福建省福建师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试卷（解析版）

这是一份福建省福建师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试卷（解析版），共23页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，实验避，计算题等内容，欢迎下载使用。
（满分：100分，考试时间：90分钟）
试卷说明：
（1）本卷共四大题，19小题。所有的题目都解答在答案卷上，考试结束，只要将答案卷交上来。
（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备
一、单项选择题：（本大题共8小题，每小题4分，共32分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得4分，错选或不选的得0分）
1. 物理学中常常用物理量之比来定义一个新的物理量，我们称之为比值定义法。下列四个选项中不属于比值定义的物理量是（ ）
A. 电容B. 电阻
C. 电势D. 点电荷的场强
【答案】D
【解析】
【详解】A．电容C是由电容器本身决定的，与电压、电荷量无关，属于用物理量之比定义新的物理量，故A不符合题意；
B．电阻R是由电阻本身决定的，与电压、电流无关，属于用物理量之比定义新的物理量，故B不符合题意；
C．电势φ是电荷所受具有的电势能与该电荷所带电荷量的比值，电势与电势能、电荷量无关，属于用物理量之比定义新的物理量，故C不符合题意；
D．点电荷的电场强度E与场源电荷Q成正比，与电场中某点到场源电荷的距离r的平方成反比，所以不属于比值定义法，故D符合题意。
2. 随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后（ ）
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A. 电容器的电容变小
B. 电容器的带电量增大
C. 极板间电场强度变小
D. 膜片下移过程中，电流表有从a到b的电流
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．根据电容器表达式
当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式
由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，即电容器被充电，电流表有从b到a的电流，AD错误，B正确；
C．由匀强电场公式得
所以当电压不变，两个极板的距离减小时，极板间电场强度变大，C错误。
故选B。
3. 避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中央的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面，M、N、P是电场中三个点，其中M、P是关于AB直线对称的两个点，下列说法正确是（ ）

A. N点的电势比M点的电势高
B. M点的场强和P点的场强相同
C. 将一个试探电荷从M点移动到N点，电场力做正功
D. 试探电荷在P点的电势能大于在N点的电势能
【答案】C
【解析】
【详解】A．沿电场线电势逐渐降低，可知M点的电势比N点的电势高，故A错误；
B．电场方向沿电场线的切线方向，则M、P两点电场强度方向不同，故B错误；
C．正的试探电荷从M点到N点，电场力方向与位移方向相同，电场力做正功，故C正确；
D．试探电荷从P点到N点电场力与运动夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大，P点电势能小于在N点的电势能，故D错误。
故选C。
4. 某地新装了一批节能路灯可通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。其内部电路简化原理图如图所示，电源电动势为，内阻为，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）现增加光照强度，灯泡电阻不变，则下列判断正确的是（ ）

A. A灯变暗，B灯变亮B. 电源的总功率变小
C. 电源的输出功率变大D. 电源的效率变小
【答案】D
【解析】
【详解】A．光照强度增大，光敏电阻阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，内阻的内电压增大，路端电压减小，则A灯变暗，通过A灯电流减小，则通过电流增大，则两端的电压增大，B灯两端的电压减小，B灯变暗，故A错误；
BC．电源的总功率为
电源电动势不变，电路总电流增大，则总功率变大；由于不知道电源内阻与外电路电阻的大小关系，则无法判断输出功率的变化，故BC错误；
D．电源的效率为
路端电压减小，则电源的效率变小，故D正确。
故选D。
5. 如图为电阻A、B的伏安特性曲线，下列说法正确的是（ ）

A. 电阻A为线性元件，其阻值为0.2Ω
B. 随着所加电压的增大，电阻B的阻值增大
C. 电阻B的图线上某点切线的斜率为其相应状态的阻值
D. 在两图线的交点P处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图像可知，电阻A的伏安特性曲线为直线，所以电阻A是线性元件，其阻值
故A错误；
BC．电阻B的伏安特性曲线为曲线，因此电阻B为非线性元件，曲线上各点与原点连线的斜率的倒数表示其电阻；根据图像可知，曲线上各点与原点连线的斜率逐渐增大，所以电阻B的电阻随着所加电压的增大，阻值减小，故BC错误；
D．两条图线的交点，所对应的和相等，根据电阻的定义式
可知，此时电阻A的阻值等于电阻B的阻值，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，空间中有两个固定的等量正点电荷，两电荷的连线处于水平方向，O为连线的中点，P、M为连线的中垂线上的两点且在竖直方向，且。现将一带负电的小球从P点静止释放，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）

A. 从P到O的过程中，小球的电势能一直增大
B. 从P到O的过程中，小球的加速度一直增大
C. 从P到M的过程中，小球的机械能先增大后减小
D. 到达M点时，小球的速度为0
【答案】C
【解析】
【详解】AC．在等量同种正点电荷连线中垂线上，OP段电场强度方向，负点电荷从P点到O点运动的过程中，所受的电场力方向由，电场力做正功，重力做正功，小球的速度增大，电势能一直减小，越过O点后，OM段电场强度方向由，小球所受的电场力方向由，电场力做负功，小球的速度减小，故小球的机械能在PO段增大，在OM段减小，故C正确，A错误；
B．O点的场强为零，小球通过O点时的加速度为零．由于PO间电场线的疏密情况不确定，电场强度大小变化情况不确定，则电荷所受电场力大小变化情况不确定，加速度变化情况不能确定，加速度可能先增大后减小 ，也可能一直减小，不可能一直增大，故B错误；
D．根据电场的对称性原理可知，P与M两点的电势相等，则小球在这两点的电势能相等，电场力做功为零，故小球从P到M的过程中，由动能定理得
解得
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，匀强电场平行于 xOy平面坐标系，矩形 ABCD的顶点B 和D均落在y轴上，顶点A在x轴上，OB=5cm，AB=10cm，A、B、C三点的电势分别为3 V、33 V、63 V，下列说法正确的是（ ）

A. D点的电势为 18 V
B. 匀强电场平行于 y轴，且沿着 y轴负方向
C. 将一电子从 D点移动到B点，电子克服电场力做的功为 30 eV
D. 匀强电场的电场强度的大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．AC中点的电势为
所以AC中点、B点、D点为等势点，所以D点的电势为
故A错误；
B．等势线与电场线垂直，沿着电场线电势逐渐降低。因为BD为一条等势线，所以匀强电场方向为平行于x轴，沿着 x轴负方向，故B错误；
C．BD为等势线，电荷在等势线上移动，电场力不做功，故D错误；
D．根据几何关系得
根据匀强电场电场强度的表达式 得
故D正确。
故选D。
8. 在如图所示电路中，电压表为理想电压表，两电流表由相同的表头改装而成，电流表量程为，电流表量程为，闭合开关，滑动变阻器的滑片位于点时，电压表的读数分别为、两电流表示数和为，滑动变阻器的滑片位于点时，电压表的读数为、两电流表示数和为，下列判断正确的是（ ）
A. ，B. 两电流表与示数相同
C. 滑片由滑到，会变大D. 两电流表与指针偏角相同
【答案】D
【解析】
【详解】A．设滑动变阻器的滑片位于a、b点时，R2联入电路的阻值分别为R2a、R2b，由于
R2b>R2a
则闭合回路的总电阻
故
根据
表示两电流表并联的总电阻，r为电源内阻，可得
故A错误；
B．两电流表由相同的表头并联电阻改装而成，由改装电流表的原理知，量程越大并联的电阻越小，并联后的总电阻就越小，故的内阻小于的内阻，而并联电压相同，因此两电流表电流不相同，即示数不相同，故B错误；
D．两电流表由相同的表头并联电阻改装而成，而两电流表并联，因此两表头并联，故流过两表表头的电流相同，即偏角相同，故D正确；
C．由
可得
保持不变，故C错误。
故选D。
二、双项选择题：（本大题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不完整的得2分，选错或不选的得0分）
9. 如图是多用电表内部结构示意图，通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连，以改变电路结构，分别成为电流表、电压表和欧姆表，下列说法正确的是（ ）

A. A是红表笔、B是黑表笔
B. 作电流表时1比2量程大，作电压表时6比5量程小
C. 当选择开关与3或4相连是欧姆表，测量电阻之前需欧姆调零
D. 测电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关拨至倍率更大的挡位
【答案】AC
【解析】
【详解】A．多用电表满足“红进黑出”，A与内部电源的负极相连是红表笔、B与内部电源的正极相连是黑表笔，故A正确；
B．作电流表时1是微安表先与电阻串联再与电阻并联，2是两电阻串联后再与微安表并联，根据并联电路的分流特点可知1比2量程大。作电压表时6是串联两个电阻，5是串联一个电阻，根据串联电路的分压特点可知6比5量程大，故B错误；
C．当选择开关与3或4相连是欧姆表，测量电阻之前需欧姆调零，故C正确；
D．测电阻时，如果指针偏转过大，说明待测电阻阻值较小，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示、电源电动势E=6V内阻不计，电阻R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，电容器电容C=4μF，下列说法正确的是（ ）
A. S断开时电容器的电压为2V
B. S断开时电容器a极板带正电
C. S闭合电路稳定后，电容器b极板带负电
D. S闭合电路稳定后，电容器所带电荷量为8×10-6C
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A．S断开时，R2两端电压为
电容器的电压为
故A错误；
B．S断开时，电源顺时针给电容器充电，所以电容器a极板带正电，故B正确；
C．S闭合电路稳定后，电容器与R1并联，与R1两端电压相等，电容器b极板带正电，故C错误；
D．干路电流为
电容器电压为
电容器的电量为
解得
故D正确。
故选BD。
11. 两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示，相邻等势面间的电势差相等。虚线是一个电子在该电场中的运动轨迹，轨迹与某等势面相切于P点。下列说法正确的是（ ）
A. 两点电荷可能是异种点电荷B. A点的电场强度比B点的大
C. A点的电势高于B点的电势D. 电子运动到P点时动能最小
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据电荷间等势面的分布情况可知两点电荷时同种电荷，又根据电子在该电场中的运动轨迹可判断电子一直受到排斥的力，故可知两点电荷为同种负电荷；故A错误；
B．根据等势面的疏密程度可以判断A点的电场强度比B点的小，故B错误；
C．因为两点电荷是同种负电荷，电场线指向负电荷，故可知A点的电势高于B点的电势，故C正确；
D．根据电子运动轨迹和电场线的方向可知由M到P电场力做负功，由P到N电场力做正功；由M到P动能减小，由P到N动能增加，故电子运动到P点时动能最小，故D正确。
故选CD。
12. 有一电场在x轴上各点的电场强度分布如图所示。现将一带正电的粒子（不计重力）从O点静止释放，仅在电场力的作用下，带电粒子沿x轴运动，则关于该电场在x轴上各点的电势φ、带电粒子的动能、电势能以及动能与电势能之和随x变化的图像，正确的是（ ）

A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】A.带正电的粒子（不计重力）从O点静止释放，仅在电场力的作用下，带电粒子沿x轴运动，则电场力方向沿x轴正方向，电场线方向沿x轴正方向。沿电场线方向电势降低，A错误；
C.电场力做正功，动能增加，电势能减小，C错误；
B.由图像斜率大小代表电场力大小，斜率正负代表电场力方向，由图可知，场强先减小后增大，方向一直为正方向，电场力
先减小后增大，一直为正方向，与题中电场强度沿x轴变化一致，B正确；
D.由能量守恒
动能与电势能之和不变，D正确。
故选BD。
三、实验避（本大题共4原，共16分）
13. 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连。图甲是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，R为定值电阻，C为平行板电容器。

电容器充电完毕后，把开关S接2时，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，
（1）此过程中，电容器两极板间的场强_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）按“四舍五入”（大于等于半格算一格，小于半格舍去）数格法，由图乙可知电容器所带电荷量为_________C（结果保留两位有效数字），根据计算可知，该实验选择的电容器最有可能是如图中的_________。（选填“A”、“B”或“C”）
A． B． C．
【答案】 ①. 减小 ②. ③. B
【解析】
【详解】（1）[1]此过程中，电容器放电，则电路中的电流减小，电容器带电量减小，则两极板间的场强减小；
（2）[2]图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电量，图中每小格的电量为，若按“四舍五入”（大于等于半格算一格，小于半格舍去）数格法可得格数为14，由图乙可知电容器所带的电荷量为
[3]电容器的电容
可知，该实验选择的电容器最有可能是下图中的B。
14. 新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，某校学生实验小组通过网络查询到了比亚迪“秦”电池采用的是比亚迪刀片电池技术，已知该车内的整块电池是由多块电芯串联而成。现将一块电芯拆解出来，测量其电动势E和内阻r，设计的实验方案如图甲所示。

（1）按电路图连接电路，测量得到多组U、I数据如图乙，请作出电源的U-I图线________。
（2）根据所作的U-I图线，得到电芯的电动势为E=________V，总内阻r=________Ω（保留两位有效数字）。
（3）若考虑电压表内阻的影响，电动势的测量值__________真实值，内电阻的测量值________真实值。（填“大于”“等于”或“小于”）
【答案】 ①. ②. 3.0 ③. 4.0 ④. 小于 ⑤. 小于
【解析】
【详解】（1）[1]U-I图线如图

（2）[2][3]电源电动势和内阻为
，
（3）[4][5]当电压表示数为零时，电流表示数等于短路电流。电压表示数等于路端电压，由于电压表分流，则实际的干路电流大于电流表示数，则图线与纵轴交点及斜率均变大，说明电源电动势和内阻的测量值均小于真实值。
15. 某实验小组发现一卷如图甲所示的金属线，为了测定金属线的电阻率。

（1）他们从金属线中抽取一根细金属丝，截取其中的一部分，拉直后用游标卡尺测金属丝的长度，如图乙所示，则金属丝长L=________cm。用螺旋测微器测金属丝的直径，如图丙所示，则金属丝的直径d=________mm。
（2）现要进一步测量其阻值Rx（Rx约为10Ω）实验室提供了下列可选用的器材：
电流表A（量程0.3A，内阻约0.5Ω）
电压表V（量程3.0V，内阻约3kΩ）
滑动变阻器R
电源E（电动势3V，内阻可忽略）
电键、导线若干

为了尽可能提高测量准确度，且要求电表的示数从零开始。根据你所设计的实验电路，用笔画线代替导线连接实物图________。
（3）某次实验中电压表、电流表的示数分别为U、I，则电阻率ρ=________。（用所测物理量的符号表示）
【答案】 ①. 10.750 ②. 3.205 ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]金属丝长
[2]金属丝的直径为
（2）[3]电压表内阻远大于待测阻值，故电流表应采用外接法，要求电表的示数从零开始，滑动变阻器要求采用分压式接法，故电路图如图所示。

（3）[4]待测电阻的阻值为
根据电阻定律
电阻率为
16. 某同学将一个量程为、内阻未知的电流表改装为量程为的电压表，他先测量该电流表的内阻，再进行改装，然后把改装的电压表与标准电压表进行校准并进行误差分析。实验室准备的仪器有：
电源（电动势为，内阻约）；
滑动变阻器（最大阻值为，允许通过的最大电流约为）；
滑动变阻器（最大阻值为，允许通过的最大电流约为）；
电阻箱（最大阻值为，允许通过的最大电流约为）；
标准电压表（最大量程为，内阻约为）；
已知阻值的定值电阻若干（可以用表示）；
开关两个，导线若干。
他的操作过程如下：
（1）按如图a所示连接电路，其中滑动变阻器应选择__________（填仪器对应的符号）。测量电流表的内阻，其步骤为：
①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，保持开关断开，闭合开关，再调节滑动变阻器，使电流表的指针指在满刻度处；
②保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，再闭合开关，调节电阻箱的阻值使电流表的指针指在满刻度的一半处，即，此时电阻箱上示数如图b所示，则电流表的内阻__________；
（2）他根据所测出的电流表的内阻的值，通过计算后，在表头上串联一个电阻，就将电流表改装成量程的电压表，则这个定值电阻的阻值__________；
（3）他再用标准电压表对改装的电压表进行校准（如图所示），由于实验中电流表的内阻存在系统误差，所以在校准过程中，同学会发现改装的电压表的示数总是比标准表的示数__________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】 ①. ②. 105.0 ③. 2895.0 ④. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]按如图a所示连接电路，电流表满偏时，电路的总电阻为
可知滑动变阻器应选择；
[2]由图b电阻箱的读数为
由于滑动变阻器接入电路的阻值远大于电阻箱阻值和电流表G的内阻，因此保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，可认为电路的总电流保持不变，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值使电流表G的指针指在满刻度的一半处，即
则有
可得
（2）[3]表头上串联一个电阻，就将电流表改装成量程的电压表，则有
解得
（3）[4]用半偏法测电流表内阻时，由于电阻箱与电流表并联，使得电路总电阻减小，从而总电流变大，设电流表内阻实际值为，则有
可得
可得的测量值偏小，根据
可知改装电压表时，串联电阻的阻值偏大。校准时，改装电压表与标准电压边并联，两表电压相等，而改装电压表串联电阻的阻值偏大，且串联电阻阻值远大于电流表内阻，因此通过改装电压表的电流值偏小，故改装的电压表的示数总是比标准表的示数偏小。
四、计算题（本大题共3题，共36分）
17. 炎热的夏天，小刘同学利用一电动势为，内阻为的电池，给一个小电风扇供电扇风纳凉。电风扇线圈的电阻为，额定电压为，电风扇恰好能正常工作，电路如图所示。求：
（1）电路的电流；
（2）电风扇热功率；
（3）电风扇的机械功率。
【答案】（1）1A；（2）1W；（3）4W
【解析】
【详解】（1）根据
可得电路中的电流
（2）根据焦耳定律
（3）根据
可得电风扇的机械功率
18. 如图所示的电路中，直流电源的电动势，内电阻，，为电阻箱。两带小孔的平行金属板竖直放置；另两个平行金属板水平放置，板长，板间的距离；为荧光屏，的右端到苂光屏的距离，O为金属板的中轴线与苂光屏的交点，为点下方的一点，；当电阻箱的阻值调为时，闭合开关，待电路稳定后，将一带电量为质量为的粒子从板小孔从静止释放进入极板间，不考虑空气阻力、带电粒子的重力和极板外部的电场。试求：
（1）带电粒子到达小孔B时的速度大小；
（2）为使粒子恰好打到点，的阻值应调到多大？
【答案】（1）；（2）
【解析】
详解】（1）根据闭合回路欧姆定律
平行金属板两端的电压即为电阻两端的电压，即
带电粒子从A到B，根据动能定理可得
解得
（2）由题意可知平行金属板两端的电压即为电阻两端电压，设调整后、两端电压分别为、，在平行金属板间有
平行金属板内，带电粒子做类平抛运动，水平方向有
解得
竖直方向有
解得
射出金属板时竖直方向速度为
故速度偏转角
由类平抛运动规律速度反向延长线交于水平位移中点，结合几何知识可得
联合解得
由于、串联，故
解得
19. 如图所示，竖直平面内有一段绝缘的圆弧轨道AB和绝缘的水平轨道BC相切于B，其中AB圆弧轨道的圆心为O，圆心角θ=53°，圆弧轨道光滑，BC轨道粗糙且足够长，滑块与轨道间的动摩擦因数μ=0.5，轨道AB左侧d=0.6m的区域存在一竖直向下匀强电场E1，BC轨道区域存在水平向右的匀强电场E2，一质量为m=0.2kg，电量的滑块以一定的初速度从电场E1的左边界水平抛入，滑块恰好能做直线运动，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6.求：
（1）滑块的电性和E1的大小；
（2）若电场E1大小不变，方向反向，要使滑块恰好能从A点沿切线滑入轨道，求滑块水平抛入电场E1时的初速度，以及进入A点时的速度；
（3）在第（2）问的条件下，若电场E2的大小可在0到3×104N/C范围内调节，当E2取不同值时，求滑块在BC上运动的路程s。（s可用E2表示）

【答案】（1）；滑块带负电；（2）；；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）依题意，滑块恰能做直线运动，有
解得
且滑块带负电。
（2）电场反向后，由牛顿第二定律可得
滑块做类平抛运动，有
又
联立，解得
且
（3）滑块滑到B点时，有
解得
滑块向右运动到速度为0时，有
解得
第一个临界值，当满足
有
第二个临界值，当滑块回到A点时，速度刚好减为0，有
解得
可知，当时，有
当时，滑块最终停在B点，有
解得
当时，有