2024-2025学年北京重点大学附中高二（上）期中物理试卷（含答案）

2024-2025学年北京重点大学附中高二（上）期中
物理试卷
一、单选题：本大题共12小题，共36分。
1.下面物理量中属于矢量的是( )
A. 电势 B. 电势能 C. 磁感应强度 D. 电动势
2.关于电源电动势的下列说法中正确的是( )
A. 电动势，可知电源内部非静电力做功越多，电动势越大
B. 电动势的单位与电势差的单位相同，所以电动势就是电势差
C. 电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移到正极，非静电力所做的功
D. 电源的电动势与外电路结构有关，外电路变化，电动势也要变化
3.如图所示是两个不同电阻的图像，则图像、表示的电阻及两电阻串联或并联后的图像所在区域分别是( )
A. 表示大电阻值的图像，并联后在区域Ⅲ
B. 表示小电阻值的图像，并联后在区域Ⅰ
C. 表示大电阻值的图像，并联后在区域Ⅱ
D. 表示小电阻值的图像，串联后在区域Ⅱ
4.下列图示中绘出了电流周围的一条磁感线，图中电流方向与磁感线绕向符合物理规律的是( )
A. B. C. D.
5.如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变？( )
A. 粒子速度的大小 B. 粒子所带的电荷量 C. 电场强度 D. 磁感应强度
6.如图所示的电路，是用一个灵敏电流计和一个变阻器改装成的量程更大的电表，下列判断正确的是( )
A. 改装成了电流表，增大时量程减小
B. 改装成了电流表，增大时量程增大
C. 改装成了电压表，增大时量程减小
D. 改装成了电压表，增大时量程增大
7.如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其它连接不变的情况下，他将电压表连接位置的导线端分别试触、、三个位置，发现试触、时，电压表有示数；试触时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则下面选项中正确的是( )
A. 导线断路 B. 滑动变阻器断路 C. 导线断路 D. 滑动变阻器短路
8.利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中为电源，为定值电阻，为电容器，为电流表，为电压表。下列说法正确的是( )
A. 充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B. 充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定
C. 放电过程中，电流表的示数均匀减小至零
D. 放电过程中，电压表的示数均匀减小至零
9.在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，若( )
A. 双手捏住两表笔金属杆，测量值将不受影响
B. 测量时发现指针偏角过大，则需增大倍率，重新调零后再进行测量
C. 选择“”倍率测量时指针位于与正中间，则测量值大于
D. 测量二极管正向电阻时，应该把黑表笔与二极管正极相连
10.将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路，闭合开关后调节电阻箱的阻值，测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
A. 该电源电动势为 B. 该电源内阻为
C. 调整，电源最大输出功率为 D. 电阻箱功率最大时电源效率为
11.如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻，则内( )
A. 充电宝输出的电功率小于 B. 充电宝产生的热功率为
C. 手机电池储存的化学能为 D. 手机电池产生的焦耳热为
12.某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器可等效为可变电阻。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当、两端的电压小于时，控制开关自动开启高水位预警；当、两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警、为定值。下列说法正确的是( )
A.
B. 为压力传感器
C. 若定值电阻的阻值越小，开启低水位预警时的水位越低
D. 若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
二、多选题：本大题共4小题，共12分。
13.已知电场线分布如下图，则以下说法正确的是( )
A. 场强 B. 电势
C. 把一正电荷从移到，电场力做正功 D. 同一负电荷在两点受的电场力
14.在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板与一个静电计相接，极板接地，下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是( )
A. 极板上移
B. 极板右移
C. 极板左移
D. 极板间插入一云母片
15.在如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，闭合开关，电灯正常发光。两块电表均为理想电表。在滑片向右移动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变小
B. 电源的总功率变大
C. 灯泡变暗
D. 电压表的示数变小
16.如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，左右两端点等高，分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。、为轨道的最低点。则下列分析正确的是( )
A. 两个小球到达轨道最低点的速度
B. 两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力可能为
C. 小球第一次到达点的时间小于小球第一次到达点的时间
D. 磁场中小球能到达轨道另一端最高处，电场中小球不能到达轨道另一端最高处
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
17.某实验小组尝试测量某款电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。
某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将的定值电阻串入电路中，如图______选填“乙”或“丙”，解决了这一问题。
多次调节滑动变阻器的阻值，读出相应的电压表和电流表示数和，用测得的数据描绘出如图丁所示的图像，则该电池的电动势 ______，内阻 ______结果均保留两位有效数字。
该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，与真实值相比，电动势的测量值______，内阻的测量值______。选填“偏大”、“偏小”或“准确”
18.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。
螺旋测微器和游标卡尺的示数如图中甲和乙所示，由图读得圆柱体的直径为______，长度为______。
若流经圆柱体的电流为，圆柱体两端的电压为，圆柱体的直径和长度分别用、表示，则用、、、表示的电阻率的关系式为 ______。
该合金圆柱体的额定电压为阻值大约为。为测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材：
电流表量程，内阻为
电流表量程，内阻约
电压表量程，内阻约
滑动变阻器最大阻值为
滑动变阻器最大阻值为
电源电动势，内阻可忽略
开关、导线若干
要求电表调节范围尽可能大一点，尽可能减小误差，操作方便。请根据提供的器材，设计一个实验电路，尽可能精确测量该圆柱体的阻值。
电流表应选择______，滑动变阻器应选择______。
电路图应选择______选填图中的、、或。请按照已选电路在图中正确连接实物图。
如果将两种滑动变阻器分别接入图所示的电路中，调节滑动变阻器滑片的位置，以表示滑动变阻器可接入电路的最大电阻值，以表示滑动变阻器与金属丝并联部分的电阻值，以表示两端的电压值。在图所示的三条曲线中，表示滑动变阻器接入电路时随变化的图像是______，表示滑动变阻器接入电路时随变化的图像是______选填“”、“”或“”。
电导率是电阻率的倒数，是反映水质的一项重要指标。某种饮用水的电导率约为，将该饮用水灌满一个高约、容积约的薄壁塑料瓶如图所示，瓶的两端用两个略小于瓶底面积的固定金属圆片电极密封。若采用上一问中所选的电路，请分析说明利用中的实验器材能否较为精确地测量该饮用水的电导率？
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
19.规格为“、”的小灯泡与小型直流电动机其线圈内阻为并联后，接至电动势为，内电阻的电源上，小灯泡恰好正常发光，求：
通过小灯泡的电流和电源的内电压．
电路中的总电流和通过电动机的电流．
电动机的输入功率，发热功率和电动机的输出功率．
20.如图所示，长为的绝缘细线一端悬于点，另一端系一质量为、电荷量为的小球。现将此装置放在水平的匀强电场中，小球静止在点，此时细线与竖直方向成角。已知电场的范围足够大，空气阻力可忽略不计，重力加速度为。
请判断电场强度的方向，并求电场强度的大小；
求、两点间的电势差；
若在点对小球施加一个拉力，将小球从点沿圆弧缓慢向左拉起，直至与点处于同一水平高度且该过程中细线始终张紧，则所施加的拉力至少要做多少功？
21.如图所示，两根倾斜直金属导轨、平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角，两导轨之间的距离。一根质量的均匀直金属杆放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与杆垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势、内阻的直流电源和电阻箱。已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，，，重力加速度取。
若金属杆和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻时，金属杆静止在导轨上。
如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；
如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；
如果金属杆和导轨之间的摩擦不可忽略，金属杆受到的最大静摩擦力为，整套装置处于垂直于导轨平面斜向下、磁感应强度大小的匀强磁场中，要使金属杆仍保持静止，求电阻箱接入电路中的电阻取值范围。
22.如图所示，平行板电容器极板长度为，板间距为，极板接地即电势。在电容器两极板间接交变电压，极板的电势随时间变化的图象如图所示，其最大值为电子以速度沿图中虚线方向射入两板间，并从另一侧射出。已知电子质量为，电荷量为，重力不计。
每个电子穿过偏转电场的时间极短，可以认为这个过程中两极板间的电压是不变的，偏转电场可看做匀强电场。求在时刻进入偏转电场的电子从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离；
分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法。在解决问时忽略了每个电子穿过电场过程中两极板间电压的变化，请结合下列数据分析说明其原因。已知，。
电势可以随时间变化，也可以随空间发生变化。自然界中某量的变化可以记为，发生这个变化所用的时间间隔可以记为；变化量与的比值就是这个量对时间的变化率。若空间中存在一静电场，轴与某条电场线重合。
请你类比上述变化率的概念写出电势对空间位置的变化率的表达式；
该静电场的电势随的分布可能是图所示甲、乙两种情况中的一种。请你根据电势随空间的变化情况分析比较两种情况的电场在区域内的相同点和不同点。
参考答案
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17.乙 偏小 偏小
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19.解：由题意规格为“、”的小灯泡恰好正常发光，可知电路的路端电压，则内电压：
；
由于灯泡正常发光，所以灯泡的电流为：
电路的总电流：
电动机的电流为：
电动机线圈的发热功率：
；
电动机的总功率的大小为：
；
所以电动机的输出的功率为：
答：通过小灯泡的电流，电源的内电压；
电路中的总电流，通过电动机的电流；
电动机的输入功率，发热功率热，电动机的输出功率．
20.解：由图可知，带电小球静止时电场力水平向左，因为小球带负电，故电场力方向与场强方向相反，所以电场强度方向水平向右。
小球受重力、电场力和细线的拉力，如图所示：
根据平衡条件有：
解得：；
根据匀强电场中电势差与场强的关系可得：
解得：；
小球从点沿圆弧缓慢向左拉起至与点处于同一水平高度的过程，由动能定理有：
解得所施加的拉力至少要做的功为：。
答：电场强度的方向向右，电场强度的大小为；
、两点间的电势差为；
所施加的拉力至少要做的功为。
21.解：磁场的方向向下，由左手定则可知，棒受到的安培力的方向水平向右，受力如图：
由平衡条件得：，
其中安培力的大小为：，
电流为：，
联立可得磁感应强度大小为：；
由受力分析可知当安培力方向与支持力的方向垂直时，安培力最小，磁感应强度最小，
有：，
则磁感应强度的最小值为：，
根据左手定则知，磁感应强度方向垂直于轨道平面斜向下；
最大静摩擦力向下时：，
其中：，，，
且：，
联立可得：；
最大静摩擦力向上时：，
其中：，，，
且：，
联立可得：，
则电阻箱接入电路中的电阻取值范围为。
答：若金属杆和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻时，金属杆静止在导轨上。
如果磁场方向竖直向下，满足条件的磁感应强度的大小为；
如果磁场的方向可以随意调整，满足条件的磁感应强度的最小值为、方向垂直于轨道平面斜向下；
如果金属杆和导轨之间的摩擦不可忽略，金属杆受到的最大静摩擦力为，整套装置处于垂直于导轨平面斜向下、磁感应强度大小的匀强磁场中，要使金属杆仍保持静止，电阻箱接入电路中的电阻取值范围为。
22.解：由图可知时两极板间的电压
电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动
在垂直于极板的方向上做初速度为的匀加速直线运动
其中，
代入解得 。
电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动
可知电子通过电场所用的时间为
由图可知电场变化的周期
则
可见电子通过电场所用的时间远远小于电场变化的周期，因此电子穿过平行板的过程中可以认为两板间的电压是不变的。
根据题意可知或 。
由图可知甲、乙两种情况中电势沿轴的正方向均降低，由此可知两种情况的电场方向是相同的，均沿轴的正方向。
不同点是电势随空间位置的变化快慢不同，甲电场的电势在沿轴的正方向上随空间位置均匀降低，为匀强电场。
乙电场的电势在沿轴的正方向上随空间位置降低得越来越慢，电场强弱分布不均匀，沿轴的正方向电场强度逐渐减小。
答：在时刻进入偏转电场的电子从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离为。
原因如解析所示。
电势对空间位置的变化率的表达式为或 。
相同点和不同点如解析所示。
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