2024-2025学年北京市海淀区第一零一中学高二上学期期中考试物理试题（含答案）

这是一份2024-2025学年北京市海淀区第一零一中学高二上学期期中考试物理试题（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.如图所示，一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小为EA。在A球球心与P点连线上放一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为EB。当A、B同时存在时，根据电场强度叠加原理，P点的电场强度大小应为( )。
A. EB
B. EA+EB
C. |EA−EB|
D. 以上说法都不对
2.如图所示，A、B为两个等量异种点电荷连线上的两点(其中B为连线中点)，C为连线中垂线上的一点．今将一带正电的试探电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C。下列说法中正确的是( )
A. A点的场强比C点的场强大
B. A点的电势比C点的电势低
C. 从A点移到B点的过程中，静电力对该试探电荷做负功
D. 从B点移到C点的过程中，该试探电荷的电势能减小
3.一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆MN，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则( )
A. Ea最大B. Eb最大C. Ec最大D. Ea=Eb=Ec
4.某电场区域的电场线如图所示，a、b是其中一条电场线上的两点，下列说法正确的是( )
A. a点的电势比b点低
B. a点的场强方向沿着a点的电场线向左
C. 负电荷在a点的电势能小于于它在b点的电势能
D. 正电荷从b点运动到a点电场力做正功
5.小马在综合实践课上制作了一个长方体的均匀金属块，长宽高如图所示。为研究金属块的电阻，他将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为( )
A. 14I
B. 12 I
C. 2I
D. 4I
6.如图所示，一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E=30V，内阻r=1Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U=10V，已知电动机线圈的电阻RM=1Ω，则下列说法中正确的是( )
A. 通过电动机的电流为10AB. 电动机的输出功率为16W
C. 电源的输出功率为60WD. 10s电动机产生的焦耳热为1000J
7.如图所示，是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图，则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定( )
A. 欧姆定律对该小灯泡不适用
B. 小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小
C. 当加在小灯泡两端的电压为4V时，灯泡的电阻小于10Ω
D. 若将该小灯泡与电动势为6V、内阻为5Ω的电源相接，则灯泡功率约为1.6W
8.在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片P向上移动时，则：( )
A. A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B. A灯变暗、B灯变亮、C灯变暗
C. A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D. A灯变暗、B灯变暗、C灯变亮
9.电子束焊接技术是将高能电子束作为加工热源，用高能量密度的电子束轰击焊件接头处的金属，使其快速熔融，然后迅速冷却来达到焊接的目的。电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接机的核心部件内存在如图甲所示的高压辐向电场，带箭头的虚线表示电场线。一电子仅在电场力作用下由A沿直线运动到B。下列说法正确的是( )
A. 该电场为匀强电场
B. 电子经过各点的电势φ随位移x的变化如乙图所示
C. 电子运动过程中加速度逐渐增大
D. 电子运动过程中电势能逐渐增大
10.如图所示，电源为恒流电源(能始终提供恒定的电流)，R0为定值电阻，电流表和电压表均为理想电表。移动滑动变阻器R的滑片，则下列电压表示数U和电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中正确的是( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
11.如图甲所示，A、B两块相互平行的金属板(板间距离足够大)，其中A板接地，A、B板间的电势差随时间的变化关系如图乙所示，靠近A板有一带正电粒子，从t=0开始，只在电场力作用下从Q点由静止开始运动。关于该粒子的运动情况，下列说法正确的是( )
A. 粒子在A、B板间可能做往复运动B. 粒子一直向B板运动
C. 在一个周期T内，粒子一直做加速运动D. 在一个周期T内，电场力对粒子做功为0
12.原子中的电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流，设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核转动，周期为T，已知电子的电荷量为e、质量为m，静电力常量为k，则其等效电流大小为( )
A. 2πeTB. ev2πrC. e2πr kmrD. e22πr kmr
13.如图所示，一质量为m、带正电的液滴，在水平向右的匀强电场中运动，运动轨迹在竖直平面内，A、B为其运动轨迹上的两点，已知该液滴在A点的速度大小为v0，方向与竖直方向的夹角为30∘，它运动到B点时速度大小仍为v0，方向与竖直方向的夹角为60∘，则液滴从A运动到B的过程( )
A. 液滴在水平方向和竖直方向的分位移相等B. 重力势能增加12mv02
C. 电势能增加14mv02D. 机械能增加14mv02
14.如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。物体位置变化时，电容器电容C也会发生变化。从图中位置开始计时，关于物体的运动则下列说法正确的是( )
A. 电容C增大，说明物体在向右运动
B. 电容C减小，说明物体在向右运动
C. 电容C均匀增大，说明物体在向左匀速运动
D. 电容C均匀减小，说明物体在向左匀速运动
15.如图所示，直线a、抛物线b和c分别为某一直流电源外接纯电阻电路中的总功率PE、外电路功率PR、电源内阻发热功率Pr随路端电压U变化的图线，但具体对应关系未知，根据图像可判断( )
A. PE−U图像对应图线a，由图知电源电动势为3V，内阻为1Ω
B. PR−U图像对应图线b，外电路电阻为1.5Ω时，输出功率有最大值为2.25W
C. Pr−U图像对应图线b，由图知电源电动势为9V，内阻为3Ω
D. PR−U图像对应图线c，由图知外电路最大功率为2.25W
三、填空题：本大题共1小题，共4分。
16.用图示电路给电容器C充、放电。开关S接通1，稳定后改接2，稳定后又改接1，如此反复。下表记录了充、放电过程中某两个时刻通过电流表的电流方向，根据该信息，在表格内各空格处填上合理的答案。
四、实验题：本大题共1小题，共9分。
17.某学习小组用电阻约为5Ω的金属丝做“测量金属丝的电阻率”实验。
(1)如图所示，用螺旋测微器测量金属丝直径，则金属丝直径D=_____mm；
(2)除电源(电动势3.0V，内阻不计)、电压表(量程0∼3V，内阻约3kΩ)、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：
A.电流表(量程0∼0.6A，内阻约0.1Ω)
B.电流表(量程0∼3.0A，内阻约0.02Ω)
C.滑动变阻器(最大阻值10Ω，额定电流2A)
D.滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定电流0.5A)
为了调节方便、测量准确，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)为使金属丝电阻的测量结果尽量准确，且金属丝两端的电压从零开始变化，以下实验电路符合要求的是______；
A. B．
C. D．
(4)实验中改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，描绘出的U−I图线，若图线的斜率为k，金属线的长度为l，直径为D，则金属丝电阻率的表达式为_____；(用k、l、D表示)
(5)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是______。
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差
D.用U−I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
(6)用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图甲所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图乙所示。请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化_________。
五、计算题：本大题共5小题，共50分。
18.在如图所示的电路中，电源的电动势E=6.0V，内电阻r=1.0Ω，外电路的电阻R=2.0Ω。闭合开关S后，求：
(1)电路中的电流I；
(2)电源的输出功率P。
19.如图所示，一个质量为m、电荷量q的带电微粒(重力忽略不计)，从静止开始经电压为U1的加速电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中。金属板长L，两板间距d。求：
(1)微粒进入偏转电场时的速度是多大？
(2)若微粒射出电场时的偏转角度为θ，则两金属板间的电压U2是多大？
20.电动自行车已成为城市出行的重要交通工具之一。某品牌电动自行车铭牌标识如下表所示，一位质量为60kg的市民仅靠电机驱动骑着该电动自行车以额定功率沿平直公路匀速行驶，速度为7m/s.已知电动自行车所受的阻力是人和车总重力的0.05倍，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)5分钟内电机所消耗的电能；
(2)电机的输出功率；
(3)电机线圈内阻r大小。
21.如图所示，真空中一对平行金属板水平正对放置，板长为L，极板面积为S，两板间距离为d。
(1)图中装置可视为平行板电容器，充电后与电源断开，板间存在匀强电场。已知电容器所带电荷量为Q。请你证明：两板间的电场强度E只与Q及S有关，与d无关；
(2)若保持图中两金属板间的电势差为U，现有一带电粒子从上极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达下极板时恰好落在极板中心。已知带电粒子的质量为m，电荷量为q，板间电场可视为匀强电场，忽略重力和空气阻力的影响。求：带电粒子初速度v0。
22.对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。一段长为l、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。
(1)该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率恒为v。
①求导线中的电流I；
②为了更精细地描述电流的分布情况，引入了电流面密度j，电流面密度被定义为单位面积的电流强度，求电流面密度j的表达式；
③经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上描述构建物理模型，求出金属导体的电阻率ρ的微观表达式。
(2∗)将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦—托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动，从而形成电流。若此线圈在匀速转动的过程中突然停止转动，由于电子在导线中运动会受到沿导线的平均阻力，所以只会形成短暂的电流。已知电子受到的沿导线的平均阻力满足(1)问中的规律，求此线圈以由角速度ω匀速转动突然停止转动(减速时间可忽略不计)之后，通过线圈导线横截面的电荷量Q。
参考答案
1.D
2.A
3.C
4.C
5.A
6.B
7.D
8.B
9.C
10.D
11.BD
12.BD
13.AD
14.BC
15.AD
16. 减小 减小 减小 增大
17.(1)0.297
(2) A C
(3)A
(4) kπD24l
(5)CD
(6)刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。

18.(1)2.0A；(2)8.0W
19.(1) 2qU1m ；(2) 2dU1tanθL
20.(1) 1.08×105J
(2) 350W
(3) 0.1Ω

21.(1)见解析
(2) Ld qU8m

22.(1)① neSv ；② nev ；③ kne2 (2) nemωlS2πk 时刻
通过电流表的电流方向
电流表中的电流正在增大还是减小
电容器两端的电压正在增大还是减小
t1
向左
_____________
______________
t2
向右
_____________
______________
规格
后轮驱动直流永磁电机
车型：20电动自行车
额定功率：360W
整车质量：40kg
额定工作电压：36V