2022-2023学年北京一零一中学高二上学期期中物理试题（解析版）

这是一份2022-2023学年北京一零一中学高二上学期期中物理试题（解析版），共23页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题，实验题，论述等内容，欢迎下载使用。

北京一零一中2022-2023学年度高二上学期期中考试试卷
高二物理（电学人教版）
考试时间：90分钟
一、单项选择题（共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题3分，错选、多选或者不选不得分，共30分）
1. 下列物理量属于矢量的是（　　）
A. 电势 B. 电容 C. 电场强度 D. 电流强度
【答案】C
【解析】
【详解】矢量：既有大小又有方向，且合成、分解时满足平衡四边形定则。
A．电势只有大小没有方向，是标量，A错误；
B．电容只有大小没有方向，是标量，B错误；
C．电场强度既有大小又有方向，且合成、分解时满足平衡四边形定则，因此是矢量，C正确；
D，电流强度虽然有大小和方向，但合成、分解时不满足平行四边形定则，因此是标量，D错误。
故选C。
2. 比值定义法是定义物理概念常用的方法，下列哪个表达式属于比值定义式（　　）
A. 电场强度 B. 电动势
C. 电阻 D. 电流
【答案】B
【解析】
【详解】A．电场强度表示电场强度和电势差之间的关系，不属于比值定义法，A错误；
B．电动势中E是由电源本身的性质决定的，与非静电力做功无关，属于比值定义法，B正确；
C．电阻中，电阻率、长度以及导体横截面积对电阻有影响，是电阻的决定式，不属于比值定义法，C错误；
D．电流为欧姆定律的表达式，电流与电压成正比，与电阻成反比，不属于比值定义法，D错误。
故选B。
3. 在真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F。如果保持它们各自所带的电荷量不变，将它们之间的距离减小到原来的一半，那么它们之间静电力的大小等于（　　）
A. B. C. 2F D. 4F
【答案】D
【解析】
【详解】由点电荷库仑力的公式

可以得到，电荷量不变，当距离减小到原来的一半，库仑力将变为原来的4倍，即

故ABC错误，D正确。
故选D。
4. 如图是某电场区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是（　　）

A. A 点的电场强度最大
B. C 点的电势最高
C. 把一个点电荷依次放在这三点，它在 C 点受到的静电力最大
D. 带负电的点电荷在 B 点所受静电力的方向与 B 点的场强方向相反
【答案】D
【解析】
【详解】A．电场线的疏密反映场强大小，可知A点的电场强度最小，选项A错误；
B．沿电场线电势逐渐降低，可知A点的电势最高，选项B错误；
C．因B点的电场强度最大，则把一个点电荷依次放在这三点，它在B点受到的静电力最大，选项C错误；
D．带负电的点电荷在 B 点所受静电力的方向与 B 点的场强方向相反，选项D正确。
故选D。
5. 下列关于电源和电源的电动势、路端电压说法错误的是（ ）
A. 铅蓄电池能够将化学能转变为电能
B. 电源的电动势等于路端电压与内电压之和
C. 电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压
D. 一节干电池的输出电压恒为1.5V
【答案】D
【解析】
【详解】A．铅蓄电池能够将化学能转变为电能，A正确，不符合题意；
B．电源的电动势等于路端电压与内电压之和，B正确，不符合题意；
C．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，C正确，不符合题意；
D．接入电路后，两极电压为路端电压，若外电路正常工作，则路端电压小于电动势，D错误，符合题意。
故选D。
6. 一平行板电容器充好电后与电源断开，若使两板间距离逐渐减小，则（　　）
A. 每个极板的电量将减小 B. 两板间场强变大
C. 电容器电容将变小 D. 两板间电势差将减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．平行板电容器充好电后与电源断开，每个极板的电量不变，故A错误；
C．两板间距离逐渐减小，根据电容的决定式，知电容将逐渐增大。故C错误；
B．由两板间场强，和，可得

所以两板间场强不变，故B错误；
D．由，电容逐渐增大，可知两板间电势差逐渐减小，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，虚线表示电场中一簇等势面，相邻等势面之间电势差相等.一个粒子以一定的初速度进入电场中，只在电场力作用下从M点运动到N点，此过程中电场力对粒子做负功.由此可以判断（ ）

A. M点的电势高于N点的电势
B. 粒子在M点的电势能小于在N点的电势能
C. 粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
D. 粒子经过M点时的速率小于经过N点时的速率
【答案】B
【解析】
【详解】粒子为氦核，带正电，由运动轨迹可以知道，电场力的方向指向右下方，即电场线的方向指向右下方，根据电场的性质“顺着电场线的方向电势降落”可以知道N点的电势高于M点的电势，故A错误.电场力做负功，电势能增加，粒子在M点的电势能小于在N点的电势能，故B正确.根据电场线或等势而的疏密程度可以知道，M点的场强小于N点的场强， 粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，故C错误.电场力做负功，则知动能减小，速率减小，故D错误.
8. 把一个架在绝缘座上的导体放在负电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，导体表面上感应电荷的分布如图所示，这时导体（　　）

A. 导体内部场强为零
B. A 端的电势比 B 端的电势高
C. A 端的电势与 B 端的电势低
D. 导体内部电场线从 A 端指向 B 端
【答案】A
【解析】
【详解】AD．枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致导体内部电荷重新分布，在导体两端出现如图所示等量异种电荷，静电平衡时在枕形导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，使得导体内部电场强度处处为零，导体内部无电场线可言，故A正确，D错误；
CD．处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面，所以A 端的电势等于 B 端的电势。故BC错误。
故选A。
9. 如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动小段距离，则（ ）

A. 带点油滴将沿竖直方向向上运动 B. P点的电势将降低
C. 电容器的电容增大 D. 极板带电量将增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于电容器与与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，则平行板电容器间的电场强度为

此时带电油滴在P点恰好处于平衡状态，则有

现将平行板电容器的上极板竖直向上移动小段距离，则d增大，则E场强减小，油滴将沿竖直方向向下运动，A错误；
B．根据选项A可知，平行板电容器间的电场强度为

则P点的电势为

现将平行板电容器的上极板竖直向上移动小段距离，则d增大φP减小，B正确；
C．根据电容器的决定式有

现将平行板电容器的上极板竖直向上移动小段距离，则d增大，电容C减小，C错误；
D．根据电容器的定义式有

根据选项C可知，电容C减小，则极板带电量Q也将减小，D错误。
故选B。
10. 一带电小球在从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功7J，电场力做功2J，克服空气阻力做功0.5J，则下列判断正确的是（ ）
A. 动能增大9.5J B. 机械能增大1.5J
C. 重力势能增大7J D. 电势能增大2J
【答案】B
【解析】
【详解】A.由动能定理可得，△EK=7J+2J-0.5J=8.5J，故A不符合题意；
B. 重力外之其它力做的总功等于机械能的增加量，机械能的增加量为2J-0.5J=1.5J，故B符合题意；
C.重力做功7J，重力势能减小7J，故C不符合题意．
D.电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加，电场力做了2J的功，电势能减少2J，故D不符合题意；
二、不定项选择题（本题共7小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题意的。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分，共21分）
11. P点为已知电场中的一固定点，在P点放一个电荷量为+q的点电荷，所受电场力为F，P点的场强为E，则（ ）
A. 若在P点换上电荷量为-q的点电荷，P点的场强方向将发生变化
B. 若在P点换上电荷量为+2q的点电荷，该电荷在P点受到的力为2F
C. 若将P点的点电荷移去，P点的场强变为零
D. P点场强的大小、方向与放在该处的点电荷的大小、正负、有无均无关
【答案】BD
【解析】
【详解】电场强度的定义式为是通过比值定义法得出的，E的大小及方向与试探电荷无关，由电场本身决定，故放入任何电荷时电场强度的方向大小均不变，即使将试探电荷移走，电场强度不变．
A. 若在P点换上电荷量为-q的点电荷，A点的场强方向将不发生变化，选项A不符合题意；
B. 根据F=Eq可知，若在P点换上电荷量为+2q的点电荷，该电荷在A点受到的力为2F，选项B符合题意；
C. 若将P点的点电荷移去，A点的场强仍不变，选项C不符合题意；
D. P点场强的大小、方向与放在该处的点电荷的大小、正负、有无均无关，选项D符合题意．
12. 电荷在电场中移动时的下列判断中，正确的是（　　）
A. 正电荷顺着电场线移动，电场力做功，电势能减少
B. 正电荷逆着电场线移动，克服电场力做功，电势能减少
C. 负电荷顺着电场线移动，克服电场力做功，电势能减少
D. 负电荷逆着电场线移动，电场力做功，电势能减少
【答案】AD
【解析】
【详解】A．正电荷顺着电场线移动时，正电荷受电场力方向沿电场线方向，因此电场力做正功，电势能减少，A正确；
B．正电荷逆着电场线移动，正电荷受电场力方向沿着电场线方向，电场力对正电荷做负功，即正电荷克服电场力做功，电势能增加，B错误；
C．负电荷顺着电场线移动，负电荷受电场力方向逆着电场线方向，电场力对负电荷做负功，即负电荷克服电场力做功，电势能增加，C错误；
D．负电荷逆着电场线移动，负电荷受电场力方向逆着电场线方向，电场力做正功，电势能减少，D正确。
故选AD。
13. 两粗细相同的同种金属电阻丝 R1、R2的电流I和电压U的关系图像如图所示，可知（　　）

A. 两电阻的大小之比为R1∶ R2＝3∶1 B. 两电阻的大小之比为R1∶ R2＝1∶3
C. 两电阻丝的长度之比为L1∶ L2=3∶1 D. 两电阻丝的长度之比为L1∶ L2=1∶3
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．I-U图像的斜率表示电阻的倒数，则有
，
则两电阻的大小之比为

故A错误，B正确；
CD．根据电阻定律

可得

由题意可知、相同，则

故C错误，D正确。
故选BD。
14. 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图，R1是电阻，R2是加热用的电热丝， S是自动开关，下列说法正确的是（　　）

A. 开关 S 接通时，电饭锅处于保温状态
B. 开关 S 接通时，电饭锅处于加热状态
C. 当R1∶ R2＝1∶1时，R2在保温状态下的功率是加热状态下功率的一半
D. 当R1∶ R2＝1∶1时，R2在保温状态下的功率是加热状态下功率的四分之一
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．根据电路图可知，开关闭合时，被短路，只有接入电路；开关断开时，两电阻串联，则由可知，开关接通时为加热状态，A错误，B正确；
CD．当R1∶ R2＝1∶1时，由公式可知，保温时电流时加热时的一半；由可知，在保温状态下的功率为加热状态下功率的四分之一，C错误，D正确。
故选BD。
15. 如图所示的甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成，它们之中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是（　　）

A. 甲表是电流表，R增大时量程增大
B. 甲表是电流表，R增大时量程减小
C. 乙表是电压表，R增大时量程减小
D. 乙表是电压表，R增大时量程增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．甲表中电流计与电阻并联，由于电阻的分流作用使总电流增大，故甲是电流表，R增大时分流变小。则量程减小。故B正确A错误；
CD．乙表中电流表与电阻串联，由于电阻的分压作用，可以测量电压，故为电压表，当R增大时分压变大，量程增大。故D正确C错误；
故选BD。
16. 如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，半径为R。电荷量均为Q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称，+Q与O点的连线和OC间夹角为30°。下列说法正确的是（ ）

A. O点的场强大小为
B. O点的场强大小为
C. B、D两点电势关系是φB=φD
D. 电荷量为q的正电荷在A点的电势能等于在C点的电势能
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．如图所示，+Q、-Q的点电荷在O点产生的电场强为E1、E2

则O点的场强为E1、E2的合场强，根据点电荷的电场强度可得E1、E2大小为

则

A正确，B错误；
C．电势沿电场线的方向逐渐降低，所以B、D两点的电势关系是

C错误；
D．根据等量异号电荷产生的电场的特点可知，等量异号电荷连线的中垂线是一条等式线，且电势为零，所以电荷量为q的正电荷在A点的电势能等于在C点的电势能等于零，D正确。
故选AD。
17. 有一种飞行器是利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速粒子流，对飞行器自身产生反冲力，从而对飞行器的飞行状态进行调整的。已知飞行器发射的高速粒子电量为q，质量为m。当单位时间内发射的粒子个数为n，加速电压为U时，飞行器获得的反冲力为F。为了使加速器获得的反冲力变为2F，只需要（　　）
A. 将加速电压变为2U
B. 将加速电压变为4U
C. 将单位时间内发射的离子个数变为2n
D. 将单位时间内发射的离子个数变为4n
【答案】BC
【解析】
【详解】依题意，由动量定理可得单位时间内，飞行器获得反冲力为

由动能定理

联立解得

为了使加速器获得的反冲力变为2F，可将加速电压变为4U，或者将单位时间内发射的离子个数变为2n。
故选BC。
三、实验题（共14分）
18. 用电流表和电压表测一个电阻值约为25kΩ、额定功率为W电阻的阻值，备用器材有：
①量程0~100μA，内阻约为500Ω的电流表A1
②量程0~500μA，内阻约为300Ω的电流表A2
③量程0~1V，内阻约为10kΩ的电压表V1
④量程0~15V，内阻约为100kΩ的电压表V2
⑤量程0~50V，内阻约为500kΩ的电压表V3
⑥直流稳压电源两端的输出电压为16V
⑦滑动变阻器，阻值范围 0~500Ω，允许最大电流 lA
⑧待测电阻，开关和导线若干
(1)为了测量准确，电压表应选___，电流表应选___．（填写仪器前的序号）
(2)在下图方框内画出实验电路图____．

(3)若测量值为R测，真实值为R真，那么在操作、读数、计算均正确无误情况下，R测__R真（选填“大于”、“等于”或“小于”）．
【答案】 ①. ④ ②. ② ③. 见解析 ④. 大于
【解析】
【详解】[1][2]因为电源的电压只有16V，因此电压表选择④，由电压表的量程可知电流表的电流为

因此电流表选择②
[3]本实验待测电阻阻值偏大，分流能力比较强，因此选用内接法，为调节明显滑动变阻器选用分压式，因此电路图为

[4]内接法测得的电压表的电压偏大，而电流准确，因此测量值偏大
19. 有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60cm，电阻大约为6Ω。横截面如图1所示。
（1）现有如下器材
A．电流表（量程0.6A，内阻约0.1Ω）
B．电压表（量程3V，内阻约3kΩ）
C．滑动变阻器（1750Ω，0.3 A ）
D．滑动变阻器（15Ω，3A）
E．蓄电池（6V，内阻很小）
F．开关一个，带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值，滑动变阻器应选______。（只填代号字母）。

（2）请将图2所示的实际测量电路补充完整_______。
（3）已知金属管线样品材料的电阻率为ρ，通过多次测量得出管线长度 L ，金属管线的电阻为R，金属管线的外径为 d，求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积 S 表达式为S =____________。
【答案】 ①. D ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]为了方便调节电路，滑动变阻器应该选择D；
（2）[2]因为

所以采用电流表外接法；为了使电流表和电压表有较大的调节范围，滑动变阻器采用分压接法。电路如图所示

（3）[3]根据电阻定律得

解得

四、论述、计算题（写出必要的公式和解答过程，共35分）
20. 如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m，电荷量为 +q的小球，整个装置处于水平向右，场强大小为的匀强电场中。已知重力加速度为 g。
（1）当小球处于图中A位置时，保持静止状态。若剪断细绳，求剪断瞬间小球的加速度大小a；
（2）现把小球置于图中位置B处，使OB沿着水平方向，轻绳处于拉直状态。小球从位置B无初速度释放。不计小球受到的空气阻力。求小球通过最低点时的速度大小v。

【答案】（1）；（2）
【解析】
详解】（1）当小球处于图中A位置时，保持静止状态，受力分析如图所示

可得

即为
θ=37°
剪断细绳瞬间

解得

（2）小球从位置B无初速度释放到最低点的过程中，根据动能定理得

解得

21. 如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的金属板间距为d．油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电．油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间．当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动．已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为ρ，已测量出油滴的直径为D（油滴可看做球体，球体体积公式），重力加速度为g．
（1）设油滴受到气体的阻力f=kv，其中k为阻力系数，求k的大小；
（2）求油滴所带电荷量．

【答案】（1） （2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）油滴速度为v1时所受阻力
f1=kv1
油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，则有
f1=mg
质量为

解得

（2）设油滴所带电荷量为q，油滴受到的电场力

电场强度为

油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡可得

则油滴所带电荷量为

22. 如图所示电路中，电池的电动势是30V，内阻是1Ω，灯泡L的额定值是“6V、12W”，电动机线圈的电阻。灯泡恰能正常发光。求：
（1）电源的输出功率；
（2）电源的效率；
（3）电动机输出的机械功率。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）灯泡恰能正常发光，则由公式

解得

电源的输出功率为

（2）电源的效率为

（3）电动机两端电压为

电动机的输出功率即机械功率为

23. 如图所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。
（1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图甲中画出变阻器阻值R变化过程中U - I图像的示意图，并说明图像与两坐标轴交点的物理意义；
（2）已知滑动变阻器的最大阻值大于电源的内阻，在图乙中定性画出电源输出功率P与滑变电阻R的关系曲线，并标注出极值点的坐标；
（3）通过分析说明，在图丙中画出电源输出功率P与路端电压U的关系曲线；在图丁中画出电源释放的总功率P总与路端电压U的关系曲线。

【答案】（1）图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流；
（2）（3）
【解析】
【详解】（1）U–I图像如图甲所示

其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流；
（2）电路中的电流强度为

输出电功率

当 即R=r时输出功率最大，最大电功率

则电源输出功率P与滑变电阻R的关系曲线；

（3）根据

图像为抛物线；当电源输出功率最大时，路端电压只有电动势的一半，随路端电压的增加，输出功率逐渐减小，当路端电压等于电动势时，输出功率为零，则P-U图像如图；

电源的总功率电源的总功率为

由此可知，电源总功率与路端电压成一次函数关系

24. 直空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为37°（取sin37°=0.6，cos37°= 0.8）。现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出。已知重力加速度为g，求运动过程中
（1）小球受到的电场力的大小，以及小球到达最高点时的速度大小；
（2）小球从抛出点到与抛出点同一水平高度处电势能的变化量；
（3）小球最小速度的大小和方向。
【答案】（1），；（2）电势能减小了；（3），与电场方向夹角为37°斜向上
【解析】
【详解】（1）根据题设条件可知，合外力和竖直方向夹角为37°，所以电场力大小为

电场力的方向水平向右。
小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出，小球到达最高点经历的时间为

沿水平方向做初速度为0的匀加速运动，加速度为ax

最高点竖直方向速度为0，水平方向的速度为

小球到达最高点时的速度大小；
（2）小球沿竖直方向做匀减速运动，有：

小球从抛出点到与抛出点同一水平高度处小球经历的时间

水平方向的位移

电场力做功为

根据功能关系可得

故电势能减小了；
（3）小球在运动过程中水平速度

竖直速度

小球的速度

由以上各式得出

解得当时，v有最小值

此时
，，
即与电场方向夹角为37°斜向上。
25. 如图甲所不，真空中的电极K连续不断地发出电子（电子的初速度可忽略不计），经电压为U1的电场加速，加速电压U1随时间t变化的图像如图19乙所示。每个电子通过加速电场的过程时间极短，可认为加速电压不变。电子被加速后由小孔S穿出，沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线从左边缘射入A、B两板间的偏转电场，A、B两板长均为L= 0.20m，两板之间距离d = 0.050m，A板的电势比B板的电势高。A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P（面积足够大）之间的距离b=0.10m，荧光屏的中心O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上。不计电子之间的相互作用力及其所受的重力，求：
（1）若A、B板所加电压U2 =50V，求自0.2s发出的电子穿出A、B板时的偏移量？
（2）若A、B板所加电压U2 =50V，求电子打在荧光屏上距离中心O多远的范围内？
（3）要使电子都打不到荧光屏上，则A、B两板间所加电压U应满足什么条件？

【答案】（1）；（2）2.5cm～5.0cm；（3）A、B两板间所加电压至少为100V
【解析】
【详解】（1）设电子的质量为m、电量为e，电子通过加速电场后的速度为v，由动能定理有

电子通过偏转电场的时间
；
此过程中电子的侧向位移

联立上述两式解得

0.2s加速电压、A、B板所加电压代入可得，自0.2s发出的电子穿出A、B板时的偏移量

（2）当电子恰好从A板右边缘射出偏转电场时，其侧移量最大

电子飞出偏转电场时，其速度的反向延长线通过偏转电场的中心，设电子打在屏上距中心点的最大距离为Ymax，则由几何关系可得

解得

由第（1）问中的可知，在其它条件不变的情况下，越大y越小，所以当时，电子通过偏转电场的侧移量最小．其最小侧移量

同理，电子打在屏上距中心点的最小距离

所以电子打在屏上距中心点O在2.5cm～5.0cm范围内。
（3）要使电子都打不到屏上，应满足取最大值800V时仍有
将数据代入第（1）问中的可得

为使电子都打不到屏上，A、B两板间所加电压至少为100V。