北京市日坛中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题

这是一份北京市日坛中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．下列物理量属于矢量的是（ ）
A．电势B．电容C．电场强度D．电流强度
2．比值定义法是定义物理概念常用的方法，下列哪个表达式属于比值定义式（ ）
A．电场强度B．电场强度
C．电容D．电流
3．关于各种“电荷”，下列说法中正确的是（ ）
A．元电荷就是电子
B．公式中，Q指的是试探电荷的电荷量
C．体积很小的带电小球一定可以看成点电荷
D．检验电荷既要求电量足够小，又要求体积足够小。
4．如图所示，两个相同的金属球A、B（可看成点电荷）带等量异种电荷，两球相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F，现让另一个相同的不带电的金属小球C先后与A、B两球接触后移开，这时A、B两球之间的相互作用力的大小是（ ）
A．B．
C．D．
5．电量值为q的点电荷，在如图所示的两个固定的等量异种电荷和的连线的垂直平分线上从A移动到B，则下列说法正确的是（ ）
A．电场力先做正功后做负功B．电场力先做负功后做正功
C．电场力始终不做功D．电场力做功的正负，取决于q正负
6．截面积为S的导线中通有电流I，已知导线单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt内通过导线横截面的电子数是（ ）
A．B．C．D．
7．在下列四种情况中，a、b两点电场强度和电势都相同的是（ ）
A．距离正点电荷等距离的a、b两点
B．带等量异种电荷的无限大平行金属板之间的a、b两点
C．静电平衡状态下的导体中的a、b两点（两点都在导体内部）
D．等量异号电荷周围的电场，关于两电荷连线的中点对称的a、b两点
8．如图所示的实验装置中，已经充好电的平行板电容器，极板A接地，极板B与一个灵敏的静电计相接。现将A极板向左移动，B板保持不动，则电容器所带的电量Q、电容C、静电计指针偏角，电容器两极板间的场强E的变化情况是（ ）
A．Q变小，C不变，不变，E变小B．Q变小，C变小，不变，E不变
C．Q不变，C变小，变大，E不变D．Q不变，C变小，变大，E变小
9．下列关于电源电动势的说法正确的是（ ）
A．电源是通过静电力把其它形式的能转化为电能的装置
B．在电源内部正电荷从电势高处向低电势处移动
C．电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领
D．把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势也将变化
10．如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中（ ）
A．电压表与电流表的示数都减小
B．电压表与电流表的示数都增大
C．电压表的示数增大，电流表的示数减小
D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
11．如图所示，直线A为电源的图线，直线B为电阻R的图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率、电路的总功率及电源的效率分别是（ ）
A．4W、8W、50.0%B．2W、4W、50.0%
C．4W、6W、66.7%D．2W、3W、66.7%
12．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为零，电阻R1=2R2，在R2的两端并联上一段电阻忽略不计的导线Ｌ，则（ ）
A．通过电阻R1和R2的电流I1=I2
B．R1两端电压
C．导线L中通过的电流
D．使电阻R2断路，通过R1的电流不发生变化
13．如图所示，水平放置的平行金属板充电后板间形成匀强电场，板间距离为d，一个带电的液滴带电量大小为q，质量为m，从下板边缘射入电场，沿直线从上板边缘射出，则（ ）
①液滴做的是匀速直线运动
②液滴做的是匀变速运动
③两板的电势差为
④液滴的电势能减少了mgd
A．①③B．②③C．①③④D．②③④
二、多选题
14．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离。电源电动势，内阻，电阻。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度竖直向上射入板间，小球恰能到达A板。若小球电荷量为，质量为，不考虑空气阻力。（g取）则下列说法正确的是（ ）
A．将滑动变阻器滑片向上移动，其它条件不变，则小球将不能到达A板
B．电源的输出功率
C．路端总电压为24V
D．小球的电势能减少了
三、实验题
15．一个灵敏电流计允许通过的最大电流（满刻度电流）为，表头电阻，若将其改装成量程为0.1A的电流表，应 （选填“串联”或“并联”）一个电阻，阻值为 Ω；（保留3位有效数字）如图所示，这是某同学改装后的电压表，在使用中发现改装后的电压表的读数总比真实值偏小一些，若要调准，可采用的措施是
A．在电阻R上并联一个比其大得多的电阻
B．在电阻R上并联一个比其小得多的电阻
C．在电阻R上串联一个比其大得多的电阻
D．在电阻R上串联一个比其小得多的电阻
16．某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值，第一次将多用电表面板上旋钮旋到档，正确操作后发现指针指到图中虚线①位置，选用的欧姆档不太合适，于是又改换另一欧姆档测量，第二次测量时电表指针所指的位置如图中的虚线②所示，则该同学换用的是欧姆档的 档。（选填“×100”或“×1”）换挡后的测量有关操作：
A、将两根表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针的位置
B、将两根表笔短接，并进行欧姆调零
C、记下电阻值
D、将多用电表面板上旋钮旋到“OFF”档
（1）根据上述有关操作将两次的合理实验步骤按顺序写出（用上述操作项目前面的字母表示，且可以重复使用） 。
（2）该电阻的阻值是 Ω。
17．现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示。

（1）由图读得圆柱体的直径为 mm，长度为 cm。
（2）若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ= 。
18．某同学想用电压表和电流表比较精确地测量一个大约为5Ω左右电阻的阻值，他找来如下器材：
A．电源：电动势3V，内阻约0.5Ω；
B．电流表：量程为0.6A，内阻约为2Ω；
C．电流表：量程为3A，内阻约为2Ω；
D．电压表：量程为3V，内阻约为2KΩ；
E．电压表：量程为15V，内阻约为2KΩ；
F．滑动变阻器：最大阻值15Ω，额定电流1.0A；
G．开关一个；导线若干。
（1）此实验电流表应选择 ，电压表应选择 （选填器材前的字母）。
（2）为了减小实验误差，电流表和电压表的连接方法应该选用图1中的 （选填“甲”或“乙”），采用这种方式测量的结果与真实值相比偏 （选填“大”或“小”）。
（3）他在相关实验手册中，看到图2所示的两种滑动变阻器的连接方式，他选择了其中一种，经过实验他得到下表中的数据。
由数据可知，他选择的滑动变阻器的连接方式是图2中的 （选填“甲”或“乙”）。你的判断依据是： 。
19．在测量一节干电池的电动势E和内电阻r的实验中，实验电路如图所示，使用下列器材进行了实验
A．电流表（0~0.6A，内阻约0.125Ω）
B．电压表（0~3V，内阻约3kΩ）
C．变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）
D．待测干电池、电键S和导线若干
（1）李明同学所在小组实验测得的几组数据已在图中标出，如图丙所示．根据数据点位置完成了图线，并由图线求出该电池的电动势 V，电阻 Ω。（此空保留2位有效数字）
（2）用这种方法测出的r值比真实值 （选填“偏大”、“偏小”、“相等”）。
四、解答题
20．如图所示，电源的电动势是6V，内阻是0.5Ω，小电动机M的线圈电阻为0.5Ω，限流电阻R0为3Ω，若理想电压表的示数为3V，试求：

（1）电源的总功率和电源的输出功率；
（2）电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率．
21．如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成37°角，重力加速度为g，，。
（1）判断小球的带电性质；
（2）求该匀强电场的电场强度E的大小；
（3）若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧，将小球由静止释放，求小球运动到最低点时的速度v的大小及此时细线对小球的拉力F的大小。
22．如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为，M、N两板间的电压为，两板间的距离为d，板长为，板右端到荧光屏的距离为，电子的质量为m，电荷量为e。求：
（1）电子穿过A板时的速度大小；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量y；
（3）电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功W；
（4）P点到O点的距离。
23．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。实际中的电容器在外形结构上有多种不同的形式，但均可以用电容描述它的特性。
（1）在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质就组成一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。图1为一平行板电容器的充电电路，在充电过程中两极板间电势差u随电荷量q的变化图像如图2所示。类比直线运动中由图像求位移的方法，在图中画网格线表示当电荷量由增加到的过程中电容器增加的电势能。
（2）同平行板电容器一样，一个金属球和一个与它同心的金属球壳也可以组成一个电容器，叫做球形电容器。如图3所示，两极间为真空的球形电容器，其内球半径为，外球内半径为，电容为，其中k为静电力常量。请结合（1）中的方法推导该球形电容器充电后电荷量达到Q时所具有的电势能的表达式。
（3）孤立导体也能储存电荷，也具有电容。
a．导体球看作另一极在无穷远的球形电容器，根据球形电容器电容的表达式推导半径为R的孤立导体球的电容的表达式。
b．金属小球用导线与大地相连，我们就会认为小球的电荷量减小为0。请结合题目信息及所学知识解释这一现象。
c．我们知道，金属导体带电后，尖端特别容易放电，其原因是导体表面突出部分越尖锐的地方电荷的密度（即单位面积的电荷量）越大。请结合（b）问中的结论，分析为何在尖端部分电荷密度较大？以下公式可能会用到：球体表面积公式为。
电压U/V
0.10
0.40
0.60
1.00
1.20
1.50
1.70
2.00
电流I/A
0.02
0.08
0.12
0.19
0.25
0.31
0.34
0.40
参考答案：
1．C
【详解】矢量：既有大小又有方向，且合成、分解时满足平衡四边形定则。
A．电势只有大小没有方向，是标量，A错误；
B．电容只有大小没有方向，是标量，B错误；
C．电场强度既有大小又有方向，且合成、分解时满足平衡四边形定则，因此是矢量，C正确；
D，电流强度虽然有大小和方向，但合成、分解时不满足平行四边形定则，因此是标量，D错误。
故选C。
2．B
【详解】所谓比值定义法，就是用两个基本的物理量的"比"来定义一个新的物理量的方法，而这个新的物理量与这两个物理量之间没有关系，只是用它们的比求得该物理量。
A．在匀强电场中，在沿着电场线方向相同的距离，电势差越大的电场强度越大，E与U，d有关，因此不是比值定义，A错误；
B．电场强的大小与试探电荷大小及试探电荷所带电荷量无关，是由电场本身的性质决定的，是比值定义，B正确；
C．电容器的大小与两个极板的正对面积成正比，与两板间距离成反比，因此不是比值定义，C错误；
D．根据欧姆定律，电流强度大小与力在电阻两端的电压力正比，与电阻阻值成反比，因此不是比值定义，D错误。
故选B。
3．D
【详解】A．元电荷是质子或电子所带的电荷量，不是电子，A错误；
B．公式中，Q指的是场源电荷的电荷量；B错误；
C.点电荷是理想化模型，是指当带电体本身的大小与相互间的距离小的多时，带电体可以看成点电荷，不是体积很小的带电小球一定可以看成点电荷，C错误；
D．检验电荷要求体积足够小，电量足够小，D正确。
故选D。
4．A
【详解】设原来A、B所带电荷量分别为、，距离为，则有
小球C先与A球接触后，电荷量为
小球C后与B球接触后，电荷量为
则有
故选A。
5．C
【详解】根据等量异种电荷电势分布可知，等量异种电荷连线垂直平分线是一条等势线，各点电势相等，任意两点电势差为零，根据电场力做功公式
可知电场力始终不做功。
故选C。
6．A
【详解】在时间Δt内通过导线横截面的电子数是
或者
故选A。
7．C
【详解】A．甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点，场强大小相等，但是方向不同；两点的电势相等，故A错误；
B．带等量异种电荷的无限大平行金属板之间的a、b两点电场强度相同，b点电势比a点电势低，故B错误；
C．处于静电平衡状态下的导体是等势体，内部场强处处为零，即a、b两点电场强度和电势都相同，故C正确；
D．等量异号电荷周围的电场，关于两电荷连线的中点对称的a、b两点电场强度相同，b点电势比a点电势低，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】电容器所带电量不变，A极板向左移动，B板保持不动，两板间距增大，根据
，，
得
则C变小，U变大，静电计指针偏角变大，E不变。
故选C。
9．C
【详解】A．电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置，A错误；
B．电源内部的电流由负极流向正极，则在电源内部正电荷从电势低处向高电势处移动，B错误；
C．电源电动势反映了电源供电本领，即反映了电源内部非静电力做功的本领，C正确；
D．电源电动势与电路结构无关，不会改变，D错误。
故选C。
10．A
【详解】当滑片下移时，滑动变阻器接入电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小；
由欧姆定律可知，R1上的分压增大，而路端电压减小，故并联部分的电压减小，则通过R2的电流减小。
故选A。
【点睛】
11．C
【详解】由图可知，电动势为3V，路端电压为2V，干路电流为2A，电源的输出功率为
电路总功率为
电源的效率为
故选C。
12．D
【详解】A．根据题意R2被短路，没有电流通过电阻R2，电阻R1中有电流通过，A错误；
BC．R2被短路，电源内阻为零，则电路中只有电阻R1，所以其两端电压大小等于电源电动势大小，根据闭合电路欧姆定律得通过导线L中电流为
BC错误；
D．此时电阻R2处于被短路状态，若将电阻R2断开，电阻R2仍然不接入电路，电路中电阻无变化，所以通过R1的电流不发生变化，D正确。
故选D。
13．C
【详解】液滴进入竖直方向的匀强电场中，所受的电场力方向竖直向上或竖直向下，因为微粒做直线运动，可知电场力方向必定竖直向上，而且电场力与重力平衡，液滴做匀速直线运动，①A正确，②错误；
液滴从下极板运动到上极板的过程中，由动能定理有
qU-mgd=0
解得
③正确；
液滴进入竖直方向的匀强电场中，重力做功-mgd，微粒的重力势能增加，动能不变，根据能量守恒定律得知，微粒的电势能减小了mgd，④正确。
故选C。
14．AB
【详解】A．初始时，小球恰能到达A板，根据动能定理有
解得
将滑动变阻器滑片向上移动，其它条件不变，滑动变阻器阻值增大，电容器两板间的电势差增大，则小球将不能到达A板，故A正确；
B．根据闭合电路的欧姆定律
解得
电源的输出功率
故B正确；
C．路端总电压为
故C正确；
D．电场力做功为
根据功能关系可知小球的电势能增加了，故D错误。
故选AB。
15． 并联 0.101 A
【详解】[1][2][3]将电流计改装为电路表，应并联一个阻值，由
并联的阻值为
读数偏小，则需要让电流适当大一些，在相同电压下，应使电阻R减小一些，可以并联一个比其大得多的电阻。
故选A。
16． ×100 BABCD 18
【详解】[1]虚线①位置读书过大，说明倍率较低，则需把档换用×100档。
（1）[2]实验步骤为：将两根表笔短接，并进行欧姆调零。将两根表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针的位置，若读数较大，则把档换用×100档。换档后，重新进行欧姆调零，记下电阻值。实验完毕，将多用电表面板上旋钮旋到“OFF”档。故顺序为BABCD。
（2）[3]电阻的阻值是。
17． 1.845/1.844/1.846 4.240
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm，可得圆柱体的直径为
[2]20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，可得长度为
（2）[3]根据电阻定律可得，电阻率的关系式为
18． B D 甲 小 乙 电表示数几乎从零开始变化
【详解】（1）[1][2]电源电动势为3V，待测阻值约为5Ω。可知，电流的最大值约为0.6A，则电流表选择B，电压表选择D。
（2）[3][4]由于
则电压表分流造成的误差较小，电流表采用外接，选择图1中的甲。由
测量值小于真实值。
（3）[5][6]电表示数几乎从零开始变化，则滑动变阻器采用分压式，连接方式是图2中的乙。
19． 1.47 0.55 偏小
【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律
得
则
，
（2）[3]当电压表为零时，电流值为短路电流，即短路电流是准确的。实际情况是：由于电压表分流，任意电压表示数，干路电流都大于电流表示数，导致斜率变小。即测出的r值比真实值小。
20．(1)6 W；5.5 W (2)2.5 W；2 W
【详解】（1）在串联电路中,电压表读R0两端的电压,由欧姆定律得
电源的总功率：
由能量转化和守恒定律得：
（2）电源的输出功率为电动机和限流电阻获得功率之和，
有得
21．（1）负电；（2）；（3）
【详解】（1）由图可知，小球所受电场力与电场强度的方向相反，则小球带负电。
（2）由平衡得
电场强度为
（3）根据动能定理
得
最低点时，根据牛顿第二定律
得
22．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）电子经电压加速后的速度为，根据动能定理得
解得
（2）电子以速度进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动．设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场运动的时间为，电子的加速度为a，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为y．根据牛顿第二定律和运动学公式得
又因为
电子在偏转电场中做类平抛运动，有
以上联立解得
（3）电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功
（4）方法一：设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为．根据运动学公式得
电子离开偏转电场后做匀速直线运动，设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为，电子打到荧光屏上的侧移量为，
如图所示
解得
P到O点的距离为
方法二：
根据推论，平抛运动速度的反向延长线交水平位移的中点，如图
可得
23．（1）见解析；（2）；（3）a．，b．见解析，c．见解析
【详解】（1）图像面积表示位移，电荷量由增加到的过程中电容器增加的电势能可以用图像与坐标轴围成的面积表示，如图
（2）因为电容器充电过程中两极板间电势差u随电荷量q的变化图像所示
所以当电荷量达到Q时所具有的电势能可以用图线轴围成的面积表示，即
根据电容的定义式
可得
带入可得
（3）a．半径为R的孤立导体球可作另一极在无穷远的球形电容器，，，带入球形电容器电容表达式
可得
b．地球也可以看成一个球形电容器，且半径越大，电容越大，地球半径远远大于金属小球半径，所以地球的电容远远大于金属小球的电容，用导线将两者连接后电势相同，根据
可知，地球的带电量远大于小球的带电量，而总的电荷量不变，所以可以认为小球的电荷量减小为0。
c．半径为R的带点球体电容为
设电压为U，则所带电量
单位面积的电荷量为，则
从上式可知，金属导体带电后，表面电势相等，越突出的地方，曲率半径越小，单位面积的电荷量越大，所以表面突出部分越尖锐的地方电荷的密度越大。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
D
A
C
A
C
C
C
A
题号
11
12
13
14






答案
C
D
C
AB