2024-2025学年安徽省卓越县中联盟和皖豫名校联盟高二（上）期中物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年安徽省卓越县中联盟和皖豫名校联盟高二（上）期中物理试卷（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.马克思说：“任何事物都是历史与逻辑的统一”。关于物理学史，下列说法正确的是( )
A. 物理学家密立根最早利用油滴实验测出元电荷的值
B. 库仑最早提出电场的概念，但是法拉第提出用电场线的方法来描述电场
C. 伽利略指出物体的运动需要力来维持
D. 英国科学家吉尔伯特提出了正电荷、负电荷的概念
2.如图所示，虚线为等差等势线，实线为一个带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，下列判断正确的是( )
A. 粒子的加速度先减小后增大
B. 粒子经过A、D两点时的速度相同
C. 粒子的电势能先增大后减小
D. 改变粒子初速度的大小及方向，该粒子可能做匀速圆周运动
3.一灯泡的电流与其两端电压的关系如图中实线所示，虚线是电压为5V时曲线的切线，下列判断错误的是( )
A. 灯泡的电阻率随温度的升高而增大
B. 电压为5V时，灯泡的电阻为0.1Ω
C. 电压为5V时，灯泡的功率为5W
D. 将该灯泡与电动势为15V、内阻为2Ω的电源连接，灯泡的功率为18W
4.如图所示，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点，下端分别系有带等量异种电荷的小球P、Q。两小球处在某一水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角相等，两小球均视为点电荷，则( )
A. 两绳中的张力大小一定相等
B. P的质量一定大于Q的质量
C. P可能带负电荷
D. 同时剪断细绳，P将一直沿图中OP的延长线运动
5.如图所示，虚线的右侧有竖直向下的匀强电场，一个带正电的物块在虚线左侧刚好沿绝缘固定斜面匀速下滑，当物块滑入匀强电场后( )
A. 物块将减速下滑
B. 物块一定匀速下滑
C. 物块可能加速下滑
D. 若物块滑入电场前是加速下滑，则物块滑入电场后将继续加速下滑且加速度不变
6.2024年8月我国科学家狄增峰团队成功研制出一种人造蓝宝石作为绝缘介质的晶圆。这种材料具有卓越的绝缘性能，即使在厚度仅为1纳米时也能有效阻止电流泄露，为开发低功耗芯片提供了重要的技术支撑。如图所示，直流电源与一平行板电容器、理想二极管连接，电容器A板接地。闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 若两板间插入人造蓝宝石，则电容器的电容减小
B. 若两板间插入一块金属板，则电容器的电容减小
C. 减小极板间的正对面积，油滴将继续保持静止状态
D. A板上移，油滴将继续保持静止状态，油滴的电势能增大
7.如图所示，平行金属板A、B间为加速电场，平行金属板C、D间为偏转电场，M为荧光屏。一质量为m、电荷量为q的质子，从A板附近由静止出发，经过加速电场加速后，沿中线O1O2水平射入偏转电场，最终打在荧光屏上的P点。不计粒子重力，则下列说法正确的是( )
A. 质子从C、D间射出电场后做抛体运动
B. 若氦原子核(质量为4m，电荷量为2q)从同一位置由静止释放，在两电场中的运动总时间更长
C. 若氦原子核(质量为4m，电荷量为2q)从同一位置由静止释放，最终打在P点与O2点之间的某点
D. 若电子从同一位置由静止释放，将打在荧光屏上O2点以下的位置
8.在方向平行于纸面的匀强电场中有一个非直角坐标系如图1所示，两坐标轴的夹角为60°。带电量为−2C的粒子沿两坐标轴运动时电势能的变化分别如图2、3所示，那么该匀强电场的电场强度为( )
A. 电场强度大小为200V/m，方向沿x轴正方向
B. 电场强度大小为100V/m，方向沿y轴正方向
C. 电场强度大小为100 3V/m，方向垂直于x轴向下
D. 电场强度大小为100 3V/m，方向垂直于y轴斜向右下方
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示的电路，电源电动势为E，内阻不可忽略，U1、U2分别表示电压表V1和V2的示数，ΔU2为电压表V2示数变化量的绝对值，I表示电流表的示数，ΔI为电流表示数变化量的绝对值，电表均为理想电表。当滑片向右移时，以下说法正确的是( )
A. 电压表V2示数增大B. U1I增大
C. 不变D. 电阻R2消耗的功率变大
10.如图所示，六根绝缘棒构成一个正四面体，每根棒都均匀带有等量的负电荷。规定无穷远处电势为0，每根棒在正四面体中心D点产生的电场强度大小为E0、电势为φ0。则( )
A. D点的电场强度大小为6E0
B. D点的电势为6φ0
C. 撤掉一根绝缘棒后，D点的电场强度大小增加
D. 撤掉一根绝缘棒后，D点的电势降低
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.(1)某同学要测量一圆柱形新材料的尺寸：
①用游标卡尺测量其长度如图1所示，由图可知其长度L=_____mm。
②用螺旋测微器测量其直径如图2所示，由图可知其直径D=_____mm。
(2)①多用电表是实验室常用的仪器之一，现在该同学用如图3所示的多用电表粗测新材料的电阻，选择欧姆挡“×100”挡测量时，规范操作后，发现指针偏转过大，接下来的正确操作顺序应该是_____。
A.欧姆调零 B.选择开关旋至“×10”挡
C.选择开关旋至“×1k”挡 D.再次测量新材料电阻的阻值
②在测量过程中发现该多用电表的电池组使用时间过长，电池组的电动势不变但内阻增大，导致新材料电阻的测量值与真实值相比_____(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
12.某同学要测定实验室一干电池组的电动势和内阻，利用现有器材设计了如图1所示的实验电路图，选用器材如下：
A.待测干电池组(电动势约4.5V，内阻约3Ω)；
B.电压表V1(量程0∼3V，内阻约3kΩ)；
C.电压表V2(量程0∼15V，内阻约5kΩ)；
D.电流表A1(量程0∼1A，内阻为0.5Ω)；
E.电流表A2(量程0∼100mA，内阻为1Ω；)
F.滑动变阻器RP(0∼10Ω)；
G.开关、导线若干。
闭合开关，该同学通过改变滑动变阻器滑片的位置得到多组关于电压表和电流表的数据，描绘了如图2所示的U−I图像，根据上述条件回答以下问题。

(1)电压表应选择_____，电流表应选择_____(填选项前的字母)。
(2)根据图像和已知数据可算出，电池组电动势E=_____V，内阻r=_____Ω(结果均保留3位有效数字)。与真实值相比，电动势测量值_____(填“偏大”“偏小”或“相等”)，内阻测量值_____(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示为直流电动机提升重物的装置示意图。其中电源E1=10V，内阻r1=2Ω；电源E2=50V，内阻r2未知；电流表为理想电流表。只有开关S1闭合时，电路接通，但电动机不转，此时电流表示数为4A；只有开关S2闭合时，刚好能使质量m=8kg的重物以v=2m/s的速度匀速提升，此时电流表示数仍为4A，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)电动机的线圈电阻R；
(2)提升该重物时，电动机的工作效率η(保留3位有效数字)以及电源内阻r2的阻值。
14.如图所示，在光滑绝缘的水平面上有三个孤立带电小球，已知A和C的质量分别为m1、m2。此时三个小球恰好位于同一直线，B球位于O点且处于静止状态，A和C恰好以相同的角速度绕B做匀速圆周运动。若将小球B拿掉，使C带上与原来电性相反但电量相等的电荷，此时A、C两球仍能以原来的角速度绕O点做匀速圆周运动。三个小球均视为点电荷，求：
(1)A和C做圆周运动的半径之比；
(2)B、C的电荷量之比。
15.空间存在如图1所示的电场，在x<0区域有竖直向下的匀强电场Ⅰ，场强大小E0=mgq；在x>0的区域，存在平行于x轴、垂直于y轴的平行板电容器，其下极板位于x轴，上极板的纵坐标为v024g，且电容器内所加电场Ⅱ随时间周期性的变化情况如图2所示(以竖直向上为电场的正方向)，其中周期T=2v0g。一带电小球，其质量为m、电荷量为+q，从A点以大小v0的速度沿与x轴成45°方向飞出，恰好经过坐标原点，小球可视为质点，重力加速度为g。
(1)求该小球从A点运动至O点所需的时间，以及OA的距离；
(2)若A点有一小球发射源，能向A点右侧的第二象限内各个方向均匀发射小球，且发射速度大小均为v= 2v0。
①若小球恰好经过上极板左边缘，求经过左边缘时的速度大小及发射时速度方向与水平方向夹角的正切值；
②若t=0时刻，某小球恰好从上极板左边缘水平进入电容器，求此小球仍能沿水平方向射出电容器时极板长度应满足的条件。
参考答案
1.A
2.C
3.B
4.A
5.B
6.D
7.B
8.A
9.AC
10.BCD
11.(1) 102.35 4.620
(2) BAD 不变

12.(1) B D
(2) 4.50 3.25 相等 偏大

13.(1)依题意，电动机不转时，为纯电阻，根据闭合电路欧姆定律
I=E1R+r1
解得
R=0.5Ω
(2)电动机正常工作时，由能量守恒定律可得
E2I=I2R+I2r2+mgv
解得
r2=2Ω
电动机的工作效率
η=P输出P总=mgvI2R+mgv=95.2%

14.(1)设A和C做圆周运动的半径分别为 r1 、 r2 ，根据库仑力提供向心力
kqAqCrAC2=m1ω2r1=m2ω2r2
联立解得A和C做圆周运动的半径之比
r1r2=m2m1
(2)小球B拿掉前，对A，根据牛顿第二定律
kqAqBr12−kqAqCrAC2=m1ω2r1
小球B拿掉后，对A，根据牛顿第二定律
kqAqCrAC2=m1ω2r1
又
r1+r2=rAC ， r1r2=m2m1
联立解得B、C的电荷量之比
qBqC=2m22(m1+m2)2

15.(1)对小球进行分析，根据牛顿第二定律有
mg+qE0=ma
小球在重力场与电场中做类斜抛运动，在水平方向上有
xOA=v0cs45∘⋅t
在竖直方向上有
0=v0sin45∘⋅t−12at2
解得
t= 2v02g
xOA=v022g
(2)①小球发射源能向A点右侧的第二象限内各个方向均匀发射小球，即小球在 0∼90∘ 范围内均匀发射带电小球，令出射方向为 θ1 的小球恰好经过上极板左边缘，则水平方向上有
xOA=vcsθ1⋅t1
解得
t1=v022gvcsθ1
竖直方向上有
v024g=vsinθ1t1−12at12
解得
tanθ1=1 或 tanθ1=3
将 tanθ1=1 代入竖直分速度
vy=vsinθ1−at1
结合上述解得
vy=0
则小球经过左边缘时的速度大小
v′=vcsθ1
结合上述解得
v′=v0
根据功能关系可知，当 tanθ1=3 时，小球所受合外力做功相同，根据动能定理可知，小球经过左边缘时的速度大小也为 v0 。综合上述可知，小球经过左边缘时的速度大小为 v0 ，发射时速度方向与水平方向夹角的正切值1或3；
②结合上述可知，发射方向 θ1=45∘ 的小球恰能水平射入电容器， 0∼T4 小球所受合力方向向下，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，加速度
a1=g T4∼T2 小球所受合力方向向上，水平方向做匀速直线运动，竖直方向向下做匀减速直线运动，且有
2qE0−mg=ma2
解得
a2=g
即竖直方向前后的加速度大小相等，方向相反，根据运动的对称性可知，在 T2 时刻，小球的速度恰好沿水平方向，此时小球的位置坐标
x1=vcsθ1⋅T2=v02g
y1=v024g−2×12a1T42=0
可知，此时小球刚好到达下极板处。 T2∼T ，小球在竖直方向先向上做匀加速直线运动，后向上做匀减速直线运动，结合上述可知，T时刻小球刚好到达上极板处，根据运动的对称性可知
x2=2x1=2v02g
以此类推，小球水平射出电场时，电容器的极板长度应满足
L=nx1=nv02g (n=1,2,3…)