云南省昆明市第三中学2023-2024学年高二上学期10月期中物理试题（解析版）

这是一份云南省昆明市第三中学2023-2024学年高二上学期10月期中物理试题（解析版），共15页。试卷主要包含了考试结束后，将答题卡交回等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上，并认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号及科目，在规定的位置贴好条形码。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题：本大题共6小题，每小题4分，共24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. 下列说法正确的是（ ）
A. 闭合电路欧姆定律体现了电路中的能量守恒
B. 卡文迪许利用扭秤装置测定了静电力常量k
C. 磁场中某点磁感应强度的方向就是置于该点的一小段通电直导线所受磁场力的方向
D. 负电荷在电场中某位置A处的电势能在数值上等于将该电荷从A位置移动至零势能位置静电力做功的相反数
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据能量守恒可得
可得
则闭合电路欧姆定律体现了电路中的能量守恒，故A正确；
B．卡文迪许利用实验测得了万有引力常量，没有利用扭秤装置测定了静电力常量k，故B错误；
C．磁场中某点磁感应强度的方向与置于该点的一小段通电直导线所受磁场力的方向垂直，故C错误；
D．根据
可知负电荷在电场中某位置A处的电势能在数值上等于将该电荷从A位置移动至零势能位置静电力做的功，故D错误。
故选A。
2. 如图所示，实线表示某电场中的电场线。一带电粒子仅在电场力的作用下从a点运动到b点。关于该粒子，下列说法正确的是（ ）
A. 带正电
B. 从a点运动到b点的过程中，速度逐渐增大
C. 从a点运动到b点的过程中，电势能逐渐增大
D. 从a点运动到b点的过程中，加速度逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．由粒子运动轨迹可知，粒子受电场力大致向左，可知该粒子带负电荷，选项A错误；
BC．该粒子由a到b电场力做负功，则动能减小，即该粒子速度减小，电势能变大，选项B错误，选项C正确；
D．因a点的电场线较b点密集，可知a点的场强较大，粒子在A点加速度较大，即该粒子由a到b加速度逐渐减小，选项D错误。
故选C。
3. 如图所示，用两根绝缘细绳把两个带同种电荷可视为质点的小球A、B悬挂在一点。已知A球的质量大于B球的质量，A球所带电荷量小于B球所带电荷量。两小球静止时，悬线与竖直方向的偏角分别为和，且两小球在同一水平面上，则与的大小关系为（ ）
A. B. C. D. 无法确定
【答案】B
【解析】
【详解】因为库仑力的作用A、B两球被排斥开，则满足
由题意知A、B两球的质量
mA>mB
可知
因为和均为锐角，则有
故选B。
4. 如图所示，空间中有一等边三角形，现在点处固定一点电荷，则关于两点处的物理量判断中，下列说法正确的是（ ）
A. 两点的电势可能不相同
B. 两点的电场强度相同
C. 同一电荷在两点处所受电场力相同
D. 同一电荷在两点处一定具有相同的电势能
【答案】D
【解析】
【详解】AD．点电荷的等势面为同心球面，、到的距离相等，电势相等，根据可知同一电荷在两点处一定具有相同的电势能，故D正确，A错误；
BC．两点的电场强度大小相等，方向不同，则同一电荷在两点处所受电场力不同，故BC错误．
故选D。
5. 如图所示为一等腰直角三角形，为边的中点，三点处分别有一根垂直于所在平面的长直导线。当三根导线中通有大小相等，方向如图所示的电流时，D点处的磁感应强度大小为。仅将点处的导线中的电流反向，点处的磁感应强度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由右手定则可知，三根导线中的电流在D点产生的磁感应强度如图所示，由几何关系可知，三点到D点的距离相等，三根导线中电流大小相等，因此导线中的电流在D点产生的磁感应强度大小相等，则有
因、大小相等，方向相反，合磁感应强度是零，因此则有
则有
将点处的导线中的电流反向，可知点处的导线中的电流在D点产生的磁感应强度大小不变，方向与磁感应强度相同，即为，由磁感应强度的叠加原理，可得此时点处的磁感应强度大小为
ACD错误，B正确。
故选B。
6. 一种用磁流体发电的装置如图所示，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场。若A、B两板相距为，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为，等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度沿垂直于磁场的方向射入磁场。下列说法正确的是（ ）
A. A极板是电源的正极
B. 发电机的电动势为
C. 发电机的电动势与带电粒子的电荷量成正比
D. 等离子体在A、B间运动时，磁场力对等离子体做正功
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于磁场方向不清楚，无法判断电源的正极是哪个极板，故A错误；
BC．发电机稳定后有
可得发电机的电动势为
可知发电机的电动势与带电粒子的电荷量无关，故B正确，故C错误；
D．等离子体在A、B间运动时，受到的洛伦兹力的方向与速度方向垂直，故磁场力对等离子体不做功，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本大题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。
7. 如图所示，用两根轻细悬线将质量为，长为的金属棒悬挂在两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从到的电流后，两悬线偏离竖直方向角而处于平衡状态，为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的磁感应强度的大小和方向正确的是（ ）
A. ，竖直向下B. ，竖直向上
C. ，平行悬线向上D. ，平行悬线向下
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．从端截面分析，当磁场方向为竖直方向时，只有受力分析如图
这样才能受力平衡，所以竖直方向的磁场方向为竖直向上，且满足
解得
故A错误，B正确；
CD．从端截面分析，当磁场方向平行悬线方向时，只有受力分析如图
分析可知，只有当磁场平行悬线向上时，才能受力平衡，即
解得
故C正确，D错误。
故选BC。
8. 如图所示是两个电阻的伏安特性曲线，两电源电动势分别为，内阻分别为、。当这两个电源分别和电阻连接时，电源输出功率相等。若将换成，电源输出功率分别为，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据闭合电路的欧姆定律有
当外电路接时，两电源的输出功率相等，则两电源的图象与的伏安特性曲线相交于同一点，且，由此做出两电源的图象。
图象的纵截距代表电源电动势，图象的斜率的绝对值代表电源内阻的大小，由图可得
故A正确，B错误；
CD．若将换成，由图可知两电源的图象与的伏安特性曲线相交于不同的两点，根据交点的横坐标与纵坐标之积表示电源输出功率，可得
故C错误，D正确。
故选AD。
9. 如图所示，平行板电容器与直流电源E相连，开关S闭合时，一带电油滴位于电容器中的P点恰好处于平衡状态，下列说法正确的是（ ）

A. 油滴带负电
B. 油滴带正电
C. 若将开关S断开，增大电容器两极板之间的距离，油滴将向下运动
D. 保持开关S闭合，减小电容器两极板之间距离，油滴将向上运动
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．由受力平衡可知，油滴受到的电场力方向竖直向上，而极板间的电场方向竖直向上，所以油滴带正电，故A错误，B正确；
C．若将开关S断开，则电容器电荷量不变，根据
增大电容器两极板之间的距离，则极板间电场强度不变，油滴受到的电场力不变，油滴仍处于静止状态，故C错误；
D．保持开关S闭合，则极板电压不变，根据
减小电容器两极板之间的距离，则极板间电场强度变大，油滴受到的电场力变大，油滴将向上运动，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，两足够大的金属板P、Q水平放置，两金属板正中间有一水平放置的接地金属网G，金属板P、Q的电势均为（>0）。金属网G上方固定着比荷均为k的两带正电粒子a、b，它们到金属网G的距离均为h。某时刻将粒子a以水平速度v0向右抛出，同时粒子b由静止释放，若粒子a从开始运动到第一次通过金属网G时水平位移为2h，一段时间后两粒子相遇，相遇时粒子b的速度大小为v0。两粒子的重力及它们间的相互作用可忽略，两粒子在两板间运动时不会与金属网G相撞。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子b的最大速度为v0
B. 金属板P、Q间的距离为
C. 粒子a、b初始位置之间的距离可能为10h
D. 若增大粒子a的初速度，粒子a、b有可能不相遇
【答案】AC
【解析】
【详解】A．对粒子a到达虚线位置时，水平方向上
竖直方向上
解得
由题意知相遇时粒子b速度大小也为v0，因此相遇位置必在G板上，此时b粒子的速度最大，最大速度为v0，故A正确；
B．根据
且

解得
故B错误；
C．由于两粒子在竖直方向上都做往复运动，因此在G板上相遇时应满足
解得
（n=0、1、2…）
当n=2时，粒子a、b初始位置之间的距离为10h，故C正确；
D．因两粒子在竖直方向的运动完全相同，则若增大粒子a的初速度，粒子a、b仍能相遇，选项D错误。
故选AC。
三、实验题：本题共2小题，共20分。
11. 在“测定金属的电阻率”实验中：
(1)某同学用螺旋测微器和游标卡尺测量出金属细杆直径和长度分别如图甲、乙所示，则该金属细杆的直径为________mm，长度为___________mm．
(2)测电阻时，某同学连接的电路如图丙所示，闭合开关后，发现调节滑动变阻器时，电流表示数几乎为零、电压表示数略小于电源电动势，已知电源、电表均完好，则发生的故障可能是_________．
A.滑动变阻器断路
B.连接待测金属细杆的接线柱断路
C.开关不能正常接通
D.连接电流表的导线断路
【答案】 ①. 2.150； ②. 60.20； ③. B
【解析】
【分析】解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读．螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；根据电路出现的现象判断电路的故障．
【详解】（1）该金属细杆的直径为:2mm+0.01mm×15.0=2.150mm，
长度为：60mm+0.05mm×4=60.20mm．
（2）如果滑动变阻器断路，开关不能正常接通或者连接电流表的导线断路，则电路中均无电流，电流表示数为零，电压表读数也为零；当连接待测金属细杆的接线柱断路时，电压表接在电源两端，测电源电动势，电压表示数为E，电流表几乎无读数，则B正确．
12. 在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，某同学用如图甲所示的电路测量一电源的电动势和内阻（约为很小），除了电源、开关、导线外，实验室可供选择的器材还有：
A．电流表（量程）
B．电流表（量程）
C．定值电阻（阻值）
D．滑动变阻器
E．滑动变阻器
F．电阻箱
（1）为了更加准确地进行测量，电路图设计如下，“1”位置电表应选用_________，滑动变阻器应选_________（填器材前的字母代号）。
（2）为使“1”位置电表满偏时间电压为，应将电阻箱的阻值调整为_________。该同学连接好器材进行实验，移动滑动变阻器滑片，测得多组电流的数据，作出图像如图乙所示，根据图像得出电池的电动势_________V；内阻_________（计算结果均保留2位小数）；
（3）考虑电表内阻引起的系统误差，电动势的测量值_________真实值，内阻的测量值_________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】 ①. A ②. D ③. 900.0 ④. ⑤. ⑥. 小于 ⑦. 小于
【解析】
【详解】（1）[1] 根据电路图设计可知，“1”位置电表通过和电阻箱串联改装成电压表，因此“1”位置电表电流表应选A。
[2]由于电源内阻较小，为了便于测量，滑动变阻器应选择总阻值较小R1，即选D。
（2）[3] 根据欧姆定律有
U = I1(R1+ r1)
“1”位置电表满偏时间电压为，应将电阻箱的阻值调整为
R1=900.0Ω
[4] [5]根据闭合电路的欧姆定律有
I1(R1+ r1)=E - I2(R0 + r)
整理有
由图乙中的I1—I2图像的斜率和纵截距可得
，
解得
E=2.93V， r=0.50Ω
（3）[6][7]电压表分流，使电流表示数并非电路中总电流的真实值，从而产生系统误差；在理论上E＝U＋(IV＋IA)r，其中U是路端电压，实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大。根据U—I图像
可得
E真>E测，r真>r测
故有电动势、内阻测量值均小于真实值。
四、计算题：本题共3小题，共36分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13. 如图甲所示，电饭锅是一种人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同。某种电热式电饭锅的简化电路图如图乙所示，主要元件有电阻丝和自动开关。已知电饭锅工作时外加电压，使用加热功能时的功率为，使用保温功能时的功率为。
（1）通过分析说明：当开关闭合时，电饭锅处于何种功能；
（2）求和的阻值。
【答案】（1）闭合时为加热功能；（2），
【解析】
【详解】（1）该电流是纯电阻电路，外加电压U一定，当S闭合时，短路，回路的总电阻更小，电流大，故闭合时为加热功能。
（2）当S闭合时，电饭锅处于加热功能，电饭锅消耗的电功率
S断开时，电饭锅处于保温功能，电饭锅消耗的电功率
可得
，
14. 如图所示，质量为m、带电量为+q的小球（可视为质点）与绝缘不可伸长的轻绳相连，绳子另一端固定在拉力传感器上的O点（拉力传感器没有画出），O点距离水平地面的高度为2R，空间存在竖直向下的匀强电场。现使小球获得一初速度后绕O点在竖直平面内做半径为R的圆周运动，拉力传感器显示出绳子拉力的最小值为0，最大值为12mg，g为重力加速度。求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）若小球运动到最低点时绳子断裂，小球落地点到O点的水平距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）依题意，小球通过最高点时，由牛顿第二定律
①
从最高点到最低点，据动能定理可得
②
通过最低点时
③
解得
④
（2）绳断后小球做类平抛运动
⑤
⑥
据牛顿第二定律可得
⑦
解得
⑧
15. 如图所示，两竖直虚线间距为L，之间存在竖直向下的匀强电场．自该区域的A点将质量为m、电荷量分别为q和－q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿水平方向射出．小球进入电场区域，并从该区域的右边界离开．已知N离开电场时的位置与A点在同一高度；M刚离开电场时的动能为刚进入电场时动能的8倍．不计空气阻力，重力加速度大小为g．已知A点到左边界的距离也为L．
（1）求该电场的电场强度大小；
（2）求小球射出的初速度大小；
（3）要使小球M、N离开电场时的位置之间的距离不超过L，仅改变两小球的相同射出速度，求射出速度需满足的条件．
【答案】（1）（2）（3）
【解析】
【详解】小球运动过程只受重力和电场力作用，故小球在水平方向做匀速运动，那么，小球在电场区域内外的运动时间t相同；在电场区域外，小球在竖直方向做加速度为g的匀加速运动，故小球进入电场时的竖直分速度为；
（1）N离开电场时的位置与A点在同一高度，即竖直位移为零；设N在电场内的加速度为a，则有：，所以，，方向竖直向上；
故由牛顿第二定律可得，所以电场的电场强度；
（2）M在电场中加速度，方向竖直向下；
故M刚离开电场时的竖直分速度；
又有小球在水平方向做匀速运动，设小球射出的初速度为v0，则有：；
故由M刚离开电场时的动能为刚进入电场时动能的8倍可得：；
所以，
所以，所以；
（3）M、N进入电场前的运动一致，那么，M、N离开电场时的位置之间的距离，
故；又有，
所以；
【点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同．先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直 线或曲线），然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化 的观点，选用动能定理和功能关系求解．