2022-2023學(xué)年北京清華附中高二（上）期中物理試題及答案

2022北京清華附中高二（上）期中物理一、單項選擇題（本題共14小題，每小題3分，共42分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題意的。選對得3分，錯選、多選，該小題不得分）1.在探究影響電荷之間相互作用力大小因素的過程中，老師做了如圖所示的實驗。O是一個帶正電的絕緣導(dǎo)體球，將同一帶電小球用絕緣細(xì)絲線分別掛在P、PP不同的位置，調(diào)節(jié)絲線長度，使小球與帶電導(dǎo)123體球O的球心保持在同一水平線上，發(fā)現(xiàn)小球靜止時細(xì)絲線與豎直方向的夾角不同，且θ>θ>θ。關(guān)于這123個實驗，下列說法中正確的是（）A.通過該實驗的現(xiàn)象可知，小球帶負(fù)電B.該實驗可以研究電荷間相互作用力大小與它們之間距離否有關(guān)C.該實驗中細(xì)絲線與豎直方向的夾角越大，表示電荷之間的相互作用力越弱D.通過該實驗現(xiàn)象可知，電荷之間的相互作用力與電荷之間的距離的平方成反比+q2.如圖所示，兩個電荷量均為小球用長為l的輕質(zhì)絕緣細(xì)繩連接，靜止在光滑的絕緣水平面上。兩個小球的半徑r，k表示靜電力常量。則輕繩的張力大小為（）q2q2qA.0B.kC.2kD.k2l2l2l3.如圖所示，實線表示某靜電場的電場線，虛線表示該電場的等勢面。下列判斷正確的是（）A.、2兩點電場強度相等B.、3兩點的電場強度大小相等C.、2兩點的電勢相等D.、3兩點的電勢相等4.如圖所示，、b兩點位于以負(fù)點電荷Q（Q>0）為球心的球面上，c點在球面外，則A.a點場強的大小比bB.b點場強的大小比cC.a點電勢比b點高D.b點電勢比c點低5.比值定義法是定義物理概念常用的方法，下列哪個表達(dá)式屬于比值定義式（）UdEPqA.電場強度E=SB.=UrC.C=D.電流I=6.S，極板間的距離為，靜電計指針偏角為θ，實驗中，極板所帶電荷量不變，若（）A.保持S不變，增大dθ變大B.S不變，增大dθ變小C.d不變，減小Sθ變小D保持d不變，減小Sθ不變7.如圖所示，把枕形導(dǎo)體放在帶正電的金屬小球C附近，將發(fā)生靜電感應(yīng)，則（）A.導(dǎo)體A端感應(yīng)出正電荷，B端感應(yīng)出負(fù)電荷B.C上的電荷在導(dǎo)體中O點產(chǎn)生的場強為零C.端的感應(yīng)電荷在O點產(chǎn)生的場強方向向左BD.導(dǎo)體兩端的電勢A8.導(dǎo)體的電阻是4Ω120s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是480C，這時加在導(dǎo)體兩端的電壓是（A.B.16VC.D.60V）9.元電荷e的數(shù)值最早是由物理學(xué)家密立根測得的。實驗裝置如圖所示：兩塊金屬板水平放置，間距為d，電壓為U，質(zhì)量為m的油滴懸浮在兩板間保持靜止。已知重力加速度g，兩板間電場可視為勻強電場。下列說法正確的是（）A.懸浮油滴帶正電mgdUB.懸浮油滴的電荷量為gC.懸浮油滴的比荷為UD.油滴的電荷量不-定是電子電荷量的整數(shù)倍10.某原子電離后其核外只有一個電子，若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運動，那么電子運動（）A.半徑越大，加速度越大C.半徑越大，角速度越小B.半徑越小，周期越大D.半徑越小，線速度越小如圖所示，電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場，并從另一側(cè)射出。已知加速電場電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電場可看做勻強電場，極板間電壓為U2。不計電子重力，現(xiàn)使U變?yōu)?原來的2倍，要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該（）A.使UB.使UC.使UD.使U變?yōu)樵瓉淼?倍變?yōu)樵瓉淼?倍222變?yōu)樵瓉淼?倍12變?yōu)樵瓉淼?12.口罩中使用的熔噴布經(jīng)駐極處理后，對空氣的過濾增加靜電吸附功能。駐極處理裝置如圖所示，針狀電極與平板電極分別接高壓直流電源正負(fù)極，針尖附近的空氣被電離后，帶電粒子在電場力作用下運動，熔噴布捕獲帶電粒子帶上靜電。平板電極表面為等勢面，熔噴布帶電后對電場的影響可忽略不計，下列說法正確的是（）A.熔噴布上表面因捕獲帶電粒子將帶正電B.針狀電極上，針尖附近的電場較弱C.沿圖中虛線向熔噴布運動的帶電粒子，其速度和加速度均不斷增大D.兩電極相距越遠(yuǎn)，熔噴布捕獲的帶電粒子速度越大13.某同學(xué)利用壓力傳感器設(shè)計水庫水位預(yù)警系統(tǒng)。如圖所示，電路中的1和，其中一個是定值電R2阻值越小。當(dāng)、b兩端的電壓大于U1時，控制開關(guān)自動開啟低水位預(yù)警；當(dāng)、b兩端的電壓小于U2（U、U為定值）時，控制開關(guān)自動開啟高水位預(yù)警。下列說法正確的是（2）1U1U2A.B.R為壓力傳感器2C.若定值電阻的阻值越大，開啟高水位預(yù)警時的水位越低D.若定值電阻的阻值越大，開啟低水位預(yù)警時的水位越高14.金屬導(dǎo)電是一個典型的導(dǎo)電模型，值得深入研究。一金屬直導(dǎo)線電阻率為ρ，若其兩端加電壓，自由電子將在靜電力作用下定向加速，但電子加速運動很短時間就會與晶格碰撞而發(fā)生散射，緊接著又定向加速，這個周而復(fù)始的過程可簡化為電子以速度v沿導(dǎo)線方向勻速運動。我們將導(dǎo)線中電流與導(dǎo)線橫截面積的比值定義為電流密度，其大小用j表示，可以“精細(xì)”描述導(dǎo)線中各點電流的強弱。設(shè)該導(dǎo)線內(nèi)電場強度為E，單位體積內(nèi)有n個自由電子，電子電荷量為e，電子在導(dǎo)線中定向運動時受到的平均阻力為下列表達(dá)式正確的是（）j=nv=nev==nevEjfD.A.B.C.二、實驗題（共18分）15.物理實驗一般都涉及實驗?zāi)?、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等。例如：（1）實驗儀器。用螺旋測微器測量電阻絲的直徑，示數(shù)如圖所示。則該電阻絲的直徑為______mm。（2）誤差分析。某同學(xué)用圖所示的電路測量一段金屬絲的電阻。不考慮偶然誤差，測量值與真實值相比較將____________（選填“電流表”或“電壓表”）的內(nèi)阻引起的。（3）數(shù)據(jù)處理。某同學(xué)建立的U?I坐標(biāo)系如圖所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的六個坐標(biāo)點，請你在答題紙的圖中描繪出U?I圖線（______（保留兩位有16.某同學(xué)用圖甲所示的電路測繪額定電壓為3.0V的小燈泡伏安特性圖線，并研究小燈泡實際功率及燈絲溫度等問題。（1）根據(jù)電路圖，將圖乙中的實驗儀器連成完整的實驗電路。_______（2）連好電路后，開關(guān)閉合前，圖甲中滑動變阻器R的滑片應(yīng)置于_______（填“a端”、“b端”或“ab（3）閉合開關(guān)，向b端調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑片，發(fā)現(xiàn)“電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)逐漸增大”，則分析電路的可能故障為_______。A.小燈泡短路C.電流表斷路B.小燈泡斷路D.滑動變阻器斷路（4）已知小燈泡燈絲在27℃時電阻是，并且小燈泡燈絲電阻值與燈絲溫度的關(guān)系為=k273＋k為比例常數(shù)。根據(jù)圖線，估算小燈泡正常工作時燈絲的溫度約為_______℃。三、計算題（本題共4小題，共40分。要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。有數(shù)值計算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位）17.一接在220V電壓的電路中正常工作的電風(fēng)扇，通過風(fēng)扇電功機的電流為0.2A，測得風(fēng)扇電動機線圈電阻為，試求：（1）電風(fēng)扇的輸入功率多大?（2）電風(fēng)扇每分鐘消耗電能多少?（3）風(fēng)扇的電動機每分鐘產(chǎn)生的電熱多少?產(chǎn)生機械能多少??q的空18.如圖，光滑絕緣豎直細(xì)桿與以正電荷Q為圓心的圓周交于B、C兩點．一質(zhì)量為，電量為m心小球從桿上A點從靜止開始下落．設(shè)AB=BC=h，小球滑一到B點時速度為3gh．試求：（1）小球從A滑至B電場力做的功；（2）小球滑至C點的速度．19.靜電場有很多性質(zhì)，其中之一就是電場力做功只與電荷運動的初末位置有關(guān)，與運動的路徑無關(guān)。（1）如圖所示，電子以初速度v0沿平行于板面的方向從A點射入偏轉(zhuǎn)電場，并從另一側(cè)的C點射出。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e。偏轉(zhuǎn)電場可以看成勻強電場，極板間電壓為U，極板長度為，板間距為d。忽略電子所受重力，求電子通過偏轉(zhuǎn)電場的過程中，沿垂直板面方向偏移的距離y和電場力對電子所做的功；（2）某同學(xué)認(rèn)為在兩個帶電導(dǎo)體之間可以存在如圖所示的靜電場，它的電場線相互平行，但間距不等。請你結(jié)合靜電場的基本性質(zhì)，判斷這種電場是否存在，并分析論證。20.如圖所示，間距為=0.45m的帶電金屬板N豎直固定在絕緣平面上，板間形成勻強電場，場強E=1.5×10V/mN板M上．現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.05kg，帶電量=+5.0×10﹣6C的帶正電小環(huán)套在細(xì)桿上，小環(huán)與細(xì)桿之間的動摩擦因數(shù)為=0.1．小環(huán)以一定的初速度對準(zhǔn)小孔向左運動，若小環(huán)與金屬板M發(fā)生碰撞，碰撞中能量不損失（即碰后瞬間速度大小不變）．設(shè)帶電環(huán)大小不計且不影響金屬板間電場的分布（g取10m/s2）．求：（1）帶電小環(huán)以多大的初速度v0進(jìn)入電場，才能恰好到達(dá)金屬板？（2）若帶電小環(huán)以初速度v1=1m/s進(jìn)入電場，當(dāng)其動能等于電勢能時，距離N板多遠(yuǎn)？（3）小環(huán)至少以多大的初速度v2進(jìn)入電場，它在電場中運動時找不到動能與電勢能相等的點？參考答案一、單項選擇題1.【答案】BA．同種電荷相互排斥，所以小球帶正電，故A錯誤；B．該實驗僅僅改變了距離，可以利用控制變量法研究電荷間相互作用力大小與它們之間距離是否有關(guān)，故B正確；C．受力分析可知Ftan=所以電荷間相互作用力越大，夾角越大，故CD．該實驗定性研究了電荷之間的相互作用力的大小與距離的關(guān)系，沒有記錄距離準(zhǔn)確值，無法得出定量關(guān)系，故D錯誤。故選B。2.【答案】Bq2F=kl2故選B。3.【答案】BDAB1處電場強度比23兩點的電場強度大小相等，A錯誤，B正確；CD．沿著電場線，電勢降低，因此1點處的電勢比2點處高，23兩點在等勢線上，電勢相等，C錯誤，D正確。故選BD。4.【答案】DQr2E=k球面和沿電場線方向電勢逐漸降低確定各點的電勢的高低．Qr2E=k由點電荷的場強公式可知，ab兩點到場源電荷的距離相等，所以、兩點的電場強度大小相ab等，故A錯誤；由于c點到場源電荷的距離比b點的大，所以b點的場強大小比c點的大，故B錯誤；由于點電荷的等勢線是以點電荷為球心的球面，所以ab點電勢相等，負(fù)電荷的電場線是從無窮遠(yuǎn)處指向負(fù)點電荷，根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低，所以b點電勢比c點低，故D正確．5.【答案】BA．比值定義法是用兩個或多個基本物理量之比來定義一個新的物理量的方法，其中“比為故A錯誤；B．電勢與放入電場的電荷無關(guān)，所以選項的公式屬于比值定義法，故B正確；C．公式為電容器的決定式，電容與其中的介電常數(shù)、正對面積和板間距離均有關(guān)，故C錯誤；D．選項中的公式中，電流與電壓成正比，與電阻成反比，不屬于比值定義法，故D錯誤。故選B。6.【答案】ArSQUABQC=可知SCC=d可得電容器的電壓U變大，從而使得靜電計的電壓U變大，其指針的偏角θ變大，故A正確、B錯誤;QCD、同理可知保持d不變，減小SC變小，而由C=可得電容器的電壓U變大，使得靜電計的電U壓U變大，其指針的偏角θ變大，故選項D均錯誤．故選7.【答案】CA．導(dǎo)體A端感應(yīng)出負(fù)電荷，B端感應(yīng)出正電荷，故A錯誤；B．小球C上的電荷在導(dǎo)體中O點產(chǎn)生的場強和枕形導(dǎo)體在O點產(chǎn)生的場強的矢量和為零，故B錯誤；CC上的電荷在導(dǎo)體中OOAB端的感應(yīng)電荷在O點產(chǎn)生的場強方向向左，故C正確；D．處于靜電平衡的導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體兩端的電勢A=D錯誤。B故選C。8.【答案】BqUqUqR4804I==以U===V，tRtRt120故選項B正確．考點：電流定義式歐姆定律9.【答案】BA滴帶負(fù)電，選項A錯誤；B．因為Fmg即UqmgdU故懸浮油滴的電荷量為，選項B正確；C．懸浮油滴的比荷為qgdU=m選項C錯誤；D．由于電子的電荷量是元電荷，故油滴的電荷量定是電子電荷量的整數(shù)倍，選項D錯誤。故選B。10.【答案】C【解析】【分析】根據(jù)庫侖定律求出原子核與核外電子的庫侖力．根據(jù)原子核對電子的庫侖力提供向心力，由牛頓第二定律求出角速度，加速度，周期，線速度進(jìn)行比較．【詳解】根據(jù)原子核對電子的庫侖力提供向心力，由牛頓第二定律得=ma=m=mω2，可得T=ω=v=A、半徑越大，加速度越小，故A錯誤；B、半徑越小，周期越小，故B錯誤；C、半徑越大，角速度越小，故C正確；D、半徑越小，線速度越大，故D錯誤．故選C．【點睛】能夠根據(jù)題意找出原子核與核外電子的庫侖力提供向心力，并列出等式求解．對于等效環(huán)形電流，以一個周期為研究過程求解．11.【答案】A定理1qU=mv212根據(jù)類平拋運動規(guī)律L=vtqEvy=at=tan=tmvyv整理得ELU2LtanU12dU1使U1變?yōu)樵瓉淼?倍，電子射出電場時的速度偏轉(zhuǎn)角不變，則使U變?yōu)樵瓉淼?倍。2故選A。12.【答案】AA．空氣受電場影響被電離產(chǎn)生帶電粒子，電場線方向從正極指向負(fù)極，正電荷沿電場線方向運動被熔噴布捕獲帶正電，故A正確；BC．導(dǎo)體尖端的電荷特別密集，所以電場強度比較大，遠(yuǎn)離尖端的地方電場強度逐漸減小，電場力減小，加速度也減小，故錯誤；DWUq只與電勢差有關(guān)，和運動距離無關(guān)，故D錯誤。故選A。13.【答案】CABab兩端此時的電壓大于U1串聯(lián)電路電壓分部特點可知，1為壓力傳感器，故高水位時壓力傳感器的電阻值越小，R壓力傳感器兩端1U1U電壓變小，AB錯誤；2CD．根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，、b兩端的電壓為E+EU=1=2R121+R1若定值電阻的阻值越大，當(dāng)開啟低水位預(yù)警時ab兩端的電壓大于U時，壓力傳感器阻值需要越大，R11則水位越低；當(dāng)ab兩端的電壓小于U時開啟高水位預(yù)警時，壓壓力傳感器阻值需要越大，則水位越R12低。C正確，D錯誤。故選C。14.【答案】CAB．電流微觀表達(dá)式為I=neSv，所以電流密度為Ij==SAB錯誤；C．根據(jù)電場強度與電壓的關(guān)系有dSneSvUddE=====jdC正確；D．電子勻速運動，有f=Ee=je=nev2D錯誤。故選C。二、實驗題15.【答案】①.②.偏小③.電壓表④.⑤.5.1）[1]螺旋測微器讀數(shù)為0mm+18.3=（2）[2][3]電壓表測得的電壓為待測電阻兩端電壓，但電流表測得的電流為通過電壓表和電阻的總電流，根據(jù)UR=I可知測量值與真實值相比較將偏小，這是由于電壓表分流引起的。（3）描繪出U-I圖線如圖所示[3]根據(jù)圖像中的數(shù)據(jù)可得，金屬絲的電阻為U2.60?1.08I0.50?0.20R==ΩΩ16.【答案】.②.a端.B.977℃【解析】【詳解】(1)根據(jù)電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示(2)[2]由電路圖可知，閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于a端，此時分壓電路分壓最小(3)[3]ACD．若燈泡短路、電流表和滑動變阻器斷路，則電壓表的讀數(shù)均為零，故錯誤；B．如果燈泡斷路，則電壓表與電流表組成分壓電路，向b端調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑片，發(fā)現(xiàn)“電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)逐漸增大，故電路故障是燈泡斷路，故B正確。故選B。(4)[4]小燈泡燈絲在時電阻是，根據(jù)R=k(273+t)得k=/C由圖象可知，燈泡額定電壓對應(yīng)的電流為，當(dāng)燈泡正常工作時電阻3VL==0.48A則Lk6.25t=?273=?273=977C0.005三、計算題17.【答案】（1）44W（2）2640J（3）12J；2628）電風(fēng)扇的輸入功率是P=UI=220V0.2A=44W；（2）電風(fēng)扇每分鐘消耗的電能W=Pt=44W=2640J；（3）風(fēng)扇每分鐘產(chǎn)生的電熱是Q=I2Rt=(0.4A)2=12J，產(chǎn)生的機械能為1=W?Q=2640J?12J=2628J．點睛：本題考查功率、消耗電能、產(chǎn)生熱量、產(chǎn)生機械能的計算，關(guān)鍵是知道哪些是在純電阻電路中使用的公式，哪些不是．118.【答案】（1）mgh（2）5gh21mgh+WAB=mv2?0）小球從A滑至B過程中，根據(jù)動能定理：，B21解得：W=mgh；AB2=C產(chǎn)生的電場中處于同一等勢面上的兩點，即B（2）因為B、C是在電荷Q12121212C2?mvB2=C2?m3ghB到過程，由動能定理得：解得：C=5gh．mgh=C點睛：電勢差是表示電場的能的性質(zhì)的物理量，與電場力做功有關(guān)，常常應(yīng)用動能定理求解電勢差；小球由A到B重力和電場力做功，由動能定理求得小球從AB點的過程中電場力做的功；由題，BC兩點在以正電荷Q為圓心的同一圓周上，電勢相等，小球從B運動到C過程，電場力做功為零，根據(jù)動能定理可以求出到達(dá)C點的速度．2e2U22