2021-2022学年广东省广州市西关培英中学高二上学期期中考试物理试卷（Word版含答案）

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广东省广州市培英中学2021-2022学年高二上学期期中考试
物理
本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1．答第I卷前，考生务必将自己的班级、姓名、准考证号（即考号，5位数，靠右边填涂）、考试科目等按要求涂写在选择题答题卡上；答第Ⅱ卷前，考生务必将自己的姓名、班别、考号等填写在密封线左边的空格内，并在试卷右上角填上座位号。
2．第I卷的答案必须答在选择题答题卡上；第Ⅱ卷用黑色字迹签字笔或钢笔按各题要求答在答题卡上。
3．考试结束时，将选择题答题卡和第Ⅱ卷答题卷一并交回，试卷和草稿纸自己带走。
第I卷（选择题，共46分）
一、单项选择题.（本大题共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．对于电场中的某一点，下列各量中，与检验电荷无关的物理量是（　　）
A．电场力F B．电场强度E
C．电势能Ep D．电场力做的功W
2．静电场中，一个初速度不为0的质子只在电场力的作用下从A点移到B点，电场力做正功，则（　　）
A．电场强度的方向一定是由A点指向B点
B．B点的电势高于A点的电势
C．该质子的动能可能减小
D．质子在A点的电势能一定比在B点的电势能高
3．如图所示，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下，从静止开始由b沿直线运动到d，且bd与竖直方向的夹角为，若bd的长度为l，重力加速度为g，则 (    )

A．此液滴带正电 B．液滴运动的加速度等于2g
C．液滴从b到d的运动时间为 D．液滴到达d点的速度为
4．用电场线能很直观、很方便地比较出电场中各点场强的强弱。图甲是等量异种点电荷形成的电场的电场线，图乙是电场中的一些点，其中O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则下列说法中错误的是（　　）

A．若同一试探电荷在B、C两点只受电场力作用，则加速度相同
B．若同一试探电荷在A、D两点只受电场力作用，则加速度相同
C．E、O、F三点比较，带正电的试探电荷在O点具有的电势能最多
D．B、O、C三点比较，则B点电势大于零，C点电势小于零
5．某同学把电流表、干电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示．两支表笔直接接触时，电流表的读数为满偏电流Ig；两支表笔与400W的电阻相连时，电流表的读数为Ig /3 ．以下说法正确的是：

A．该测量电阻装置的内阻200W，图中A接黑表笔
B．该测量电阻装置的内阻200W，图中A接红表笔
C．该测量电阻装置的内阻400W，图中A接黑表笔
D．该测量电阻装置的内阻400W，图中A接红表笔
6．如图所示，平行板电容器两极板带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地．在两极板间有一固定在A点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，Ep表示点电荷在A点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向上移动一小段距离至图中虚线位置，则

A．θ增大，E增大
B．θ增大，Ep不变
C．θ减小，Ep增大
D．θ减小，E不变
7．在如图所示的电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑动触点在a端时，闭合开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U．现将R2的滑动触点向b端移动，则在此过程中，三个电表示数的变化情况是

A． I1增大，I2不变，U增大
B． I1减小，I2增大，U减小
C． I1增大，I2减小，U增大
D． I1减小，I2不变，U减小
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中至少有两个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对不全得3分，有选错或不答的得0分）
8．在一个电场中的某点A放一检验电荷，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右，则A点的场强大小为，方向水平向右．下列说法正确的是（　　）
A．在A点放一个负检验电荷，A点的场强方向变为水平向左
B．在A点放一个负检验电荷，它所受的电场力方向水平向左
C．在A点放一个电荷量为的检验电荷，则A点的场强变为
D．在A点放一个电荷量为2 q的检验电荷，则它所受的电场力变为2 F
9．如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，与以正点电荷Q为圆心的圆周交于B、C两点。质量为m、电荷量为q的有孔小球从杆上A点无初速滑下，已知AB=BC=h，小球滑到B点时的速度大小为，则（　　）

A．小球带正电
B．小球由B点到C点的过程中重力所做的功等于动能的变化量
C．小球由A点滑到B点的过程中电场力做的功
D．小球到达C点时的速度大小为
10．在如图所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知（　　）

A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为2Ω
C．电源的输出功率为2W
D．电源的效率为66.7%
第Ⅱ卷（非选择题，共54分）
三、实验探究题（每空2分，共16分）
13．小李想测量某种材料的电阻率 ρ，实验室现提供以下实验器材：
A．20分度的游标卡尺
B．螺旋测微器
C．电流表A1(量程为50mA，内阻r1=100Ω)；
D．电流表A2(量程为100mA，内阻r2约为40Ω)；
E．滑动变阻器R1(0~10Ω，额定电流为2A)；
F．直流电源E(电动势为3V，内阻很小)
G．导电材料R2(长约为5cm，电阻约为100Ω)；
H．开关一只、导线若干．
请回答下列问题：
（1）用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，其示数L=___________cm，用螺旋测微器测得该材料的外直径如图乙所示，其示数D=___________mm．

（2）为了尽可能精确地测量该材料的电阻率ρ，某小组设计了如图丙、丁所示的两种实验方案的电路图，应选用图___________(填“丙”或“丁”)所示电路．
（3）某次实验中电流表A1和电流表A2的示数分别为I1和I2，用所测得的物理量符号和已知物理量的符号表示这种材料的电阻率为ρ=___________．
12．如图所示，请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。

(1)根据实验测得的几组I、U数据做出图像如图所示，由图像可确定：该电源的电动势为_______V，电源的内电阻为_______（结果保留到小数点后两位）。
(2)若在实验中发现电压表坏了，于是不再使用电压表，而是选用电阻箱替换了滑动变阻器，重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R以及对应的电流表的示数I，则该同学以R为横坐标，以_________为纵坐标得到的函数图线是一条直线。这种方案测得的电动势的值与真实值相比，______选填“”“”““ ）。
四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤、只写最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（10分）粒子物理中标准模型理论认为：中子由三个夸克组成，一个上夸克（u）、两个下夸克（d）如图中等边三角形所示。已知：下夸克带负电，电荷量为，e为元电荷1.6×10-19C，夸克间距离为L=0.8×10-15m，静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，夸克可视为点电荷。求：
（1）上夸克所带电荷性质以及电荷量；
（2）两个下夸克间的库仑力大小；
（3）两个下夸克在上夸克处形成的场强大小。（保留一位有效数字）

14．（14分）如图所示，是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为，下端与水平绝缘轨道在点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为。
（1）若滑块从水平轨道上距离点的点由静止释放，求滑块到达点时受到轨道的作用力大小；
（2）改变的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从点飞出轨道，求s的大小。

15．（14分）示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子（带电量为e）被加速后从金属板的小孔穿出，进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上。设加速电压U1=1640V，偏转极板长l=4cm，偏转板间距d=1cm，当电子加速后从两偏转板的正中央沿与板平行的方向进入偏转电场。
（1）偏转电压为U2多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？
（2）如果偏转板右端到荧光屏的距离L=20cm，则电子到达荧光屏时最大偏转距离y为多少？


参考答案：
1．B
【详解】A．电场力F=qE与检验电荷有关，选项A错误；       
B．电场强度E由电场本身决定，与检验电荷无关，选项B正确；
C．电势能Ep=φq与检验电荷有关，选项C错误；
D．电场力做功

与检验电荷有关，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】A．质子从A点移到B点，电场力做了负功，电场力方向可能由A点指向B点，也可能不沿A点到B点方向。故A错误；
B．由

故

故A点电势一定比B点电势高，故B错误；
C．由于电场力做正功，动能一定增大，故C错误；
D．电场力做了正功，电势能减小，电子在A点的电势能一定比在B点的电势能高，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．由b到d，液滴作直线运动，所受合力沿bd所在直线，对液滴受力分析可知，电场力水平向右，与电场方向相反，所以小球带负电，故A错误；
B．由图可知，液滴所受合力

根据牛顿第二定律，解得液滴的加速度

故B错误；
C．由位移公式可得

解得：

故C正确；
D．由速度位移公式可得

解得

故D错误．

4．C
【详解】AB．由对称性可知，B、C两点场强大小相同，场强的方向均由B→C，即B、C两点场强相同，所受的电场力相同，由于只受电场力作用，根据牛顿第二定律

可得加速度也相同，故A正确；
B．同理A、D两点场强大小也相同，场强的方向也均由A→D，即A、D两点场强也相同，所受的电场力也相同，由于只受电场力作用，根据牛顿第二定律

可得加速度也相同，故B正确；
C．等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，由图看出，E、O、F三点共线，所以三点电势相等，正电荷在这三点的电势能也相等，故C错误；
D．由于取无限远电势为零，等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，即O点的电势为零，等量异种点电荷连线上从正点电荷到负点电荷电势由高到低，所以B电势高于O点电势，B点电势大于零，而C点电势低于O点电势，C点电势小于零。故D正确。
故选C。
5．B
【详解】由题意，根据闭合电路欧姆定律，则有：E=Ig（Rg+R+r）；E=Ig（Rg+R+r+Rx）；把Rg+R+r看成一个总电阻R总，则由上面两式可得：R总=200Ω；表内电源的负极接红表笔，故选B．
6．B
【详解】电容器与电源断开，故电量不变，上极板向上移动时，两板间的距离增大，根据

可知电容减小，则根据

可知电压增大，故静电计指针偏角增大；两板间的电场强度：

因此电场强度与板间距无关，电场强度不变；据电势差与电场强度关系知，A点与下极板间电势差不变，即A点电势不变，因此电荷在点的电势能保持不变；
B项正确．故选B
7．B
【详解】R2的滑动触点向b端移动时，R2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数减小，R3电压增大，R1、R2并联电压减小，通过R1的电流I1减小，即A1示数减小，而总电流I增大，则流过R2的电流I2增大，即A2示数增大．故A、C、D错误，B正确．
8．BD
【详解】A．点A放一检验电荷+q，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右，则A点的电场强度方向是水平向右，若在A点放一个负检验电荷，A点的场强方向仍然不变，是水平向右，A错误；
B．负检验电荷受到的电场力方向与电场强度方向相反，则在A点放一个负检验电荷，它所受的电场力方向水平向左，B正确；
C．在A点放一个电荷量为的检验电荷，则A点的场强大小仍然不变，C错误；
D．在A点放一个电荷量为2q的检验电荷，由于A点的场强大小仍然不变，由F=Eq可知电场力变为2F，D正确。
故选BD。
9．AB
【详解】小球由A到B重力和电场力做功，有动能定理得

代入数据解得

电场力做负功，所以小球带正电荷，BC两点在同一等势面上，小球从B到C电场力做功为零，只有重力做功，由动能定理得

解得

故选AB。
10．AD
【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得
U＝E－Ir
当I＝0时
U＝E
读出电源的电动势
E＝3V
内阻等于图线的斜率绝对值的大小，则
r＝＝0.5Ω
故A正确；
B．电阻
R＝＝1Ω
故B错误；
C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时的工作状态，由图读出电压
U＝2V
电流
I＝2A
则电源的输出功率为
P出＝UI＝4W
故C错误；
D．电源的效率
η＝＝＝66.7%
故D正确。
故选AD。
11．               丁    
【详解】(1)由图示游标卡尺可知，其读数为：50mm+3×0.05mm=50.15mm=5.015cm；由图示螺旋测微器可知，其读数为：4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm.
(2)电压表的量程远大于电源的电动势，所以电压表不适用，两个电流表中，电流表A2的满偏电流大于电流表A1的满偏电流，又电流表A1的内阻为定值，根据欧姆定律与串并联知识，应将电流表A1与样品并联后再与电流表A2串联，滑动变阻器阻值较小，应用分压式接法，应选择图丁所示电路图；
(3)根据图丁所示电路图可知，实验中应记录的物理量有：电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，根据电阻定律有：,样品横截面积:,根据欧姆定律可得：,解得：；
12．     左侧     1.40     0.57          =
【详解】(1) 为保护电路安全，由图示电路图可知，开关闭合前滑动变阻器R的滑片滑到左侧。
(2)由图示电源U-I图像可知，图像与纵轴交点坐标值为1.40，则电源电动势1.40V。
电源内阻

(3)电压表不能用，则变阻器换为电阻箱，由闭合电路欧姆定律得

得到

则要以为纵轴，以R为横轴作图求解。
因为使用这个电路，电路中电流表是测量的整个串联电路的中的电流，是准确值，电阻箱的读数为准确值，测得的电动势的值等于真实值的电动势值。
13．（1）正电，；（2）40N；（3）
【详解】（1）因为中子不带电，且两个下夸克带负电，电荷量为，可得，上夸克应该带正电，电荷量为；
（2）根据电荷间库仑力的公式，可得两个下夸克间的库仑力大小为

代入数据可得

（3）根据场强公式可得，一个下夸克在上夸克处形成的场强大小为

又场强是矢量，故可得两个下夸克在上夸克处形成的场强大小为

代入数据，可得场强大小为

14．（1）；（2）
【详解】（1）设滑块到达点时的速度为，从点到点，由动能定理得

而

解得

设滑块到达点时速度大小为，从点到点，由动能定理得

解得

根据牛顿第二定律有

解得滑块到达点时受到轨道的作用力大小

（2）要使滑块恰好始终沿轨道滑行，则滑至圆轨道间点时，由电场力和重力的合力提供向心力，此时的速度最小（设为），则有

又从到n过程由动能定理得

解得

15．(1)205V；(2)5.5cm
【详解】(1)设电子电量大小e，质量为m，进入偏转电场初速度v0，根据动能定理，有

电子在偏转电场的飞行时间为

电子在偏转电场的加速度为

要使偏转距离最大，电子经偏转电场后必须沿下板边缘射出，电子在偏转电场中的侧移距离为，所以有

联立解得

代入数据解得
U2=205V
(2)电子离开偏转电场后的侧向位移为

电子离开偏转电场的侧向速度为
vy=at1
在荧光屏上最大偏转距离为

由以上各式解得最大偏转距离为y=5.5cm。