天津市2023-2024學年高二上學期期中物理試卷（含答案）

天津市2023-2024學年高二上學期期中物理試卷姓名：__________班級：__________考號：__________題號一二三四總分評分一、單項選擇題（本題共5小題，每小題5分，共25分。每小題給出的四個選項中，只有一個最符合題意，選對得5分，選錯或不選得0分；1．在科學發(fā)展史上，很多科學家做出了杰出的貢獻。他們在物理學的研究過程中應用了很多科學的思想方法。下列敘述不正確的（）A．法拉第首先提出用電場線描繪抽象的電場，這是一種形象化的研究方法B．用點電荷來代替實際帶電體是采用了理想化物理模型的方法C．庫侖得出庫侖定律并測出了元電荷e的數(shù)值D．電場強度的表達式E=Fq和電動勢的表達式2．兩個帶等量正電的點電荷，固定在圖中P、Q兩點，MN為PQ連線的中垂線，交PQ于O點，A為MN上的一點。一帶負電的試探電荷q，從A點由靜止釋放，只在靜電力作用下運動，取無限遠處的電勢為零，則（）A．q由A向O的運動是加速度減小的加速運動B．q由A向O運動過程中電勢能逐漸增大C．q運動到O點時的動能最小D．q運動到O點時的電勢能小于零3．研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示，下列說法正確的是（）A．實驗中，只將電容器b板向左平移，靜電計指針的張角變大B．實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小C．實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大D．實驗中，只增加極板帶電量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大4．長方體銅柱長、寬、高分別為a、b、c，若先后在AB和CD兩端添加相同的恒定電壓，則該銅柱內(nèi)自由電子先后兩次定向移動的速率之比為（）A．a(chǎn)b B．ba C．bc5．如圖，在豎直放置的半徑為R的光滑半圓弧絕緣細管的圓心O處固定一個點電荷，將質(zhì)量為m，電荷量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放，小球沿細管滑到最低點B時，對管壁恰好無壓力，已知重力加速度為g，則（）A．小球到達B時的速率等于gRB．小球到達B時的速率大于2gRC．固定于圓心處的點電荷在細管內(nèi)的電場強度大小為3mgD．小球不能到達C點二、多項選擇題（本題共3小題，每小題5分，共15分。每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項正確，選對得5分，對而不全得3分，選錯或不選得0分）6．如圖所示的U-I圖像中，直線I為某電源路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線II為某一電阻R的U-I圖線。用該電源與電阻R連接成閉合電路，由圖像可知（）A．R的阻值為3ΩB．電源的輸出功率為3.0WC．電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻為1.5ΩD．電阻R消耗的功率為1.5W7．如圖所示，質(zhì)量相同的兩個帶電粒子P、Q以相同的速度沿垂直于電場方向射入兩平行板間的勻強電場中，P從兩極板正中央射入，Q從下極板邊緣處射入，它們最后打在同一點（重力不計），則從開始射入到打到上板的過程中，下列說法正確的（）A．它們帶上異種電荷B．它們運動的時間tC．它們的動能增加之比ΔD．它們所帶的電荷量之比q8．如圖所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點P原處于靜止狀態(tài)，其中R1>r，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，則（）A．電壓表讀數(shù)變大，電流表讀數(shù)變大B．R1和R2上的電壓都增大C．質(zhì)點P將向下運動，電源的效率增大D．R3上消耗的功率減小，電源的輸出功率增大三、實驗題（本題每空2分，共18分）9．實驗小組測量某型號電池的電動勢和內(nèi)阻。用電流表、電壓表、滑動變阻器、待測電池等器材組成如圖1所示實驗電路，由測得的實驗數(shù)據(jù)繪制成的U-I圖像如圖2所示。（1）圖1的電路圖為下圖中的。（選填“A”或“B”）（2）如果實驗中所用電表均視為理想電表，根據(jù)圖2得到該電池的電動勢E=V，內(nèi)阻r=Ω。（3）實驗后進行反思，發(fā)現(xiàn)上述實驗方案存在系統(tǒng)誤差。若考慮到電表內(nèi)阻的影響，對測得的實驗數(shù)據(jù)進行修正，在圖2中重新繪制U-I圖線，與原圖線比較，新繪制的圖線與橫坐標軸交點的數(shù)值將，與縱坐標軸交點的數(shù)值將。（兩空均選填“變大”、“變小”或“不變”）四、計算題（本題共3小題，12題12分，13題14分，14題16分，共42分。要求寫出必要的解題步驟，直接寫出結(jié)果不得分。）10．如圖所示，M為一線圈電阻r=0.4Ω的電動機，R=24Ω，電源電動勢E=40V，當S斷開時，理想電流表的示數(shù)I1=1.6A，當開關(guān)S閉合時，理想電流表的示數(shù)為I2=4A。求∶（1）電源內(nèi)阻r0（2）開關(guān)S閉合時電動機發(fā)熱消耗的功率和轉(zhuǎn)化為機械能的功率。11．靜電除塵中有一種設計是兩段式的，即塵埃帶電和除塵分別在兩段空間內(nèi)進行。如圖所示是由兩塊平行電極板構(gòu)成的除塵空間，兩電極板與電壓恒定的高壓直流電源相連，間距為d。板長為L，忽略邊緣效應。經(jīng)帶電空間帶負電荷后的塵埃，以水平速度ν均勻射入除塵空間，當其碰到下電極板時，所帶電荷立即被中和，同時塵埃被收集。調(diào)整兩板所加直流高壓的電壓可以改變收集效率η。當兩板間所加的電壓為U0時η=80%（即離下板0.8d范圍內(nèi)的塵埃能夠碰到下板被收集）。不計塵埃的重力及塵埃之間的相互作用。求：（1）當兩板間所加的電壓為U0（2）收集效率η=100%時，兩板所加的電壓U與U012．某同學在學習了磁場對電流的作用后產(chǎn)生想法，設計了一個簡易的“電磁秤”。如圖1，兩平行金屬導軌CD、EF間距為L=0.1m，與電動勢為E0=9V內(nèi)阻不計的電源、電流表（量程0-3A）、開關(guān)、滑動變阻器R（阻值范圍為0～100Ω）相連，質(zhì)量為M=0.05kg、電阻為R0=2Ω的金屬棒MN垂直于導軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成θ=30°角，垂直接在金屬棒中點的輕繩與導軌平面平行，跨過定滑輪后另一端接有秤盤，空間施加垂直于導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度為B=5T，在秤盤中放入待測物體，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當金屬棒平衡時，通過讀取電流表的讀數(shù)就可以知道待測物體的質(zhì)量。已知秤盤中不放物體時，使金屬棒靜止時電流表讀數(shù)為I0=0.1A。其余電阻、摩擦以及輕繩質(zhì)量不計，g=10m/s2，則：（1）秤盤的質(zhì)量m0是多少?（2）求此“電磁秤”的稱量物體的最大質(zhì)量及此時滑動變阻器接入電路的阻值；（3）為了便于知道秤盤上物體質(zhì)量m的大小，請在圖中作出其與電流表讀數(shù)關(guān)系的m-I圖象。13．在探究“決定導線電阻因素”的實驗中。需要進行以下測量：欲用伏安法測定一段電阻絲的電阻，其阻值約為12Ω，要求測量結(jié)果盡量準確，這位同學想使被測電阻Rx兩端的電壓從零開始調(diào)節(jié)。他可選用的器材有：（1）下列器材中，電流表應選用（填器材的標號A1和A2，下同），電壓表應選用，滑動變阻器應選用。（2）在如圖的虛線框內(nèi)畫出你設計的實驗電路圖②在如圖的虛線框內(nèi)畫出你設計的實驗電路圖。

A.電池組E（6V，內(nèi)阻很?。?/p>

B.電流表A1（0～3A，內(nèi)阻約0.1Ω）

C.電流表A2（0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω）

D.電壓表V1（0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）

E.電壓表V2（0～6V，內(nèi)阻約6kΩ）

E.滑動變阻器R1（0～5Ω，2A）

G.滑動變阻器R2（0～1kΩ，1A）

H.電鍵、導線

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】A、法拉第首先提出用電場線描繪抽象的電場，這是一種形象化的研究方法，故A正確，不符合題意；

B、用點電荷來代替實際帶電體是采用了理想化物理模型的方法，故B正確，不符合題意；

C、庫侖得出庫侖定律，但元電荷e的數(shù)值由密立根通過油滴實驗測得，故C錯誤，符合題意；

D、電場強度的表達式E=Fq和電動勢的表達式E=Wq都是利用比值法得到的定義式，故D正確，不符合題意。2．【答案】D【解析】【解答】A、PQ連線的中垂線MN上，從無窮遠處到O過程中電場強度先增大后減小，且方向始終指向無窮遠處，故q由A向O運動過程中，電場力可能先增大后減小，也可能逐漸減小，所以加速度可能先增大后減小，也可能逐漸減小，故A錯誤；

B、q由A向O運動過程中電場力做正功，電勢能減小，故B錯誤；

C、從A到O電場力做正功動能增加，從O到N的過程電場力做負功，動能減小，故在O點時，試探電荷的動能最大，故C錯誤；

D、取無窮遠處的電勢為0，從無窮遠處到O點，電場力做正功，電勢能減小，則q運動到O點時，電勢能為負值，故D正確。

故答案為：D。

【分析】掌握等量同正電荷電場線及等勢線的分布情況，熟悉兩電荷連線和中垂線上場強和電勢的變化情況。再根據(jù)電場力做功情況，判斷電勢能與動能的變化情況。3．【答案】A【解析】【解答】電容器的電荷量保持不變，根據(jù)C=A、只將電容器b板向左平移，兩板間距增大，電容減小，電勢差增大，靜電計指針的張角變大，故A正確；

B、只將電容器b板向上平移，兩板正對面積減小，電容減小，電勢差增大，靜電計指針的張角變大，故B錯誤；

C、只在極板間插入有機玻璃板，介電常數(shù)增大，電容增大，電勢差減小，靜電計指針的張角變小，故C錯誤；

D、只增加極板帶電量，電勢差增大，靜電計指針的張角變大，但電容不變，故D錯誤。

故答案為：A。

【分析】電容器電荷量不變。根據(jù)電容的決定式判斷電容的變化情況，再根據(jù)電容的定義式確定兩極板電勢差的變化情況。兩極板電勢差越大，靜電計張角越大。4．【答案】B【解析】【解答】電流沿著AB方向時銅柱的電阻為R=ρ通過銅柱的電流為I=電流的微觀表達式為I=neSv=nebcv聯(lián)立以上三式解得v=同理，可得電流沿著CD方向時，電子定向移動速率為v'=則v故ACD錯誤，B正確。故答案為：B。

【分析】根據(jù)電流方向確定電阻的橫截面積和長度，再根據(jù)電阻定律確定其阻值大小。電子的定向移動形成電流，根據(jù)電路的微觀表達式和歐姆定律求出速度的表達式，繼而得出速度之比。5．【答案】C【解析】【解答】AB、由A到B，電場力做功為零，則由動能定理得mgR=解得小球到達B時的速率v故AB錯誤；

C、在B點時Eq-mg=m解得E=故C正確；

D、由于點電荷位移圓心處，A、B、C處于同一等勢面上，根據(jù)電場力做功公式可知小球從A到C點過程中電場力做功為零，根據(jù)機械能守恒定律可知小球能到達C點，故D錯誤；

故答案為：C。

【分析】明確小球在整個運動過程中，各力做功情況，根據(jù)動能定理及牛頓第二定律求出小球在B點的速度及場強大小。6．【答案】C,D【解析】【解答】A、R的阻值為R=故A錯誤；

B、電源的輸出功率為P=IU=1.5故B錯誤；

C、由圖像可知，電源電動勢為E=3.0內(nèi)阻為r=故C正確；

D、電阻R消耗的功率為P故D正確。

故答案為：CD。

【分析】電阻R的U-I圖線的圖像的斜率等于其阻值。明確兩圖像交點的物理意義。電阻R的U-I圖線的截距表示電源電動勢，斜率表示電源內(nèi)阻。7．【答案】B,D【解析】【解答】A、帶電粒子P、Q在電場中偏轉(zhuǎn)方向相同，可知帶電粒子P、Q受到的電場力方向相同，它們帶上同種電荷，故A錯誤；

B、垂直于電場方向，帶電粒子P、Q做勻速直線運動，且兩粒子初速度相同，垂直于電場方向位移相同，根據(jù)x=vt可知它們運動的時間t故B正確；

D、沿電場方向帶電粒子做初速度為零的勻加速運動，有y=2y=可得a帶電粒子的加速度為a=它們所帶的電荷量之比q故D正確；

C、帶電粒子P、Q在電場中運動，電場力做正功，根據(jù)動能定理有??它們的動能增加之比?故C錯誤。

故答案為：BD。

【分析】明確兩粒子在電場中沿電場線方向和垂直電場線方向的運動情況，再根據(jù)平拋運動的規(guī)律和電場力做功和電勢差的關(guān)系分析動能的變化情況。8．【答案】B,D【解析】【解答】AB、當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，R4接入電路的阻值減小，根據(jù)“串反并同”，因為R3兩端電壓減小，所以通過R3的電流減小，又因為總電流增大，所以通過R2的電流增大，即電流表讀數(shù)增大，R2兩端電壓增大，R4兩端電壓減小，即電壓表讀數(shù)減小，故A錯誤，B正確；

C、當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，R4接入電路的阻值減小，電路總電阻減小，總電流增大，電源內(nèi)電壓增大，路端電壓U減小，且R1兩端電壓增大，R3兩端電壓減小，平行金屬板兩端電壓減小，板間電場強度減小，質(zhì)點P將向下運動，根據(jù)η=可知電源的效率減小，故C錯誤；

D、因為R3兩端電壓減小，所以R3上消耗的功率減小。設電路的外電阻為R，則電源的輸出功率為P=故當R=r時，P最大；當R＜r時，P隨R的增大而增大；當R＞r時，P隨R的減小而增大。由題意可知開始時一定有R＞r，所以電源的輸出功率增大，故D正確。

故答案為：BD。

【分析】明確電路的連接方式以及各電表的測量對象，再確定電路中總電阻的變化情況，根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律、閉合電路的歐姆定律、電功率及效率的定義進行分析。9．【答案】（1）B（2）4.5；1.8（3）不變；變大【解析】【解答】（1）通過觀察實物圖可知電壓表接在電源兩端，故A錯誤，B正確。

故答案為：B。

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir得U=E-Ir則U-I圖線在縱軸上的截距表示電池的電動勢E，斜率是電池的內(nèi)阻r，根據(jù)圖像可知，縱軸截距為4.5，橫軸截距為2.5，結(jié)合上述分析可知電池電動勢E=4.5V內(nèi)阻r=（3）分析測量電路可知系統(tǒng)誤差的來源是電壓表的分流作用，使得電流表的示數(shù)小于流過電池的電流，考慮電壓表內(nèi)阻RV的影響，流過電壓表的電流為I可知流過電池的電流為I=因電壓表內(nèi)阻RV不變，隨著電壓值U測減小，電壓表電流IV減小，當電壓值趨于0時，I趨于I測，在圖2中重新繪制的U-I圖線如圖所示

故新繪制的圖線與橫坐標軸交點的數(shù)值將不變，與縱坐標軸交點的數(shù)值將變大。

【分析】根據(jù)實物圖確定電路圖，根據(jù)實驗原理及電路圖確定圖像的函數(shù)表達式，再確定圖像斜率和截距的物理意義繼而得出電源的電動勢和內(nèi)阻。對于誤差分析，主要考慮電流表的分壓和電壓表分流的影響。10．【答案】（1）解：當S斷開時，理想電流表的示數(shù)I1=1.6A，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知I代入數(shù)據(jù)解得電源內(nèi)阻為r0（2）解：當S閉合時，I2=4A，則U內(nèi)=I2r0U外=E-U內(nèi)=40V-4V=36V即電動機兩端電壓為36V，根據(jù)電功率的公式有P熱=(I電動機消耗的功率為P機械功率為P機=PM-P熱=87.5W【解析】【分析】（1）明確電路的連接方式，根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律及閉合電路歐姆定律進行解答；

（2）電動機為非純電阻元件，根據(jù)歐姆定律及串并聯(lián)電路規(guī)律求出電動機兩端的電壓及通過電動機的電流，再根據(jù)熱功率和電動率公式求出電動機的熱功率和總功率，電動機的輸出功率等于總功率與熱功率之差，輸入功率全部轉(zhuǎn)化為機械功率。11．【答案】（1）解：板間電場強度的大小為E=塵埃受到的電場力為F=Eq根基牛頓第二定律，有F=ma聯(lián)立解得a=（2）解：根據(jù)（