黑龙江省大庆市实验中学实验二部2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题（Word版附解析）

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一、单项选择题（本大题共9小题，每小题3分，共27分）
1. 关于电场及相关概念，下列叙述中正确的是（ ）
A. 以点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强和电势都相同
B. 正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大
C. 场强与电势都是矢量，且电势越高，电场强度越大
D. 电势为零的地方，场强不一定为零
【答案】D
【解析】
【详解】A．以点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强大小相等，但是方向不同，各点的电势都相同，选项A错误；
B．根据点电荷场强公式
可知，正电荷周围的电场强度不一定比负电荷周围的电场强度大，选项B错误；
C．场强是矢量，电势是标量；电势越高，电场强度不一定越大，两者没有直接关系，选项C错误；
D．电势为零的地方，场强不一定为零，例如等量异种电荷连线的中点位置，选项D正确。
故选D。
2. 如图所示，将两个电荷量均为Q（Q>0）的正点电荷分别固定在菱形的两个顶点a、c上，∠abc=120°，它们在菱形的顶点d处产生的电场强度为E。现只将c点处的电荷换成等量负点电荷-Q（未画出），则d点处新的电场强度大小为（ ）
A. EB. C. D. 2E
【答案】B
【解析】
【详解】设菱形的边长为L，它们各自在d点的电场强度大小均为，根据平行四边形定则，a、c两点的点电荷在d点叠加的合电场强度大小仍为
方向由O指向d，当c点处换成等量负电荷后，a、c两点的点电荷在d点的合电场强度方向平行于ac向右，大小为
故选B。
3. 在医疗手术中，麻醉剂乙醚在有静电的空间容易产生爆炸现象，为防止其爆炸，手术室地砖要用导电材料制成，医生、护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了（ ）
A. 防止漏电B. 除菌消毒C. 应用静电D. 消除静电
【答案】D
【解析】
【详解】静电会产生火花、热量，麻醉剂为易挥发性物品，遇到火花或热源便会爆炸，良好接地，目的是消除静电。
故选D。
4. 一盏规格为“220V，60W”的白炽灯和一台规格为“220V，60W”的电风扇并联接入220V的交流电路中，均正常工作。则（ ）
A. 白炽灯和电风扇的热功率一定不同B. 白炽灯和电风扇的热功率可能相同
C. 白炽灯和电风扇消耗的电功率一定不同D. 白炽灯和电风扇的电阻一定相等
【答案】A
【解析】
【详解】AB．白炽灯是串电阻，则热功率为60W；电风扇不是纯电阻，则热功率小于60W，两者的热功率一定不同，选项A正确，B错误；
C．白炽灯和电风扇消耗的电功率相同，均为60W，选项C错误；
D．电风扇为非纯电阻电路，其电阻一定小于白炽灯的电阻，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，为某一网络电路中的一部分。已知，则下列结论正确的是（ ）
A. 通过的电流为0.5A，方向从b→a
B. 通过的电流为1.5A，方向从
C. 通过电流表的电流为1.5A，电流从右向左流过电流表
D. 通过电流表的电流为2.5A，电流从左向右流过电流表
【答案】D
【解析】
【详解】AB．R1两端电压为
U1=I1R1=1×5V=5V
通过R2的电流为
I2=I-I1=3A-1A=2A
R2两端电压为
U2=I2R2=2×10V=20V
若设左端流入点的电势为零，则ab两点电势分别为-5V和-20V，则a点电势高于b点，则电流从a流向b， R3两端电压为
U3=U2-U1=（20-5）V=15V
R3电流大小为
故AB错误；
CD．通过电流表电流为
I2+I3=2A+0.5A=2.5A
方向从左到右，故C错误，D正确。
故选D。
6. 用图甲所示的电路图测量电源电动势和内电阻，图乙中实线为实验记录的电压表示数U与电流表示数I的关系图线。由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差。图乙中虚线①②中有一条是待测电源的真实的路端电压与干路电流的关系图线，则下列关于此测量方案的说法正确的是（ ）
A. 本实验产生系统误差的原因是电压表的分流作用，使电流表示数小于干路电流
B. 本实验产生系统误差的原因是电流表的分压作用，使电压表示数小于路端电压
C. 图线①表示真实图线，小明所测电动势和内阻均偏大
D. 图线②表示真实图线，小明所测电动势为真实值，内阻偏大
【答案】A
【解析】
【详解】A B．图为电流表外接法，由于电压表的分流作用，干路电流为流过电流表和电压表电流之和，故电流表示数小于干路电流，电压表示数等于路端电压，故A正确，B错误；
C D．干路电流为流过电流表和电压表电流之和，即每一个路端电压对应的干路电流大于电流表的示数，修正后的图像为图线①，图线①表示真实图线，由图可知电动势和内阻的测量值均小于真实值，故CD错误。
故选A。
7. 如图所示，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图像，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的图像，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为，曲线Ⅱ在该点的切线与横轴的交点坐标为，用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（ ）
A. 小灯泡L接入电路时的电阻为1.5ΩB. 小灯泡L实际消耗的电功率为1.125W
C. 电源内阻为0.5ΩD. 电源电动势为2.0V
【答案】B
【解析】
【详解】A．小灯泡L接入电路时的电阻为
选项A错误；
B．小灯泡L实际消耗的电功率为
P=UI=0.75×1.5W=1.125W
选项B正确；
CD．根据
U=E-Ir
可得电源内阻为
电源电动势为
选项CD错误。
故选B。
8. 如图所示，水平天花板下方固定一个光滑小定滑轮O，在定滑轮正下方C处固定一个正点电荷，不带电的小球a与带正电的小球b通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止，已知Ob < OC。若b球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），则在b球到达O点正下方前，下列说法正确的是（ ）
A. a球的质量大于b球的质量
B. b球的轨迹是一段以C点为圆心的圆弧
C. 此过程中点电荷对b球的库仑力大小不变
D. 此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐变大
【答案】D
【解析】
【详解】B．对小球a进行分析，根据平衡条件有
对小球b进行分析，根据相似三角形有
b球所带的电荷量qb缓慢减少，可知，xbC减小、xOb不变，即b球的轨迹是一段以O点为圆心的圆弧，故B错误；
A．结合上述有
由于
则有
即a球的质量小于b球的质量，故A错误；
C．结合上述有
可知，xbC减小，此过程中点电荷对b球的库仑力大小变小，故C错误；
D．结合上述，xbC减小、xOb不变，b球的轨迹是一段以O点为圆心的圆弧，则滑轮两侧绳之间的夹角变小，绳上弹力大小不变，根据力的合成可知，此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐变大，故D正确。
故选D。
9. 如图甲所示，圆形区域存在与纸面平行的匀强电场E（图中未画出），圆的两条直径AB与CD间的夹角为，从A点向圆内不同方向发射速率相同的带正电粒子（仅受电场力），发现从D点射出圆边界的粒子速度最大。以A为坐标原点，沿AB方向建立x轴，B点的坐标为2m，x轴上从A到B的电势变化如图乙所示，则（ ）
A. CD间电势差B. 把一电子从D移到C电场力做功12eV
C. C点的电势为12VD. 电场强度的大小
【答案】C
【解析】
【详解】D．根据图乙可知，φA=8V，φB=0，则
UAB=φA-φB=8V-0=8V
从圆边界射出的粒子中D点射出的粒子速度最大，可知电场力做功最大，沿电场线方向的位移最大，如图所示：
所以场强沿CD方向，圆半径为
则
UAB=E•2rcs60°
可得电场强度
E=8V/m
故D错误；
A．CD间电势差
UCD=E•2r=8×2V=16V
故A错误；
B．把一电子从D移到C电场力做功：
WDC=-eUDC=-e×（-16V）=16eV
故B错误；
C．根据
φA-φO=φO-φB
可得
φO=4V
根据
φC-φO=UCD
可得
φC=12V
故C正确。
故选C。
二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分，漏选得2分，错选不得分）
10. 如图所示电路中，和为理想电流表，示数分别为和，电阻。在a、b两点间加上恒定的电压后，下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C. 将换成理想电压表，其示数之比为
D. 将换成理想电压表，其示数之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．题意知和为理想电流表，观察电路可知，电阻、、并联，电流表测流过R2和R3的总电流，电流表测流过R2和R1的总电流，由于
设R1=R，R2=2R，R3=3R，有欧姆定律得
整理得
故A错误，B正确；
CD．电流表换成电压表后，分析可知三个电阻串联在电压为U的电路中，测R1和R2的总电压，测R2和R3的总电压，设电路中电流为I，则
则理想电压表、示数之比为
故C错误，D正确。
故选BD 。
11. 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了：“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是（ ）
A. 地球表面任意位置的磁场方向都与地面平行
B. 地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近
C. 若地磁场是由地球自转引起，可以判断出地球是带负电的
D. 地磁场的磁感线是不闭合的
【答案】BC
【解析】
【详解】A．只有在地球赤道上方位置的地磁场方向才与地面平行，故A错误；
B．地理南、北极与地磁场的南、北极并不重合，地磁南极在地理北极附近，故B正确；
C．地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可知地球是带负电的，故C正确；
D．地磁场的磁感线是闭合的，在地球外部从N极到S极，内部从S极到N极，故D错误。
故选BC。
12. 如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向同时射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板间正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们打在上板同一点，不计重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子在电场中的运动时间不同
B. 打到极板上时，Q粒子的动能是P粒子动能的4倍
C. 粒子P、Q的电荷量之比为
D. 粒子P、Q的电势能减少量之比
【答案】CD
【解析】
【详解】A．两粒子在电场中做类平抛运动，平行极板方向做匀速直线运动，因两粒子平行极板方向位移相等，射入电场时速度相同，所以，粒子在电场中的运动时间相同，故A错误；
CD．垂直极板方向有
两式相比，得
因两粒子质量相等，所以，两粒子所受的电场力大小关系为
两粒子所带电荷量的关系为
电场力对两粒子做功的关系为
所以，粒子P、Q的电势能减少量之比，故C、D正确；
B．根据动能定理可知，粒子P、Q动能的增加量之比为
两粒子射入时的初动能相等，设为,打到极板上时，两粒子的动能之比为
故B错误。
故选CD
13. 如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合开关，小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A的示数变化量的绝对值为ΔI，则（ ）
A. 电源的输出功率一定增大
B. 灯泡逐渐变暗
C. 、、均保持不变
D. 电容器C所带的电荷量增加
【答案】BCD
【解析】
【详解】B．滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，滑动变阻器接入电阻增大，干路电流减小，则灯泡变暗，故B正确；
D．结合上述可知，滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，干路电流减小，定值电阻与电源内阻承担电压减小，则电容器两端电压增大，根据电容的定义式可知，电容器C所带的电荷量增加，故D正确；
C．根据
，，
解得
，，
故C正确；
A．电源的输出功率
由于外电阻与电源内阻关系不确定，根据数学对勾函数特征可知，电源的输出功率的变化情况也不确定，故A错误。
故选BCD。
14. 光滑绝缘斜面体ACD固定在水平面上，已知AD长度为3cm，斜面倾角，B点为AC的中点。平行于平面内有一匀强电场，已知。现有一个质量，所带电荷是的滑块（可视为质点），从斜面顶端由静止释放。取，。则在滑块运动过程中，说法正确的是（ ）
A. 匀强电场的方向竖直向下
B. 滑块滑到斜面底端C时的动能大小为0.03J
C. 滑块从A点滑到斜面底端C的过程中，其电势能增加0.03J
D. 滑块从A点滑到斜面底端C过程中，其机械能变化量为0.03J
【答案】AD
【解析】
【详解】A．设AD的中点为F，则
连接BF，则BF所在水平面为等势面，如图所示
则匀强电场的方向垂直于BF向下，即竖直向下，故A正确；
B．滑块滑到斜面底端C过程中，根据动能定理有
其中
代入，解得
故B错误；
CD．滑块从A点滑到斜面底端C的过程中，电场力做功为
所以，该过程中电势能减少，机械能增加，故C错误，D正确。
故选AD。
三、实验题（共14分）
15. 实验室中为了测量一个匀质金属圆柱体的电阻率，首先完成下列测量：
（1）用20分度的游标卡尺测量其长度，如图甲所示，由图可知其长度为______mm；
（2）用螺旋测微器测量其直径，如图乙所示，由图可知其直径为______mm。
【答案】（1）51.30
（2）4.698##4.696##4.699##4.697
【解析】
【小问1详解】
由图可知，游标卡尺的读数为
【小问2详解】
由图可知，螺旋测微器的读数为
16. 学生实验小组要测量量程为3V电压表的内阻RV（约为）可选用的器材有：
多用电表：
电源E（电动势约5V）；
电压表V1（量程5V，内阻约）；
定值电阻R0（阻值为）；
滑动变阻器R1（最大阻值）；
滑动变阻器R2（最大阻值）；
开关S，导线若干
完成下列填空：
（1）利用多用电表粗测待测电压表的内阻，先将红、黑表笔短接调零后，选用图中_________（填“A”或“B”）方式连接进行测量；
（2）该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15，欧姆挡的选择开关拨至倍率_________（填“×10”、“×100”或“×1k”）挡，多用电表和电压表的指针分别如图甲、乙所示，多用电表的读数为________，电压表的读数为__________V。计算出多用电表中电池的电动势为__________V（保留3位有效数字）
（3）为了提高测量精度，他们设计了如图丙所示的电路，其中滑动变阻器应选________（填“R1”或“R2”）；
（4）闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1和待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻__________（用U1、U和R0表示）。
【答案】（1）A （2） ①. ②. 1600 ③. 1.40 ④. 2.71
（3）R1 （4）
【解析】
【小问1详解】
多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知：测量电阻时电源在多用电表表内，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负极、正极相连”。
故选A。
【小问2详解】
[1]RV约为，则欧姆挡的选择开关拨至倍率；
[2] 测得到的该电压表内阻为
[3] 测量量程为3V电压表，则电压表的读数为1.40V；
[4]多用电表电池的电动势为
【小问3详解】
图丙所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式连接，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器即；
【小问4详解】
通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同为
根据欧姆定律得待测电压表的阻值为
四、计算题（本大题共3小题，17题8分，18题12分，19题19分，共39分）
17. 如图所示，在半径为R的圆周上，直径，其中A、B处各固定一根垂直于纸面的足够长通电直导线，两导线中电流大小相等，A中电流垂直纸面向里，B中电流垂直纸面向外。在该圆形区域内再加一平行于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为，此时C点的磁感应强度为0。不考虑地磁场的影响。问：
（1）匀强磁场的方向如何？（需说明理由）
（2）仅将A中电流反向，求D点的磁感应强度大小和方向。
【答案】（1）两通电直导线中的电流在点产生的合磁场方向平行于向左，由于处的磁感应强度为0，所以匀强磁场的方向平行于向右。
（2）, 方向与成，指向右下方。
【解析】
【小问1详解】
根据安培定则，两通电直导线中的电流在点产生的合磁场方向平行于向左，由于处的磁感应强度为0，所以匀强磁场的方向平行于向右。
【小问2详解】
由以上分析可知，AB两处的直导线在C点的合磁场与匀强磁场等大反向，则AB两处的直导线在C点的合磁场为B0；
若将A中的电流反向，两通电直导线中的电流在点处产生的合磁场方向平行于向下，大小仍为； 匀强磁场的方向平行于向右，大小为，则处的磁感应强度大小为
方向与成，指向右下方。
18. 如图所示，长为L = 1 m，倾角为53°的光滑绝缘斜面处于水平向右的足够大的匀强电场中。一个质量为m = 0.02 kg、电荷量为q = 5.0 × 10−6 C的带正电小球，以v0 = 2 m/s的初速度由斜面底端P点沿斜面上滑，恰好不会从斜面顶端Q处飞出，取g = 10 m/s2，sin53° = 0.8，cs53° = 0.6。
（1）求该电场的电场强度大小；
（2）若在小球到达顶端的同时，仅将电场突然反向，小球再经过多少时间落回到地面？
【答案】（1）4.0 × 104 N/C
（2）0.4 s
【解析】
【小问1详解】
小球上滑过程中，根据动能定理可得
代入数据解得
【小问2详解】
电场力大小为
仅将电场反向后，小球受到的合力为
方向沿左下方45°方向，如图所示
小球将沿合力F方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为
根据几何关系可知，位移为
由匀变速直线运动的规律可得
解得
19. 如图甲所示，在第三象限整个范围内，有平行于y轴向上的匀强电场，电场强度为（大小未知）。一个质量为m，电荷量为q的正离子（不计重力），从y轴负半轴的某位置平行于x轴负方向以速度射入第三象限。离子第一次到达x轴时，在y轴正半轴与坐标原点O距离为d的位置放一个负点电荷Q（电量未知），同时撤去，离子立即做匀速圆周运动。当离子经过y轴时，立即撤去Q，并在第一、四象限加上如图乙所示的周期性变化的电场，取平行于y轴正方向为的正方向，其变化周期为，图乙中只画出两个周期的变化情况，静电力常量k，m、q、、d为已知量。
（1）求第三象限的电场强度的大小；
（2）若该正离子在y轴负半轴距离坐标原点处沿x轴负方向以速度射入第三象限，为使它在第二象限做匀速圆周运动，求点电荷Q的电荷量大小；
（3）以第（2）问为前提条件，求离子从进入开始到运动到x轴所用时间及到达x轴的位置坐标（结果用d和表示）。
【答案】（1）
（2）
（3），
【解析】
【小问1详解】
该离子在第三象限内做类平抛运动，设它离开第三象限时距坐标原点距离为x，则
由离子在第二象限做匀速圆周运动，则它离开第三象限时速度垂直于它离开第三象限的位置和负电荷Q的连线，则有
联立解得
【小问2详解】
离子离开第三象限时的速度反向延长线过水平位移的中点，可知
则
，
离子沿着y轴正方向的速度

合速度
轨道半径
库仑力提供向心力，则
可得
【小问3详解】
离子到达y轴正半轴时，到x轴的距离
离子在第一象限，x轴方向做向右的匀速直线运动，y方向做初速度为零的变加速运动。进入电场后竖直方向的加速度大小
离子在y轴方向的v-t图像（规定-y方向为速度的正方向）
v-t图像与t轴围成的面积表示离子在-y方向的位移，则在时离子y方向的位移为0，到x轴的距离为3d，之后离子一直向轴方向运动，在范围内，
在时刻离子在y方向的速度大小
时间增加一个周期，即在离子的位移比在大；

在时刻的速度比在时刻的速度大小大 ；
设后再经过n个周期，则离子向下移动的总位移
解得
因此n只能取3，此时向下位移为

此时的速度
接下来在时间内，离子到达x轴需要继续向下运动
离子先做匀加速直线运动
解得
则离子继续向下运动即可到达x轴。因此总的时间为
离子到达x轴位置距离坐标原点O的距离为