精品解析：安徽省池州市贵池区2025-2026学年高二上学期11月期中物理试题

贵池区2025~2026学年度第一学期高二期中检测 物理 全卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1、答卷前，务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡和试卷上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，务必擦净后再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单选题（每小题4分，共32分） 1. “富兰克林铃”可以简化成如图所示的模型，当与丝绸摩擦过的玻璃棒靠近金属钉甲时，铝箔小球就会在塑料管内“左右横跳”，下列关于“富兰克林铃”的说法正确的是（　　） A. 与丝绸摩擦过的玻璃棒带负电 B. 铝箔小球会在塑料管内“左右横跳”，说明能量可以创生 C. 玻璃棒靠近金属钉甲时，金属钉甲吸引铝箔小球，说明电荷可以创生 D. 玻璃棒靠近金属钉甲时，金属钉甲左侧感应出电荷、右侧带等量的异种电荷 2. 下列说法中正确的是（　　） A. 电流的微观解释式中的v是自由电子热运动的平均速率 B. 由可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 C. 由公式可知，电阻率与导体的电阻R、导体的长度l和横截面积S有关 D. 电阻率是表征材料导电性能的物理量，金属导体的电阻率不仅与导体的材料有关，而且随温度的变化而变化 3. 如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c（均视为点电荷），沿同一直线以相同速度v匀速运动，则下列说法正确的是（ ） A. 若c与b互换位置，三个带电小球依旧能保持平衡 B. a对b的静电力可能是斥力 C. a的电荷量比b的电荷量大 D. 若给a施加一个水平恒力，则三个球能一起运动且相互间的距离保持不变 4. 如图所示，一个绝缘半圆环上均匀分布有同种电荷，固定在绝缘水平面上，其在圆弧圆心处产生的电场强度大小为E。现自A点起截去左侧连续的圆弧，则剩余部分在圆心处的电场强度大小是（ ） A. E B. E C. E D. E 5. 空间存在一沿x轴方向的静电场，电子由坐标原点O点开始仅在电场力的作用下沿x轴正方向运动，该过程中电子的电势能关于位移x的变化规律如图所示。其中段图线为顶点横坐标在处的开口向上的抛物线，以后的图线为倾斜的直线。下列说法正确的是（ ） A. O位置和位置的电场强度方向相同 B. 图中处的电势最低，处的电势最高 C. 电子在~段做匀变速直线运动 D. 电子在坐标原点处的速度为0 6. 如图所示是一根金属导体棒，A端到B端的横截面积逐渐增大，截面C到A、B两端的距离相等。现在导体棒两端加大小为U的电压，下列说法正确的是（ ） A. A、C间电压为 B. A、C间电流小于B、C间的电流 C. 从A到B，自由电荷定向移动速率越来越大 D. 从A到B，导体内的电场强度越来越小 7. 如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。一带负电油滴静止于电容器中的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则下列说法正确的是（ ） A. 平行板电容器的电容将变小 B. 静电计指针张角变大 C. P点的电势将升高 D. 若充电完毕后移去电源，再将上极板水平向左移动一小段距离，则带电油滴仍静止不动 8. 如图所示的电路中，电阻为，为，为10Ω。另有一个电压恒为70V的电源。则（ ） A. 当A、B两端接通电源时，C、D两端的电压为25V B. 当C、D两端接通电源时，A、B两端的电压为20V C. 当C、D间短路时，A、B间等效电阻为25Ω D. 当A、B间短路时，C、D间等效电阻为16Ω 二、多选题（每小题5分，共10分） 9. 某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点。下列说法正确的是（ ） A. 粒子一定是从M点运动到N点 B. 粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 C. 粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 D. M点电势比N点的电势高，所以M点的电场强度比N点的大 10. 反射式速调管是常用微波器之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于轴，其电势随的变化如图所示。一质量，电荷量的带负电的粒子从（0.5， 0）点由静止释放，仅在电场力作用下在轴上运动。则下列说法正确的是（ ） A. 轴左侧电场强度和右侧电场强度的大小之比为 B. 粒子在区间沿轴正方向运动过程中的电势能减小 C. 该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为 D. 该粒子运动的周期为 三、实验题（共18分） 11. 普通玻璃是绝缘材料，通过在其表面镀上一层导电薄膜（氧化铟锡膜），即可使其具备导电性能，这就是导电玻璃。该导电薄膜的厚度极小，不易测量，某实验小组查询资料得知某款涂覆在玻璃基板上的氧化铟锡薄膜的电阻率约为，实验小组想要通过测量样品玻璃的尺寸以及电阻，进而测量样品材料的薄膜厚度。假设实验样品上各点的薄膜厚度均匀。 （1）实验小组截取一片正方形样品，使用游标卡尺测量样品的边长，如图甲所示，则样品的边长为_______。 （2）实验小组估测样品玻璃的薄膜厚度约为。实验时电流沿样品的一条边流入，要求测量范围大、误差小，实验电路应选择 （填字母代号）。 A. B. C. D. （3）为了使测量更为精确，实验小组设计了图丙所示电路进行实验，实验中先将单刀双掷开关打在1挡位，调节滑动变阻器，记录电压表示数，然后将单刀双掷开关打在2挡位，调节电阻箱，使电压表示数与开关打在1挡位时相同，电阻箱阻值如图丁所示，则待测电阻阻值________，样品玻璃的薄膜厚度_________（保留3位有效数字）。 （4）若测量样品尺寸时，边长测量偏大，会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度________，使用（3）中电路测量时，若考虑电压表内阻，会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度_____。（两空均选填“偏大”“偏小”或“不变”） 12. 电容储能已经在电动汽车，风、光发电，脉冲电源等方面得到广泛应用。某同学设计如图所示电路，研究电容器的充、放电过程，电压U0保持不变，限流电阻为R，电流传感器电阻不计，S是单刀双掷开关，C为平行板电容器。先使开关S与1相连，电容器充电结束后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器可将电流信息传入计算机进行相关研究。 （1）当开关S接2时，通过电阻R的电流方向为______（填“由左向右”或“由右向左”）。 （2）在充电过程中，I-t图像如图。已知充电过程中t1时刻电流为I1、t2时刻电流为I2，且在t1到t2内I-t图像的面积为∆S。∆S表示________。电容器的电容为_______（用题目中给的已知量来表示）。 （3）若考虑电流传感器的电阻，电容的测量值_____（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 四、解答题（共40分） 13. 物理实验中，电表量程不合适常常需要根据串并联知识对电表进行改装。实验室有内阻为200、满偏电流Ig为2mA的表头（电路符号为G），现需将其改装为量程为0~10V的电压表和量程为0~1A的电流表。 （1）分别画出表头改装为电压表、电流表的电路原理图（所需电阻分别用R1、R2表示）； （2）计算表头改装为电压表所需的电阻R1； （3）计算表头改装为电流表所需的电阻R2（此问保留两位小数）。 14. 示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，图1是它内部结构的简化原理图。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为m，电荷量为e，发射出的电子由静止经电压为的电场加速后，从金属板的小孔O射出，沿OO′进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上。偏转电场是由两个平行的相同金属极板M、N组成，已知极板的长度为L，极板间的距离为d，极板间电压为，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离也为L。不计电子受到的重力以及电子之间的相互作用。 （1）求电子从小孔O穿出时的速度大小； （2）若M、N两板间电压u随时间t的变化关系如图2所示，电子打在荧光屏上形成一条亮线，电子穿过偏转电场的时间远小于交流电的周期T（即电子进入偏转电场后，板间电压可认为不变），电子能全部打到荧光屏上且电子打在荧光屏上的亮线长度为s，求Um； （3）让氢原子核（质量为m，电量为e）和氦原子核（质量为4m，电量为2e）由静止经过同一加速电场加速，然后同时进入偏转电场，它们的轨迹是否重合？请通过计算说明。 15. 如图甲，竖直平面内的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端固定于O点，另一端系着一个电荷量为q的带正电小球，初始时小球静止在D点。现给小球垂直于OD的初速度，使其恰好能在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，AC为圆的竖直直径，B点与圆心等高。已知A点的电势为，B点的电势为，AC连线上沿着AC方向各点电势随该点与A点距离s变化的图像如图乙所示，OD与竖直直径的夹角为θ=45°，重力加速度为g，求： （1）匀强电场的场强E大小和方向； （2）小球的质量m； （3）若小球某次运动到C点时，细绳突然断裂（无能量损失），从细线断裂到小球的动能为最小值的过程中，小球电势能的变化量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 贵池区2025~2026学年度第一学期高二期中检测 物理 全卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1、答卷前，务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡和试卷上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，务必擦净后再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单选题（每小题4分，共32分） 1. “富兰克林铃”可以简化成如图所示的模型，当与丝绸摩擦过的玻璃棒靠近金属钉甲时，铝箔小球就会在塑料管内“左右横跳”，下列关于“富兰克林铃”的说法正确的是（　　） A. 与丝绸摩擦过的玻璃棒带负电 B. 铝箔小球会在塑料管内“左右横跳”，说明能量可以创生 C. 玻璃棒靠近金属钉甲时，金属钉甲吸引铝箔小球，说明电荷可以创生 D. 玻璃棒靠近金属钉甲时，金属钉甲左侧感应出电荷、右侧带等量的异种电荷 【答案】D 【解析】 【详解】A．与丝绸摩擦过的玻璃棒，电子从玻璃棒转移到丝绸，玻璃棒失去电子带正电荷，A错误； B．根据能量守恒定律，能量既不会创生也不会消失，只会从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转变为另一种形式，B错误； C．玻璃棒靠近金属钉甲时，金属钉甲吸引铝箔小球，说明带电物体具有吸引轻小物体的性质，根据电荷守恒定律，电荷既不能创生也不能凭空消失，C错误； D．玻璃棒靠近金属钉甲时，金属钉甲电子被吸引到左侧，左侧多电子带负电荷，右侧少电子带正电荷，根据电荷守恒定律，两侧电荷量相等，D正确。 故选D。 2. 下列说法中正确的是（　　） A. 电流的微观解释式中的v是自由电子热运动的平均速率 B. 由可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 C. 由公式可知，电阻率与导体的电阻R、导体的长度l和横截面积S有关 D. 电阻率是表征材料导电性能的物理量，金属导体的电阻率不仅与导体的材料有关，而且随温度的变化而变化 【答案】D 【解析】 【详解】A．在公式中，v是电子定向移动的速率，不是电子做热运动的速率，故A错误； B．导体的电阻由导体本身决定，与加在其两端的电压无关，与流过的电流无关，故B错误； CD．电阻率是表征材料导电性能的物理量，金属导体的电阻率不仅与导体的材料有关，而且随温度的变化而变化，与导体的电阻、导体的长度和横截面积无关，故C错误，D正确。 故选D。 3. 如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c（均视为点电荷），沿同一直线以相同速度v匀速运动，则下列说法正确的是（ ） A. 若c与b互换位置，三个带电小球依旧能保持平衡 B. a对b的静电力可能是斥力 C. a的电荷量比b的电荷量大 D. 若给a施加一个水平恒力，则三个球能一起运动且相互间的距离保持不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．三个带电小球沿同一直线以相同速度v匀速运动，说明受力平衡，根据库仑力分析可知a、c小球代同种电荷，b球与a、c小球带异种电荷，若c与b互换位置，根据库仑力分析可知，三个带电小球无法保持平衡，只有符合“两同夹异”才能保持平衡状态，故A错误； B．只有符合两同夹异才能保持平衡状态，所以a对b的静电力一定是吸引力，故B错误； C．根据受到的库仑力特点分析可知，只有电荷量“两大夹小”才能保持平衡状态，所以a的电荷量比b的电荷量大，故C正确； D．假设给a施加一个向右的恒力后，三个球能向右运动且相互间的距离保持不变，以三个小球组成的系统为研究对象可得，三个球的加速度方向向右，以小球c为研究对象可得，小球c的受力不变，加速度为0，所以假设相矛盾，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，一个绝缘半圆环上均匀分布有同种电荷，固定在绝缘水平面上，其在圆弧圆心处产生的电场强度大小为E。现自A点起截去左侧连续的圆弧，则剩余部分在圆心处的电场强度大小是（ ） A. E B. E C. E D. E 【答案】C 【解析】 【详解】如图1所示，可把半圆弧等分为AC、CD、DB三份，在O处激发场强分别为、、，三个场强大小相等，设为，根据对称性，方向垂直AB向下，、与方向的夹角均为60°。图1中合场强是、、的矢量合，可知 图2中合场强是、的矢量合，、夹角为，根据矢量的合成可知 故选C。 5. 空间存在一沿x轴方向的静电场，电子由坐标原点O点开始仅在电场力的作用下沿x轴正方向运动，该过程中电子的电势能关于位移x的变化规律如图所示。其中段图线为顶点横坐标在处的开口向上的抛物线，以后的图线为倾斜的直线。下列说法正确的是（ ） A. O位置和位置的电场强度方向相同 B. 图中处的电势最低，处的电势最高 C. 电子在~段做匀变速直线运动 D. 电子在坐标原点处的速度为0 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据可知，图像的切线斜率的绝对值等于，由题图可知处切线斜率为零，故处电场强度最小且为零，O位置和位置关于位置对称，则O位置和位置的电场强度大小相等，方向相反，故A错误； B．根据可知，由于电子带负电，可知电子所在位置电势能越大，电势越低，由于图中处的电势能最小，则电势最高，处的电势能最大，电势最低，故B错误； C．段图像的斜率不变，则电子所受的电场力不变，电子的加速度不变，则该过程电子做匀变速直线运动，故C正确； D．电子仅受电场力作用，则其动能与电势能之和保持不变。电子从坐标原点开始运动，若速度为零，则电子动能为零，电子在此位置具有的电势能最大，但由图像可看出电子在该位置的电势能不是最大，故D错误。 故选C。 6. 如图所示是一根金属导体棒，A端到B端的横截面积逐渐增大，截面C到A、B两端的距离相等。现在导体棒两端加大小为U的电压，下列说法正确的是（ ） A. A、C间电压为 B. A、C间电流小于B、C间的电流 C. 从A到B，自由电荷定向移动速率越来越大 D. 从A到B，导体内的电场强度越来越小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据 可知AC段电阻大于BC段电阻，因整个导体中电流I相等，根据U=IR 可知A、C间的电压大于，故A错误； B．AC段电阻与BC段电阻是串联关系，A、C间的电流等于B、C间的电流，故B错误； C．根据电流微观表达式 从A到B电流I相等，但面积S逐渐增大，故自由电荷的定向移动速率越来越小，故C错误； D．A、C间的电压大于B、C间的电压，根据 可知A、C间电场强度大于B、C间电场强度，A到B电场强度E逐渐减小，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。一带负电油滴静止于电容器中的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则下列说法正确的是（ ） A. 平行板电容器的电容将变小 B. 静电计指针张角变大 C. P点的电势将升高 D. 若充电完毕后移去电源，再将上极板水平向左移动一小段距离，则带电油滴仍静止不动 【答案】C 【解析】 【详解】A．平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，即减小，由可知平行板电容器的电容将变大。故A错误； B．由于电容器一直与电源连接，所以板间电压不变，静电计指针张角不变，故B错误； C．由于不变，两极板间距变小，根据可知板间场强变大，P点与下极板的距离不变，且下极板电势不变，由可知P点与下极板的电势差变大，所以P点的电势将升高，故C正确； D．若充电完毕后移去电源，则可认为电容器所带电荷量不变，两板之间的场强 将上极板水平向左移动一小段距离，即正对面积减小，场强变大，此时，带电油滴受力不平衡，带电油滴将不能保持静止。故D错误。 故选C。 8. 如图所示的电路中，电阻为，为，为10Ω。另有一个电压恒为70V的电源。则（ ） A. 当A、B两端接通电源时，C、D两端的电压为25V B. 当C、D两端接通电源时，A、B两端的电压为20V C. 当C、D间短路时，A、B间等效电阻为25Ω D. 当A、B间短路时，C、D间等效电阻为16Ω 【答案】D 【解析】 【详解】A．当A、B接电源，CD开路时，电路为与串联，总电阻 根据欧姆定律，总电流 CD两端电压等于两端电压，A错误； B．当C、D接电源，AB开路时，电路为与串联，总电阻 根据欧姆定律，总电流 AB两端电压等于两端电压，B错误； C．当C、D短路时，与并联，再与​串联，并联电阻 总电阻，C错误； D．当A、B短路时，​与并联，再与​串联，并联电阻 总电阻，D正确。 故选D。 二、多选题（每小题5分，共10分） 9. 某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点。下列说法正确的是（ ） A. 粒子一定是从M点运动到N点 B. 粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 C. 粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 D. M点电势比N点的电势高，所以M点的电场强度比N点的大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由于仅给出粒子的运动轨迹，无法确定粒子是从M点运动到N点，还是从N点运动到M点，故A错误； B．由于带电粒子仅在电场作用下运动，电势能与动能总和不变，故可知当电势能最大时动能最小，因此粒子在运动轨迹上到达最大电势处时动能最小，故B正确； C．根据粒子所受电场力指向曲线轨迹的凹侧可知，带电粒子带正电，由于M点的电势大于N点的电势，因此粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，故C正确； D．由题可知，M点的电势高于N点的电势，但电场强度的大小是通过等差等势线的疏密程度反映出来的，由于M点的等差等势线没有N点的等差等势线密集，因此M点的电场强度小于N点的电场强度，故D错误。 故选BC。 10. 反射式速调管是常用微波器之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于轴，其电势随的变化如图所示。一质量，电荷量的带负电的粒子从（0.5， 0）点由静止释放，仅在电场力作用下在轴上运动。则下列说法正确的是（ ） A. 轴左侧电场强度和右侧电场强度的大小之比为 B. 粒子在区间沿轴正方向运动过程中的电势能减小 C. 该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为 D. 该粒子运动的周期为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．由于图像的斜率表示电场强度，则x轴左侧电场强度的大小为 同理x轴右侧电场强度的大小为 则，故A正确； B．由于粒子带负电，且在区间电势逐渐降低，根据可知，粒子在此区间运动时，电场力做负功，粒子的电势能增大，B错误； C．该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为，故C正确； D．由图可知，粒子运动到原点时速度最大，在x轴左侧时，根据动能定理可得 根据运动学规律则有 同理在x轴右侧则有， 则粒子的运动周期为 联立代入数据解得，故D正确。 故选ACD。 三、实验题（共18分） 11. 普通玻璃是绝缘材料，通过在其表面镀上一层导电薄膜（氧化铟锡膜），即可使其具备导电性能，这就是导电玻璃。该导电薄膜的厚度极小，不易测量，某实验小组查询资料得知某款涂覆在玻璃基板上的氧化铟锡薄膜的电阻率约为，实验小组想要通过测量样品玻璃的尺寸以及电阻，进而测量样品材料的薄膜厚度。假设实验样品上各点的薄膜厚度均匀。 （1）实验小组截取一片正方形样品，使用游标卡尺测量样品的边长，如图甲所示，则样品的边长为_______。 （2）实验小组估测样品玻璃的薄膜厚度约为。实验时电流沿样品的一条边流入，要求测量范围大、误差小，实验电路应选择 （填字母代号）。 A. B. C. D. （3）为了使测量更为精确，实验小组设计了图丙所示电路进行实验，实验中先将单刀双掷开关打在1挡位，调节滑动变阻器，记录电压表示数，然后将单刀双掷开关打在2挡位，调节电阻箱，使电压表示数与开关打在1挡位时相同，电阻箱阻值如图丁所示，则待测电阻阻值________，样品玻璃的薄膜厚度_________（保留3位有效数字）。 （4）若测量样品尺寸时，边长测量偏大，会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度________，使用（3）中电路测量时，若考虑电压表内阻，会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度_____。（两空均选填“偏大”“偏小”或“不变”） 【答案】（1）1.14 （2）A （3） ①. 3.3 ②. 90.9 （4） ①. 不变 ②. 不变 【解析】 【小问1详解】 由题图甲可知，游标卡尺的读数为 即样品的边长为。 【小问2详解】 要求测量范围大，滑动变阻器应选择分压电路，待测电阻 待测电阻阻值较小，应选择电流表外接法。 故选A。 【小问3详解】 [1][2]分析题图丙所示电路可知，实验采用了等效替代法，电阻箱的示数即为待测电阻的阻值，则待测电阻阻值 代入（2）中公式可得 【小问4详解】 [1][2]根据（2）中公式可知，正方形电阻的阻值与正方形边长无关，因此边长测量误差不会影响样品玻璃薄膜厚度的测量，即测量所得样品玻璃的薄膜厚度不变；等效替代法中电表内阻不会对电阻测量结果产生影响，即测量所得样品玻璃的薄膜厚度不变。 12. 电容储能已经在电动汽车，风、光发电，脉冲电源等方面得到广泛应用。某同学设计如图所示电路，研究电容器的充、放电过程，电压U0保持不变，限流电阻为R，电流传感器电阻不计，S是单刀双掷开关，C为平行板电容器。先使开关S与1相连，电容器充电结束后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器可将电流信息传入计算机进行相关研究。 （1）当开关S接2时，通过电阻R的电流方向为______（填“由左向右”或“由右向左”）。 （2）在充电过程中，I-t图像如图。已知充电过程中t1时刻电流为I1、t2时刻电流为I2，且在t1到t2内I-t图像的面积为∆S。∆S表示________。电容器的电容为_______（用题目中给的已知量来表示）。 （3）若考虑电流传感器的电阻，电容的测量值_____（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【答案】（1）由左向右 （2） ①. t1到t2内电容器电荷量的增加量 ②. （3）偏大 【解析】 【小问1详解】 当开关接1时，电容器被充电，上极板与电源正极相连而带正电，下极板带负电；当开关接2时，电容器相当于电源，通过电阻放电，放电电流从带正电的上极板流出，根据电路图可知，通过电阻的电流方向为由左向右。 【小问2详解】 [1]根据电流的定义式 变形可得 可知图像与时间轴所围成的面积表示通过的电荷量，则表示在到内电容器极板上电荷量的增加量。 [2]在充电过程中，设、时刻电容器两端的电压分别为、，根据闭合电路欧姆定律分别有， 电容器两端电压的增加量为 联立解得 根据电容的定义式 其中电荷量的增加量，代入解得电容器的电容为 【小问3详解】 若考虑电流传感器的电阻，设其电阻为，在充电过程中，根据闭合电路欧姆定律，真实的电压增加量为 电容器真实的电容值为 推导得 因为，所以测量值大于真实值C'，即电容的测量值偏大。 四、解答题（共40分） 13. 物理实验中，电表量程不合适常常需要根据串并联知识对电表进行改装。实验室有内阻为200、满偏电流Ig为2mA的表头（电路符号为G），现需将其改装为量程为0~10V的电压表和量程为0~1A的电流表。 （1）分别画出表头改装为电压表、电流表的电路原理图（所需电阻分别用R1、R2表示）； （2）计算表头改装为电压表所需的电阻R1； （3）计算表头改装为电流表所需的电阻R2（此问保留两位小数）。 【答案】（1）见解析 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 表头改装为电压表电路如图 表头改装为电流表电路如图 【小问2详解】 由串联电路特点，结合欧姆定律可得 解得 【小问3详解】 由并联电路特点，结合欧姆定律可得 解得 14. 示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，图1是它内部结构的简化原理图。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为m，电荷量为e，发射出的电子由静止经电压为的电场加速后，从金属板的小孔O射出，沿OO′进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上。偏转电场是由两个平行的相同金属极板M、N组成，已知极板的长度为L，极板间的距离为d，极板间电压为，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离也为L。不计电子受到的重力以及电子之间的相互作用。 （1）求电子从小孔O穿出时的速度大小； （2）若M、N两板间电压u随时间t的变化关系如图2所示，电子打在荧光屏上形成一条亮线，电子穿过偏转电场的时间远小于交流电的周期T（即电子进入偏转电场后，板间电压可认为不变），电子能全部打到荧光屏上且电子打在荧光屏上的亮线长度为s，求Um； （3）让氢原子核（质量为m，电量为e）和氦原子核（质量为4m，电量为2e）由静止经过同一加速电场加速，然后同时进入偏转电场，它们的轨迹是否重合？请通过计算说明。 【答案】（1） （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 电子加速，根据动能定理 解得 【小问2详解】 电子进入偏转电场，做类平抛运动，设电子在偏转电场中运动的时间为t 水平方向 竖直方向， 联立解得 设粒子打到荧光屏时距离中心位置为Y，则 解得 当偏转电压越大时，Y越大，则电子打在荧光屏上亮线的长度 解得 【小问3详解】 根据（2）的计算可知，让氢原子核、氦原子核由静止先经过同一电场加速，然后若同时进入偏转电场（偏转电压U2相同），离开偏转电场时偏转距离 速度偏转角 可知偏转距离、速度偏转角与带电粒子的电荷量和质量无关，故二者轨迹重合。 15. 如图甲，竖直平面内的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端固定于O点，另一端系着一个电荷量为q的带正电小球，初始时小球静止在D点。现给小球垂直于OD的初速度，使其恰好能在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，AC为圆的竖直直径，B点与圆心等高。已知A点的电势为，B点的电势为，AC连线上沿着AC方向各点电势随该点与A点距离s变化的图像如图乙所示，OD与竖直直径的夹角为θ=45°，重力加速度为g，求： （1）匀强电场的场强E大小和方向； （2）小球的质量m； （3）若小球某次运动到C点时，细绳突然断裂（无能量损失），从细线断裂到小球的动能为最小值的过程中，小球电势能的变化量。 【答案】（1）；方向与水平方向夹角为45°斜向上 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，AC连线上与A距离为s的点电势为 根据上述函数式可以解得当电势为时，对应位置与A的距离 表明对应位置C点电势与B点电势相等，可知，BC连线为一条等势线，则OD连线也为一条等势线，如图所示 由于沿电场线电势降低，可知，电场强度E的方向垂直于BC向上，与OB夹角θ=45°，根据几何关系，O与BC间距 根据电场强度与电势差的关系有 根据上述电势与间距函数式可解得 则有 解得 方向与水平方向夹角为45°斜向上。 【小问2详解】 开始小球静止在D点，对小球进行受力分析，如图所示 根据平衡条件则有， 解得 【小问3详解】 结合题意可知，D点是圆周上沿着合力方向的最低点，即为等效物理最低点，其关于O点对称的N点为等效物理最高点。设电场力和重力的合力大小为 由几何关系则有 得 小球在竖直平面内绕O点恰好做完整的圆周运动，则其能够顺利通过等效物理最高点N，则有 解得 小球由N点运动到C点过程，根据动能定理可得 解得 小球在C点时细绳断裂，作出该点速度分解示意图，如图所示 细绳断裂后，小球做类斜抛运动，当小球沿合力相反方向的分速度减为0时，动能最小，则有， 根据牛顿第二定律有 利用逆向思维，根据运动学规律可得 小球平行于场强方向分位移大小 则小球电势能的变化量 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $