吉林省长春市2023_2024学年高二物理上学期10月期中试题含解析

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一、选择题：本题共13小题，共52分。在每小题给出的四个选项中，第1~9题只有一项符合题目要求，每小题4分；第10~13题有多项符合题目要求，每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 在国际单位制中，力学和电学的基本单位有：m（米）、kg（千克）、s（秒）、A（安培）。导出单位V（伏特）用上述基本单位可表示为（）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据电势差的定义式
根据
q=It
联立可得
功的单位
1J=1N•m=1kg•m2/s2
则
故选C。
2. 下列关于静电场中某点电场强度和电势的说法正确的是（）
A. 电场强度的定义式为，其中检验电荷的电性可正、可负，F的方向为电场强度的方向
B. 静电场中某点电势的数值等于把单位正电荷从该点移到电势零点外力所做的功
C. 电场强度为零的点的电势数值可能是负值
D. 电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负
【答案】C
【解析】
【详解】A．电场强度的定义式为，其中检验电荷的电性可正、可负，正电荷所受电场力的方向为电场强度的方向，选项A错误；
B．静电场中某点电势的数值等于把单位正电荷从该点移到电势零点电场力所做的功，选项B错误；
C．电场强度为零的点的电势数值可能是负值，例如等量同种负电荷连线的中点位置，选项C正确；
D．电势值的正负是认为规定的，与产生电场的电荷的正负无关，选项D错误。
故选C。
3. 一个不带电的静电计放在水平桌面上，如图甲所示。现将一个带正电的金属球靠近上端金属小球。移开带正电的小球后，将金属网罩罩在静电计外面，然后再让带正电小球靠近金属网罩。关于上述实验的说法正确的是（）
A. 在图甲中，金属球靠近验电器后验电器下端金属片不张开
B. 在图乙中，金属球靠近验电器后验电器下端金属片张开
C. 在图甲中，金属球靠近验电器后金属球表面的场强为零
D. 在图乙中，金属球靠近验电器后网罩上的B点电势等于小球上A点的电势
【答案】D
【解析】
【详解】AC．在图甲中使带正电的金属球靠近验电器，由于静电感应验电器的箔片带正电而张开，金属球带负电，电场线与金属球表面垂直，金属球表面的场强不为零，AC错误；
BD．用金属网把不带电的验电器罩起来，金属网起到静电屏蔽的作用，静电屏蔽时，金属网内部电场强度为零，电势相等，所以验电器下端金属片不张开，B点电势等于小球上A点的电势，B错误，D正确。
故选D。
4. 如图甲所示，横截面都是正方形的三段导体，它们的材料和长度都相同，导体B刚好能嵌入导体A，导体C刚好能嵌入导体B，现将三段导体按图乙方式接入到电路中，则（）
A. 导体A、B、C的电阻之比为
B. 导体A、B、C两端的电压之比为
C. 流过导体A、C的电流之比为
D. 导体A、B、C在相等时间内产生的热量之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意，三段导体的横截面积分别为
SC=L2
根据电阻计算公式
因为ρ、l、S均相同，所以三段导体的电阻相同，故选项A错误；
BC．由电路可知，导体A、B、C两端的电压之比为，流过导体A、C的电流之比为选项BC错误；
D．流过导体A、B、C的电流之比为，根据
Q=I2Rt
可知，导体A、B、C在相等时间内产生的热量之比为，选项D正确。
故选D。
5. 如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带正电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为、，粒子在M和N时加速度大小分别为、，速度大小分别为、，电势能分别为、。下列判断正确的是（）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】C
【解析】
【详解】根据电场线疏密可知
根据牛顿第二定律可得
则有
带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，所以粒子受到的电场力水平向左，又粒子带正电，所以电场方向水平向左，根据沿电场方向电势降低可知
根据
粒子带正电，则有
故选C。
6. 如图所示电路中，电源的内电阻为r，、、均为定值电阻，电表均为理想电表。闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向右滑动时。下列说法正确的是（）
A. 电流表读数变大B. 电流表读数变小
C. 电源的输出功率变大D. 电压表的读数变小
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．首先认识电路的结构：R1、R2并联，再与R4串联，与R3并联，电压表测量路端电压，等于R3电压；设R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4，电压分别为U1、U2、U3、U4．干路电流为I总，路端电压为U。
当滑动变阻器的滑动触头P向右滑动时，R2变大，总电阻变大，I总变小，路端电压U=E-Ir变大，电压表的读数变大，通过R3的电流I3变大，I总变小，由则通过R4的电流I4=I总-I3变小，U4变小，而U1=U-U4，U变大，则U1变大，I1变大，则I2变小，即电流表读数变小；I总=IA2+I1，IA2变小，即电流表读数变小，选项AD错误，B正确；
C．由于不明确电源内阻和外电阻的关系，无法判断电源的输出功率变化情况，选项C错误。
故选B。
7. 如图所示电路中，、、、为四个可变电阻器，、为两个极板水平放置的平行板电容器，两电容器的两极板间分别有一个油滴P、Q处于静止状态，欲使油滴P向下运动，Q向上运动，应使下列变阻器连入电路的阻值增大的是（）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】电容器接入电路中相当于断路，分析电路可知，电容器两端的电压为路端电压，而电容器两端的电压为电阻两端的电压，开始两油滴均静止，则可知电场力等于重力，电场力均向上，要使油滴P向下运动则电容器两端的电压需减小，即路端电压需减小；而要使油滴Q向上运动则电容器两端的电压需增大，即电阻两端的电压需增大，则根据闭合电路的欧姆定律有
而路端电压
两端的电压为
则可知总电阻必须减小，可使电流增大，内电压增大，路端电压减小，同时两端的电压增大，因此需减小或减小的同时增大，且的减小量大于的增加量，如此方可满足油滴P向下运动，Q向上运动。
故选D。
8. 在x轴上有两个等量点电荷、，其静电场的电势在x轴上分布如图所示。下列说法正确的是（）
A. 和带有异种电荷
B. 坐标原点的电场强度为零
C. 负电荷从移到，电势能减小
D. 负电荷从移到，受到的电场力增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．沿着电场线的方向电势降低，而正电荷的电场线从正电荷指向负电荷或无穷远处，负电荷的电场线回到负电荷，根据图像可知，处电势最高，处电势最低，则可知为正电荷，为负电荷，故A正确；
B．图像的斜率表示电场强度，从图像可知，坐标原点处图像的斜率不为零，则可知坐标原点的电场强度不为零，故B错误；
C．电场线从正电荷指向负电荷，则可知在与连线上电场强度从指向，而负电荷在电场中所受电场力的方向与电场强度的方向相反，则可知负电荷从移到，电场力做负功，电势能增加，故C错误；
D．等量异种点电荷形成的电场，在两点电荷连线上，电场强度先减小后增大（或根据图像可知，图像的斜率先减小后增大，则电场强度先减小后增大），则可知，将负电荷从移到，受到的电场力先减小后增大，故D错误。
故选A。
9. 如图是某实验小组定性探究平行板电容器的电容C与其极板间距离d、极板间正对面积S之间的关系的装置图。充电后与电源断开，A板带正电。平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动。忽略极板边缘效应，中间的电场为匀强电场。下列说法正确的是（）
A. 在该实验中，静电计的作用是测定该电容器所带电量的变化
B. 甲图中的手水平向左移动增大极板间距离d时，静电计指针的张角变小
C. 乙图中的手竖直向上移动减小极板间正对面积S时，极板间的匀强电场场强变小
D. 甲图中的手水平向左移动增大极板间距离d时，A板的电势变大
【答案】D
【解析】
【详解】A．静电计实质上也是一种验电器，当把它的金属球与A板连接，金属外壳与B板同时接地后，从指针偏转角度的大小可以推知两极板间的电势差，故A错误；
B．由于开关S已经断开，所以电容器所带电荷量Q不变，根据平行板电容器的决定式和定义式
可知将B极板向左移动一段距离，则C变小，U变大，静电计指针的张角变大，故B错误；
C．由于开关S已经断开，所以电容器所带电荷量Q不变，根据平行板电容器的决定式和定义式
可知减小极板间正对面积S时，则C变小，U变大，根据极板间的匀强电场场强
可知极板间的匀强电场场强变大，故C错误；
D．甲图中的手水平向左移动增大极板间距离d时，根据
可知板间场强不变，板间电势差
又有
( )
由此可知A板的电势变大，故D正确。
故选D。
10. 如图所示塔吊利用电动机竖直向上拉升货物，货物上升的速度为2m/s，上升的高度为。电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为10A。不计电动机的摩擦损耗，已知电动机提升货物体的效率（电功机的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略空气阻力的影响，（g取）则（）
A. 货物的质量为B. 电动机线圈的电阻为
C. 电动机输入功率为1650WD. 电动机消耗的总电能为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据
可得货物的质量为
m=82.5kg
选项A错误；
B．根据
可得电动机线圈的电阻为
选项B正确；
C．电动机输入功率为
P=IU=2200W
选项C错误；
D．电动机消耗的总电能为
选项D正确。
故选BD。
11. 水平放置的光滑绝缘环上套有三个带电小球，小球可在环上自由移动。如图所示，是小球平衡后的位置图。图中三角形边长，，下列判断正确的是（）
A. A，B两小球可能带异种电荷
B. 三个小球一定带同种电荷
C. A球对B球的作用力大于C球对B球的作用力
D. A球对B球的作用力小于C球对B球的作用力
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．对任意一个小球受力分析，水平方向受三个力，两个库仑力和一个环的弹力，而弹力一定沿半径方向向里或者向外，弹力与库仑力的合力等大反向，所以两个库仑力的合力要么指向圆心，要么背离圆心，如果两个库仑力是一个引力和一个斥力它们的合力不可能沿半径方向，也不可能和弹力平衡，因此对任意一个小球来说，另外2个球都是同种电荷，所以三个小球一定带同种电荷，A错误，B正确；
CD．对B球受力分析，做出力的矢量三角形，如图所示
由几何关系得
由正弦定理得
所以A球对B球的作用力大于C球对B球的作用力，C正确，D错误。
故选BC
12. 静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点以一定初速度开始运动，粒子运动到N点时速度减为零，则下列说法正确的是（）
A. 运动过程中，粒子的速度大小可能先减小后增大
B. 在M、N两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合
C. 粒子在M点的电势能小于其在N点的电势能
D. 粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行
【答案】AC
【解析】
【详解】A．若粒子带负电，且在等量负电荷粒子所形成的电场中运动，当粒子从远处沿着两等量负电荷连线的延长线向着两等量负电荷运动的过程中，粒子的速度大小可能先减小后增大，故A正确；
B．粒子从M运动到N点，若轨迹与电场线重合，则需满足初速度的方向沿着电场线的方向且M、N两点的连线与电场线重合，故B错误；
C．根据题意可知，粒子从M点运动到N点电场力做负功，其动能减小，电势能增加，即粒子在M点的电势能小于其在N点的电势能，故C正确；
D．粒子运动轨迹的切线方向为粒子在该点的速度方向，若粒子的运动轨迹为直线，则电场力方向与轨迹的切线方向平行，若粒子的运动轨迹为曲线，则电场力在轨迹的凹侧面，并不与轨迹在该点的切线切线平行，故D错误。
故选AC。
13. 如图甲所示，A、B、C、D为匀强电场中等势面，相邻等势面电势差相等且间距为d，等势面与水平地面平行。电量为q、质量为m的带电小球垂直等势面D竖直向上抛出，恰能到达等势面A，该过程中小球的动能和机械能随高度h的变化关系如图乙所示，为已知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）
A. 小球的初速度大小为
B. 小球加速度大小为4g
C. 小球抛出时重力势能为
D. 电场强度大小为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由图乙可知
解得
故A正确；
B．小球在上升过程中，由能量守恒有
解得
则由牛顿第二定律有
解得
故B正确；
C．根据图乙可知，抛出时的动能为，机械能为，则可知抛出时的重力势能为，故C错误。
D．由于恰好到达等势面A，则有
解得
由此可得该电场电场强度的大小为
故D正确。
故选ABD。
二、非选择题：本题共4小题，共48分。14题10分，15题8分，16题12分，17题18分。
14. “测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度L、直径d和电阻。
（1）用如图所示的螺旋测微器测量电阻丝直径，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋转________（选填“①”“②”或“③”），直到听见“喀喀”的声音为止；读数前需要旋转________。（选填“①”“②”或“③”）。
（2）用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图所示，则金属丝的直径为________mm。
（3）实验器材中除了符合要求的电流表外只有一只毫安表，毫安表的内阻为，满偏电流为1mA，现在将其改装成量程为3V的电压表，则需要给毫安表串联一只阻值为________的定值电阻。
（4）关于本实验的误差分析下列说法正确的是（ ）
A．螺旋测微器测金属丝的长度，读数产生的误差属于系统误差
B．电流表采用外接法，会使金属丝电阻率的测量值偏小
C．采用图线法求金属丝电阻，能减小系统误差
D．金属丝发热会产生误差
【答案】 ①. ③ ②. ① ③. 0.695##0.696##0.697 ④. ⑤. BD
【解析】
【详解】（1）[1][2]将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,旋转旋钮②，当测微螺杆快靠近电阻丝时，停止使用②，改用微调旋钮③，听到“喀喀”的声时停止，旋转锁紧装置①后读数即可。所以本题第一空选③，第二空选①。
（2）[3]半毫米刻度线已露出，则金属丝的直径为
（3）[4]由电阻定义式得
解得需要给毫安表串联一只阻值为
（4）[5] A．螺旋测微器测金属丝的长度，读数产生的误差不可避免，属于偶然误差，A错误；
B．电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，使得的测量值偏小，会使金属丝电阻率的测量值偏小，B正确；
C．采用U—I图线法求金属丝电阻，可以减小偶然误差，但并不能减小系统误差，C错误；
D．金属丝发热会导致金属丝电阻变化，会产生误差，D正确。
故选BD。
15. 在“测定电池的电动势和内阻”的实验课上，小明、小华和小阳三人利用铜片、锌片、马铃薯制作了水果电池，铜片为电源的正极，锌片为电源的负极。经查阅资料，水果电池的内阻与选用的水果、两电极之间的距离及电极面积大小有关，一般在几百至几千欧姆之间。
（1）为了估测水果电池的电动势和内阻，先用多用电表进行测量，如图所示，组内三位同学的操作如下，你认为正确的操作是________。
A．小明选择直流电压挡，直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量电动势
B．小华选择欧姆挡，直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量内阻
C．小阳选择欧姆挡合适的倍率，然后将红表笔和黑表笔短接，进行欧姆调零，最后直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量内阻
（2）他们又用“伏安法”选择合适的电路测定了干电池的电动势和内阻，得到几组数据，作出图线如上图，已知选用电压表：量程，内阻约，电流表：量程，内阻。根据图线求出干电池的电动势________V，电池的内阻________（计算结果保留两位小数），测得的电池内阻阻值________。（填偏大、偏小或无系统误差）
【答案】 ①. A ②. 1.45 ③. 0.59 ④. 无系统误差
【解析】
【详解】（1）[1]A．用多用电表估测电池电动势时，应选择直流电压挡，直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量电动势，故A正确；
BC．因电池本身有电动势，又因多用电表欧姆挡是通过测量通过电阻的电流大小而得出电阻值，所以不能用多用电表的欧姆挡直接测量电池的内阻，故BC错误。
故选A。
（2）[2][3]根据题意，由于电流表内阻已知，把电流表内阻于电源内阻等效为内阻，由闭合回路欧姆定律有
结合图像可得
，
解得
[4]由于电流表的内阻已知，则测得的电池内阻阻值为准确值，无系统误差。
16. 如图所示电路中，电源电动势，内阻．定值电阻，，；滑动变阻器的取值范围为。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使取不同的阻值接入电路。请通过计算回答下列问题
（1）电源效率（电源的输出功率和电源的总功率的比值）的最大值为多少？
（2）消耗的功率最大值为多少？
【答案】（1）；（2）0.4W
【解析】
【详解】（1）根据电源效率
可知，当外电路电阻最大时，效率最大，即
时，电路外电阻
此时最大效率为
（2）将滑动变阻器R4消耗的功率，可将R4以外的电阻视为等效电源电阻，此时的等效电动势为
等效内阻为
当外电阻与内电阻相等时，即
时，R4消耗的功率最大，即
17. 如图所示，一对平行金属板a、b水平正对放置，两板长度均为L，板间距为d，板间电压为U。一质量为m的小球从两板的左端正中央以一定的水平速度v射入电场，在电场中沿直线运动，然后射出电场，最后打到距离板右端处的屏MN上的P点（图中没画出），已知重力加速度为g，电场只存在于两板之间。求：
（1）小球所带电量大小和电荷的正负；
（2）OP间的距离；
（3）改变小球的电量，并使小球射入电场的速度（大小仍为v）与水平方向夹角大小为a，若小球仍能击中P点，且小球不会与平行金属板相碰，求小球的电量。
【答案】（1），负电；（2）；（3）或
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，带电小球在电场中受力平衡，有
解得
可知，小球所受电场力方向向上，由于电场方向竖直向下，则小球带负电
（2）根据题意可知，小球出电场后，做平抛运动，则有
，
解得
（3）以向上为正方向，速度斜向上时夹角为正，斜向下时夹角为负，令改变后小球的电量为q'，小球在两板间的加速度a满足
小球在电场中运动时间
出电场时偏转距离
竖直方向速度
出电场后到打到屏上的运动时间
出电场后到打到屏上的过程竖直位移
小球击中P点，则
综上所述，当小球斜向上射入电场时，小球的电量为
当小球斜向下射入电场时，小球的电量为