2023-2024学年安徽省黄山市屯溪第一中学高二（上）期中测试物理试卷(含解析）

2023-2024学年安徽省黄山市屯溪第一中学高二（上）期中测试物理试卷
一、单选题（本题共7小题，共28分）
1.两个分别带有电荷量和的相同金属小球均可视为点电荷，固定在相距为的两处，它们间库仑力的大小为若将两小球相互接触后分开一定的距离，两球间库仑力的大小变为，则两小球间的距离变为( )
A. B. C. D.
2.一根长为，横截面积为的金属棒，其材料的电阻率为。棒内单位体积自由电子数为，电子的质量为，电荷量为。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。则金属棒内的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，点为两等量异种点电荷和连线的中点，以为圆心且过点的虚线圆弧上有、两点，、两点关于连线对称．下列说法正确的是
A. 、、三点电势相等
B. 电子在、两处受到的电场力相同
C. 电子由点沿虚线圆弧移到点的过程中电势能一直减小
D. 电子由点沿虚线圆弧移到点的过程中电势能先增加后减小
4.如图所示，地面上某个空间区域存在这样的电场，水平虚线上方为场强，方向竖直向下的匀强电场；虚线下方为场强，方向竖直向上的匀强电场．一个质量，带电量的小球从上方电场的点由静止释放，结果刚好到达下方电场中与关于虚线对称的点，则下列结论正确的是
A. 在虚线上下方的电场中，带电小球运动的加速度相同
B. 带电小球在、两点电势能相等
C. 若、高度差为，则
D. 两电场强度大小关系满足
5.如图所示，电源电动势为，内电阻为，理想电压表、示数为、，其变化量的绝对值分别为和；流过电源的电流为，其变化量的绝对值为。当滑动变阻器的触片从左端向右端滑动的过程中不计灯泡电阻的变化( )
A. 小灯泡、变亮，变暗 B. 电压表示数变小，电压表示数变大
C. 不变 D. 变大
6.如图所示直线为某一直流电源的总功率总随电流的变化图线，抛物线为同一直流电源内部热功率随电流的变化图线，、两点的横坐标都是，则( )
A. 当时外电阻为
B. 当和时电源的输出功率相同
C. 当和时电源的效率相同
D. 电源的最大输出功率为
7.如图所示电路中，开关断开时，电压表，电流表均无示数；闭合时，电流表有示数，电压表无示数，电路中仅有一处故障，下列判断正确的是( )
A. 电阻断路 B. 电阻断路 C. 电阻短路 D. 电阻断路
二、多选题（本题共3小题，共18分）
8.在轴上有两个点电荷、，其静电场的电势在轴上分布如图所示．下列说法正确的有( )
A. 和带有异种电荷 B. 处的电场强度为零
C. 负电荷从移到，电势能减小 D. 负电荷从移到，受到的电场力增大
9.将额定电压为、线圈电阻为的直流电动机与电动势为、内阻为的电源两端直接相连，电动机刚好正常工作。则关于电动机消耗的电功率，则下列表达式中错误的是( )
A. B. C. D.
10.如图甲所示，在两平行金属板间加有一交变电场，两极板间可以认为是匀强电场，当时，一带电粒子从左侧极板附近开始运动，其速度随时间变化关系如图乙图所示。带电粒子经过时间恰好到达右侧极板，带电粒子的质量、电量、速度最大值、时间为已知量则下列说法正确的是( )
A. 带电粒子在两板间做往复运动，周期为
B. 两板间距离
C. 两板间所加交变电场的周期为，所加电压
D. 若其他条件不变，该带电粒子从开始进入电场，该粒子能到达右侧板
三、实验题（本题共1小题，共12分）
11.要测一个待测电阻丝约为的阻值，实验室提供了如下器材：
A.电源：电动势，内阻不计；
B.电流表：量程，内阻为；
C.电压表：量程，内阻约为；
D.滑动变阻器：最大阻值，额定电流；
E.滑动变阻器：最大阻值，额定电流；
F.定值电阻；
G.定值电阻；
H.定值电阻；
L.电键及导线若干。
要求实验中尽可能准确测量的阻值，并测量出多组数据。请回答下面问题：
分别用游标卡尺、螺旋测微器测出电阻丝的长度和直径，读数如下图所示，_____，____。
为了在实验时能获得更大的测量范围，实验中滑动变阻器应选_____。选填或
为了测定待测电阻上的电流，应将定值电阻_____选填或或与电流表并联，将其改装成一个大量程的电流表。
利用所给器材，在虚线框内画出测量待测电阻阻值的实验原理电路图所有的器材必须用题中所给的符号表示。
根据以上实验原理电路图进行实验，若电流表的示数为，电压表的示数为，则其电阻率的表达式为_____。使用题目中所给的字母表示
四、计算题（本题共4小题，共42分）
12.在直角三角形所在的平面内有匀强电场，其中点电势为，点电势为，点电势为。已知，边长为，为的中点。现将一点电荷放在点，且点电荷在点产生的场强为，则放入点电荷后，点场强为_____。
13.如图电路中，电源的电动势，内阻，电阻，，，电容器的电容，闭合电键后，求：通过灵敏电流计的总电量。
14.如图所示，在足够高的竖直墙面上点，以水平速度向左抛出一个质量为的小球，小球抛出后始终受到水平向右的恒定电场力的作用，电场力大小，经过一段时间小球将再次到达墙面上的点处，重力加速度为，求在此过程中：注意：计算结果可用根式表示
小球水平方向的速度为零时距墙面的距离；
墙面上、两点间的距离；
小球速度的最小值。
15.如图所示，在竖直向下的匀强电场中有轨道，其中部分为水平轨道，与曲面平滑连接。和是竖直放置的半圆轨道，在最高点对接，与在点相切。为一与相切的水平平台，处固定一轻弹簧。点、、在同一水平线上。水平轨道粗糙，其余轨道均光滑，一可视为质点的质量为的带正电的滑块从曲面上某处由静止释放。已知匀强电场场强，段长度，的半径，的半径，滑块带电量，滑块与间的动摩擦因数，重力加速度，求：
滑块通过点的最小速度；
若滑块恰好能通过点，求滑块释放点到水平轨道的高度；
若滑块在整个运动过程中，始终不脱离轨道，且弹簧的形变始终在弹性限度内，求滑块释放点到水平轨道的高度需要满足的条件。

答案和解析
1.【答案】
【解析】接触前两个点电荷之间的库仑力大小为 ，两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均分，所以两球分开后各自带点为，两球间库仑力的大小变为 ，联立解得 ，故C正确，ABD错误．
2.【答案】
【解析】考查电路和电场知识
【详解】 ，， ， ，联立得，故选C。
3.【答案】
【解析】【分析】根据等量异种电荷周围的场强分布和电势分布规律进行判断；负电荷在低电势点的电势能较大，在高电势点的电势能较小．
【解答】根据等量异种电荷的电场分布可知，点的电势为零，两点电势相等且大于零，则选项A错误；、两点的场强大小相同，方向不同，则电子在、两处受到的电场力不相同，选项B错误；电子由点沿虚线圆弧移到点的过程中，因电势逐渐降低，可知电子的电势能增加，选项C错误；电子由点沿虚线圆弧移到点的过程，电势先降低后升高，则电子的电势能先增加后减小，选项D正确；故选D．
4.【答案】
【解析】A.到虚线速度由零加速至，虚线到速度减为零，位移相同，根据
则加速度大小相等，方向相反，A错误；
对到的过程运用动能定理得
解得
知、的电势不等，则带电小球在、两点电势能不相等，B错误，C正确；
D.在上方电场，根据牛顿第二定律得加速度大小为
在下方电场中，根据牛顿第二定律得，加速度大小为
因为，解得
故不一定等于，D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】当滑动变阻器的触片从左端向右端滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变大，回路总电阻变大，电流减小，内电压减小，路端电压增大，两端电压减小，即示数变小，灯泡变暗，示数变大，电流变大，所以电流减小，即变亮，变暗，故AB错误；
C.把小灯泡的电阻看成电源的一个内阻，则由电源的路端电压与电流的关系可知
所以
即 不变，故C正确；
D.设小灯泡的电阻为，在滑动变阻器的触片从左端向右端滑动的过程中，是不变的，根据部分电路的欧姆定律可知
所以
即 不变，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】．点表示电源的总功率全部转化为热功率，即点表示外电路短路，电源的总功率
由图可知，，则电源的电动势 ，电源的内阻
当时，输出功率为
出
根据
出
得
故A错误；
B.当电源的输出功率
出
故B正确；
C.当和时电源的效率
不相同，故C错误；
D.当外电阻与内电阻相等时电源的最大输出功率，为
故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】开关断开时，三电阻串联，电流表和电压表均无示数，说明断路，而电压表没有示数，说明或者断路，故BC错误；
由于电路中仅有一处故障，闭合时，只有接入电路，电流表有示数，说明电阻正常，电压表没有接入电路，故没有示数，故电阻正常，电阻断路，故A错误，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】本题的核心是对图象的认识，利用图象大致分析出电场的方向及电场线的疏密变化情况，依据沿电场线的方向电势降低，图象的斜率描述电场的强弱电场强度进行分析解答．
【详解】由图知处的电势等于零，所以和带有异种电荷，正；
B.图象的斜率描述该处的电场强度，故处场强不为零，B错误；
C.负电荷从移到，由低电势向高电势移动，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D.由图知，负电荷从移到，电场强度越来越小，故电荷受到的电场力减小，所以D错误．
9.【答案】
【解析】C.由闭合电路欧姆定律
可得
则电动机消耗的电功率为
C正确，不符合题意；
因为电动机正常工作时为非纯电阻用电器，欧姆定律不成立，故ABD错误，符合题意。
故选ABD。
10.【答案】
【解析】A.由图像可知，运动过程中粒子速度方向未发生改变，带电粒子在两板间做单向直线运动，A错误；
B.速度时间图像与坐标轴围成的面积表示位移，由图像可知两板间距离为
B正确；
C.设板间电压为，则粒子加速度为
则
解得
C错误；
D. 开始进入电场的粒子，速度时间图像如图，由图像可知，粒子正向位移大于负向，故运动方向时而向右，时而向左，最终打在右板上，D正确。
故选BD。
11.【答案】
【解析】如图所示
点电势为，点电势为，点电势为。则点电势为，则为等势面，场强方向垂直指向点，场强大小为
因现将一点电荷放在点，且点电荷在点产生的场强为，可知点电荷在点产生的场强也为，则点的场强为
12.【答案】 ； ； ； ； ；
。
【解析】游标卡尺的读数为
螺旋测微器为
为了在实验时能获得更大的测量范围，滑动变阻器采用分压式连接，故滑动变阻器选；
将电流表改装成一个大量程的电流表，并联较小的分流电阻，根据题意可知，并联电阻为 ；
因为改装后电流表内阻已知，故采用内接法

两端的电压可以用电压表的读数减去电流表两端的电压，电流为改装后的电流表读数，改装后的电流表量程
根据电阻定律
解得
13.【答案】
【解析】开关 断开时，电容器充电电压为电阻 两端的电压
则充电电荷量
且上极板带正电，开关 闭合后，外电路的总电阻
总电流为
路端电压
两端电压
两端电压
电容器的电压等于 与 电压之差，为
则得电容器的带电量
因为 ，外电路中沿着电流方向电势降低，可得电容器下极板的电势高，带正电，上极板的电势低，带负电；因此，闭合开关 后，通过电流的总电荷量
14.【答案】小球在水平方向先向左做匀减速运动而后向右做匀加速运动，小球在竖直方向上做自由落体运动。将小球的运动沿水平方向和竖直方向分解，水平方向
且有
得到
水平方向速度减小为零所需的时间
所以从点到点时间
竖直方向上
解得
将速度进行分解，当 时，小球速度最小，此时
根据力的关系知
解得

【解析】见答案
15.【答案】；；见解析
【解析】小球在点根据牛顿第二定律有
解得

设小球由 处释放恰好通过点，对小球从释放至点这一过程由动能定理得
解得

小球第一次运动到点速度为零，对该过程由动能定理得
解得

则当时，小球不过点，不脱离轨道；
小球第一次进入圆轨道可以经过点，压缩弹簧被反弹，沿轨道运动，再次返回后不过点，小球恰好可以经过点，由动能定理可得
解得

则当 时，小球可以通过点；
小球再次返回刚好到点
解得
则当时，小球被弹簧反弹往复运动后不过点，综上可知
小球第一次进入圆轨道可以通过点，往复运动第二次后不过点，满足始终不脱离轨道；
小球第一次进入圆轨道可以经过点，压缩弹簧被反弹，第二次往复运动时满足小球恰好可以经过点，由动能定理可得
解得
则当 时，小球可以两次通过点；
小球再次返回刚好到点
解得
则当时，小球被弹簧反弹第二次往复运动后不过点
综上
小球第一、二次进入圆轨道可以通过点，往复运动第二次后不过点，满足始终不脱离轨道；
由数学归纳法可知，满足
，，，
小球不脱离轨道
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