2023山西大学附中高二上学期11月期中物理试题含解析

山西大学附中

2022~2023学年第一学期高二年级期中考试

物理试题

考试时间：90分钟  满分：100分  考试内容：静电场、恒定电流

一、单项选择题（共10小题，每小题4分，共40分；在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。）

1. 如图所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连,在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态．若将a板向下平移一小段距离,但仍在M点上方,稳定后,下列说法中正确的是　

A. 液滴将向下加速运动

B. M点电势升高，液滴在M点的电势能将增大

C. M点的电场强度变小了

D. 在a板移动前后两种情况下,若将液滴从a板移到b板,电场力做功相同

【答案】D

【解析】

【详解】AC．极板始终与电源连接，电压不变，由可知d减小电场强度E增大，电场力增大，粒子向上加速运动，故AC错误；

B．b点电势为零，有：

，

场强增大，M点电势升高，液滴电场力方向向上，所以液滴带负电，液滴在M点电势能降低，故B错误；

D．在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，由于电压相同，电场力做功qU相同，故D正确。

故选D。

【点睛】极板始终与电源连接，电压不变，由可知d减小电场强度E增大，电场力增大，粒子向上加速运动；判断某一点电势高低必须找一个参考点，就是接地点或零势点，明确电势差与电势的关系．

2. 如图，喷雾器可以喷出质量和电荷量都不尽相同的带负电油滴．假设油滴以相同的水平速度射入接有恒定电压的两水平正对金属板之间，有的沿水平直线①飞出，有的沿曲线②从板边缘飞出，有的沿曲线③运动到板的中点上．不计空气阻力及油滴间的相互作用，则

A. 沿直线①运动的所有油滴质量都相等

B. 沿直线①运动的所有油滴电荷量都相等

C. 沿曲线②、③运动的油滴，运动时间之比为1:2

D. 沿曲线②、③运动的油滴，加速度大小之比为1:4

【答案】D

【解析】

【详解】AB.沿直线①运动的油滴，根据题意得：，即：，所以沿直线①运动的油滴比荷相同，AB错误

C.沿曲线②、③运动的油滴，均做类平抛运动，水平方向匀速运动：，初速度相同，所以运动时间比为位移比即：2：1，C错误

D.沿曲线②、③运动的油滴，水平方向，设板间距为d，竖直方向：，联立解得：，所以因为水平位移2：1，所以加速度大小之比1：4，D正确

3. 如图所示为a、b两电阻的伏安特性曲线，图中α=45°，关于两电阻的描述正确的是（　　）

A. 电阻a的阻值随电流的增大而增大

B. 因I-U图线的斜率表示电阻的倒数，故电阻b的阻值

C. 在两图线交点处，电阻a的阻值等于电阻b的阻值

D. 在电阻b两端加2V电压时，流过电阻的电流是4A

【答案】C

【解析】

【详解】A．I-U图线上的点与坐标原点的连线的斜率的倒数表示电阻，由图可知，电阻a图线上的点与坐标原点的连线的斜率不断增大，其电阻不断减小，所以a的电阻随电流的增大而减小，故A错误；

B．由于横纵坐标轴的长度单位不同，则不能由

求解电阻b的阻值，只能通过

求解，故B错误；

C．根据

可知在两图线交点处，电阻a的阻值等于电阻b的阻值，故C正确；

D．根据欧姆定律可得

故D错误。

故选C。

4. 2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即。下列说法正确的是（　　）

A. 材料的电导率越小，其导电性能越强

B. 材料的电导率与材料的形状有关

C. 电导率的单位是Ω－1·m－1

D. 电导率大小与温度无关

【答案】C

【解析】

【详解】A．电导率越小，材料的电阻率越大，其导电性能越差，A错误；

BD．材料的电导率与材料的形状无关，由材料本身的性质决定，受温度的影响，当温度发生变化时，电导率的大小会改变，B、D错误；

C．根据电阻定律

可知，电阻率的单位是Ω·m，则电导率的单位是Ω－1·m－1，C正确。

故选C。

5. 一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为（　　）

A.  B.  C. ρnev D.

【答案】C

【解析】

【分析】考查电路和电场知识

【详解】，I=neSv，，，联立得E=ρnev，故选C。

6. 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab=10 cm，bc=5 cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流为2 A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为(　　)

A. 0.5 A B. 1 A C. 2 A D. 4 A

【答案】A

【解析】

【详解】设厚度为D，根据电阻定律公式，有 ① ② 故；根据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比．故两次电流之比为4:1，故第二次电流为0.5A．

7. 将一块内阻为、满偏电流为的电流表改装成量程为的电流表，应该（　　）

A. 串联一个的电阻

B. 并联一个的电阻

C. 串联一个的电阻

D. 并联一个的电阻

【答案】D

【解析】

【详解】要改装成一个电流表，则必须要有分流电阻，所以应该将电流表和一个电阻并联，并联后总电流量程为

根据欧姆定律有

代入数据解得

故选D。

8. 如图所示，为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地，M和N为两水平放置的平行金属板，当金属板带上一定电荷以后，两板间的一带电小球P处于静止状态。已知M板与b板用导线相连，N板接地，在以下方法中，能使P向下运动的是（　　）

A. 增大间的距离

B. 减小间的距离

C. 取出两极板间的电介质

D. 换一块形状大小相同，介电常数更大电介质

【答案】D

【解析】

【详解】电容器ab与平行金属板MN并联，M，b是等势面，因此、电压相等，即

Q总量不变，即

故

因此MN两板间的场强为

①

A．当增大ab间的距离，根据电容决定式可知电容减小，由①式可知MN板间的场强变强，P向上运动，故A错误；

B．减小MN间的距离时，由①式可知MN板间的场强变强，P向上运动，故B错误；

C．取出ab两极板间的电介质，电容减小，由①式可知MN板间的场强变强，P向上运动，故C错误；

D．换一块形状大小相同，介电常数更大的电介质，电容增大，由①式可知MN板间的场强变弱，P向下运动，故D正确。

故选D。

9. 如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路。以下分析正确的是（  ）

A. 此接法的测量值大于真实值

B. 此接法的测量值小于真实值

C. 此接法要求待测电阻值小于电流表内阻

D. 开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端

【答案】A

【解析】

【详解】AB．上图是电流表的内接法测电阻，图中电压表示数大于的两端电压，所以测量值

A正确，B错误；

C．内接法的误差是由于电流表的分压造成的，如果待测电阻值比电流表内阻越大，电流表分压作用越小，误差越小，C错误；

D．为了安全期间，以防超过电表量程，滑动变阻器开始要处于最右端，让分压最小，D错误。

故选A。

10. 如图所示电路中，伏特表V1和V2的内阻都远远大于R1、R2、R3和R4的电阻。R1和R3电阻未知，R2=R4=20Ω，伏特表V1和V2的读数分别为15V和10V，则a、b两点间的电压为（　　）

A. 23V B. 24V C. 25V D. 26V

【答案】C

【解析】

【详解】ABCD.由图可知， R1、R2、R3和R4串联，则由串联电路电压规律可得

又因为R2=R4=20Ω，因此 ，联立可得： ，ABD错误，C正确；

故选C。

二、多项选择题（共4小题，每小题4分，共16分；题给出的四个选项中有多个选项正确，选对但不全得2分，有错或不答得0分。）

11. 如图所示，M、N是组成电容器的两块水平放置的平行金属极板， M中间有一小孔。M、N分别接到电压恒定的电源上（图中未画出）。小孔正上方的A点与极板M相距h，与极板N相距3h。某时刻一质量为、带电荷量为的微粒从A点由静止下落，到达极板N时速度刚好为零，不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　）

A. 带电微粒在M、N两极板间往复运动

B. 两极板间电场强度大小为

C. 若将M板向下平移，微粒仍从点由静止下落，进入电场后速度为零位置与N的距离为

D. 若将N向上平移，微粒仍从由静止下落，进入电场后速度为零的位置与M的距离为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．到达N板时速度恰好为零，返回时最高能到达A点位置，因此在A点和N板间往复运动，A错误；

B．从A点到N板的过程中，根据动能定理

而

解得

B正确；

C．由于M、N分别接到电压恒定电源的正负极上，两板间的电压保持不变，设下降位移为x时，速度减小的到零，根据动能定理

而

解得

微粒仍到达N板时速度减小到零，C错误；

D．若将N向上平移，设下降位移为x时，速度减小到零，根据动能定理

而

整理得

因此速度为零的位置与M的距离

D正确。

故选BD。

12. 如图所示，在绝缘的斜面上方存在着水平向右的匀强电场，一带电金属块沿斜面滑下，已知金属块在滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8J，重力做功24J，则以下判断正确的是

A. 金属块的机械能增加32J B. 金属块的电势能增加4J

C. 金属块带正电荷 D. 金属块克服电场力做功8J

【答案】BC

【解析】

【分析】金属块滑下的过程中，电场力、重力和摩擦力做功引起动能变化，由动能定理求出电场力对金属块做功．根据电场力和摩擦力做功之和确定机械能的变化量．根据电场力做功，确定电势能的变化，并判断金属块的电性．

【详解】在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8.0J，重力做功24J，根据动能定理得：W总=WG+W电+Wf=△EK，解得：W电=-4J，所以金属块克服电场力做功4.0J，金属块的电势能增加4J；由于金属块下滑，电场力做负功，所以电场力应该水平向右，所以金属块带正电荷，故BC正确，D错误；在金属块滑下的过程中重力做功24J，重力势能减小24J，动能增加了12J，所以金属块的机械能减少12J，故A错误．故选BC．

【点睛】解这类问题的关键要熟悉功能关系，也就是什么力做功量度什么能的变化，并能建立定量关系．

13. 如图，质量为、带电荷量为的小金属块以初速度从光滑绝缘水平高台上飞出。已知在足够高的高台边缘右面空间中存在水平向左的匀强电场，场强大小。则（　　）

A. 金属块不一定会与高台边缘相碰

B. 金属块一定会与高台边缘相碰，相碰前金属块在做匀变速运动

C. 金属块运动过程中距高台边缘的最大水平距离为

D. 金属块运动过程的最小速度为

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．金属块在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向先向右做匀减速运动，当速度减小到零后再向左做匀加速运动，一定能回到高台的边缘；在运动过程中，所受的电场力和重力的合力保持不变，因此做匀变速运动，A错误，B正确；

C．在水平方向上，当向右运动的速度减小到零时，距离高台边缘最远，根据

而

可得最大距离

C正确；

D．重力与电场力的合成为F，设合力与电场力方向的夹角为θ，如图所示

可知

将速度方向沿F的方向和垂直于F的方向正交分解，当沿F的方向速度减小到零时，速度达到最小值，最小值为

D正确。

故选BCD。

14. 如图甲所示，质量为、电荷量为的负电粒子初速度为零，经加速电压加速后，从水平方向沿垂直进入偏转电场。已知形成偏转电场的平行板电容器的极板长为，两极板间距为，为两极板的中线，是足够大的苂光屏，且屏与极板右边缘的距离为L。不考虑电场边缘效应，不计粒子重力。则下列说法正确的是（　　）

A. 粒子进入偏转电场的速度大小为

B. 若偏转电场两板间加恒定电压，粒子经过偏转电场后正好击中屏上的点，点与上极板在同一水平线上，则所加电压

C. 若偏转电场两板间的电压按如图乙所示作周期性变化，要使粒子经加速电场后在时刻进入偏转电场后水平击中点，则偏转电场周期应该满足的条件为

D. 若偏转电场两板间的电压按如图乙所示作周期性变化，要使粒子经加速电场并在时刻进入偏转电场后水平击中点，则偏转电场电压应该满足的条件为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．电子经加速电场加速

解得

故A正确；

B．粒子做类平抛运动

根据牛顿第二定律，知

联立解得

故B正确；

CD．要使粒子经加速电场后在时刻进入偏转电场后水平击中点，则粒子在偏转电场中运动的时间为周期的整数倍，因为粒子从加速电场水平射出，则粒子在偏转电场中的运动时间满足

则有

在竖直方向位移应满足

解得

故CD错误。

故选AB。

三、实验题（共1小题，前两空2分，后两空均为3分，共10分。）

15. 某兴趣小组测定某种带状卷成卷盘状的导电物质的电阻率，如图甲所示。

（1）他们先用螺旋测微器测出带状导电物质的厚度为，这种物质表面镀了一层绝缘介质，其厚度不计，用游标卡尺测出带的宽度、内径、外径。其中宽度的读数如图乙所示，则宽度_________mm。

（2）然后用伏安法测这根带状导电物质的电阻，在带状导电物质的两端引出两个接线柱，先用欧姆表粗测其电阻约为，再将其接入测量电路。在实验室里他们找到了以下实验器材：

A.电源（电动势为，内阻约为）

B.电压表（量程为，内阻约为）

C.电流表（量程为，内阻约为）

D.电流表（量程为，内阻约为）

E.滑动变阻器（总阻值为）

F.滑动变阻器（总阻值为）

G定值电阻

H.开关和导线若干

①要更好地调节和较为精确地测定其电阻，则以上不必要的器材有_________（填器材前面的序号）；

②在方框内画出实验电路图；_________

③若测出的电阻为，则其电阻率为_________（用、、、、表示）。

【答案】    ①. 9.8    ②. BF##FB    ③.     ④.

【解析】

【详解】[1] 游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上游标尺的读数（mm的小数位），由图可读出为

[2]由于电源电动势为，而电压表的量程为太大了，不利于读数，故电压表不需要；滑动变阻器（总阻值为）阻值偏大，不利于调节，产生误差较大，故不需要。故选BF。

[3]将电流表与定值电阻串联改装成电压表，并将电流表外接，从而减小测量电流和电压的误差，同时采用滑动变阻器分压式接法，如图所示：

[4]若测出的电阻为，则根据电阻定律可以得到

整理可以得到

四、计算题（共3小题，共34分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

16. 如图所示，ACB是一条足够长的绝缘水平轨道，轨道CB处在方向水平向右、大小E1.0 106 N/C的匀强电场中，一质量m0.25kg、电荷量q2.0106C的可视为质点的小物体，从距离C点L06.0m的A点处，在拉力F4.0N的作用下由静止开始向右运动，当小物体到达C点时撤去拉力，小物体滑入电场中。已知小物体与轨道间的动摩擦因数0.4，g取10m/s2。求：

(1)小物体到达C点时的速度大小；

(2)小物体在电场中运动的时间。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)对小物体在拉力F的作用下由静止开始从A点运动到C点过程，应用动能定理得

解得：小物体到达C点时的速度大小

(2)小物体进入电场向右减速的过程中，加速度大小

小物体向右减速时间

小物体在电场中向右运动的距离

由于，所以小物体减速至0后反向向左加速，直到滑出电场，小物体向左加速的加速度大小

小物体在电场中向左加速的时间

小物体在电场中运动的时间

17. 如图所示，虚线MN左侧有一场强为E1=E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2=3E的匀强电场，在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏。现将一电子（电荷量为e，质量为m，不计重力）无初速度地放入电场E1中的A点，A点到MN的距离为，最后电子打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，求：

（1）电子从释放到打到屏上所用的时间t；

（2）电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角的正切值tanθ；

（3）电子打到屏上的点P′（图中未标出）到点O的距离x。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）电子在E1=E的匀强电场中做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律

根据位移时间公式

电子进入E2=3E的匀强电场时的速度

在水平方向上做匀速直线运动，有

电子从释放到打到屏上所用的时间为

解得

（2）电子在电场E2=3E的竖直方向上，有

而

电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角的正切值

解得

（3）如图所示，电子离开电场E2时的速度反向延长线交于E2电场中点,，轨迹如图

电子打到屏上的点P′到点O的距离为x，由相似三角形为

解得

18. 如图，圆弧轨道AB的圆心为O，半径为，圆弧轨道AB的B点与水平地面BE相切，B点在O点的正下方，在B点的右侧有一竖直虚线CD，B点到竖直虚线CD的距离为，竖直虚线CD的左侧有场强大小为、水平向左的匀强电场，竖直虚线CD的右侧有场强大小为（大小未知）、竖直向上的匀强电场。竖直虚线CD的右侧有一竖直墙壁EF，墙壁EF到竖直虚线CD的距离为，墙壁EF底端E点与水平地面BE相连接，墙壁EF的高度也为。现将一电荷量为、质量为的完全绝缘的滑块从A点由静止释放沿圆弧轨道AB下滑，最后进入竖直虚线CD右侧。已知滑块可视为质点，圆弧轨道AB光滑，水平地面BE与滑块间的动摩擦因数为，重力加速度大小取，，，。求：

（1）滑块到达圆弧轨道AB的B点时，圆弧轨道AB对滑块的支持力大小；

（2）滑块到达竖直虚线CD时速度的大小和滑块从B点到达竖直虚线CD所用时间；

（3）要使滑块与竖直墙壁EF碰撞，求的取值范围。

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）滑块从A点运动到B点的过程中，由动能定理有

滑块在圆弧轨道AB的B点时，有

解得

（2）滑块从B点运动到竖直虚线CD的过程中，由牛顿第二定律有

解得

（3）当较小时，滑块刚好与竖直墙壁底端E点碰撞，有

解得

当较大时，滑块刚好与竖直墙壁顶端F点碰撞，从C点到F点做类平抛运动

水平方向有

竖直方向有

解得

综上，的取值范围为