四川省成都市成华区某校2023-2024学年高二上学期期中物理试题（Word版附解析）

2023—2024学年度（上）阶段性（二）暨半期考试高2022级物理一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分，每小题给出的四个选项中只有一个选项正确）1.关于元电荷和点电荷，下列说法正确的是（　　）A.元电荷就是点电荷，二者没有区别B.元电荷的电量为，点电荷一定是体积很小的带电体C.元电荷可以是电子，也可以是质子D.元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元，体积很大的带电体有时也能看成点电荷【答案】D【解析】【详解】A．元电荷是最小的带电量，而点电荷是一种理想化的物理模型，二者不是同一物理量，故A错误；B．元电荷是带电量的最小值，大小是 C，带电体能否看做点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系，故B错误；C．元电荷是指最小的电荷量，不是指质子或者是电子，故C错误；D．元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元，根据点电荷的定义可知，一个带电体能否看成点电荷，不是看它尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计，体积很大的带电体在符合条件时可以看作点电荷，故D正确。故选D。2.以下说法正确的是（　　）A.只适用于点电荷产生的电场B.适用于任何电场C.由可以计算I的大小，但是I与q、t无关D.由可知C与Q成正比，与U成反比【答案】C【解析】【详解】A．是电场强度的定义式，适用于所有电场，故A错误； B．只适用于匀强电场，故B错误；C．这是一个用比值定义的物理量，其中把通过横截面积的电荷量与其所用时间的比值定义为电流，它们的关系是在数值上相等，其中电流的大小跟电荷量和时间无关，电流的决定式是，也就是说电流的大小是由电压和电阻决定的，故C正确；D．可用于计算电容器电容大小，但不决定电容的大小，电容的大小与正对面积、材料和距离等因素有关，故D错误。故选C。3.图为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻Rg＝100Ω，调零电阻的最大值R0＝50kΩ，电池电动势E＝1.5V，两表笔短接调零后，用它测量电阻Rx，当电流计指针指在满刻度的时，则Rx的阻值是（）A.1kΩB.10kΩC.100kΩD.100Ω【答案】B【解析】【详解】由闭合电路欧姆定律可知，当两表笔短接，电流表满偏时：，解得R内=5kΩ；当偏转1/3时，；两式联立解得：Rx=10kΩ；故选B．【点睛】本题关键明确欧姆表的内部结构，能根据欧姆表的使用方法结合闭合电路的欧姆定律列方程；知道中值电阻等于欧姆表内电阻．4.如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面且相邻等势面间电势差相等，实线为一带负电的粒子仅在电场力的作用下减速通过该区域时的运动轨迹，P、Q是运动轨迹上的两点，由此可知（　　） A.粒子一定从P点运动到Q点B.a、b、c三个等势面中，c的电势最高C.粒子运动的加速度在逐渐减小D.粒子从等势面a到b比从等势面b到c电势能的变化量小【答案】B【解析】【详解】A．粒子的轨迹向下弯曲，电场力向下，由于做减速运动，所以粒子向上运动，一定从Q点运动到P点，A错误；B．电场力向下，粒子带负电，则电场强度向上，a、b、c三个等势面中，c的电势最高，B正确；C．P点等势面密，电场强度大，粒子所受的电场力大，加速度大，粒子运动的加速度在逐渐增大，C错误；D．由于解得，粒子从等势面a到b比与从等势面b到c电势能的变化量相等，D错误；故选B。5.如图，电荷量分别为q和-q（q>0）的点电荷固定在边长为L的正方体的两个顶点上，A是正方体的另一个顶点，如果点电荷q、-q连线中点0的电场强度大小是E，则正方形A点的电场强度大小是（　　）A.B. C.D.【答案】B【解析】分析】【详解】根据几何知识可得，O点到两个电荷的距离都是，则即O点场强为A点场强为解得故选B。6.如图所示为真空中某一静电场的电势φ在x轴上分布的图象，x轴上B、C两点电场强度在x轴方向上的分量分别是EBx、ECx，下列说法中正确的是（　　）A.ECx的大小大于EBx的大小B.ECx的大小小于EBx的大小C.EBx的方向沿x轴正方向D.O点电场强度在x方向上的分量最大【答案】B【解析】【详解】AB．在B点和C点附近分别取很小的一段d，由图象，B点段对应的电势差大于C点段对应的电势差，看做匀强电场有可见 故A错误，B正确；C．沿电场方向电势降低，在O点左侧，EBx的方向沿x轴负方向，在O点右侧，ECx的方向沿x轴正方向，故C错误；D．O点切线的斜率为零，场强为0，则O点电场强度在x方向上的分量最小，故D错误。故选B。7.如图所示，细线拴一带负电的小球，球处在竖直向下的匀强电场中，使小球在竖直平面内做圆周运动，则（　　）A.小球不可能做匀速圆周运动B小球运动到最低点时，电势能一定最大C.小球运动到最低点时，球的线速度一定最大D.当小球运动到最高点时绳的张力一定最小【答案】B【解析】【详解】A．重力竖直向下、电场力竖直向上，若使二者相等且保持绳子拉力大小不变，则有可能做匀速圆周运动，故A错误；CD．重力与电场力大小未知，小球速度最大位置不确定，由受力分析结合牛顿第二定律得知，绳子张力最小位置不确定，故CD错误；B．沿电场方向电势逐渐降低，结合小球带负电，故在电势最低处（最低点）电势能最大，故B正确。故选B。8.如下图所示，平行板a、b组成的电容器与电源连接，闭合开关，电路稳定后，一带电粒子（不考虑重力）从平行板电容器左侧某点以平行极板射入电容器，打在板上的点。则（　　） A.该粒子带负电B.将极板向上移动一小段距离，带电粒子打在点的左侧C.将滑片向右移动，带电粒子打在点的右侧D.断开，将极板向下移动一小段距离，带电粒子仍然打在点【答案】D【解析】【详解】A．由图可知，上极板带正电，下极板带负电，粒子不计重力向下偏转，故带正电，故A错误；B．由图可知，两极板间不变，由可知，当极板上移，增加，减小，根据可知减小，粒子打在点右侧，故B错误；C．滑片右移，变大，电容器两端不变，由可知，不变，则不变，粒子仍打在点，故C错误；D．现断开开关后，电容器板间的电量保持不变，根据电容的决定式，可得所以减小，不变，故不变，粒子仍打在点，故D正确。故选D。9.如图所示，电荷量，质量为m的滑块，沿固定绝缘斜面匀速下滑，现加一竖直向上的匀强电场，电场强度为E，以下判断中正确的是（） A.物体将沿斜面减速下滑B.物体将沿斜面加速下滑C.物体仍保持匀速下滑D.物体可能静止【答案】C【解析】【详解】若滑块匀速下滑时，则有mgsinθ=μmgcosθ当加上竖直向上电场后，在沿斜面方向，(mg-F)sinθ=μ(mg-F)cosθ受力仍保持平衡，则滑块仍匀速下滑．故选C正确．【点睛】判断物体运动的状态，关键是分析受力情况，确定合力是否为零或合力与速度方向的关系．若滑块匀速下滑，受力平衡，沿斜面方向列出力平衡方程．加上竖直方向的匀强电场后，竖直方向加上电场力，再分析物体受力能否平衡，判断物体能否匀速运动．10.如图甲所示的电路中定值电阻R=60Ω，电源电动势E=100V，r=10Ω。如图乙所示，曲线为灯泡L的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线，以下说法正确的是（）A.开关S断开时电源的效率为60%B.开关S闭合后电源的总功率会变小C.开关S闭合后灯泡的亮度增强D.开关S断开时小灯泡消耗的功率为240W【答案】D 【解析】【详解】A．开关S断开时，根据图乙可知灯泡两端的电压为电源的效率为故A错误；BC．开关S闭合后总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可得总电流增大，根据可知电源的总功率会变大，根据可知路端电压减小，根据可知灯泡的功率减小，所以灯泡的亮度变暗，故B、C错误；D．开关S断开时小灯泡消耗的功率为故D正确；故选D。二、多项选择题（本大题6个小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中有一个或一个以上的正确答案，全对得4分，选对但不全得2分，有错或不选得0分）11.如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场，之后进入电场线竖直向下的匀强电场发生偏转，最后打在屏上，整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么（　　）A.偏转电场对三种粒子做功一样多B.三种粒子打到屏上时速度一样大C.三种粒子运动到屏上所用时间相同D.三种粒子一定打到屏上的同一位置， 【答案】AD【解析】【详解】AB．带电粒子在加速电场中加速，由动能定理可知解得粒子在偏转电场中的时间在偏转电场中的纵向速度纵向位移即位移与比荷无关，与速度无关；则可三种粒子的偏转位移相同，则偏转电场对三种粒子做功一样多，故A正确，B错误；CD．因三粒子由同一点射入偏转电场，且偏转位移相同，故三个粒子打在屏幕上的位置一定相同；因粒子到屏上的时间与横向速度成反比；因加速后的速度大小不同，故三种粒子运动到屏上所用时间不相同，故C错误，D正确。故选AD。【点睛】此题考查带电粒子在电场中的偏转，要注意偏转中的运动的合成与分解的正确应用；正确列出对应的表达式，根据表达式再去分析速度、位移及电场力的功。12.关于多用电表的使用，下列操作正确的是（　　） A.测电压时，图甲连接方式红黑表笔接法有误B.测电流时，应按图乙连接方式测量C.测电阻时，可以按图丙连接方式测量D.测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量【答案】AB【解析】【详解】根据多用电表“红进”“黑出”，可知A．测电压时，红表应接电势较高的点，即红、黑表笔互换，故A正确；B．测电流时，电流从红表笔进入，且串联在电路中，故B正确；C．测电阻时，应将待测电阻与电源断开，故C错误；D．测二极管的反向电阻时，红表笔应接二极管正极，黑表笔应接二极管负极，故D错误。故选AB。13.灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是（　　）A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小B.对应P点，小灯泡的电阻为C.对应P点，小灯泡的电阻为D.对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积大小【答案】BD【解析】【详解】A．根据可知图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大，故A错误；BC．根据欧姆定律可知，对应P点，小灯泡的电阻为 故B正确，C错误；D．根据功率可知在P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积，故D正确。故选BD。14.在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、、和表示，电表示数变化量的绝对值分别用、、和表示，下列说法正确的是A.变小，变大，变小，I变大B.变大，变小，变大，I变大C.不变，变小，变小D.不变，不变，不变【答案】CD【解析】【详解】AB.闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器的电阻R2减小，由于、和串联，则总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律得总电流为：，则总电流增大，由路端电压公式：知，减小，由欧姆定律知电阻两端的电压为：， 则增大，由串并联关系知，则减小，故AB错误；CD.因不变，则由欧姆定律可得，保持不变，由数学规律可知，也保持不变，因滑片向上移动，故的接入电阻减小，故变小，而，故保持不变，因，故比值减小，而，故比值保持不变，故CD正确；故选CD；15.在如图甲所示的电路中，L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A，则此时(　　)A.通过L1的电流为通过L2的电流的2倍B.此时L1、L2和L3的电阻均为12ΩC.L1消耗的电功率为0.75WD.L1消耗的电功率为L2消耗的电功率的4倍【答案】AC 【解析】【详解】A.根据电路图可知，通过L1的电流为干路电流，通过L2的电流为支路电流，且L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡，因此通过L1的电流为通过L2的电流的2倍，故A正确；B.因为电路中的总电流为0.25A，根据图乙L1结合欧姆定律可得所以求得，但L2和L3为支路，电流小于0.25A，所以电阻小于，故B错误；C.根据公式可得故C正确；D.根据图像可知，L1、L2的电压之比大于2:1，电流之比为2:1，因此根据公式可知，L1、L2的电功率之比大于4:1，即L1消耗的电功率大于L2消耗的电功率的4倍，故D错误。16.如图所示，电源的电动势E=12V，内阻r=2Ω，R1=1Ω，R2=3Ω，R3=10Ω，R4=4Ω，R5为电阻箱，调节范围为0∼10Ω，电容器C=10μF，电容器的下极板接地，两极板正中间有一点P(未标出)，初始时刻开关S断开，R5=0，则下列说法正确的是（　　）A.若将电容器的下极板稍向下移动，则P点的电势增大B.闭合开关S后，流过R3的电荷量Q=1.5×10-5CC.将电阻箱调到9Ω后再闭合开关S，稳定后电容器上的电量为0D.闭合开关S后，将电阻箱从0开始逐渐调到最大值，电源的输出功率先增大后减小【答案】AB【解析】【详解】当开关S断开时，、和断路，电容器的电压等于所分的电压；当开关S闭合时，断路，、串联，R4、R5串联后再并联，电容器的电压等于和所分的电压差。 A．开关S断开时，电容器的电压U不变，接地其电势为零。设电容器间距离为d，P点与上极板的距离为x，则P点的电势为可知将电容器的下极板稍向下移动，d增大，x、U不变，故P点电势增大，故A正确；B．开关S断开时，电容器电压此时电容器的电荷量为上极板为正，下极板为负，开关S闭合时，由于，此时电容器电压依然为电压，根据电路知识求得，此时电容器电荷量为上极板为正，下极板为负，故流过的电荷量故B正确；C．将电阻箱调到后再闭合开关S时，由于，故电容器两端的电压不为零，故所带的电荷量不为零，故C错误；D．闭合开关S时，外阻此时电源的输出功率最大，在电阻箱从0开始逐渐调到最大值过程，外阻R一直增大，故电源的输出功率一直减小，故D错误。故选AB。三、实验题（本大题2个小题，17题10分，18题12分，共22分）17.某同学设计了如图所示的电路测电源电动势及电阻和的阻值。实验器材有：待测电源（不计内阻） 待测电阻，定值电阻电流表（量程为，内阻不计）电阻箱单刀单掷开关，单刀双掷开关导线若干。（1）先测电阻的阻值（只有几欧姆）。请将小明同学的操作补充完整：闭合，将切换到，调节电阻箱，读出其示数和对应的电流表示数；将切换到，调节电阻箱，使___________，读出此时电阻箱的示数，则电阻的表达式为___________。（2）该同学已经测得电阻，继续测电源电动势。该同学的做法是：闭合，将切换到，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数和对应的电流表示数，由测得的数据，绘出了如图所示的图线，则电源电动势___________，电阻___________。（3）若实际电流表内阻不可忽略，则的测量值___________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。【答案】①.电流表示数仍为②.③.④.⑤.大于【解析】【详解】（1）[1]本实验中采用将短路的方式求解待测电阻；由于没有电压表进行测量计算，故在实验中应控制电流不变；[2]当接时应有当接时应有 联立以上两式解得（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律应有变形为根据函数斜率和截距的概念应有，解得，（3）[5]若考虑电源内阻，接时应有接时应有联立可得即测量值与真实值相比不变；对（2）应有变形为比较两次表达式的斜率和截距可知，电动势不变，变小，即测量值比真实值偏大。18.某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：A．电流表A1（内阻，满偏电流B．电流表A2（内阻约为，量程为） C．定值电阻（）D．滑动变阻器（最大电阻为）E．两节干电池F．一个开关和导线若干G．螺旋测微器，游标卡尺（1）如图1，用螺旋测微器测金属棒直径为___________mm；如图2用20分度游标卡尺测金属棒长度为___________cm。（2）用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用___________挡（填“”或“”），换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图3所示，则金属棒的阻值约为___________。（3）请根据提供的器材，设计一个实验电路，要求尽可能精确测量金属棒的阻值。（）（4）若实验测得电流表A1示数为，电流表A2示数为，则金属棒电阻表达式为___________。（用，，，表示）【答案】①.②.③.④.⑤.见解析⑥.【解析】【详解】（1）[1]由图示螺旋测微器可知，其示数为[2]由图示游标卡尺可知，其示数为（2）[3]用欧姆表“”挡时发现指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应该换用挡，并进行一系列正确操作。 [4]由图3所示可知，则金属棒的阻约为（3）[5]由题意可知，没有电压表，可以用电流表A1与定值电阻串联组成电压表测电压，用电流表A2测电流，由于改装后电压表内阻为，电流表内阻约为，待测电阻阻值约为，滑动变阻器最大阻值为，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，电压表内阻远大于电阻阻值，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示：（4）[6]金属棒电阻阻值四、计算题（本大题共2小题，19题10分，20题14分，共24分。）19.如图所示，电源电动势，内阻，闭合开关后，标有“，”的灯泡恰能正常发光，电动机M的内阻，求：（1）电源的输出功率；（2）电动机的机械功率。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由题意知，并联部分电压，故内电压为总电流 电源的输出功率（2）流过灯泡的电流则流过电动机的电流电动机的热功率电动机的总功率电动机的机械功率20.如图（a）所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为U的恒压电源的两极，电容器所带电荷量为Q，两极板间距为d，板长为L，α粒子从非常靠近上极板的C点以v0的速度沿垂直电场线方向的直线CO方向射入电场，经电场偏转后由D点飞出匀强电场，已知α粒子质量为m，电荷量为2e，不计α粒子重力．求：(1)平行板电容器的电容； (2)CD两点间电势差；(3)若A、B板上加上如图（b）所示的周期性的方波形电压，t=0时A板比B板的电势高，为使时刻射入两板间的α粒子刚好能由O点水平射出，则电压变化周期T和板间距离d各应满足什么条件？（用L、U、m、e、v0表示） 【答案】(1)　(2)　(3)(n=1,2,3,…)【解析】【详解】(1)依电容定义有：平行板电容器的电容(2)两板之间为匀强电场粒子在电场中加速度粒子的偏移量:运动时间解得:CD两点的电势差为：(3)为使a粒子刚好由O点水平射出，α粒子在一个周期内竖直方向的分位移应为零，必须从进入电场，且在电场中运动时间与电压变化周期T的关系为t=nT，（n=1，2，3，…）．则竖直方向向下的最大分位移应满足：即: 解得:（n=1,2,3,…）