山西省太原市山西省实验中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（解析版）

这是一份山西省太原市山西省实验中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（每小题4分，共48分，1-8题只有一个正确选项，9-12题有多个正确选项，有漏选得2分，错选或多选不得分）
1. 已知电子的电荷量为，A、B两个完全相同的金属小球分别带有电荷量为，让两个小球接触，在接触过程中（ ）
A. 球B向球转移了个电子B. 球B向球转移了个电子
C. 球向球B转移了个电子D. 球向球B转移了个电子
【答案】B
【解析】
【详解】两小球接触过程中，电量先中和，后平分，接触后小球的带电量为
可知球B向球转移的电子数量为
个
故选B。
2. 如图所示，两个固定的等量异种电荷，在它们连线的垂直平分线上有三点，则（ ）
A. 点电势比点高B. 两点场强方向相同
C. 三点与无穷远处电势不相等D. 三点点场强最大
【答案】B
【解析】
【详解】AC．等量异种电荷连线的中垂线上的电势相等，且与无穷远处的电势相等，AC错误；
BD．由等量异种电荷的电场线分布可知，连线中垂线上各点的电场强度的方向相同，且从连线的中点沿中垂线向两边电场线逐渐稀疏，故三个点c点的场强最大，B正确，D错误。
故选B。
3. 取一对用绝缘支柱支持的金属导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，现在把带正电荷的球C移近导体A，如图，用手触摸一下A，放开手，再移去C，再把A和B分开，此时A和B上带电情况是
A. A和B都带负电B. A和B不带电
C. A带负电，B不带电D. A和B都带正电
【答案】A
【解析】
【详解】把带正电荷的导体球C移近彼此接触的不带电的绝缘金属导体A、B，由于电荷之间的相互作用，负电荷受到C上的正电荷的吸引，金属导体的两端会带上电性相反的电荷，用手接触A时，大地上的负电荷移向B，中和了正电荷，此时移去C后，A、B均带负电； 故A正确，B,C,D错误；故选A.
【点睛】解决本题的关键知道摩擦起电、感应起电、接触带电的实质都是电荷的移动，注意电荷的总量保持不变．
4. 如图所示，平行板电容器经开关与电池连接，处有一电荷量非常小的点电荷，是闭合的，表示点的电势，表示点电荷受到的电场力。现将电容器的板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（ ）
A. 变大，变大B. 变大，变小
C. 不变，不变D. 不变，变小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】由于开关S闭合，且电容器两极板始终与电源的两极相连，故电容器两极板之间的电压UAB保持不变。随B极板下移两极板之间的距离增大，根据
E=
可知两极板之间的电场强度E减小，由于
所以增大，依题意B板电势为零，根据
所以增大。点电荷在a点所受的电场力
F=qE
由于E减小，所以电场力F减小。
故选B。
5. 如图所示，在点电荷Q形成的电场中，a，b两点在同一等势面上，c，d两点在另外同一等势面上，甲、乙两带电粒子的运动轨迹分别为acb曲线和adb曲线。若两粒子通过a点时具有相同的动能，仅考虑电场力的作用，则下列说法中不正确的是（ ）

A. 甲、乙两粒子带异种电荷
B. 甲粒子经过c点时与乙粒子经过d点时的动能相同
C. 两粒子经过b点时的动能相同
D. 若取无穷远处为零电势，则甲粒子在c点电势能小于乙粒子在d点时的电势能
【答案】B
【解析】
【详解】A．做曲线运动的物体，受力的方向总是指向凹侧，可知甲与场源电荷带异种电荷，乙与场源电荷带同种电荷，因此甲、乙两粒子带异种电荷，A正确；
B．甲从a到c，电场力做正功，动能增加，乙从a到d，电场力做负功，动能减小，因此甲粒子经过c点时动能比乙粒子经过d点时的动能大，B不正确；
C．由于a、b处于同一等势面上，甲、乙两粒子从a到b，电场力做功为零，动能不变，因此两粒子经过b点时的动能也相同，C正确；
D．由于甲粒子与场源电荷带异种电荷，从无穷远处向c运动的过程中，电场力做正功，电势能减小，因此在c点的电势能小于零；乙粒子与场源电荷带同种电荷，从无穷远处向d运动的过程中，电场力做负功，电势能增加，因此在d点的电势能大于零，故甲粒子在c点的电势能小于乙粒子在d点时的电势能，D正确。
本题选不正确的，故选B。
6. 如图所示。绝缘水平天花板上的点用绝缘丝线悬挂一质量为m电荷量为的小球，丝线长为，在同一水平线距离点为处固定另一电量为的点电荷（未知）。当小球静止时，丝线和竖直方向的夹角，已知小球质量为，重力加速度为，静电力常量为，下列说法正确的是（ ）
A. 丝线的拉力大小为
B. 两带电体的相互作用力为
C.
D. 由于漏电电量减小时，丝线的拉力不变
【答案】C
【解析】
【详解】AB．小球受力情况如图所示：

由几何关系可知
根据两个力的合力是第三个力的平衡力，有两带电体的相互作用力
丝线的拉力
选项AB错误；
C．根据库仑定律有
解得
选项C正确；
D．由于漏电电量减小时，小球将下移，故变大，根据相似三角形有
故丝线的拉力减小，选项D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40％时，传感器才有感应，则下列说法正确的是（ ）
A. 按键的过程中，电容器的电容减小
B. 按键的过程中，电容器的电量减小
C. 按键的过程中，图丙中电流方向从a流向b
D. 欲使传感器有感应，按键需至少按下
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据电容计算公式得，按键过程中，d减小，C增大，故A错误；
BC．因C增大，U不变，根据得Q增大，电容器充电，电流方向从b流向a，故BC错误；
D．按键过程，正对面积，介电常数不变，间距d减小，令按键至少按下距离为传感器会响应，则有
联立解得
故D正确。
故选D。
8. 空间中存在一个平行于xOy平面的匀强电场，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、18V、26V。下列说法正确的是（ ）
A. 电子在a点的电势能比在b点的低8eV
B. 坐标原点处的电势为0V
C. 电场强度的大小为
D. 电子从b点运动到c点，电场力做功为-8eV
【答案】C
【解析】
【详解】A．电子带负电，在电势越低的点，其电势能越大，可知电子在a点的电势能比在b点的高8eV，故A错误；
B．依题意，将ac的中点e与b相连，将a与Ob之间的中点f相连，如图所示；
因是匀强电场，有
有
将e与b相连，可知eb等势线；因为af与be平行，可知a点与f点电势相等，为10V，依题意有
有
故B错误；
C．依题意有，x轴方向的场强大小为
y轴方向的场强大小为
合场强为
故C正确；
D．电子从b点运动到c点，电场力做功为
故D错误。
故选C。
9. 将内阻为，满偏电流为的小量程电流表改装成量程为的电压表，则（ ）
A. 需要串联一个阻值为的电阻
B. 需要并联一个阻值为的电阻
C. 电压表的内阻为
D. 电压表内阻为
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】将电流表改装成电压表需要串联一个电阻，改装后的量程为
得
改装后电压表得内阻为
故选AC。
10. 如图所示是电饭锅的电路图，是定值电阻，是加热用的电热丝。电饭锅工作时有两种状态，当自动开关S闭合时为锅内的水烧干以前的加热状态；当自动开关S断开时为水烧开后的保温状态。若要使在保温状态下的功率是加热状态的四分之一，不考虑电阻随温度的变化，则在保温状态下的电压与加热状态下的电压之比，、的电阻值之比，分别为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】在加热状态下
在保温状态下

解得
根据串联电路的分压原理，可知S断开后，两个电阻的电压相等，则
加热状态的电压
可得
故选BD。
11. 如图甲是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点。将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度时间图线如图乙所示，比较A、B两点电势的高低和场强的大小，可得（ ）
A B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．由速度时间图像可知，电荷从从A到B运动过程中速度增大，动能增大，则电势能减小，根据负电荷在电势越高的点电势能越小，则有
故B正确，A错误；
CD．由速度时间图像斜率表示加速度可知，电荷做加速度减小的加速运动，因为加速度减小，所以电场力减小，电场强度减小，所以有
故C正确，D错误。
故选BC。
12. 如图所示，A、B、C、D是某匀强电场中的4个等势面，一个质子和一个粒子（电荷量是质子的2倍，质量是质子的4倍）同时在A等势面从静止出发，向右运动，当到达D面时，下列说法正确的是（ ）
A. 电场力做功之比为B. 它们的动能之比为
C. 它们的末速度之比为D. 它们运动的时间之比为
【答案】AC
【解析】
【详解】ABC．根据
可知，粒子均从等势面A到等势面D，电势差U相等，则电场力做功之比等于电量之比，则为，它们的动能之比为，它们的末速度之比为，故AC正确，B错误；
D．粒子在匀强电场中从静止出发，做初速度为0的匀加速直线运动，则有
可得
它们运动的时间之比为，故D错误。
故选AC。
二、实验题（每空2分，共18分）
13. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。

（1）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是______。（填正确答案标号）
A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
（2）将电阻箱的阻值调为（），再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为______（填“”或“”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的______（填“电压”或“电荷量”）。
【答案】 ①. C ②. ③. 电荷量
【解析】
【详解】（1）[1]电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，电容器将放电，随电量减小，电容器两端电压减小，电流减小，最终放电完成，电流为0，可知相接后小灯泡亮度变化情况可能是迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭。
故选C。
（2）[2]电源电动势一定，将电阻箱的阻值调为，由于
可知，充电初始状态的电流变小，即充电过程中，在0时刻，回路中的电流变小，可知实线是电阻箱阻值为时的结果；
[3]根据电流的定义式有
解得
可知，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量。
14. 某实验小组用如图甲所示的电路图测量长度为L、粗细均匀的电阻丝的电阻率。实验器材有：
5号干电池一节（电动势为1.5V）
电阻箱
滑动变阻器
滑动变阻器
表头
待测电阻丝
粗细均匀的电阻丝AB
开关S、导线若干
（1）实验小组用螺旋测微器测量电阻丝直径，示数如图乙所示，则其直径________mm。
（2）实验中滑动变阻器应选用________（填“”或“”）。
（3）实验小组将滑动变阻器滑片调至最左端后，闭合开关S，调节滑动变阻器使其滑片处于合适位置，调节电阻箱，使其示数为R，然后调节滑片P，________（填操作步骤），记录AP、BP的长度、。则待测电阻丝的阻值________（用题中所给物理量的字母表示），待测电阻丝的电阻率________（用题中所给物理量的字母表示）。
（4）重复（3）的操作，测出多组、的数据，分别取平均值，则待测电阻丝电阻的理论测量值________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
【答案】 ①. 1.500 ②. ③. 使表头的示数为0 ④. ⑤. ⑥. 等于
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数即电阻丝的直径
d=1mm+0.500mm=1.500mm
（2）[2]实验中电阻箱的阻值为，滑动变阻器采用限流接法，故滑动变阻器应选用阻值较大的。
（3）[3][4]实验小组将滑动变阻器滑片调至最左端后，闭合开关S，调节滑动变阻器使其滑片处于合适位置，调节电阻箱，使其示数为R，然后调节滑片P，使表头的示数为0，说明的分压与L1分压相同，有
即
解得
[5]根据电阻定律得待测电阻丝的电阻率
（4）[6]重复（3）的操作，测出多组、的数据，分别取平均值，可减小偶然误差，此实验表头内阻不影响实验原理，无系统误差，因此待测电阻丝电阻的理论测量值等于真实值。
三、解答题（本题共3小题，共34分）
15. 如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B，静止在图示位置，左端固定着另一个带正电的小球A，已知B球的质量为m，带电荷量为q，静止时张角，A和B在同一条水平线上，A、B间的距离为r，整个装置处于真空中，（静电力常数为k，重力加速度为g）。求：
（1）此时小球B受到的电场力F为多大?
（2）小球B所在处的电场强度E为多大?方向如何?
（3）小球A带电量Q为多少?

【答案】（1）；（2），方向由A指向B；（3）
【解析】
【详解】（1）对于小球B，根据平衡条件有
其所受电场力
（2）电场强度
方向由A指向B。
（3）根据库仑定律
解得
16. 如图，空间存在水平向右的匀强电场，一带电量为、质量为m的小球，自距离地面高h的A点由静止释放。落地点B距离释放点的水平距离为，重力加速度为g，求：
（1）电场强度E大小；
（2）落地时小球的动能。
【答案】（1）；（2）；
【解析】
【详解】（1）小球竖直方向做自由落体运动，有
水平方向做匀加速直线运动，有
根据牛顿第二定律，有
联立解得
（2）根据动能定理
解得落地时小球的动能为
17. 某码头用电动势为电源的电路控制电动机（如图2）带动传送带（如图1）向高处传送物品，电路中接有一标有“6V 12W”字样的小灯泡L。现将一质量为的小物体（可视为质点）轻放在传送带的点，此后灯泡正常发光，电动机正常工作，其额定电压为6V，电动机带动传送带以的速度匀速运动，传送带长为，与水平面之间的夹角为，小物体与传送带之间的动摩擦因数，在传送带将小物体从点传送到最高点点的过程中，，求：
(1)电源内阻；
(2)小物体运动至传送带顶端的速度；
(3)为传送小物体，电动机多输出的能量？
【答案】(1)1Ω；(2)；(3)107.5J
【解析】
【详解】(1)电源内电压
电流
即
解得电源内阻
(2)物体刚放上A点时，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，物体做匀加速直线运动，此时
假设物体能与皮带达到相同的速度，则物体加速上滑的位移为
由于
所以物体可以加速到与皮带速度相同，又
所以物体先沿着皮带向上匀加速，再与皮带保持相对静止一起匀速到顶端，说明到达B点时速度
(3)从A到B物体加速的时间为
物体在加速阶段的相对位移为
所以由功能关系得电动机多输出的能量为
其中
解得