北京市朝阳区和平街第一中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题(含解析)

北京市朝阳区和平街第一中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.下列物理量中与试探电荷有关的是( )
A. 电场力 B. 电场强度
C. 电势 D. 电势差
2.如图所示，两个等量异种点电荷分别位于、两点，、是连线上的两点，且。下列说法正确的是( )
A. 点电场强度比点电场强度大
B. 点电势与点电势相等
C. 若两点电荷的电荷量均变为原来的倍，点电场强度大小也变为原来的倍
D. 若两点电荷的电荷量均变为原来的倍，、两点间电势差不变
3.某带正电的导体周围的电场线和等势线的分布如图所示。用、和、分别表示、两点的电场强度大小和电势，下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
4.下图列出了某型号电风扇铭牌上的主要参数如图，当在小电风扇上加电压时，小电风扇不转动，测得通过它的电流为，根据题中和铭牌上提供的信息判断( )
A. 小电风扇的内阻为
B. 当在小电风扇上加电压时通过的电流为
C. 小电风扇正常工作时的机械功率为
D. 小电风扇正常工作时的热功率为
5.如图所示，两个带等量正电的点电荷位于、两点上，、是连线中垂线上的两点，为、的交点， 。一不计重力带负电的点电荷在点由静止释放后( )
A. 做匀加速直线运动 B. 在点所受静电力最大
C. 由到的时间等于由到的时间 D. 由到的过程中电势能先增大后减小
6.如图所示，以点为圆心的圆上有、、三点。、、三点将圆三等分，其中、的连线水平。在、两点各固定一个电荷量为的点电荷，在点固定一个电荷量为的点电荷。圆的半径为，则点的电场强度大小和方向为( )
A. 电场强度为零 B. 电场强度为，方向竖直向上
C. 电场强度为，方向竖直向下 D. 电场强度为，方向竖直向下
7.如图所示是测定液面高度的电容式传感器示意图，为电源，为灵敏电流计，为固定的导体芯，为导体芯外面的一层绝缘物质，为导电液体．已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏．如果在导电液体的深度发生变化时观察到指针正向左偏转，则( )
A. 导体芯所带电荷量在增加，液体的深度在增大
B. 导体芯所带电荷量在减小，液体的深度在增大
C. 导体芯所带电荷量在增加，液体的深度在减小
D. 导体芯所带电荷量在减小，液体的深度在减小
8.如图所示是某种手机电池外壳上的文字说明，则下列说法正确的是( )
A. 该电池的容量为
B. 该电池待机时的平均工作电流约为
C. 与均属于能量的单位
D. 该电池通过静电力做功将其它形式的能转化为电能
9.如图所示，用一不可伸长的绝缘细线拴一个带正电的小球，让它在竖直向下的匀强电场中绕点做竖直平面内完整的圆周运动，、两点分别是圆周的最高点和最低点，那么( )
A. 小球经过点时细线上的拉力大于经过点时细线上的拉力
B. 小球经过点时，动能最大，电势能最小
C. 小球经过点时，其动能与重力势能之和最大
D. 小球在整个圆周运动过程中，系统机械能守恒
10.如图所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，理想电压表、的示数随理想电流表示数的变化情况如图所示，下列说法正确的是( )
A. 滑动变阻器的最大阻值为 B. 电源的电动势为
C. D. 电源内阻为
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
11.有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流为，设每单位体积的导线有个自由电子，电子电量为，此时电子的定向移动速度为，在时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )
A. B. C. D.
12.如图所示，一块均匀的长方体样品，长为，宽为，厚为，电流沿方向时测得该样品电阻为，则下列说法正确的是( )
A. 该材料的电阻率为
B. 温度不变，减小沿方向的电流时，该材料的电阻率变大
C. 若电流沿方向时，该样品的电阻为
D. 若电流沿方向时，该样品的电阻为
13.如图所示，大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表和变阻箱改装而成。已知灵敏电流表的满偏电流为，内阻为，变阻箱接入电路的阻值为。下列说法正确的是( )
A. 改装为量程的电流表，选择图甲，
B. 改装为量程的电流表，选择图乙，
C. 改装为量程的电压表，选择图甲，
D. 改装为量程的电压表，选择图乙，
14.水平地面上方有水平向右的匀强电场，从地面上的点斜向右上方以速度抛出一个带电荷量为、质量为的小球，速度方向与水平地面的夹角，轨迹如图所示，点为轨迹最高点，、两点高度相等，小球落在水平地面的点，忽略空气阻力的影响，取，匀强电场的场强大小为，则( )
A. 小球在空中速度的最小值位于点的右侧 B. 小球在点的速度为
C. 小球落地时与水平方向的夹角大于 D. 、两点的距离为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.电流传感器可以捕捉到瞬间变化的电流，它与计算机相连，可直接显示出电流随时间变化的图像。电容器的充、放电电路如图甲所示，直流电源输出电压恒为，定值电阻阻值较大。先使开关与端相连，电源向电容器充电，然后把开关掷向端，电容器通过电阻放电。计算机屏幕上显示的电容器放电时的图像如图乙所示。试回答下列问题：
电容器放电时流过电阻的电流方向为_______填“从右向左”或“从左向右”；
乙图中每个小格的面积为，图像与横轴围成的部分大约有个小格，根据以上信息估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量为_______；
根据前面的信息估算出该电容器的电容为_______。
16.在“测量金属丝的电阻率”实验中，选用金属丝的电阻约为。
实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
电压表量程，内阻约
电流表量程，内阻约
滑动变阻器最大阻值，额定电流
电源电动势为，内阻不计
某同学为了使金属丝两端电压调节范围更大，并使测量结果尽可能准确，应选用下图所示的________电路进行实验。
A. ．
C. ．
该同学建立 坐标系，如图所示。图中已标出了与测量数据对应的六个坐标点，请描绘出 图线_______，并由图线数据计算出金属丝的电阻为_______保留两位有效数字。设被测金属丝电阻为，金属丝直径为，接入电路部分的长度为，则该金属丝电阻率的表达式是 ________用题目给出的物理量符号表示。
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.如图所示，一个点电荷形成的电场中有、两点。一个电荷量的试探电荷在点所受静电力。现将该试探电荷从点移到点，静电力做功。求：
点电场强度的大小；
、两点间的电势差；
若取点电势，则点电势。
18.如图所示，真空中平行金属板、之间距离为，两板所加的电压为。一质量为、电荷量为的带正电粒子从板由静止释放。不计带电粒子的重力。
求带电粒子所受的静电力的大小；
求带电粒子到达板时的速度大小；
若在带电粒子运动距离时撤去所加电压，求该粒子从板运动到板经历的时间。
19.如图所示，真空中、两点分别固定电荷量均为的两个点电荷，为、连线的中点，为、连线中垂线上的一点，点与点的距离为，与的夹角为，中垂线上距离点为的点的电势为以无穷远处为零电势点。一个质量为的点电荷其电荷量远小于，以某一速度经过点，不计点电荷的重力，静电力常量为。
画出点的电场强度方向；
若经过点的点电荷的电荷量为，速度方向由指向，要让此点电荷能够到达点，求其在点的速度最小值；
若经过点的点电荷的电荷量为，要让此点电荷能够做过点的匀速圆周运动，求其在点的速度的大小和方向。
20.某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物视为小球组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为，间距为、不考虑重力影响和颗粒间相互作用。
若不计空气阻力，质量为、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压；
若计空气阻力，颗粒所受阻力与其相对于空气的速度方向相反，大小为，其中为颗粒的半径，为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。
、半径为、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压；
、已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为和的两种颗粒，若的颗粒恰好被收集，求的颗粒被收集的百分比。
答案和解析
1.
【解析】由电场力 可知，电场力既与电场 有关，也与检验电荷 有关，故A符合题意；
B.电场强度是描述电场的力的性质的物理量，由定义式 可知，是由电场本身决定的，与检验电荷无关，故B不符合题意；
C.电势是描述电场的能的性质的物理量，由定义式 可知， 是由场源和位置决定的，与检验电荷无关，故C不符合题意；
D.电势差 是由电场本身以及电场中的两点的位置决定的，与检验电荷无关，故D不符合题意；
故选A。
2.
【解析】】由等量异种点电荷的电场线分布特点知，、两点电场强度大小相等，A错误；
B.由沿电场线方向电势越来越低知，点电势高于点电势，B错误；
由电场叠加得点电场强度
若仅两点电荷的电荷量均变为原来的倍，则点电场强度大小也变为原来的倍，同理点电场强度大小也变为原来的倍，而间距不变，根据 定性分析可知、两点间电势差变大，C正确，D错误。
故选C。
3.
【解析】根据电场线的疏密程度表示电场强度大小，可知、两点的电场强度大小关系为
故AB错误；
根据沿电场线方向电势降低，可知、两点的电势大小关系为
故C错误，D正确。
故选D。
4.
【解析】小风扇不转时电路为纯电阻电路，根据欧姆定律可得
故A错误；
B.当电压为时，风扇正常工作，由公式可得
故B错误；
C.风扇正常工作时机械功率为
故C错误；
D.风扇热功率为
故D正确。
故选D。
5.
【解析】带负电的点电荷在点由静止释放，将以点为平衡位置做往复运动，在点所受电场力为零，故AB错误；
C.根据运动的对称性可知，点电荷由到的时间等于由到的时间，故C正确；
D.点电荷由到的过程中电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误。
故选C。
6.
【解析】、、三点的点电荷在 点产生的电场强度大小均为 ，根据对称性和几何关系，、两点的点电荷在 点产生的电场强度为 ，方向竖直向下，点的点电荷在 点产生的电场强度为 ，方向竖直向下，所以 点的电场强度为 ，方向竖直向下。
故选C。
7.
【解析】电流计指针向左偏转，说明流过电流计的电流由左右，则导体芯所带电量在减小，电容两端间的电势差不变，由可知，芯与液体形成的电容器的电容减小，根据 ，知正对面积减小，则液体的深度在减小，故D正确。
8.
【解析】该电池的容量为
选项A错误；
B.该电池待机时的平均工作电流约为
选项B正确；
C. 是电量单位，属于能量的单位，选项C错误；
D.该电池通过非静电力做功将其它形式的能转化为电能，选项D错误。
故选B。
9.
【解析】小球在竖直平面内做完整的圆周运动，从点到点重力与电场力做正功，所以小球在点速度最大，设小球在点速度大小为 ，在点速度大小为 ，小球质量为，带电荷量为，电场强度为，细线的长度为，重力加速度为，细线上的拉力为，由牛顿第二定律，在点可得
在点可得
所以小球经过点时细线上的拉力小于经过点时细线上的拉力，A错误；
B.小球从点到点的过程中，重力与电场力做负功，重力势能增大，电势能增大，动能减小， B错误；
C.小球从点到点的过程中，重力与电场力做正功，小球的电势能减小，动能增大，机械能增大，因此小球经过点时机械能最大，所以其动能与重力势能之和最大，C正确；
D.小球在整个圆周运动过程中，除重力做功外，电场力也做功，因此系统机械能不守恒，D错误。
故选C。
10.
【解析】由电压表的示数随电流表示数的变化图像可知
当 时，此时外电路的阻值达到最大，则
则的最大值为
外
A正确，C错误；
根据闭合电路欧姆定律可得
外
外
解得
，
BD错误。
故选A。
11.
【解析】在 时间内，通过导体横截面的自由电子数目
或者
故选BC。
12.
【解析】电流沿方向时测得该样品电阻为，长度为，横截面积为，根据电阻定律得
解得该材料的电阻率为
故A正确；
B.导体电阻率与材料本身有关，与温度有关，与流过的电流无关，所以温度不变，减小沿方向的电流时，该材料的电阻率不变，故B错误；
当电流沿方向时，长度为，横截面积，根据电阻定律得
故C正确，D错误。
故选AC。
13.
【解析】若改装成的电流表，应该并联一个小电阻，起到分流的作用，分流电阻的阻值
A正确，B错误；
若装为 量程的电压表，应该串联一个大电阻，起到分压的作用，分压电阻的阻值
C错误，D正确。
故选AD。
14.
【解析】从到为斜抛运动，则在做高点速度最小，则此过程中点速度最小，故A错误；
B.小球在竖直方向与水平方向的初速度为
点为轨迹最高点，所以在点竖直速度为，由
联立解得
即小球在点的速度为，故B正确；
C.小球从到的时间为从到的时间的两倍，则到点时，水平速度为
则小球落地时与水平方向的夹角正切为
故C错误；
D.、两点的距离为
故D正确。
故选BD。
15.从右向左



【解析】由于电容器充电时，上极板和电源正极相连，所以上极板带正电，下极板带负电，放电时，电流从上极板流出，所以流过电阻的电流方向应从右向左。
图线与坐标轴所围区域的面积表示电容器在全部放电过程中释放的电荷量，所以
根据电容器的电容的定义式可得
16.
见解析

【解析】本实验要求金属丝两端电压调节范围更大，则滑动变阻器应采用分压式接法，同时由于
为使测量结果尽可能准确，电流表应采用外接法。
故选A。
描点连线作图，如图所示
由图可知
根据电阻定律
所以
17.

【解析】根据电场强度的定义式可得
、两点间的电势差
根据电势差的计算公式
可得
18. ； ；
【解析】两极板间的场强
带电粒子所受的静电力
带电粒子从静止开始运动到板的过程，根据功能关系有
解得
设带电粒子运动 距离时的速度大小为，根据功能关系有
带电粒子在前 距离做匀加速直线运动，后 距离做匀速运动，设用时分别为、，有
，
则该粒子从板运动到板经历的时间
19.； ； ，方向垂直于纸面向里或者向外
【解析】根据对称性可知，点电场场强方向沿着连线的中垂线向上，如图所示
点电势为
点电势为
设此点电荷刚好能够到达点，由能量守恒定律可得
解得
设圆周运动的半径为 ，点电场场强大小为 ，则有
联立解得
方向垂直于纸面向里或者向外。
20. ；、 ；、
【解析】只要紧靠上极板的颗粒能够落到收集板右侧，颗粒就能够全部收集，水平方向有
竖直方向
根据牛顿第二定律
又
解得
颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，竖直方向
且
解得
带电荷量的颗粒恰好被收集，颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有
在竖直方向颗粒匀速下落
的颗粒带电荷量为
颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有
设只有距下极板为 的颗粒被收集，在竖直方向颗粒匀速下落
解得
的颗粒被收集的百分比
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