北京市第八中学高二上学期期中考试物理试卷（解析版）-A4

这是一份北京市第八中学高二上学期期中考试物理试卷（解析版）-A4，共21页。
一、单项选择题（共10个小题，每小题中只有一个选项符合题意。每小题3分，共30分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 电场是英国物理学家法拉第提出的假想的、并不存在的物质
B. 可把质子、电子叫作元电荷
C. 匀强电场的场强在数值上等于沿场强方向单位距离上的电势差
D. 电源电动势越大，表明电源储存的电能越多
【答案】C
【解析】
【详解】A．英国物理学家法拉第，在电磁研究方面做出了巨大贡献，他引入了场的概念，电场虽然看不见摸不着，但却是一种实实在在存在的物质，故A错误；
B．元电荷是电荷的基本单位，电子和质子带电量等于元电量，但不能说成是元电荷，故B错误；
C．根据公式可知匀强电场的场强在数值上等于沿场强方向单位距离上的电势差，故C正确；
D．电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量，是非静电力做功能力的反映，电源电动势越大，不能表明电源储存的电能越多，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，在真空中有两个带等量正电点电荷，分别置于P、Q两点，D、E为P、Q连线上的两点，A、B、C为P、Q连线的中垂线上的三点，且OA=OC，OD=OE。下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点电势相等
B. D、E两点场强相同
C. 将质子在D点静止释放，它将在DE之间来回运动
D. 将质子在A点静止释放，它将在AC之间来回运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据等量正电荷电场等势线分布可知，A点电势高于B点电势。故A错误；
B．根据等量正电荷电场电场线分布可知，D、E两点场强大小相等，方向相反。故B错误；
C．根据等量正电荷电场电场线分布可知DO与OE之间的电场强度对称分布，将质子在D点静止释放，它先向右做加速运动，运动至O点速度达到最大，然后做减速运动，运动至E点速度减为0，之后反向加速运动至O点，再减速运动至D点，将在DE之间来回运动。故C正确；
D．同理，可知中垂线上O点上方的电场强度方向竖直向上，将质子在A点静止释放，它将沿中垂线向上做加速直线运动。故D错误。
故选C。
3. 图中虚线表示匀强电场的等势面，一带正电的粒子只在电场力的作用下从点运动到点，轨迹如图中实线所示。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子运动的加速度不变
B. 粒子所受的电场力沿虚线方向
C. 粒子从运动到，电势能增加
D. 图中各虚线代表的电势高低
【答案】A
【解析】
【详解】A．在匀强电场中，粒子所受的电场力不变，则加速度不变，故A正确；
B．等势面与电场强度垂直，粒子所受的电场力一定与虚线垂直，故B错误；
C．由于粒子所受的电场力指向弯曲轨迹的凹侧，即向右；粒子从运动到，电场力与运动方向成锐角，电场力做正功，电势能减少，故C错误；
D．因为粒子所受的电场力方向向右，则电场强度向右，所以图中各虚线代表的电势高低
故D错误。
故选A。
4. 电晕放电在电选矿、静电除尘等方面均有广泛应用。以针板式电晕放电为例，如图，针式电极周围空气在高电压作用下发生电离，在周围产生电晕区，生成正离子和负离子。电晕区的负离子在电场力的作用下向集尘极移动，途中黏附在灰尘上，并在电场力作用下继续向集尘极移动，最后沉积在集尘极上。下列说法正确的是 （ ）
A. 供电装置上端为电源正极，下端为电源负极
B. 针式电极附近电场较弱
C. 带电灰尘飞向集尘极的过程中，电势能减小
D. 带电灰尘飞向集尘极的过程中，做匀加速直线运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．负离子在电场力的作用下向集尘极移动，说明集尘极为正极，故供电装置上端为电源负极，下端为电源正极，故A错误；
B．导体尖端的电荷比较密集，所以附近电场比较强，故B错误；
C．带电灰尘飞向集尘极的过程中，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D．由于电场并非匀强电场，另外，灰尘受到重力作用，所以带电灰尘做变加速运动，故D错误。
故选C。
5. 肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下方地面变成正电荷中心，云底会出现大气被强烈电离的一段气柱。某次闪电前云地之间的电势差约为 云地间距离约为 1km； 该过程云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为60μs。假定闪电前云地间的电场是均匀的，根据以上数据，下列判断正确的是（ ）
A. 闪电电流的瞬时值约为 1×104A
B. 被电离的气柱的阻值约为
C. 闪电前云地间的电场强度约为 V/m
D. 整个闪电过程向外释放的能量约为 J
【答案】D
【解析】
【详解】A．由闪电过程转移的电荷量及持续时间，结合题中数据及电流的定义式，可得电流
故A错误；
B．结合题中数据及电阻定义式，可得气柱的阻值约
故B错误；
C．根据云地之间的电势差、云地间距，可计算云地之间的电场强度
故C错误；
D．根据云地间转移的电荷量及云地之间的电势差，可得电场力做功
根据功能关系，即其向外释放的能量6×109J，故D正确。
故选 D。
6. 交警使用的某型号酒精测试仪工作原理如图，电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，定值电阻 ，电路中的电表均为理想电表。当驾驶员饮酒后对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数变大，电流表的示数变小
B. 饮酒量越多，电压表示数越大
C. 饮酒量越多，电源的输出功率一定越小
D. 饮酒量越多，电源的效率越小
【答案】D
【解析】
【详解】A．当饮酒驾驶后对着测试仪吹气时，酒精气体浓度的增大，电阻R的电阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知，电流表的示数变大，定值电阻和电源内阻上的电压增大，电压表示数变小，故A错误；
B．饮酒量越多，电阻R的电阻值越小，由闭合电路欧姆定律可知，电流表的示数越大，定值电阻和电源内阻上的电压越大，电压表示数越小，故B错误；
C．饮酒量越多，电阻R的电阻值越小，即越小，而外电阻
当等于电源内阻时电源的输出功率最大，所以越小，电源的输出功率越大，故C错误；
D．电源的效率为
饮酒量越多，电阻R的电阻值越小，越小，电源的效率越小，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R为滑动变阻器，用绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部。闭合开关S，给电容器充电后，悬线偏离竖直方向的夹角为 。下列说法正确的是（ ）
A. 保持S闭合，将滑动变阻器的滑片向a端滑动，则增大
B. 保持S闭合，将N板向M板靠近，则增大
C. 断开S，将N板向M板靠近，则增大
D. 断开S，将N板向下移动少许，则减小
【答案】B
【解析】
【详解】根据对小球的受力分析可知，悬线偏离竖直方向的夹角满足
因此两极板间的场强越大，越大。
A．保持S闭合，极板间的电压大小等于电源电动势。滑动变阻器的滑片位置不会影响极板上的电压大小，则场强大小不变，不变。故A错误；
B．保持S闭合，极板间电压不变时，将N板向M板靠近，则板间距离减小，根据场强表达式
可知场强增大，则增大。故B正确；
C．断开S，则极板上的电荷量不变，将N板向M板靠近，根据
可知场强大小不变，则不变，故C错误；
D．断开S，则极板上的电荷量不变，将N板向下移动少许，根据
由于极板间的正对面积减小，则场强增大，增大，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（最大阻值25Ω），闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中，由电表的测量数据得到U-I图线如图所示（电表均为理想电表）。下列说法不正确的是（ ）
A. 图线甲表示的是电压表V2的示数随电流变化的情况
B. 电源电动势为6V
C. 电源内电阻的阻值为10Ω
D. 定值电阻R1为5Ω
【答案】C
【解析】
【详解】A．当滑片右移时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流减小，则R1两端的电压减小，故乙表示V1示数的变化，甲表示V2示数的变化，故A正确，不符合题意；
CD．由图可知，图乙的斜率表示定值电阻R1的阻值，即
图甲斜率的绝对值为
所以
故C错误，符合题意，D正确，不符合题意；
B．根据闭合电路欧姆定律可得
故B正确，不符合题意。
故选C。
9. 某条电场线是一条直线，上边依次有O、A、B、C四个点，相邻两点间距离均为d，以O点为坐标原点，沿电场强度方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示。一个带电荷量为+q的粒子，从O点由静止释放，仅受电场力作用。则（ ）
A. 若O点的电势为零，则B点的电势为
B. 粒子从O到A做匀变速直线运动
C. 粒子在OA段电势能减少量等于BC段电势能减少量
D. 粒子运动到B点时动能为
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知E − x图像所包围的面积表示两点间的电势差大小，则
由于，解得
故A错误；
B．粒子由O到A过程电场力一直做正功，则带正电粒子一直加速运动，在该过程电场强度增大，由牛顿第二定律可得带电粒子做加速度增大的加速直线运动，故B错误；
C．粒子在OA段的平均电场力小于BC段的平均电场力，则OA段的电场力做功小于BC段电场力做功，由功能关系知，粒子在OA段电势能的变化量小于BC段变化量，或者从OA段和BC段图像包围的面积分析可知UOA > UBC，根据电场力做功公式W = qU和W = − ΔEp，也可得出粒子在OA段电势能的变化量大于BC段电势能的变化量，故C错误；
D．从O到B点过程由动能定理，则有
可得
故D正确。
故选D。
10. 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，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、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。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f，在电场力和平均阻力的作用下，自由电子的定向移动速率不变。下列说法不正确的是（ ）
A. 当该导线通有恒定的电流I时导线中自由电子定向移动的速率
B. 金属中电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等
C. 金属中的电子所受平均阻力f与温度无关
D. 某确定金属中的电子所受平均阻力f与电子定向移动的速率成正比
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据电流的微观表达式可得
故A正确，不符合题意；
B．金属中的自由电子定向移动的速率不变，电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等，故B正确，不符合题意；
CD．电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则
所以
由此可知，金属中的电子所受平均阻力f与电子定向移动的速率成正比，由于金属的电阻率随温度的升高而增大，所以电子所受平均阻力f与温度有关，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选C。
二、多项选择题（共4个小题，每小题至少有两个选项符合题意。每小题4分，共16分，少选得2分，错选或多选不得分）
11. 下列关于能量转化或转移过程的说法中不正确的是（ ）
A. 所有能量守恒的过程都能自发地发生
B. 摩擦生热的过程是不可逆过程
C. 水能、风能、太阳能为可再生能源
D. 能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
【答案】AD
【解析】
【详解】A．并非所有能量守恒的过程都能自发地进行，如在没有引起其他变化的情况下，热量不能自发地从低温向高温传递，故A错误；
B．根据热力学第二定律，机械能向内能转化具有方向性可知，摩擦生热的过程是不可逆过程，故B正确；
C．水能、风能、太阳能为可再生能源，故C正确；
D．能的转化过程符合能量守恒定律，虽然总能量不变，但是可利用的能源越来越少，可能会发生能源危机，故D错误。
本题选不正确的，故选AD。
12. 如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为Ig，定值电阻R1、R2的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为I1，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为I2。下列说法正确的是（ ）

A. I1=2IgB. I2=1.5Ig
C. 若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大D. 若仅使R2阻值变小，则I1和I2均变大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．当使用1和2两个端点时，电流表的量程为
故A错误；
B．当使用1和3两个端点时，电流表的量程为
故B正确；
CD．由于
可知若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大；若仅使R2阻值变小，则I1减小，I2变大，故C正确、D错误。
故选BC。
13. 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为E，实验前电容器不带电。先将开关S拨到“1”给电容器充电，充电结束后，再将拨到“2”，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。则（ ）
A. 乙图中阴影部分的面积
B. 乙图中阴影部分的面积
C 由甲、乙两图可判断阻值
D. 由甲、乙两图可判断阻值
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．图乙中阴影面积代表充放电中电容器上的总电量，所以两者相等，A错误，B正确；
CD．由图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电流，且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两极板电压相等，由
解得
C错误，D正确。
故选BD。
14. 如图甲所示，带电的物块P固定在光滑绝缘水平面上，时刻将另一带电物块Q从与物块P距离为d处由静止释放，物块Q在时间内的速度v随时间t变化的图像及时刻和时刻该图像的切线如图乙中所示，图乙中和为已知。若两物块均可视为点电荷，带电量的数值相等，物块Q的质量为m，静电力常量为k，两物块带电量始终不变。下列说法正确的是（ ）
A. 两物块带异号电荷B. 时刻P、Q相距2d
C. 两物块的带电量为D. 时间内P、Q组成的系统减小的电势能为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由图像的斜率表示加速度，则物块Q的加速度不断减小，所以两物块间为排斥力，因此它们应该带同号电荷，故A错误；
B．由乙图可知时刻的加速度为
时刻的加速度为
故
根据牛顿第二定律可知时的库仑力大小是时库仑力大小的4倍，据库仑定律可知时的距离是时距离的倍，故时刻P、Q相距2d，故B正确；
C．对物块Q，时刻，根据库伦定律和牛顿第二定律可得
解得两物块的带电量为
故C正确；
D．对物块Q由动能定理可得
根据电场力做功与电势能的关系可知，时间内P、Q组成的系统减少的电势能为
故D错误。
故选BC。
三、实验题（共2个小题，共18分）
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验操作、数据分析等。
（1）实验课上，同学们用多用电表正确测量了一个13Ω的电阻后，需要再测量一个阻值约为200Ω的电阻。在用红、黑表笔接触该待测电阻两端之前，必要的操作及其顺序应当是
A. 将红表笔和黑表笔接触
B. 把选择开关旋转到“×10”位置
C. 把选择开关旋转到“×100”位置
D. 调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
（2）该同学在做好正确操作后，表盘指针如图所示，则该电阻阻值为_________Ω。
（3）在“测定电池的电动势和内阻”的实验课上，小明、小华和小阳三人利用铜片、锌片、马铃薯制作了水果电池，铜片为电源的正极，锌片为电源的负极。经查阅资料，水果电池的内阻与选用的水果、两电极之间的距离及电极面积大小有关，一般在几百至几千欧姆之间。
为了估测水果电池的电动势和内阻，先用多用电表进行测量，如图甲所示，组内三位同学的操作如下，你认为正确的操作是_______。
A.小明选择直流电压挡，直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量电动势
B.小华选择欧姆挡，直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量内阻
C.小阳选择欧姆挡合适的倍率，然后将红表笔和黑表笔短接，进行欧姆调零，最后直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量内阻
小组拟用“伏安法”测定水果电池的电动势和内阻，选用了如下器材：开关、导线、滑动变阻器 （0~20Ω）、电压表V （量程0~3V， 内阻约3kΩ）、电流表A（量程0~0.6A， 内阻约0.125Ω）。请回答： 应选择________（填“图乙”或“图丙”） 进行测量更为精准。
【答案】（1）BAD （2）190
（3） ①. A ②. 图丙
【解析】
【小问1详解】
欧姆挡表盘中央刻度为15，多用电表测量了一个13Ω的电阻选择的倍率为“×1”； 现在需要再测量一个阻值约为200Ω的电阻时，根据电阻测量值=欧姆表指针对应示数倍率，故应该将欧姆表的倍率换为“”； 换挡后必须重新进行欧姆调零，将红表笔和黑表笔接触，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，然后再进行测量，故操作顺序为BAD。
【小问2详解】
根据表盘刻度， 该电阻阻值为
【小问3详解】
[1]A．可以用多用电表的直流电压挡测粗测电源电动势，故A正确;
BC．由于欧姆表有内置电源，为保护电表不能用多用电表的欧姆挡直接测电源内阻，故BC错误。.
故选A。
[2]水果电池的内阻很大，电压表的分流作用不能忽略，若采用图乙，电压表的电流对实验影响很大，实验误差较大，为减小实验误差，应采用图丙。
16. 某同学用伏安法测量导体的电阻率，现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。采用分压电路接线，待测电阻丝Rₓ阻值约为5Ω。
（1）图甲是未完成的实物连线图，图中a为待测导体右端接线柱，b为电流表正极接线柱，c为滑动变阻器左上端接线柱，d为滑动变阻器左下端接线柱。则导线①应连接________（选填a或b），导线②应连接________（选填c或d）。
（2）正确接线后某次实验电流表和电压表读数如图丙，则电流表读数为____A，电压表读数为____V。
（3）请在图乙的U-I图线中描出该点坐标并画出拟合图线________，根据图像求得Rx的阻值为______Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）某次用螺旋测微器测金属丝直径d，示数如图丁所示，则d=_______mm。
（5）金属丝的长度为l，写出该金属丝的电阻率的表达式____________（用U、I、d、l表示）。
【答案】（1） ①. a ②. d
（2） ①. 0.42 ②. 1.50
（3） ①. ②. 4.4（4.1~4.4）
（4）1845（1.841~1.845均可）
（5）
【解析】
【小问1详解】
[1]由于
所以电流表应采用外接法，则导线①应连接a；
[2]由于滑动电阻器采用分压式接法，所以导线②应接d。
【小问2详解】
[1]由于电流表量程为0.6A，所以每一小格为0.02A，电流表读数为0.42A；
[2]由于电压表量程为3.0V，所以每一小格为0.1V，电压表读数为1.50V。
【小问3详解】
[1]在图中描点，拟合U-I图线如图所示
[2]图线斜率表示电阻阻值，所以
【小问4详解】
螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以
【小问5详解】
根据电阻定律
所以
四、论述计算题（共4个小题，共36分。解答时写出必要的文字说明和原始公式，只写出最后答案不得分）
17. 如图所示， 电源电动势E为12V， 内阻r为1Ω， 电阻为1Ω，为6Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V， 线圈电阻RM为0.5Ω， 问：
（1）通过电动机的电流IM大小是多少？
（2）电动机正常工作时产生的机械功率是多大？
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
设流过干路的电流为，根据闭合电路的欧姆定律有
解得
设流过电流为，则有
则流过电动机的电流为
【小问2详解】
电动机的输入功率为
电动机的热功率为
电动机的机械功率为
18. 如图所示，在水平绝缘光滑桌面上用一根长为L的轻绳将一个质量为m、电量为+q的小球系在O点。平行于桌面方向有一匀强电场，场强大小为E，将小球拉至图中A点处，此时绳OA与电场方向垂直，OB与电场强度的方向相同。
（1）从A点静止释放小球，小球运动到B点时绳子的拉力多大？
（2）要让小球能够在水平面内绕O点做完整的圆周运动，小球在A点至少以多大的速度释放？
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
对小球，从A到B由动能定理得
则
在B点，根据牛顿第二定律可得
则
【小问2详解】
小球在绳子拉力和电场力的作用下在水平桌面上做圆周运动，此处与竖直面圆周运动情境类似，可以把电场力等效为重力，则B点为圆周运动的等效最低点，沿OB连线反向延长线与圆周运动轨迹交于点C，C点为等效最高点，要让小球做完整圆周运动，则在C点应满足
对小球，从A到C，由动能定理得
则
19. 如图，在xOy平面内，有沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），一质量为m、电荷量为+q的粒子从O点沿y轴正方向以某一速度射入电场，A、B为其运动轨迹上的两点，且对应的横坐标，已知该粒子在A点的速度大小为v，方向与电场方向的夹角为60°，当粒子运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°，不计粒子重力，求：
（1）粒子的初速度v0；
（2）粒子从A到B电势能的变化量；
（3）A、B两点纵坐标的变化量△y。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子做类平抛运动，y轴方向做匀速直线运动，则有
解得
（2）粒子在B点，根据速度分解有
结合上述解得
粒子从粒子从A到B过程，根据动能定理有
根据功能关系有
解得
（3）粒子从粒子从A到B过程，沿x轴方向有
，
，，
解得
，，
粒子从粒子从A到B过程，沿y轴方向有
，
解得
20. 目前正在运转的我国空间站天和核心舱，搭载了一种全新的推进装置——离子推进器，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放。该装置获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场（初速度忽略不计），A、B间电压为U，使正离子加速形成离子束，在加速过程中引擎获得推力。单位时间内飘入的正离子数目为N，离子质量为m，电荷量为Ze，其中Z是正整数，e是元电荷。
（1）求离子喷出加速电场的速度v及其所形成的等效电流I；
（2）求推力器获得的平均推力大小F；
（3）可以用离子推进器工作过程中产生的推力与电压为U的电场对离子做功的功率的比值X来反映推进器工作情况。通过计算说明，如果要增大X可以采取哪些措施。
【答案】（1），；（2）；（3）减小、或用比荷较小的粒子
【解析】
【详解】（1）在匀强电场中，根据动能定理
解得离子喷出加速电场的速度
根据电流的定义，等效电流为
（2）以内喷出的个离子为研究对象，根据动量定理
解得
根据牛顿第三定律，推力器获得的平均推力大小
（3）设内电场对个离子做功为，则电场做功的功率为
又
可得
则