山西省金科大联考•2023-2024学年高二上学期11月质量检测物理试题（解析版）

这是一份山西省金科大联考•2023-2024学年高二上学期11月质量检测物理试题（解析版），共17页。
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4．考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共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. 下列对平行板电容器电容的理解正确的是（ ）
A. 两极板之间的电压越大，电容器的电容越大
B. 两极板所带的电荷量为零，则电容器的电容为零
C. 两极板之间的距离加倍，则电容器的电容加倍
D. 在真空中的两极板间插入陶瓷板，电容器的电容变大
【答案】D
【解析】
【详解】AB．电容器表达式
是定义式，电荷量和电压不影响电容器自身电容大小，AB错误；
CD．根据电容器决定式可知
当两极板之间的距离加倍，则电容器的电容减小，在真空中的两极板间插入陶瓷板，相当于增大电介质系数，电容器的电容变大，C错误D正确。
故选D。
2. 如图所示，a、b是一条直线电场线上的两点，电场的方向由a指向b，下列说法正确的是（ ）更多免费优质滋源请 家 威杏 MXSJ663
A. a点场强大于b点场强
B. a点的电势一定大于零
C. a点的电势一定小于零
D. 若将一负电荷沿电场线从a点移到b点，其电势能增加
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题图无法判断 a、b两点场强大小关系，故A错误；
BC. 电势是相对的，没有确定零势能面，故不能确定a点的电势大小，故BC错误；
D. 若将一负电荷沿电场线从a点移到b点，电场力做负功，其电势能增加，故D正确。
故选D
3. 如图所示的电路，开关闭合后小灯泡甲和乙均正常发光，电流表的示数不为零；突然两灯均熄灭且电流表的示数也变为零。将电压表与甲、乙两灯泡并联，电压表有示数，电压表与甲灯并联，电压表无示数。则下列说法正确的是（ ）
A. 甲灯短路B. 电流表烧断
C. 甲灯烧断D. 乙灯烧断
【答案】D
【解析】
【详解】A．开关闭合后，两灯突然熄灭且电流表的示数也变为零，说明某用电器烧断，A错误；
B．将电压表与甲、乙两灯泡并联电压表有示数，说明开关、电流表、电源均正常，B错误；
CD．电压表与甲灯并联电压表无示数，说明甲灯正常，乙灯烧断，C错误D正确。
故选D。
4. 如图所示，正三棱柱的A点固定一个电荷量为＋Q的点电荷，C点固定一个电荷量为的点电荷，选取无穷远处电势为0。则（ ）

A. 点处的电场强度与点处的电场强度相同
B. B点处的电场强度与点处的电场强度相同
C. 将一正试探电荷沿直线从B点移到点，其电势能保持不变
D 将一负试探电荷从点移到点，电场力做正功
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据等量异种电荷电场分布以及对称性可知，点处的电场强度与点处的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B．根据等量异种电荷连线中垂面的电场分布可知，B点处的电场强度与点处的电场强度大小不同，方向相同，故B错误；
C．根据等量异种电荷连线中垂面为等势面，故将一正试探电荷沿直线从B点移到点，电场力不做功，其电势能保持不变，故C正确；
D．将一负试探电荷从点移到点，负电荷逐渐远离正电荷，逐渐靠近负电荷，电势降低，可知电场力做负功，故D错误。
故选C。
5. 如图所示的电路中，电源的内阻大于定值电阻的阻值，滑动变阻器的最大电阻值大于定值电阻的阻值与电源内阻之和。则当滑动变阻器的滑片由最左端滑到最右端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电源内阻消耗电功率逐渐减小
B. 定值电阻消耗的电功率逐渐减小
C. 滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小
D. 电源的输出功率一直增大
【答案】C
【解析】
【详解】AB．当滑动变阻器的滑片由最左端滑到最右端的过程中，滑动变阻器的阻值减小，总电阻减小，总电流变大，则根据P=I2r可知，电源内阻消耗的电功率逐渐变大，定值电阻消耗的电功率逐渐变大，选项AB错误；
C．因当外电阻等于内阻时电源输出功率最大，将定值电阻和电源内阻等效为新的电源内阻，则当滑动变阻器的滑片由最左端滑到最右端的过程中，外电阻先从大于等效内阻到小于等效内阻，则滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小，选项C正确；
D．因当外电阻等于内阻时电源输出功率最大，当滑动变阻器的滑片由最左端滑到最右端的过程中，外电阻先大于电源内阻后小于电源内阻，则电源的输出功率先增大后减小，选项D错误。
故选C。
6. 、、三个电阻的阻值均为，允许通过的最大电流分别为、、。按如图所示的四种方式连接，则下列说法正确的是（ ）
A. 图丙和图丁的等效电阻相等
B. 图甲和图丙中干路最大电流相等
C. 图乙和图丁干路最大电流之比为
D. 四个电路两端最大电压之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A．图丙的等效电阻为
图丁的等效电阻为
故A错误；
B．图甲中干路最大电流为1A，图丙中干路最大电流为1A，故B正确；
C．图乙干路最大电流为3A，图丁干路最大电流为1.5A，则图乙和图丁干路最大电流之比为，故C错误；
D．图甲的最大电压为
图乙的最大电压为
图丙的最大电压为
图丁的最大电压为
则个电路两端最大电压之比为，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，带等量异种电荷的两金属板沿水平方向固定，两带电粒子a、b沿平行于金属板的方向射入板间电场，粒子a由上极板左边缘射入，粒子b由左侧正中央处射人，经过一段时间，两粒子均从下极板右边缘离开电场。已知粒子a、b的质量之比为，两粒子的初动能相等，极板的长度和两极板之间的距离相等均为d，忽略极板的边缘效应、粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子a与粒子b在极板间运动的时间之比为
B. 粒子a与粒子b的电荷量之比为
C. 粒子a与粒子b离开电场时的速度大小之比为
D. 电场力对粒子a与粒子b做功之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子a、b的质量之比为，两粒子的初动能相等，则粒子a、b的初速度之比为。两粒子均从下极板右边缘离开电场，则两粒子的水平位移相同，所以粒子a与粒子b在极板间运动的时间之比为，故A错误；
B．由题可知，a、b两粒子的竖直位移之比为，则根据类平抛规律有
根据牛顿第二定律有
整理得
又因为粒子a与粒子b在极板间运动的时间之比为，粒子a、b的质量之比为，则粒子a与粒子b的电荷量之比为，故B错误；
C．在竖直方向，根据平均速度公式有
可得，粒子离开电场时的竖直速度为
在水平方向有
则有
极板的长度和两极板之间的距离相等均为d，设粒子a的初速为v，则粒子a的竖直速度为2v，所以粒子a离开电场时的速度为；粒子a、b的初速度之比为，粒子b的初速度为2v，则粒子b的竖直速度也为2v，所以粒子b离开电场时的速度为，则粒子a与粒子b离开电场时的速度大小之比为，故C正确；
D．电场力对粒子做的功为
a、b两粒子的竖直位移之比为，粒子a与粒子b的电荷量之比为，则电场力对粒子a与粒子b做功之比为，故D错误。
故选C。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 新能源有着广阔发展前景，如图所示为风力发电的装置。利用该装置发电时，能将空气动能的转化为电能，已知扇叶转动平面的截面积为，风速为，空气的密度为。当风垂直吹向扇叶时，下列说法正确的是（ ）
A. 单位时间吹到扇叶的空气的质量为
B. 单位时间吹到扇叶的空气的动能为
C. 发电功率为
D. 发电功率为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，时间内吹到扇叶的空气的体积为
则时间内吹到扇叶的空气的质量为
单位时间吹到扇叶的空气的质量为
单位时间吹到扇叶的空气的动能为
故B错误，A正确；
CD．单位时间内空气的动能转化为电能为
即发电功率为，故D错误，C正确。
故选AC。
9. 一辆遥控电动车，其动力部分电路图简化后如图所示。电源由4节干电池（总电动势为，内阻不可忽略）组成，车灯电阻，电动机线圈电阻，理想电流表量程为。闭合开关后，车灯亮起，此时电流表示数为0.6A。通过遥控控制开关闭合，小车运动起来，小车匀速运动时电流表示数为1A。则下列说法正确的是（ ）
A. 电源的内阻为
B. 小车运动后，车灯的亮度增大
C. 小车匀速运动时，电动机的输出功率为1.5W
D. 在小车运动时，若电动机被卡死，电流表会被烧坏
【答案】AC
【解析】
【详解】A．闭合开关后，根据闭合电路欧姆定律有
则电源的内阻为
故A正确；
B．小车运动后，即开关闭合后，车灯与电动机并联，则电路中的总电阻减小，则干路电流增大，电源内阻分压增大，则电源的路端电压减小，所以车灯亮度减弱，故B错误；
C．小车匀速运动时，路端电压为
则车灯的电流为
则电动机的电流为
则电动机的输出功率为
故C正确；
D．在小车运动时，若电动机被卡死，则车灯电阻与电动机线圈电阻并联，则
则根据闭合电路欧姆定律可得，此时电路中的干路电流为
由于此时电路中的干路电流小于2A，则电流表不会被烧坏，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示，一对电荷量均为（）的点电荷被固定在空间中的A、B两点，O是A、B两点连线的中点，P、N是A、B连线的中垂线上的点，且，在P点放一个电荷量为（）、质量为m的带电粒子并给它一个初速度，使它恰好绕O点做匀速圆周运动，已知静电力常量为k，不计粒子重力。则下列说法正确的是（ ）
A. A、B电荷在N点电场强度E的大小为
B. 该粒子做圆周运动的过程中电势能保持不变
C. 该粒子做圆周运动的周期为
D. 该粒子做圆周运动形成的等效电流的平均电流强度大小为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．A、B电荷在N点电场强度E大小为
选项A正确；
B．该粒子做圆周运动时，因圆周上各点的电势不变，则粒子的电势能保持不变，选项B正确；
C．根据
可得该粒子做圆周运动的周期为
选项C错误；
D．该粒子做圆周运动形成的等效电流的平均电流强度大小为
选项D正确。
故选ABD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组的同学在测定金属丝的电阻时，实验室为其提供的实验器材如下：多用电表、电源E（电动势为，内阻不计）、电流表A1（量程为，内阻约为）、电流表A2（量程为，内阻），滑动变阻器（阻值范围为）、开关S、导线若干。
（1）该实验小组的同学首先用多用电表粗略测量了该金属丝的电阻，当多用电表的旋钮置于“”挡位时，指针位置如图所示，则金属丝的电阻值为________；

（2）该小组同学根据题中提供的实验器材设计电路图，进一步精确地测定金属丝的电阻，要求两电流表的示数从零开始调节，请将电路图画在虚线框内，并标明所用器材符号_______；
（3）根据所设计的电路图，若两电流表A1、A2的示数分别用表示，则金属丝的电阻值为_______（用题中物理量的符号表示）；
（4）金属丝电阻的测量值________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
【答案】 ①. 6##6.0 ②. ③. ④. 等于
【解析】
【详解】（1）[1]用多用电表“×1”挡粗测其电阻Rx = 6.0Ω；
（2）[2] 因电源电动势为3V，电路可能出现的最大电流为
又由于题中没有给电压表，而A2内阻已知，则最大电压为
故A1测电流，A2可充当电压表，两电流表的示数从零开始调节，则要使用分压式

（3）[3] A1测干路的电流，A2测流过自己电流，则流过Rx的电流为
（4）[4]能够准确的测量出通过Rx的电流，以及两端的电压，故没有误差。
12. 晓强设计了电路图甲测量电源的电动势和内阻，定值电阻的阻值为，操作步骤如下：

①实验时，晓强将单刀双掷开关扳到位置“1”，调节电阻箱的阻值为时，电压表的示数为；
②仅将单刀双掷开关扳到位置“2”，电压表的示数为；
③为了完成电源电动势和内阻的测量，将单刀双掷开关扳到位置“1”，多次调节电阻箱的阻值R，并读出相对应的电压表的示数U，利用数据描绘了如图乙所示的图像。
（1）根据电路图甲将实物图丙连接______；
（2）由操作①、②可知电路图中电阻__________（用以上的测量量表示）；
（3）由（2）测得定值电阻，如果图乙中、、，则该电源的电动势为______V；内阻为______（结果均保留一位小数）。
【答案】 ①. ②. ③. 2.0 ④. 0.5
【解析】
【详解】（1）[1]根据电路图，依次将实物图连接，如图所示；

（2）[2]根据闭合电路欧姆定律，单刀双掷开关接1时，有
单刀双掷开关接2时，有
联立解得
（3）[3][4]由闭合电路欧姆定律得
整理得
结合图乙得
联立解得
13. 如图所示，M、N为水平放置、足够大的平行金属板，两板相距。合上开关后，一电荷量的带电小球恰好能静止在M、N板间。已知电源电动势，内阻，电阻，，重力加速度。求：
（1）流过电源的电流I；
（2）两板间的场强大小；
（3）小球的质量m。
【答案】（1）1A；（2）100V/m；（3）3g
【解析】
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律，可得流过电源的电流为
（2）电容器两板间的电压为
则两板间的场强大小为
（3）带电小球恰好能静止在M、N板间，则有
则小球的质量为
14. 如图所示，倾角为的足够长的光滑绝缘斜面固定在水平面上，两可视为质点的小球P、Q用绝缘细线连接，整个空间存在平行斜面向上的匀强电场，两球放在斜面上时静止。已知P、Q的质量分别为m、，所带电荷量均为（），重力加速度为g。某时刻细线突然断裂。求：
（1）该匀强电场的场强大小；
（2）细线断裂瞬间，小球P、Q的加速度。
【答案】（1）；（2），方向向上；方向向下
【解析】
【详解】（1）两球放在斜面上时静止，对两球整体受力分析有
解得
（2）细线断裂瞬间，对小球P、Q根据牛顿第二定律有
解得
，方向向上
，方向向下
15. 如图所示，真空中存在范围足够大、方向水平向右的匀强电场，在电场中，圆心为O、半径为的圆弧形光滑绝缘轨道MN固定在竖直平面内，O、N恰好处于同一竖直线上，OM与竖直方向的夹角，水平地面上有一点A，点A、M的连线恰好与圆弧轨道相切于M点，。现有一质量为、电荷量为的带电小球（可视为质点）从A点以一定的初速度沿AM做直线运动，带电小球从M点进入圆弧轨道后，恰好能沿圆弧轨道运动并从N点射出。已知，，重力加速度。求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）带电小球在A点时的初速度大小；
（3）带电小球从N点射出到再次落到水平地面上的过程中速度变化量的大小。
【答案】（1）；（2）5m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）带电小球沿AM做直线运动，说明其所受的合力一定与AM共线，对带电小球受力分析，如下图所示
根据几何知识有
则匀强电场的电场强度大小为
（2）由上述分析可得
过O点做AM的平行线，与圆弧轨道交于P点，如下图所示
恰好能沿圆弧轨道运动，则说明小球通过P点时，与圆弧轨道恰好无弹力作用，则此时有
小球从A点运动到P点，根据动能定理有
联立解得，带电小球在A点时的初速度大小为
（3）小球从N点射出后，竖直方向上做自由落体运动，下落的高度为
根据自由落体运动的规律有
解得，小球从N点射出到落到地面上的时间为
根据牛顿第二定律有
小球从N点射出到落到地面上，根据
则带电小球从N点射出到再次落到水平地面上的过程中速度变化量的大小为