天津市滨海新区塘沽一中2024-2025学年高二（上）期中物理试卷（PDF版，含解析）

天津市滨海新区塘沽一中 2024-2025 学年高二（上）期中物理试卷
一、单选题：本大题共 5 小题，共 25 分。
1.物理思想方法是物理学科素养的重要内容，可帮助我们提升思维水平，形成综合能力。下列有关思想方
法说法正确的是( )
A.卡文迪什扭秤实验用到控制变量法 B.合力、分力概念体现了等效替代的思想
C. 与 都采用了比值定义法 D.点电荷、电场、电场线都是理想化模型
【答案】B
【解析】解：卡文迪什利用扭秤测量万有引力常量用到了放大法的思想，故 A 错误；
B.合力、分力等概念的建立体现了等效替代的思想，故 B 正确；
C. 电流公式 是欧姆定律的表达式，不是电流的定义式，不是比值定义法，电容 采用了比值定义
法，故 C 错误；
D.电场不属于理想化模型，是电荷周围客观存在的物质，点电荷和电场线是理想化物理模型，故 D 错误。
故选：。
根据物理学上的微元法、放大法、等效替换思想和比值定义法、理想模型法等对各事例进行分析判断。
考查对物理学思想方法的理解，需针对性记忆。
2.如图 、 是材料相同、厚度相同、表面为正方形的金属导体，两正方形的边长之比为 ：1，通过这两
个导体的电流方向如图所示，不考虑温度对电阻率的影响，则两个导体 与 ( )
A.串联在电路中，两导体的电压之比为 1：
B.并联在电路中，两导体的电流之比为 ：1
C.串联在电路中，两导体中自由电子定向运动速率之比为 1：
D.并联在电路中，两导体中自由电子定向运动速率之比为 ：1
【答案】C
【解析】解： 、设正方形的边长为 ，厚度为 ，根据电阻定律可知 ，解得1： 1：
1，无论在串联还是并联电路，两导体电压电流都相等，故 AB 错误；
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、两导体并联或者串联在电路中，两端电压相同，由于电阻之比是 1：1，根据欧姆定律可知通过两导体
的电流相等，根据电流的微观表达式 可知，自由电子在导体 与 中的定向移动速率之
比为 1： ：1 1：，故 C 正确，D 错误。
故选：。
材料相同，电阻率相同；根据电阻定律可以求出不同方向的电阻。
本题考查了电阻定律等知识点。电流方向不同，通过导体的电阻不同，这一点容易出错，一定要通过电阻
定律计算来确定。
3.某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流 变化的图线画在同一坐
标系中，如图中的 、、 所示。则下列说法中正确的是( )
A.图线 表示输出功率随电流 变化的关系
B.图中 线最高点对应的功率为最大输出功率
C.在图线上 、、 三点的纵坐标一定满足关系
D.两个图线交点 与 的横坐标之比一定为 1：1，纵坐标之比一定为 1：
【答案】C
【解析】解：、三种功率的表达式分别为 ， ，
故 图线为电源总功率， 为电源内部热功率， 图线为电源的输出功率，则有 ，故 A 错误，
C 正确；
B、根据上述分析可知， 点为电源输出功率最大的点，不是 点，故 B 错误；
D、当外电路的电阻与内电路的电阻相等时，电源的输出功率最大，故 点的纵横坐标分别为 4，


点表示电源的总功率与其发热功率相等，即此时电路中的电阻只有电源的内阻，故 点的纵横坐标分别

为 ，
所以两点的横坐标之比为 1：，纵坐标之比为 1：4，故 D 错误。
故选：。
根据电源消耗的总功率的计算公式 可得电源的总功率与电流的关系，根据电源内部的发热功率
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可得电源内部的发热功率与电流的关系，从而可以判断 三条线代表的关系式，在由功率的公
式可以分析功率之间的关系．
当电源的内阻和外电阻的大小相等时，此时电源的输出的功率最大，并且直流电源的总功率等于输出功
率和电源内部的发热功率的和．
4.如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量 ，电源电动势
，电源内阻为 ，不计各处摩擦，当电动机以 的恒定
速度向上提升重物时，电路中的电流 ，则( )
A.电源的输出功率为 4 B.电动机线圈的电阻为 1
C.电动机的效率为 机 D.电源的效率为 机
【答案】C
【解析】解：重物被提升的功率 3
此时电路中的电流为 ，则电源的总功率总 4
设线圈的电阻为
根据能量守恒得：总

电源的输出功率 4 出 总 4

则得： 总 43 4

电动机效率为 1 1机
3
34
1机 机

电源的效率为 总 1机 4 4 1机 ΨΨ机，故 ACD 正确，B 错误。
总
故选：。
当电动机以恒定速度向上提升重物时，同时电动机因线圈电阻消耗功率，则电源产生的总功率等于提升物
体消耗的功率加上线圈电阻消耗的功率，效率等于有用功率与总功率之比．
本题要知道电动机正常工作时的电路是非纯电阻电路，关键要准确分析功率是如何分配，根据能量转化和
守恒定律进行列式解答这类问题．
5.示波器是一种多功能电学仪器，它是由加速电场和偏转电场组成。如图所示，电子在电压为1的电场中
由静止开始加速，然后射入电压为的平行金属板间的电场中，入射方向与极板平行，在满足电子能射出
平行电场区的条件下，下述情况一定能使电子偏转角度变大的是( )
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A. 1变大，变大 B. 1变小，变大 C. 1变大，变小 D. 1变小，变小
【答案】B
【解析】解：设电子进过加速电场加速后的速度为 ，电子在加速电场1中做匀加速直线运动，根据动能
定理有：1
1
，

设偏转电场极板长为 ，板间距离为 ，电子在偏转电场中做类平抛运动，在竖直方向上有： ，

则偏转角的正切值
代入以上已知量解得： 1
。
由此可知，减小1，增大可以使 增大，从而使变大。故 B 正确，ACD 错误。
故选：。
电子在加速电场中做匀加速直线运动，先根据动能定理求出电子射出加速电场时的速度；电子进入到水平
放置的平行板之间做类平抛运动，
再运用平抛运动规律，先求出电子射出偏转电场时的竖直速度大小，再结合数学知识可求出电子的偏转角
的正切值，从结果即可分析解答。
解答本题的关键是：要熟练掌握电子在加速电场和偏转电场中所遵循的物理规律，灵活运用动能定理和平
抛运动的知识来解题，最后根据计算的结果进行讨论可得出答案。
二、多选题：本大题共 3 小题，共 15 分。
6.如图所示的电路中， 是光敏电阻，当光照强度增大时，它的阻值减
小。电压表和电流表均为理想电表，当外界的光照强度减弱时，下列说
法正确的是( )
A.电流表的示数增大
B.电压表的示数增大
C.电阻的功率减小
D.电源的输出功率减小
【答案】BC
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【解析】解：、当光照强度减弱时，光敏电阻的阻值增大，根据“串反并同”可知，电流表示数减小，
电压表示数增大，故 B 正确，A 错误；
C、因为通过电路的电流变小，根据 可知，电阻的功率减小，故 C 正确；
D、当电源内阻等于外电阻时，电源的输出功率最大，因为不知道电源内阻和外电阻的关系，所以电源的输
出功率无法判断，故 D 错误。
故选：。
根据“串反并同”分析电压表和电流表示数的变化；根据 分析电阻电功率的变化，因为不知道电
源内阻和外电阻的关系，所以电源的输出功率无法判断。
掌握在动态电路分析中的二级结论“串反并同”，知道电源内阻等于外电阻时，电源的输出功率最大。
7.在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从 点竖直向上抛出，
其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上 、 两点在同一水平线上，
为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为 Ψ，在 点的动能为 ，不
计空气的阻力，则下列判断正确的是( )
A.小球两段水平位移1与之比为 1：3
B.小球所受电场力与重力之比 3：4
C.小球从 点运动到 点的过程中最小动能为
D.小球落到 点时的动能为 3
【答案】AD
【解析】解：由题可知，小球在水平方向做初速度为 的匀加速直线运动，在竖直方向做竖直上抛运动，
根据竖直上抛运动的对称性可知，小球从 到 的运动时间与从 到 的运动时间相等，根据初速度为
的匀加速直线运动的推论可知，连续相等时间内的位移之比为 1：3：：： 1，则小球两段水平
位移1与之比为 1：3；故 A 正确；
B.设小球的质量为 ，在 、 两点的速度为 、 ，从 点至 点的时间为 ，小球所受重力和电场力
分别为 ， 、
1
由题知，在 点，有：

Ψ
1
，在 点，有

，
结合 分析可知，竖直方向上，有： ，在水平方向上，有： ，
联立可得 ： ： 3，故 B 错误；
D.设物体在 动能为，水平分速度为 ，竖直分速度为 ，物体在 点水平分速度为 ，竖直分速
度为 ，在 点水平分速度为 ，竖直分速度为 ，结合前面分析可知，由竖直方向运动对称性知：
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1


Ψ，
1 1 1 1
对于水平分运动运用动能定理得： 1 ，1 ，
1
其中：1： 1：3，且：



，
联立可得：1 1 ， 4， 3，故 D 正确；
C.如图所示，设电场力与重力的合力即等效重力 与竖直方向的夹角为，

据几何关系可知 俘

其中 ： ： 3，
联立可得： 俘 1，
当小球的速度方向与 垂直时，小球的速度最小，动能最小，如图中 点，
故最小动能为： 1 1 俘 俘 俘
1 sin
Ψ 1
4
；故 C 错误；
故选：。
A.由题可知，小球在水平方向做初速度为 的匀加速直线运动，在竖直方向做竖直上抛运动，根据不同方
向的运动特征，即可分析求解；
B.根据动能与速度的关系分别列式，结合 分析，列出不同方向速度与力的关系，进而求解；
D.结合前面分析，由竖直方向运动对称性及水平方向电场力做功的情况，分别列式，即可求解；
C.运用等效重力求极值，即可求得小球动能的最小值。
本题运用运动的合成和分解法处理小球的运动，抓住竖直方向上运动的对称性得到时间关系是关键。运用
等效重力求极值，得到小球动能的最小值是易错点。
8.如图甲所示，、 两极板与交变电源相连，交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示， 板的电势

为 ，质量为 ，电荷量为 的电子仅在电场力作用下，在 4时刻从 板的小孔处由静止释放进入两
极板间运动，恰好能到达 板，则( )
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A. 电子在两极板间的最大速度为
B.两极板间的距离为 1
C.若将 极板向上移动少许，则电子到达 板时速度大于
D. 若电子在 Ψ时刻进入两极板，它将一直加速向 极板运动，最终到达 极板
【答案】BD

【解析】解：、电子在 4时刻，由静止释放，进入两极板间运动，先加速后减速，由电子可以恰好到
达 3板，可知电子恰好在4 时到达 板；
1
若极板间距为 ，则加速度为： ，极板间距满足

4 ，解得

1 ，故 B 正
确；
A 、由 选项分析可知，电子在时，电子的速度最大，最大速度为： 4 ，解得：

，
故 A 错误；
C、该极板与电源相连，极板间电压不变，极板间的电场强度也不变，故电子受力没有变化，电子到达
板时的速度为 ，故 C 错误；
D 1 、在 Ψ时进入极板，则在Ψ∽时间内，做匀加速运动，若可以一直加速，则位移为：

Ψ ，
解得： 3 ，可知 偸 ，可知电子在加速的过程中到达 板，故 D 正确。
故选：。
根据带电粒子在电场中的受力，结合匀变速直线运动的规律，可得到电子在电场中运动的位移表达式，结
合电子可以恰好到达 板，即可计算两极板间的距离；由电子的运动状态、匀变速运动关系式，即可计算
电子的最大速度；由电源与电容的连接情况，即可判断两极板间的电场强度变化情况，结合电子的运动特
点，即可判断电子到达 电时的速度是否大于 ；电子进入两极板的时刻变化后，由匀变速运动学关系式，
可得到电子在电压变化之前的时间内可以向右移动的位移，与两极板的间距比较，即可判断电子的运动状
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态。
本题考查带电粒子在周期性变化的电场中的运动特点，关键是根据电子可恰好到 板，得到极板间距与电
子位移的关系式。
三、实验题：本大题共 2 小题，共 14 分。
9.某物理兴趣小组要测量一节干电池的电动势和内阻。他们在实验室找到了如下器材：电流表量程
～，电压表量程 ～3，滑动变阻器，开关、导线若干。
1为了减小误差，他们应选择如图______选填“甲”或“乙”所示的电路进行实验；
按所选电路进行实验，得到多组电流表的示数 和对应的电压表示数 ，以 为纵坐标， 为横坐标将
得到的数据进行描点，连线后得到一条倾斜直线，如图丙所示，由图像得出电池组的电动势 ______，
内阻 ______。结果均保留 位小数
【答案】甲 14Ψ Ψ
【解析】解：1干电池的内阻较小，用乙图电路中的电流表分压影响较大，因此选择甲电路；
根据闭合电路的欧姆定律有

则 图像的表达式为

即 图的纵截距表示电池的电动势，斜率的绝对值表示电池的内阻，即
14Ψ 14Ψ1， Ψ。
故答案为：1甲；14Ψ；Ψ。
1根据电池内阻、电压表内阻和电流表内阻比较产生误差的影响大小判断；
根据闭合电路的欧姆定律结合 图像求解电池的电动势和内阻。
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本题考查测电源的电动势和内阻的实验，要求学生熟练掌握实验原理闭合电路的欧姆定律、实验器材、数
据处理和误差分析。
10.某物理探究小组的同学测量均匀金属实心圆柱体电阻的电阻率。
1使用螺旋测微器测定金属实心圆柱体直径 ，某次测量结果如图甲所示，读数为______ ，然后用游标
卡尺测量其长度 如图乙所示，可知其长度为______ 。
用伏安法测圆柱体电阻的阻值，提供如下器材：
电池组 ：电动势 3，内阻不计；
电流表1：量程 ～1 ，内阻约为 1；
电流表：量程 ～3，内阻为 1；
滑动变阻器1：阻值范围 ～1，额定电流为 ；
电阻箱：阻值范围 ～，额定电流为 1；
待测电阻约 1Ψ
开关 ，导线若干。
要求实验中尽可能准确地测量的阻值，请回答下列问题：
为了测量待测电阻两端的电压，将电流表______填写器材字母代号与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调
到______，改装成一个量程为 ～3 的电压表。
在方框中画出测量阻值的电路图如图丁，并在图中标明器材代号。
【答案】
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【解析】解：1螺旋测微器的精确度为 1 ，金属实心圆柱体直径 1
，游标卡尺的精确度为 1 ，金属实心圆柱体长度
1
根据电表的改装原理可知，应将电流表与电阻箱串联，改装成一个量程为 ～3 的电压表，根据
3欧姆定律，串联电阻阻值为 31
1
待测电阻较小，电流表采用外接法，滑动变阻器最大阻值较小，采用分压式接法，如图
故答案为：1，；，；电路图如上所示。
1根据螺旋测微器和游标卡尺的读数规则完成读数；
根据电流表的内阻值的条件选择改装的表头，结合欧姆定律计算改装时串联电阻；
根据电表参数结合待测电阻值以及电压要求，分析采用的电流表的接法以及滑动变阻器的接法再作出合
适的电路。
考查基本器材的使用以及电流表和滑动变阻器的接法，会根据题意进行准确分析解答。
四、计算题：本大题共 3 小题，共 46 分。
11.如图所示，长 1 的绝缘轻杆上端固定在 点，质量 、电荷
量 的带正电金属小球套在绝缘轻杆上，空间存在水平向右的匀强电场，
球与杆间的动摩擦因数 当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑， 取
1 。
1求匀强电场的电场强度大小；
改变轻杆与竖直方向的夹角，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为 ，并将小球从 点静止释放，求小
球离开杆时的速度大小。
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【答案】解：1当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，故小球受力平衡；

由小球受重力、电场力、杆的支持力和摩擦力作用可得： ，所以，匀强电场的电场强度为：
1；
改变轻杆与竖直方向的夹角，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为 ，故支持力为零，则重力、电场力
1 4
垂直轻杆方向分力平衡，故有： 俘 ，所以， 3，故 3， 俘 Ψ，
；
那么，小球受到合外力 俘 3 4 1，

故小球从 点静止释放，沿杆做加速度 3
的匀加速直线运动，故小球离开杆时的速度
；
答：1匀强电场的电场强度大小为 1；
改变轻杆与竖直方向的夹角，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为 ，并将小球从 点静止释放，则小
球离开杆时的速度大小为 。
【解析】1根据杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，由受力平衡求解；
根据摩擦力为零得到正压力为零，从而得到轻杆与竖直方向的夹角，即可求得小球所受合外力，进而得
到小球加速度，最后由匀加速直线运动规律求得末速度。
物体在匀强电场中受到的电场力为恒力，故常根据牛顿第二定律求得加速度，然后由匀变速运动规律求得
速度、位移等问题。
12.如图所示，长为 的轻质绝缘不可伸长细线，一端固定在 点，一端系
一质量为 ，带电量大小为 的小球。空间中有水平向右匀强电场，现将小
球置于细线水平伸直的位置 ，然后静止释放，小球在位置 时速度为零，
已知 与竖直方向成 3，重力加速度为 。试求：
1匀强电场的电场强度大小；
小球释放后绳子中最大拉力大小。
【答案】解：1小球由静止释放，到 时速度为 ，由题知，该过程重力做正功，绳子拉力不做功，则电
场力做负功，该小球带负电，
设匀强电场的电场强度大小为 ，由动能定理可得： 3 俘3 ，
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解得： 3 3 俘3 3 ；
由1知，小球所受电场力大小为 3 ，方向水平向左，3
设小球所受电场力与重力的合力为 ：等效重力，可得如图
由图可得，
3
3 ，则 3，
则 3 ，方向与竖直方向夹角为 3，指向左下方， 俘3 3
则 点即等效最低点，小球在 点时速度最大、绳子的拉力最大，
小球由释放到 点，由动能定理得： 3 俘3 1

，

小球在 点，由牛顿第二定律可得： ，
联立可得： 4 3 3 ；
3
答：1匀强电场的电场强度大小为 3 ；
小球释放后绳子中最大拉力大小为4 3
3 。
【解析】1小球由静止释放，到 时速度为 ，由题知，该过程重力做正功，绳子拉力不做功，则电场力
做负功，该小球带负电，由动能定理列式，即可求解；
由1知，小球所受电场力大小及方向，进而确定小球所受电场力与重力的合力等效重力，由图找到等
效最低点，由动能定理、牛顿第二定律分别列式，即可求解。
本题主要考查电场力综合问题，需注意动能定理的应用，解答本题时确定“等效重力”的大小和方向是关
键。
13.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
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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。
1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 Ψ 个圆筒后被导出的电子恰能沿圆弧虚线运动，求第 Ψ 个圆筒的长度和转向器虚线处电场强度的大
小；
3第问中的电子能经过偏移器，求偏移器间所加电压的范围。
【答案】解：1由题意可知，电子在电场中被加速，由此电场力对电子做正功，则要求 点电势高；电子
在第一次加速过程应用动能定理可得： 偸 1 偸 1，解得： 1 ；
电子在圆筒中做匀速直线运动，则有：Ψ Ψ
1
电子经过 Ψ 次加速后，有：Ψ 偸 Ψ
偸所以 Ψ
1偸
电子在转向器中做匀速圆周运动，则有： Ψ，解得： ；
3电子在偏移器中做类平抛运动，有： Ψ
1 1

偸
联立解得：偸 1偸
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故所加电压的范围为： 1偸 偸偏 1偸。
偸
答：1 点电势高，经过一次加速后电子的速度为 ；
Ψ 偸 1偸第 个圆筒的长度为 ，转向器虚线处电场强度的大小为 ；
3偏移器间所加电压的范围为 1偸 偸偏 1偸。
【解析】1由于电子被加速，则 电势高，根据动能定理可求电子的速度；
根据匀速直线运动的位移公式和动能定理求第 Ψ 个圆筒的长度，再根据圆周运动求电场强度；
3根据类平抛运动的规律求偏移器间所加电压的范围。
本题考查粒子在电场中的运动问题，学生应熟练对动能定理、匀加速直线运动位移一时间公式的运用，是
一道中等难度题。
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