广东省广州市第八十九中学高二上学期期中考试物理试题（解析版）-A4

这是一份广东省广州市第八十九中学高二上学期期中考试物理试题（解析版）-A4，共21页。试卷主要包含了答卷前，考生务必将自己的姓名等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第I卷和第II卷两部分，共100分。考试时间75分钟。
第I卷（选择题 共48分）
注意事项：
1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考号等信息填写在答题纸上。
2、答案必须填写在答题纸的相应位置上，答案写在试题卷上无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 如图所示的U-I图像中，直线①为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线②为某一电阻R的U-I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路。由图象可知（ ）
A. 此状态下R的阻值为4.0Ω
B. 电源电动势为3V，内阻为1.0Ω
C. 电源的输出功率为3.0W
D. 电源的效率为50%
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图像交点坐标，可得此状态下R的阻值为
故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律可得
根据图像可得电源电动势为
内阻为
故B正确；
C．电源的输出功率为
故C错误；
D．电源效率为
故D错误。
故选B。
2. 电路如图所示，电源内阻为r，、、为相同规格小灯泡，当滑动变阻器R的滑片向左滑动时（ ）
A. 比暗
B. 干路电流增加
C. 灯泡L1变暗
D. 灯泡变亮
【答案】B
【解析】
【详解】A．通过的电流等于的电流与的电流之和，则的电流大于的电流，所以比亮，故A错误；
BCD．当滑动变阻器R的滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路阻值变小，则电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则通过的电流增大，灯泡变亮，两端电压增大，根据
可知两端电压减小，则灯泡变暗，故B正确，CD错误。
故选B。
3. 如图所示为某静电除尘装置示意图，带电的烟尘微粒进入电极和集尘板间的电场后，在电场力作用下由a经b最终被吸附在集尘板上，其运动轨迹如图中虚线所示。不计烟尘微粒的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 烟尘微粒带正电
B. 烟尘微粒在a点的加速度小于在b点的加速度
C. a点的电势高于b点的电势
D. 烟尘微粒在a点的动能小于在b点的动能
【答案】D
【解析】
【详解】A．由烟尘微粒的运动的轨迹可知，烟尘微粒受电场力的方向指向轨迹的内侧，即电场力的方向指向右上方，与电场线方向相反，则烟尘微粒带负电，故A错误；
B．电场线密的地方电场强度大，可知，可知烟尘微粒在点受到的电场力大于在点受到的电场力，则烟尘微粒在a点的加速度大于在b点的加速度，故B错误；
C．根据沿电场方向电势降低，结合等势面与电场线垂直，可知a点的电势低于b点的电势，故C错误；
D．从到电场力的方向与速度方向之间的夹角为锐角，可知电场力做正功，所以烟尘微粒的动能增加，即烟尘微粒在点的动能小于在点的动能，故D正确。
故选D。
4. 为了避免遭受雷击，在高大的建筑物上安装尖端导体——避雷针，云层中的大量电荷可以通过避雷针直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。如图是某次避雷针放电时，其带电云层和避雷针之间三条等势线的分布示意图（图中虚线表示），图中实线上A点和B点为空气分子被电离后的某个电荷运动轨迹上的两点，该电荷的重力不计，则（ ）
A. 避雷针周围的电场方向指向避雷针尖端
B. 越靠近避雷针尖端附近电势变化越快
C. 同一电荷在A点的加速度大于在B点的加速度
D. 由于不知道电荷电性，无法比较该电荷在A点和B点的电势能大小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A. 避雷针周围的电场方向和避雷针所带的电荷有关，而避雷针所带电荷是感应电荷，它的极性和云层所带电荷极性相反，由于不知道云层所带电荷的极性，所以避雷针周围的电场方向不能确定，故A错误；
B. 根据等势线可知，越靠近避雷针尖端电势变化越快，故B正确；
C. 根据等势线越密集的地方电场强度越强，由题图可得
根据牛顿第二定律可得
所以，同一电荷在A点的加速度小于在B点的加速度，故C错误；
D. 由题图知，若电荷从A运动到B，电场力方向与位移方向夹角小于，电场力做正功，电势能减小，即
若电荷从B运动到A，电场力做负功，电势能增加，有
故D错误。
故选B。
5. 如图所示为某手机内部加速度传感器的俯视图，M、N为电容器的两极板，M板固定在手机上，N板通过两个完全相同的水平弹簧与手机相连，电容器充电后与电源断开。手机静止时，M、N间距离为d0，弹簧为原长状态，电压传感器示数为。不计摩擦，若手机在水平面内运动的加速度如图中所示，则（ ）
A. M、N间距离将小于d0
B. 电容器的电容变大
C. M、N板间的电场强度变小
D. 电压传感器的示数大于U0
【答案】D
【解析】
【详解】AB．若手机有向右的加速度，则N板加速度向右，合力向右，弹力向右，弹簧被压缩，两板间距变大，大于d0，根据
可知电容器的电容C变小，故AB错误；
C．根据
，，
联立可得
电容器充电后与电源断开，则电荷量Q不变，可知M、N板间的电场强度不变，故C错误；
D．电容器充电后与电源断开，则电荷量Q不变，根据
由于电容器的电容C变小，可知电容器两端电压变大，电压传感器的示数大于U0，故D正确。
故选D。
6. 如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10V 10W”，B灯“60V 60W”，C灯“20V 20W”，D灯“20V 20W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是（ ）
A. PB>PD>PA>PCB. PB>PD>PC>PA
C. PB>PA>PD＝PCD. PA>PC>PD>PB
【答案】C
【解析】
【详解】A灯正常工作时电阻
B灯正常工作时电阻
C灯正常工作时电阻
D灯正常工作时电阻
A灯和B灯电流相等，由
，
可知
C灯和D灯电压相等，由
，
可知
C灯和A灯，由
，，
可知
故C正确，ABD错误。
故选C。
7. 如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是（ ）
A. 直导线中的电流方向垂直纸面向外
B. b点的实际磁感应强度为，方向斜向右上方
C. c点的实际磁感应强度为零
D. d点的实际磁感应强度跟b点的相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1T，由安培定则知直导线中的电流方向垂直纸面向里。故A错误；
B．通电导线在b处产生的磁场竖直向上，根据平行四边形定则可知b点的实际磁感应强度为T，方向斜向右上方，与B的夹角为45°，故B正确；
C．通电导线在c处产生的磁场水平向右，所以c点的实际磁感应强度2T，方向向右。故C错误；
D．通电导线在d处产生的磁场竖直向下，根据平行四边形定则可知d点的实际磁感应强度为T，方向斜向右下方，与B的夹角为45°，故D错误。
故选B。
8. 用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关，待电流稳定后再闭合开关，通过传感器的电流随时间变化的图像是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】闭合开关后，电容器充电，电容器电压与电源电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，充电完成后，电容器电压等于电源电压，此时电路中电流为零；
再闭合开关，因为电容器电压大于电压，则电容器放电，电容器电压与电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电压等于电压，此时电路中电流为零。
故选A。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 某同学为商店设计了一个感应门铃，强磁条固定在门框上，线圈和语音系统固定在平开门（前后开）上，当线圈中感应出一定强度的电流信号时，自动触发语音系统发出语音，下列说法中正确的是（ ）
A. 开门时发出语音B. 开门时不发出语音
C. 开门时线圈的磁通量增大D. 关门时线圈的磁通量增大
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．开门、关门时，线圈磁通量都发生了改变，都会出现感应电流，语音系统都会发出语音，故A正确，B错误；
CD．开门时线圈的磁通量减小，关门时线圈的磁通量增大，故C错误，D正确。
故选AD。
10. 如图所示匀强电场E的区域内，在O点处放置一点电荷+Q，a、b、c、d、e、f为以O为球心的球面上的点，aecf平面与电场平行，bedf平面与电场垂直，则下列说法中正确的是（ ）
A. b、d两点的电场强度不相同
B. b、d两点的电场强度相同
C. 点电荷+q在球面上任意两点之间移动时，静电力一定做功
D. 将点电荷+q在球面上任意两点间移动，从a点移动到c点电势能的变化量一定最大
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．点电荷＋Q在b、d两点的电场强度大小相等，方向相反，可知与匀强电场叠加后，合场强方向不同，故A正确，B错误；
C．在点电荷＋Q形成的电场中，球面属于等势面，点电荷+q在球面上任意两点之间移动时，点电荷＋Q的电场一定对其不做功，但是外加匀强电场在球面上各点电势不相等，点电荷+q在球面上任意两点之间移动时，该匀强电场对其做功，故C错误；
D．点电荷＋Q在球面上任意点的电势均相等；匀强电场在球面上的a点的电势最高，在球面上的c点的电势最低；故叠加后球面上的a点的电势最高，c点的电势最低，根据可知将点电荷＋q在球面上任意两点之间移动，从a点移动到c点电场力做功最大，电势能的变化量最大，故D正确。
故选AD。
11. 如图所示，带电的平行金属板电容器水平放置，电荷量相同、重力不计的带电微粒A、B以相同的初速度从不同位置平行于金属板射入电场，结果打在金属板上的同一点P，不计微粒的重力及两微粒之间的库仑力。下列说法正确的是（ ）
A. 在电场中，微粒A运动的时间比B的长
B. 在电场中，微粒A、B运动的时间相同
C. 微粒A的质量比微粒B的小
D. 打在P点时，微粒A的速度比微粒B的速度小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．两个带电粒子进入电场后都做类平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，运动时间为
因为x、相等，则t相等，故A错误，B正确；
C．在竖直方向上两个粒子做初速度为零的匀加速直线运动，有
可得粒子的电荷量为
q、t、E相等，可知，，所以微粒A的质量比微粒B的小，故C正确；
D．在P点，根据速度分解可知
由图可知A的偏转角更大，所以微粒A的速度比微粒B的速度大，故D错误。
故选BC。
12. 某同学在练习使用多用电表的过程中：
（1）使用多用电表测量电阻时，他的操作过程如下：
① 将红、黑表笔分别插入多用电表“＋”“－”插孔，选择开关旋至电阻“×100”挡；
② 将红、黑表笔短接，调节__________旋钮使指针对准电阻挡的______（选填“0”或“∞”）刻度线；
③ 将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按______的顺序进行操作，再完成待测电阻的测量。
A．将K旋转到电阻挡“×1000”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行欧姆调零
指针偏转如图甲所示，读出电阻的阻值为_______Ω；
④ 将选择开关旋至“OFF”挡，取出红、黑表笔。
（2）如图乙所示，该同学利用多用电表测定某电阻两端的电压，将选择开关拨到直流电压挡合适的位置后，应将黑表笔与 ______（选填“A”或“B”）端接触。
【答案】（1） ①. 欧姆调零 ②. 0 ③. ADC ④. 18000
（2）B
【解析】
【小问1详解】
②[1][2]将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针对准电阻挡的0刻度线；
③[3]选择开关旋至电阻“×100”挡，将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，可得待测电阻阻值较大，应将将K旋转到电阻挡“×1000”的位置，再将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行欧姆调零，最后将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接。故应按ADC的顺序进行操作，再完成待测电阻的测量。
[4]指针偏转如图甲所示，读出电阻的阻值为
【小问2详解】
如图乙所示，该同学利用多用电表测定某电阻两端的电压，将选择开关拨到直流电压挡合适的位置后，应将红表笔与A端接触，黑表笔与B端接触。
13. 在“测量干电池的电动势和内阻”实验中


（1）部分连线如图1所示，导线a端应连接到________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为________V。
（2）测得的7组数据已标在如图3所示坐标系上，用作图法求干电池的电动势________V和内阻________Ω。（计算结果均保留两位小数）
【答案】 ①. B ②. 1.20 ③. 1.50 ④. 1.04
【解析】
【详解】（1）[1]电压表测量的电压应为路端电压，开关应能控制电路，所以导线a端应连接到B处；
[2]干电池电动势约为1.5V，电压表选择量程，分度值为0.1V，题图中电压表读数为1.20V；
（2）[3][4]作出如图所示

根据闭合电路欧姆定律
可知
图像纵轴截距为电源电动势可得
图像斜率的绝对值等于电源内阻
【点睛】
14. 为了精确测量一段金属丝的电阻，实验室给出了以下实验器材：
A．两节新的干电池
B．电压表V1（量程0~3V，内阻约为1kΩ） C．电压表V2（量程0~15V，内阻约为5kΩ）
D．电流表A（量程0~100mA，内阻为10Ω）E．电阻箱R1（0~999.0Ω，额定电流1A）
F．滑动变阻器R2（0~5Ω，额定电流1A） G．滑动变阻器R3（0~200Ω，额定电流1A）
H. 电键和导线若干
（1）某兴趣小组设计如图所示电路图，则电压表应选___________。实验为了使测量范围更广，数据采集更多，滑动变阻器应选_________（填器材前的字母），并在图甲中将电路补充完整______________。
（2）要将电流表A的量程扩大至0.6A，电阻箱连入的电阻值为___________Ω。
（3）根据电路图连接好电路，闭合开关前，调节滑动变阻器P置于_____端（选填“左”或“右”）。
（4）如图乙，用螺旋测微器测量得到金属丝的外径D=_______mm，用游标卡尺测得金属丝的长度为L=_____mm，测量中电压表的示数为U，电流表的示数为I，则该金属丝电阻率___________（用相应的字母符号表示）
【答案】（1） ①. B ②. F ③. 见解析
（2）2.0 （3）左
（4） ① 4.700 ②. 102.30 ③.
【解析】
【小问1详解】
[1]两节新的干电池电压约为3V，，则电压表应选B。
[2]实验为了使测量范围更广，数据采集更多，滑动变阻器应选阻值较小的F。
[3]为了数据采集更多，滑动变阻器应采用分压接法；由于电流表的量程较小，但内阻已知，所以可以用电阻箱与电流表并联改装成一个量程大一些的电流表，且该改装后的电流表内阻已知，所以电流表应采用内接法，故完整电路图如图所示
【小问2详解】
要将电流表A的量程扩大至0.6A，则有
可得电阻箱连入的电阻值为
【小问3详解】
闭合开关前，应使分压电路的电压从零开始调节，应调节滑动变阻器P置于左端。
【小问4详解】
[1]螺旋测微器精确值为，由图可知金属丝的外径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知金属丝的长度为
[3]设电流表的内阻为，则改装后电流表的内阻为
测量中电压表的示数为U，电流表的示数为I，则通过金属丝的电流为
金属丝两端的电压为
则金属丝电阻为
根据电阻定律可得
联立可得该金属丝电阻率为
15.
（1）如图所示，在绝缘的光滑水平面上有A、B两个点电荷，A带正电，B带负电，电荷量都是q，它们之间的距离为d。为使两电荷在电场力作用下都处于静止状态，须在水平方向加一个匀强电场，已知静电力常量为k，则该电场的场强大小E＝____________。
（2）若将一个电量为2.0×10-10C的正电荷，从M点移到电场中N点需要克服电场力做功8.0×10-9J，N点为零电势点，则M点的电势为φ＝______________。
（3）一台电动机，额定电压是100V，电阻是2Ω。正常工作时，通过的电流为5A，则电动机正常工作时输出的机械功率为___________W。
【答案】（1）
（2）－40V （3）450
【解析】
【小问1详解】
对点电荷A进行受力分析，当匀强电场对点电荷的作用力等于两者间的库仑力时，两电荷都可以处于静止状态，根据二力平衡，有
则该电场的场强大小
【小问2详解】
因为克服电场力做功，电势能增加，电荷从M点移到电场中N点需要克服电场力做功8.0×10-9J，所以电势能增加8.0×10-9J，又因为N点为零电势点，所以电荷在M点的电势能为-8.0×10-9J，再根据电势与电势能的关系，M点的电势为
φ＝
【小问3详解】
电动机的输入功率为
热功率为
则电动机正常工作时输出的机械功率为
16. 如图所示电路，A、B为竖直放置的平行板电容器的两极板。一质量为且带正电的小球，用绝缘细线悬于两极板间的O点。闭合开关S后，小球静止时细线与竖直方向的夹角。已知两极板间距，电源电动势，内阻，电阻，，，，，求：
（1）电阻两端的电压；
（2）小球所带的电荷量。
【答案】（1）10V；（2）
【解析】
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可知
电阻两端的电压
得
（2）两板间的电场强度的大小为
解得
17. XCT扫描机可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图，其中产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内为偏转元件中的匀强偏转电场，方向竖直，经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，出电场后速度与水平方向成30°，打到水平圆形靶台上的中心点P，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）。已知MN两端的电压为U0，偏转电场区域水平宽度为L0，竖直高度够长，MN中电子束距离靶台竖直高度为H，忽略电子的重力影响、不考虑电子间的相互作用，不计空气阻力，电子质量为m，电量用e表示。求：
（1）经过加速电场加速后电子的速度v0的大小；
（2）偏转电场强度的大小；
（3）P点到偏转电场右边界的水平距离s。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
在加速电场中，根据动能定理有
解得
【小问2详解】
电子偏转时做类平抛运动，则有
，，
又
联立可得偏转电场强度的大小为
【小问3详解】
电子离开偏转电场后水平方向和竖直方向均做匀速运动，则有
联立解得
18. 如图所示，竖直平面内有一段绝缘的圆弧轨道AB和绝缘的水平轨道BC相切于B，其中AB圆弧轨道的圆心为O，圆心角θ＝53°，圆弧轨道光滑，BC轨道粗糙且足够长，滑块与轨道间的动摩擦因数μ＝0.5，轨道AB左侧区域存在一竖直向下匀强电场E1，BC轨道区域存在水平向右的匀强电场E2，一质量为m＝0.2kg，电量的滑块以一定的初速度从电场E1的左边界水平抛入，滑块恰好能做直线运动，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cs53°＝0.6.求：
（1）滑块的电性及E1的大小；
（2）若改变电场E1后，滑块以水平初速度v0＝3m/s抛入电场，滑块恰好能从A点沿切线滑入轨道，求滑到B点时轨道对滑块的支持力大小；
（3）在第（2）问的条件下，若电场E2的大小可在0到3×104N/C范围内调节，当E2取不同值时，求滑块在BC上运动的路程s。（s用E2表示）
【答案】（1）N/C
（2）116N （3）见解析
【解析】
【小问1详解】
依题意，滑块恰能做直线运动，有
解得
N/C
且滑块带负电。
【小问2详解】
滑块恰好能从A点沿切线滑入轨道，根据运动的分解，有
滑块从A点到B点的过程，根据动能定理，有
解得
在B点由牛顿第二定律可得
联立解得
【小问3详解】
滑块向右运动到速度为0时，有
解得
第一个临界值，当满足
有
第二个临界值，当滑块回到A点时，速度刚好减为0，有
解得
可知，当时，有
当时，滑块最终停在B点，有
解得
当时，有