安徽省安庆市第一中学2021-2022学年高二上学期期中物理试题（Word版附解析）

安庆一中2021-2022学年度物理期中试卷高二年级第一学期考试时间：100分钟：第Ⅰ卷（选择题）一、选择题（12题，每题4分，共48分。1-8题为单选题，9-12题为多选题，多选题选不全得2分，错选不得分）1.超级电容以高达数千法拉的电容值和快速充、放电速率而闻名于世。某物理爱好者研究发现超级电容能增加电瓶车的续航，提升动力。他给普通电瓶车加装了超级电容，进行实地测试。他测得电瓶两端电压为58V，超级电容两端电压为42V。他把超级电容并联在电瓶两端，给电容充电，最终充到50V。下列说法中正确的是（　　）A.充电过程中超级电容两端的电压、电荷量和电容都缓慢增加B.充电过程中超级电容两端的电压和电荷量都增加，电容不变C.电瓶车工作过程中超级电容的电荷量逐渐减小，电容减小D.电瓶车工作过程中超级电容的电荷量不变，电容不变【答案】B【解析】【分析】【详解】AB．电容器的电容由本身结构决定，与充放电无关，与电量多少无关。充电过程，电压增加，电量增加，电容不变，故A错误，B正确；CD．接上超级电容后的电瓶车工作时，即电容器放电时，电量减小，电容不变，故CD错误。故选B。2.如图所示，实线OA和OP分别为某两种电学元器件的U－I图线，设OA上任意点对应的电阻为RA，OP上某点P对应的电阻为RP，则关于RA和RP，下列正确的是（　　）A.RA=5kΩ，RP=20kΩB.RA=10kΩ，RP=20kΩC.RA=5kΩ，RP=10kΩD.RA=10kΩ，RP=10kΩ 【答案】C【解析】【详解】根据图像可得实线OA对应的为线性元件，其斜率为电阻大小即实线OP为非线性元件，图线某一点的电阻大小等于该点与原点的连线的斜率，所以有故选C。3.油滴下落时受到空气阻力的大小与油滴半径、下落速度成正比，当阻力和重力相等时，它将以收尾速度v匀速下落，这时的空气阻力为krv（k为比例系数，r为油滴半径，v为收尾速度）。如图为密立根油滴实验的模拟装置，从喷嘴F喷出的雾状油滴由于摩擦而带电，一油滴以速度v穿过金属板P上的小孔S，进入P、Q两平行金属板间的匀强电场中在电场力作用下油滴最终以收尾速度在两板间匀速向下运动，已行电源两端电压恒为U，P、Q两板间的距离为d，则该油滴所带电量为（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【分析】【详解】无电场时，油滴只受重力和空气阻力两个力作用，当油滴下落一段时间后达到匀速运动时的速度v，由平衡条件得有电场时，油滴受重力、向上空气阻力和向上的电场力三个力作用，匀速运动时，合力为零，根据平衡条件得联立解得 故选C。4.如图所示AB两端电压保持不变，当开关S断开时电灯正常发光，当开关S闭合时，下列说法中正确的是（　　）A.电灯的功率变小；要使灯正常发光，滑块P应向下移动B.电灯的功率变小；要使灯正常发光，滑块P应向上移动C.电灯的功率变大；要使灯正常发光，滑块P应向下移动D.电灯的功率变大；要使灯正常发光，滑块P应向上移动【答案】A【解析】【分析】【详解】由电路图可知，开关S断开时，灯泡与滑动变阻器串联，当开关S闭合时，灯泡与电阻R并联后再与滑动变阻器串联，根据电阻的并联特点可知，灯泡与电阻R并联后的等效电阻比灯泡的电阻小，所以在滑块P不动的情况下，电路中的总电阻变小，根据可知干路电流变大，在滑块P不动的情况下，根据可知，变阻器两端的电压变大，电源电压不变，由串联电路的电压特点可知，灯泡与电阻R并联部分的电压变小，所以根据可知电灯的功率变小，要使灯正常发光，即灯泡的实际电压变大，根据串联电路的分压特点可知，应减小变阻器连入电路的电阻，所以滑块P应向下移动，BCD错误，A正确。故选A。5.如图，空间直角坐标系中的A（0,0,L）点和B（0,0,-L）点分别固定着电荷量均为Q的正点电荷。在两个电荷形成的电场中，一质量为m的离子P不计重力，恰好能够绕坐标原点O沿图示虚线轨道在xOy平 面内做匀速圆周运动。已知离子运动的速率为v，轨道半径为L，静电力常量为k。下列说法正确的是（　　）A.离子可能带正电B.虚线轨道上各点的场强大小为C.离子的电荷量绝对值为D.离子的电荷量绝对值为【答案】D【解析】【分析】【详解】A．因两个等量正电荷Q在两电荷连线的中垂面上的场强方向由圆心O指向外，离子P恰好能够绕坐标原点O沿图示虚线轨道在xOy平面内做匀速圆周运动，可知离子带负电，选项A错误；B．根据场强叠加可知虚线轨道上各点的场强大小为选项B错误；CD．离子做匀速圆周运动，则解得选项C错误，D正确。故选D。6.如图所示的电路中，每只定值电阻和灯泡的电阻以及电流表的电阻均为10Ω，灯泡正常发光的电流是0.5A。电源的电动势为3V，电压表的量程为3V，内阻为1000Ω。电流表的量程是1mA，当开关闭合后， 看到的现象是（　　）A.灯泡正常发光，两只电表指针几乎都接近满偏B.灯泡不发光，两只电表指针几乎都接近满偏C.灯泡烧坏，两只电表也因为电流过大而损坏D.灯泡不发光，两只电表指针几乎都不发生偏转【答案】B【解析】【分析】【详解】电压表被串联接入电路中，开关闭合后，由串联电路分压原理可知，电压表两端电压约为3V，接近满偏；灯泡两端电压几乎为0，不发光；由欧姆定律可知，电路中电流约为3mA，电流表与2个定值电阻并联，电流表内阻与定值电阻相等，由并联电路电流规律和欧姆定律可知，电流表中电流约为1mA，接近满偏。故选B。7.如图所示的光滑绝缘环沿竖直方向固定，两个可视为质点的带电圆环套在绝缘环上，其中带电圆环Q与绝缘环的圆心O等高，已知Q带正电，两环平衡时∠OQP=30°。则下列说法正确的是（　　）A.圆环P带负电B.圆环P、Q的质量之比为2：1C.圆环P、Q的电荷量之比为1：2D.圆环P、Q受绝缘环弹力之比为1：1 【答案】B【解析】【详解】A．对圆环Q受力分析，如图所示，则Q静止须受圆环P的斥力，即圆环P应带正电，A错误；B．根据力的平衡条件由Q的受力可知对圆环P受力分析，如图所示，则由几何关系可知F=mPgF2=2mPgcos30°所以即B正确；D．由以上分析整理得D错误；C．由题中的条件不能确定两圆环所带电荷量的关系，C错误。故选B。8.用绝缘材料制成的半径为R的管形圆环竖直放置，圆管内壁光滑，空间有平行圆环平面的匀强电场，质 量为m的带电荷量大小为q的两个小球以速度v先后进入管中，小球直径略小于管内径，两小球在管中均恰好做匀速圆周运动，重力加速度为g，不考虑两小球进入圆管前的相互作用，小球在管中运动过程中电荷量不变，圆环半径远大于圆管内径，则下列说法不正确的是（　　）A.两小球一定带同种电荷B.两球进入管中的最短时间差为C.两球进入管中的速度必须大于某个不为零的值D.两球均在圆环中运动时整个系统机械能不变【答案】C【解析】【分析】【详解】A．两球均在管中做匀速圆周运动时必须满足两个条件，①匀强电场的电场力做的功与重力做的功的代数和总为0；②两球连线总经过圆环圆心．满足①时两球一定带同种电荷，且故A正确；B．满足②时路程差等于圆环半个周长或半个周长的奇数倍，因此进入管中的时间差当时两球进入管中的时间差最短，且最短时间差故B正确；C．由于，所以在管内做匀速圆周运动的条件是，故C错误；D．两小球总在某直径的两端，除重力外的其他外力做功的代数和总为0，因此机械能不变，故D正确． 本题选择错误选项，故选C。9.如图所示，当人用手接触范德格拉夫起电机的金属球时会出现头发竖起来的现象，下面关于这个过程的描述正确的是（　　）A.范德格拉夫起电机起电过程满足电荷守恒B.出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥C.若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，人头发带上负电荷D.手接触范德格拉夫起电机的金属球时，要想出现头发竖起来的现象，人需要站在绝缘材料上【答案】ABD【解析】【详解】A．起电机的起电过程实质上是电子的转移过程，是电子从一个物体转移到另一个物体，或使电子从物体的一部分转移到另一部分，该过程中电荷量守恒，故A正确；BD．当人站在绝缘材料上触摸金属球时，电荷会传导到人的身体上并且不会很快流失，人的头发会带上同种电荷，由于同种电荷相互排斥，所以人的头发会竖起来，故BD正确；C．若金属球带正电，当人手接触金属球时，人的身体（包括头发）会带上正电荷，故C错误。故选ABD。10.如图所示，两个相同的小球带等量的异种电荷处在同一竖直向下的匀强电场中，二者在同一条竖直线上（甲球在上、乙球在下）先后以相同的初速度水平向右抛出，最后落在水平面上，轨迹如图中的虚线所示，不计空气阻力和两小球间的库仑力，下列说法正确的是（　　）A.乙球在空中运动的时间较长B.甲球带正电C.乙球带正电D.乙球落地时的速度较大【答案】AB 【解析】【分析】【详解】A．两小球在水平方向做的是匀速直线运动，由于甲、乙两小球以相同的初速度水平抛出，甲球水平位移小，说明甲球在空中运动的时间短，乙球水平位移大，乙球在空中运动的时间长，所以A正确；BC．两小球在竖直方向做的是初速度为零的匀加速直线运动，甲球竖直方向的位移大，运动时间短，可得出甲球竖直方向的加速度大，说明甲球带正电，B项正确，C项错误；D．再根据甲球竖直方向加速度大、位移大，甲球落地时竖直方向的速度也大，水平速度两个小球相同，所以落地时甲球的速度大，乙球速度小，D项错误。故选AB。11.竖直平面内有一匀强电场，电场方向与x轴负方向成37°角，x轴上各点的电势随坐标x的变化规律如图所示。现有一带负电小球以初速度0.5m/s从的P处沿直线运动到达的Q处，已知小球的质量为3×10-4kg，取g=10m/s2，则（　　）A.匀强电场的场强大小为400V/mB.带电小球的电荷量大小为1×10-5CC.带电小球从P点运动到Q点的过程中需要时间约为0.039sD.带电小球运动到Q点时动能可能0【答案】BC【解析】【分析】【详解】A．由电势差与电场强度的关系得则结合图像得 解得故A错误；B．由题意知，带电油滴在竖直方向受力平衡得解得故B正确；CD．油滴带负电，所以油滴的合力水平向右，合外力做正功，油滴速度增加，带电小球运动到Q点时动能不可能为0，油滴在水平方向，由牛顿第二定律得代入数据解得由运动学公式代入数据得故C正确，D错误。故选BC。12.离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105V，已知，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C，地球表面积近似为5.0×1014m2，则（　　）A.该大气层等效电阻约为600ΩB.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103A C.该大气层的平均电阻率约为1.7×1012Ω·mD.该大气层的平均电阻率约为1.7×108Ω·m【答案】BC【解析】【详解】B．根据题述，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C，由Q=It可得该大气层的平均漏电电流约为1.8×103A，故B正确；A．由欧姆定律U=IR可得该大气层的等效电阻约为R=Ω故A错误；CD．由电阻定律解得该大气层的平均电阻率约为=1.7×1012Ω·m故C正确，D错误。故选BC。第II卷（非选择题）二、实验题（每空2分，共16分）13.某实验小组利用图甲所示的电路测量金属丝的电阻率（图中Rx表示待测金属丝的电阻）。（1）正确操作螺旋测微器，测量金属丝的直径结果如图乙所示，则该次测得的金属丝的直径为___________mm （2）连接好电路后，开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至___________。（选填“左端”或“右端”）：（3）实验中发现电压表量程无法满足实验要求，某同学将量程为4mA、内阻为120Ω的灵敏电流计G与阻值为R₁的定值电阻串联后，改装成量程为6V的电压表，则R1=________Ω。（4）实验中测得待测金属丝的电阻Rx的阻值约为70Ω。实验时电流表采用了外接法，经检验该方法是正确的，则关于电流表的内阻RA的判断可能正确的是___________。A、RA=0.9ΩB、RA=2.4ΩC、RA=3.9Ω【答案】①.②.左端③.1380④.C【解析】【详解】（1）[1]由图示螺旋测微器可知，其示数为（2）[2]为了保护电路，开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至最左端使待测支路电流为零。（3）[3]由电表改装原理可得，应串联的电阻（4）[4]由上可知电压表的内阻为由题意知电流表采用了外接法，经验证该方法是正确的，则有代入数据得故C可能，AB不可能。故选C。14.（1）灵敏电流计G满偏电流内阻某实验小组学习多用电表原理后将G改装成一个1mA的电流表，然后利用电流表改装成量程为3V的电压表，实验室提供的定值电阻有R₁=100Ω、R₂=2000Ω、R₃=2910Ω、R₄=8100Ω，应选定值电阻___________和___________完成改装。（2）用改装的电压表测量某电阻两端的电压，G的指针位置如图甲所示，则电压为___________V。（3）将改装后的电压表与标准电压表校对，用笔画线完成乙图电路___________。 【答案】①.R₁②.R₃③.1.5④.见解析【解析】【详解】（1）[1][2]改装成电流表改装后电流表内阻把电流表改装成电压表，串联电阻（2）[3]用改装的电压表测量某电阻两端的电压，G的指针位置如图甲所示，量程为3V，则电压为1.5V。（3）[4]将改装后的电压表与标准电压表校对，应并联，用笔画线完成乙图电路。三、解答题（15-题6分，16题8分，17题10分，18题12分，共36分）15.电场对放入其中的电荷有力的作用。如图所示，带电球C置于铁架台旁，把系在丝线上的带电小球A挂在铁架台的P点。小球A静止时与带电球C处于同一水平线上，丝线与竖直方向的偏角为α。已知A球的质量为m，电荷量为+q，重力加速度为g，静电力常量为k，两球可视为点电荷。（1）写出电场强度的定义式，并据此求出带电球C在小球A所在处产生的电场的场强的大小和方向： （2）若已知小球A静止时与带电球C的距离为r，求带电球C所带的电荷量Q。【答案】（1）E=，，方向水平向右；（2）【解析】【详解】（1）电场强度的定义式E=带电球C在小球A所在处产生的电场的场强方向水平向右。（2）根据库仑定律解得16.如图所示，“6V3W”的小灯泡L与最大阻值为的滑动变阻器R连接在总电压恒为18V的电路中，设灯丝电阻不随温度变化。理想电流表和理想电压表选择的量程分别为和在保证电路安全的情况下，求：（1）当电流表的示数为0.4A时，电压表的示数（2）滑动变阻器允许接入最小阻值 【答案】（1）13.2V；（2）【解析】【详解】（1）小灯泡的电阻为当电流表的示数为0.4A时，灯泡两端电压为所以电压表的示数为（2）因灯泡的额定电流为电流表的量程为0-0.6A，所以，当电路中的最大电流I大=0.5A滑动变阻器接入电路中的电阻最小，此时电路中的总电阻R总=因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，变阻器接入电路中的最小阻值R小=R总−RL=36Ω−12Ω=24Ω17.如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一绝缘轻质弯杆，，弯杆可绕固定轴在水平面内做无摩擦的自由转动。杆上A、两点分别固定着两个质量相同的带电小球，其质量均为，电荷量分别为和。已知。空间存在水平向右，场强大小为的匀强电场，初始时刻与电场方向平行。（忽略两小球间的相互作用）问：（1）选点电势为0，求A、两球在初始时刻处电势能之和； （2）从初始位置开始释放系统，问转过角时球的速度是多少？（结果可用根号表示）【答案】（1）；（2）【解析】【分析】【详解】（1）根据电场力做功和电势能的变化关系可得：小球A的电势能小球的电势能所以总的电势能为代入数据解得（2）设系统转过角时，球的速度为，由动能定理有两个小球转动的角速度相同，根据可知联立解得 18.如图所示，A、B为竖直放置的平行金属板，M、N为水平放置的平行金属板。质量为m、电荷量为+q的带电粒子从A板由静止开始经A、B间的电场加速后，从B板小孔飞出，紧靠N板水平向右进入偏转电场，从M、N板右边缘连线的中点P射出偏转电场。已知AB间的电压为U1，MN间的电压为U2，MN两板间的电场可看作匀强电场，不计粒子重力。（1）求粒子从B板小孔飞出时的速度大小；（2）求粒子经过P点时的速度大小；（3）若AB间、MN间电压均不变，只将M板向下平移一段距离后，从A板由静止开始运动的相同粒子，恰能从M板右边缘射出偏转电场，求平移前、后MN两板间的距离之比。【答案】（1）；（2）;（3）【解析】【分析】【详解】（1）由动能定理得解得（2）由动能定理得代入解得 （3）设M、N平行金属板的长度为L，宽为d，带电粒子进M、N平行金属板间电场后做类平抛运动，设飞行时间为t则水平方向有竖直方向的加速度为竖直方向的位移为只将M板向下平移一段距离后，设平行金属板间的距离为，水平方向速度不变，则水平方向有竖直方向的加速度为竖直方向位移为联立可得