2023-2024学年江苏省南京市建邺区高一（下）期末物理试卷（含答案）

2023-2024学年江苏省南京市建邺区高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.物理学家的科学研究推动了人类社会文明的进程，下列说法正确的是( )
A. 密立根最早通过油滴实验比较准确地测出了电子的电荷量
B. 亚当斯和勒维耶先观测到了一颗新行星后通过万有引力定律精准计算出了行星的轨道
C. 牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量
D. 库仑在前人工作的基础上通过实验研究提出了电场和电场线
2.如图所示，球、球均带正电，球带负电，球固定在绝缘的水平地面上，球由绝缘的细线拉着，球处在与球等高的位置，、、三球均静止且三者所在位置构成一个等边三角形。若细线与竖直方向的夹角为，、、三球所带电荷量大小分别为、、，质量，则：：为( )
A. ：： B. ：： C. D.
3.如图所示，边长为正四面体的中心为，、两点分别固定等量异种点电荷、，下列说法正确的是( )
A. C、两点电场强度大小相等，方向不同
B. C、两点电势相等
C. 将一试探电荷从点沿直线移到点，电场力先做负功后做正功
D. 点场强大小为
4.如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，滑动变阻器的最大阻值为，滑片位于滑动变阻器的中点，定值电阻的阻值为，若在、端加上电压时，电压表的示数为、电流表的示数为；若在、端加上电压时，电压表的示数为、电流表的示数为，则下列关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.
5.在如图所示电路中，闭合电键，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用、、和表示，电表示数变化量的大小分别用、、和表示。下列比值正确的是( )
A. 不变，变大
B. 变大，不变
C. 变小，不变
D. 变大，变大
6.如图所示，图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故。不计电流表内阻。如图乙所示，将两个这样的电灯并联后再与的定值电阻串联，接在电动势为、内阻不计的电路上，则下列选项中正确的是( )
A. 电阻消耗的功率约为 B. 电阻消耗的功率约为
C. 每个灯的实际功率约为 D. 每个灯的实际功率约为
7.电流传感器可以像电流表一样测量电流，按图甲连接电路，电源用直流，电容器可选几十微法的电解电容器，先使开关与端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成，然后把开关掷向端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的图像如图乙所示，则有( )
A. 开关由掷向时，流过电阻的电流由流经电阻到
B. 开关由掷向时，流过电阻的电流由流经电阻到
C. 图乙图像与坐标轴围成的面积代表的物理意义是放电电量，其值接近
D. 图乙图像与坐标轴围成的面积代表的物理意义是放电电量，其值接近
8.如图甲所示的电路中，定值电阻。可变电阻的功率随自身阻值变化的函数关系如图乙所示，由此可知( )
A. 电源电动势
B. 内阻
C. 增大，电源效率增大
D. 增大，电源效率可能增大，也可能减小
9.如图为一海上风电厂的照片，该海上风电厂的风力发电机的叶片长为米，有个发电机组。假设一年中有约天左右时间可以发电，且发电时风速约；发电机将风能转变为电能的效率约为。空气密度为，试通过估算判断：该海上风电厂年发电量与下列选项中哪一个最接近( )
A. B. C. D.
10.在如图所示电路中，电压表为理想电压表，两电流表由相同的表头改装而成，电流表量程为，电流表量程为，闭合开关，滑动变阻器的滑片位于点时，电压表的读数分别为、两电流表示数和为，滑动变阻器的滑片位于点时，电压表的读数为、两电流表示数和为，下列判断正确的是( )
A. ，
B. 两电流表与示数相同
C. 滑片由滑到，会变化
D. 两电流表与指针偏角相同
11.如图所示，在水平向右且场强大小为的匀强电场中，两个半径相同、质量均为的小球、静止放置在光滑的水平面上，且、所在直线与电场线平行。带电量为，不带电，、之间的距离为。时刻开始，在电场力的作用下开始沿直线运动，并与发生弹性碰撞。碰撞过程中、之间没有电量转移，仅碰撞时才考虑、之间的相互作用。下列说法正确的是( )
A. 两球第一次碰撞到发生第二次碰撞的时间间隔为
B. 两球第次碰撞到发生第次碰撞的时间间隔为
C. 两球连续两次碰撞的时间间隔均为
D. 两球连续两次碰撞的时间间隔均为
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.实验是物理学的基础。
Ⅰ某同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，电路如图甲所示。
先使开关与端相连，电源对电容器充电，则电容器上极板带______选填“正”或“负”电；
然后把开关掷向端，电容器通过电阻放电，传感器将电流、电压信息传入计算机，经处理后得到电流和电压随时间变化的曲线，如图乙所示。根据图像估算电容器的电容约为______。计算结果保留两位有效数字
Ⅱ对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量时，实验器材如下：
学生电源输出电压
滑动变阻器最大阻值，额定电流；
电压表量程，内阻未知；
电流表量程，内阻未知；
待测铅笔芯型号、型号；
游标卡尺，螺旋测微器，开关，单刀双掷开关，导线若干。
回答以下问题：
把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关分别掷到、端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将掷到______填“”或“”端；
正确连接电路，得到型号铅笔芯图像如图丙所示，求得电阻 ______保留位有效数字；采用同样方法得到型号铅笔芯的电阻为；
螺旋测微器测得，型号铅笔芯的直径分别为，，，测量过程中接入电路的铅笔芯长度相等，则型号铅笔芯的电阻率______填“大于”或“小于”型号铅笔芯的电阻率。
三、计算题：本大题共4小题，共41分。
13.如图所示，是两固定的等量异种电荷、连线的竖直中垂线，其中带正电，带负电。用绝缘丝线一端固定于点，另一端悬挂一质量为的带电小球，稳定后小球恰好静止在的中点处。已知，且绝缘丝线与的夹角，等量异种电荷、及带电小球的电荷量大小均为未知，静电力常量为，重力加速度为。求：
带电小球所受库仑力，小球电荷量的大小；
等量异种电荷、在处产生的合场强。
14.电压表是测量电压的器材。已知某电路两端的电压为，为了保证电表的安全，现用量程为、内阻为的电压表与一阻值为的定值电阻串联在一起测量该电路两端的电压，此时电压表的读数为。
应为多少？
如果将量程为、内阻为的电压表改装成量程为的电压表，则应串联阻值为多大的定值电阻？改装后电压表的内阻为多少？
15.如图甲所示，直流电源电压恒定，电阻为，为。闭合开关，理想电压表的示数为。
求通过的电流。
求电源电压。
如图乙所示，将图甲电路中的和电压表替换为两极板水平放置的平行板电容器，两板间距，、为板间的两位置，其连线与水平方向的夹角。闭合开关，待电容器充电完毕后，一带电液滴以的初速度，从处以垂直于连线方向斜向上飞出，恰好经过处，此运动过程中未与上极板相碰。已知带电液滴所受电场力方向竖直向下，其质量、电荷量。不计空气阻力，板间的电场可视为匀强电场，重力加速度大小取。求、间的距离。结果可用分式表示
16.电子束光刻技术原理简化如图甲所示，电子源发射的电子束经过多级直线加速器后，进入静电转向器，再通过偏移器后对晶圆上的光刻胶进行曝光。多级直线加速器由个横截面积相同且共轴的金属圆筒依次水平排列，各金属圆筒依序接在交变电源的两极、上，交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。序号为的金属圆板中央有一个点状电子源，电子逸出的速度不计，转向器中有辐向电场，电子从点水平射入，沿着半径为的圆弧虚线等势线运动，并从点竖直射出，沿着偏移器的中轴线进入，轴线垂直晶圆上表面并过中心点，已知偏移器为长、间距均为的平行金属板，两极板可加电压，偏移器下端到芯片的距离为，电子质量为、电荷量大小为，交变电压的绝对值为，周期为。电子通过圆筒间隙的时间不计，不计电子重力及电子间的相互作用力，忽略相对论效应、极板边缘效应等其他因素的影响。
若时刻进入圆筒间隙的电子能够被加速，求此时、的电势高低和经过一次加速后电子的速度；
经过个圆筒后被导出的电子恰能沿圆弧虚线运动，求第个圆筒的长度和转向器虚线处电场强度的大小；
第问中的电子能经过偏移器，求偏移器间所加电压的范围；
若电子均匀进入偏移器，要求电子均匀对称打在光刻胶的轴上点两侧，试定性画出加在偏移器上扫描电压随时间变化的规律电子在偏移器运动时，可认为场强不变。
参考答案
1.
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8.
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10.
11.
12.正；；；；小于。
13.解：对小球受力分析，根据平衡条件可知其受力情况如下图所示
根据平衡条件有

联立代入数据得：；
根据库仑定律可知，对小球的库仑力
对小球的库仑力
且有
联立代入数据得：；
根据电场强度的定义可知，等量异种电荷、在处产生的总场强
，方向水平向右；
答：带电小球所受库仑力为，小球电荷量的大小为；
等量异种电荷、在处产生的合场强为，方向水平向右。
14.解：根据串联电路电流处处相等和欧姆定律有
把，代入解得
设串联的电阻大小为，则
改装后电压表的内阻为
解得
答：应为；
应串联阻值为的定值电阻，改装后电压表的内阻为。
15.解：和串联，通过和的电流相等，则
电源电压为
两板间场强为
液滴的加速度为
解得：
在垂直方向有
沿方向有
解得：
答：通过的电流为；
电源电压为；
、间的距离为。
16.解：若时刻进入圆筒间隙的电子能够被加速，则点电势高
电子在加速过程应用动能定理，有
得
电子在圆筒中做匀速直线运动，有
电子经过次加速后，有
所以
电子在转向器中做匀速圆周运动，有
得
电子在偏移器中做类平抛运动，有
可以得到
故所加电压的范围为
。
要求图像满足如下特征：
随时间线性关系
随时间周期性关系
随时间有正负变化，且正负最大值相等
只要画出任意一种即可，其它满足要求的也可以。
答：此时的电势高，经过一次加速后电子的速度为；
第个圆筒的长度为，转向器虚线处电场强度的大小为；
偏移器间所加电压的范围为；
加在偏移器上扫描电压随时间变化的规律为

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