精品解析：福建省福州第三中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题（解析版）

这是一份精品解析：福建省福州第三中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本大题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出得四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 对下列概念、公式的理解，正确的是（ ）
A. 根据E＝F/q可知，电场中某点的电场强度和检验电荷的电荷量q成反比
B. 根据U＝Ed可知，匀强电场中两点间电势差等于场强与两点间距离的乘积
C. 根据W＝Uq可知，一个电子在电势差为1V的两点间被电场加速，电场力做功为1eV
D. 根据U＝W/q可知，电场中两点间的电势差U与电场力做功W成正比，与电量q成反比
【答案】C
【解析】
【详解】根据定义式电场中某点的电场强度与检验电荷的电量无关，故A错误；在公式U=Ed中，d表示两点沿电场线方向的距离，不是两点的距离，故B错误；根据W=Uq可知，一个电子在电势差为1 V的两点间被电场加速，电场力做功为1 eV，故C正确；根据，可知电场中两点间的电势差与电场力做功、电荷量无关，故D错误．所以C正确，ABD错误．
2. 关于电源和电动势，下列说法不正确的是（ ）
A. 电源是把其他形式的能转化为电能的装置，这种转化是通过非静电力做功来实现的
B. 电源的电动势高，表明该电源把其他能转化为电能的本领强，反之表明该电源把其他能转化为电能的本领弱
C. 电源电动势，是由电源本身的性质决定的，与电源是否接入电路，与电路的工作状态无关
D. 电源的电动势和一段电路两端电压可以有相同的大小和单位，两者的物理含义完全相同
【答案】D
【解析】
【详解】A、电源是把其他形式的能转化为电能的装置，这种转化是通过非静电力做功来实现的；故A正确；
B、电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领；电动势高，表明该电源把其他能转化为电能的本领强，反之表明该电源把其他能转化为电能的本领弱；故B正确；
C、电源电动势，是由电源本身的性质决定的，与电源是否接入电路，与电路的工作状态无关；故C正确；
D、电动势和电压具有相同的单位，但是其物理意义不同；故D错误；
本题选错误的；故选D
3. 对于静电场及其应用，下列说法正确的是（ ）
A. 图1为静电喷涂机原理图，由图可判断微粒带正电荷
B. 图2为金属球放入匀强电场后电场线分布图，A点电场强度大于B点
C. 图3为模拟避雷针作用的实验装置，A、B金属柱等高，随电压升高，A先产生放电现象
D. 图4为研究平行板电容器电容实验装置图；当A板迅速向左移动一些时，会看到静电计指针张角突然减小一些。
【答案】C
【解析】
【详解】A．图1为静电喷涂机原理图，由图可知被喷涂工件带正电，根据异种电荷相互吸引可判断微粒带负电荷。故A错误；
B．根据电场线的疏密程度，可知A点电场强度小于B点。故B错误；
C．如图所示，A为尖端、B为圆端，因为末端越尖越容易放电，所以随电压升高，A先产生放电现象。故C正确；
D．根据
当A板迅速向左移动一些时，两极板间距增大，导致电容器的电容减小，又
装置中极板的电荷量保持不变，所以极板间电压增大，会看到静电计指针张角突然增大一些。故D错误。
故选C。
4. 如图所示，在平面直角坐标系中存在一匀强电场，、两点分别在两个坐标轴上，它们到坐标原点的距离均为，将一带电荷量的正点电荷从原点分别移动到、两点，电场力做功均为则该匀强电场的电场强度大小为（ ）
A B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由公式
解得
依题意，、两点为一条等势线，由几何关系可知，O到、两点连线的距离为
则该匀强电场的电场强度大小为
故选A。
二、双项选择题：本大题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 如图所示，虚线表示两个固定的等量异种点电荷形成的电场中的等势线。一带电粒子以某一速度从图中点沿实线运动。若粒子只受静电力作用，则下列判断正确的是（ ）
A. 粒子带负电
B. 速度先减小后增大
C. 电势能先减小后增大
D. 经过点和d点时的速度大小和方向均相同
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势线的特点可得，该图中的等势线中，正电荷在上方，负电荷在下方，从粒子运动轨迹看出，轨迹向上弯曲，可知带电粒子受到了向上的力的作用。所以粒子带负电，故A正确；
BC．粒子从a→b→c过程中，电场力做负功，c→d→e过程中，电场力做正功。粒子在静电场中电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，速度先减小后增大，故B正确；C错误；
D．由于b、d两点处于同一个等势面上，所以粒子在b、d两点的电势能相同，粒子经过b点和d点时的速度大小相同，方向不同，故D错误。
故选AB。
6. 如图所示是一个示波器工作的原理图，电子经过电压为U1的电场加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏转位移是y，两平行板间的距离为d，电压为U2，板长为L，每单位电压引起的偏移叫作示波管的灵敏度，为了提高示波管的灵敏度，下列方法可行的是（ ）
A. 增大U2B. 增大LC. 减小dD. 增大U1
【答案】BC
【解析】
【详解】电子在加速电场中运动，根据动能定理
电子在偏转电场中运动时有
解得
A．增大U2，灵敏度不变，A错误；
BC．增大L、或者减小d，灵敏度都增大，BC正确；
D．增大U1，灵敏度减小，D错误。
故选BC。
7. 如图所示为一电动玩具的电路简图，已知电源电动势为，内阻为；标有“1V，0.5W”的指示灯恰能正常发光，直流电动机线圈电阻。则以下判断中正确的是（ ）
A. 流过指示灯电流为0.5AB. 电动机两端的电压为0.5V
C. 电动机输出的机械功率为0.9WD. 电源的输出功率为1.4W
【答案】AD
【解析】
【详解】A．流过指示灯的电流为
选项A正确；
B．电动机两端的电压为
选项B错误；
C．电动机的输出功率等于耗电功率减去发热功率
电动机的热功率为
输出功率为
选项C错误；
D．电源的输出功率为
选项D正确。
故选AD。
8. 如图所示，电路中电源电动势为，内阻为，为小灯泡，为定值电阻，滑动变阻器；闭合电键，小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器滑片向右滑动一段距离，滑动前后理想电压表、示数变化量的绝对值分别为、，理想电流表示数变化量的绝对值为，在此过程（ ）
A. 灯泡亮度变暗
B. 电压表示数变大、电压表示数变小
C. 保持不变，变小
D. 与均保持不变，且前者小于后者
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据题意可知，将滑动变阻器滑片向右滑动一段距离，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则外电路的总电阻减小，总电流增大，则灯泡亮度变亮，故A错误；
BCD．根据题意，由闭合回路欧姆定律有
，
由于变大，则变大，减小，即电压表示数变大、电压表示数变小，又有
，
可知，与均保持不变，且前者小于后者，故C错误，BD正确。
故选BD。
三、填空题：本大题共3小题，每小题3分，共9分。
9. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中，图1为实验电容器，实验电路图如图2所示，电源输出电压恒为，是单刀双掷开关，为灵敏电流计，为电容器。
（1）当开关接到“1”时，电容器处于_______（选填“充电”或者“放电”）过程，电容器所带的电荷量逐渐________（选填“增加”或“减少”）；
（2）下面说法正确的是________。
A.电容器充电时，电压表示数逐渐增大，然后逐渐稳定在某一数值
B.电容器充电时，灵敏电流计的示数一直增大
C.电容器放电时，电阻中的电流方向从左到右
D.电容器放电时，电压表示数逐渐减小，灵敏电流计示数逐渐增大
【答案】 ①. 充电 ②. 增加 ③. AC##CA
【解析】
【详解】（1）[1][2]当开关接到“1”时，与电源连接，电容器处于充电过程，电容器所带的电荷量逐渐增加。
（2）[3]A．根据公式可知，在充电过程中，电荷量逐渐增大，电压也逐渐增大，当稳定时电容器电压等于电源电动势，故A正确；
B．充电过程中两极板的电势差逐渐增大，则极板电压和电源电动势差值逐渐减小，因此回路中的电流逐渐减小，故B错误；
C．充电时，上极板与电源正极连接，上极板带正电，放电时电流从上极板流出，因此电流方向从电阻左方流向右方，故C正确；
D．电容器放电时，电荷量逐渐减小，极板电压逐渐减小，电压表示数逐渐减小，回路中电流逐渐减小，灵敏电流计的示数会一直减小，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示为静电除尘装置的原理图,该装置由集尘极和悬在两集尘极间的放电极组成,在集尘极和放电极间加有高压电源,其间的空气被电离成为电子和正离子,电离出的电子在静电力的作用下运动．废气在经过机械过滤装置后进入静电除尘区域,废气中的粉尘吸附电子后带上负电,粉尘在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,实现除尘的目的．图中虚线为电场线,不考虑粉尘重力的影响．
(1)为了实现净化废气的目的，静电除尘装置中的放电极,应接高压电源的__________ (选填“正极”或“负极”);
(2)由电场的分布特点可知，图中A点电势__________ B点电势（选填“高于”、“低于”或“等于”),带相同电荷量的粉尘在A点位置的电势能__________在B点位置的电势能(选填“高于”、“低于”机械过滤静电除尘或“等于”)
【答案】 ①. 负极 ②. 低于 ③. 高于
【解析】
【分析】由题中“废气在经过机械过滤装置后进入静电除尘区域”可知，本题考查带电粒子在电场中的运动，根据电场线分布和方向可分析本题。
【详解】（1）[1]由于废气中的粉尘吸附电子后带上负电，并且粉尘在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，因此根据受力分析可知，电场向方向由集尘极指向放电极，故静电除尘装置中的放电极,应接高压电源的负极；
（2）[2]由于电场向方向由集尘极指向放电极，因此A点电势低于B点电势；
[3]由于A点电势低于B点电势，因此对带相同电荷量的粉尘在A点位置的电势能高于在B点位置的电势能。
11. 如图甲，轴上有一固定的场源点电荷（未画出）及、两点，在点放入带正电的试探电荷，规定静电力的正方向沿轴正向，得到试探电荷受到的静电力随其电荷量变化的图像如图乙中的图线所示，将该试探电荷放到点可得图乙中的图线。则点处电场强度大小_______（选填“大于”“等于”或“小于”）点处的电场强度大小；场源点电荷所处位置在_______（选填“点左侧”“、两点之间”或“点右侧”）某位置；场源点电荷一定是带________（选填“正电荷”或“负电荷”）
【答案】 ①. 大于 ②. 、两点之间 ③. 负电荷
【解析】
【详解】[1]在F-q图像中，图线的斜率表示电场中某点的电场强度，由图可知a图线的斜率大于b图线的斜率，则点处电场强度大小大于点处的电场强度大小。
[2][3]由图可知，a图线的斜率大于零，说明a处的场强方向沿轴正向，b图线的斜率小于零，说明b处的场强方向沿轴负向。根据点电荷电场性质可知场源点电荷所处位置在、两点之间，且为负电荷。
四、实验题：本大题共2小题，共12分。
12. 在“测定金属的电阻率”的实验中，所用器材有：
A．待测电阻丝（长度约、电阻约） B．电压表（，内阻约）
C．电压表（，内阻约） D．电流表（，内阻约）
E．电流表（，内阻约） F．定值电阻
G．滑动变阻器 H．刻度尺（量程，最小刻度值）
I．游标卡尺（精度） J．螺旋测微器（精度）
K．干电池2节、开关1个、导线若干
（1）为了减少测量系统误差，应该选用测量电路是：________（选填“方案一”或“方案二”）
（2）实验中，为了较为准确的测量，下列实验器材选用正确的是：________
A．金属丝长度测量选用H，金属丝直径测量选用I；
B．金属丝长度测量选用I，金属丝直径测量选用J；
C．电压表选用B，电流表选用D
D．电压表选用B，电流表选用E
（3）用图甲（a）中的螺旋测微器测量电阻丝的直径。先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转________（选填“①”“②”或“③”），直到听见“喀喀”的声音为止；利用螺旋测微器测定电阻丝的直径示数如图甲（b）所示，则可读得直径为_______；
（4）某实验小组选用（1）小题的方案二测量电路，根据其测量电路把乙图中的实物图连接完整_______________，要求在开关闭合时，滑动变阻器移动片应移动在最右端才能保证所有电表读数最小；
（5）某实验小组把测量数据已标在坐标纸上，如图丙所示，请完成图像；则可求得电阻丝_______（保留2位有效数字）
（6）若测得金属丝接入电路的长为、直径为、电阻为，则电阻丝的电阻率为________。
【答案】 ①. 方案二 ②. BC##CB ③. ③ ④. 0.609 ⑤. 见解析 ⑥. 2.5 ⑦.
【解析】
【详解】（1）[1]由于待测电阻丝的阻值约为，远小于电压表的内阻，则为了减少测量系统误差，电流表应采用外接法，应该选用测量电路是方案二。
（2）[2]实验中，为了较为准确的测量，金属丝长度测量选用I游标卡尺，金属丝直径测量选用螺旋测微器J；由于2节干电池的电动势约为3V，则电压表选用B，根据
则电流表选用D。
故选BC
（3）[3]用螺旋测微器测量电阻丝的直径。先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转③，直到听见“喀喀”的声音为止；
[4]螺旋测微器的精确值为，由图可知直径为
（4）[5]根据方案二测量电路图，实物连线如图所示
（5）[6]根据图像，可求得电阻丝的阻值为
（6）[7]根据电阻定律可得
又
联立可得电阻丝的电阻率为
13. 某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量。
（1）小明同学用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图甲所示。若所选挡位为直流挡，则示数为_______；
（2）小军同学用该多用电表按正确操作测量了一个约的电阻后，需要继续测量一个阻值约的电阻。在测量这个电阻之前，请选择以下必须的操作步骤，其合理的顺序是_________。（填字母代号）
A.将红表笔和黑表笔短接 B.把选择开关旋转到“”位置
C.把选择开关旋转到“”位置 D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
（3）图乙是某多用电表的内部电路图，已知μA的内阻、满偏电流，定值电阻、，电源电动势；并以这个电源为标准在刻度线上标上相应电阻值。若选档，表电流为刻度处，应标上的电阻值为_______。若多用电表用久后，电源电动势降低，变为，但选用档测量电阻时仍能电阻调零，若测出电阻值为，则被测量电阻的实际值为_______。
【答案】 ①. 48 ②. BAD ③. 150 ④. 148
【解析】
【详解】（1）[1]若所选挡位为直流挡，则示数为
（2）[2]先把选择开关旋转到“”位置，然后将红表笔和黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点。故合理的顺序是BAD。
（3）[3]由乙图电路可知
解得
当微安表满偏时，有
可得
可知微安表电流为刻度处时，有
[4]多用电表用久后，电源电动势降低，其内阻为
由闭合电路欧姆定律，可知
解得
五、计算题（本大题共3小题，共39分）
14. 如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电轻质的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与光滑的金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数，电阻，电源的电动势，内阻。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压传感器的示数。不计摩擦和迎风板的电阻。求闭合开关，
（1）没有风吹时，电路中电流和金属杆接入电路的电阻；
（2）当风力为时，电压传感器的示数。
【答案】（1）；；（2）2.0V
【解析】
【详解】（1）没有风吹时，电路中电流为
金属杆接入电路的电阻为
（2）当风力为时，迎风板受力平衡，弹簧弹力大小为260N，由胡克定律可得
解得
此时金属杆接入电路的电阻为
电压传感器的示数为
15. 为研究一均匀带正电球体A周围静电场的性质，小明同学在干燥的环境中先将A放在一灵敏电子秤的绝缘托盘上（如图甲所示），此时电子秤的示数为N1；再将另一小球B用绝缘细线悬挂在一绝缘支架上，使其位于A球的正上方P点，电子秤稳定时的示数减小为N2。已知小球B所带电荷量为-q，且q远小于球A所带的电荷量，球A与球B之间的距离远大于两球的半径。
（1）根据上述信息，求：
①球B对球A的电场力大小和方向；
②球A在P点处激发的电场的场强大小E0；
（2）现缓慢拉动绝缘细线，使小球B从P点沿竖直方向逐步上升到Q点，用刻度尺测出P点正上方不同位置到P点的距离x，并采取上述方法确定出该位置对应的电场强度E，然后作出E-x图象，如图乙所示，其中M点为P、Q连线的中点，x轴上每小格代表的距离均为x0，且为已知量。
①根据图象估算P、M两点间电势差UPM的大小；
②若M、Q两点的电势差为UMQ，比较UPM和UMQ的大小，并由此定性说明球A正上方单位长度的电势差随x的变化关系。
【答案】（1）①N1-N2，方向竖直向上；②；（2）①；②UPM一定比UMQ大，A球正上方单位长度电势差随x的增大而变小
【解析】
【详解】（1）①设球A所受重力为G，球B在P点时对球A的吸引力为F，在没有悬挂小球B时，对于球A根据平衡条件有
N1=G
悬挂小球B后，对球A根据平衡条件有
F+N2=G
解得球B对球A的电场力大小为
F=N1-N2
方向竖直向上。
②根据牛顿第三定律可知，球A对球B的库仑力大小为
因此A球在P处激发电场的电场强度大小为
（2）①因E-x图象中图线与x轴所围的面积表示电势差的大小，所以可用图线与x轴所围成图形中，小正方形的数目表示电势差的量值，每1个小正方形的面积所代表的电势差为
P、M两点间E-x图线与x轴所围面积约有22（20~25）个，所以电势差为
②P、M两点间E-x图线与x轴所围面积大于M、Q两点间E-x图线与x轴所围面积，所以UPM一定比UMQ大，由E-x图线与x轴所围面积随x的变化情况可知，A球正上方单位长度的电势差随x的增大而变小。
16. 研究原子核的结构时，需要用能量很高的粒子轰击原子核。为了使带电粒子获得很高的能量，科学家发明了各种粒子加速器。图1为某加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图2所示。在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为 0）的中央有一电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1.为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若电子的质量为m，电荷量为-e，交变电源的电压为U，周期为T，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为0.不计电子的重力和相对论效应。
（1）求电子进入圆筒1时的速度v1，并分析电子从圆板出发到离开圆筒2这个过程的运动。
（2）若忽略电子通过圆筒间隙的时间，则第n个金属圆筒的长度Ln应该为多少？
（3）若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，且圆筒间隙的距离均为d，在保持圆筒长度、交变电压的变化规律和（2）中相同的情况下，该装置能够让电子获得的最大速度是多少？
【答案】（1），电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒1，筒内场强为0，电子不受外力做匀速直线运动，在圆筒1、2之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒2再做匀速直线运动；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）电子由金属圆板经电场加速进入圆筒1，根据动能定理
解得
电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒1，筒内场强为0，电子不受外力做匀速直线运动，在圆筒1、2之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒2再做匀速直线运动。
（2）电子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理
解得
由于不计电子通过圆筒间隙的时间，则电子在圆筒内做匀速直线运动的时间恰好是半个周期，则
解得
（3）由于保持圆筒长度、交变电压的变化规律和（2）中相同，若考虑电子在间隙中的加速时间，则粒子进入每级圆筒的时间都要比（2）中对应的时间延后一些，如果延后累计时间等于，则电子再次进入电场时将开始减速，此时的速度就是装置能够加速的最大速度。
方法1：由于两圆筒间隙的电场为匀强电场，间距均相同，则电子的加速度为：
则

累计延后时间为，则电子的加速时间为，所以电子的最大速度为：
可得
方法2：由于两圆筒间隙的电场为匀强电场，间距均为d，经过N次加速到最大速度，则：
根据动能定理
解得