对小球做正功。
本题考查带电粒子在电场中的运动，关键要对质点在水平方向和竖直方向进行运动的分解，根据匀变速直线运动规律求解。
10.【答案】
【解析】A、电场线越密的位置场强越大，粒子受到的电场力越大，加速度越大．所以故A错误；
B、过点画出等势面，根据沿着电场线方向电势降低，知点电势大于点电势，由于粒子带负电，所以故B正确；
C、粒子、分别从、两点运动到点，有点间的电势差大于点间的电势差，所以粒子的动能减小量大于粒子的动能减小量，所以故C正确；
D、带负电的粒子从运动到沿水平方向分运动的加速度小于带负电的粒子从运动到的加速度，、水平位移相同，水平方向上做减速运动，所以，故D正确。
11.【答案】
【解析】解：、旋转后板间距离变小，两板间电势差不变，根据知，电场强度变大，故A正确；
B、旋转过程，电场力大小变大，方向发生变化，根据力的合成法则可知这两力合力增大，故绳拉力增大，故B正确；
、根据平行四边形定则知小球静止时细线与竖直方向夹角将变小，如图所受：
故C正确，D错误。
故选：。
两板间电势差不变，板间距离变小，根据知，电场强度变大；旋转过程，电场力大小变大，方向发生变化，与重力夹角减小，根据平行四边形定则知绳拉力增大，小球静止时细线与竖直方向夹角将变小。
此题考查电场力中的动态平衡分析，注意电场力大小与方向均发生变化，根据平行四边形定则作图分析比较直观。
12.【答案】
【解析】解：、在滑动变阻器的触头向上移动的过程中，增大，外电路总电阻增大，而电源的电动势和内阻不变，根据闭合电路欧姆定律可知干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，而路端电压等于上的电压和与并联电压之和，上的电压减小，所以与的并联电压增大，电容器两极板间电压，电容器所带的电荷量增大，电容器上极板带正电，电容器充电，所以流过电流计的电流方向是；
平行板电容器内电场强度，板间电压增大，所以板间电场强度变大，电场强度增大，油滴受到的电场力增大，所以油滴会向上加速运动，故A正确，B错误；
、两端电压变大，由欧姆定律可知流过电阻的电流增大，干路电流等于流过的电流与电阻电流之和，又因为干路电流减小，所以通过滑动变阻器的电流将减小，故C正确，D错误。
故选：。
在滑动变阻器的触头向上移动的过程中，判断的变化，分析外电路总电阻的变化，判断干路电流的变化，进一步判断出电容器两端电压的变化，从而判断电容器极板所带电荷量变化、通过灵敏电流计的电流方向以及油滴的运动情况。再通过电路的动态分析得出通过和的电流变化。
对于闭合电路欧姆定律的动态分析问题，处理问题的关键是抓住不变量，熟练运用闭合电路欧姆定律进行动态分析。注意处理含容电路时，把含有电容的支路看成断路，电容器两端的电压等于和电容器并联支路的电压。
13.【答案】 甲
【解析】解：本实验中必选的仪器有：被测干电池一节；开关、导线若干；
因电源电动势为，电流较小，为了读数准确，所以电流表应选择：量程，内阻的；电压表选择量程，滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F．
由于电流表内阻已知，可以等效为电源内阻处理，所以电路可以选用相对电源的电流表内接法，故选择甲电路；
由图可知，电源的电动势；
等效内电阻，故实验内阻。
故答案为：；甲；，。
实验中要能保证安全和准确性选择电表；
本实验应采用电阻箱和电压表联合测量，由实验原理可得出电路原理图；
由原理利用闭合电路欧姆定律可得出表达式，由数学关系可得出电动势和内电阻．
本题为设计性实验，在解题时应注意明确实验的原理；并且要由实验原理结合闭合电路欧姆定律得出表达式，由图象得出电动势和内电阻．
14.【答案】
【解析】解：螺旋测微器的精度为，由图所示可知电热丝的直径
游标卡尺的的精度为分度的，其精度是，由图乙所示可知电热丝的长度
电源电动势是，电压表应选择；为方便实验操作滑动变阻器采用分压接法，应选择。
故答案为：；；；
螺旋测微器固定刻度与可动刻度读数的和是螺旋测微器的读数；游标卡尺主尺与游标尺读数的和是游标卡尺读数。
根据电源电动势选择电压表，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器。
理解实验原理撒解题的前提，要掌握常用器材的使用方法与读数方法；确定电流表与滑动变阻器的接法是作实验电路图的关键。
15.【答案】解：试探电荷所受电场力都指向轴正方向，结合点试探电荷带正电，点试探电荷带负电，点电场强度方向指向轴正方向，点电场强度方向指向轴负方向，可知电荷带负电。
由图可知，点的电场强度大小
方向指向轴负方向。
同理可得点的电场强度大小为
设点电荷的坐标为，根据点电荷场强表达式
可知
解得
答：点电荷带负电；
点的电场强度的大小为，方向指向轴负方向；
点电荷的位置坐标为。
【解析】放在、两点的试探电荷受到的电场力方向都跟轴的正方向相同，而正电荷所受电场力与电场强度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反，从而知道点电荷电性。
电场强度等于电荷所受电场力和该电荷电量的比值，即方向与正电荷所受电场力方向相同。
根据点电荷场强公式分析。
解决本题的关键掌握电场强度的定义式点电荷的场强公式，以及知道电场强度的方向，与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反。
16.【答案】解：电子在加速电场中运动过程，由动能定理得：
得：；
电子在偏转电场中做类平抛运动，沿初速度方向有：
在垂直速度方向有：，其中：
联立解得：；
电子离开偏转电场时速度的反向延长线经过中轴线的中点，如图所示：
根据相似三角形得：
解得：。
答：电子从加速电场射入偏转电场的速度为；
电子飞出偏转电场时的偏移距离为；
电子打在荧光屏上时到中心的距离为。
【解析】电子在加速电场中运动过程，由动能定理进行解答；
电子在偏转电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律进行解答；
电子离开偏转电场时速度的反向延长线经过中轴线的中点，根据三角形相似的知识进行解答。
有关带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线索展开：其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等；其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答。
17.【答案】解：根据欧姆定律可得：。
通过电动机的电流为：，电路总电流为：
根据闭合电路欧姆定律可得：
电动机的热功率为：
电动机的输出功率为：。
答：流过电阻的电流为；
电源的电动势为；
电动机的输出功率为。
【解析】根据欧姆定律求得上的电流；
先求出电路的总电流，再通过闭合电路欧姆定律去求解电源电动势；
根据焦耳定律求出电动机发热功率，再根据去求解输出功率。
此题考查闭合电路欧姆定律的相关知识。要知道电动机工作时，其电路为非纯电阻电路，不能直接用欧姆定律求解电流。本题较为简单，属于基础题。
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