2024-2025学年河南省郑州一中高二（上）期中物理试卷（含答案）

2024-2025学年河南省郑州一中高二（上）期中物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于电荷和静电场，下列说法正确的是( )
A. 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变
B. 电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面
C. 点电荷仅在电场力作用下运动，该点电荷的电势能将减小
D. 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动
2.如图所示，用两根同样长的绝缘细线把两个带同种电荷的小球悬挂在一点。两小球的质量相等，球所带的电荷量大于球所带的电荷量。两小球静止时，悬线与竖直方向的偏角分别为和，则( )
A.
B.
C.
D. 因不知电荷量，无法判断
3.心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。如图所示是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为，如果充电后电容器的电压为，电容器在大约内放电至两极板电压为，则这次放电过程通过人体组织的平均电流强度约为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，内置金属网的高压静电防护服接地，为防护服内的一点，把一带电量为的金属小球移动到距离点的处。金属小球可视为点电荷，静电力常量为，无穷远处电势为，下列说法正确的是( )
A. 金属小球在防护服内产生的电场为
B. 金属小球与点连线中点处的电势为
C. 感应电荷在点处产生的场强大小等于
D. 防护服内金属网左侧外表面带负电，右侧内表面带正电
5.如图所示，一等腰梯形处于匀强电场中，电场强度方向平行于等腰梯形所在平面，已知
，，，、、三点的电势分别为、、。下列说法正确的是( )
A. 点的电势为
B. 一质子在梯形区域内的电势能不一定大于零
C. 一电子从点移到的中点，电场力做正功
D. 电场强度大小为
6.将横截面相同、材料不同的两段导体、无缝连接成一段导体，总长度为，接入图甲电路。闭合开关，滑片从端滑到端，理想电压表读数随滑片的滑动距离的变化关系如图乙，则导体、的电阻率之比约为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
7.如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管连接，电源负极接地。初始电容器不带电，闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的点且处于静止状态。下列说法不正确的是( )
A. 将下极板上移，则点的电势不变
B. 将上极板下移，则带电油滴在点的电势能减小
C. 减小极板间的正对面积，点的电势升高
D. 减小极板间的正对面积，带电油滴将向上加速运动
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，电压表和电流表变化量绝对值分别为、，下列说法正确的是( )
A. 电流表的读数变小、电压表的读数变大 B.
C. 液滴将向上运动 D. 电源的输出功率一定变小
9.先后让质量为的电子和质量为的氢核通过同一对平行板形成的偏转电场，进入时速度方向与电场方向垂直。射出电场时电子速度偏转角的正切值与氢核速度偏转角的正切值之比为，则( )
A. 若电子与氢核的初速度相同， B. 若电子与氢核的初速度相同，
C. 若电子与氢核的初动能相同， D. 若电子与氢核的初动能相同，
10.如图，两对等量异号点电荷、固定于正方形的个顶点上。、是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，为内切圆的圆心，为切点。则( )
A. 和两点处的电场方向相互垂直
B. 和两点处的电场方向相互平行
C. 将一点电荷从点移动到点，电场力做功为零
D. 将一点电荷从点移动到点，电场力做功为零
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。
用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，黑表笔应该与电池的______填“正极”或“负极”接触。
某同学设计的实验电路如图所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关与“”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关再与“”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是______。填正确答案标号
A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
将电阻箱的阻值调为，再次将开关与“”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流随时间变化如图中曲线所示，其中虚线是电阻箱阻值为______填“”或“”时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的______填“电压”或“电荷量”。
12.某实验小组要将电流表铭牌标示：，改装成量程为和的电压表，并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图所示连接电路，其中虚线框内为改装电路。
开关闭合前，滑片应移动到______填“”或“”端。
根据要求和已知信息，电阻箱的阻值已调至，则的阻值应调至______。
当单刀双掷开关与连接时，电流表和标准电压表的示数分别为、，则电流表的内阻可表示为______。结果用、、、表示
校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏小，经排查发现电流表内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要______即可。填正确答案标号
A.减小电阻箱的阻值
B.增大电阻箱的阻值
C.将滑动变阻器的滑片向端滑动
校准完成后，开关与连接，电流表的示数如图所示，此示数对应的改装电压表读数为______。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图甲所示，某直线加速器由中心轴线在同一直线上的一系列金属圆筒图中标注的序号为、、组成，相邻金属圆筒分别接在高频交变电源的两极。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。某时刻，从金属圆板序号为号中央释放的电子其初速度可忽略，沿轴线进入加速器并依次穿过各金属管。圆筒长度的设计遵照一定的规律，可以令电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向与运动方向相同而不断加速。已知电子的质量为、电量为，两金属圆筒间的电压绝对值为、周期为，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。
电子在、号金属圆筒之间加速时，请判断、号圆筒电势的高低及电子在号圆筒内的运动性质；
求电子进入第号金属圆筒后的速度大小；
求第号金属圆筒的长度。
14.如图，电源电动势为，内阻为，电阻为，为。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压为，线圈电阻为，问：
电动机正常工作时通过的电流多大？
电动机正常工作时产生的机械功率是多大？
若、电阻可调，在确保电动机正常工作的前提下，当的阻值多大时，消耗的电功率最大？此时的阻值多大？
15.如图所示，一个带负电的小球，质量为，电荷量绝对值为，固定于绝缘轻杆一端，轻杆的另一端光滑铰接于点，重力加速度为。
未加电场时，将轻杆向左拉至水平位置，无初速度释放，小球到达最低点时，求轻杆对它的拉力大小。
若在空间中施加一个平行于纸面的匀强电场，大小方向未知。将轻杆从左边水平位置无初速度释放，小球到达最低点时，受到轻杆的拉力为；将轻杆从右边水平位置无初速度释放，小球到达最低点时，受到轻杆的拉力为。求电场强度。已知
参考答案
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11.负极 电荷量
12.
13.解：电子在、号金属圆筒之间加速时，所受电场力水平向右，场强方向水平向左，即场强方向从号指向号圆筒，则号圆筒电势高于号圆筒的电势，电子在号圆筒内做匀速直线运动；
设电子进入第个圆筒后的速度为；
根据动能定理，
解得
第个圆筒的长度为
解得。
答：号圆筒电势高于号圆筒的电势；电子在号圆筒内做匀速直线运动；
电子进入第号金属圆筒后的速度大小为；
第号金属圆筒的长度为。
14.解：电动机正常工作时通过的电流，解得；
由闭合电路欧姆定律，可知电动机正常工作时，该电路的干路电流，解得，
由并联电路电流规律，可知通过电动机的电流为，
电动机的机械功率，解得；
电动机正常工作时，消耗的电功率：，
即当时，，
其中，通过的电流为，
此时，，解得：。
答：通过的电流大小为；
电动机的机械功率为；
此时消耗的电功率为，的阻值为。
15.解：未加电场，则从水平位置无初速度释放到最低点时，由动能定理得：
小球在最低点时，由牛顿第二定律得：
联立解得：
加电场后，无论轻杆从哪边释放小球到达最低点时受到的拉力均比无电场时大，则说明电场在竖直方向的分量向上，而轻杆从左边释放小球到最低点受到的拉力小于轻杆从右边释放小球到最低点受到的拉力，则说明电场在水平方向的分量向右，则杆从左边水平位置无初速度释放，到小球到达最低点的过程中，由动能定理得：
小球在最低点时，由牛顿第二定律得：
由题意可知：
杆从右边水平位置无初速度释放，到小球到达最低点的过程中由动能定理得：
小球在最低点时，由牛顿第二定律得：
由题意可知：
联立解得：，
则，
解得，
答：轻杆对它的拉力大小为。
电场强度为，方向与水平方向成。
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