福建省双十中学2021-2022学年高二上学期期中考试物理试卷

这是一份福建省双十中学2021-2022学年高二上学期期中考试物理试卷，共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（1-6为单选题，每题4分；7-10为多选题，每题6分，选对但不全得3分，有选错得0分）
1．如图a、b两个带电小球用绝缘细线悬挂在O点，平衡时两小球刚好在同一高度上，，悬线长度不相等，两球质量为电量下列说法正确的是（ ）
A．a、b两带电小球一定带异种电荷
B．两小球带电量无法判断
C．两小球质量必然有
D．上述情况下，悬挂a、b的悬线与竖直方向的夹角分别为会有
2．下列关于电场力做功和电势能的说法中正确的是（ ）
A．电场力对正电荷做正功，电势能减少，电场力对负电荷做正功，电势能增加
B．电荷在电场中某点的电势能具有相当对性，但该点的电势具有固定的大小，与零势能面选择无关
C．如图所示，在电场中电荷从A点可以通过三条路线运动到B点，其中经过ADB段做功最少
D．在图中，正电荷A点沿AMB运动到B点，电场力做正功，电势能满足
3．如图电路中，A、B两灯原来正常发光，忽然B灯比原来亮了，设这是因为电路中某一处发生了断路故障造成的，那么发生这种故障的可能是（ ）
A．短路 B．断路 C．断路 D．电源断路
4．美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，准确地测定了电子的电荷量。如图，平行板电容器两极板M、N与电压为U的恒定电源两极相连，板的间距为d。现（ ）
A．此时极板间的电场强度
B．带电油滴的比荷为
C．增加极板间电压，油滴将向上加速运动
D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上加速运动
5．电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。直线A、B和C分别是电源a、电源b和电阻R的伏安特性图线。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么（ ）
A．R接到电源a上，电路中的电流较小
B．R接到电源b上，电源的输出功率较大
C．R接到电源a上，电源的输出功率较大，电源效率较高
D．电源a、b电动势一样大，b内阻较小
6．在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场，在匀强电场中，在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球，它静止时位于A点，此时细线与竖直方向成角，如图所示．现对在A点的该小球施加一沿与细线垂直方向的瞬时冲量I，小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动．下列对小球运动的分析，正确的是（不考虑空气阻力，细线不会缠绕在O点上）（ ）
A．小球运动到C点时动能最小
B．小球运动到C点时绳子的拉力最小
C．小球运动到Q点时动能最大
D．小球运动B点时机械能最大
7．如图所示，两个固定的等量正点电荷相距为2L，其连线中点为O，以O为圆心、0.5L为半径的圆与两正点电荷间的连线及连线的中垂线分别交于a、b和c、d，以O为坐标原点、垂直ab向上为正方向建立Oy轴．取无穷远处电势为零，则下列判断正确的是（ ）
A．a、b两点的场强相同
B．Oy轴上沿正方向电势随坐标y的变大而减小
C．Oy轴上沿正方向电场强度的大小随坐标y的变大而增大
D．将一试探电荷自a点由静止释放，若不计电荷重力，试探电荷将在a、b间往复运动
8．如图所示，电源电动势为E，内阻，电阻，电表为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．开关S打开时，电流表读数为
B．开关S闭合后，电压表读数为
C．开关S由打开到闭合的过程中，电阻消耗的电功率一定增大
D．开关S由打开到闭合的过程中，电源输出的电功率一定增大
9．如图所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等，则这两个电路中的之间的关系，正确的是（ ）
A． B． C． D．
10．如图所示，真空中相互绝缘的半径分别为的同心金属半圆A、B构成一个电容器，若A、B带等量异种电荷时，A、B之间存在沿半径方向的电场，从而构成一个偏转装置。偏转装置M端下方有一加速电场，一个质子从加速电场下极板由静止经过加速电场加速后以动能从M端中心小孔进入偏转装置，沿中心虚线C做匀速圆周运动，从N端中心小孔射出已知质子质量为m，元电荷为e，不计质子受到的重力与阻力。下列说法正确的是（ ）
A．加速电场的电压
B．辐向电场的电压
C．辐向电场虚线C处的电场强度大小为
D．质子在偏转装置中的运动时间为
二、非选择题（共52分）
11．某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻率。以下为实验步骤中的一部分：
（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度为______mm。
（2）用螺旋测微器测量其直径如图2，由图可知其直径为______cm。
（3）该实验用伏安法测电阻，备有下列器材
A、待测电阻的阻值约为10Ω，其他备用器材还包括：
B、直流稳压电源E：电动势为12V，内阻不计；
C、电流表：量程0~3A，内阻约为0.02Ω；
D、电流表：量程0~0.6A，内阻约为0.08Ω；
E、电压表：量程0~6V，内阻约为1kΩ；
F、电压表：量程0~15V，内阻约为10kΩ；
G、滑动变阻器：最大阻值为5Ω；
H、滑动变阻器：最大阻值为1kΩ；
I、开关、导线。
为使测量尽量准确，需要尽可能多测得几组数据，且两表的读数要大于量程的一半，除A、B、I以外，还要在上述器材中选用的实验器材是______。（均填器材前面的字母代号）
（4）请在方框内画出你设计的实验电路图。
12．某科技小组的同学通过查找资料动手制作了一个电池，他们想测定该电池的电动势与内阻。
（1）张同学选用图甲所示电路测量该电池的电动势与内阻。由于电压表的分流，电池电动势的测量值______真实值，内阻的测量值______真实值。（均选填“大于”、“等于”或“小于”）
（2）李同学选用图乙所示的电路测量该电池的电动势与内阻。他正确连接好电路，闭合开关S，逐次改变电阻箱接入电路中的阻值R，读出与R对应的电压表的示数U，根据得到的多组实验数据绘出图像如图丙所示。若图线的斜率为k，图线在纵轴上的截距为b，则李同学测得电池的电动势E=_______，内阻r=_______。
13．如图所示，在匀强电场中有a，b，c三点，这三点连线组成一个直角三角形，ab边和电场线平行，长为3cm，a点离A板1cm，电源电压为2V，B板接地．（电子电量）求：
（1）极板间场强多大？
（2）一个电子在a点具有的电势能为多少？
（3）使一个电子从a点沿斜边移到c点时，电场力做功多少？
14．如图为一玩具起重机的电路示意图。电源电动势为6V，内电阻为0.5Ω，电阻。当电动机以0.5m/s的速度匀速向上提升一质量为320g的物体时，标有“3V 0.6W”的灯泡正好正常发光，不计一切摩擦阻力，取重力加速大小）求：
（1）通过电源的电流I；
（2）起重机的效率η。
15．如图甲所示，真空中水平放置的平行金属板AB间距为d，紧邻两板右侧有一荧光屏，O点为荧光屏的中心。AB两板间加如图乙所示的变化电压（已知）。现有大量完全相同的带电粒子由静止开始经加速电场后，沿平行板正中间水平射入AB两板之间。某粒子在时刻进入AB两板，经过时间打在荧光屏上P点。已知平行金属板长为L，粒子质量为m、电荷量为q。所有粒子均能从AB两板闻间射出并打在荧光屏上。不计粒子重力和粒子间相互作用，求：
（1）加速电压；
（2）时刻进入AB板间的粒子打在荧光屏上P点与O点间的距离；
（3）不同时刻进入AB板间的粒子打在荧光屏上的落点与O点间距的最大值与最小值之比。
厦门双十中学2021-2022学年度第一学期期中考试
高二物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（1-6为单选题，每题4分；7-10为多选题，每题6分，选对但不全得3分，有选错得0分）
1．【分析】根据各自受力分析，结合库仑定律，及矢量的合成法则，与三角知识，即可求解。
【解答】解：A、由于两者的库仑力大小相等，方向相反，想要达到平衡，二者必然相互排斥，故带同种电荷，A错误；
B、对小球受力分析，重力、库仑力与拉力，两者的库仑力大小相等，方向相反，两带点小球的带电量和正负无法判断，故B正确
根据平衡条件有：
，
由于，
所以，故C错误。
D、由以上分析，，可知，，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查库仑定律，矢量的合成法则，三角知识，及牛顿第三定律等等于，知识点较多，涉及运动的独立性以及物体的平衡等，较好的考查了学生综合应用知识的能力，是一道考查能力的好题。
2．【分析】只要电场力做正功，电势能都减少，电场力做负功电势能都增加．电场强度与电势无关．电场中电势降落最快的方向就是电场的方向．
【解答】解：A、电场力对正电荷做正功，电势能减小，电场力对负电荷做正功，电势能也减小，A错误；
B、电荷在电场中某点的电势能具有相对性，与该点的电势零势能面选择有关，该点的电势不具有固定的大小，B错误；
C、如图所示，在电场中电荷从A点可以通过三条路线运动到B点，三条路线做功相等，与路径没有关系，C错误；
D、在图中，正电荷从A点沿AMB运动到B点，电场力做正功，电势能减小，故D正确
故选：D。
【点评】本题的关键是要知道电势与电场强度无关，可从电场强度和电势与电场线的关系分析．采用类比的方法分析电场力做功与电势能变化的关系．
3．【分析】首先明确电路中各用电器的连接关系：灯泡和电阻、灯泡和电阻先并联再串联，最后与电阻并联．
灯泡变亮，说明实际功率增大了，具体故障可将每选项逐一代入题目检查是否符合题意，从而确定正确选项．
【解答】解：A电阻单独在一个支路上，如果短路两个灯泡都不会亮了。此选项不符合题意；
B电阻与灯泡是并联的，如果断路，此处只有灯泡一个电阻，根据并联电路总电阻与分电阻的关系，此处电阻相当于增大，所以灯泡两端电压增大，灯泡两端电压降低，由知，功率变小，灯泡变暗。此选项不符合题意；
C电阻与灯泡是并联的，如果断路，此处只有灯泡一个电阻，根据并联电路总电阻与分电阻的关系，此处电阻相当于增大，所以灯泡两端电压增大，由知，功率变大，灯泡变亮。此选项符合题意；
D电源断路，电路没有电流，灯泡都不亮，此选项不符合题意。
故选：C。
【点评】此题属混联电路的故障问题．解决的关键是在明确电路连接关系的前提下采用“排除法”将每一选项逐一代入题干，检查是否符合题意，最终确定正确选项．
4．【分析】由，求解电场强度．油滴静止不动时，所受的电场力与重力平衡，由平衡条件求出油滴的电量．根据油滴的电场力有无变化，分析其运动情况．
【解答】解：A、两极板间的电压为，板间距离为，则板间的电场强度，故A正确。
B、油滴静止不动，由平衡条件得：，得带电油滴的比荷为：，故B正确。
C、增加极板间的电压时，由，知板间场强增大，油滴所受的电场力增大，则油滴将加速上升。故C正确。
D、将极板向下缓慢移动一小段距离，由，知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动。故D错误。
故选：D。
【点评】本题整合了微粒的力平衡、电容器动态分析，由平衡条件判断微粒的电性，注意由受力情况来确定运动情况是解题的思路．
5．【分析】电源、电源和电阻的伏安特性图线交点表示接到电源上的状态，读出电流和电压，由分析电源输出功率关系，根据电源的效率等于电源的输出功率与电源的总功率之比，分析电源效率关系。由电源的图象斜率大小等于电源的内阻，比较读出电源内电阻的大小。
【解答】解：A、当电阻与电源组成闭合电路时，电阻的图线与电源的图线的交点表示电阻的工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，则知接到电源上，电路中的电流较大，故A错误；
B、接到电源上，电路中的电流和电压均较大，由知接到电源上，电源的输出功率较大，故B错误；
C、由闭合电路欧姆定律可知，时，即电源的图线纵轴截距表示电源的电动势，由图看出两个电源的电动势相等，根据接到电源上时路端电压较大，由电源的效率，知电源的效率较高，故C正确；
D、电源a、b电动势相等，由电源的UI图象斜率大小等于电源的内阻，知b内阻较大，故D错误。
故选：C。
【点评】本题是电源的伏安特性曲线与电阻的伏安特性曲线的综合，关键理解交点的物理意义，也可以根据欧姆定律研究电流与电压关系，来比较电源的输出功率。
6．【分析】小球恰好能做圆周运动，小球通过A点关于O点对称性的点F时速度最小，类似于竖直平面内圆周运动的最高点．由合外力做功与动能变化的关系分析动能的变化，根据电场力做功与机械能变化的关系，分析机械能的变化．
【解答】解：
A、由图可知小球受到的电场力的方向水平向右，与电场线的方向相同，所以小球带正电荷。小球所受的重力和电场力的合力方向指向OA，小球从A到向F点运动时，此合力对小球做负功，小球动能将减小，故F点是小球动能最小的点。故A错误；
B、在F点小球的速度最小，所需要的向心力最小，绳子的拉力最小，故B错误。
C、重力和电场力的合力方向指向OA，小球从A点开始无论向哪动，该合力对小球做负功，小球动能将减小。所以小球在A点的动能最大。故C错误；
D、小球在运动过程中能量守恒，即小球的电势能和机械能总和一定。根据能量守恒小球的电势能最大时机械能最小，电势能最小时机械能最大，因为电场强度水平向右，故在B点时小球电势能最小，则其机械能最大，故D正确；
故选：D。
【点评】掌握合外力做功与动能的关系、电场力做功与电势能变化关系、能量守恒定律是解决本题的关键．
7．【分析】根据点电荷场强公式E，运用矢量合成的平行四边形定则求出连线中垂线上各个点的合场强．
解答本题关键是作出y轴所在处的电场强度方向，根据顺着电场线方向电势降低，判断电势高低．根据电场线的疏密判断场强大小．
【解答】解：
A、根据两等量正点电荷电场特点，a、b两点的电场强度大小相同，方向相反，故A错误；
B、根据点电荷电场强度公式，结合矢量的合成法则，则有Oy轴上沿正方向的电场强度方向沿着y轴正方向，那么电势随坐标y的变大而减小，故B正确；
C、根据点电荷电场强度公式，结合矢量的合成法则可知，Oy轴上沿正方向电场强度的大小先增大后减小，故C错误。
D、将一试探电荷自a点由静止释放，若不计电荷重力，试探电荷在O点左边受到向右的电场力，而在O点右边时，受到向左的电场，则将在a、b间往复运动，故D正确；
故选：BD。
【点评】本题关键是要明确两个等量同种电荷连线的中垂线上的场强分布情况和电势分布情况，关键在于掌握电场线的物理意义：电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的方向表示电势的高低，作出电场线，就能判断电势的高低，注意掌握点电荷电场强度公式，结合矢量的合成法则是解题的关键．
8．【分析】根据电路图写出闭合电路欧姆定律表达式，代入数据可以求出AB选项；写出电源输出功率表达式，可以求出开关闭合前后的输出功率，比较即可。
【解答】解：打开时，串联，根据闭合电路欧姆定律有，故A正确；
B、闭合后，并联电路电阻，代入可得，根据闭合电路欧姆定律有，电压表示数，故B错误；
C、由打开到闭合的过程中，电阻消耗的电功率，由于电流增大，所以电阻消耗的电功率一定增大，故C正确；
D、电源输出的电功率，开关打开时，开关闭合时，可知闭合后，电源的输出功率增大，故D正确；
故选：ACD。
【点评】本题需要同学们熟练掌握闭合电路欧姆定律，会根据电路图写表达式联立方程求解，求解输出功率时可以写出表达式。
9．【分析】分析电路的结构，根据串并联电路的特点得出电流关系，由欧姆定律可得出电压之比及电流之比．
【解答】解：设灯泡的额定电流为；因两灯泡正常发光，故灯泡中电流相等，则甲电路第8页（共16页）
中电流为，乙电路中电流为，因总功率相等，故两电阻消耗的功率相等；
则由可知，；故C正确，D错误；
则由欧姆定律可知：；故；故A正确，B错误；
故选：AC。
【点评】此题是一道欧姆定律和电功率的综合分析题，必须熟练掌握串并联电路的特点才能分析，属于中档题．
10．【分析】电场中结合动能定理求得电压。利用电场力提供向心力求得电场强度及其电压。根据圆周运动周期公式求出运动时间。
【解答】解：A、由动能定理得：
解得：．故A正确
B、通过等势面为曲面可以得出该辐向电场等效于位于圆心的一负电荷产生的电场，越靠近圆心，电场强度越大，电势变化越快，故，B错误
C、电场力提供向心力，设质子沿虚线做匀速圆周运动的轨道半径是，则有：
解得：，故C正确；
D、设质子在偏转装置中运动的时间为，则有：
，解得故D正确
故选ACD
【点评】本题考查带电粒子在电场中运动的题型，要掌握好分析运动，分析受力情况，然后结合动能定理，牛顿第二定律分析。
11．【分析】（1、2）根据游标卡尺与螺旋测微器的读数方法分别读数；
（3、4）根据实验原理与实验要求选择所需器材，并设计电路图。
【解答】解：（1）游标卡尺的游标为20分度，故精度为，由图1可知主尺读数为，游标尺读数为，故长度为
（2）由图2可知螺旋测微器固定尺读数为，可动尺读数为，读数为
（3）两表量程大于读数一半，根据题意电压表选．由欧姆定律知电路电流最大值，故电流表选D，又题中有“要求尽可能多的测量数据”，说明滑动变阻器应用分压式接法，应选G
（4）因待测电阻阻值较大，电流表应用内接法，又变阻器采用分压式接法，电路如图所示。
故答案为：（1）50.15；（2）0.4699；（3）DEG；（4）见解析
【点评】本题考查测定金属的电阻率，解题关键掌握仪器的使用方法，同时注意待测电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法。
12．【分析】（1）由于电压表的分流作用使测量值比真实值偏小；
（2）由闭合电路的欧姆定律求出的关系式，根据该关系式求出电源的电动势与内阻。
【解答】解：（1）电源的电动势在数值上等于外电路断开（即电流表的示数为零）时的路端电压，在题图甲中，当电流表的示数为零时，由于电压表的电阻并非无穷大，电源与电压表构成通路，电压表的示数小于电池的电动势，因此电池电动势的测量值小于真实值，电流表相对于待测电阻是外接，则电池内阻的测量值小于真实值。
（2）根据闭合电路的欧姆定律有，
整理得，
故图像的斜率，纵轴截距，
解得。
故答案为：（1）小于，小于；（2）
【点评】本题关键在于能由图象知识（斜率与截距的意义）结合闭合电路欧姆定律求解，在解题时要注意题目中给出的条件及坐标中隐含的信息。
13．【分析】根据电势差与电场强度的关系求出极板间的电场强度．根据电势差的大小求出点的电势，从而得出电子在点的电势能．根据功的公式求出电场力做功的大小．
【解答】解：（1）匀强电场的电场强度．
（2）因为板与点的电势差，则点的电势，
则电子在点具有的电势能．
（3）电子从点到点，电场力做功．
答：（1）极板间场强为；
（2）一个电子在点具有的电势能为；
（3）使一个电子从点沿斜边移到点时，电场力做功为．
【点评】解决本题的关键知道在公式中，表示沿电场线方向上的距离，在求解电势能时，电量的正负、电势的正负均需代入计算．
14．【分析】由灯泡的性质及串并联电路的规律可得出电动机两端的电压及电流以及电源两端的电压电流，也就是外电路总电流；起重机的效率等于输出功率与总功率之比
【解答】（1）解：由电路图可知，灯泡与电动机并联，灯泡正常发光，电压为，电流为：
；
故起重机两端的电压为：；
由欧姆定律可得，电路中总电流为：；
所以通过电源的电流为；
（2）起重机的效率为：
答：（1）通过电源的电流为
（2）起重机的效率是．
【点评】本题考查功率公式的应用及闭合电路欧姆定律，要注意正确分析电路中电流、电压关系，明确各种功率公式的应用条件．
15．【分析】（1）粒子在加速电场中，利用动能定理列式即可求解；
（2）分析时刻进入板间的粒子在各个时间段竖直方向的运动，相加即得点与点间的距离；
（3）当粒子在竖直方向上，先加速后匀速时，打在荧光屏上的落点与点间距的最大；粒子在竖直方向上，先匀速后加速时，打在荧光屏上的落点与点间距的最小。由此可求比值。
【解答】解：（1）分析可知，甲粒子在电场中．水平方向有
粒子在加速电场中，由动能定理有，解得
（2），粒子在竖直方向上的加速度为
时，竖直速度为
，竖直位移为
，粒子在竖直方向上做匀速运动，竖直位移为
，粒子在竖直方向上做匀加速运动．加速度为。
时，竖直速度为
，竖直位移为
整个过程的竖直位移为
（3）当粒子在竖直方向上，先加速后匀速时，打在苂光屏上的落点与点间距的最大。为
粒子在竖直方向上，先匀速后加速时，打在荧光屏上的落点与点间距的最小，为
则最大值与最小值之比为；
答：（1）加速电压；
（2）时刻进入板间的粒子打在苂光屏上点与点间的距离；
（3）不同时刻进入板间的粒子打在荧光屏上的落点与点间距的最大值与最小值之比为。
【点评】本题主要考查了带电粒子在电场中的加速和带电粒子在交变电场中的运动规律进行求解，难度适中。