【期中真题】上海市复旦大学附属中学2022-2023学年高二上学期期中物理试题.zip

复旦大学附属中学 2022 学年第一学期

高二年级物理期中考试试卷

一、单项选择题（每题 3 分，共 24 分）

1. 提出“电场线”的科学家是（　　）

A. 库仑 B. 法拉第 C. 麦克斯韦 D. 爱因斯坦

2. 如图，该电路元器件对应的符号是（　　）

A.  B.

C.  D.

3. a、b和c三个带电小球，c带负电，a和b相互排斥，b和c相互吸引．则（     ）

A. a和b均带正电 B. a和b均负电

C. a带负电，b带正电 D. a带正电，b带负电

4. 一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，将它们并联接入电路，当电动机正常工作时，通过电动机的电流与通过电炉的电流的关系为（　　）

A. 电动机的电流大于电炉的电流 B. 电动机的电流等于电炉的电流

C. 电动机的电流小于电炉的电流 D. 无法判断

5. 电路中非静电力做功的本领取决于（　　）

A. 电路的总电流 B. 电源的电动势

C. 电源的内阻 D. 电路的路端电压

6. 有电动势为6V、内电阻为1.5Ω的蓄电池，串联后向的外电路供电，则电路的路端电压为（　　）

A. 6V B. 5V C. 4V D. 3V

7. 定值电阻 R1和小灯泡 R2的伏安特性曲线分别如图所示。若将 R1和 R2串联后接在 8 伏的电源两端，则 R1与 R2的电功率之比为（　　）

A. 1:2 B. 1:3 C. 2:3 D. 3:5

8. 在“利用单摆周期测重力加速度”实验中，若测得的 g 值偏大，可能的原因是（　　）

A. 摆球的质量太大

B. 测摆长时，仅测了线长，未加小球半径

C. 测周期时，把 n 次全振动误记为（n+1）次

D 摆球上端未固定牢固，振动中出现松动（摆长变长）

二、填空题（每空 2 分，共 20 分）

9. 金属导体中加上了电场，导体中的自由电子就在电场力的作用下，获得逆电场方向的加速度，从而使得电子获得沿加速度方向的速度（漂移速度），从而形成了电流。设漂移速度为ν，导体横截面为S，导体单位体积的自由电子数为n，则金属导体内的电流可表示为I = enSν。

（1）若一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1，单位体积的铜原子数为 ______ 个/m3；假设导线中每个铜原子贡献二个自由电子。铜导线中自由电子定向移动的平均速率为 ______ m/s。（保留三位有效数字）

（2）金属导体的电流也可由欧姆定律求出。若电阻的倒数称为电导G，单位是西门子（S），电导表示的欧姆定律为______。导体的电导与材料的电导率σ有关，是电阻率的倒数，即，由此可知电导率的单位是______（答案中需含有 S）。

（3）导体的电阻率 ρ 与温度有关，通常情况下，温度升高，金属电阻 _______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。当温度达到某一值时，电阻变为 0，这种现象称为 ________。

10. 某电路盒内是由两个定值电阻 R1、R2连接成电路。从该电路中引出四个端钮 1、 、2、 ，电路连接如图所示，I1，I2分别为通过端钮 1，2 的电流。

①若当端短接，端加 U1=8.0V 电压时，测得I1=2.0A，I2 = 2.0A。

②若当端短接，端加 U2=4.0V 电压时，测得I1=1.0A，I2= 1.5A。

（1）电路中 R1=_______Ω、R2=__________

（2）当端加电源 E=6.0V 内阻 r=1Ω，而端接RL=4.0Ω的负载时，I1=________A，该负载获得的功率P = _______W。（本小题中答案保留三位有效数字）

三、实验题（共 17 分）

11. 电容器是存储电荷和电能装置。我们可以将电容器连接电源，对电容器进行充电。电路图如图1所示，已知电源电压为8V，内阻不计。

（1）电键闭合，先将单刀双掷开关接2后断开，其目的是让电容器初始电量为_______；

（2）再将单刀双掷开关接1，并将此时刻记为。通过电流传感器（与计算机相连）观测得充电过程中电流传感器示数I随充电时间 t 变化的图像如图2曲线所示。在图中画一个竖立的狭长矩形（图中最左侧的阴影），它的面积所表示的物理量是_________；单位是_________。

（3）根据 I-t 图像估算电容器的电容约为_______F（保留两位有效数字）。

（4）当其他条件不变时，若更换一个电容更大的电容，充电时间将______（选填“变长”、“变短”或“不变”）。

（5）心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备（AED），通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。图为我校本部的 AED 设备，该心脏除颤器电容为 10μF，充电至5.0 kV 电压，如果电容器在 2.0 ms 时间内完成放电，这次放电的电量为_______C；此过程中通过人体的平均电流为_______A。

（6）电容器也是一个储能装置，已知电容器的电容为 C，两端电压为 U。请类比静止容器中水的重力势能，写出电容器储存能量的表达式_______（写出必要的推理过程）

四、简答题（共 39 分，本大题答题中请写出必要的文字说明和推理过程）

12. 本题对静电场的性质进行讨论。我们引入物理量电场强度E和电势φ定量描述静电场，也可以用电场线和等势面形象描绘。

如图所示，两带电小球A，B，质量相等，可视为点电荷和质点模型，固定在光滑水平面上，A的电量是B的电量的4倍，小球B带电量为q。实线为电场线，虚线为等势线。以点电荷A位置作为坐标原点，A指向B为x轴正方向，AB距离为L。

（1）请根据电场强度E的定义和库仑定律推导出距场源点电荷Q为r处的电场强度表达式。

（2）用EA和EB分别表示点电荷A、B产生的场强。请求出在x轴上EA与EB相同的点的坐标x1以及合场强为零的点的坐标x2。

（3）请求出AB连线上，在0<x<L的范围内，电势最低的点的坐标x3，并定性画出该点的等势线。

（4）若点电荷电场的电势公式是，Q为场源电荷电量，r为场点与场源电荷的距离，k为静电力常数。请写出点电荷A和B的电势能。（取无穷远处电势能为零）

（5）若同时静止释放两小球，当它们距离为2L时，请分别求出两小球的速度大小。

13. 美国科学家密立根通过油滴实验，首次测量了最小电荷量，并获得了 1923 年的诺贝尔奖。他设计的实验装置如图，用喷雾器向一个透明的圆柱形容器里喷入带电油滴，油液被喷射撕裂成油滴时，一般都是带负电的。将容器中 A、B 板接入电路。我们可以通过改变极板间的电压来控制油滴的运动，假设极板间为匀强电场。

（1）在虚框内画出控制电路图，可用的器材有：滑动变阻器、电压表；并标出直流电源的正负极。________

（2）调节电压，使油滴处于悬浮状态。两极板电压为 U，极板间距为d，设油滴质量为m，带电量为q，。请画出油滴的受力分析图________，并写出平衡方程。________

（3）由此可知，为测得电荷量q，需要测量油滴质量m。因m很小，需用如下方法测定：两极板不加电压，若油滴在下落时只受到重力和空气阻力，空气阻力与下落速度成正比。请定性分析油滴由静止开始下落过程中的运动情况。________

（4）根据斯托克斯定律可得空气阻力，其中η是空气的黏滞系数，r是油滴半径（油滴近似成球形），v为油滴下降的速率。请通过已有的知识，写出黏滞系数η的单位________（用国际基本单位表示）。

（5）油滴近似看成球形（半径未知），密度为ρ。测得油滴稳定运动时在t时间内向下通过位移为l，请写出油滴质量m的表达式。________（表达式中含有ρ、t、l、η 等物理量）

（6）写出油滴电量q的表达式。________

（7）重复对许多油滴进行实验之后，发现油滴电荷量皆为某最小固定值的整数倍。此最小带电量数值为________C，我们称之为________。