北京市第一六一中学2025-2026学年高二上学期期中物理试卷

2025-2026学年北京161中学高二（上）期中物理试卷 一、单选题：本大题共10小题，共30分。 1.如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为、下列推断正确的是(    ) A. 可能为负 B. 一定等于 C. 导体内虚线1上各点的场强小于虚线2上各点的场强 D. 导体内虚线1上各点的电势小于虚线2上各点的电势 2.某金属导线的电阻率为，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为(    ) A. 和4R B. 和4R C. 和16R D. 和16R 3.四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力以及电势能均相同的是(    ) A. 甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点 B. 乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 C. 丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 D. 丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点 4.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为的电子束内的电子个数是(    ) A. B. C. D. 5.风力发电机是将风能转化为电能的装置。风能就是气流的动能，风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。若空气密度为，气流速度为v，风轮机叶片长度为r，则时间t内流向风轮机的最大风能为(    ) A. B. C. D. 6.如图所示为将一灵敏电流计改装成电流表或电压表的实验电路图，、为定值电阻。下列说法正确的是(    ) A. 此图是改装成电流表的示意图；接A、B两端时量程较大 B. 此图是改装成电流表示意图；接A、C两端时量程较大 C. 此图是改装成电压表示意图；接A、B两端时量程较大 D. 此图是改装成电压表示意图；接A、C两端时量程较大 7.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻、及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是(    ) A. 电压表和电流表读数都减小 B. 电压表和电流表读数都增大 C. 电压表读数增大，电流表读数减小 D. 电压表读数减小，电流表读数增大 8.静电场方向平行于x轴，将一电荷量为的带电粒子在处由静止释放，粒子只在电场力作用下沿x轴运动，其电势能随x的变化关系如图所示。若规定x轴正方向为电场强度E、加速度a的正方向，如图中的四幅示意图分别表示电势随x的分布、场强E随x的分布、粒子的加速度a随x的变化关系和粒子的动能随x的变化关系，其中正确的是(    ) A. B. C. D. 9.如图甲所示为用伏安法测量某合金丝电阻的实验电路。实验中分别用最大阻值是、、的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作出电流表读数I随指滑片移动的距离x与滑片在变阻器上可移动的总长度L的比值变化的关系曲线a、b、c，如图乙所示。 则图乙中的图线a对应的滑动变阻器及最适合本实验的滑动变阻器是(    ) A. 最大阻值为的滑动变阻器；图线a对应的滑动变阻器 B. 最大阻值为的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器 C. 最大阻值为的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器 D. 最大阻值为的滑动变阻器；图线c对应的滑动变阻器 10.利用图像研究物理问题是物理学中重要的研究方法。如图1所示，A、B为点电荷Q的电场中电场线上的两点点电荷Q的位置图中未标出。某同学规定x轴表示AB间某点与A点的距离，绘制了图2所示的图线①和②来表示AB连线上某物理量与x之间的关系，并做出如下判断，其中正确的是(    ) A. 若Q为正电荷，y轴表示该点的电势，则图线①可以反映电势和距离的关系 B. 若Q为正电荷，y轴表示该点的电场强度，则图线②可以反映电场强度和距离的关系 C. 若Q为负电荷，y轴表示该点的电势，则图线①可以反映电势和距离的关系 D. 若Q为负电荷，y轴表示该点的电场强度，则图线②可以反映电场强度和距离的关系 二、多选题：本大题共4小题，共12分。 11.如图所示，三个同心圆是固定的点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三个点在同一条电场线上。已知这三个圆的半径关系是：：：2：3。现将一电荷量为的试探电荷从A点由静止释放，试探电荷只在点电荷Q的静电力作用下开始运动，则(    ) A. 三点的电场强度大小关系是：：：2：1 B. 三点的电势大小关系是 C. 该试探电荷在三点的电势能大小关系是 D. 该试探电荷在三点的动能大小关系是 12.如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r。当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知指示灯L的电阻为，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是(    ) A. 电动机的额定电压为IR B. 电动机的输出功率为 C. 电源的输出功率为 D. 整个电路的热功率为 13.在如图所示的图中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系；现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图可知(    ) A. 该电阻的阻值为 B. 该电源的电动势为，内阻为 C. 该电源的路端电压为，输出功率为 D. 用比R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率可能增大 14.据报道，2018年4月18日，某市一处高压电线落地燃烧，幸好没有造成人员伤亡。高压电线落地可能导致行人跨步触电，如图所示，设人的两脚MN间最大跨步距离为d，电线触地点O流入大地的电流为I，大地的电阻率为，ON间的距离为R。电流在以O点为圆心、半径为r的半球面上均匀分布，其电流密度为，若电流密度乘以电阻率等于电场强度，该电场强度可以等效成把点电荷Q放在真空中O点处产生的电场强度。下列说法正确的是(    ) A. 两脚并拢跳离触地点是防跨步触电的一种有效方法 B. 点电荷Q的电荷量为为静电力常量 C. 图中MN两脚间路步电压可能等于 D. 当两脚间的距离处于最大跨步时，跨步电压可能为零 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 15.某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻阻值以及判断二极管的正负极。 他选择“”倍率的欧姆挡按照正确的步骤测量未知电阻时，发现表针偏转角度很大，如图11中虚线①的位置所示。为了能获得更准确的测量数据，他应该将倍率调整到______的挡位选填“”或“”；并把两支表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使表针指向______调整好此挡位的欧姆表后再正确测量上述未知电阻，表针指在如图1中虚线②的位置，则未知电阻的测量值为______。 若用已调好的多用电表欧姆挡“”挡来探测一只二极管的正、负极如图2所示。当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针几乎不发生偏转即指示电阻接近无限大；再将两表笔与二极管两极的连接情况对调，发现表针指在如图1中的虚线①的位置，此时红表笔接触的是二极管的______极选填“正”或“负”。 16.在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为、粗细均匀金属丝的电阻率。 用螺旋测微器分别在三个不同的位置测量金属丝的直径，某次示数如图所示，该次测量值为______ mm。 实验小组的同学采用如图甲所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻，可选用的器材有： A.电压表量程，内阻约 B.电流表量程，内阻约 C.电流表量程，内阻约 D.滑动变阻器 E.滑动变阻器 F.电源电动势为及开关和导线若干 ①为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选择______，滑动变阻器应选择______。选填实验器材前的字母 ②图乙是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图甲的电路图，补充完成图乙中实物间的连线。 测量出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式______。考虑电流表和电压表内阻引起的误差，该测量值______真实值选填“大于”或“小于”。 在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时，乙同学用如图所示电路测量另一个电阻。 ①电路连好后，闭合开关，无论如何移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数且几乎不变，电流表始终没有示数。若电路中仅有一处故障，则可能的故障是______。 A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器断路 C.待测电阻与电流表A之间的导线断路 ②故障解决后，乙同学研究电压表示数U和滑动变阻器连入电路中阻值R的关系。若待测电阻、电流表内阻、电压表内阻、电源电动势和内阻都保持不变，图中可以正确反映关系的示意图是______。 四、计算题：本大题共4小题，共42分。 17.如图甲所示，把一个带正电的球体A放在绝缘支架上，再把一个质量为m、带电量为q的带电小球B用绝缘细绳悬挂在铁架台上，小球静止在P点时细绳与竖直方向的夹角为，电场力方向水平向右。球A与球B之间的距离远大于两球的直径。求： 球B在P点所受电场力的大小及球A产生的电场在P点的电场强度的大小； 现缓慢移动铁架台，使球B从P点沿水平方向右移，近似认为移动过程中电场力方向始终水平向右，用刻度尺测出P点右侧不同位置到P点的水平距离x，采取中方法确定出该位置球B所受电场力F，然后作出图象，如图乙所示。其中M点为水平移动方向上的一点，已知x轴上每小格代表的距离为，根据图象估算P、M两点间电势差的大小。 18.如图所示，A、B为两块足够大的水平放置的平行金属板，间距为d；两板间有方向由A指向B的匀强电场，电场强度大小为E；在金属板A的正中央位置有一个粒子源P，能以的初速度向金属板A以下的各个方向均匀射出质量为m、带电荷量为的粒子，粒子最终全部落在金属板B上，粒子所受重力、空阻力以及粒子之间的相互作用力均可忽略。求： 金属板A、B间的电压U； 粒子到达金属板B时的动能； 粒子落在金属板上B区域的面积S。 19.对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。 当该导线通有恒定的电流I时： ①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v； ②经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子即金属原子失去电子后的剩余部分的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式。 将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦-托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。 已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为根据上述模型回答下列问题： ①求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小； ②推导该圆线圈中的电流的表达式。 20.如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，电场中某点的电势为各个点电荷单独在该点产生电势的代数和． 若规定无线远处的电势为零，真空中点电荷 周围某点的电势可表示为，其中k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离． 如图1所示，M、N是真空中两个电荷量均为的固定点电荷，M、N间的距离为d；OC是MN连线中垂线，，已知静电力常量为k，规定无线远处的电势为零，求： 点的电场强度； 点的电势； 如图2所示，一个半径为R、电荷量为的均匀带电细圆环固定在真空中，环面水平．一质量为m、电荷量为的带电液滴，从环心O正上方D点由静止开始下落．已知D、O间的距离为，静电力常量为k，重力加速度为g，求液滴到达O点时速度v的大小． 第9页，共9页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年北京161中学高二（上）期中物理试卷 一、单选题：本大题共10小题，共30分。 1.如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为、下列推断正确的是(    ) A. 可能为负 B. 一定等于 C. 导体内虚线1上各点的场强小于虚线2上各点的场强 D. 导体内虚线1上各点的电势小于虚线2上各点的电势 【答案】B  【解析】解：AB、由题意可知，静电感应现象，使得导体的左侧带正电，右侧带负电，根据电荷守恒可知，左侧部分转移的电子数目和右侧部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，导体整体不带电，所以一定等于，都等于0，故A错误，B正确； C、达到静电平衡的导体内部的场强处处为0，所以导体虚线1上各点的场强等于虚线2上各点的场强，故C错误； D、达到静电平衡的导体内部的场强处处为0，导体整体是等势体，所以导体虚线1上各点的电势等于虚线2上各点的电势。故D错误； 故选：B。 根据静电感应现象，在正点电荷的电场作用下，导体AB自由电荷重新分布，不论沿着哪条虚线切开，都有A带正电，B带负电，且电量总是相等。 考查静电感应的原理，理解带电本质是电子的转移，掌握电荷守恒定律的应用，注意两部分的电量总是相等是解题的突破口。 2.某金属导线的电阻率为，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为(    ) A. 和4R B. 和4R C. 和16R D. 和16R 【答案】D  【解析】解：电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，其材料和体积均不变，则横截面积变为原来的，长度为原来的4倍；由于导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比，所以此时导体的电阻变为原来的16倍，即16R。 由于电阻率受温度的影响，因温度不变，所以电阻率也不变。 故选：D。 在电阻丝温度不变的条件下，电阻的影响因素是材料电阻率、长度、横截面积，当导线被拉长后，长度变长的同时，横截面积变小，但导体的整个体积不变。 题考查了影响电阻大小的因素，关键要知道导体电阻与长度成正比，与横截面积成反比。电阻率不受温度影响的材料，可以制成标准电阻。 3.四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力以及电势能均相同的是(    ) A. 甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点 B. 乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 C. 丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 D. 丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点 【答案】B  【解析】解：A、由图可知，a、b处电场强度方向不同，则检验电荷受到的电场力的方向不同，故A错误； B、两等量异种电荷其连线的中垂线上与连线中点等距的任意两点电势相等，场强相同，所以检验电荷受到的电场力、电势能也相等，故B正确； C、结合等量同种点电荷的电场的特点可知，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点场强大小相等，但方向相反，而电势相等，所以检验电荷在a、b两点的电场力的大小相等，方向相反，而电势能相等，故C错误； D、由图可知电场线的方向从a指向b，则a点电势高，检验电荷在a点的电势能大；b点的电场线密，所以检验电荷在b点受到的电场力大，故D错误； 故选：B。 电势能是标量，只要大小相等即可，而电场力为矢量，必须是大小和方向都相同才行。 考查了不同电场中电势和场强的知识，其中重点是电势、电势能是标量而场强、电场力是矢量。 4.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为的电子束内的电子个数是(    ) A. B. C. D. 【答案】B  【解析】解：在加速电场中电场力做功，则： 得 在刚射出加速电场时，一小段长为的电子束内电量为 则电子个数 联立可得： 故B正确，ACD错误。 故选：B。 根据动能定理求出电子刚出加速电场时的速度v。在一小段长为内电子可以看成做匀速运动，由求出电子运动的时间，根据电流求出长为电子束的电量，再求解电子数。 本题考查对电流的微观表达式的理解，解答本题关键是建立物理模型，对电子束运动情况进行简化。中等难度。 5.风力发电机是将风能转化为电能的装置。风能就是气流的动能，风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。若空气密度为，气流速度为v，风轮机叶片长度为r，则时间t内流向风轮机的最大风能为(    ) A. B. C. D. 【答案】B  【解析】解：空气密度为，气流速度为v，风轮机叶片长度为r，时间t内流向风轮机的最大风能， 联立得，故B正确，ACD错误。 故选：B。 t时间内，在长度为vt、垂直流向叶片旋转面积截面积为的范围内的空气都能通过风轮机，由求出空气质量，根据能量守恒定律求最大风能。 本题考查能量守恒定律的应用能力，关键要建立模型，理清思路，比较简单。 6.如图所示为将一灵敏电流计改装成电流表或电压表的实验电路图，、为定值电阻。下列说法正确的是(    ) A. 此图是改装成电流表的示意图；接A、B两端时量程较大 B. 此图是改装成电流表示意图；接A、C两端时量程较大 C. 此图是改装成电压表示意图；接A、B两端时量程较大 D. 此图是改装成电压表示意图；接A、C两端时量程较大 【答案】A  【解析】解：由电路图可知，表头与定值电阻并联，为电流表改装原理；AB间并联电阻小于AC间并联电阻，故接A、B柱量程大于接A、C柱量程，故A正确，BCD错误； 故选：A。 电流表改装原理为表头并联小电阻分流，并联电阻越小，量程越大；电压表改装原理为串联大电阻，阻值越大，量程越大。 本题考查了电流表电压表的改装原理，注意对于实验题要会计算电流表测量电流值，这个值是干路电流，不是支路电流。 7.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻、及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是(    ) A. 电压表和电流表读数都减小 B. 电压表和电流表读数都增大 C. 电压表读数增大，电流表读数减小 D. 电压表读数减小，电流表读数增大 【答案】B  【解析】解：当滑片向b滑动时，R接入电阻增大，总电阻增大；由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，则内电压减小，由可知路端电压增大，即电压表示数增大； 总电流减小，两端的电压减小，而路端电压增大，故并联部分电压增大，由欧姆定律可知电流表示数增大；故B正确； 故选：B。 由图可知与R并联后与串联，电压表测路端电压，电流表测量流过的电流；滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由闭合电路的欧姆定律可知电路中干路电流的变化及路端电压的变化；再分析并联电路可得出电流表示数的变化． 本题中也可直接作为内电阻处理，可直接由闭合电路欧姆定律得出并联部分的电压增大，流过的电流增大． 8.静电场方向平行于x轴，将一电荷量为的带电粒子在处由静止释放，粒子只在电场力作用下沿x轴运动，其电势能随x的变化关系如图所示。若规定x轴正方向为电场强度E、加速度a的正方向，如图中的四幅示意图分别表示电势随x的分布、场强E随x的分布、粒子的加速度a随x的变化关系和粒子的动能随x的变化关系，其中正确的是(    ) A. B. C. D. 【答案】D  【解析】解：A、根据可知，由于粒子带负电，则可知，电势的变化应与图中方向相反，故图象应为与形状对称的图象；故A错误； B、图象的斜率表示电场强度，沿电场方向电势降低，则知在的左侧，存在向左的匀强电场，右侧存在向右的匀强电场，故B 错误； C、根据牛顿第二定律知，粒子在匀强电场中运动时加速度不变，由于粒子带负电，粒子的加速度在左侧加速度为正值，大小不变，在右侧加速度为负值，且大小不变，故C错误； D、在左侧粒子根据动能定理，在的右侧，根据动能定理可得，故给出的图象正确，故D正确 故选：D。 根据电势能和电势的关系确定图象，而在图象的斜率表示电场强度，判断出场强的大小，由牛顿第二定律判断出加速度的变化，由判断出速度的变化，根据动能定理判断出动能的变化。 本题主要考查了图象，从图象中判断出斜率即为电场强度，然后利用牛顿第二定律判断出加速度，速度时间公式判断速度。 9.如图甲所示为用伏安法测量某合金丝电阻的实验电路。实验中分别用最大阻值是、、的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作出电流表读数I随指滑片移动的距离x与滑片在变阻器上可移动的总长度L的比值变化的关系曲线a、b、c，如图乙所示。 则图乙中的图线a对应的滑动变阻器及最适合本实验的滑动变阻器是(    ) A. 最大阻值为的滑动变阻器；图线a对应的滑动变阻器 B. 最大阻值为的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器 C. 最大阻值为的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器 D. 最大阻值为的滑动变阻器；图线c对应的滑动变阻器 【答案】C  【解析】解：从图乙可以看出a曲线在滑片移动很小距离电流变化很大，说明该滑动变阻器阻值远大于被测量电阻阻值，所以a图对应滑动变阻器； 通过乙图可知，a图象中滑动变阻器接入电路阻值较大时电流变化不太明显，c图象接入的是的滑动变阻器，电路电流变化不明显，而b图中，电流随电阻的移动自始至终变化都比较明显，所以最适合本实验的滑动变阻器是b，故C正确、ABD错误。 故选：C。 从图乙可以看出a曲线在滑片移动很小距离电流变化很大，由此分析接入的滑动变阻器； 根据图象电流表示数变化情况进行分析要选取的滑动变阻器。 本题主要是考查伏安法测量某合金丝电阻的实验，解答本题的关键是弄清楚图乙中的图象所表示的物理意义，根据电流表示数变化情况进行分析。 10.利用图像研究物理问题是物理学中重要的研究方法。如图1所示，A、B为点电荷Q的电场中电场线上的两点点电荷Q的位置图中未标出。某同学规定x轴表示AB间某点与A点的距离，绘制了图2所示的图线①和②来表示AB连线上某物理量与x之间的关系，并做出如下判断，其中正确的是(    ) A. 若Q为正电荷，y轴表示该点的电势，则图线①可以反映电势和距离的关系 B. 若Q为正电荷，y轴表示该点的电场强度，则图线②可以反映电场强度和距离的关系 C. 若Q为负电荷，y轴表示该点的电势，则图线①可以反映电势和距离的关系 D. 若Q为负电荷，y轴表示该点的电场强度，则图线②可以反映电场强度和距离的关系 【答案】B  【解析】解：A、若Q为正电荷，设位于A点的左侧r处，y轴表示该点的电势，根据电势差与电场强度的关系可知，图像的斜率表示电场强度E，结合点电荷场强公式：E可知，随着x的增大，场强E减小，图像的斜率减小，图线①的斜率恒定，故A错误； B、同理，，随着x的增大，场强E减小，图像为双曲线的分支，图线②可以反映电场强度和距离的关系，故B正确； C、若Q为负电荷，位于B点的右侧，y轴表示该点的电势，随着x的增大，离负电荷越近，电场强度逐渐增大，则图像的斜率增大，故C错误； D、若Q为负电荷，位于B点的右侧，y轴表示该点的电场强度，随着x的增大，离负电荷越近，电场强度逐渐增大，故D错误。 故选：B。 若Q为正电荷，一定位于A点的左侧，则离A点越远，电场强度越小，电势越低。 若Q为负电荷，一定位于B点的右侧，则离A点越远，电场强度越大，电势越低。 图像的斜率表示电场强度。 此题考查了电场强度、电势、电势差与电场强度的关系的相关知识，明确点电荷场强公式，以及电势差与电场强度的关系是解题的关键。 二、多选题：本大题共4小题，共12分。 11.如图所示，三个同心圆是固定的点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三个点在同一条电场线上。已知这三个圆的半径关系是：：：2：3。现将一电荷量为的试探电荷从A点由静止释放，试探电荷只在点电荷Q的静电力作用下开始运动，则(    ) A. 三点的电场强度大小关系是：：：2：1 B. 三点的电势大小关系是 C. 该试探电荷在三点的电势能大小关系是 D. 该试探电荷在三点的动能大小关系是 【答案】BD  【解析】解：A、根据点电荷产生的电场公式，可知三点的电场强度大小关系是：：：9：4，故A错误； B、匀强电场中有，，由于从A到C电场逐渐减小，所以，故B正确； C、由于点电荷电性未知，无法判断电势大小，则无法判断电势能大小关系，故C错误； D、根据，结合B选项可知，故D正确； 故选：BD。 根据点电荷产生的电场公式可解得电场大小关系，根据电场大小结合可判断电势差的关系，根据动能定理可知动能的变化关系，由于电势大小未知，所以无法判断电势能大小。 本题考查电势能与电场力做功，解题关键掌握电势能的计算公式，注意只适用于匀强电场，且d代表沿电场线方向的距离。 12.如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r。当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知指示灯L的电阻为，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是(    ) A. 电动机的额定电压为IR B. 电动机的输出功率为 C. 电源的输出功率为 D. 整个电路的热功率为 【答案】CD  【解析】解A、电动机不是纯电阻，不能满足欧姆定律，故A错误； B、电动机的总功率为，电动机消耗的热功率为，故电动机的输出功率为，故B错误； C、电源的输出功率，故C正确； D、整个电路的热功率为，故D正确。 故选：CD。 小灯泡是纯电阻电路，满足欧姆定律，但电动机不是纯电阻，不能满足欧姆定律； 电源的输出功率； 由公式求出电动机的总功率电动机的输出功率是机械功率，根据能量守恒可知，。 整个电路的热功率为 当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，求电功率只能用，求电热只能用，求机械功率要根据能量守恒得到。 13.在如图所示的图中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系；现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图可知(    ) A. 该电阻的阻值为 B. 该电源的电动势为，内阻为 C. 该电源的路端电压为，输出功率为 D. 用比R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率可能增大 【答案】AC  【解析】解：由图像b可知，外电阻为，故A正确； B.由图像a可知，电源电动势，短路电流为，则电源内阻为，故B错误； C.由两图像的交点坐标，可知，路端电压为，干路电流为，故电源输出功率为，故C正确； D.电源的内阻为，外电路电阻R为，由电源输出功率随外电阻的变化图像 可知，外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，则用比R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率一定减小，故D错误。 故选：AC。 根据电源和电阻的伏安特性曲线结合交点的信息，电源有最大输出功率满足的条件进行分析解答。 考查电源和电阻的伏安特性曲线结合交点的信息，电源有最大输出功率满足的条件，会根据题意进行准确分析解答。 14.据报道，2018年4月18日，某市一处高压电线落地燃烧，幸好没有造成人员伤亡。高压电线落地可能导致行人跨步触电，如图所示，设人的两脚MN间最大跨步距离为d，电线触地点O流入大地的电流为I，大地的电阻率为，ON间的距离为R。电流在以O点为圆心、半径为r的半球面上均匀分布，其电流密度为，若电流密度乘以电阻率等于电场强度，该电场强度可以等效成把点电荷Q放在真空中O点处产生的电场强度。下列说法正确的是(    ) A. 两脚并拢跳离触地点是防跨步触电的一种有效方法 B. 点电荷Q的电荷量为为静电力常量 C. 图中MN两脚间路步电压可能等于 D. 当两脚间的距离处于最大跨步时，跨步电压可能为零 【答案】ABD  【解析】解：A、两脚并拢时跨步电压较小，跳离触地点是防跨步触电的一种有效方法，故A正确； B、根据题意有，解得，故B正确； C、N点处电流密度为，由于MN间的电场是非匀强电场，电场强度越靠近O点越大，则知MN间的场强大于，所以MN间的跨步电压大于，故C错误； D、当两脚位于同一等势线上时，即两脚到O点的距离相等时，跨步电压为零，故D正确。 故选：ABD。 两脚并拢时跨步电压较小；根据点电荷场强公式计算；根据电阻定律结合电势差和电场强度的关系计算；当两脚位于同一等势线上时跨步电压为零。 知道电流密度乘以电阻率等于电场强度、点电荷场强公式是解题的基础。 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 15.某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻阻值以及判断二极管的正负极。 他选择“”倍率的欧姆挡按照正确的步骤测量未知电阻时，发现表针偏转角度很大，如图11中虚线①的位置所示。为了能获得更准确的测量数据，他应该将倍率调整到______的挡位选填“”或“”；并把两支表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使表针指向______调整好此挡位的欧姆表后再正确测量上述未知电阻，表针指在如图1中虚线②的位置，则未知电阻的测量值为______。 若用已调好的多用电表欧姆挡“”挡来探测一只二极管的正、负极如图2所示。当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针几乎不发生偏转即指示电阻接近无限大；再将两表笔与二极管两极的连接情况对调，发现表针指在如图1中的虚线①的位置，此时红表笔接触的是二极管的______极选填“正”或“负”。 【答案】  0  160  负  【解析】解：把选择开关置于欧姆挡的“”挡位，由图1所示所示可知表针偏角太大，说明所选挡位太大，为准确测量电阻阻值，应重新选择“”档位，测量前还应该调电阻档的欧姆调零旋钮，使指针指在电阻档“0”刻度线处，读数为。 当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针几乎不发生偏转说明此时二极管方向截止；调换表笔的连接后，电阻很小，二极管正向导通，由于黑表笔接电源的正极，红表笔接电源负极，所以此时红表笔接触的是二极管的负极。 故答案为：，0，负。 欧姆表的表盘左边密右边疏，且零刻度在右边，偏角大说明阻值小，要换较小挡，重新调零后测量，欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表的示数。 二极管具有单向导电性，根据接通多用电表后的电流大小可以判断二有管的正负极。 使用欧姆表测电阻时要选择合适的档位，指针要指在刻度盘中央刻度附近；对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直。 本题考查了判断二极管的极性，知道二极管的特性、知道欧姆档的内部结构即可解题，本题难度不大，掌握基础知识即可正确解题。 16.在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为、粗细均匀金属丝的电阻率。 用螺旋测微器分别在三个不同的位置测量金属丝的直径，某次示数如图所示，该次测量值为______ mm。 实验小组的同学采用如图甲所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻，可选用的器材有： A.电压表量程，内阻约 B.电流表量程，内阻约 C.电流表量程，内阻约 D.滑动变阻器 E.滑动变阻器 F.电源电动势为及开关和导线若干 ①为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选择______，滑动变阻器应选择______。选填实验器材前的字母 ②图乙是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图甲的电路图，补充完成图乙中实物间的连线。 测量出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式______。考虑电流表和电压表内阻引起的误差，该测量值______真实值选填“大于”或“小于”。 在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时，乙同学用如图所示电路测量另一个电阻。 ①电路连好后，闭合开关，无论如何移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数且几乎不变，电流表始终没有示数。若电路中仅有一处故障，则可能的故障是______。 A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器断路 C.待测电阻与电流表A之间的导线断路 ②故障解决后，乙同学研究电压表示数U和滑动变阻器连入电路中阻值R的关系。若待测电阻、电流表内阻、电压表内阻、电源电动势和内阻都保持不变，图中可以正确反映关系的示意图是______。 【答案】   小于    【解析】解：该次测量值为 ①能够通过金属丝的最大电流为，不足量程为的电流表的三分之一，本着精确的原则，电流表应该选用量程的电流表C；本着调节方便的原则，滑动变阻器应该选用的D。 ②根据电路图连线如下图所示，注意导线不能交叉。 根据欧姆定律和电阻定律有，整理可得，上面采用的是电流表外接法测量的电阻，误差的主要来源是因为电压表的分流，测得通过的电阻电流的测量值I小大于于真实值，所以得到的电阻率的测量值也是小于真实值； ①A、如果滑动变阻器短路，则电流表应该有示数，与题意不符，故A错误； B、如果滑动变阻器断路，则不管是电压表还是电流表都没有示数，与题意不符，故B错误； C、待测电阻与电流表A之间的导线断路，则会出现电压表有示数且一定，电流表没有示数，与题意相符，故C正确。 故选：C ②设电源的电动势为E，内阻为r根据闭合电路的欧姆定律可得电压表的示数为，所以电压表的示数会随着滑动变阻器接入电路中电阻的增大而减小，故B正确，ACD错误。 故选：B。 故答案为：；①C，D；② ，小于；①C；②B。 根据螺旋测微器的读数规则读数； ①先计算出通过金属丝的最大电流，然后本着精确的原则分析电流表的选取；本着调节方便的原则选取滑动变阻器； ②根据电路图连线即可； 根据电阻定律和欧姆定律计算；根据外接法进行误差分析； ①根据电路的连接分析； ②写出电压表示数U和变阻器就接入电路中电阻R的关系式分析。 掌握分压式电路和限流式电路的选择方法，会进行电流表内接法和外接法的误差分析是解题的基础。 四、计算题：本大题共4小题，共42分。 17.如图甲所示，把一个带正电的球体A放在绝缘支架上，再把一个质量为m、带电量为q的带电小球B用绝缘细绳悬挂在铁架台上，小球静止在P点时细绳与竖直方向的夹角为，电场力方向水平向右。球A与球B之间的距离远大于两球的直径。求： 球B在P点所受电场力的大小及球A产生的电场在P点的电场强度的大小； 现缓慢移动铁架台，使球B从P点沿水平方向右移，近似认为移动过程中电场力方向始终水平向右，用刻度尺测出P点右侧不同位置到P点的水平距离x，采取中方法确定出该位置球B所受电场力F，然后作出图象，如图乙所示。其中M点为水平移动方向上的一点，已知x轴上每小格代表的距离为，根据图象估算P、M两点间电势差的大小。 【答案】解：球B在P点受力平衡，根据平衡条件可得球B所受电场力的大小为：； 根据场强公式得，球A产生的电场在P点的电场强度的大小：； 根据图象中图线所包围的面积表示电场力做的功，则有：， 故； 故答案为：；；。  【解析】对球A，根据平衡条件列方程，对A根据平衡条件列方程，由此得到球A对球B的电场力大小和方向； 根据牛顿第三定律可知球A对球B的吸引力大小，再根据电场强度的计算公式求解电场强度大小； 根据图线与x轴围成的面积表示电势差近似求解电场力做功大小，在根据求解P、M两点间电势差的大小。 本题主要是考查了库仑力作用下物体的平衡问题，解答本题要掌握物体的平衡条件，能够根据图线与坐标轴围成的面积表示的物理意义进行解答。 18.如图所示，A、B为两块足够大的水平放置的平行金属板，间距为d；两板间有方向由A指向B的匀强电场，电场强度大小为E；在金属板A的正中央位置有一个粒子源P，能以的初速度向金属板A以下的各个方向均匀射出质量为m、带电荷量为的粒子，粒子最终全部落在金属板B上，粒子所受重力、空阻力以及粒子之间的相互作用力均可忽略。求： 金属板A、B间的电压U； 粒子到达金属板B时的动能； 粒子落在金属板上B区域的面积S。 【答案】解：根据可知AB间的电压为：； 带电粒子在下落过程中只受电场力作用，由动能定理有： 解得： 分析知所形成的图形为圆形，圆形的半径为沿水平方向喷出的粒子的水平位移的大小，对沿水平方向喷出的粒子分析 有： 竖直方向上有： 水平方向上有： 所以圆形面积为： 答：金属板A、B间的电压U为Ed 粒子到达金属板B时的动能为 粒子落在金属板上B区域的面积S为。  【解析】根据匀强电场中电场强度和电势差间的关系即可求出电势差； 对下落过程根据动能定理即可求出到达B时的动能； 根据类平抛运动规律，由运动学公式和圆形面积公式，即可求解； 本题考查带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，掌握牛顿第二定律与运动学公式的综合应用，理解几何关系在题中的运用，注意会画出运动轨道，及已知长度与半径的半径。 19.对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。 当该导线通有恒定的电流I时： ①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v； ②经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子即金属原子失去电子后的剩余部分的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式。 将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦-托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。 已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为根据上述模型回答下列问题： ①求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小； ②推导该圆线圈中的电流的表达式。 【答案】解：①一小段时间内，流过导线横截面的电子个数为： 对应的电荷量为： 根据电流的定义有： 解得： ②方法一：从能量角度考虑，假设金属中的自由电子定向移动的速率不变 则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等 即： 又因为    联立以上两式得    ①电子运动一圈，非静电力做功为 ②对于圆线圈这个闭合回路，电动势为  根据闭合电路欧姆定律，圆线圈这个闭合回路的电流为： 联立以上两式，并根据，解得： 答：①推导过程见上 ②比例系数k的表达式为  ①切线方向的力F做功的大小为Fl； ②圆线圈中的电流的表达式为  【解析】①在时间t内流过导线横截面的带电离子数，通过导线横截面的总电荷量，导线中电流，求得速度。 ②从能量角度：电场力做功与阻力做功之和为0，结合电流的微观表示列式求解。 ①非静电力做功为   ②闭合回路的电流为：，而，又，联立求得电流。 本题关键要抓住物理量之间的关系，要在理解的基础上记住电流的微观表达式；正确应用电阻定律求解电阻。 20.如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，电场中某点的电势为各个点电荷单独在该点产生电势的代数和． 若规定无线远处的电势为零，真空中点电荷 周围某点的电势可表示为，其中k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离． 如图1所示，M、N是真空中两个电荷量均为的固定点电荷，M、N间的距离为d；OC是MN连线中垂线，，已知静电力常量为k，规定无线远处的电势为零，求： 点的电场强度； 点的电势； 如图2所示，一个半径为R、电荷量为的均匀带电细圆环固定在真空中，环面水平．一质量为m、电荷量为的带电液滴，从环心O正上方D点由静止开始下落．已知D、O间的距离为，静电力常量为k，重力加速度为g，求液滴到达O点时速度v的大小． 【答案】解：、M、N点电荷在C点产生的场强大小相等，均为： M、N点电荷在C点的合场强大小为：，场强方向水平向右； b、M、N单独存在时O点的电势均为： 根据电场的叠加原理可得，O点的电势大小为： 设O、D之间的距离为h，D到环上的各点的距离为L，则由几何关系可知： 由于环上的各点到D的距离都是L，则环上的电荷在D处产生的电势为： 则环上的电荷在O处产生的电势为： 负电荷从D到O的过程中重力做正功，电场力也做正功，所以到达O点时： 所以： 答：点的电场强度大小为，场强方向水平向右； 点的电势大小为； 液滴到达O点时速度v的大小是  【解析】、先求解两个电荷单独存在时在C点的场强，然后根据平行四边形定则合成得到C点的场强． b、根据题中的信息：孤立点电荷周围任一点的电势公式，分别求A、B单独存在时O点的电势，再由电场的叠加原理求解． 结合点电荷的电势的公式，求出D点的电势，然后由功能关系即可求出． 本题考查了库仑定律和电场强度的矢量合成问题，关键是根据平行四边形定则对场强进行合成． 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $