河北省石家莊二中教育集團(tuán)2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期中考試物理試題（解析版）

石家莊二中教育集團(tuán)2023-2024學(xué)年度高二年級(jí)上學(xué)期期中考試物理試卷（時(shí)間：75分鐘，分值100分，）一、單選題（本大題共7小題，共28分）1.靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場(chǎng)使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵在電場(chǎng)作用下與氣流分離。如圖所示為其電場(chǎng)分布簡(jiǎn)圖，下列說(shuō)法正確的是（）A.虛線可能是等勢(shì)線 B.電場(chǎng)強(qiáng)度C.粉塵將在電場(chǎng)力作用下沿著虛線運(yùn)動(dòng) D.負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于其在A點(diǎn)的電勢(shì)能【答案】D【解析】【詳解】A．電極是等勢(shì)體，其表面是等勢(shì)面，根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直可知虛線應(yīng)是電場(chǎng)線，故A錯(cuò)誤；B．由電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，可知故B錯(cuò)誤；C．電場(chǎng)線是曲線，若釋放粉塵，在電場(chǎng)力作用下粉塵不會(huì)沿著虛線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．電場(chǎng)線由高壓電源的正極到負(fù)極，所以C點(diǎn)的電勢(shì)高，A點(diǎn)的電勢(shì)低，由電勢(shì)能公式可知，電子在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于其在A點(diǎn)的電勢(shì)能，故D正確。故選D。2.某養(yǎng)殖場(chǎng)為了使飼養(yǎng)員及時(shí)關(guān)注動(dòng)物們的飲水情況，設(shè)計(jì)了一款牛羊飲水提示器，其工作原理如圖所示，動(dòng)物們飲水過(guò)后滑片上移，電表均為理想電表．下列說(shuō)法正確的是（）A.若電表為電壓表，向水槽內(nèi)添水時(shí)電壓表示數(shù)變小B.若電表為電壓表，減小可提高靈敏度C.若電表電流表，向水槽內(nèi)添水時(shí)電流表示數(shù)變小D.若電表為電流表，與電壓表相比，電路更節(jié)能【答案】B【解析】【詳解】A．若電表為電壓表，向水槽內(nèi)添水時(shí)，彈簧被壓縮，滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng)，則電壓表示數(shù)變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．若電表為電壓表，電壓表讀數(shù)為則（R＇為滑動(dòng)變阻器滑片以上的電阻），則減小，可使變化單位電阻的電壓變大，即可提高靈敏度，選項(xiàng)B正確；C．若電表為電流表，向水槽內(nèi)添水時(shí)彈簧被壓縮，滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，則總電阻減小，則電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．若電表為電流表，與電壓表相比，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻較小，則電路中的電流較大，則電路消耗的電能更大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。3.如圖為完全相同的兩個(gè)正三角形ABC和DEF組成的正六角星，O點(diǎn)為圖形正中心，現(xiàn)在A、D、B、E頂點(diǎn)各放一個(gè)電量為q的正電荷，在C、F頂點(diǎn)各放一個(gè)電量為q的負(fù)電荷，已知AB邊長(zhǎng)為a，則O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】因AE兩點(diǎn)的正電荷在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零；O點(diǎn)到六個(gè)點(diǎn)的距離均為則DC兩點(diǎn)的電荷在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為方向沿OC方向；同理BF兩點(diǎn)的電荷在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為方向沿OF方向，則合場(chǎng)強(qiáng)為故選A。4.掃地機(jī)器人，又稱自動(dòng)打掃機(jī)、智能吸塵器、機(jī)器人吸塵器等，是智能家電的一種，能憑借人工智能，自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清理工作．掃地機(jī)器人由主機(jī)和充電座兩部分構(gòu)成，充電座可以對(duì)主機(jī)的電池進(jìn)行充電．某品牌掃地機(jī)器人的說(shuō)明書(shū)上有下列參數(shù)。由這些參數(shù)可知（）主機(jī)電池電動(dòng)勢(shì)電容量額定電壓額定功率充電座額定功率額定電壓額定輸出電壓額定輸出電流A.該掃地機(jī)器人以額定功率工作時(shí)間約為B.該掃地機(jī)器人電池充電完畢儲(chǔ)存電能約為C.充電座以額定功率工作時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能約為D.充電座以額定功率工作時(shí)內(nèi)輸出的電能約為【答案】C【解析】【詳解】B．其中根據(jù)電能公式故B錯(cuò)誤；A．根據(jù)可知故A錯(cuò)誤；D．根據(jù)故充電座以額定功率工作時(shí)1s內(nèi)輸出的電能約為24J，故D錯(cuò)誤；C．充電座以額定功率工作時(shí)1s內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能為故C正確。故選C。5.空間中有沿y軸正向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一通電直導(dǎo)線與x軸平行放置時(shí)受到的安培力為F。若將該導(dǎo)線做成圓環(huán)如圖放置在xOy坐標(biāo)平面內(nèi)，并保持通過(guò)的電流不變，則圓環(huán)受到的安培力大小為（）A.F B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】設(shè)通電直導(dǎo)線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電流為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則平行放置時(shí)受到的安培力為將該導(dǎo)線做成圓環(huán)后，設(shè)圓環(huán)半徑為r，則此時(shí)導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的與磁場(chǎng)垂直的有效長(zhǎng)度為Ob，即為r，則圓環(huán)受到的安培力大小為根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)有聯(lián)立解得，圓環(huán)受到的安培力大小為故選B。6.某太空探測(cè)器上搭載了中性原子探測(cè)儀，在其入口處安裝了高壓偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，形成強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，對(duì)宇宙中其它帶電粒子進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，以免其射到探測(cè)器上產(chǎn)生干擾信號(hào)，已知該系統(tǒng)由長(zhǎng)度、間距的兩平行極板組成，當(dāng)兩板加一定電壓時(shí)，恰好可將進(jìn)入平行極板的動(dòng)能為的氦核均偏轉(zhuǎn)到極板而被全部吸收。若保持該電壓不變，則（）A.若進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的為質(zhì)子，只有動(dòng)能不大于才能完全被極板吸收B.若進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的為質(zhì)子，只有動(dòng)能不大于才能完全被極板吸收C.若進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的為電子，只有動(dòng)能不大于才能完全被極板吸收D.若進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的為電子，不論電子動(dòng)能為多大，都不能被極板吸收【答案】B【解析】【詳解】設(shè)平行板間電勢(shì)差為U，當(dāng)兩板加一定的電壓時(shí)，恰好可將進(jìn)入平行極板的動(dòng)能為的氦核均偏轉(zhuǎn)到極板而被全部吸收，則有聯(lián)立可得可知，能被極板全部吸收的帶電粒子的最大初動(dòng)能與粒子的帶電量成正比，質(zhì)子和電子的帶電量是氦核帶電量的一半，所以進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子或質(zhì)子的最大初動(dòng)能不大于時(shí)，才能完全被極板吸收。故選B。7.如圖為直角三角形OAB，其中．現(xiàn)在空間中施加一個(gè)方向平行于該三角形平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，若O處有一個(gè)放射源，能沿平面向各方向射出動(dòng)能為的電子，電子經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為和，不考慮電子間的相互作用，則該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】從O到A電場(chǎng)力做正功，則從O到B電場(chǎng)力做負(fù)功，則則場(chǎng)強(qiáng)沿AO方向的分量為場(chǎng)強(qiáng)沿OB方向的分量為則合場(chǎng)強(qiáng)故選B。二、多選題（本大題共3小題，共18分）8.小明同學(xué)在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中做帶電小球的豎直上拋實(shí)驗(yàn)，帶電小球拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，軌跡上A、B兩點(diǎn)在同一水平線上，M為軌跡的最高點(diǎn)，上升高度為h，小球在A點(diǎn)拋出時(shí)的動(dòng)能為，在M點(diǎn)的動(dòng)能為，不計(jì)空氣的阻力，下列說(shuō)法正確的是（）A.全過(guò)程中小球水平位移與最大高度h的比值為3:4B.全過(guò)程中小球水平位移與的比值為1:3C.小球落到B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為D.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中最小動(dòng)能為【答案】BD【解析】【詳解】A．小球豎直方向做初速度為v勻減速直線運(yùn)動(dòng)，有初動(dòng)能為水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有在M點(diǎn)的動(dòng)能聯(lián)立可得故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)樯仙拖侣涞臅r(shí)間相同，則水平方向的x1、x2是連續(xù)相等時(shí)間的位移，對(duì)于初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之比為故B正確；C．由可得由可得由得小球落到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為故C錯(cuò)誤；D．由可得可得合力與水平方向夾角為37°，則速度最小時(shí)，速度與合力垂直，則有則最小動(dòng)能故D正確。故選BD。9.金屬導(dǎo)體中自由電子在電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，在定向移動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到內(nèi)部阻力，其方向與自由電子定向移動(dòng)的速度方向相反，大小正比于自由電子定向移動(dòng)的速率，比例系數(shù)為k．已知某種金屬材料單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，元電荷為e，忽略電子所受重力及其之間的相互作用，不計(jì)電子熱運(yùn)動(dòng)的影響，自由電子的定向移動(dòng)可視為勻速直線運(yùn)動(dòng)．如圖所示，一段長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的該金屬導(dǎo)體，當(dāng)其兩端電壓為U時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.該金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率為B.由已知條件無(wú)法求出該金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率C.該金屬導(dǎo)體的電阻率為D.該金屬導(dǎo)體的電阻率為【答案】AC【解析】【詳解】AB．電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則其合外力為零，根據(jù)平衡條件有求得故A正確，B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)電阻定律可得該段導(dǎo)體的電阻為根據(jù)歐姆定律可得又由電流的微觀表達(dá)式聯(lián)立求得故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。10.某物理興趣小組利用圖示裝置來(lái)探究影響電荷間的靜電力的因素。A是一個(gè)帶正電的物體，電荷量用Q表示，系在絕緣絲線上的帶正電的小球會(huì)在靜電力的作用下發(fā)生偏離，小球的電荷量用q表示、質(zhì)量用m表示，物體與小球間的距離用d表示，靜電力常量為k，重力加速度為g，可認(rèn)為物體A與小球在同一水平線上，則下列說(shuō)法正確的是（）A.該實(shí)驗(yàn)采用了理想實(shí)驗(yàn)法和控制變量法B.實(shí)驗(yàn)表明，電荷之間的靜電力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小C.由已知條件無(wú)法求得小球偏離豎直方向的角度D.由已知條件可以求得小球偏離豎直方向的角度的正切值為【答案】BD【解析】【詳解】A．實(shí)驗(yàn)中將小球與物體看為點(diǎn)電荷，采用了理想模型法，并沒(méi)有進(jìn)行邏輯推理，即沒(méi)有采用理想實(shí)驗(yàn)法，實(shí)驗(yàn)中研究靜電力與間距關(guān)系時(shí)，保持電荷量不變，采用了控制變量法，故A錯(cuò)誤；B．通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以觀察到，物體與小球間距一定時(shí)，電荷量增大，小球偏離豎直方向的角度增大，電荷量一定時(shí)，間距增大，偏離豎直方向的角度減小，表明，電荷之間的靜電力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小，故B正確；C．令偏離豎直方向的角度為，對(duì)小球進(jìn)行分析有解得可知，由已知條件可以求得小球偏離豎直方向的角度，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)上述可知，由已知條件可以求得小球偏離豎直方向的角度的正切值為，故D正確。故選BD。三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題，共16.0分）11.在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的阻值約為，某同學(xué)先用刻度尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)刻度位置如圖所示，再用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻，然后算出該金屬材料的電阻率。（1）該電阻絲直徑的測(cè)量值_______mm；（2）實(shí)驗(yàn)中能提供的器材有：A．電壓表（量程，內(nèi)阻約）B．電壓表（量程，內(nèi)阻約）C．電流表（量程，內(nèi)阻約）D．電流表（量程，內(nèi)阻約）E．滑動(dòng)變阻器F．滑動(dòng)變阻器G．待測(cè)電阻H．電源E（電動(dòng)勢(shì)為）及開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干該同學(xué)從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進(jìn)行測(cè)量，要求在流過(guò)金屬絲的電流相同情況下，電源消耗功率最小，并能較準(zhǔn)確地測(cè)出電阻絲的阻值，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖中標(biāo)出所選器材代號(hào)_______。（3）該同學(xué)連接好電路后，某次測(cè)量結(jié)果如圖所示，若電阻絲直徑取，請(qǐng)計(jì)算出金屬絲的電阻率為_(kāi)___（保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮竣?.978②.③.【解析】【詳解】（1）[1]由螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)刻度位置可知，該電阻絲直徑的測(cè)量值（2）[2]金屬絲的阻值約為，可知通過(guò)金屬絲的最大電流約為電源電動(dòng)勢(shì)為，電源消耗功率最小，并能較準(zhǔn)確地測(cè)出電阻絲的阻值，可知電壓表選，電流表選，為便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器選R1，并用限流接法，又有電流表用外接法，則有實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。（3）[3]由題圖可知，電流表的精確度為0.02A，電流表讀數(shù)為0.5A，電壓表的精確度為0.1V，電壓表的讀數(shù)為2.60V，若電阻絲直徑取，由歐姆定律和電阻定律，則有12.隨著時(shí)代的進(jìn)步，如今各大商圈夜晚燈光秀都非常美麗。小張同學(xué)觀看后對(duì)其中的發(fā)光單元產(chǎn)生了興趣，他查找相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)一個(gè)發(fā)光單元是由一個(gè)定值電阻和三個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)而成（如左圖中虛線框內(nèi)的結(jié)構(gòu)），通過(guò)三個(gè)二極管發(fā)出紅、綠、藍(lán)三種顏色的光不同強(qiáng)弱的組合可以顯現(xiàn)出任意顏色的效果。為研究發(fā)光二極管的伏安特性并測(cè)量的值，小張同學(xué)設(shè)計(jì)了左圖的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。若認(rèn)為三個(gè)發(fā)光二極管完全相同，每個(gè)發(fā)光二極管的額定工作電壓為。圖中電源接DC直流電，電壓表的量程為、內(nèi)阻為，電流表為理想電表，量程為．完成下列操作中的要求或填空：（1）為完成實(shí)驗(yàn)并準(zhǔn)確測(cè)量，定值電阻應(yīng)該選擇（）A．B．C．D．（2）正確選擇后接通電源，小張由于失誤在DC間接了電壓，然后將R的滑動(dòng)觸頭從M端向N端滑動(dòng)，記錄電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I，并在右圖中繪出了部分圖線．當(dāng)R的滑動(dòng)觸頭移動(dòng)到最右端N時(shí)，電壓表的示數(shù)為，電流表的示數(shù)為，不考慮電表內(nèi)阻的影響，則的阻值為_(kāi)______；（3）小張又將一個(gè)發(fā)光單元直接接到電動(dòng)勢(shì)為、內(nèi)阻為的電源兩端，在發(fā)光單元中，一個(gè)發(fā)光二極管的功率約為_(kāi)_______mW。（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）【答案】①.B②.60③.165【解析】【詳解】（1）為完成實(shí)驗(yàn)并準(zhǔn)確測(cè)量，則電壓表的量程應(yīng)該擴(kuò)大到10V，則定值電阻故選B。（2）當(dāng)R的滑動(dòng)觸頭移動(dòng)到最右端N時(shí)，三個(gè)二極管和電阻R0兩端的總電壓為21V，而電壓表的示數(shù)為時(shí)，此時(shí)每個(gè)二極管兩端的電壓為6V，電阻R0兩端的電壓為電流表的示數(shù)為，則（3）設(shè)每個(gè)二極管兩端電壓為U，電流為I，則即將此函數(shù)關(guān)系的圖像畫(huà)在二極管的I-U圖像上如圖；由圖像可知二極管的工作電壓和電流分別為I=50mA，U=3.3V，功率為P=IU=0.165W=165mW四、計(jì)算題（本大題共3小題，13題10分，14題12分，15題16分，共38分）13.如圖所示，一束電子流經(jīng)的加速電壓加速后，在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩極板間所加電壓如右圖，電壓最大值為，兩極板間距，板長(zhǎng)，平行板的右邊緣與屏的距離。（電子流飛行速度極快，忽略其在電場(chǎng)中飛行過(guò)程中的電壓變化）（1）若電子在時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)，則其在兩極板間穿過(guò)時(shí)的偏移量y；（2）若該束電子流連續(xù)不斷地進(jìn)入電場(chǎng)，求一個(gè)周期后電子打在屏上的痕跡長(zhǎng)度?！敬鸢浮浚?）0.5cm；（2）3cm【解析】【詳解】（1）電子在加速電場(chǎng)中有時(shí)刻，根據(jù)圖像可知，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為電子做類平拋運(yùn)動(dòng)，則有，解得（2）電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)間均為上述的，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為0時(shí)，電子打在O點(diǎn)，當(dāng)電壓為最大值240V時(shí)有解得表明此時(shí)電子打在極板上，可知，電子在電壓為適當(dāng)值時(shí)，能夠恰好從下極板右邊緣飛出，此時(shí)打在屏上的側(cè)移最大，其側(cè)移等于一個(gè)周期后電子打在屏上的痕跡長(zhǎng)度，則有令飛出極板時(shí)速度與水平方向夾角為，則有令一個(gè)周期后電子打在屏上的痕跡長(zhǎng)度為L(zhǎng)，根據(jù)相似三角形有解得14.一通電導(dǎo)體棒用兩根相同的絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛在天花板上（如正面圖），靜止時(shí)每根細(xì)線張力為，細(xì)線長(zhǎng)，通電導(dǎo)體棒長(zhǎng)，棒兩側(cè)為輕質(zhì)導(dǎo)線。現(xiàn)在空間中施加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)，使導(dǎo)體棒能夠到達(dá)偏離豎直方向最大擺角（如側(cè)面圖）的位置。（）（1）此時(shí)通入導(dǎo)體棒的電流為多大?（2）導(dǎo)體棒擺動(dòng)過(guò)程中的最大