广东省深圳市高级中学（集团）2024-2025学年高二上学期期中测试物理试卷（解析版）-A4

这是一份广东省深圳市高级中学（集团）2024-2025学年高二上学期期中测试物理试卷（解析版）-A4，共15页。

注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号写清楚，并填涂相应的考号信息点。
2.选择题必须用2B铅笔填涂；解答题必须使用黑色墨水的签字笔书写，不得用铅笔或圆珠笔答题；字体工整、笔记清楚。
3.请按照题号顺序在各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答题无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破。
第I卷（选择题共46分）
一、单项选择题（本大题共有7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项是正确的，选对得4分，选错或不选的得0分）
1. 电场是一种看不见、摸不着的物质，人们却可以根据它所表现出来的性质来认识它，研究它，试探电荷是研究电场的重要工具。在电场中的某点引入试探电荷X，测得X所受电场力为F，下列说法正确的是（ ）
A. 该点的电场强度方向与X所受电场力方向一定相同
B. 移走X，该点的电场强度为零
C. 该点的电场强度大小等于F与X的电荷量绝对值的比值
D. 该点的电场强度与X的电荷量成反比
【答案】C
【解析】
【详解】A．某点的电场强度方向与正电荷在该点所受电场力方向相同，与负电荷在该点所受电场力方向相反，所以该点的电场强度方向与X所受电场力方向不一定相同，故A错误；
B．电场强度只由电场自身决定，移走X，该点的电场强度保持不变，故B错误；
CD．根据电场强度定义
可知该点的电场强度大小等于F与X的电荷量绝对值的比值，但该点的电场强度与X的电荷量无关，故C正确，D错误。
故选C。
2. 在轴上关于坐标点对称的位置上有两个等量的正点电荷，其在平面上形成的电势分布沿轴的剖面图如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 坐标点处的电势和场强均不为零
B. 在轴上与点电势相等的点有两个
C. 负电荷在点的电势能比在点低
D. 在轴任意位置处把正电荷沿轴正方向单向移动的过程中电场力均先做负功再做正功
【答案】B
【解析】
【详解】A．等量同种电荷在O处的场强因矢量叠加抵消为零，但电势是标量叠加，故不为零，从图中也可以看出电势不为零，故A错误；
B．从图中可以看出，在x轴上与O点电势相等的点有两个，故B正确；
C．从图中可以看出，a点的电势能比在O点低，故负电荷在a点的电势能比在O点高，故C错误；
D．从图中可以看出，沿垂直于z轴方向移动的过程中电势先升高再降低，再升高，再降低，故正电荷的电势能经历先升高再降低，再升高，再降低的过程，故电场力均先做负功再做正功再做负功再做正功，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。和是轨迹上的两点，其中点是轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是（ ）
A. 粒子在点的速率为零B. 粒子在电场中的加速度不变
C. 粒子所受电场力的方向沿电场线方向D. 粒子在电场中的电势能始终在增加
【答案】B
【解析】
【详解】B．设电场强度为，粒子的电荷量的绝对值为，质量为，则粒子的加速度为
不变，加速度方向也不变，故B正确；
C．粒子做曲线运动，受电场力指向曲线弯曲的内侧，所以粒子所受的电场力沿电场的反方向，粒子带负电，故C错误；
D．由C项分析可知，粒子带负电。粒子在电场中，电场力先做负功后做正功，故粒子在电场中的电势能先增加后减小，故D错误；
A．电场力先做负功后做正功，粒子在点的速度最小但不为零，速度沿点轨迹的切线方向，故A错误。
故选B。
4. 2023年10月，华为发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”充电速度，比特斯拉超级充电站快了两倍以上。若该充电桩工作电压为，最大输出功率为，现给某新能源汽车上的超级电容进行充电，则在充电过程（ ）
A. 最大电流为B. 电容器电容逐渐增大
C. 电容器两极板间的电压逐渐增大D. 充电电流一直保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A．最大电流为
故A错误；
B．电容器电容由自身决定，与带电量无关，充电过程电容器电容不变，故B错误；
C．充电过程电容器电容不变，而带电量增加，根据可知，电容器两极板间的电压逐渐增大，故C正确；
D．充电刚开始时，由于电源电极与电容器极板间存在较大的电位差，此时电流较大，随着电容器两极板间的电压逐渐增大，电位差减小，电流减小，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，直线加速器由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，相邻圆筒间的距离相同，其中心轴线在同一直线上，A、B接在电压大小不变、极性随时间周期性变化的交变电源上，粒子从序号为0的金属圆板的中心沿轴线进入圆筒。则粒子（ ）
A. 在加速器中一直做匀加速直线运动
B. 只在金属圆筒内做匀加速直线运动
C. 只在相邻两个金属圆筒间做匀加速直线运动
D. 在加速器中一直做加速度增大的变加速直线运动
【答案】C
【解析】
【详解】大小不变、极性随时间周期性变化的交变电源加在相邻两个金属圆筒之间，所以粒子在相邻两个金属圆筒间受恒定的电场力，做匀加速直线运动，金属圆筒中电场为零，粒子不受电场力，做匀速运动。
故选C。
6. 现代多数人由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪积累程度，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。已知：，测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量高者，其电路中（ ）
A. 电流表示数更大B. 电源的输出功率更高
C. 路端电压更小D. 电压表示数更大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知：脂肪不容易导电。脂肪含量高者，接入段的电阻更大。根据闭合电路的欧姆定律可知电路中总阻值越大，干路电流越小，电流表示数越小，故A错误；
B．外电路的总电阻
且
继而
可知越大，电源的输出功率越小，故B错误；
C．外电路的总电阻越大，路端电压越大，故C错误；
D．越大，其分压越大，电压表的示数越大，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，水平放置的轻质绝缘弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接一放置在光滑绝缘水平面上的带正电小球，水平面上方存在水平向右的匀强电场。初始时弹簧处于压缩状态，将小球由静止释放，小球运动过程中弹簧始终在弹性限度内，则在小球向右运动的过程中（ ）
A. 弹簧恢复原长时，小球的速度最大
B. 小球运动到最右端时，小球的加速度为零
C. 小球运动到最右端时，弹簧的弹性势能最大
D. 小球运动到最右端时，弹簧的弹性势能与初始时相等
【答案】C
【解析】
【详解】A．当小球受到电场力和弹簧弹力平衡时，加速度零，小球速度有最大值，此时弹簧处于伸长状态，故A错误；
B．小球运动到最右端时，弹簧弹力大于电场力，小球的加速度方向向左，故B错误；
CD．在小球向右运动到最右端的过程，电场力做正功，根据动能定理
可知弹簧弹力做负功，小球运动到最右端时，弹簧的弹性势能比初始时的大，且电势能转化为弹簧的弹性势能最多，弹簧的弹性势能最大，故C正确，D错误。
故选C。
二、多项选择题（本大题共有3小题，每小题6分，共18分。每小题至少有二个选项是正确的，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
8. 关于磁感应强度，下列说法正确的是（ ）
A. 一小段通电直导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零
B. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
C. 磁感应强度的方向，就是小磁针静止时极所指的方向
D. 磁感应强度的方向，就是一小段通电导线在该处受磁场力的方向
【答案】AC
【解析】
【详解】A．一小段通电直导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零，故A正确；
B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，可能是电流方向与磁场方向平行，该处的磁感应强度不一定为零，故B错误；
C．磁感应强度的方向，就是小磁针静止时极所指的方向，故C正确；
D．磁感应强度的方向，与一小段通电导线在该处受磁场力的方向垂直，故D错误。
故选AC。
9. 带有两接线柱和是两个材质相同的立方体金属块，的棱长是的两倍，两接线柱分别位于相对的两侧面中心，如图所示，现将和接到同一电源上，下列说法正确的是（ ）
A. 和的电阻之比为1∶2B. 和的电流之比为1∶2
C. 和的电压之比为2∶1D. 和的功率之比为2∶1
【答案】CD
【解析】
【详解】设立方体的边长为a，根据电阻定律可得
可知和的电阻之比为；两立方体串联，则和的电流之比为；由公式
可得和的电压之比为；由
可知和的功率之比为。
故选CD。
10. 如图甲所示，用充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，在某段时间t内，充电宝输出电压U、输出电流I恒定不变，手机电池的内阻为r，设手机电池获得的电能除发热外全部转化为化学能，则（ ）
A. 充电宝输出的电功率为
B. 手机电池的热功率为
C. 手机电池产生的焦耳热为
D. 手机电池增加的化学能为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．充电宝输出的电功率为
故A错误；
B．手机电池的热功率为
故B正确；
C．手机电池不能看成纯电阻，则
手机电池产生的焦耳热为
故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，充电宝输出的电功等于手机电池增加的化学能与手机电池内阻产生的焦耳热之和，即
手机电池增加的化学能为
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题共54分）
三、实验题（本大题共2小题，总分16分。其中第11题8分，第12题8分。请将答案填写在题中的横线上，不要写出解题过程）
11. 某实验小组测量金属丝的电阻率。金属丝的总电阻约为，长度为L。实验器材有电流表A（0~0.6A，约为）、电压表V（0~3V，约为）、滑动变阻器R（最大阻值）、两节1号电池、导线、电键和游标卡尺。
（1）用游标卡尺测量金属丝三个不同位置的直径，取平均值做为金属丝的直径。某次测量时游标卡尺的读数如图所示，金属丝的直径为__________mm；
（2）为减小实验误差，选择下图中的实验电路__________；
（3）当电压表示数为U时，电流表示数为I，则金属丝的电阻率表达式为__________（用U、I、L、D表示）：
（4）该实验方案电阻率的测量值__________（选填“大于”、“等于”、“小于”）真实值。
【答案】（1）2.55
（2）乙 （3）
（4）小于
【解析】
【小问1详解】
20分度游标卡尺的精确值为，由图可知金属丝的直径为
【小问2详解】
由于金属丝总电阻约为，根据
为减小实验误差，电流表应采用外接法，选择图乙实验电路。
【小问3详解】
根据电阻定律有
又
，
联立可得
【小问4详解】
该实验方案中，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，使得电流表的示数大于通过待测电阻的真实电流，使得电阻测量值偏小，电阻率测量值小于真实值。
12. 如图甲所示，某同学准备测定一电池（电动势约为1.5V，内阻约为几欧姆）的电动势E和内阻r。
（1）除了待测电池外，还有下列器材供选用：
A.电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）
B.电流表（量程0~3A，内阻约为0.02Ω）
C.电压表（量程0~3V，内阻约为15kΩ）
D.电压表（量程0~15V，内阻约为75kΩ）
E.滑动变阻器（0~20Ω）
F.开关（S）、导线若干
为使测量尽量准确，实验中电流表应选用______；电压表应选用______。（均填器材的字母代号）
（2）请在图乙所示的实物图中，用实线代替导线将器件按原理图甲连接成实验电路______；
（3）按正确的器材连接好实验电路后，接通开关，改变滑动变阻器的阻值R，读出对应的电流表的示数I和电压表的示数U，并作记录如图丙。根据图线得到被测水果电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1） ①. A ②. C
（2） （3） ①. 1.50 ②. 1.00
【解析】
【小问1详解】
[1][2] 电池的电动势约为1.5V，内阻约为几欧姆，电路最大电流约为零点几安，所以电流表应选量程为0~0.6A的电流表，故选A；电压表应选程为0~3V的电压表，故选C。
【小问2详解】
根据电路图，用实线代替导线将器件连接成实验电路如图所示
【小问3详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
根据U-I图线的纵截距得到被测电池的电动势
E=1.50V
根据图线斜率的绝对值可得内电阻
四、计算题（本大题共3小题，共38分。其中第13题9分，第14题13分，第15题16分。解题必须有完整的解题过程，有数值计算的可以保留根号，但必须写出物理量的单位。简单写出公式集的不能得分）
13. 为水平放置、间距为的平行导轨，左端接有如图所示的电路。电源的电动势为，内阻为，小灯泡乙的电阻为。将导体棒静置于导轨上，整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为，方向与导体棒垂直且与两水平导轨所在平面的夹角，匀质导体棒质量为，阻值为。闭合开关后，导体棒恰好未滑动。已知导体棒和导轨间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计导轨的电阻，取。求；
（1）请在导体棒截面图上画出其受力分析图（力的示意图/正交分解图均可，要求尺规作图）
（2）求流过导体棒的电流的大小？
【答案】（1）见详解 （2）1A
【解析】
【小问1详解】
对导体棒受力分析，如右图所示
【小问2详解】
导体棒恰好未滑动，摩擦力达到最大静摩擦力，则由平衡条件
又由于
解得流过导体棒的电流为
14. 工业上在生产氢气时会用到电解槽，其中PEM水电解槽以固体质子交换膜PEM为电解质，以纯水为反应物。由于电解槽采用零间距结构，欧姆电阻较低，可以显著提高电解过程的整体效率。如图所示，电解槽和电炉丝并联接到电源上，电源内阻，电炉丝电阻，电解槽电阻。当闭合、断开时，电炉丝消耗的功率为；当都闭合时，电炉丝消耗的功率为（电炉丝电阻不变）。试求：
（1）电源电动势；
（2）都闭合时，流过电解槽的电流的大小；
（3）都闭合时，电解槽消耗的电功率。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【详解】（1）当闭合、断开时，则通过电炉丝的电流满足
根据闭合电流欧姆定律，电源的电动势为
解得
（2）当闭合、闭合时，通过电炉丝的电流满足
电炉两端电压为
通过电源的电流为
通过电解槽的电流为
解得
（3）电解槽消耗的电功率为
解得
15. X射线技术是医疗、工业和科学领域中广泛应用的一种非侵入性检测方法。如医院中的X光检测设备就是一种利用X射线穿透物体并捕获其投影图像的仪器。图甲是某种XT机主要部分的剖面图。其工作原理是在X射线管中，从电子枪逸出的电子（初速度可忽略）被加速、偏转后高速撞击目标靶，实现破坏辐射，从而放出X射线。图乙中之间的加速电压，两板之间的偏转电压，电子从电子枪中逸出后沿图中虚线射入，经加速电场，偏转电场区域后，打到水平靶台的中心点，虚线与靶台在同一竖直面内，且的长度为10cm。已知电子质量，电荷量，偏转极板长，间距，虚线距离靶台的竖直高度，不考虑电子的重力、电子间相互作用力及电子从电子枪中逸出时的初速度大小，不计空气阻力。
（1）求电子进入偏转电场区域时速度的大小；
（2）求靶台中心点离板右侧的水平距离；
（3）若使电子打在靶台上，求两板之间的电压范围（计算结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
对电子在加速电场中的加速过程用动能定理有
解得
【小问2详解】
电子在偏转电场中做类平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，有
在竖直方向上做匀加速直线运动，有
其中加速度
解得
电子离开偏转电场后做匀速直线运动，由几何关系可知，如图
代入数据后得
【小问3详解】
由题可知，两点离板右侧水平距离分别为
若电子刚好到达点，由几何关系有
解得
所以电子不能打到点，所以有
可得
电子刚好到达点时，由几何关系有
解得
当偏转电压为，电子离开电场时的侧移量为，则
可得
综上得电压范围为