2024-2025学年北京五中高二（上）期中物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年北京五中高二（上）期中物理试卷（含答案），共12页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于电场和磁场的概念，下列说法正确的是( )
A. 试探电荷q置于某处所受电场力不为零，该处的电场强度有可能为零
B. 试探电荷q置于某处电势能为零，该处的电势一定为零
C. 电流元置于磁场中，所受的磁场力一定不为零
D. 电流元IL置于某处所受的磁场力为F，该处的磁感应强度大小一定为 FIL
2.在一条沿水平方向放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁针。实验中观察到，当导线中没有通电流时，小磁针的指向如图所示；当导线中通恒定电流时，小磁针N极向纸内转动，则( )
A. 导线沿东西方向放置
B. 导线中的电流方向向右
C. 若将小磁针放置在导线的上方，也能观察到小磁针N极向纸内转动
D. 若将小磁针放置在导线的延长线上，也能观察到小磁针N极向纸内转动
3.下面四幅图中标出了匀强磁场中通电直导线所受安培力的方向，其中正确的是( )
A. B. C. D.
4.如图所示，两个等量异号的点电荷在其连线的中垂线上有与连线中点O等距离的两点a、b，在连线上有距中点O等距离的两点c、d，则下列说法正确的是( )
A. O点的电势以及电场强度均为零
B. c、d两点的电势以及电场强度均相同
C. a、b两点的电势以及电场强度均相同
D. 将一正试探电荷由无穷远处移到c点，其电势能减少
5.为避免闪电造成损害，高大的建筑物会装有避雷针。积雨云底层带负电，由于静电感应使得避雷针的尖端带上了正电。图中虚线为避雷针周围的等势面，且相邻等势面间的电势差相等。避雷针尖端正上方a、b两点的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为φa、φb。一带负电的雨滴竖直下落经过a、b两点。下列说法正确的是( )
A. Ea>Eb
B. φa>φb
C. 该雨滴从a下落至b的过程中，电势能逐渐减少
D. 若该避雷针某时刻开始放电，则放电电流从积雨云流向避雷针
6.一个负电荷仅在静电力作用下沿直线运动，其运动的v−t图像如图所示。tA、tB时刻粒子分别经过A、B两点，A、B两点的场强大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则可以准确判断出( )
A. EAEBC. φA=φBD. φA>φB
7.导体棒原来不带电，现将一个电荷量为+q的点电荷放在棒的中心轴线上，它距离导体棒的中心O为L，如图所示。静电力常量为k，当导体棒达到静电平衡后，下列说法不正确的是( )
A. 棒上感应电荷只分布在其表面
B. 棒左、右两端的电势相等
C. 点电荷在O点产生的电场强度为0
D. 棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为kqL2
8.关于多用电表的使用，下列说法中正确的是( )
A. 用电阻挡测电阻时，电流从黑表笔流入红表笔流出
B. 可以用多用电表欧姆挡直接测量电池的内阻
C. 测电阻时，若从一个倍率变换到另一个倍率，不需要重新进行欧姆调零
D. 用同一挡位测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针偏转的角度就越小
9.加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机的机械功率为( )
A. PB. U2rC. P2rU2D. P−P2rU2
10.用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I−t曲线，如图乙所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流I0，以及图线与坐标轴围成的面积S。根据题目所给的信息，下列说法不正确的是( )
A. 由图线与坐标轴围成的面积S可得到电容器放出的总电荷量
B. 不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则图线与坐标轴围成的面积S将减小
C. 由最大放电电流I0和定值电阻R的阻值可得到电源的电动势
D. 若电容器放出的总电荷量为Q，R两端的最大电压为Um，则电容器的电容为QUm
11.如图所示，四盏相同的灯泡并联接在电池组两端，闭合S1后，灯泡L1正常发光。依次闭合S2、S3、S4，灯泡L2、L3、L4也依次亮起来，电流表可视为理想电流表。在此过程中( )
A. 路端电压不变
B. 电源的效率变大
C. A1的示数逐渐减小，A2的示数逐渐增大
D. A1的示数逐渐增大，A2的示数逐渐减小
12.如图所示，空间有一水平方向的匀强电场，初速度为v0的带电小球从A点射入电场，在竖直平面内沿直线从A运动到B，下列说法正确的是( )
A. 小球带负电
B. 小球的机械能减少
C. 小球做匀速直线运动
D. 重力势能和电势能之和减少
13.如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A，R1的阻值等于电流表内阻的12；R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )
A. 将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示0.04A
B. 将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示0.02A
C. 将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示0.06A
D. 将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示0.01A
14.静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线。一个质量为m电荷量为q的带负电的粒子，只在电场力作用下沿x轴方向运动。某段时间内，粒子以一定速度经过O点向右运动到达x=x0处速度恰好为0。图中φ0、d和x0均为已知量。下列说法正确的是( )
A. 在x=x0处，粒子不受电场力作用
B. 在x=x0处，粒子的加速度大小为φ0md
C. 由O点向x=x0处运动过程中，粒子的电势能增加φ0qx0d
D. 由O点向x=x0处运动过程中，粒子的动能减小φ0qdx0
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.某同学在“测定金属丝的电阻率”实验中，先用刻度尺测量出接入电路中金属丝的长度为L，用螺旋测微器测量金属丝直径D时其刻度的位置如图1所示。
(1)从图1中可读出金属丝的直径D为______mm。
(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时(金属丝的电阻约为5Ω)，除被测金属丝、电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～20Ω，额定电流2A)、开关和导线外，还有下列电表：
A.电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)
B.电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)
C.电压表(0～3V，内阻约3kΩ)
D.电压表(0～15V，内阻约15kΩ)
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______(选填器材前的字母)，实验电路应采用图2中的______(选填“甲”或“乙”)。
(3)图3是测量金属丝电阻的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线。
(4)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录某次对应的电流表示数I、电压表示数U，则金属丝的电阻率ρ= ______(用题目中给的物理字母表示)。
(5)本实验中选用的电路产生测量误差的主要原因是______。
16.利用如图甲所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内阻。

(1)现有电压表(0～3V)、开关和导线若干，以及下列器材：
A.电流表(0～0.6A)
B.电流表(0～3A)
C.滑动变阻器(0～20Ω)
D.滑动变阻器(0～100Ω)
滑动变阻器应选用______。(选填相应器材前的字母)
(2)实验中，某同学记录的6组数据如表所示，其中5组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U−I图线。
(3)根据图乙可得出干电池的电动势E= ______V，内阻r= ______Ω。(结果均保留两位小数)
(4)本实验测量的电压数据都在1V以上，且变化范围很小，该实验现象的主要原因是______。
(5)另一同学用图丙的电路来测量某电源的电动势和内电阻，其中R为电阻箱，利用图像分析电表内电阻引起的实验误差，实线是根据测量的实验数据(I=UR)描点作图得到的U−I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U−I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。对应图该电路分析的U−I图像是______(填写选项)。
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.如图所示，两平行正对金属板之间的距离d=10cm，上极板带正电，下极板带负电，电荷量Q均为3.0×10−6C时，两极板之间的电势差U=10V。
(1)求两金属板构成电容器的电容C；
(2)求两极板之间的电场强度大小E；
(3)两板间有相距l=12cm的两点A和B，A、B连线与极板夹角θ=30°，将电荷量q=−1×10−9C的某点电荷从A点移到B点，求电场力对该点电荷所做的功W。
18.如图所示，空间分布着方向平行于纸面、宽度为d的水平匀强电场。在紧靠电场右侧半径为R的圆形区域内，分布着竖直向上的匀强电场。一个质量为m、电荷量为−q的粒子从左极板上A点由静止释放后，在M点离开加速电场，并以速度v0沿半径方向射入竖直向上的匀强电场区域，然后从N点射出。MN两点间的圆心角∠MON=120°，粒子重力可忽略不计。
(1)求加速电场场强E0的大小；
(2)求该匀强电场场强E的大小；
(3)求粒子从M点运动到N点过程中，电势能的变化量。
19.如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。
(1)以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U−I图像的示意图，并说明U−I图像与两坐标轴交点的物理意义。
(2) a.请在图2画好的U−I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；
b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。
(3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。
20.(1)随着集成电路的广泛应用，对集成度的要求越来越高，集成度越高，各种电子元件越微型化，图中R1和R2是材料相同、厚度相同、表面都为正方形的导体。R1的边长是R2边长的10倍，通过两导体电流方向如图1。

a.若将R1和R2串联在同一电路中，求导体内自由电子定向移动的速度之比。
b.求R1和R2的电阻之比。
(2)电流流过导体产生的热量称作焦耳热，对粗细均匀的导体电阻(如图2)通以直流电流的情况进行讨论：设通电产生的焦耳热与导体电阻升高的温度之间满足如下关系：Q=KCmΔT，其中C表示该导体的比热容，m为物体的质量，ΔT表示升高的温度，K为大于1的常数。假设导体电阻率不受温度的影响。请你选择一些物理量，通过论述和计算，证明：“为避免升温过快，若电流越大，导体电阻的横截面应该越粗”。(说明自己所设物理量的含义)
参考答案
1.B
2.B
3.B
4.C
5.C
6.B
7.C
8.D
9.D
10.B
11.D
12.B
13.C
14.C
B 甲 πD2U4IL 电压表的分流
16.C 1.46 0.71 电源的内阻很小 A
17.解：(1)两金属板构成电容器的电容为
C=QU=3.0×10−610F=3.0×10−7F
(2)两极板之间的电场强度大小为
E=Ud=1010×10−2V/m=100V/m
(3)因为上极板带正电，所以板间的电场强度方向为竖直向下，因为点电荷带负电，所以点电荷受力方向向上，点电荷从A点移到B点过程中，电场力做负功，做功为
W=qElsinθ=−1×10−9×100×12×10−2×sin30°J=−6×10−9J
答：(1)两金属板构成电容器的电容C为3.0×10−9F；
(2)两极板之间的电场强度大小E为100V/m；
(3)电场力对该点电荷所做的功W为−6×10−9J。
18.解：(1)根据动能定理有qE0d=12mv02，解得E0=mv022qd
(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动，运动轨迹如图所示

根据运动的合成分解及几何关系，在水平方向有R+Rcs60°=v0t，在竖直方向有Rsin60°=12at2，根据牛顿第二定律有Eq=ma，联立解得E=4 3mv029qR
(3)粒子从M点到N点过程中，电场力做正功，电势能减少，减少量为ΔEp=qE⋅Rsin60°，联立解得ΔEp=2mv023
答：(1)加速电场场强E0的大小为mv022qd；
(2)匀强电场场强E的大小为4 3mv029qR；
(3)粒子从M点运动到N点过程中，电势能减少2mv023。
19.【小题1】
(1)根据闭合电路的欧姆定律可得E=U+Ir，解得U=E−Ir，
画出的U−I图象如图所示；

图象与纵轴的交点值为电源电动势，与横轴交点表示短路电流；
【小题2】
解：a、如图中网格图形所示；
b.电路中的电流强度为I=ER+r
输出电功率P=I2R=(ER+r)2R=E2(R−r)2R+4r
即R=r时电源的输出功率最大，最大电功率Pm=E24r；
答：a.如图中网格图形所示；
b.R=r时输出功率最大，最大电功率Pm=E24r；
【小题3】
解：电动势的定义式为E=Wq，
根据能量守恒，在图1中，非静电力做的功W产生的电能等于外电路和内电路产生的电热，
即：W=I2rt+I2Rt，
所以EIt=U内It+U外It，
解得E=U内+U外。

20.解：(1)a.由两电阻串联，可知两电阻的电流相等；
由电流的微观表达式I=nevS，可知两导体内自由电子定向的移动速度v=IneS，则速度之比为：v1：v2=S2：S1；
若R1的边长为10L，则R2的边长为L，两导体的厚度均为ℎ，则由图可知S1：S2=10Lℎ：Lℎ=10：1，故v1：v2=1：10；
b.由电阻的决定式R=ρLS，可知两电阻之比为R1：R2=10L10Lℎ：LLℎ=1：1；
(2)由焦耳定律可知焦耳热为Q=I2Rt，由电阻的决定式R=ρLS，由题意可知Q=KCmΔT，由质量公式可知：m=ρ物SL，
联立解得：ΔTt=I2ρKCρ物S2，由数学知识可知，要避免升温越过快，则I越大时，S也应越大，即横截面积应该越粗。
答：(1)a.两导体内自由电子定向的移动速度之比为1：10；
b.两电阻之比为1：1；
(2)ΔTt=I2ρKCρ物S2，由数学知识可知，要避免升温越过快，则I越大时，S也应越大，即横截面积应该越粗。 组别
1
2
3
4
5
6
I/A
0.12
0.21
0.31
0.36
0.49
0.57
U/V
1.38
1.31
1.24
1.14
1.11
1.05