精品解析：广东省深圳市福田中学2024-2025学年高二上学期期中物理试卷

福田中学2024－2025学年度第一学期期中考试高二年级物理试卷 第I卷 选择题 一、单选题（共28分） 1. 使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波（　　） A. 是蓝光 B. 波长比手机通信的电磁波短 C. 在真空中的传播速度大小为 D. 不能在真空中传播 【答案】B 【解析】 【详解】A．蓝牙通信的电磁波频率不在可见光频率范围内，不是蓝光，A错误； B．蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波频率大，所以其波长比手机通信的电磁波短，B正确； CD．电磁波在真空中的传播速度为，故CD错误。 故选B。 2. 真空中两个带同种电荷的点电荷，相距为时的库仑力为，现将它们的电荷量均增为原来的倍，间距也增为原来的倍，此时库仑力为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意，由库仑定律有， 解得 故选C。 3. 如图所示，用某种金属材料制成长为a，宽为b，厚为c的长方体，已知，关于该导体的电阻下列说法正确的是（ ） A. 电流沿AB方向电阻最小 B. 电流沿CD方向电阻最小 C. 电流沿EF方向电阻最小 D. 电流沿任何方向电阻都是一样 【答案】B 【解析】 【详解】设金属材料的电阻率为，根据电阻定律可知电流沿AB方向时电阻为 电流沿CD方向时电阻为 电流沿EF方向时电阻为 由于，则有 故选B。 4. 如图所示，现有两根通电的长直导线分别固定在正方体的两条边和上且彼此绝缘，电流方向分别由流向，由流向，那么点的磁感应强度方向为（　　） A. 由指向 B. 由指向 C. 由指向 D. 由指向 【答案】A 【解析】 【详解】根据安培定则，可确定两通电直导线电流在处产生的磁感应强度方向，结合矢量合成法则，可得如下图： 因为两根长直导线中电流大小相等，结合正方体特点可知，点到两根长直导线的距离相等，则，则图中相等且垂直，结合正方体特点及矢量合成法则可知，图中由指向； 故选A。 5. 北京时间2023年10月3日，据诺贝尔奖官方网站公布，2023年诺贝尔物理学奖颁发给Pierre等三位物理学家，以表彰他们“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”。阿秒（as）这种时间尺度，适合用来描述电子在原子内部运动的情况，，例如电子绕氢原子核一周大约是。已知电子所带电荷量为，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动。根据以上信息估算氢原子核外电子绕核运动的等效电流大约为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据电流的定义式 故选A。 6. 一点电荷Q置于x轴上某处，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m，如图1所示。把试探电荷q（电荷量可调节）分别放在A、B两点时，它所受的静电力F与试探电荷q电荷量的关系分别如图2中的直线a、b所示（规定F沿x轴正方向为正）。则（ ） A. A点的电场强度大小为 B. B点的电场强度大小为30N/C C. 点电荷Q是正电荷 D. 点电荷Q处于A、B两点之间 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意可知，图像的斜率表示电场强度，故A点的电场强度大小为 故A错误； B．由题意可知，图像的斜率表示电场强度，故B点的电场强度为 故B点的电场强度大小为，故B错误； CD．由图可知，当A点为正试探电荷时所受电场力方向沿x轴正方向，则A点电场强度为沿x轴正方向，而当B点为正试探电荷时所受电场力方向沿x轴负方向，则B点电场强度为沿x轴负方向，所以点电荷Q是负电荷且在A、B两点之间，故C错误，D正确。 故选D。 7. 将不带电的金属球B靠近带正电的金属球A，系统达到静电平衡状态后，纸面内的电场线和等势面分布如图所示，a、b两点关于金属球A、B的连线对称，c、d两点为金属球B表面的点。下列说法正确的是（ ） A. 金属球B左侧带正电 B. c点的电势与d点的电势相等 C. 将带正电的试探电荷从a点移到f点，电势能增加 D. 电子在b点的电势能大于在c点的电势能 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于金属球A带正电，根据静电感应原理可知，金属球B左侧带负电，右侧带正电，故A错误； B．达到静电平衡的导体为等势体，可知c点的电势与d点的电势相等，故B正确； C．沿电场方向电势降低，由题图可知，a点的电势高于f点的电势，则将带正电的试探电荷从a点移到f点，电场力做正功，电势能减少，故C错误； D．由题图可知，b点的电势高于c点的电势，根据 由于电子带负电，所以电子在b点的电势能小于在c点的电势能，故D错误。 故选B。 二、多选题（共18分） 8. 如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表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，增大时量程减小 B. 乙表是电压表，增大时量程减小 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 【答案】AD 【解析】 【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，电流表的量程为 可知，当增大时，量程减小，故A正确； 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，电压表的量程为 可知，增大时，量程增大，故B错误； C．在甲图中，若改装成的电流表的量程为，则 解得，故C错误； D．在乙图中，若改装成的电压表的量程为，则 解得，故D正确。 故选AD。 9. 由多晶硅制成的电容加速度传感器的原理示意图如图所示，传感器可以看成由多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅上，下极板构成的两个电容器组成（电容分别为、），当传感器有沿着箭头方向（竖直向上）的加速度时，多晶硅悬臂梁的右侧会发生与加速度方向相反的弯曲形变。下列说法正确的是（　　） A. 传感器向上加速时，减小，增大 B. 传感器向上减速时，减小，增大 C. 传感器向下加速时，减小，增大 D. 传感器向下减速时，减小，增大 【答案】AD 【解析】 【详解】BC．传感器向上减速和向下加速时，加速度方向向下，多晶硅悬臂梁的右侧向上发生弯曲，多晶硅悬梁臂相对于顶层多晶硅上极板的距离减小，下极板的距离增大，根据，可知增大， 减小，BC错误； AD．传感器向下减速和向上加速时，加速度方向向上，多晶硅悬臂梁的右侧向下发生弯曲，多晶硅悬梁臂相对于顶层多晶硅上极板的距离增大，下极板的距离减小，根据，可知减小，增大，故AD正确； 故选AD。 10. 图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，其中，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（　　） A. 电路中电流增大 B. 两端电压增大 C. 整个电路消耗的功率减小 D. 电源输出功率一定减小 【答案】AB 【解析】 【详解】AB．由题意可知，当油面上升，则P向下滑动，R减小，则有电流增大，根据可知两端电压增大，故AB正确； C．又电路总功率 总功率增大，故C错误； D．当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，根据题意可知外电阻始终大于电源内阻，油箱内油面上升过程中，外电阻减小，电源输出功率增大，故D错误。 故选AB。 三、实验题（共20分） 11. 某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径为_____mm；用游标卡尺测其长度为L，用多用电表粗测其电阻如图乙所示，选择×1的挡位，可知其电阻为_____Ω。 （2）为了减小实验误差，需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻，要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体R0外，实验室还备有的实验器材如下： A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ） B．电流表A（量程0.6A，内阻约为1Ω） C．滑动变阻器R（阻值范围0~5Ω，2.0A） D．直流电源E（电动势为3V） E．开关 F．导线若干 则该实验电路应选择下列电路中的_____。 A. B. C. D. （3）该同学正确连接电路，所有操作都正确，则测出的电阻还是比真实值小一些，该误差的主要来源是_____。 （4）实验测出电压表读数为U，电流表读数为I，圆柱体横截面的直径为D，长度为L，则圆柱体电阻率为ρ=_____。（用D、L、U、I表示，单位均已为国际单位） 【答案】（1） ①. 0.920 ②. 6.0 （2）D （3）电压表的分流 （4） 【解析】 【小问1详解】 [1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以直径为 [2]多用电表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积，所以粗测电阻值为 【小问2详解】 实验要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调，所以滑动变阻器应采用分压式接法，由于 所以电流表应采用外接法。 故选D。 【小问3详解】 由于电压表分流，使得实际流过待测电阻的电流小于电流表读数，则测出的电阻比真实值小。 【小问4详解】 根据电阻定律可得 联立可得 12. 董同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻（内阻较小），实验室提供了如下器材和参考电路“甲”“乙”： 电压表V（量程3V，内阻约） 电流表A（量程，内阻约） 滑动变阻器（最大阻值） 滑动变阻器（最大阻值） 定值电阻（阻值为） 开关，导线若干 （1）董同学应选择参考电路中的最优电路___________（填写“甲”或“乙”）进行测量，同时滑动变阻器应选择___________（填写“”或“”）； （2）选用合适的电路和器材后，董同学将测得的数据在坐标纸上画出图像如丙图所示，并求出电动势为_______________V，内阻为_______________（结果保留2位小数）。 【答案】（1） ①. 乙 ②. （2） ①. 1.50 ②. 0.50 【解析】 【小问1详解】 [1][2]一节新干电池的内阻较小，远小于电压表的内阻，误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小，故选乙；实验要便于操作，则滑动变阻器应选； 【小问2详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律可得 则图像纵截距即为电源电动势，根据图可知， 四、解答题（共34分） 13. 密立根油滴实验装置如图所示： 两块间距为的平行金属板分别与电源正、负极相接。当两极板间不加电压时，带电油滴最后以速度匀速竖直下落；当两板间加上电压时，该带电油滴最后以速度匀速竖直上升。已知油滴所受阻力大小与速度大小成正比， 即，其中比例系数已知，取重力加速度为。求： （1）油滴的质量； （2）求该油滴所带电荷量。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 不加电压时，根据平衡条件有 解得 【小问2详解】 在极板间加上电压，极板间的电场强度为 油滴向上匀速运动，根据平衡条件有 解得 14. 通量是物理学中的重要概念，在物理学习中有着重要应用。 （1）在研究磁场时我们定义了磁通量。如图甲所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，面积为S的平面与垂直于B的平面间的夹角为。求穿过面积S的磁通量； （2）类比磁通量的概念，在电场中可以定义“电通量”。已知电场强度为的匀强电场中有一个垂直于电场方向的平面，面积为S。写出穿过这一面积的电通量的表达式。 （3）利用（2）的结论及所学知识证明：如图乙所示，在电荷量为的点电荷的电场中，穿过以点电荷所在位置为球心的任意球面的电通量为定值。（静电力常数为） 【答案】（1）；（2）；（3）设球面的半径为r，由几何知识可知球的表面积为 点电荷在球面产生的电场强度为 球面的电通量为 所以穿过以点电荷所在位置为球心的任意球面的电通量为定值。 【解析】 【详解】（1）穿过面积S的磁通量为 （2）穿过面积S的电通量的表达式为 （3）略。 15. 如图甲所示，静电除尘装置中有长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上下面板使用金属材料．图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连，质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度进入矩形通道、当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集，通过调整两板间距d可以改变收集效率，当d=时，为81%（即离下板0.81范围内的尘埃能够被收集）。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用： （1）求上下板间电压； （2）求收集效率为100%时，两板间距的最大值dm； （3）求收集效率为与两板间距d 的函数关系。 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）当收集效率为81%，即离下板0.81的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压电源的电压为U，则在水平方向有 在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动则有 其中 联立以上可解得 （2）当减小两板间距时，能够增大电场强度，提高装置对尘埃的收集效率．收集效率恰好为100%时，两板间距即为．如果进一步减小d，收集交率仍为100%。因此，在水平方向有 在竖直方向有 其中 联立以上各式可得 （3）通过前面的求解可知，当时，收集效率均为100% ，当时，设距下板处的尘埃恰好到达下板的右端边缘， 此时有 根据题意，收集效率为 联立可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 福田中学2024－2025学年度第一学期期中考试高二年级物理试卷 第I卷 选择题 一、单选题（共28分） 1. 使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波（　　） A. 是蓝光 B. 波长比手机通信的电磁波短 C. 在真空中的传播速度大小为 D. 不能在真空中传播 2. 真空中两个带同种电荷的点电荷，相距为时的库仑力为，现将它们的电荷量均增为原来的倍，间距也增为原来的倍，此时库仑力为（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，用某种金属材料制成长为a，宽为b，厚为c的长方体，已知，关于该导体的电阻下列说法正确的是（ ） A. 电流沿AB方向电阻最小 B. 电流沿CD方向电阻最小 C. 电流沿EF方向电阻最小 D. 电流沿任何方向电阻都是一样 4. 如图所示，现有两根通电的长直导线分别固定在正方体的两条边和上且彼此绝缘，电流方向分别由流向，由流向，那么点的磁感应强度方向为（　　） A. 由指向 B. 由指向 C. 由指向 D. 由指向 5. 北京时间2023年10月3日，据诺贝尔奖官方网站公布，2023年诺贝尔物理学奖颁发给Pierre等三位物理学家，以表彰他们“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”。阿秒（as）这种时间尺度，适合用来描述电子在原子内部运动的情况，，例如电子绕氢原子核一周大约是。已知电子所带电荷量为，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动。根据以上信息估算氢原子核外电子绕核运动的等效电流大约为（　　） A. B. C. D. 6. 一点电荷Q置于x轴上某处，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m，如图1所示。把试探电荷q（电荷量可调节）分别放在A、B两点时，它所受的静电力F与试探电荷q电荷量的关系分别如图2中的直线a、b所示（规定F沿x轴正方向为正）。则（ ） A. A点的电场强度大小为 B. B点的电场强度大小为30N/C C. 点电荷Q是正电荷 D. 点电荷Q处于A、B两点之间 7. 将不带电的金属球B靠近带正电的金属球A，系统达到静电平衡状态后，纸面内的电场线和等势面分布如图所示，a、b两点关于金属球A、B的连线对称，c、d两点为金属球B表面的点。下列说法正确的是（ ） A. 金属球B左侧带正电 B. c点的电势与d点的电势相等 C. 将带正电的试探电荷从a点移到f点，电势能增加 D. 电子在b点的电势能大于在c点的电势能 二、多选题（共18分） 8. 如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表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，增大时量程减小 B. 乙表是电压表，增大时量程减小 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 9. 由多晶硅制成的电容加速度传感器的原理示意图如图所示，传感器可以看成由多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅上，下极板构成的两个电容器组成（电容分别为、），当传感器有沿着箭头方向（竖直向上）的加速度时，多晶硅悬臂梁的右侧会发生与加速度方向相反的弯曲形变。下列说法正确的是（　　） A. 传感器向上加速时，减小，增大 B. 传感器向上减速时，减小，增大 C. 传感器向下加速时，减小，增大 D. 传感器向下减速时，减小，增大 10. 图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，其中，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（　　） A. 电路中电流增大 B. 两端电压增大 C. 整个电路消耗的功率减小 D. 电源输出功率一定减小 三、实验题（共20分） 11. 某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径为_____mm；用游标卡尺测其长度为L，用多用电表粗测其电阻如图乙所示，选择×1的挡位，可知其电阻为_____Ω。 （2）为了减小实验误差，需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻，要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体R0外，实验室还备有的实验器材如下： A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ） B．电流表A（量程0.6A，内阻约为1Ω） C．滑动变阻器R（阻值范围0~5Ω，2.0A） D．直流电源E（电动势为3V） E．开关 F．导线若干 则该实验电路应选择下列电路中的_____。 A. B. C. D. （3）该同学正确连接电路，所有操作都正确，则测出的电阻还是比真实值小一些，该误差的主要来源是_____。 （4）实验测出电压表读数为U，电流表读数为I，圆柱体横截面的直径为D，长度为L，则圆柱体电阻率为ρ=_____。（用D、L、U、I表示，单位均已为国际单位） 12. 董同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻（内阻较小），实验室提供了如下器材和参考电路“甲”“乙”： 电压表V（量程3V，内阻约） 电流表A（量程，内阻约） 滑动变阻器（最大阻值） 滑动变阻器（最大阻值） 定值电阻（阻值为） 开关，导线若干 （1）董同学应选择参考电路中的最优电路___________（填写“甲”或“乙”）进行测量，同时滑动变阻器应选择___________（填写“”或“”）； （2）选用合适的电路和器材后，董同学将测得的数据在坐标纸上画出图像如丙图所示，并求出电动势为_______________V，内阻为_______________（结果保留2位小数）。 四、解答题（共34分） 13. 密立根油滴实验装置如图所示： 两块间距为的平行金属板分别与电源正、负极相接。当两极板间不加电压时，带电油滴最后以速度匀速竖直下落；当两板间加上电压时，该带电油滴最后以速度匀速竖直上升。已知油滴所受阻力大小与速度大小成正比， 即，其中比例系数已知，取重力加速度为。求： （1）油滴的质量； （2）求该油滴所带电荷量。 14. 通量是物理学中的重要概念，在物理学习中有着重要应用。 （1）在研究磁场时我们定义了磁通量。如图甲所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，面积为S的平面与垂直于B的平面间的夹角为。求穿过面积S的磁通量； （2）类比磁通量的概念，在电场中可以定义“电通量”。已知电场强度为的匀强电场中有一个垂直于电场方向的平面，面积为S。写出穿过这一面积的电通量的表达式。 （3）利用（2）的结论及所学知识证明：如图乙所示，在电荷量为的点电荷的电场中，穿过以点电荷所在位置为球心的任意球面的电通量为定值。（静电力常数为） 15. 如图甲所示，静电除尘装置中有长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上下面板使用金属材料．图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连，质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度进入矩形通道、当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集，通过调整两板间距d可以改变收集效率，当d=时，为81%（即离下板0.81范围内的尘埃能够被收集）。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用： （1）求上下板间电压； （2）求收集效率为100%时，两板间距的最大值dm； （3）求收集效率为与两板间距d 的函数关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $