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河南省实验中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题（Word版附答案）
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这是一份河南省实验中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题（Word版附答案），共7页。
一、选择题（1—7题为单选，每小题4分。8—11题为多选，每小题5分，多选全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1、对于下列几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法不正确的是（ ）
A、甲图中，该女生和带电的金属球带有同种性质的电荷
B、乙图为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上
C、丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
D、丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理
2、某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路图如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时( )
A、电路的总电流变小
B、灯的电流不变
C、车路端电压变小
D、电源的总功率变小
3、图中1、2分别为电阻R1、R2的电流随电压变化的关系图线，则( )
A、R1和R2串联后的总电阻的I－U图线应在Ⅲ区域
B、R1和R2串联后的总电阻的I－U图线应在Ⅰ区域
C、R1和R2并联后的总电阻的I－U图线应在Ⅲ区域
D、R1和R2并联后的总电阻的I－U图线应在Ⅱ区域
4、一带电粒子在电场中仅受电场力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示。下列图象中合理的是( )
5、图示为小沈同学家新买的扫地机器人，他从使用说明书上得到了以下信息：电机的额定功率为35 W，由规格为DC14.8 V/2 200 mAh的锂电池供电，当锂电池剩余电量为总容量的20%时，扫地机器人就自动回座机充电。结合上述信息，下列说法正确的是( )
A、DC14.8 V/2 200 mAh表示该电池输出的是交流电
B、该机器人电机的额定电流为0.42 A
C、正常工作时机器人电动机每秒钟输出35 J动能
D、电池充满电后机器人正常工作约45 min后回座机充电
6、心室纤颤是一种可危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15 μF，如果充电后电容器的电压为4.0 kV，电容器在大约2.0 ms内放电至两极板电压为0，则这次放电过程通过人体组织的平均电流约为( )
A、30 A B、6×10－2 A C、2×103 A D、eq \f(4,3)×106 A
7、如图为简单欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig ＝300 μA，内阻Rg ＝100 Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r ＝0.5 Ω，下列说法不正确的是( )
A、与接线柱A相连的是红表笔
B、按正确使用方法测量电阻Rx时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx ＝10 kΩ
C、若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，但此表仍能调零，测量Rx的阻值时，则测量值比真实值大
D、测量电阻时，如果指针偏转角度过大，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
8、如图所示，正方形四个顶点上依次放置电荷量为＋q、＋q、＋q、－q的点电荷，a、b、c、d是对角线上的四个点，它们到中心O点的距离均相同．则( )
A、a、b两点的电场强度相同，电势相等
B、a、b两点的电场强度不同，电势相等
C、c、d两点的电场强度相同，电势相等
D、c、d两点的电场强度不相同，电势不相等
9、直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接，则下列说法正确的是( )
A、在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2
B、在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2
C、电源1和电源2的内阻之比是11∶7
D、电源1和电源2的电动势之比是1∶1
10、某同学做研究串联电路特点的实验时，接成如图所示的电路，闭合S后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是( )
A、AB段断路
B、BC段断路
C、AB段短路
D、BC段短路
11、“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为RA和RB的同心金属半球面A和B构成，A、B分别是电势为φA、φB的等势面，其过球心的截面如图所示。一束电荷量为－e(e>0)、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区域，最后到达偏转器右端的探测板N。其中动能为Ek0的电子沿电势为φC的等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间，到达N板左、右边缘处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量分别为ΔEk左和ΔEk右。忽略电场的边缘效应、电子之间的相互影响．下列判断正确的是( )
A、偏转器内的电场是匀强电场
B、等势面C处的电场强度大小为E＝4eq \f(Ek0,eRA＋RB)
C、到达N板左、右边缘处的电子，其中左边缘处的电势能大
D、|ΔEk左|>|ΔEk右|
二、实验题（13题6分，14题10分，共16分，把答案写在答题卷上的相应的位置。）
12、电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化．图甲中直流电源电动势E＝8 V，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i－t曲线如图乙所示。
(1)乙图中阴影部分的面积S1________S2；(选填“>”“<”或“＝”)
(2)计算机测得S1＝1 203 mA·s，则该电容器的电容为________F；(保留两位有效数字)
(3)由甲、乙两图可判断阻值R1________R2。(选填“>”“<”或“＝”)
13、在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学所测量的金属导体的形状如图甲所示，其横截面为空心的等边三角形，外等边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍，内三角形为中空．
利用实验室的下列器材，精确测量它的电阻R，进一步测出该材料的电阻率ρ。
A.电源E(电动势为3 V，内阻约为1 Ω)
B.电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻r1约为1 Ω)
C.电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻r2＝5 Ω)
D.最大阻值为10 Ω的滑动变阻器R0
E.开关S，导线若干
(1)为了合理选用器材设计测量电路，他先用多用电表的欧姆挡“×1”按正确的操作步骤粗测其电阻，指针如图乙所示，则读数应记为________Ω.
(2)请在图丙虚线框内画出完整、合理的测量电路图．
(3)先将R0调至最大，闭合开关S，调节滑动变阻器R0，记下各电表读数，再改变R0进行多次测量。在所测得的数据中选一组数据，用测量量和已知量来计算R时，若A1的示数为I1，A2的示数为I2，则该金属导体的电阻R＝________。
(4)该同学用直尺测量出导体的长度为L，用螺旋测微器测量了外三角形的边长a。测边长a时，螺旋测微器读数如图丁所示，则a＝________ mm.用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ＝________。
三、计算题（本题共3小题，共37分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。）
14、（10分）A为电解槽，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为6 A；当S2闭合、S1断开时，电流表的示数为4 A，求：(电流表内阻不计)
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？
(2)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？
15、（12分）在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm。电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω。滑动变阻器阻值范围0~5000Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q=1.0×10-7C，质量m1＝0.2g，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，g取10 m/s2。求：
（1）滑动变阻器消耗的电功率P；在此前提下，若把滑动变阻器滑动片向上移动，则滑动变阻器消耗的功率“增大”还是“减小”？
（2）电源的效率。
16、（15分）如图所示，离子发生器发射一束质量为m，电荷量为+q的离子，从静止经PQ两板间的加速电压加速后，以初速度v0再从a点沿ab方向进入一匀强电场区域，abcd所围成的正方形区域是该匀强电场的边界，已知ab长为L，匀强电场的方向与ad边平行且由a指向d。（不考虑离子重力）求：
（1）求加速电压U0；
（2）若离子恰好从c点飞离电场，求a、c两点间的电势差Uac；
（3）若离子从abcd边界某点飞出时动能为mv02，求此时匀强电场的场强大小E。
河南省实验中学2023——2024学年高二上期期中试卷
参考答案
一、选择题
二、实验题
12、答案 (1)＝ (2)0.15 (3) <
13、答案 (1)6.0 (2) (3)eq \f(I2r2,I1－I2) (4)5.663(5.662～5.665均可) eq \f(3\r(3)a2I2r2,16LI1－I2)
三、解答题
14、（10分）答案 (1)2 Ω 72 W (2)16 W
解析 (1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得I1＝eq \f(U,R)，则R＝eq \f(U,I1)＝eq \f(12 V,6 A)＝2 Ω，其发热功率为：PR＝UI1＝12×6 W＝72 W.
(2)电解槽为非纯电阻元件，发热功率为：P热＝Ieq \\al(2,2)rA＝42×2 W＝32 W，总功率为：P总＝UI2＝12×4 W＝48 W，故电能转化为化学能的功率为：P化＝P总－P热＝(48－32) W＝16 W.
15、（12分）【答案】（1）20W；减小；（3）99.5%
【详解】（1）设、B两极板间电压为，根据动能定理有
解得
据闭合电路的欧姆定律
解得电流
滑动变阻器消耗的电功率P=IU=20W
此时滑动变阻器接入电路的电阻为
把电阻R1等效为电源的内阻则r’=R1+r=2000Ω
因当外电路电阻等于电源内阻时外电路消耗的功率最大，则在此前提下，若把滑动变阻器滑动片向上移动，电阻从2000Ω减小，则则滑动变阻器消耗的功率减小。
（2）电源的效率
16、（15分）【答案】（1）U0=mv02q2 （2）Uac=2mv0q2 （3）E=mv0qL2
【详解】（1）对于直线加速过程，根据动能定理有：
分
解得：U0=mv02q2 分
（2）设此时场强大小为E，则
ab方向有： L=v0t 分
ad方向有：L=12qEmt2 分
分
解得Uac=2mv0q2 分
（3）由EK=mv02得离子射出电场的速度v=2v0，方向与ab所在直线的夹角为45°，则
vx=vy 分
根据x=vxt，y=vy2t可得：x=2y 分
则离子从bc边上的中点飞出，即y=L2 分
根据动能定理：qEy=mv02-12mv02
得E=mv0qL2 分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
B
C
A
D
D
A
B
BD
BCD
AD
BD
一、选择题（1—7题为单选，每小题4分。8—11题为多选，每小题5分，多选全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1、对于下列几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法不正确的是（ ）
A、甲图中，该女生和带电的金属球带有同种性质的电荷
B、乙图为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上
C、丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
D、丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理
2、某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路图如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时( )
A、电路的总电流变小
B、灯的电流不变
C、车路端电压变小
D、电源的总功率变小
3、图中1、2分别为电阻R1、R2的电流随电压变化的关系图线，则( )
A、R1和R2串联后的总电阻的I－U图线应在Ⅲ区域
B、R1和R2串联后的总电阻的I－U图线应在Ⅰ区域
C、R1和R2并联后的总电阻的I－U图线应在Ⅲ区域
D、R1和R2并联后的总电阻的I－U图线应在Ⅱ区域
4、一带电粒子在电场中仅受电场力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示。下列图象中合理的是( )
5、图示为小沈同学家新买的扫地机器人，他从使用说明书上得到了以下信息：电机的额定功率为35 W，由规格为DC14.8 V/2 200 mAh的锂电池供电，当锂电池剩余电量为总容量的20%时，扫地机器人就自动回座机充电。结合上述信息，下列说法正确的是( )
A、DC14.8 V/2 200 mAh表示该电池输出的是交流电
B、该机器人电机的额定电流为0.42 A
C、正常工作时机器人电动机每秒钟输出35 J动能
D、电池充满电后机器人正常工作约45 min后回座机充电
6、心室纤颤是一种可危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15 μF，如果充电后电容器的电压为4.0 kV，电容器在大约2.0 ms内放电至两极板电压为0，则这次放电过程通过人体组织的平均电流约为( )
A、30 A B、6×10－2 A C、2×103 A D、eq \f(4,3)×106 A
7、如图为简单欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig ＝300 μA，内阻Rg ＝100 Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r ＝0.5 Ω，下列说法不正确的是( )
A、与接线柱A相连的是红表笔
B、按正确使用方法测量电阻Rx时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx ＝10 kΩ
C、若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，但此表仍能调零，测量Rx的阻值时，则测量值比真实值大
D、测量电阻时，如果指针偏转角度过大，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
8、如图所示，正方形四个顶点上依次放置电荷量为＋q、＋q、＋q、－q的点电荷，a、b、c、d是对角线上的四个点，它们到中心O点的距离均相同．则( )
A、a、b两点的电场强度相同，电势相等
B、a、b两点的电场强度不同，电势相等
C、c、d两点的电场强度相同，电势相等
D、c、d两点的电场强度不相同，电势不相等
9、直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接，则下列说法正确的是( )
A、在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2
B、在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2
C、电源1和电源2的内阻之比是11∶7
D、电源1和电源2的电动势之比是1∶1
10、某同学做研究串联电路特点的实验时，接成如图所示的电路，闭合S后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是( )
A、AB段断路
B、BC段断路
C、AB段短路
D、BC段短路
11、“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为RA和RB的同心金属半球面A和B构成，A、B分别是电势为φA、φB的等势面，其过球心的截面如图所示。一束电荷量为－e(e>0)、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区域，最后到达偏转器右端的探测板N。其中动能为Ek0的电子沿电势为φC的等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间，到达N板左、右边缘处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量分别为ΔEk左和ΔEk右。忽略电场的边缘效应、电子之间的相互影响．下列判断正确的是( )
A、偏转器内的电场是匀强电场
B、等势面C处的电场强度大小为E＝4eq \f(Ek0,eRA＋RB)
C、到达N板左、右边缘处的电子，其中左边缘处的电势能大
D、|ΔEk左|>|ΔEk右|
二、实验题（13题6分，14题10分，共16分，把答案写在答题卷上的相应的位置。）
12、电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化．图甲中直流电源电动势E＝8 V，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i－t曲线如图乙所示。
(1)乙图中阴影部分的面积S1________S2；(选填“>”“<”或“＝”)
(2)计算机测得S1＝1 203 mA·s，则该电容器的电容为________F；(保留两位有效数字)
(3)由甲、乙两图可判断阻值R1________R2。(选填“>”“<”或“＝”)
13、在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学所测量的金属导体的形状如图甲所示，其横截面为空心的等边三角形，外等边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍，内三角形为中空．
利用实验室的下列器材，精确测量它的电阻R，进一步测出该材料的电阻率ρ。
A.电源E(电动势为3 V，内阻约为1 Ω)
B.电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻r1约为1 Ω)
C.电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻r2＝5 Ω)
D.最大阻值为10 Ω的滑动变阻器R0
E.开关S，导线若干
(1)为了合理选用器材设计测量电路，他先用多用电表的欧姆挡“×1”按正确的操作步骤粗测其电阻，指针如图乙所示，则读数应记为________Ω.
(2)请在图丙虚线框内画出完整、合理的测量电路图．
(3)先将R0调至最大，闭合开关S，调节滑动变阻器R0，记下各电表读数，再改变R0进行多次测量。在所测得的数据中选一组数据，用测量量和已知量来计算R时，若A1的示数为I1，A2的示数为I2，则该金属导体的电阻R＝________。
(4)该同学用直尺测量出导体的长度为L，用螺旋测微器测量了外三角形的边长a。测边长a时，螺旋测微器读数如图丁所示，则a＝________ mm.用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ＝________。
三、计算题（本题共3小题，共37分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。）
14、（10分）A为电解槽，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为6 A；当S2闭合、S1断开时，电流表的示数为4 A，求：(电流表内阻不计)
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？
(2)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？
15、（12分）在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm。电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω。滑动变阻器阻值范围0~5000Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q=1.0×10-7C，质量m1＝0.2g，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，g取10 m/s2。求：
（1）滑动变阻器消耗的电功率P；在此前提下，若把滑动变阻器滑动片向上移动，则滑动变阻器消耗的功率“增大”还是“减小”？
（2）电源的效率。
16、（15分）如图所示，离子发生器发射一束质量为m，电荷量为+q的离子，从静止经PQ两板间的加速电压加速后，以初速度v0再从a点沿ab方向进入一匀强电场区域，abcd所围成的正方形区域是该匀强电场的边界，已知ab长为L，匀强电场的方向与ad边平行且由a指向d。（不考虑离子重力）求：
（1）求加速电压U0；
（2）若离子恰好从c点飞离电场，求a、c两点间的电势差Uac；
（3）若离子从abcd边界某点飞出时动能为mv02，求此时匀强电场的场强大小E。
河南省实验中学2023——2024学年高二上期期中试卷
参考答案
一、选择题
二、实验题
12、答案 (1)＝ (2)0.15 (3) <
13、答案 (1)6.0 (2) (3)eq \f(I2r2,I1－I2) (4)5.663(5.662～5.665均可) eq \f(3\r(3)a2I2r2,16LI1－I2)
三、解答题
14、（10分）答案 (1)2 Ω 72 W (2)16 W
解析 (1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得I1＝eq \f(U,R)，则R＝eq \f(U,I1)＝eq \f(12 V,6 A)＝2 Ω，其发热功率为：PR＝UI1＝12×6 W＝72 W.
(2)电解槽为非纯电阻元件，发热功率为：P热＝Ieq \\al(2,2)rA＝42×2 W＝32 W，总功率为：P总＝UI2＝12×4 W＝48 W，故电能转化为化学能的功率为：P化＝P总－P热＝(48－32) W＝16 W.
15、（12分）【答案】（1）20W；减小；（3）99.5%
【详解】（1）设、B两极板间电压为，根据动能定理有
解得
据闭合电路的欧姆定律
解得电流
滑动变阻器消耗的电功率P=IU=20W
此时滑动变阻器接入电路的电阻为
把电阻R1等效为电源的内阻则r’=R1+r=2000Ω
因当外电路电阻等于电源内阻时外电路消耗的功率最大，则在此前提下，若把滑动变阻器滑动片向上移动，电阻从2000Ω减小，则则滑动变阻器消耗的功率减小。
（2）电源的效率
16、（15分）【答案】（1）U0=mv02q2 （2）Uac=2mv0q2 （3）E=mv0qL2
【详解】（1）对于直线加速过程，根据动能定理有：
分
解得：U0=mv02q2 分
（2）设此时场强大小为E，则
ab方向有： L=v0t 分
ad方向有：L=12qEmt2 分
分
解得Uac=2mv0q2 分
（3）由EK=mv02得离子射出电场的速度v=2v0，方向与ab所在直线的夹角为45°，则
vx=vy 分
根据x=vxt，y=vy2t可得：x=2y 分
则离子从bc边上的中点飞出，即y=L2 分
根据动能定理：qEy=mv02-12mv02
得E=mv0qL2 分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
B
C
A
D
D
A
B
BD
BCD
AD
BD
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