广东省湛江市部分学校2023-2024学年高二上学期期中考试物理试卷

2023-2024学年度第一学期高二年级期中考物理试卷 一、单选题 1．光滑绝缘水平面上相距为L的点电荷A、B带电荷量分别为﹢4q和﹣q，如图所示，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是（　　）    A．﹣q，在A左侧距A为L处 B．﹣2q，在B右侧距B为处 C．﹢2q，在B右侧距B为处 D．﹢4q，在B右侧距B为L处 2．某半导体PN结中存在电场，取电场强度E的方向为x轴正方向，其E-x关系如图所示，ON=OP，OA=OB。取O点的电势为零，则（　　）    A．A、B的电势相等 B．从N到O的过程中，电势一直增大 C．电子从N移到P的过程中，电势能先增大后减小 D．电子从N移到O和从O移到P的过程中，电场力做功相等 3．如图所示，质量分别为m1、m2的两个小球A、B，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水平面上．突然加一水平向右的匀强电场后，两球A、B将由静止开始运动，对两小球A、B和弹簧组成的系统，在以后的运动过程中，以下说法正确的是（设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用，且弹簧不超过弹性限度）（  ） A．系统动量守恒 B．系统机械能守恒 C．弹簧弹力与静电力大小相等时系统机械能最大 D．系统所受合外力的冲量不为零 4．如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器组成的，已知灵敏电流表的满偏电流，内电阻，则下列说法正确的是（　　）    A．甲表是电流表，R增大时量程增大 B．乙表是电流表，R增大时量程增大 C．在甲图中，若改装成的电流表的量程为，则 D．在乙图中，若改装成的电压表的量程为，则 5．如图甲所示，电源电压保持不变。闭合开关，滑动变阻器的滑片从点滑到点的过程中，两电压表示数随电流表示数变化的图线如图乙所示。下列叙述正确的是（　　）    A．电源电压为 B．图乙中是表示电压表的示数随电流表示数变化的图线 C．滑片从点滑到点的过程中，电路消耗的总功率最大值为 D．滑片在点时，内电阻消耗的电能为 6．如图所示为某款扫地机器人，其内置锂电池容量为5000mA·h，在一般情况下，充满一次电可供其正常工作的时间为150min。已知该扫地机器人的额定功率为40W，则下列说法正确的是（　　） A．扫地机器人正常工作时的电流是0.2A B．扫地机器人正常工作时的电压为8V C．扫地机器人正常工作150min消耗的电能为3.6×105J D．扫地机器人电动机的内阻为10 7．有人设想在进行宇宙探测时，给探测器安上反射率极高（可认为100%）的薄膜，并让它正对太阳，用光压为动力推动探测器加速。已知某探测器在轨道上运行，阳光恰好垂直照射在薄膜上，薄膜面积为S，每秒每平方米面积照射到的太阳光能为E，若探测器总质量为M，光速为c，则探测器获得的加速度大小的表达式是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．如图所示，两个带电小球A、B分别用细丝线悬挂在同一点O，静止后A球与B球等高，细丝线与竖直方向的夹角分别为α、β且α>β，关于两小球的质量m1、m2和电荷量q1、q2的关系，下列情况可能的是（　　） A．m1>m2，q1<q2 B．m1=m2，q1>q2 C．m1<m2，q1>q2 D．m1<m2，q1<q2 9．XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，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S，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，竖直高度足够长，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及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力，则（　　） A．偏转电场方向竖直向下 B．偏转电场强度的大小为 C．P点到偏转电场右边界距离为 D．若加速电压U0增大少许，电子会打在P点左侧 10．用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是（　　） A．甲图中，使导体棒顺着磁感线方向运动，且保持穿过中的磁感线条数不变 B．乙图中，使条形磁铁匀速穿过线圈 C．丙图中，开关闭合后，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动 D．丙图中，开关保持闭合，使小螺线管A从大螺线管B中拔出 三、实验题 11．实验小组用多用电表测定值电阻的阻值并进一步测量一电源的电动势和内阻。实验器材有：待测定值电阻，待测电源（电动势约，内阻r约），多用表一只，电阻箱R，开关一个，导线若干。 （1）用多用电表测定值电阻的阻值：先对多用电表机械调零后，将选择开关调到电阻挡，红黑表笔短接，调整图1中多用电表的 （选填“A”或“B”或“C”）旋钮，进行欧姆调零；再将红黑表笔与定值电阻两端相接触，多用电表指针位置如图1放大图中a所示；重新调整到合适的电阻挡并欧姆调零后测量，指针位置如图1放大图中b所示，读数后将选择开关调到OFF挡。则测得该定值电阻的阻值 。 （2）电路设计与电路组装：测量电源电动势和内阻的电路如图2所示，按照该电路组装实物电路。 （3）测量并记录数据：将多用电表选择开关调到直流电压 （选填“2. 5”或“10”）V挡，闭合开关，调节电阻箱R阻值，读出多用电表相对应的示数U，测得多组R和U并记录。 （4）处理数据得结论：算出每组数据对应的和值，做出了如图3所示的图线，则该实验测得的电源电动势 V，内阻 （结果保留3位有效数字）。 12．某同学在“研究电磁感应现象”的实验中，先按图甲接线，以查明电流计指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图乙将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。他先在图甲电路中，闭合K时，观察到电流计指针向左偏，不通电时电流计指针停在正中央；然后在图乙电路中进行了如下操作 （1）在图示位置，突然接通开关S，电流表的指针 （填左偏、不偏、右偏） （2）稳定后，将螺线管A快速插入螺线管B中，电流表的指针 （填左偏、不偏、右偏） （3）线圈A放在B中不动时，指针将 （填左偏、不偏、右偏） （4）线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表指针 （填左偏、不偏、右偏） （5）线圈A放在B中不动，突然断开开关S，电流表指针将 （填左偏、不偏、右偏） （6）由以上几个小实验，你得出的结论是： 四、解答题 13．如图所示，在匀强电场中，将带电荷量的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了的功，再从B点移到C点，电场力做了的功。求。 （1）A、B两点间的电势差和C、B两点间的电势差； （2）如果规定B点的电势为零，则电荷在A点和C点的电势分别为多少？ （3）作出该匀强电场电场线（只保留作图的痕迹，不写做法）。    14．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5.0×1014㎡，求：（结果均保留两位有效数字） （1）求离地面50 km以下的大气层（漏电大气层）的平均电阻率； （2）该大气层向地球的平均漏电功率。 15．如图所示，水平绝缘轨道的端与处于竖直平面内的四分之一粗糙圆弧形绝缘轨道平滑连接，水平绝缘轨道的动摩擦因数为，圆弧的半径。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度。现有一质量的带电体（可视为质点）放在水平轨道上与端距离的位置，由于受到电场力的作用，带电体由静止开始运动。已知带电体所带电荷量，取重力加速度大小。 （1）求在水平轨道上运动的加速度大小及运动到端时的速度大小； （2）求运动到圆弧轨道的端时对圆弧轨道的压力大小； （3）若经过点的速度大小为，则经过段克服摩擦力做的功为多大？    答案第2页，共7页 答案第1页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 参考答案 1．D 【详解】 A、B、C三个电荷要平衡，三个电荷必须在一条直线上，在AB连线上只有B的右侧某一位置合场强为零，则C的位置一定在B的右侧，设电荷C与B的距离为r，则C与A的距离为L+r，C能处于平衡状态，说明A对C的电场力大小等于B对C的电场力大小，设C的电量为Q，则有 解得 r=L 欲使A、B受到电场力合力都为零，则C只能带正电，对点电荷A受力平衡，则有 解得 Q=4q 即C带正电，电荷量为+4q，在B的右侧距B为L处。 故选D。 2．D 【详解】A．由于场强为正值则电场强度E的方向为x轴正方向，沿着电场线方向电势逐渐降低，所以A点电势高于B点的电势，故A错误； B．由上知从N到O的过程中，电势一直减小，故B错误； C．电子从N移到P的过程中，电场力一直做负功，电势能逐渐增大，故C错误； D．由图像可知，图形的面积表示电势差，则有 再根据 可知，则电子从N移到O和从O移到P的过程中，电场力做功相等，故D正确。 故选D。 3．A 【详解】AD．加上电场后，两球所带电荷量相等而电性相反，两球所受的静电力大小相等、方向相反，则系统所受静电力的合力为零，系统的动量守恒，由动量定理可知，合外力冲量为零，故A正确，D错误； BC．加上电场后，静电力分别对两球做正功，两球的动能先增加，当静电力和弹簧弹力平衡时，动能最大，然后弹力大于静电力，两球的动能减小，直到动能均为0，弹簧最长为止，但此过程中系统机械能一直都在增加，故BC错误。 故选A。 4．D 【详解】A．甲由一个灵敏电流表和一个变阻器并联，利用并联电阻的分流，改装成电流表。电流表的量程 可知当增大时，量程减小，故A错误； B．乙由一个灵敏电流表和一个变阻器串联，利用串联电阻的分压，改装成电压表。电压表的量程 可知增大时，量程增大，故B错误； C．由公式 知，在甲图中，若改装成的电流表的量程为，则 故C错误； D．由公式 知，在乙图中，若改装成的电压表的量程为，则 故D正确。 故选D。 5．D 【详解】AB．图乙中，dc图像随着电流的增加，电压降低，是表示V1示数随着电流的变化而变化，它与纵坐标的交点等于电源电动势，它的斜率表示R2和R电阻之和，由图像可知，电源电动势为15V，R2和R电阻之和为 选项AB错误； C．滑片从点滑到点的过程中，当电路中电流最大时，电路消耗的总功率最大 C错误； D．根据ac图像可知电阻R2的阻值 因此电阻R阻值为 滑片在点时电路中电流最小为1A，内电阻消耗的电能 D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．扫地机器人正常工作时的电流是 选项A错误； B．扫地机器人正常工作时的电压为 选项B错误； C．扫地机器人正常工作150min消耗的电能为 选项C正确； D．由于扫地机器人电动机不是纯电阻，其内阻 选项D错误； 故选C。 7．A 【详解】光子垂直照射后全部反射，每秒在薄膜上产生的总能量为，结合单个光子的能量 则个光子的总能量为 解得 结合单个光子的动量 则光子的总动量变化量大小为 以光子为研究对象，应用动量定理 式中，解得 根据牛顿第三定律，光子对探测器的作用力大小为 根据牛顿第二定律 解得 故选A。 8．CD 【详解】由于力的作用是相互的，A对B的库仑斥力与B对A的库仑斥力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故有 根据库仑定律无法确定q1和q2的大小，对A、B进行受力分析，它们各自绳的拉力在水平方向的分量大小等于库仑力，即有 因为，所以 绳的拉力在竖直方向的分量大小等于它们各自的重力，由几何关系可知 因为，，所以 故选CD。 9．BC 【详解】A．电子带负电，根据图中电子轨迹，可知，电子向下偏转，即电子所受电场力向下，也就是说偏转电场方向竖直向上，故A项错误； B．电子在偏转电场做类平抛运动，有 解得 故B项正确； C．根据几何关系有 解得 故C项正确； D．在加速电场中，根据动能定理有 加速电压增大，会使电子进入偏转电场的初速度变大，有 因为竖直方向运动不受影响，即运动时间不变，但水平位移增加，故电子会打在P点右侧，故D项错误。 故选BC。 10．BD 【详解】A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，AB不切割磁感线，并且保持穿过ABCD中的磁感线条数不变，磁通量没变化，故不产生感应电流，A错误； B．乙图中，使条形磁铁匀速穿过线圈，在磁铁从上向下穿过时，穿过线圈的磁通量会变化，故产生感应电流，B正确； C．丙图中，开关S闭合后，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动，两线圈没有相对运动，B中的磁通量没变化，故不产生感应电流，C错误； D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A从大螺线管B中拔出，大螺线管B中的磁通量变化，故产生感应电流，D正确。 故选BD。 11． B 8 10 8. 33 1. 00 【详解】（1）[1][2]将选择开关调到电阻挡，红黑表笔短接，调整图1中多用电表的欧姆调零旋钮B进行欧姆调零；由图1放大图中a所示可知，指针偏角太大，所选挡位太大，为准确测量电阻阻值，应选择挡，由图1放大图中b所示可知，测得该定值电阻的阻值。 （3）[3]电源电动势约为8V，应将多用电表选择开关调到直流电压10V挡。 （4）[4][5]由闭合电路的欧姆定律得 整理得 由图示图象可知，图象纵轴截距 图象斜率 解得，电源电动势 12． 右偏 右偏 不偏 左偏 左偏 要使闭合回路产生感应电流，回路的磁通量需要发生改变 【详解】由图甲电路可知，电流从电流计的哪边流入，则电流计指针将向哪边偏转； （1）[1]在图示位置，突然接通开关S，穿过线圈B磁通量向上增加，根据楞次定律，则B中产生的感应电流从电流表的负极流入，则电流表的指针右偏； （2）[2]同理可知，稳定后，将螺线管A快速插入螺线管B中，穿过线圈B磁通量向上增加，则B中产生的感应电流从电流表的负极流入，则电流表的指针右偏； （3）[3]线圈A放在B中不动时，磁通量不变，无感应电流，则指针将不偏； （4）[4]线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片向右移动时，电阻变大，则A中电流减小，穿过线圈B磁通量向上减小，则B中产生的感应电流从电流表的正极流入，则电流表的指针左偏； （5）[5]线圈A放在B中不动，突然断开开关S，则A中电流减小，穿过线圈B磁通量向上减小，则B中产生的感应电流从电流表的正极流入，则电流表的指针左偏； （6）[6]由以上几个小实验，你得出的结论是：要使闭合回路产生感应电流，回路的磁通量需要发生改变。 13．（1），；（2），；（3）见解析 【详解】（1）根据公式 可得 （2）由电势差与电势的关系，可得 又 解得 （3）取AB的中点D，D点的电势为2V，连接CD，为等势线，电场线与等势线垂直，由高电势指向低电势，如图所示    14．（1）；（2） 【详解】（1）漏电电流为 漏电大气层的电阻为 漏电大气层的电阻率满足 解得 （2）向地球的平均漏电功率为 15．（1）4m/s2；4m/s；（2）42N；（3）2.5J 【详解】（1）在水平轨道上运动的加速度大小 运动到端时的速度大小 （2）在B点时，由牛顿第二定律可得 解得 FN=42N 由牛顿第三定律可知，对圆弧轨道的压力大小42N； （3）由B到C由动能定理得 解得 Wf=2.5J 答案第8页，共9页 答案第9页，共9页 学科网（北京）股份有限公司 $$