北京市丰台区2023-2024学年高二物理上学期期中试题A卷（Word版附答案）

这是一份北京市丰台区2023-2024学年高二物理上学期期中试题A卷（Word版附答案），共30页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算论证题等内容，欢迎下载使用。

考试时间：90分钟
第I卷（选择题 共42分）
一、选择题（本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。）
1. 下列物理量中，不能描述电场性质的是（ ）
A. 电场强度B. 电势C. 电势能D. 电势差
2. 两个分别带有电荷量和的相同金属小球（视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后重新放回到原来的位置，则两球间库仑力的大小为（ ）
A. B. C. D.
3. 关于电场强度，下列说法正确的是（ ）
A. 若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为0
B. 电场强度公式表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍
C. 点电荷的电场强度公式表明，点电荷周围某点电场强度的大小与该点到场源电荷距离r的二次方成反比
D. 电场中某点电场强度的方向与单位电荷在该点受到的静电力方向相同
4. 如图所示，两个不带电的导体A和B彼此接触，起初它们不带电。手握绝缘手柄，把带正电的导体C置于A附近。下列说法正确的是（ ）
A. 此时A电势低，B电势高
B. 先把A、B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合
C. 先用手摸一下B后再移开C，A、B均带正电
D. A、B分开后，若A带上了-1.0×10-8 C的电荷，则B一定带上了+1.0×10-8 C的电荷
5. 如图为一块手机电池背面的文字说明，下列说法正确的是（ ）

A. 说明中“mA·h”为能量单位
B. 该电池充满电后所带电荷量为500 mA·h
C. 该电池在工作时的电流为500mA
D. 若该电池以10mA的电流工作，可连续工作5小时
6. 关于电源、电流、导体电阻和电阻率，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的作用是产生电荷，从而使电路中有持续的电流
B. 电流是矢量，其方向与正电荷定向移动的方向相同
C. 电阻率的国际单位为Ω·m
D. 将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
7. 某同学通过实验，描绘出了两个电阻R1、R2的伏安特性曲线。如图所示，两条图线交于P点，R2的图像在P点的切线与纵轴的交点坐标为0.4。下列说法正确的是（ ）
A. 的电阻为0.5Ω
B. R2的电阻随电压的增大而减小
C. 当U=1V时，R2与R1的电阻相等
D. 当U=1V时，R2电阻为10Ω
8. 图中实线为一个正点电荷的电场线，虚线是其等势面，B、C、D是某条电场线上的三个点，且BC = CD，A点与C点在同一等势面上。下列说法正确的是（ ）
A. A点与C点的电场强度不相同
B. A点电势比B点电势高
C. B、C两点的电势差等于C、D两点的电势差
D. 同一电荷在B点的电势能一定大于在C点的电势能
9. 如图所示，在直角三角形Δabc中，，匀强电场的电场线平行于Δabc所在的平面，且a、b、c三点的电势分别为6V、、6V。下列说法正确的是（ ）
A. a、c中点的电势为
B. 电场强度的大小为160V/m
C. 电场强度的方向沿ab由a指向b
D. 电场强度的方向垂直于ab斜向下
10. 如图所示为静电喷漆示意图，喷枪喷出的油漆微粒带负电，被喷工件带正电。微粒在静电力的作用下向工件运动，最后吸附在工件表面。油漆微粒向工件靠近的过程中只受静电力的作用。下列说法正确的是（ ）
A. 油漆微粒受到工件的静电力越来越小
B. 油漆微粒的动能越来越大
C. 油漆微粒一定沿着电场线运动
D. 油漆微粒的电势能增加
11. 如图为某同学采用平行金属板电容器测量某材料竖直方向尺寸随温度变化的装置示意图。电容器上极板固定，下极板可随材料尺寸的变化上下移动，两极板间电压不变。若被测材料温度升高时膨胀，使下极板向上移动。下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的电容减小
B. 电容器的电容不变
C. 电容器的带电荷量减小
D. 电容器两极板间电场强度变大
12. 如图所示，真空中有两个点电荷Q1 = 4.0×10-8 C，Q2 = -1.0×10-8 C，分别固定在x1=0和x2=6 cm的位置上。下列说法正确的是（ ）
A. x=4 cm处的电场强度为0
B. x=12 cm处的电场强度为0
C. x<0范围内的电场强度方向可能沿x轴正方向
D. x>6 cm范围内的电场强度的方向一定沿x轴负方向
13. 如图所示，质子和氦核均从静止开始经AB间电势差为U1的加速电场后垂直进入CD间电势差为U2的偏转电场，两者离开偏转电场时的偏移距离为y，速度偏转的角度为。已知偏转电场两平行板间的距离为d，板长为，质子和氦核的质量之比为，电荷量之比为，不计重力的影响。下列说法正确的是（ ）
A. 质子在偏转电场中的加速度较小
B. 质子的偏移距离较大
C. 氦核速度偏转的角度较小
D. 氦核射出偏转电场时的动能较大
14. 如图甲所示，均匀带电球体的半径为R，电荷量为。可以证明，均匀带电球体（或球壳）在球外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同；而均匀带电球壳在其内部任意一点产生的电场强度为零。以球心为坐标原点建立x轴，理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示，静电力常量为k。下列说法正确的是（ ）
A. x1、x2两点的电场强度方向相反
B. x2处场强大小为
C. x1、x2两点的电势相同
D. 若规定球心处的电势为零，则x=R处的电势为
第Ⅱ卷（非选择题 共58分）
本部分共7小题，共58分。
二、实验题（每空2分，共18分）
15. 某小组利用图甲所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。电流传感器能够将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电容器充、放电时电流随时间变化的I-t图像。某次实验时先使开关S与1端相连。
（1）将开关S改接2后，此时电容器进行的是___________（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的图像如图乙所示，图中用阴影标记的狭长矩形（在图乙的最左边）的面积的物理意义是___________。
（2）根据图像，在图丙中定性画出此过程中电容器所带电荷量随时间变化的图像___________。
16. 在“导体电阻率的测量”的实验中需要测出导体的长度L、直径D和电阻R。某实验小组要测量一种新型材料制成的均匀圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量其直径如图1所示，由图可知其直径___________mm。
（2）已知该圆柱体的电阻约为6Ω，现采用图2所示的电路来精确测量其阻值。除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下：
A.电压表V1（量程3 V，内阻约为15 kΩ）
B.电流表A1（量程3 A，内阻约为0.2 Ω）
C.电流表A2（量程0.6 A，内阻约为1 Ω）
D.滑动变阻器R1（0~5 Ω，0.6 A）
E.滑动变阻器（0~2000 Ω，0.1 A）
F.输出电压为3V的直流稳压电源E
G.开关S，导线若干
为了测量准确、调节方便，实验中电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________。（选填实验器材前对应的字母）
（3）按照图2连接实物图，如图3所示，图中已连接了部分导线，请用笔画线代替导线补充完成图中实物间的连线。___________
（4）根据实验电路，测得多组电压表示数U和对应电流表的示数I，通过描点作出的图像为一条过原点的倾斜直线，其斜率为k，则该金属丝的电阻率___________（用k、L、D三个物理量表示）。
（5）电导率是电阻率的倒数，是反映水质的一项重要指标。某种饮用水的电导率约为0.1（Ω·m）-1，将该饮用水灌入一个高约10cm、容积约200mL的薄壁塑料瓶（如图4所示），瓶的两端用两个略小于瓶底面积的固定金属圆片电极密封。请分析说明采用图2所示电路，利用上述实验器材能否较为精确地测量该饮用水的电导率。______________________
三、计算论证题（本题共5小题，40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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）
17. 在如图所示匀强电场中，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离d=0.20 m。电荷量q=+1.0×10-8 C的试探电荷放在电场中的A点，受到的静电力大小为F=2.0×10-4 N。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）试探电荷从A点运动到B的点过程中静电力所做的功W；
（3）若规定B点的电势为0，则A点的电势φA。
18. 如图所示，长L=1.0 m的轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，细绳与竖直方向的夹角为37°。已知小球所带电荷量q=1.0×10-6 C，电场强度的大小E=3.0×103 N/C，取重力加速度g=10 m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8.求：
（1）小球的质量m；
（2）若电场强度的大小减小为原来的，则小球运动到最低点时速度的大小v。
19. 某种金属板M 受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在M旁放置一个金属网N。如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子落到N上后便会沿导线返回M，从而形成电流。已知电子质量为m，电子电荷量为e、
（1）若已知金属网N在时间t内接收的电子数为n，则电流表示数I为多少？
（2）现在不把M、N直接相连，而按图那样在M、N之间加电压，发现当M、N间的电压为U0时电流表中就没有电流。则被这束紫外线照射出电子的最大速度vm是多少？
（3）若已知U0 =12.5 V，M、N间的距离d=1 cm，电子质量m= 9.1×10-31 kg，电荷量e=1.6×10-19 C，重力加速度g=10m/s2 。利用上述数据通过计算说明：分析电子在电场中的运动时，可以不考虑电子所受重力的影响。
20. 如图所示，A、B 为两块足够大的水平放置的平行金属板，间距为 d，板间电压为U，两板间有方向由 A 指向 B 的匀强电场。在金属板 A 的正中央位置有一个粒子源 P，能以 v0 的初速度向金属板 A 以下的各个方向均匀射出质量为 m、电荷量为+q 的粒子，粒子最终全部落在金属板 B 上。不计粒子所受重力、空气阻力以及粒子之间的相互作用力。求：
（1）粒子的加速度大小a；
（2）粒子在两金属板间运动的最长时间t；
（3）粒子落在金属板B上的区域面积S。
21. 1913年，美国物理学家密立根用油滴实验证明电荷的量子性并测出电子的电荷量，由此获得了1923年度诺贝尔物理学奖。如图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的金属极板，上极板中央有一小孔。用喷雾器将细小的油滴喷入密闭空间，这些油滴由于摩擦而带了负电。油滴通过上极板的小孔进入到观察室中，已知重力加速度为g，油滴的密度为。
（1）当两极板间电压为U0时，某一油滴恰好悬浮在两极板间静止。将油滴视为半径为r1的球体。求：
a.该油滴所带的电荷量q1；
b.实验中发现，对于质量为m的油滴，如果改变它所带的电荷量q的大小，则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定值Un，研究这些电压变化的规律可发现它们都满足方程：，式中n =1，2，3，……。此结果说明了什么？
（2）密立根是通过测量油滴在空气中下落速度来测量油滴所带电荷量的。当两极板间的电压为U时，半径为r的带电油滴受到的重力、静电力和空气阻力平衡时，油滴以速度v1匀速上升；断开电源去掉两极板间电压，经过一段时间后观测到油滴以速度v2匀速下降。已知油滴受到的空气阻力的大小为，其中常数η为空气的粘滞系数，v为油滴运动的速度大小。求油滴的电荷量q。
丰台区2023-2024学年度第一学期期中练习
高二物理（A卷）
考试时间：90分钟
第I卷（选择题 共42分）
一、选择题（本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。）
1. 下列物理量中，不能描述电场性质的是（ ）
A. 电场强度B. 电势C. 电势能D. 电势差
【答案】C
【解析】
【详解】电场强度、电势、电势差都是描述电场性质的物理量，电势能是电势与试探电荷共同决定的，不能描述电场的性质。
故选C
2. 两个分别带有电荷量和的相同金属小球（视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后重新放回到原来的位置，则两球间库仑力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据库仑定律可得
两小球相互接触后重新放回到原来的位置，两小球带电量均为，则两球间库仑力的大小为
联立可得
故选A。
3. 关于电场强度，下列说法正确的是（ ）
A. 若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为0
B. 电场强度公式表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍
C. 点电荷的电场强度公式表明，点电荷周围某点电场强度的大小与该点到场源电荷距离r的二次方成反比
D. 电场中某点电场强度的方向与单位电荷在该点受到的静电力方向相同
【答案】C
【解析】
【详解】AB．电场强度公式为比值法定义的，电场强度的大小与试探电荷的电荷量无关，与试探电荷所受的电场力无关，故AB错误；
C．由点电荷电场强度决定式可知点电荷周围某点电场强度的大小与该点到场源电荷距离r的二次方成反比，故C正确；
D．电场中某点电场强度的方向与正电荷在该点受到的静电力方向相同，与负电荷在该点受到的静电力方向相反，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，两个不带电的导体A和B彼此接触，起初它们不带电。手握绝缘手柄，把带正电的导体C置于A附近。下列说法正确的是（ ）
A. 此时A电势低，B电势高
B. 先把A、B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合
C. 先用手摸一下B后再移开C，A、B均带正电
D. A、B分开后，若A带上了-1.0×10-8 C的电荷，则B一定带上了+1.0×10-8 C的电荷
【答案】D
【解析】
【详解】A．依题意，把带正电的导体C置于A附近，此时导体A和导体B作为一个整体处于静电平衡，为一个等势体。二者电势相等，故A错误；
B．先把A、B分开，然后移去C，则导体A带负电荷，导体B带正电荷，且二者电荷量相等，贴在A、B下部的金属箔都处于张开状态，故B错误；
C．先用手摸一下B，则大地的负电荷进入导体A、B，使两导体带负电荷，再移开C，A、B均带负电，故C错误；
D．根据上面选项分析可知，A、B分开后，若A带上了-1.0×10-8 C电荷，则B一定带上了+1.0×10-8 C的电荷，故D正确。
故选D。
5. 如图为一块手机电池背面的文字说明，下列说法正确的是（ ）

A. 说明中的“mA·h”为能量单位
B. 该电池充满电后所带电荷量为500 mA·h
C. 该电池在工作时的电流为500mA
D. 若该电池以10mA的电流工作，可连续工作5小时
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据可知“mA·h”为电量单位，该电池充满电后所带电荷量为500 mA·h，故B正确，A错误；
C．由于不知道电池的工作时间，所以无法计算放电电流，故C错误；
D．若电池以10mA的电流工作，可用
故D错误。
故选B。
6. 关于电源、电流、导体的电阻和电阻率，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的作用是产生电荷，从而使电路中有持续的电流
B. 电流是矢量，其方向与正电荷定向移动方向相同
C. 电阻率的国际单位为Ω·m
D. 将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
【答案】C
【解析】
【详解】A．导体中本身就有自由电荷，电源的作用不是为电路持续地提供自由电荷，而是正负电荷分开，使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，电源两端就会产生电压，电压使电路中的电荷发生定向移动形成电流，不是产生电荷，故A错误；
B．电流是标量，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故B错误；
C．根据
可得
电阻R的单位是Ω，面积S的单位是m2，长度L的单位是m，则电阻率ρ的单位是Ω·m，故C正确；
D．电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度，横截面积无关，故D错误。
故选C。
7. 某同学通过实验，描绘出了两个电阻R1、R2的伏安特性曲线。如图所示，两条图线交于P点，R2的图像在P点的切线与纵轴的交点坐标为0.4。下列说法正确的是（ ）
A. 的电阻为0.5Ω
B. R2的电阻随电压的增大而减小
C. 当U=1V时，R2与R1的电阻相等
D. 当U=1V时，R2的电阻为10Ω
【答案】C
【解析】
【详解】ACD．由图可知阻值不变，的阻值随着变化的变化而变化，当时，、的阻值相等，均为
故C正确，AD错误；
B．根据可知图像与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，由图知，的电阻随电压的增大而增大，故B错误。
故选C。
8. 图中实线为一个正点电荷的电场线，虚线是其等势面，B、C、D是某条电场线上的三个点，且BC = CD，A点与C点在同一等势面上。下列说法正确的是（ ）
A. A点与C点的电场强度不相同
B. A点电势比B点电势高
C. B、C两点的电势差等于C、D两点的电势差
D. 同一电荷在B点的电势能一定大于在C点的电势能
【答案】A
【解析】
【详解】A．电场是矢量，A点与C点的电场方向不同，故A正确；
B．沿着电场线，电势逐渐降低，所以A点电势比B点电势低，故B错误；
C．B、C、D三点的电场强度依次减小，根据U = Ed，可知B、C两点间电势差大于C、D两点间电势差，故C错误；
D．由于φB > φC，如果电荷是负电荷则根据Ep = φq可知
EpB < EpA
故D错误。
故选A。
9. 如图所示，在直角三角形Δabc中，，匀强电场的电场线平行于Δabc所在的平面，且a、b、c三点的电势分别为6V、、6V。下列说法正确的是（ ）
A. a、c中点的电势为
B. 电场强度的大小为160V/m
C. 电场强度的方向沿ab由a指向b
D. 电场强度的方向垂直于ab斜向下
【答案】B
【解析】
【详解】A．a、c中点的电势
故A错误；
BCD．已知在匀强电场中，a、c两点的电势相等，故可知ac连线即为等势面，故电场线的方向为垂直ac连线向上指向，过b点作ac的连线，交ac于d点，如图
则电场强度的大小为
故B正确，CD错误。
故选B。
10. 如图所示为静电喷漆示意图，喷枪喷出的油漆微粒带负电，被喷工件带正电。微粒在静电力的作用下向工件运动，最后吸附在工件表面。油漆微粒向工件靠近的过程中只受静电力的作用。下列说法正确的是（ ）
A. 油漆微粒受到工件的静电力越来越小
B. 油漆微粒的动能越来越大
C. 油漆微粒一定沿着电场线运动
D. 油漆微粒的电势能增加
【答案】B
【解析】
【详解】A．工件带正电，微粒向左运动过程中，与工件上正电之间的距离逐渐减小，可知油漆微粒受到工件上正电的静电力越来越大，故A错误；
B．根据上述，微粒所受静电力整体向左，静电力对微粒有加速作用，微粒速度增大，动能增大，故B正确；
C．工件周围电场不是匀强电场，喷枪喷出微粒的方向不一定沿电场方向，可知微粒不一定沿电场线运动，故C错误；
D．根据上述，静电力对微粒做正功，微粒的动能增大，则微粒的电势能减小，故D错误。
故选B。
11. 如图为某同学采用平行金属板电容器测量某材料竖直方向尺寸随温度变化的装置示意图。电容器上极板固定，下极板可随材料尺寸的变化上下移动，两极板间电压不变。若被测材料温度升高时膨胀，使下极板向上移动。下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的电容减小
B. 电容器电容不变
C. 电容器的带电荷量减小
D. 电容器两极板间电场强度变大
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．被测材料温度升高时膨胀，使下极板向上移动，则极板间的距离减小，根据电容的决定式可知电容器的电容变大，根据可知电容器的带电荷量变大，故ABC错误；
D．根据题意可知极板之间电压不变，根据可知极板间电场强度变大，故D正确。
故选D。
12. 如图所示，真空中有两个点电荷Q1 = 4.0×10-8 C，Q2 = -1.0×10-8 C，分别固定在x1=0和x2=6 cm的位置上。下列说法正确的是（ ）
A. x=4 cm处的电场强度为0
B. x=12 cm处的电场强度为0
C. x<0范围内的电场强度方向可能沿x轴正方向
D. x>6 cm范围内的电场强度的方向一定沿x轴负方向
【答案】B
【解析】
【详解】AB．某点的电场强度是正电荷Q1和负电荷Q2在该点的电场叠加，是合场强。根据点电荷的公式
可知要使电场强度为零，那么正电荷Q1和负电荷Q2在该点产生的电场强度要等大反向，所以不会在Q1左边，也不会在Q1、Q1之间，因为它们电荷电性相反，在中间的电场方向都是一样的，所以只能在Q2右边。设该位置距Q2的距离为L，则
解得
所以x坐标轴上x=12cm处的电场强度为零，故A错误，B正确；
C．根据电场叠加原理，在x<0范围内的电场强度方向一定沿x轴负方向，故C错误；
D．根据电场叠加原理，在6 cm< x<12cm范围内电场强度的方向沿x轴负方向; 12cm< x的范围内电场强度的方向沿x轴正方向，故D错误。
故选B。
13. 如图所示，质子和氦核均从静止开始经AB间电势差为U1的加速电场后垂直进入CD间电势差为U2的偏转电场，两者离开偏转电场时的偏移距离为y，速度偏转的角度为。已知偏转电场两平行板间的距离为d，板长为，质子和氦核的质量之比为，电荷量之比为，不计重力的影响。下列说法正确的是（ ）
A. 质子在偏转电场中的加速度较小
B. 质子的偏移距离较大
C. 氦核速度偏转的角度较小
D. 氦核射出偏转电场时的动能较大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律
又
联立可得
可知质子在偏转电场中的加速度较大，故A错误；
B．带电粒子在加速电场中加速，根据动能定理可得
所以带电粒子进入偏转电场时速度的大小为
带电粒子进入偏转电场后偏转的距离
则有
两种粒子的偏转距离相等，故B错误；
C．设粒子离开板时，垂直板方向的速度为，则
两种粒子的速度偏转角相等，故C错误；
D．射出偏转电场时的动能
动能与电荷量成正比，所以氦核射出偏转电场时的动能较大，故D正确；
故选D。
14. 如图甲所示，均匀带电球体的半径为R，电荷量为。可以证明，均匀带电球体（或球壳）在球外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同；而均匀带电球壳在其内部任意一点产生的电场强度为零。以球心为坐标原点建立x轴，理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示，静电力常量为k。下列说法正确的是（ ）
A. x1、x2两点的电场强度方向相反
B. x2处场强大小为
C. x1、x2两点的电势相同
D. 若规定球心处的电势为零，则x=R处的电势为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图乙可知，x1、x2两点的电场强度均为正值，表明x1、x2两点的电场强度方向相同，均与规定的正方向相同，故A错误；
B．x2处于球外部，则有
故B错误；
C．根据电场强度与电势差的关系有
即有
可知，图像中，图像与x轴所围几何图形的面积表示电势差，可知x1、x2两点电势不相等，由于沿电场线电势降低，球体带正电，根据图甲可知，x1点电势高于x2点电势，故C错误；
D．在x=R处的电场强度为
若规定球心处的电势为零，根据上述，在0~R之间，结合图乙有
解得
故D正确。
故选D。
第Ⅱ卷（非选择题 共58分）
本部分共7小题，共58分。
二、实验题（每空2分，共18分）
15. 某小组利用图甲所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。电流传感器能够将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电容器充、放电时电流随时间变化的I-t图像。某次实验时先使开关S与1端相连。
（1）将开关S改接2后，此时电容器进行的是___________（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的图像如图乙所示，图中用阴影标记的狭长矩形（在图乙的最左边）的面积的物理意义是___________。
（2）根据图像，在图丙中定性画出此过程中电容器所带电荷量随时间变化的图像___________。
【答案】 ①. 放电 ②. 0.2s内电容器放出的电荷量 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]将开关S改接2后，由图可知，电容器相当于电源，此时电容器进行的是放电过程。
[2]此过程得到的图像如图乙所示，根据可知图中用阴影标记的狭长矩形（在图乙的最左边）的面积的物理意义是0.2s内电容器放出的电荷量；
（2）[3]根据可知图像斜率表示电流，放电过程逐渐减小，结合图乙可得图像斜率逐渐减小，如图所示
16. 在“导体电阻率的测量”的实验中需要测出导体的长度L、直径D和电阻R。某实验小组要测量一种新型材料制成的均匀圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量其直径如图1所示，由图可知其直径___________mm。
（2）已知该圆柱体的电阻约为6Ω，现采用图2所示的电路来精确测量其阻值。除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下：
A.电压表V1（量程3 V，内阻约为15 kΩ）
B.电流表A1（量程3 A，内阻约为0.2 Ω）
C.电流表A2（量程0.6 A，内阻约为1 Ω）
D.滑动变阻器R1（0~5 Ω，0.6 A）
E.滑动变阻器（0~2000 Ω，0.1 A）
F.输出电压为3V的直流稳压电源E
G.开关S，导线若干
为了测量准确、调节方便，实验中电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________。（选填实验器材前对应的字母）
（3）按照图2连接实物图，如图3所示，图中已连接了部分导线，请用笔画线代替导线补充完成图中实物间的连线。___________
（4）根据实验电路，测得多组电压表示数U和对应电流表的示数I，通过描点作出的图像为一条过原点的倾斜直线，其斜率为k，则该金属丝的电阻率___________（用k、L、D三个物理量表示）。
（5）电导率是电阻率的倒数，是反映水质的一项重要指标。某种饮用水的电导率约为0.1（Ω·m）-1，将该饮用水灌入一个高约10cm、容积约200mL的薄壁塑料瓶（如图4所示），瓶的两端用两个略小于瓶底面积的固定金属圆片电极密封。请分析说明采用图2所示电路，利用上述实验器材能否较为精确地测量该饮用水的电导率。______________________
【答案】 ①. 6.125 ②. C ③. D ④. ⑤. ⑥. 由电阻定律和，可得塑料瓶中装满该饮用水后的电阻为Ω，采用图2进行检测时，电路中最大电流为，几乎无法使电流表指针发生偏转，因此不能用上述实验装置完成精确测量
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意，由图可知，电阻丝的直径为
（2）[2][3]电压表量程为3V，通过电阻的最大电流
为了减小误差，则电流表选择C，为减小误差，电压调节范围尽量大，滑动变阻器采用分压接法，且选阻值较小。故选D；
（3）[4]根据电路图可得实物图连接如图所示

（4）[5]根据题意可得电阻
根据电阻定律可得
又
联立可得
（5）[6由电阻定律和，可得塑料瓶中装满该饮用水后的电阻为
当该同学用上述装置进行检测时，电路中最大电流为
几乎无法使电流表指针发生偏转，因此不能用上述实验装置完成精确测量。
三、计算论证题（本题共5小题，40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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）
17. 在如图所示的匀强电场中，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离d=0.20 m。电荷量q=+1.0×10-8 C的试探电荷放在电场中的A点，受到的静电力大小为F=2.0×10-4 N。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）试探电荷从A点运动到B的点过程中静电力所做的功W；
（3）若规定B点的电势为0，则A点的电势φA。
【答案】（1）；（2）；（3）4000 V
【解析】
【详解】（1）匀强电场的电场强度大小为

（2）电荷q从A点运动到B点过程中静电力所做的功为
（3）A、B两点之间的电势差
UAB=Ed=4000 V
UAB=φA-φB
解得
φA=4000 V
18. 如图所示，长L=1.0 m的轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，细绳与竖直方向的夹角为37°。已知小球所带电荷量q=1.0×10-6 C，电场强度的大小E=3.0×103 N/C，取重力加速度g=10 m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8.求：
（1）小球的质量m；
（2）若电场强度的大小减小为原来的，则小球运动到最低点时速度的大小v。
【答案】（1）；（2）v=1m/s
【解析】
【详解】（1）小球受力情况如图所示，根据几何关系可得
解得

（2）电场强度减小为原来，根据动能定理
解得
v=1m/s
19. 某种金属板M 受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在M旁放置一个金属网N。如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子落到N上后便会沿导线返回M，从而形成电流。已知电子质量为m，电子电荷量为e、
（1）若已知金属网N在时间t内接收的电子数为n，则电流表示数I为多少？
（2）现在不把M、N直接相连，而按图那样在M、N之间加电压，发现当M、N间的电压为U0时电流表中就没有电流。则被这束紫外线照射出电子的最大速度vm是多少？
（3）若已知U0 =12.5 V，M、N间的距离d=1 cm，电子质量m= 9.1×10-31 kg，电荷量e=1.6×10-19 C，重力加速度g=10m/s2 。利用上述数据通过计算说明：分析电子在电场中的运动时，可以不考虑电子所受重力的影响。
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）根据电流的定义式可得
（2）根据动能定理
解得
（3）电子受到的重力为
电子受到的静电力
可得
电子在电场中运动时，受到的静电力远大于其重力，故电子的重力可以忽略不计。
20. 如图所示，A、B 为两块足够大的水平放置的平行金属板，间距为 d，板间电压为U，两板间有方向由 A 指向 B 的匀强电场。在金属板 A 的正中央位置有一个粒子源 P，能以 v0 的初速度向金属板 A 以下的各个方向均匀射出质量为 m、电荷量为+q 的粒子，粒子最终全部落在金属板 B 上。不计粒子所受重力、空气阻力以及粒子之间的相互作用力。求：
（1）粒子的加速度大小a；
（2）粒子在两金属板间运动的最长时间t；
（3）粒子落在金属板B上的区域面积S。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）板间电场强度的大小为
粒子受到的静电力为
F=Eq
根据牛顿第二定律，有
F=ma
联立解得
（2）当粒子的初速度平行于金属板A射出时，运动到B板的时间最长，粒子在垂直于金属板方向做初速度为0的匀加速直线运动，有
解得
（3）带电粒子打在金属板上的范围是一个半径为R的圆。从粒子源平行于金属板水平射出的粒子在电场中做类平抛运动，落在金属板上的位置是该圆的边缘。根据
R=v0t
S=πR2
解得
21. 1913年，美国物理学家密立根用油滴实验证明电荷的量子性并测出电子的电荷量，由此获得了1923年度诺贝尔物理学奖。如图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的金属极板，上极板中央有一小孔。用喷雾器将细小的油滴喷入密闭空间，这些油滴由于摩擦而带了负电。油滴通过上极板的小孔进入到观察室中，已知重力加速度为g，油滴的密度为。
（1）当两极板间电压为U0时，某一油滴恰好悬浮在两极板间静止。将油滴视为半径为r1的球体。求：
a.该油滴所带的电荷量q1；
b.实验中发现，对于质量为m的油滴，如果改变它所带的电荷量q的大小，则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定值Un，研究这些电压变化的规律可发现它们都满足方程：，式中n =1，2，3，……。此结果说明了什么？
（2）密立根是通过测量油滴在空气中下落的速度来测量油滴所带电荷量的。当两极板间的电压为U时，半径为r的带电油滴受到的重力、静电力和空气阻力平衡时，油滴以速度v1匀速上升；断开电源去掉两极板间电压，经过一段时间后观测到油滴以速度v2匀速下降。已知油滴受到的空气阻力的大小为，其中常数η为空气的粘滞系数，v为油滴运动的速度大小。求油滴的电荷量q。
【答案】（1）a.；b.油滴所带电量都是某一值的整数倍；（2）
【解析】
【详解】（1）a.油滴悬浮时重力和静电力平衡
，
解得
b.研究这些电压变化的规律可发现它们都满足方程
式中n=1，2，3…即
即
此现象说明了油滴所带电量都是某一值的整数倍。
（2）断开电源去掉两板间电压，油滴受到自身重力和空气阻力作用而匀速下降，受力分析如图1所示。
，
油滴匀速上升时受力分析如图2所示，根据受力平衡有
，
联立以上各式解得