遼寧省沈陽市2023-2024學年高二上學期期中物理試題（含答案）2

遼寧省沈陽市2023-2024學年高二上學期期中物理試題姓名：__________班級：__________考號：__________題號一二三總分評分一、選擇題：本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符合題目要求，每小題4分；第8~10題有多項符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。1．兩個分別帶有電荷量?3Q和+7Q的金屬小球（可視為點電荷），固定在相距為r的兩處，它們之間的庫侖力的大小為F，使兩個金屬小球相互接觸后放到相距2r的兩處并固定，則兩個金屬小球間的庫侖力的大小為（）A．F1=421F B．F12．如圖所示，MN是點電荷電場中的一條直線，a、b是直線上兩點，已知直線上a點的場強最大，大小為E，b點的場強大小為12A．2EL2k B．EL23．如圖所示，用電池對電容器充電，電容器兩極板之間有一質(zhì)量為m的點電荷q處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)只增大電容器兩極板的間距，則在這個過程中（）A．電容器放電 B．電容器所帶電荷量增加C．點電荷q依然保持靜止 D．點電荷q帶正電荷4．如圖所示，在原來不帶電的空心金屬球殼外面放置一個正點電荷，A、B、C三點分別位于球殼外部、球殼實體中和球殼空腔內(nèi)。當球殼處于靜電平衡狀態(tài)時，下列說法正確的是（）A．A點的電場強度小于B點的電場強度B．B點的電勢大于C點的電勢C．由于靜電屏蔽，B點、C點的電場強度均等于零D．由于靜電感應，球殼內(nèi)表面感應出電荷5．如圖所示，等腰三角形abc位于勻強電場中，電場方向平行于abc平面，a、b、c三點的電勢分別為φa=10V，φbA．若電子從a點運動到b點，電場力做功4eVB．若電子從a點運動到c點，電勢能減少8eVC．勻強電場的場強大小為80V/mD．電場沿ac方向6．如圖所示為一個雙量程電流表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。已知表頭G的內(nèi)阻Rg為200Ω，滿偏電流Ig為500mA，電阻R1A．0.8A，9A B．1A，20A C．0.7．某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進行治療。在這種療法中，為了能讓質(zhì)子進入癌細胞，首先要實現(xiàn)質(zhì)子的高速運動，該過程需要用一種被稱作“粒子加速器”的裝置來實現(xiàn)，利用該裝置，質(zhì)子能被加速到較高的速度，然后轟擊腫瘤并殺死癌細胞。如圖所示，來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)加速電壓為U的加速器加速后，做勻速運動，形成細柱形的質(zhì)子流。已知細柱形的質(zhì)子流的橫截面積為S，質(zhì)子的質(zhì)量為m，其電荷量為q，這束質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)為n，那么其等效電流I是（）A．nqS2qUm B．2nqS2qUm C．8．（多選）多用電表表盤指針指在如圖所示的位置，下列說法正確的是（）A．若該讀數(shù)是選用電阻擋“×100”倍率得到的，應該更換“×10”倍率，歐姆調(diào)零后再次進行測量B．多用電表的歐姆擋是靠內(nèi)部電源提供電流的，若選用“×10”倍率測量電阻，則歐姆表內(nèi)阻約為15ΩC．若選用的是直流電壓“10V”量程，則指針讀數(shù)應為9D．測直流電流時，應讓紅表筆接外電路的負極，黑表筆接外電路正極9．如圖所示，a、b兩點位于以正點電荷Q(Q>0)為球心的球面上，c點在球面外，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)點的電場強度與b點的電場強度大小相等B．b點的電場強度比c點的電場強度大C．將電荷量為?q的試探點電荷從a點移到c點，電場力做正功D．將同一正點電荷分別放在b點和c點，電荷具有的電勢能E10．如圖甲所示為兩塊水平金屬板，在兩板間加上周期為T的交變電壓U，電壓U隨時間t變化的圖像如圖乙所示?，F(xiàn)有一群質(zhì)量為m、重力不計的帶電粒子以初速度v0A．t=0時入射的粒子，從進入電場到射出電場，電場力對粒子始終不做功B．t=1C．t=1D．t=18二、實驗題：每空2分，共14分。11．用如圖甲所示的電路來探究某種金屬絲的電阻與長度之間的關系。電源電動勢為3V，滑動變阻器采用分壓式接法，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置，記錄MP接入電路的長度x，并讀出對應的電流表和電壓表的示數(shù)，算出相應的電阻R，利用多組測量的數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R?x圖像。請回答下列問題：（1）請用筆畫線代替導線，將電路連接完整。（2）若該金屬絲的直徑用螺旋測微器測量的示數(shù)如圖丙所示，則讀數(shù)為d=mm，該金屬絲的電阻率為ρ=（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）Ω?m。12．實驗小組選用以下器材測量電池組的電動勢和內(nèi)阻，要求測量結(jié)果盡量準確。電壓表V（量程0~3V，內(nèi)阻約為3kΩ）電流表A（量程0~0.滑動變阻器R0（阻值變化范圍為0定值電阻R（阻值為5Ω）待測電池組E（電動勢約為3V，內(nèi)阻約為1Ω）開關、導線若干。（1）該小組連接的實物電路如圖甲所示，實驗中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器時，電流表讀數(shù)變化明顯，但電壓表讀數(shù)變化不明顯，主要原因是____。A．電壓表內(nèi)阻太小B．電流表內(nèi)阻太大C．待測電池組的內(nèi)阻太小（2）為了解決（1）中的問題，該小組將定值電阻R接入電路，請將不用的連線用“×”去掉，再把需要的連線補上。（3）解決問題后重新做實驗，得到了六組電壓表讀數(shù)U和對應的電流表讀數(shù)I，并作出U?I圖像如圖乙所示。根據(jù)圖像觀察到，圖線縱軸截距為2.9V，橫軸截距為0.50A，則可計算出電池組的電動勢E為V，內(nèi)阻r為三、計算題：本大題共3小題，13題10分，14題13分，15題17分。13．用一根絕緣細線懸掛一個帶電小球，小球質(zhì)量為m，所帶電荷量為q?，F(xiàn)加水平方向的分布范圍足夠大的勻強電場，如圖所示，當平衡時，掛在O點、長為l的絕緣細線與豎直方向的夾角為30°。已知重力加速度大小為g。則：（1）判斷小球帶何種電荷，并求勻強電場的電場強度大小。（2）若取下細線，并將原小球拿開，將一帶電荷量為?q、質(zhì)量為m的小球放在原來小球平衡時的位置，松手后使其自由運動，求它運動時的加速度，并判斷它是否能運動到O點正下方，若能則求所用的時間，若不能則通過計算說明理由。14．如圖所示的電路中，電源電動勢E=9V，內(nèi)阻r=1Ω，電動機的電阻R0=0.5Ω，定值電阻（1）電源的總功率；（2）電源的輸出功率；（3）電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率。15．如圖所示，豎直正對放置的金屬板A、B中間開有小孔，小孔的連線沿水平放置的金屬板M、N的中線為OO'，粒子源P可以連續(xù)發(fā)出質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（初速度不計），粒子在A、B間被加速電壓U0加速后，沿平行板的方向從金屬板M、N正中間射入兩板之間。M、N板長均為L，兩板間距離為3L3（1）粒子進入M、N板間時的速度大小v0（2）當粒子剛好從N板的右邊緣離開偏轉(zhuǎn)電場時，M、N板間的電壓U1（3）若M、N板間的電壓可調(diào)，則求在熒光屏上有粒子達到區(qū)域的最大長度b。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】接觸前，兩個小球間的庫侖力為F=k3Q·7Qr2=21kQ2r2，兩個金屬小球接觸后分開，根據(jù)電荷的分配法則可知，兩球的電荷量先中和后平分，可得兩個小球接觸后所帶的電荷量均為Q12．【答案】B【解析】【解答】由題意可知，a點的場強最大，所以MN直線上，a點距場源電荷最近，故場源電荷位于過a點垂直于直線MN的垂線上，設場源電荷到a點的距離為x，則場源電荷距b點的距離為r=x2+L2，根據(jù)點電荷電場強度公式E=kQr2可得，a點的場強大小為E=kQx23．【答案】A【解析】【解答】AB.由題意可知，電容器與電源一直相連，所以在增大電容器兩極板間距d的過程中，極板電壓不變，由C=εS4πkd可知，電容C減小，由C=QU可知，電容器所帶的電荷量Q減小，電容器放電，A符合題意，B不符合題意；

CD.由題圖可知，電容器的上極板帶正電，下極板帶負電，場強方向向下，開始時點電荷q處于靜止狀態(tài)，說明其受到的電場力的方向向上，與場強方向相反，所以點電荷q帶負電荷。由公式E=Ud可知，由于極板電壓U不變，極板間距d增大，可知場強E減小，點電荷所受電場力減小，所受重力不變，可知點電荷q將向下加速運動，CD不符合題意。

故答案為：A。

【分析】電容器與電源相連時移動極板，極板電壓不變，根據(jù)電容器的公式4．【答案】C【解析】【解答】AC.A點處于點電荷的電場中，所以A點的電場強度不等于零；金屬空心導體處于靜電平衡狀態(tài)，根據(jù)處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部場強處處為零，可知B、C兩點的電場強度都為零，故有EA>EB=EC，A不符合題意，C符合題意。

B.由于整個球體內(nèi)部的場強均為零，所以電荷從B點運動到C點，不受電場力，即電場力不做功，可得UBC=5．【答案】D【解析】【解答】A.根據(jù)題意，由電場力做功的公式WAB=qUAB可知，若電子從a點運動到b點，電場力做功為Wab=-e(φa-φb)=-4eV，A不符合題意；

B.若電子從a點運動到c點，電場力做功為Wac6．【答案】B【解析】【解答】該雙量程電流表的公共端和b端接入電路時，使用的該電流表的小量程，小量程為Imin=Ig+Ig7．【答案】A【解析】【解答】質(zhì)子經(jīng)加速電壓加速，由動能定理有qU=12mv2，得質(zhì)子加速后的速度為v=2Uqm，由電流的定義式I=8．【答案】A,C【解析】【解答】A.用多用電表測電阻時，指針指在中央位置附近，測量會比較準確，該圖指針所示位置讀數(shù)過小，說明倍率選大了，應該更換“×10”的倍率，歐姆調(diào)零后再次進行測量，A符合題意；

B.多用電表作歐姆表使用時，中值刻度對應的電阻就等于這個倍率下歐姆表的內(nèi)阻，所以若選用的是“×10”倍率測電阻，則歐姆表內(nèi)阻約為150Ω，B不符合題意；

C.若使用直流電壓10V量程，則選取0-10的這組刻度進行讀數(shù)，最小分度值為0.2V，故指針讀數(shù)應為9.0V，C符合題意；

D.根據(jù)電流“紅進黑出”的規(guī)律，測直流電壓或直流電流時，必須讓紅表筆接外電路的正極，黑表筆接外電路負極，D不符合題意。

故答案為：AC。

【分析】根據(jù)歐姆表的使用規(guī)則和注意事項，選取正確的歐姆表倍率；歐姆表測電阻時，中值刻度對應的電阻就等于這個倍率下歐姆表的內(nèi)阻；根據(jù)電壓表的讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)；根據(jù)電流“紅進黑出”的規(guī)律，分析測直流電流時，表筆接入電路的正確操作。9．【答案】A,B【解析】【解答】AB.根據(jù)點電荷電場強度的計算公式E=kQr2可知，a點和b點距球心的距離相等，小于c點距球心的距離，所以a點電場強度的大小和b點電場強度的大小相等，b點的電場強度比c點的電場強度大，AB符合題意；

C.將電荷量為-q的試探點電荷從a點移動到c點，是負電荷遠離正電荷的過程，電場力為引力，做負功，C不符合題意；

D.若將正點電荷從b點移動到c點，是正電荷遠離正電荷的過程，電場力為斥力，做正功，電勢能減小，所以正電荷在b點的電勢能大于在c點的電勢能，即Epb>Epc，D不符合題意。10．【答案】B,D【解析】【解答】A.因為粒子在水平方向不受力，所以粒子的水平分速度保持v0不變，當粒子在t=0時入射時，在豎直方向上，0~12T時間內(nèi)，粒子做勻加速運動，在t=12T時粒子在豎直方向上的速度達到最大，12T~T時間內(nèi)，電場反向，粒子做減速運動，根據(jù)運動的對稱性可知，當t=T時粒子在豎直方向上的速度恰好減小為零，因此離開電場時偏離中線的距離最大，故t=0時入射的粒子，從進入電場到射出電場，電場力對粒子做功，A不符合題意；

C.t=14T時入射的粒子，在豎直方向上，在14T~12T時間內(nèi)進行加速，是111．【答案】（1）（2）0.400；1【解析】【解答】（1）由題意可知，滑動變阻器采用分壓接法，由題圖乙可知金屬絲接入電路的最小阻值為1Ω，最大阻值為4Ω，電源電動勢為3V，若電流表的量程選擇0~0.6A，當金屬絲接入最小阻值1Ω時，電壓表的示數(shù)不會超過0.6V，則電壓表讀數(shù)較小，誤差較大，故為了使電壓表和電流表的讀數(shù)都盡量大一些，電流表的量程應選擇0~3A。則完整電路連線如答案所示。

（2）螺旋測微器的精確度為0.01mm，圖丙中螺旋測微器的主尺讀數(shù)為0，可動尺讀數(shù)為40.0×0.01mm=0.400mm，故金屬絲的直徑為d=0mm+0.400mm=0.400mm，根據(jù)電阻定律可得R=ρxS，金屬絲的橫截面積S=πd22，聯(lián)立可得R=4ρπ12．【答案】（1）C（2）（3）2.9；0.80【解析】【解答】（1）實驗中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器時，電流表讀數(shù)變化明顯但電壓表讀數(shù)變化不明顯，主要原因是待測電池內(nèi)阻太小，導致路端電壓變化不明顯，AB不符合題意，C符合題意。

故答案為：C。

（2）為了使電壓表讀數(shù)變化明顯，可將定值電阻R串聯(lián)接入電路的干路中，如圖所示：

（3）根據(jù)圖示電路圖，由閉合電路的歐姆定律可得U=E-I(R+r)，結(jié)合U-I圖像的縱軸截距和斜率可得，電源電動勢E=2.9V，R+r=?U?I=2.90.50Ω=5.8Ω13．【答案】（1）解：對小球進行受力分析，可知小球受到重力、拉力和水平向右的電場力，電場力的方向與電場方向相同，則小球帶正電荷。以小球為研究對象，根據(jù)受力平衡可得qE=mgtan30°解得勻強電場的電場強度大小為E=（2）解：取下細線，并將原小球拿開，將一帶電荷量為?q、質(zhì)量為m的小球放在原來小球平衡時的位置，松手使其自由運動，小球受到重力和電場力的作用，所受電場力的方向與電場方向相反。其所受合力大小為F合力方向在紙面內(nèi)，在與豎直方向成30°向左偏下，根據(jù)牛頓第二定律可得加速度大小為a=在水平方向上，帶電小球受到方向向左的電場力，其水平方向上的運動為初速度為零的勻加速直線運動，故小球可以運動到O點的正下方。根據(jù)運動學公式可得l解得t=【解析】【分析】（1）分析小球的受力，根據(jù)小球受到的電場力方向，判斷小球的電性，由共點力平衡條件計算勻強電場的電場強度大??；（2）分析重新放置的小球的受力，由牛頓第二定律求出加速度；將小球的運動分解為水平分運動和豎直分