2023-2024学年广东省广州四中高二（上）期中物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年广东省广州四中高二（上）期中物理试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法正确的是( )
A. 导体的电阻由导体本身决定，与温度无关
B. 电阻率ρ的单位是Ω⋅m
C. 将一根均匀电阻丝拉长为原来的2倍，则电阻丝的电阻也变为原来的2倍
D. 通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流越大
2.某导体中的电流与其两端电压的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A. 导体是非线性元件，曲线上某点切线的斜率表示相应状态的电阻
B. 导体两端加5V电压时，导体的电阻为10Ω
C. 随着导体两端电压的增大，导体的电阻不断减小
D. 导体两端加12V电压时，每秒内通过导体横截面的电量为1.5C
3.关于电场强度，下列说法正确的是( )
A. 电场强度越大的地方电势一定越高
B. 电容器所带的电荷量越多，它的电容就越大
C. 匀强电场中电势降低最快的方向一定是电场强度的方向
D. 以点电荷Q为球心、r为半径的球面上各点的电场强度相同
4.如图所示，光滑绝缘的水平面上的P点固定着一个带正电的点电荷，在它的右侧N点由静止开始释放一个也带正电的小球(可视为质点).以向右为正方向，下图中能反映小球运动速度随时间变化规律的是( )
A. B. C. D.
5.如图甲所示为静电除尘设备的结构示意图，把高压电源的正极接在金属圆筒上，负极接到圆筒中心悬挂的金属线上，其横向截面图如图乙所示，虚线PQ是某带电粉尘的运动轨迹，则下列说法正确的是( )
A. 电场中P点的场强大于Q点的场强
B. 电场中P点的电势低于Q点的电势
C. 粉尘最终会附着在中心金属线上并沿中心金属线下落
D. 粉尘由Q点运动至P点，电势能逐渐减小
6.电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示。K为阴极(-极)，A为阳极(+极)，两极之间的距离为d。在两极之间加上高压U，有一电子在K极由静止被加速。不考虑电子重力，元电荷为e，则下列说法正确的是( )
A. A、K之间的电场强度为Ud
B. 电子运动的过程中加速度不断减少
C. 由K到A电子的电势能减小了eU
D. 由K沿直线到A电势逐渐减小
7.如图所示，ABCD是匀强电场中的一个正方形区域，其中AB=BC=4cm。已知A点电势为9V，D点电势为12V，B点电势为6V，则下列判断正确的是( )
A. C点电势为3V
B. 匀强电场的场强大小是150V/m
C. 匀强电场的方向沿DB连线由D指向B
D. 将电子从A点移动到C点电场力做功为6eV
8.AB为点电荷电场中的一条直线，A、B两点的场强方向斜向右下，分别与AB成60°角和30°角，如图所示。已知A点的电场强度大小为E0，则下列判断正确的是( )
A. 点电荷可能在直线AB的右侧
B. 点电荷可能带负电
C. B点的电场强度大小为E03
D. B点的电势可能高于A点
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
9.为响应汕头市“工业立市、产业强市”的政策，某纺织厂在生产流水线上设置如图所示传感器，用来实时监控绝缘布料的厚度。其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上、下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上。当流水线上通过的布料厚度增大时，下列说法正确的是( )
A. A、B平行板电容器的电容减小B. A、B两板间的电场强度增大
C. A、B两板上的电荷量增大D. 有电流从b向a流过灵敏电流计
10.如图，将带负电的检验电荷沿着等量异种点电荷的中垂线从A点移动到B点，再沿连线从B点移动到C点。在此全过程中，下列说法正确的是( )
A. 电场强度先不变后变大
B. 所受的电场力逐渐变大
C. 电势先变小后变大
D. 电势能先不变后变小
11.如图所示为某静电场中x轴上各点电势ϕ的分布图。一电子从原点处以一定的初速度沿x轴正方向射出，仅在电场力的作用下在x轴上做直线运动，下列说法正确的是( )
A. x=x2处的电场强度大于x=x3的电场强度
B. 电子从x=x1处到x=x3处，电场力对其先做负功再做正功
C. 电子在x=x2处的速度最大
D. 电子在x=x1处的动能等于电子在x=x3的动能
12.如图所示，固定的绝缘斜面处于沿水平向右的匀强电场中，一带电金属块由静止开始沿斜面滑到底端，已知在金属块下滑的过程中动能增加了0.3J，金属块克服摩擦力做功0.8J，重力做功2.0J，则以下判断正确的是( )
A. 金属块带正电
B. 金属块克服电场力做功1.2J
C. 金属块的机械能减少1.7J
D. 金属块的重力势能和电势能之和减少0.3J
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即I=qt。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连。图甲是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，R为定值电阻，C为平行板电容器。

(1)当开关S接1时，平行板电容器______ (选填“充电”或“放电”)。
(2)电容器充电完毕后，把开关S接2时，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，
①此过程中，电路中的电流______ (选填“增大”、“减小”或“不变”)，电容器两极板间的场强______ (选填“增大”、“减小”或“不变”)；
②若按“四舍五入”(大于等于半格算一格，小于半格舍去)数格法，由图乙可知电容器所带的电荷量为______ C(计算结果保留两位有效数字)，根据计算可知，该实验选择的电容器最有可能是图丙中的______ 。(选填“A”、“B”或“C”)
14.为测量一段长度已知为l、粗细均匀的电阻丝的电阻率，某小组采用了如下实验操作：

(1)用图甲(a)中的螺旋测微器测量电阻丝的直径d。先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转______ (选填“①”“②”或“③”)，直到听见“喀喀”的声音为止；利用螺旋测微器测定电阻丝的直径，示数如图甲(b)所示，则可读得直径为d= ______ mm。
(2)用图乙所示电路图测量电阻丝的电阻Rx，其中R0为一定值电阻。请用笔画线代替导线，把图丙中的实物电路补充完整。
(3)第一次按图乙所示的电路测量，调节滑动变阻器的滑片，测得多组电压U及电流I的值；第二次将电压表改接在a、b两点测量，测得多组电压U及电流I的值，并作出如图丁所示的U-I图像。则第一次测量得到的图线是______ (选填“M”或“N”)，由图像可得电阻丝的电阻Rx= ______ Ω，最后，根据电阻定律可求得电阻丝的电阻率ρ= ______ 。(用Rx、d、l及常量π表示)
四、简答题：本大题共1小题，共10分。
15.如图，在竖直平面内存在竖直方向的匀强电场。长度为l的轻质绝缘细绳一端固定在O点，另一端连接一质量为m、电荷量为+q的小球(可视为质点)，初始时小球静止在电场中的a点，此时细绳拉力为2mg，g为重力加速度。

(1)求电场强度E和a、O两点的电势差U；
(2)若小球在a点获得一水平初速度va=4 gl，使其在竖直面内做圆周运动，求小球运动到b点时细绳拉力F的大小。
五、计算题：本大题共2小题，共24分。
16.如图，静止于A处的粒子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场DCNQ，电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知圆弧所在处场强大小为E0，方向如图所示圆弧所对的圆心在CN边界的O点，且PO=QN=2NO；离子质量为m、电荷量为q，离子重力不计。试确定
①粒子经过加速电场刚进入静电分析器时的速度；
②若离子在静电分析器中运动的轨迹为一圆弧，如图，则此圆弧的半径R为多大？
③若粒子进入匀强电场后，粒子恰好打在Q点，确定此匀强电场的场强E。
17.如图所示，光滑绝缘的轨道放置在竖直平面内，轨道的AB部分竖直，BC部分是半径为R的半圆，整个空间存在方向水平向左的匀强电场，其电场强度为E=mg2q，现将质量为m、带电荷量为+q的小球(可看作质点)从A点由静止释放，A、B距离为h，不计空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)当h=1.5R时，小球到达半圆轨道最低点时的速率为多大？
(2)要使小球能到达半圆轨道的C点，h应满足什么条件？
(3)若小球从C点射出时的速率为v0= 2gR，则小球与轨道AB的撞击点A'与B点之间的距离h'为多少？
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.导体的电阻除了与导体本身有关，还与温度有关，故A错误；
B.根据电阻定律
R=ρlS
可得
ρ=RSl
根据各物理量的单位可知电阻率的单位是Ω⋅m，故B正确；
C.将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长为原来的2倍，则横截面积变为原来的0.5倍，由电阻定律R=ρlS可知，其电阻变为原来的4倍，C错误。
D.根据电流的定义式
I=qt
可知单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大。故D错误。
故选：B。
根据电阻定律R=ρlS，结合当电阻丝拉长为原来的2倍，由于体积不变，横截面积变为原来的0.5倍，以及电流的定义式分析求解；
本题考查了电阻定律，理解物理量的含义及影响因素，熟练使用公式分析变化过程是解决此类问题的关键。
2.【答案】D
【解析】解：A.根据图像可知，电阻随电压的变化而变化，则导体是非线性元件，曲线上某点切线的斜率不表示相应状态的电阻，电阻为该状态下的UI，故A错误；
B.导体两端加5V电压时，导体的电阻为
R=UI=51Ω=5Ω
故B错误；
C.随着导体两端电压的增大，导体的电阻不断增加，故C错误；
D.导体两端加12V电压时，电流为1.5A，故每秒内通过导体横截面的电量为
q=It=1.5×1C=1.5C
故D正确；
故选：D。
根据图像各点电阻大小发生变化，则导体是非线性元件；
I-U图像点与原点的连线的斜率大小表示电阻的倒数；可判断出导体电阻的变化；
根据图像可得到12V电压时电流的大小，根据q=It计算出电量。
本题考查了学生对欧姆定律的理解，能从图像中读取有用的信息是解题的关键。
3.【答案】C
【解析】解：A、场强与电势无直接关系，电场强度较大的地方电势不一定越高，例如在负点电荷附近，电场强度大但电势低，故A错误；
B、根据电容的定义C=QU可知，电容的大小与电容器两端的电压及电容器所带的电量无关，电容器的电量越大，可能两板的电压更大，则电容不一定越大，故B错误；
C、根据匀强电场电场强度与电势差的关系可知，匀强电场中电势降低最快的方向一定是电场强度的方向，故C正确；
D、点电荷的场强公式E=kQr2，电场强度为矢量，该球面上各点电场强度大小相等，方向不同，则电场强度不相同，故D错误。
故选：C。
电场强度与电势没有直接关系；
根据电容的定义分析判断；
电场强度的方向是电势降低最快的方向；
根据点电荷周围电场的特点说明。
本题关键要正确理解电场中几对关系，记住相关结论可提高解题速度，要理解记住电场强度与电势无关、正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大、电场强度的方向是电势降低最快的方向。
4.【答案】B
【解析】【分析】
解决本题关键要掌握库仑定律和速度图象斜率的物理意义，并能进行分析。
根据同种电荷存在斥力，可知小球与点电荷的距离增大，根据库仑定律判断库仑力的变化，由牛顿第二定律分析加速度的变化，结合速度图象的斜率表示加速度进行分析。
【解答】
由于小球与点电荷都带正电，两者之间存在斥力，相互远离，小球在库仑力作用下做加速运动。根据库仑定律得知：小球所受的库仑力逐渐减小，加速度减小，而v-t图象切线的斜率表示加速度，图象的斜率应不断减小，故B正确，ACD错误。
5.【答案】D
【解析】解：A.电场线的疏密反映场强的大小，根据题意可知，P点的场强小于Q点的场强，故A错误；
B.在电场线中，沿着电场线方向电势逐渐降低，因此P点的电势高于Q点的电势，故B错误；
CD.强电场作用下，空气发生电离，粉尘会吸附电子带负电，从而受到指向侧壁的电场力，则粉尘由Q点运动至P点，电势能减小，最终会附着在圆筒侧壁上，故C错误，D正确。
故选：D。
根据电场线的疏密程度得出场强的大小，根据电场线的方向分析出电势的高低；
根据题意分析出粉尘的电性，结合其做功的特点分析出电势能的变化趋势。
本题主要考查了电势能与电场力做功的关系，理解场强和电势的影响因素，结合电场线的方向及疏密即可完成分析。
6.【答案】C
【解析】解：A、A、K之间的电场是非匀强电场，公式U=Ed不适用，因此A、K之间的电场强度不全为Ud，故A错误；
B、电场线的疏密表示电场强度大小，密集的地方电场强度较大，所以电子的加速度增加，故B错误；
C、电子由K运动到A，电场力做功为eU，则电子的电势能减少了eU，故C正确；
D、根据顺着电场线电势逐渐降低，可知K点电势小于A点电势，由K沿直线到A电势逐渐增大，故D错误。
故选：C。
A、K之间的电场是非匀强电场，不能用E=Ud求解电场强度的大小；由电场线疏密变化，分析场强的大小；根据电场力做的功分析电势能的减少量；根据电场线的方向判断电势高低。
解答本题时，要抓住电场线的两个意义来分析：电场线的疏密表示场强的大小，顺着电场线方向电势逐渐降低。
7.【答案】C
【解析】解：A.依题意，根据匀强电场的特点，可得：φA-φB=φD-φC，代入数据得：φC=9V，故A错误；
BC.由于φA=φC所以AC连线为该匀强电场中的一条等势线，根据电场线与等势线垂直，且由高等势线指向低等势线，可知DB连线为该匀强电场中的一条电场线，且场强方向由D指向B，可得该匀强电场的电场强度大小为
：E=Ud=φD-φBdDB，代入数据得：E=75 2V/m，故B错误，C正确；
D.将电子从A点移动到C点电场力做功为：WAC=q(φA-φC)=0，故D错误。
故选：C。
根据匀强电场的特点，利用电势差的公式可求出C点的电势。
利用电场力做功和电场强度和电势差的关系可列式求解即可。
本题考查学生对电势差和电场强度的关系，需要注意沿电场强度方向电势逐渐降低。
8.【答案】C
【解析】解：AB、由点电荷电场线的特点可知，EA、EB反向延长线的交点即为点电荷的位置，如图所示，故点电荷一定在直线AB的左侧，且点电荷带正电，故AB错误；
C、设A、B两点到点电荷的距离分别为rA和rB，由几何知识得到：rAcs30°=rBcs60°，则rB= 3rA，
由点电荷场强公式E=kQr2得EB=EA3=E03，故C正确；
D、由电场线的方向可知，B点的电势一定低高于A点，故D错误。
故选：C。
将EA、EB反向延长相交，交点即为点电荷的位置，由几何知识求出A、B两点到点电荷的距离之比，由点电荷场强公式E=kQr2求解场强之比，从而求得B点的场强大小。根据两点到点电荷距离的大小关系，比较电势高低。
本题的解题关键是要点电荷电场线分布特点，运用几何知识确定点电荷的位置。要掌握点电荷的场强公式E=kQr2，利用比例法求出两点场强大小之比。
9.【答案】CD
【解析】解：ACD.根据电容的决定式可得：
C=ɛrS4πkd
因此当流水线上通过的布料厚度增大时，则ε变大，则A、B平行板电容器的电容变大，根据电容的定义式可得：
Q=CU
则A、B两板上的电荷量增大，电容器充电，有电流从b向a流过灵敏电流计，故A错误，CD正确；
B.根据匀强电场的场强的计算公式可得：
E=Ud
可知，U和d均不变，则A、B两板间的电场强度不变，故B错误。
故选：CD。
根据电容的决定式和比值定义式得出电容和电荷量的变化趋势，从而分析出电流的方向；
根据匀强电场的场强公式分析出场强的变化趋势。
本题主要考查了电容器的动态分析，熟悉电容的计算公式，理解过程中的不变量和变化量，结合电路构造的分析即可完成解答。
10.【答案】BD
【解析】解：AB：根据等量异种电荷的电场线及等势面的分布图如图所示
根据等量异种点电荷电场线的分布特点可知，电场线密集，电场强度大；电场线稀疏，电场强度小。
即A、B、C三点的场强大小关系是EA