2021-2022学年湖北省黄石市有色第一中学高二（上）期中物理试题含解析

2021-2022学年湖北省黄石市有色第一中学高二（上）期中物理试题

一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 关于电场强度的概念，下列叙述正确的是（　　）

A. 电场强度的方向总跟电场力的方向一致

B. 负电荷在电场中某点受到电场力的方向跟该点的电场强度的方向相反

C. 电荷在电场中受到的电场力越大，该点的电场强度就越大

D. 在电场中某点的电场强度与场源电荷无关

【答案】B

【解析】

【详解】AB．电场中某点电场强度的方向总跟正电荷在该点所受的电场力的方向一致，与负电荷在该点所受电场力方向相反，故A错误，B正确；

C．根据

可知电荷在电场中某点受到的电场力越大，该点的电场强度不一定越大，还与q的大小有关，故C错误；

D．电场中某点的场强由产生电场的电荷来决定，即与场源电荷有关，故D错误。

故选B。

2. 人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电，带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引，对电脑机房、电子厂房等单位会造成一定的影响。防静电地板又叫做耗散静电地板，当它接地时，能够使电荷耗散。地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法，正确的是（　　）

A. 地板下面铺设铝箔的作用是防潮

B. 地板必须是绝缘体材料

C. 地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维

D. 只要地板下面铺设铝箔，地板材料是绝缘的或导电的均可

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体，即要将地板上的静电导走，所以防静电地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维，故选项C正确，ABD错误。

故选C。

3. 如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则（ ）

A. V的读数变大，A的读数变小 B. V的读数变大，A的读数变大

C. V的读数变小，A的读数变小 D. V的读数变小，A的读数变大

【答案】B

【解析】

【详解】S断开，相当于电阻变大，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小，故路端电压增大，V读数变大；

把R1归为内阻，内电压减小，故R3中的电压增大，由欧姆定律可知R3中的电流也增大，电流表示数增大，

A．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故A错误；

B．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故B正确；

C．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故C错误；

D．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故D错误；

4. 图示两个相同的带电小球AB（可视为点电荷）．质量分别是m1、m2、电量分别是q1、q2，用长度相同的细线拴住并悬挂在同一点．静止时两悬线与竖直方向夹角相同．则关于m1与m2、q1与q2的关系正确的是（ ）

A. q1 = q2， m1<m2 B. q1<q2， m1 =m2

C. q1<q2，m1<m2 D. q1>q2， m1>m2

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】对右侧小球分析可知，小球受重力、拉力及库仑力而处于平衡状态

由几何关系可知

对m1研究，得到

F=m1gtanβ

因两电荷受到的库仑力相等，同理，对m2研究，得到

F=m2gtanβ,

则m1=m2；由于受力的关系与q1和q2的大小无关，两球间的库仑力大小相等，无法判断电量的大小关系．故B正确，ACD错误；

故选B．

考点：库仑定律；物体的平衡

5. 如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面，A、C是同一等势面上的两点，B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是（　　）

A. 导体内部的场强左端大于右端 B. A、C两点的电势均低于B点的电势

C. B点的电场强度大于A点的电场强度 D. 正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功，电势能减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．带电导体处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为0，导体表面为等势面，整个导体为一个等势体，A错误；

B．沿电场线方向电势降低，所以A、C两点电势大于B点的电势，B错误；

C．电场线的疏密程度表示电场强度的弱强，所以B点的电场强度小于A点的电场强度，C错误；

D．根据可知，正电荷从高电势A点沿虚线移动到低电势B点，电势能减小，电场力做正功，D正确。

故选D。

6. 如图，在位置放置电荷量为的正点电荷，在位置放置电荷量为的负点电荷，在距为的某点处放置负点电荷，使得点的电场强度为零。则的位置及电荷量分别为（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】D

【解析】

【详解】依题意，可作出P点场强叠加图如图所示

根据点电荷场强公式

两等量异种点电荷在P点的场强大小均为

则两等量异种点电荷在P点的合场强大小为

方向与+q点电荷与-q点电荷的连线平行如图所示，则负Q点电荷在P点的场强大小为

三点电荷的合场强为0，则方向如图所示，大小有

解得

由几何关系可知Q的坐标为（2a，0）。

故选D。

7. 一位同学用底面半径为的圆桶形塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化。如图所示，瓶的外壁涂有一层导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间层的塑料为绝缘电介质，其厚度为，相对介电常数为。若发现在某一小段时间内有大小为的电流从下向上流过电流计，电源电压恒定为，则下列说法正确的是（　　）

A. 瓶内液面升高了 B. 瓶内液面升高了

C. 瓶内液面降低了 D. 瓶内液面降低了

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】由图可知，液体与瓶的外壁涂的导电涂层构成了电容器，由题目图可知，两板间距离不变；液面高度变化时只有正对面积发生变化；由可知，当液面升高时，正对面积S增大，则电容增大，当液面降低时，正对面积S减小，则电容减小，由于电流从下向上流过电流计，可知该时间内电容器上的电荷量减小，由于电势差不变，那么电容的电量减小；瓶内液面降低，t时间内减少的电量

由可得

液面的高度为h时的正对面积

联立解得

故选C。

二、选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

8. 如图所示是将滑动变阻器作分压器用的电路，A、B为分压器的输出端，R是负载电阻，电源电压为U，保持恒定，滑片P位于滑动变阻器的中央，下列判断正确的是（　　）

A. 空载（不接R）时，输出电压为

B. 接上负载R时，输出电压大于

C. 负载电阻R的阻值越大，输出电压越低

D. 接上负载R后，要使输出电压为，滑片P须向上移动至某一位置

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．空载（不接R）时，触头把滑动变阻器分成相等的两部分，由串联电路特点可知，输出电压为电源电压的一半，即输出电压为，故A正确；

B．接上负载R时，R与滑动变阻器的下半部分并联，再与滑动变阻器的上半部分串联，因为并联电路的总电阻总要小于任一支路的电阻，而串联电路中各支路的电压与电阻成正比，所以接R时，输出电压小于，故B错误；

C．负载电阻R阻值越大，负载电阻与滑动变阻器下半部分电阻的并联阻值越大，输出电压越大，故C错误；

D．接上负载R时，电路总电阻变小，干路电流变大，滑动变阻器上半部分电压变大，大于电源电压的一半，则A、B间的输出电压小于，要使输出电压为，滑片P须向上移动至某一位置，故D正确。

故选AD。

9. 一根粗细均匀的金属导线阻值为R，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则下列说法正确的是（　　）

A. 此时金属导线的阻值为2R

B. 此时通过金属导线的电流为

C. 此时自由电子定向移动的平均速率为

D. 此时自由电子定向移动的平均速率为

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】AB．将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的一半，,电阻变为原来的4倍，可知，电流I变为原来的，故A错误B正确；

CD．电流的微观表达式I=nevS，其中n、e不变，电流I为原来的，横截面积S变为原来的一半，此时自由电子定向移动的平均速率为，故C正确D错误。

故选BC。

10. 如图所示，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点，不计重力，下列说法正确的是（       ）

A. M带正电荷，N带负电荷

B. M在b点的动能小于它在a点的动能

C. N在d点的电势能大于它在e点的电势能

D. N在从c点运动到d点的过程中，电场力做正功

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由粒子只受电场力作用，电场力方向沿着径向，根据粒子运动轨迹可知：M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，故M带负电，N带正电，故A错误；
B．由正电荷周围电场线沿径向向外可知：内圈的电势比外圈的电势高；根据

Ep=qφ

因负电荷在电势越高的点电势能越低，故M在内圈的电势能比外圈低，根据能量守恒，可知M在b点的动能小于它在a点的动能；故B正确；
C．e点和d点在同一个等势面上，故N在d点的电势能等于它在e点的电势能，故C错误；

D．由正电荷周围电场线沿径向向外，可知N在从c到d的过程中，电场力做正功，故D正确。

故选BD。

11. 在x轴上有两个点电荷q1、q2，q1、q2的静电场的电势在x轴上的分布如图所示，下列正确的是（　　）

A. x<x1区域电场沿x轴负方向，x1<x<x2区域电场沿x轴正方向

B. x2处的电场强度为最大

C. 负电荷从x1移到x2，电势能增大

D. 负电荷从x1移到x2，受到的电场力减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于点电荷q1、q2都在x轴上，所以x轴上各位置的电场方向都沿着x轴向左或向右。由图像，在区域，电势逐渐更高，由沿电场方向电势逐渐降低可知，此区域电场方向都是沿x轴负方向，故A错误；

B．图像的斜率表示电场强度，x2处的斜率为零，电场强度最小，故B错误；

C．负电荷从x1处移到x2处，电场力做正功，电势能减小，故C错误；

D．从x1处移到x2，图像的斜率减小，所以电场强度减小，即电场力减小，故D正确。

故选D。

三、非选择题：共56分。

12. 为了测定元电荷的数值，某物理兴趣小组设计了如图所示的实验装置。

实验操作步骤如下；

①按图示装置安装好器材；

②调节实验仪器，使间距为d的平行金属板处于水平位置；

③闭合电源开关，通过喷雾器把油滴（由于摩擦，油滴带负电）通过平行金属板的上极板中间的小孔喷入电场中；

④通过显微镜来观察，找到悬浮不动的油滴，根据观测数据算出油滴的质量为m；

⑤根据平行金属板上所加的已知电压U，算出油滴的电荷量。

（1）平行金属板之间的电场是_______；（填“匀强电场或非匀强电场”）

（2）平行金属板的下极板带_______；（填“正电或负电”）

（3）若已知元电荷为e，重力加速度为g，则悬浮液滴所带的电荷量等于元电荷的_______倍（用m、d、U、g、e表示）。

【答案】    ①. 匀强电场    ②. 负    ③.

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1] 平行金属板之间的电场是匀强电场。

(2)[2] 油滴带负电处于平衡状态，电场力向上，则场强向下，平行金属板的下极板带负电。

(3)[3] 悬浮液滴受力

解得

13. 某同学欲将量程为200μA的电流表G改装成电压表。

①该同学首先采用如图所示的实验电路测量该电流表的内阻Rg，图中R1、R2为电阻箱。他按电路图连接好电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1后，他应该正确操作的步骤是______。

a、记下R2阻值；

b、调节R1的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度；

c、闭合S2，保持R1不变，调节R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半；

②如果按正确操作步骤测得R2的阻值为500Ω，则Rg的电阻值大小为_________；（填写字母代号）

A．250Ω    B．500Ω    C．750Ω    D．1000Ω

③这种方式测得的电流表G的内阻比实际内阻偏______（填“大”或“小”）。

④为把此电流表改装成量程为0~2V的电压表，应选一个阻值为____Ω的电阻与此电流表串联。

【答案】    ①. bca    ②. B    ③. 小    ④. 9500

【解析】

【分析】

【详解】①[1]根据电路图判断此为半偏法测内阻，先断开S2，调节滑动变阻器R1使电流表达到满偏，然后闭合S2，保持R1不变，调节电阻箱R2使电流表半偏，记下此时R2的阻值即为电流表的内阻，故正确的操作步骤为bca。

②[2]电阻箱和电流表并联，电流表电流变为一半量程，说明电阻箱分走一半电流，所以二者电流相等，则R2的阻值即为电流表的内阻，B正确。

故选B。

③[3]当S2闭合时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大，R2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。

④[4]电流表改装为电压表，那么改装后的量程为

代入数据解得

14. 燃油车退出已提上日程，不久的将来，新能源车将全面替代燃油车．某景区电动车载满游客时总质量m=1.75×103kg，以4m/s的速度在水面路面匀速行驶，驱动电机的输入电流I=20A，输入电压U=400V，电动车行驶时所受阻力位车重的0.1倍，g取10m/s2，不计电机内部摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：

（1）驱动电机的输入功率。

（2）电动车行驶时输出的机械功率。

（3）驱动电机的内阻。

【答案】（1）8kW（2）7kW（3）2.5Ω

【解析】

【详解】（1）驱动电动机的输入功率：

P入=UI=400V×20A=8000W；

（2）电动机行驶时所受阻力：

f=0.1mg＝1.75×103N；

电动机匀速行驶时F=f，电动机行驶时输出的机械功率：

P出=Fv=1.75×103×4=7×103W；

（3）驱动电机内阻的发热功率：

P热=P入-P出=8000-7000=1000W

根据P热=I2r，有：

15. 如图所示，两平行金属板板间距离d=0.6m，金属板与水平线夹角，两板所加电压为U=100V.现有一带负电液滴，质量为，以的水平速度自A板边进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，，，求：

（1）液滴的电荷量；

（2）液滴飞出平行板电容器所用的时间。

【答案】（1）；（2）0.48s

【解析】

【分析】

【详解】（1）液滴在电场中沿水平方向飞出

解得

（2）液滴在电场中沿水平方向直线运动的加速度为a，则有

解得

液滴的位移为

液滴在电场中沿水平方向直线运动的时间为t，则

解得

16. 如图甲所示，粗糙程度不同的水平绝缘轨道与光滑的竖直半圆绝缘轨道BCD相切于B点，圆轨道半径为R，空间中存在方向水平向右的匀强电场，电场强度大小为E=，将质量为m，电荷量为+q的滑块（可视为质点）在距B点为L=5R处的P点由静止释放，滑块在PB间运动的v2-x图像如图乙所示，A是PB间的一个点，滑块经B点后恰能沿半圆轨道运动到D点，重力加速度为g，求：

（1）滑块在A点与水平轨道的动摩擦因数A； 

（2）滑块在水平轨道摩擦力做功及图像中纵坐标a的值；

（3）滑块在半圆轨道上运动的最大速度。

【答案】（1）0.75；（2）-mgR；5gR；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）由图乙可知，在A处滑块加速度为零，则

μAmg=qE

解得

μA=0.75

（2）由于滑块恰能到达D点，由牛顿第二定律有

mg=

从B点到D点由机械能守恒定律有

解得

则

a=5gR

由动能定理可知

解得

Wf=-mgR

（3）滑块在圆弧轨道上等效最低点Q速度最大，OQ与竖直方向夹角为θ，如图所示，则

tanθ=

由动能定理有

qER·sinθ-mgR（1-cosθ）=

解得

vQ=