安徽省合肥市肥东县综合高中2022-2023学年高二物理上学期11月期中试题（Word版附解析）

肥东县综合高中2022-2023学年第一学期期中考试

高二物理

一、单选题（本大题共7小题，共28分）

1. 如图所示，在水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起两个带电的绝缘小球A、B，左边与A、B等高处放一个带正电的固定球C，两悬线都保持竖直方向，且。A、B、C都可视为点电荷，并不考虑静电感应。下面对于A、B两小球的说法中正确的是（　　）

A. A球带正电，B球带负电，并且A球带电荷量较大

B. A球带负电，B球带正电，并且A球带电荷量较小

C. A球带负电，B球带正电，并且A球带电荷量较大

D. A球带正电，B球带负电，并且A球带电荷量较小

【答案】B

【解析】

【详解】存在+Q球时，对A、B球受力分析，由于悬线都沿竖直方向，说明水平方向各自合力为零，说明A球带负电而B球带正电；A、B作为整体得+Q对A、B的水平方向的库仑力大小相等方向相反；根据

得A离+Q近点，所以A球带电荷量较小，B球带电荷量较大。

故选B。

2. 宇航员在探测某行星时，发现该星球均匀带电，且电性为负，电荷量为Q，表面无大气。在一实验中，宇航员将一带负电q（）的粉尘置于距该星球表面h高处，该粉尘恰好处于悬浮状态；宇航员又将此粉尘带到距该星球表面高处，无初速度释放，则此带电粉尘将（　　）

A. 向星球球心方向下落 B. 背向星球球心方向飞向太空

C. 仍处于悬浮状态 D. 沿星球自转的线速度方向飞向太空

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】将一带负电的粉尘置于该星球表面h高处，该粉尘恰好处于悬浮状态，可知万有引力与库仑力平衡，宇航员又将此粉尘带到距该星球表面高处，由于库仑力和万有引力都与距离的平方成反比，故受力平衡状态与高度无关，此带电粉尘仍处于是浮状态。

故选C．

3. 如图所示，两个等量异号点电荷在真空中相隔一定的距离，竖直线代表两点电荷连线的中垂面，在此中垂面上各点的电场线处处与该平面垂直，在两点电荷所存在的某平面取如图所示的、、三点，则这三点的电势大小关系是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】如图所示，实线是两个等量异号的点电荷电场线分布，虚线是等势面分布。

根据沿着电场线方向电势降低，则有

故选A。

4. 如图所示为加油，向未来某期科普节目中神奇的“闪电”实验现场，一辆汽车停在舞台中央，汽车左右两边有两个穿着金属防护服的实验员，高压电源接通后，实验员之间产生了高压静电场，但是汽车里的人毫发无损，下列说法正确的是（　　）

A. 车内任意两点的电势相同

B. 车上的感应电荷均匀分布在车体的外表面

C. 车上的感应电荷在车内产生的电场强度为零

D. 上述情景下，将某一带电物体放在车外的电势能大于放在车内的电势能

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．实验员之间产生了高压静电场，在高压静电场中汽车处于静电平衡状态，内部场强处处为零，车内任意两点间的电势差为零，故A正确；

B．汽车处于静电平衡状态，车上的感应电荷分布在车体外表面，电荷的分布是不均匀的，车表面平整的地方电荷少，尖锐突出的地方电荷量多，故B错误；

C．汽车达到静电平衡状态，内部电场强度处处为零，即感应电荷的产生的电场与引起电磁感应的高压静电场的合场强为零，车上的感应电荷在车内产生的电场强度不为零，故C错误；

D．由于不知带电物体的电性，无法判断带电物体放在车外的电势能与放在车内的电势能大小关系，故D错误。

故选A。

5. 对于静电场中同一条电场线上A、B两个点，下列说法中正确的是（以无穷远处为零电势点）（　　）

A. A点的电势在数值上等于将的正电荷从无穷远处移到A点静电力所做的功

B. 将具有不同电荷量的电荷分别放在A点，电势能和电荷量的比值是个定值

C. 将同一电荷分别放在A、B两点，在哪一点具有的电势能大哪一点的电势就高

D. 将电荷从A点匀速移动到B点合力做功为零，则A、B两点的电势相等

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到势能位置时静电力所做的功，A点的电势在数值上等于将的正电荷从A点移到无穷远处静电力所做的功，故A错误；

B．根据

在一个确定的位置，电荷量增大，电势能增大，它们的比值却不变，故B正确；

C.根据公式

可知，正电荷在电势能大的地方电势高，负电荷在电势能大的地方电势低，由于不知电荷的正负，因此无法判断它在电势能大的地方电势的高低，故C错误；

D．将电荷从A点匀速移动到B点合外力做功为零，但不知电场力做功多少，因此无法判断AB两点的电势大小关系，故D错误。

故选B。

6. 平行板电容器与电源始终保持相连，在右极板由虚线位置平移到如图所示的实线位置的过程中，设两极板间的电压为、电场强度为，电容器的电容为、所带电荷量为，以下说法正确的是（　　）

A. 电路是断路，不可能有电荷定向移动

B. 有负电荷从a到b定向移动，电流方向为顺时针

C. 不变，变大，变小，变小

D. 不变，变小，变大，变大

【答案】B

【解析】

【详解】CD．平行板电容器与电源始终保持相连，即U一定。根据

，

当右极板由虚线位置平移到如图所示的实线位置的过程中，极板间距d变大，则C变小，Q变小；根据电场强度，知E减小，故C、D错误；

AB．由图可知右极板带正电，极板所带电荷量Q减小，知电流沿顺时针方向流动，即有负电荷从a到b定向移动，故A错误，B正确。

故选B。

7. 某静电场方向平行于x轴，x轴上各点电场强度随位置的变化关系如图所示，规定x轴正方向为电场强度正方向。若取x0处为电势零点，则x轴上各点电势随位置的变化关系可能为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】AD．由图可知，电场强度方向始终沿x轴正方向，故电势沿x轴正方向一直降低，故时，电势，时，电势，故AD错误；

CD．又由知，电势随x轴位置变化图象的斜率绝对值可表示电场强度，故时，图象的斜率绝对值逐渐变大，时，图象的斜率绝对值逐渐变小，故C正确，B错误。

故选C。

二、多选题（本大题共3小题，共12分）

8. 如图所示，在两个等量负点电荷形成的电场中，o点是两电荷连线的中点，a、b是该线上的两点，c、d是两电荷连线中垂线上的两点，acbd为一菱形。若将一负粒子（不计重力且不影响原电场分布）从c点匀速移动到d点。电场强度用E，电势用来表示。则下列说法不正确的是：（　　）

A. 一定小于，一定大于

B. Ea一定大于Eo，Eo一定大于Ec

C. 负粒子的电势能一定先增大后减小

D. 施加在负粒子上的外力一定先减小后增大

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．两个等量负点电荷形成的电场如图所示，负点电荷的电场线方向是从无限远处指向负电荷，由沿电场线方向电势降低可知，一定小于，一定小于，A错误，符合题意；

B．等量同种电荷连线中点场强是零，中垂线上，从中点到两侧场强先增大后减小，所以Ea一定大于Eo，Eo一定小于Ec， B错误，符合题意；

C．负粒子在电势高的地方电势能小，所以负粒子从c点匀速移动到d点时，电势能一定先增大后减小，C正确，不符合题意；

D．等量同种电荷连线中点场强是零，中垂线上，从中点到两侧场强先增大后减小，负粒子受电场力方向与电场线方向相反，负粒子受力平衡，负粒子从c点匀速移动到中点O，施加在负粒子上外力先增大后减小，从中点O匀速移动到d点时，电场力方向与运动方向相同，电场力先增大后减小，施加在负粒子上的外力一定反方向先增大后减小，所以从c点匀速移动到d点，施加在负粒子上的外力一定先增大后减小，D错误，符合题意。

故选ABD。

9. 如图，abcd是一圆形区域，处于匀强电场中，并与电场方向平行．大量电子从圆形的中心O，以相同速率v向各个方向发射，电子从圆形边界上的不同点射出，其中到达a点的电子速度恰好为零，不计电子的重力，下列判断正确的是

A. 在圆形边界上c点电势最高

B. 到达c点的电子电势能最小，速率是2v

C. 到达b、d两点的电子电势能相等，速率均是v

D. 到达b、d两点的电子电势能可能不相等

【答案】AC

【解析】

【详解】由于匀强电场，以相同速率v向各个方向发射，到达a点的电子速度恰好为零，则电场力做负功，导致动能转变为电势能．由题意可知，电场线的方向由c指向a，因此a点的电势最低，而c点的电势最高．故A正确；根据动能定理，O点到达a点电场力做功为-mv2，而O点到达c点电场力做功为mv2，因此到达c点的电子电势能最小，速率是v，故B错误；由题意可知，电子到达b、d两点过程中电场力不做功，所以它们的电子电势能相等，速率均为v，故C正确，D错误；故选AC.

10. 如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴。一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动。经过A、B、C三点。已知。该电子的电势能随坐标x变化的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　）

A. A点电势低于B点电势

B. A点的电场强度大于B点的电场强度

C. 电子经过A点的速率大于经过B点的速率

D. 两点电势差大于两点电势差

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【详解】AC．一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，由图乙知电势能一直减小，则电子从A到B电场力做正功，电势升高，根据动能定理，动能增加，速度增大，A点电势低于B点电势，经过A点的速率小于经过B点的速率，C错误，A正确；

B．根据

可知图象的斜率大小体现电场强度的大小，因此从A到B，电场强度减小，A点的电场强度大于B点的电场强度，B正确；

D．由图可知，电子通过相同位移时，电势能的减小量越来越小，根据

可得A、B两点电势差UAB大于B、C两点电势差UBC，D正确。

故选ABD。

三、实验题（本大题共2小题，共16分）

11. 在飞行器仪表上使用的电阻器和电位器，要求具有电阻温度系数低，电阻率大，耐磨等性能。实验小组测量一个由新材料制成的圆柱体的电阻率的实验，其操作如下：

（1）用20分度的游标卡尺测量其长度如图1所示，可知其长度为______；用螺旋测微器测出其直径如图2所示，则______。

（2）此圆柱体电阻约为，欲测量这种材料的电阻率，现提供以下实验器材

A.电流表（量程，内阻）；

B.电流表（量程，内阻约为）；

C.电压表（量程，内阻约为）；

D.滑动变阻器（，额定电流）；

E.定值电阻；

F.直流电源（电动势为，内阻很小）

G.开关一只，导线若干。

根据提供的滑动变阻器的阻值，实验中供电电路应该选择______（“分压式供电”，“限流式供电”），为了尽可能精确测量圆柱体的阻值，在所给的方框中设计出实验电路图3______，并标明所选择器材的物理符号。

（3）此圆柱体长度为直径，若采用以上电路设计进行测量电阻率______（写出表达式）（若实验中用到电流表、电流表、电压表，其读数可分别用字母、、来表示）。

【答案】    ①.     ②. 6.715    ③. 分压式供电    ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]长度为

[2]直径为

（2）[3]由于实验提供的滑动变阻器阻值较小，为了方便调节电路，让电表有较大的变化范围，应选择分压式供电。

[4]电压表量程太大，有较大的测量误差，应选择定值电阻与电流表串联，改装成量程为5V的电压表，因为改装后电表的内阻确定，所以应选择电流表外接，以消除电流表的内阻引起的系统误差。所以电路为

（3）[5]电阻为

根据电阻定律得

12. 小明在实验室测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率，可供使用的器材如下：

A．待测金属丝

B．电流表A1，量程0.6A，内阻约0.6Ω

C．电流表A2，量程3A，内阻约0.12Ω

D．电压表V1，量程15V，内阻约15kΩ

E．电压表V2，量程3V，内阻约3kΩ

F．滑动变阻器R，全电阻约20Ω

G．直流电源E，电动势3V，内阻不计

H．多用电表

I．毫米刻度尺

J．开关S及导线若干

实验步骤如下：

（1）首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度l=50.00cm，再利用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图1所示，则金属丝直径的测量值d=______mm。

（2）用多用电表粗略测量金属丝的电阻，机械调零后将选择开关拨到“”挡；将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使______；将红、黑表笔接在金属丝两端，多用电表指针指示如图2所示，则金属丝电阻值为______Ω。

（3）老师要求电表示数从零开始尽可能地多测几组数据，比较精确地测量金属丝的电阻，经过讨论他们连接了如图3所示的电路，①电路有几条线没有连接，请你帮助他们完成电路连接______；②电路中所选电流表为______（填“A1”或“A2”），所选电压表为______（填“V1”或“V2”）。

（4）实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录两电表的测量数据，在坐标纸上描点作出如图4所示的U-I图像，则金属丝的电阻R=______Ω（结果保留2位有效数字）。

（5）实验测得金属丝的电阻率ρ=______（结果保留2位有效数字）。实验过程中，如果长时间保持电路闭合，这样的操作会使电阻率的测量结果______（填“偏大”或“偏小”）。

【答案】    ①.     ②. 表针指到0Ω处    ③.     ④.     ⑤. A1    ⑥. V2    ⑦.     ⑧.     ⑨. 偏大

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]金属丝直径的测量值为

d=

(2)[2][3]将选择开关拨到“”挡；将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表针指到0Ω处；将红、黑表笔接在金属丝两端，金属丝电阻值为

(3)[4]电表示数从零开始且尽可能地多测几组数据，滑动变阻器应采用分压式接法，待测电阻的阻值较小，电流表应采用外接法，连线如图所示

[5][6]电源电动势为3V，电压表选用V2，待测电阻约为6Ω，电路最大电流为0.5A，电流表选用A1。

(4)[7]由U-I图像的斜率可得，金属丝的电阻

(5)[8]由

又

联立可得

代入数据可得

[9]实验过程中，如果长时间保持电路闭合，会使电阻丝温度升高，电阻率增大，这样的操作会使电阻率的测量结果偏大。

四、计算题（本大题共4小题，共44分）

13. 如图所示，一带电荷量为+q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止。重力加速度用g表示，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）电场强度的大小E；

（2）将电场强度减小为原来的时，物块加速度的大小a以及物块下滑距离L时的动能Ek。

【答案】（1）；（2）0.3g，0.3mgL

【解析】

【详解】（1）小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，如图所示

根据平衡条件有

解得电场强度为

（2）若电场强度减小为原来，则电场强度变为

根据牛顿第二定律有

可得加速度为

物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，根据动能定理有

解得

14. 如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间的距离为d，上板正中有一小孔．质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g）．求：

（1）小球到达小孔处的速度；

（2）极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量；

（3）小球从开始下落运动到下极板处的时间．

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）小球到达小孔前是自由落体运动，根据速度位移关系公式，有：v2=2gh

解得：    ①

（2）对从释放到到达下极板处过程运用动能定理列式，有：mg（h+d）-qEd=0

解得：②

电容器两极板间的电压为：

电容器的带电量为：

（3）加速过程：

mgt1=mv…③

减速过程，有：

（mg-qE）t2=0-mv…④

t=t1+t2…⑤

联立①②③④⑤解得：

【点睛】本题关键是明确小球的受力情况和运动规律，然后结合动能定理和动量定理列式分析，不难．

15. 如图甲所示，电子加速器的加速电压为，偏转电场的极板为相距为d的两块水平平行放置的导体板。大量电子由静止开始经加速电场加速后，连续不断地沿导体板的方向从两板正中间射入偏转电场。当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为，当在两板间加如图乙所示的周期为、偏转电压最大值为未知的交变电压时，偏移量最大的电子恰好从两极板边缘射出，已知电子的电荷量为，质量为，电子的重力和它们之间相互作用力均忽略不计，求：

（1）偏转电场的偏转电压；

（2）从距离中线上方飞出偏转电场的电子进入偏转电场的时刻。

【答案】（1）；（2）见解析

【解析】

【详解】（1）电子在偏转电场中做分段类平抛运动，其中水平方向匀速运动，速度

竖直方向做分段匀变速运动，其速度-时间图象如图所示

从图可以看出在

时刻进入偏转电场电子，出偏转电场时上、下偏移量最大，依题意得

由牛顿第二定律

由运动学公式

解得偏转电压

（2）设时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方处飞出偏转电场，由运动公式可得

解得

所以在

时刻进入偏转电场电子，会从中线上方飞出偏转电场；

同理可得

时刻进入偏转电场的电子，也会从中线上方飞出偏转电场。

16. 如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为L＝0.4 m的绝缘细线把质量为m＝0.20 kg，带有q＝6.0×10－4 C正电的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为θ＝37°。已知A、C两点分别为细线悬挂小球的水平位置和竖直位置，求：(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

(1)A、B两点间的电势差UAB；

(2)将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放，小球通过B点时细线对小球的拉力F的大小；

(3)如果要使小球能绕O点在竖直平面内做完整的圆周运动，则小球在A点时沿垂直于OA方向需要多大的初速度v0。

【答案】(1) −400V；(2) 4.5N；(3)m/s

【解析】

【详解】(1)带电小球在B点静止受力平衡，根据平衡条件得

qE=mgtanθ

解得

＝25×103V/m

由U=Ed有

UAB＝−EL(1−sinθ)＝2.5×103×0.4×(1−sin37°)＝−400V

(2)设小球运动至B点时速度为vB，则

mgLcosθ+qUAB=

在B点，小球所受重力、电场力和细线拉力的合力提供向心力，根据向心力公式得

F−=m

代入数据解得

F=4.5N

(3)小球做完整圆周运动时必须通过B点的对称点，设在该点时小球的最小速度为v，则

＝

−mgLcosθ−qEL(1+sinθ)＝−

联立解得