湖北省武汉市六校联考2024-2025学年高二上学期11月期中物理试题（含解析）

2024-2025学年武汉市部分重点中学高二（上）期中联考物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列关于静电场的认识，正确的是( )
A. 真空中静止点电荷产生的电场中，某点的电场强度大小与场源电荷的电荷量成正比，与放入该点的试探电荷的电荷量成反比
B. 在静电场中，电势降落的方向即为电场强度的方向
C. 处于静电平衡状态的实心导体内部，电场强度处处为零，而导体表面的电势也处处相等
D. 电容器是存储电荷的元件，其电容越大，则所带电荷量也越多
2.下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是( )
A. 图是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射
B. 图是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置
C. 图是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D. 图是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波
3.如图是有两个量程的电压表，当使用A、B两个端点时，量程为当使用A、C两个端点时，量程为。表头的内阻为，与表头串联的两个电阻的阻值为和。以下关系式正确的是( )
A. B. C. D.
4.如图所示，竖直放置的半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB与粗糙绝缘水平轨道BC在B处平滑连接，O为圆弧轨道的圆心，直线OB左侧空间分布着电场强度大小为E、方向竖直向下的匀强电场。一质量为m、电荷量为的带负电的物块，以一定的初速度从A点沿切线进入圆弧轨道。已知物块与水平轨道BC间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A. 无论在A点的初速度多大，物块一定能沿圆弧轨道运动到B点
B. 物块以不同的初速度从A点沿圆弧轨道滑到B点，其在B点的速度最小为0
C. 物块以不同的初速度从A点沿圆弧轨道滑过B点后，最终可停在距B点的位置
D. 物块沿圆弧轨道滑过B点后，最终停在BC上，因摩擦产生的热量的最小值为
5.在如图所示为分压电路中，电源为理想电源，输出电压恒定不变，滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S后，负载电阻两端的电压U随变阻器a端至滑片间的阻值的变化而改变，当负载电阻分别为和时，关于负载电阻两端的电压U随变化的图线，下列判断正确的是( )
A. 大致接近曲线①，大致接近曲线②
B. 大致接近曲线②，大致接近曲线①
C. 大致接近曲线③，大致接近曲线④
D. 大致接近曲线④，大致接近曲线③
6.如图所示，平行板电容器通过理想二极管与电压恒定的电源保持相连，电容器的下极板B接地，P为电容器两板间的一点，现仅将B板下移一小段距离，下列说法正确的是( )
A. 平行板电容器两极板间的电场强度的大小会发生改变
B. 平行板电容器的电容增大
C. 平行板电容器的电压保持不变
D. P点的电势升高
7.如图所示，ABCD为正四面体，边长为10cm，E为AB的中点，该空间分布着匀强电场图中未画出。现将一电荷量为的正点电荷从A点移至D点，过程中克服电场力做功为，将另一电荷量同为的负点电荷从D点移至B点，过程中电场力做功为。则下列说法正确的是( )
A. 该匀强电场的方向由D指向E B. 该电场的场强不可能小于
C. A、D两点间的电势差 D. B、D两点间的电势差
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.电荷量大小分别为Q和4Q的两个点电荷固定于x轴上，在它们形成的电场中，有一个试探电荷沿x轴从向坐标原点O运动，其电势能随x变化的关系如图所示。当时，电势能当时，电势能，处图像的切线水平。由图象提供的信息，可以确定( )
A. 在处电场强度为零
B. 在x轴上的点，电场方向沿x轴正方向
C. 两个点电荷的电性
D. 两个点电荷在x轴上的位置
9.如图所示，一个电荷量为Q的正点电荷固定放置，在其正上方有一大小不计的定滑轮，一根绝缘的柔软轻绳下端悬挂一电荷量为q的小球，初始时小球静止，两电荷间的距离小于Q到定滑轮的距离。现用力将小球极为缓慢拉动，直至小球靠近滑轮位置，在此过程中，下列说法正确的是( )
A. 拉力F一直减小
B. 小球所受库仑力大小先不变，后减小
C. 在小球的运动过程中，系统的重力势能和电势能的总和先增大后不变
D. 在小球的运动过程中，会存在拉力F做的功等于小球重力势能的增量的过程
10.如图所示，光滑绝缘水平面上有A、B、C三个带电小球，A球的质量为m，电荷量为，B、C球质量均为5m，电荷量均为，用长为L的三根绝缘轻绳连接，稳定后呈等边三角形，a、b、c为三条边的中点。已知电荷量为Q的点电荷产生的电场中，取无限远处电势为零时，距离该点电荷r处的电势为，其中k为静电力常量。多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在时该点的电势的代数和。下列说法正确的是( )
A. a、c两点电场强度相同
B. a、b、c三点电势的大小关系为
C. A、B、C三个带电小球与电场组成的系统的电势能为
D. 若b处剪断，则之后小球A的最大速度为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置。
、N、P三个光学元件依次为__________
A.滤光片、单缝片、双缝片
B.滤光片、双缝片、单缝片
C.偏振片、单缝片、双缝片
D.双缝片、偏振片、单缝片
已知双缝间距为d，转动手轮，分划板的中心刻线与第m条亮条纹的中心对齐，记下手轮上的读数如图所示为，再转动手轮，分划板中心刻线与第n条亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数如图所示为__________mm，则被测光的波长表达式为__________用m，n，d，，，，或其中的部分表示
12.用下列实验器材测量某金属导线的电阻率：
待测金属导线一根，最大阻值约为
电压表一个，量程3 V，内阻约为
电流表一个，量程，内阻约为
滑动变阻器阻值范围，额定电流为
滑动变阻器阻值范围，额定电流为
干电池两节，开关一个，导线若干，螺旋测微器一只，刻度尺一个。
如图，用螺旋测微器测金属导线的直径时，将金属导线轻轻地放在测砧与测微螺杆之间，先调节__________选填“A”、“B”、“C”“D”使它们距离减小，再旋动微调旋钮，夹住导线，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
用此螺旋测微器测得该金属导线的直径d，如图所示，则__________mm。
用如图所示电路进行实验，开关S闭合之前，应将滑动变阻器的滑片P置于__________端选填“A”或“B”。图为实物图，调节金属导线上可动接线柱Q的位置金属导线的总阻值约，可以改变导线接入电路的长度，可动接线柱Q有一定的电阻，但阻值未知。滑动变阻器应该选__________选填“”或“”。要把实物图连线连接完整，还需从电池负极接线柱引线连接到图中的__________接线柱。选填“①”、“②”、“③”、“④”。
多次改变导线接入电路的长度L，测量不同长度时的电阻，作图像如图所示，测得图像中直线的斜率为k，纵坐标截距为b，则该金属材料的电阻率为__________，可动接线柱Q处的电阻为__________。以上两空答案用k、b、d或其中的部分表示
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，一光滑绝缘细杆与水平地面成夹角放置，底部A点固定一带电荷量为Q的正电荷，杆上有B、C两点，C为AB的中点，AB两点相距d。现将一带电小球穿过杆从B点由静止释放，当带电小球运动到C点时速度恰好为零，带电小球在B点加速度大小为，已知重力加速度为g，静电力常量为 k。求：
小球运动到C点时的加速度;
和C两点间的电势差。
14.如图所示电路中，电源电压U恒定，Ⅰ是滑动变阻器，Ⅱ是定值电阻。将滑动变阻器滑片调至中央位置时，安培表A的示数为，伏特表和的示数分别为和。所有电表均为理想电表。求：
滑动变阻器的总电阻值
定值电阻Ⅱ的阻值
调节滑片的过程中，安培表A的示数会发生变化。当安培表A的示数最小时，滑片两边的电阻值各为多少 此时电流表的示数多大
15.某装置可以通过电场来控制带电小球的运动轨迹。如图所示，半径为R的绝缘光滑圆轨道竖直放在水平方向的匀强电场中，匀强电场与轨道面平行，一个质量为m、电荷量为的小球位于轨道内侧的最高点A处，小球可视为质点。小球由静止释放后沿直线打到图示的B点，OB与OA的夹角。重力加速度为g。
求匀强电场的电场强度大小
若在A点给小球一个水平初速度，小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动。求初动能和通过B点的动能
将原电场更换为如图所示的交变电场取水平向右为正方向，时刻小球在A点由静止释放，欲使小球经过一个周期图中周期T未知恰好能运动到最低点C，且到达C点之前运动过程中不与圆轨道相碰，求所加电场强度的大小的取值范围。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】真空中静止点电荷产生的电场中，某点的电场强度大小与场源电荷的电荷量成正比，与放入该点的试探电荷的电荷量无关，选项A错误；
在静电场中，电势降落最快的的方向为电场强度的方向，电势降落的方向不一定是电场强度的方向，选项B错误；
C：处于静电平衡状态的实心导体是等势体，内部电场强度处处为零，而导体上所有点电势也处处相等， C正确;
D ：根据，Q与U有关，D错误；
本题选C。
2.【答案】A
【解析】A.图是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，故A正确；
B.图是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，是肥皂膜两表面反射光形成的干涉图样，实验时肥皂膜不一定需要水平放置，故B错误；
C.图丙是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，故C错误;
D.图丁是利用偏振眼镜能观看立体电影，偏振是横波的特点，光的偏振现象说明光是横波，故D错误。
3.【答案】B
【解析】依题意，当电路中的电流为满偏电流时，根据分压原理，可得 ， ，
故ACD错误，B正确。
4.【答案】D
【解析】的带负电的物块受到竖直向上的电场力4mg和竖直向下的重力mg，则合力为竖直向上的3mg，则物块沿着圆弧轨道运动，可以看成是等效加速度为竖直向上的3g的圆周运动，如果恰好达到B点，则在B点合力提供向心力有，解得，由A点到B点根据动能定理得，解得，所以物块如果能沿圆弧轨道运动到B点，在A点的初速度最小为，AB错误；
若从A点沿圆弧轨道滑过B点，到达B点的最小速度为，在水平轨道上根据动能定理：，解得，所以最小距离为，摩擦力做功为，所以摩擦生热最小值为，C错误，D正确。
5.【答案】C
【解析】解：当增大时，左半部分并联总电阻增大，右半部分电阻减小，所以两端的电压U应随增大而增大；
由于，左半部分并联总电阻接近等于变阻器左部分电阻，的电压接近均匀变化，图线接近③；
由于，并联后，对应于同一个值，左半部分分得的电压将比并联原来小了，所以图线接近④正确，
故选：C。
本题关键在于分析电路结构，明确R与滑动变阻器的关系，可通过假设法进行分析得出结果．
本题中滑动变阻器取分压接法，分压接法为物理实验中常用方法，通过本题要注意体会分压的原理．
6.【答案】D
【解析】B.当B板下移一小段距离，则两板间距 d增大，根据可知C减小， B错误；
C.与电源相连接，若 U不变，则，电容器电量要减小，要放电，但由于二极管的单向导电导致电容器不能放电，故电容器电量 Q保持不变，C减小所以U增大，C错误;
A.根据可知，因为Q保持不变，所以当d变化时E不变，A错误；
D.，增大，故P点的电势升高， D正确。
7.【答案】B
【解析】由公式，解得，，点A和点B电势相等，低于D点电势，场强方向与AB垂直，不一定由D指向E，场强沿着DE方向时，场强最小为，场强方向与AB垂直但不是场强沿着DE方向时，，故 B正确，ACD错误。
8.【答案】ACD
【解析】解：A、由电场力做功与电势能变化的关系有，得，即图象的斜率大小等于电场力由图知，在处试探电荷所受的电场力为零，则该处电场强度为零，故A正确；
B、在x轴上的点试探电荷的电势能增加，电场力做负功，电场力向左，场强方向向左，故B错误；
CD、在处，两个点电荷的合场强为0，说明两个点电荷一定是一正一负；当时，电势能；说明了处一定是正电荷．由和场强的方向，可以进一步判定，正电荷的电荷量一定是Q，离开点的距离近；负电荷的电荷量是设4Q和Q点电荷到点的距离分别为和由得：，即点电荷到的距离是Q到的距离的2倍，则的位置坐标是，故CD正确。
故选：ACD。
图象的斜率等于电场力，即斜率的绝对值等于电场力大小．由，分析场强．析电势变化，确定场强的方向，由N点场强为零，判断两电荷的电性和电荷的位置
本题主要考查了电势能与电场力的相关概念，熟悉电场公式的推导，结合图线的物理意义完成分析。
9.【答案】BD
【解析】分析小球的受力情况，作出力的矢量关系图，在小球到达 Q的正上方过程中，力的矢量三角形与滑轮、 q、Q构成的三角形相似。令滑轮到Q的距离为h，q到Q的距离为r，滑轮左侧的绳长为l，q所受电场力为，小球重力为G，由三角形相似，有，则有由库仑定律，有
若r增大，由知增大，由知减小，故r只能不变，即开始的一段运动， q是绕Q做圆周运动的，电场力大小不变，拉力 F减小，这段过程中，小球电势能不变，则拉力做的功等于小球重力势能的增量;当q到达Q的正上方后，再上升到靠近滑轮的过程中，小球受到的电场力减小，拉力F增大;综上所述，选项 BD正确，AC错误。
10.【答案】BD
【解析】A.分别做出A、B、C三个带电小球在a、c两点的电场强度如图所示
根据对称性及平行四边形定则可知a、c两点的电场强度大小相同，方向不同，故A错误;
B.根据点电荷的电势公式可得，，由此可得，故B正确；
C.A小球的电势能，
B小球的电势能，
C小球的电势能，
则整个系统的电势能，故C错误；
D.当3个小球位置关系成一条直线时整个系统的电势能最小，动能最大，A球速度最大，
此时A的电势能，
B小球的电势能，
C小球的电势能，
此时整个系统电势能最小为，
对系统，根据能量守恒有，
根据动量守恒有，解得，故D正确。
故选BD。
11.【答案】；；。
【解析】是滤光片，让白光变为单色光，N是单缝，目的是获得线光源，P是双缝，目的是获得两个相干光，故选A。
根据图，。
根据双缝干涉条纹间距公式有，其中，，
代入解得。
12.【答案】；
；
， ， ③；
，b。

【解析】用螺旋测微器测金属导线的直径时，将金属导线轻轻地放在测砧与测微螺杆之间，先旋动C使它们距离减小，再旋动微调旋钮，夹住导线，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
用此螺旋测微器测得该金属导线的直径d，如图所示，则 ；
图中，开关S闭合之前，为了保护电路中的电学元件，应将滑动变阻器的滑片P置于A端。
由实验原理图可知，滑动变阻器采用分压式接法，为了便于调节，应该选最大阻值较小的 。
要把实物图连线连接完整，还需从电池负极接线柱引线连接到图中的③接线柱。
依题意，可得，
整理，可得，
结合题意及图可知， 。
13.【答案】带电小球在B点时：
带电小球在C点时：
可计算得出时：，方向沿杆向上
由B点到C点应用动能定理得：
在B点
联立可求得CB间的电势差：

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：在题设条件下，滑动变阻器左部分的阻值为：，
按题意有，右部分的阻值为：，
则得：。
通过滑动变阻器的总电流为：，
通过定值电阻的电流为：，
定值电阻的阻值为：。
当滑动变阻器左右两部分的阻值分别为和时，设安培表的示数为，有：
可知，
当时，安培表示数有最小值为。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：根据小球由静止沿直线打到B点，可知重力和电场力合力的方向沿AB方向，
则有，
可得。
根据重力和电场力合力方向可知，小球能通过圆轨道等效最高点D点位于O点左上侧处，如图所示
小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动，重力和电场力的合力大小为，
小球在D点，有，
小球从D到A过程，由动能定理可得，
解得小球通过A点的动能为，
小球从A到B过程，由动能定理可得，
解得小球通过B点的动能为。
由题意可知竖直方向上做自由落体运动，经过时间
，
小球在周期内做直线运动，在水平方向上，向右运动的位移，
时刻到达最大水平位移处，设此时恰好到达圆周处，
则此时竖直方向下降的距离为，
得，
根据几何关系可知，此时向右运动的最大水平位移为：，
联立上述方程，解得，
即电场强度大小的取值范围为。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】