精品解析：北京市丰台区2026-2027学年高二上学期11月期中物理试题

2026-2027学年度第一学期期中练习 高二物理 考试时间：90分钟 第I卷（选择题 共42分） 一、单项选择题（本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，选出最符合题意的一项） 1. 比值定义法是定义物理概念常用的方法，下列哪个属于比值定义式（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．真空中点电荷的场强公式表明，场强由场源电荷量和研究点到场源的距离决定，是场强的决定式，不是比值定义式，故A错误； B．对适用欧姆定律的导体，反映电流与导体两端电压、电阻的关系，是电流的决定式，不是电流的比值定义式，故B错误； C．电容的定义式为，其中是一块极板所带电荷量的绝对值，是两极板间电势差的大小。它用电荷量与电势差的比值定义电容，表征电容器容纳电荷的本领；电容器的结构和电介质不变时，电容不随所带电荷量或两极板间电势差改变，故C正确； D．电阻定律表明，均匀导体的电阻由电阻率、导体长度和横截面积决定，是电阻的决定式，不是比值定义式，故D错误。 故选C。 2. 关于静电的防止和利用，下列说法不正确的是（ ） A. 图甲为静电除尘装置的示意图，收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了正电 B. 图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是将人体积累的静电导走 C. 图丙中，导线外面包裹着金属外衣是为了实现静电屏蔽 D. 图丁中，燃气灶点火器的放电电极做成钉尖形是为了利用尖端放电现象 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图甲的电源极性可知，集尘板接正极，放电极接负极。放电极附近的空气电离，尘埃吸附电子或负离子后带负电，在电场力作用下被带正电的集尘板吸附，故A错误； B．触摸静电释放器时，人体通过释放器与大地导通，使积累的电荷转移，避免产生放电火花而引燃油气，故B正确； C．导线外包裹的金属外套通过电荷重新分布实现静电屏蔽，可减小外界电场对内部导线的干扰，故C正确； D．导体尖端附近的电场较强，容易使空气电离而放电，燃气灶点火器将放电电极制成钉尖形，利用了尖端放电现象，故D正确。 本题选不正确的，故选A。 3. 如图所示，将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，闭合开关使小灯泡发光。用酒精灯给灯丝加热，下列说法正确的是（　　） A. 小灯泡变暗，灯丝电阻率变大 B. 小灯泡变暗，灯丝电阻率变小 C. 小灯泡变亮，灯丝电阻率变大 D. 小灯泡变亮，灯丝电阻率变小 【答案】A 【解析】 【详解】小灯泡灯丝是一种金属，金属的电阻率随温度的升高而变大，由电阻定律可知，电阻率变大，小灯泡的电阻变大，流过小灯泡的电流变小，故小灯泡变暗，灯丝电阻率变大。 故选A。 4. 某物理实验小组为了完成实验，需要改装一个0~3 A量程的电流表，已有表头G的内阻Rg＝20 Ω，满偏电流Ig＝3 mA，他们需要进行的操作是（ ） A. 串联一个约0.02 Ω电阻 B. 并联一个约0.02 Ω电阻 C. 串联一个980 Ω电阻 D. 并联一个980 Ω电阻 【答案】B 【解析】 【详解】改装后的满量程电流为，大于表头的满偏电流，应使超过表头满偏电流的部分经另一支路分流。因此需在表头两端并联阻值为的电阻，连接关系如图所示。 表头满偏时，设通过分流电阻的电流为，由并联电路的电流关系得 由并联支路两端电压相等和欧姆定律得 解得所需分流电阻的阻值为 故选B。 5. 长为l=2R的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，如图所示，棒的中点为O。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，当棒达到静电平衡后，这两部分所带电荷量分别为QA、QB，则下列判断正确的是（ ） A. QA>QB，QA为负电 B. 棒上感应电荷在O处产生的电场强度的方向水平向右 C. 棒上感应电荷在O点的电场强度大小为 D. 棒上感应电荷在O点的电场强度大小为0 【答案】C 【解析】 【详解】A．正点电荷使导体棒发生静电感应，靠近点电荷的左端（部分）带负电、远离的右端（部分）带正电，导体棒原来不带电，由电荷守恒得 所以部分所带电荷量大小是相等的，A错误； BCD．导体棒处于静电平衡状态，内部合场强处处为零，故感应电荷在点产生的场强与点电荷在点产生的场强等大反向；由为棒的中点、 得到点的距离 则在点产生的场强大小为 方向水平向右（背离正电荷），所以感应电荷在点产生的场强大小为、方向水平向左，BD错误，C正确； 故选C。 6. 带有等量异号电荷，相距10cm的平行板A和B之间有一匀强电场，如图，电场强度E＝2×104V/m，方向向下。电场中C点距B板为3cm，D点距A板为2cm。下列说法正确的是（　　） A. UCD＝1000V B. 让B板接地，则C点的电势φC＝600V C. 让A板接地，则D点的电势φD＝400V D. 将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值不同 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．CD两点间的电势差为 故A错误； B．如果令B板接地，B板电势为零，则C点电势 故B正确； C．如果令A板接地，A板电势为零，则D点电势 故C错误； D．将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功在数值相同，为 故D错误。 故选B。 7. 某校物理科技小组正在调试一辆自制的电动模型车，其简化的电气系统电路如图所示。已知电源（电动势为、内阻为）为模型车的蓄电池，在闭合开关S后，操作员缓慢向上转动亮度调节旋钮（即滑动变阻器R0的滑片P向上缓慢滑动）的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 灯 L 变亮 B. 电压表示数增大 C. 蓄电池的总功率变大 D. 电流表示数减小 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．滑片P向上缓慢滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，并联部分的电阻变大，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律 可知干路电流减小；灯L串联在干路上，通过它的电流就是干路电流， 由 可知灯泡的实际功率减小，灯变暗； 由 可知路端电压增大，电压表示数增大； 由 可知蓄电池的总功率变小，A错误，B正确，C错误； D．并联部分两端的电压 减小则增大，而支路的电阻不变， 由 可知通过电流表的电流增大，电流表示数增大，D错误； 故选B。 8. 如图所示，有两个静止的带等量正电的点电荷，分别放置在M、N两点，在M、N连线上有O、a、c三点，其中O点是连线的中点，a、c关于O点对称，在M、N连线的中垂线上还有对称的b、d两点，则下列说法正确的是（ ） A. a、c两处电场强度相同 B. b、d两处电场强度相同 C. b、d两处电势相等 D. 在b点静止释放一个带正电的点电荷（不计重力），其将在bd之间往复运动 【答案】C 【解析】 【详解】AB．等量同种正电荷的电场关于连线MN及其中垂线对称，关于中点O对称的两点场强大小相等、方向相反：a、c两点在连线上，场强分别沿连线指向O；b、d两点在中垂线上，场强分别沿中垂线背离O。电场强度是矢量，两处场强“相同”要求大小和方向都相同，故a、c两处电场强度不相同，b、d两处电场强度也不相同，AB错误； C．电势是标量，b、d两点关于O点对称，到M、N两个点电荷的距离分别相等，由电势的叠加可知两处电势相等，C正确； D．O点上方的中垂线上，场强方向沿中垂线背离O，即在b点场强竖直向上，在b点静止释放的带正电的点电荷所受电场力竖直向上，将沿中垂线向上做加速直线运动，不会在b、d之间往复运动，D错误； 故选C。 9. 在如图所示的电路中，电源电动势E=12V、内阻r=1Ω，电阻R1=1Ω、R2=6Ω，电动机的额定电压UM=6V、线圈电阻RM=0.5Ω。闭合开关S后，电动机正常工作，下列说法正确的是（ ） A. R1两端的电压为2V B. 通过电动机的电流为12A C. 电动机的输出功率为10W D. 电源的输出功率为33W 【答案】C 【解析】 【详解】A．电动机正常工作，其两端电压为。由图可知，电动机与并联，并联部分再与串联。设干路电流为，根据闭合电路欧姆定律及串联电路的电压关系，有 解得 由欧姆定律得两端的电压为，故A错误； BC．由于并联支路电压相等，通过的电流为 根据并联电路的电流关系，流过电动机的电流为 由电功率公式，电动机的输入功率为 由焦耳定律，线圈的发热功率为 电动机将输入的电能转化为机械能和内能，根据能量守恒，输出功率为，故B错误，C正确； D．由闭合电路欧姆定律，电源的路端电压为 电源的输出功率为，故D错误。 故选C。 10. 一电子只在静电力作用下沿+x方向运动，其所在位置处的电势Φ随位置x变化的图线如图中抛物线所示，下列说法正确的是（　　） A. x1与x3，处的电场方向相同 B. 从x1运动到x2，电场力对电子做正功 C. 电子在x1处的速率小于在x3处的速率 D. 电子从x2运动到x3，加速度逐渐减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据电势变化可知，x1的电场方向沿x轴正方向，x3处的电场方向沿x轴负方向，A错误； B．从x1运动到x2，电势降低，电子电势能增大，故电场力对电子做负功，B错误； C．电子运动过程中仅电场力做功，故电子电势能与动能的总和不变，电子在x1处的电势能大于在x3处的电势能，故电子在x1处的速率小于在x3处的速率，C正确； D．由图像的斜率变化可知，电子从x2运动到x3，加速度逐渐增大，D错误。 故选C。 11. 某同学按照如图所示的电路进行实验，连接电路元件后，闭合开关S，发现两灯均不亮。已知电源和导线完好，且电路中仅有一处故障。用多用电表2.5V直流电压挡进行检测，该同学操作判断正确的是（ ） A. 把多用电表的红表笔接在F点的电源负极接线柱上，将黑表笔分别接在其他点所示的接线柱上 B. 将多用电表并联在FD两端，若多用电表（电压挡）无示数，则说明滑动变阻器R一定发生了断路 C. 将多用电表并联在FD两端，若多用电表（电压挡）有示数，则说明滑动变阻器R一定发生了短路 D. 将多用电表并联在FD两端，若多用电表（电压挡）有示数，则说明开关S、灯L1和灯L2皆无故障 【答案】D 【解析】 【详解】A．用多用电表的直流电压挡测量电压时，电流必须从红表笔流入电表，即红表笔应接电势较高的一端；F点是电源负极接线柱，电势最低，红表笔接在F点上、黑表笔接其他点时，电流将从黑表笔流入，表针反向偏转，无法正常读数，故A错误； BCD．闭合开关后两灯均不亮，而电源和导线完好、电路仅有一处故障，说明电路中无电流，故障一定是某处断路。若是某个元件短路，电路总电阻减小、电流增大，另一只灯会更亮，与“两灯均不亮”不符； 直流电压挡的内阻远大于灯和变阻器的电阻，跨接在完好元件两端时几乎没有电流流过该元件，示数为零，跨接在断路处两端时相当于把电表串入电路，示数接近电源电动势，即“哪里有断点，跨接在哪里才有示数”。 若FD间电压表无示数，说明FD间是通路、滑动变阻器R没有断路，断路发生在开关S、灯L1或灯L2处； 若FD间电压表有示数，说明断点就在FD之间，即滑动变阻器R断路而不是短路； 电路中又只有一处故障，所以开关S、灯L1、灯L2均无故障，故BC错误，D正确； 故选D。 12. 如图所示，竖直虚线表示匀强电场中的一簇等势面，一带电微粒在电场中从A到B做直线运动（如图中实线所示）。则该微粒（ ） A. 一定带正电 B. 从A到B的过程中做匀减速直线运动 C. 从A到B的过程中电势能减小 D. 从A到B的过程中机械能增大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据电场线与等势面垂直，可知电场线水平．带电微粒在匀强电场中受到竖直向下的重力和水平方向的电场力作用，微粒做直线运动，合力与速度平行，可知微粒所受的电场力方向必定水平向左，微粒做匀减速直线运动，由于电场方向不能确定，所以微粒的电性不能确定，故A错误，B正确； CD．微粒从A到B运动，电场力对微粒做负功，则微粒的电势能增加、机械能减少，故CD错误。 故选 B。 13. 交流电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。t=0时刻位于序号为0的金属圆板中心的电子由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1，电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速。若已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为U、周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。下列说法正确的是（ ） A. 时奇数圆筒比偶数圆筒的电势高 B. 粒子在金属圆筒内做匀速直线运动，且在每一个圆筒内运动的时间逐渐减小 C. 第n个和第n+1个圆筒的长度之比为 D. 若圆筒间隙均为d，考虑电子通过圆筒间隙的时间，则t=0时刻进入的电子能达到的最大动能为 【答案】C 【解析】 【详解】A．初始时刻，电子从圆板沿轴线向右加速，因电子带负电，电场方向向左，故圆筒1的电势高于圆板0的电势。由接线图可知，奇数圆筒与圆筒1等电势，偶数圆筒与圆板0等电势。电压—时间图像表示两组电极间电势差随时间的变化；经过半个周期，电压由正值变为负值，两组电极的电势高低关系反转，此时奇数圆筒的电势低于偶数圆筒，故A错误； BC．金属圆筒内具有静电屏蔽作用，电场强度为，电子做匀速直线运动。相邻间隙的电场方向相反，而电源电压每隔半个周期反向一次，因此按逐级同步加速的工作方式，电子在每个圆筒内的飞行时间均为，并不逐渐减小。设电子进入第个圆筒时的速度为，该圆筒的长度为。电子从静止开始，进入第个圆筒前已加速次，每次电场力做功均为，由动能定理得 解得 由筒内匀速运动和同步时间条件得 因此相邻圆筒长度之比为，故B错误，C正确； D．考虑过隙时间时，须使电子通过每个间隙的整个时段都处于该间隙的加速时段内。设某次过隙前、后的速度分别为和，过隙时间为，由间隙内匀加速直线运动的平均速度关系得 一个加速半周期能容纳这次过隙过程的必要条件为 速度越大，过隙时间越短，此条件越易满足。半个周期约束一次过隙的可用时间，不能作为所有间隙内累计加速时间的上限；只要圆筒长度满足同步要求，增加加速级数仍可使电子继续获得能量，不能得到选项所给的最大动能，故D错误。 故选C。 14. 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，从而更加深刻地理解其物理本质。某物理实验小组为了深入研究导体的导电特性，建立了一个经典的金属导电微观模型（如图所示）：在一段长为 L、横截面积为 S 的柱状金属导体两端加上恒定电压 U。假设导体内部的电场可视为匀强电场，自由电子在电场力作用下从静止开始做匀加速直线运动，当它与金属中的原子实发生碰撞后，定向移动的速度立即变为0。随后电子再次从静止开始加速，重复上述过程。已知自由电子在两次碰撞之间的平均时间间隔为∆t，电子的电荷量为e，质量为m，导体单位体积内的自由电子数为n。忽略电子与原子实碰撞外的其他作用力及电子间的相互作用。根据上述模型，下列说法正确的是（ ） A. 自由电子在电场中运动的加速度大小为 B. 自由电子在相邻两次碰撞之间，电场力对其做功的最大值为 C. 该金属导体中形成的电流大小为 D. 当环境温度升高时，由于自由电子热运动加剧，使得两次碰撞的时间间隔∆t变小，根据电阻定律可知金属导体的电阻率将减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．导体内部的电场可视为匀强电场，可知场强为 可得自由电子在电场中运动的加速度大小为，故A错误； B．自由电子在相邻两次碰撞之间，电场力对其做功的最大值为 联立可得，故B错误； C．由题意得，电子在电场力的作用下从静止开始做匀加速直线运动，运动时间为， 电子在两次碰撞之间做匀加速，平均定向速率 电流微观表达式 联立可得，故C正确； D．根据电阻的定义式得 两次碰撞的时间间隔∆t变小，可知电阻变大，根据电阻定律可知电阻率将变大，故D错误。 故选C。 Ⅱ卷（非选择题共58分） 二、实验题（共18分） 15. 使用多用电表粗测某元件的电阻时，将选择开关旋转到“”位置，示数如图所示，读数为________Ω。 【答案】110 【解析】 【详解】使用多用电表粗测某元件的电阻时，将选择开关旋转到“”位置，可得读数为 16. 某同学用如图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。实验器材有：电源（电动势E = 6 V）、电容器、电压表V（可视为理想电压表）、定值电阻R、电流传感器（内阻可忽略不计）、计算机、单刀双掷开关、导线若干。 （1）在实验过程中，下列说法正确的是（ ） A．把开关S接1，电压表示数逐渐增大，随后稳定在某一数值 B．把开关S接1，电流随时间增大得越来越慢 C．把开关S接2，流经电阻R的电流方向为b→R→a D．换用阻值更大的电阻R，电容器充满电后所带的电荷量会减小 （2）电容器充满电后将S接2，得到了如图乙所示的图像。若该图像与坐标轴围成的面积为19.2 mA·s，则该电容器的电容_______。 【答案】（1）A （2） 【解析】 【小问1详解】 AB．把开关S接1，电源给电容器充电，电容器极板上的电荷量由零逐渐增大，极板间的电压（电压表示数）也由零逐渐增大，充电结束后回路中电流为零，电容器两端电压等于电源电动势并保持不变；充电过程中回路电流 随电压U的增大而减小，且减小得越来越慢，故A正确，B错误； C．把开关S接1时，电源正极与电容器上极板相连，上极板带正电；把开关S接2后电容器放电，相当于电源，放电电流由正极板经电流传感器、开关S、电阻R流回负极板，即流经电阻R的电流方向为，C错误； D．电容器充满电后两端电压等于电源电动势E，由 可知电容器所带的电荷量只与电容C和电动势E有关，与定值电阻R的阻值无关，换用阻值更大的电阻后电荷量不变，D错误。 故选A。 【小问2详解】 电容器放电过程中，图像与坐标轴围成的面积表示通过电流传感器的电荷量，即电容器充满电时所带的电荷量。 由 可知该面积的数值即为电荷量，故 电容器充满电后两端电压等于电源电动势，即 由电容的定义式 得 17. 如图所示，在探究影响平行板电容器电容大小的因素时，把静电计的金属球与电容器的右极板连接，金属外壳与左极板都接地。实验中可认为电容器两极板上的电荷量不变，并从静电计指针偏转角度的大小可以推知两个导体间电势差的大小。下列说法正确的是（ ） A. 把平行板电容器左极板向上移动，静电计指针偏转角度增大 B. 把平行板电容器左极板向左移动，静电计指针偏转角度减小 C. 在平行板电容器之间插入有机玻璃板，静电计指针偏转角度增大 D. 在平行板电容器之间插入金属板，静电计指针偏转角度减小 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由电容决定式和定义式可知，电荷量不变时，电容减小，电压增大，静电计偏角增大。其中为介电常数，为正对面积，为板间距，为静电力常量。左极板上移，减小，减小，增大，偏角增大，故A正确； B．左极板左移，板间距增大，由决定式知电容减小，再由定义式知电压增大，偏角增大，故B错误； C．插入有机玻璃板，介电常数增大，电容增大，电压减小，偏角减小，故C错误； D．金属板内部电场为零，电势差只存在于两侧空气间隙。设金属板厚度为，插入后不接触极板，等效板间距减小为，如图所示，图中表示场强 由决定式知电容增大，再由定义式知电压减小，偏角减小，故D正确。 故选AD。 18. 某实验小组做“测量金属丝电阻率”的实验。 （1）用图1甲所示的游标卡尺测金属丝的直径，结果如图1乙所示，其读数是_____mm。 （2）利用伏安法测量金属丝电阻时，该小组使用的电流表内阻约为0.1 Ω、电压表内阻约为3 kΩ。若金属丝的阻值约为5 Ω，为减小实验误差，应该选择的测量电路是图2中的图________（选填“甲”或“乙”）。 （3）在操作正确的情况下，读得电流表的示数为I、电压表的示数为U，测得该金属丝的长度为L、直径为d，则该金属丝的电阻率_______（用I、U、L、d表示）。 （4）利用如图3所示的装置，可以改变金属丝接入电路的长度L，该金属丝由同种材料制成，粗细均匀。两个金属夹和金属丝接触时，两个接触点间存在总阻值为r的接触电阻，r与金属丝接入长度无关且无法直接测量。按照（3）中的实验方案进行实验，为了尽可能准确地测量该金属丝的电阻率，该小组通过改变金属丝接入电路的长度L，测得多组L、U、I对应的实验数据。 ①根据以上数据，作出的____图像将为一条直线。 A、 B、 C、 D、 ②若①中直线的斜率为k、截距为b，金属丝的横截面积为S。请推理得出电阻率、接触电阻r的表达式____。 【答案】（1）1.8 （2）甲 （3） （4） ①. C ②. 根据欧姆定律和电阻定律可知 则， 因此电阻率 接触电阻 【解析】 【小问1详解】 游标卡尺为10分度，分度值0.1mm，游标尺第8条刻线与主尺刻线对齐，故金属丝的直径 【小问2详解】 图甲中电压表并联在待测电阻两端，电流表接在并联部分之外，为电流表外接法； 图乙中电流表与待测电阻串联后再与电压表并联，为电流表内接法； 由于 所以电阻偏小，选择外接法。 故应选择图甲。 【小问3详解】 由欧姆定律得金属丝的电阻 因 电压表的分流可忽略，电流表示数即为通过金属丝的电流。 由电阻定律得 金属丝的横截面积 联立解得 【小问4详解】 [1]由电阻定律，金属丝接入长度L时其电阻为 两金属夹间还存在总阻值为r的接触电阻，故两夹间的总电阻为 由欧姆定律得 可见与L成一次函数关系，其图线为一条直线，故应作图像。 故选C。 [2]由前面可知 则图线的斜率为 截距为 故电阻率 接触电阻 三、计算题（共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不给分，有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位） 19. 电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点。一个电荷量q＝+2.0×10-8 C的点电荷在A点所受静电力F＝3.0×10-4 N，在仅受静电力的作用下，该点电荷从A点移到B点，静电力做功W＝6.0×10-7 J。求： （1）A点电场强度E的大小； （2）A、B两点间的电势差UAB； （3）若取A点的电势为0，电荷量为-6.0×10-8 C的点电荷在B点的电势能Ep。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由电场强度的定义，点的场强大小为，代入数据得 【小问2详解】 正电荷从点移到点，静电力做正功。由静电力做功与电势差的关系，有，解得 【小问3详解】 取点的电势为零，由电势差的定义 结合第（2）问的结果可得 记题给负电荷的电荷量为，由电势的定义，该电荷在点的电势能为 20. 如图所示，长度l＝0.5m的绝缘细线上端固定在O点，下端连接一个质量m＝0.3kg的可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中的A点，细线与竖直方向的夹角θ＝45°。此匀强电场的空间足够大，电场强度大小E=2×105N/C，B点位于O点的正下方，C、D两点与O点处于同一水平线，OC=OD=l，不计空气阻力，g取10m/s2。求： （1）小球的电性及所带电荷量q； （2）将小球从C点由静止释放，小球运动到A点时的速度大小及此时细线对小球的拉力大小； （3）将小球从D点由静止释放，小球到达O点正下方所需要的时间。（以上结果可用根号表示） 【答案】（1）带正电， （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 小球在A点静止，受重力、电场力和细线的拉力作用。细线的拉力沿细线斜向左上，重力竖直向下，要使小球平衡，电场力必须水平向右；而匀强电场的方向水平向右，故小球带正电。 设细线与竖直方向的夹角为，由平衡条件得 代入数据得 由电场力水平向右可知小球带正电。 【小问2详解】 将小球从C点由静止释放时，细线沿水平方向伸直，小球到O点的距离为l。重力与电场力的合力斜向右下，其沿细线方向的分量指向O点外侧，细线被拉紧且不能伸长，故小球沿以O为圆心、l为半径的圆弧由C点向A点运动。 从C点到A点，小球下降的高度为，沿水平方向的位移大小为且方向向左，重力做正功、电场力做负功。 由动能定理得 由第(1)问知 代入上式得 由上式解得小球运动到A点时速度的大小 代入数据得 在A点对小球沿细线方向用牛顿第二定律得 将 与 代入得 代入数据得 拉力的方向沿细线指向O点。 【小问3详解】 D点与O点等高、位于O点左侧， 将小球从D点由静止释放后，重力与电场力的合力方向斜向右下、与水平方向成角，小球沿该方向运动时到O点的距离不断减小，细线松弛、对小球没有拉力，故小球做初速度为零的匀加速直线运动。 合力的大小 由牛顿第二定律得加速度 B点在O点正下方， 小球由D点沿DB方向运动到B点，位移的大小 由 得 代入数据得 此时小球到达O点正下方，到O点的距离恰为l，细线刚要绷直。 21. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引导轰击肿瘤，杀死细胞。已知质子的质量为，电荷量为，其治疗方案有两种： （1）用直线加速器给质子加速，获得高速质子流。直线加速器的长度为，其电场可以看成匀强电场，要使质子由静止被加速到，不计质子间相互作用，求电场强度大小； （2）装置如图所示，来自质子源的质子初速度为零，经加速电压加速后，沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场，再从点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域，最终轰击处在圆上点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为，方向沿半径指向圆心，圆与相切于点，，圆形区域的半径为，点距直线为，不计质子重力及质子间相互作用，求： ①加速电场的电压的大小； ②圆形区域内电场的电场强度大小。 【答案】（1） （2）①；② 【解析】 【小问1详解】 质子加速的过程，根据动能定理有 解得 【小问2详解】 ①质子在加速电场中加速的过程，根据动能定理有 质子通过辐向电场的过程电场力提供向心力，有 联立解得 ②质子由P点运动到Q点的过程中，竖直方向做匀速直线运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，水平方向和竖直方向通过的位移大小分别为， 水平方向和竖直方向分别有， 又 联立解得 22. 已知均匀带电球壳在其内部产生的电场强度处处为零，在其外部产生的电场与一个位于球心、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。请你以这两条结论为出发点，研究一个半径 R、总电荷量 Q（Q>0）、均匀带电的绝缘球体（电荷在球体内均匀分布）在空间产生的电场。 （1）求球体外部距球心 r1处的电场强度 E1的大小； （2）求球体内部距球心 r2处的电场强度 E2的大小，并在图甲中画出球体内部电场强度的大小随 r 变化的图像； （3）如图乙所示，设想在球体上沿直径方向挖一条极细的真空直通道，通道内不带电，其存在不影响其余部分的电荷分布和电场。将一个质量 m、电荷量 -q 的带电粒子从球体表面由静止释放，只在静电力作用下运动，求粒子到达球心时的速度大小 。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 球体外部距球心处的电场由球体的全部电荷决定，按题意，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，故 【小问2详解】 在球体内部距球心处，半径大于的各层均匀带电球壳在该处产生的电场强度为零，只有半径的球体所带的电荷在该处产生电场，该部分电荷量 这部分电荷在该处产生的电场等效于集中在球心的点电荷产生的电场，得 即球体内部的场强与该点到球心的距离成正比，随r线性增大，在球面处最大，为 球体外部 随r增大而减小 故E-r图像为：段是过原点的直线，处场强最大，段按的关系减小 【小问3详解】 粒子所带电荷量大小为q，在通道内距球心r处，所受静电力方向指向球心，大小为 该力的大小随r线性变化，在球面处为，在球心处为零，故粒子由球面运动到球心的过程中，静电力做的功可用力对位移的平均值计算 静电力做的功 得 由动能定理 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年度第一学期期中练习 高二物理 考试时间：90分钟 第I卷（选择题 共42分） 一、单项选择题（本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，选出最符合题意的一项） 1. 比值定义法是定义物理概念常用的方法，下列哪个属于比值定义式（ ） A. B. C. D. 2. 关于静电的防止和利用，下列说法不正确的是（ ） A. 图甲为静电除尘装置的示意图，收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了正电 B. 图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是将人体积累的静电导走 C. 图丙中，导线外面包裹着金属外衣是为了实现静电屏蔽 D. 图丁中，燃气灶点火器的放电电极做成钉尖形是为了利用尖端放电现象 3. 如图所示，将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，闭合开关使小灯泡发光。用酒精灯给灯丝加热，下列说法正确的是（　　） A. 小灯泡变暗，灯丝电阻率变大 B. 小灯泡变暗，灯丝电阻率变小 C. 小灯泡变亮，灯丝电阻率变大 D. 小灯泡变亮，灯丝电阻率变小 4. 某物理实验小组为了完成实验，需要改装一个0~3 A量程的电流表，已有表头G的内阻Rg＝20 Ω，满偏电流Ig＝3 mA，他们需要进行的操作是（ ） A. 串联一个约0.02 Ω电阻 B. 并联一个约0.02 Ω电阻 C. 串联一个980 Ω电阻 D. 并联一个980 Ω电阻 5. 长为l=2R的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，如图所示，棒的中点为O。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，当棒达到静电平衡后，这两部分所带电荷量分别为QA、QB，则下列判断正确的是（ ） A. QA>QB，QA为负电 B. 棒上感应电荷在O处产生的电场强度的方向水平向右 C. 棒上感应电荷在O点的电场强度大小为 D. 棒上感应电荷在O点的电场强度大小为0 6. 带有等量异号电荷，相距10cm的平行板A和B之间有一匀强电场，如图，电场强度E＝2×104V/m，方向向下。电场中C点距B板为3cm，D点距A板为2cm。下列说法正确的是（　　） A. UCD＝1000V B. 让B板接地，则C点的电势φC＝600V C. 让A板接地，则D点的电势φD＝400V D. 将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值不同 7. 某校物理科技小组正在调试一辆自制的电动模型车，其简化的电气系统电路如图所示。已知电源（电动势为、内阻为）为模型车的蓄电池，在闭合开关S后，操作员缓慢向上转动亮度调节旋钮（即滑动变阻器R0的滑片P向上缓慢滑动）的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 灯 L 变亮 B. 电压表示数增大 C. 蓄电池的总功率变大 D. 电流表示数减小 8. 如图所示，有两个静止的带等量正电的点电荷，分别放置在M、N两点，在M、N连线上有O、a、c三点，其中O点是连线的中点，a、c关于O点对称，在M、N连线的中垂线上还有对称的b、d两点，则下列说法正确的是（ ） A. a、c两处电场强度相同 B. b、d两处电场强度相同 C. b、d两处电势相等 D. 在b点静止释放一个带正电的点电荷（不计重力），其将在bd之间往复运动 9. 在如图所示的电路中，电源电动势E=12V、内阻r=1Ω，电阻R1=1Ω、R2=6Ω，电动机的额定电压UM=6V、线圈电阻RM=0.5Ω。闭合开关S后，电动机正常工作，下列说法正确的是（ ） A. R1两端的电压为2V B. 通过电动机的电流为12A C. 电动机的输出功率为10W D. 电源的输出功率为33W 10. 一电子只在静电力作用下沿+x方向运动，其所在位置处的电势Φ随位置x变化的图线如图中抛物线所示，下列说法正确的是（　　） A. x1与x3，处的电场方向相同 B. 从x1运动到x2，电场力对电子做正功 C. 电子在x1处的速率小于在x3处的速率 D. 电子从x2运动到x3，加速度逐渐减小 11. 某同学按照如图所示的电路进行实验，连接电路元件后，闭合开关S，发现两灯均不亮。已知电源和导线完好，且电路中仅有一处故障。用多用电表2.5V直流电压挡进行检测，该同学操作判断正确的是（ ） A. 把多用电表的红表笔接在F点的电源负极接线柱上，将黑表笔分别接在其他点所示的接线柱上 B. 将多用电表并联在FD两端，若多用电表（电压挡）无示数，则说明滑动变阻器R一定发生了断路 C. 将多用电表并联在FD两端，若多用电表（电压挡）有示数，则说明滑动变阻器R一定发生了短路 D. 将多用电表并联在FD两端，若多用电表（电压挡）有示数，则说明开关S、灯L1和灯L2皆无故障 12. 如图所示，竖直虚线表示匀强电场中的一簇等势面，一带电微粒在电场中从A到B做直线运动（如图中实线所示）。则该微粒（ ） A. 一定带正电 B. 从A到B的过程中做匀减速直线运动 C. 从A到B的过程中电势能减小 D. 从A到B的过程中机械能增大 13. 交流电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。t=0时刻位于序号为0的金属圆板中心的电子由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1，电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速。若已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为U、周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。下列说法正确的是（ ） A. 时奇数圆筒比偶数圆筒的电势高 B. 粒子在金属圆筒内做匀速直线运动，且在每一个圆筒内运动的时间逐渐减小 C. 第n个和第n+1个圆筒的长度之比为 D. 若圆筒间隙均为d，考虑电子通过圆筒间隙的时间，则t=0时刻进入的电子能达到的最大动能为 14. 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，从而更加深刻地理解其物理本质。某物理实验小组为了深入研究导体的导电特性，建立了一个经典的金属导电微观模型（如图所示）：在一段长为 L、横截面积为 S 的柱状金属导体两端加上恒定电压 U。假设导体内部的电场可视为匀强电场，自由电子在电场力作用下从静止开始做匀加速直线运动，当它与金属中的原子实发生碰撞后，定向移动的速度立即变为0。随后电子再次从静止开始加速，重复上述过程。已知自由电子在两次碰撞之间的平均时间间隔为∆t，电子的电荷量为e，质量为m，导体单位体积内的自由电子数为n。忽略电子与原子实碰撞外的其他作用力及电子间的相互作用。根据上述模型，下列说法正确的是（ ） A. 自由电子在电场中运动的加速度大小为 B. 自由电子在相邻两次碰撞之间，电场力对其做功的最大值为 C. 该金属导体中形成的电流大小为 D. 当环境温度升高时，由于自由电子热运动加剧，使得两次碰撞的时间间隔∆t变小，根据电阻定律可知金属导体的电阻率将减小 Ⅱ卷（非选择题共58分） 二、实验题（共18分） 15. 使用多用电表粗测某元件的电阻时，将选择开关旋转到“”位置，示数如图所示，读数为________Ω。 16. 某同学用如图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。实验器材有：电源（电动势E = 6 V）、电容器、电压表V（可视为理想电压表）、定值电阻R、电流传感器（内阻可忽略不计）、计算机、单刀双掷开关、导线若干。 （1）在实验过程中，下列说法正确的是（ ） A．把开关S接1，电压表示数逐渐增大，随后稳定在某一数值 B．把开关S接1，电流随时间增大得越来越慢 C．把开关S接2，流经电阻R的电流方向为b→R→a D．换用阻值更大的电阻R，电容器充满电后所带的电荷量会减小 （2）电容器充满电后将S接2，得到了如图乙所示的图像。若该图像与坐标轴围成的面积为19.2 mA·s，则该电容器的电容_______。 17. 如图所示，在探究影响平行板电容器电容大小的因素时，把静电计的金属球与电容器的右极板连接，金属外壳与左极板都接地。实验中可认为电容器两极板上的电荷量不变，并从静电计指针偏转角度的大小可以推知两个导体间电势差的大小。下列说法正确的是（ ） A. 把平行板电容器左极板向上移动，静电计指针偏转角度增大 B. 把平行板电容器左极板向左移动，静电计指针偏转角度减小 C. 在平行板电容器之间插入有机玻璃板，静电计指针偏转角度增大 D. 在平行板电容器之间插入金属板，静电计指针偏转角度减小 18. 某实验小组做“测量金属丝电阻率”的实验。 （1）用图1甲所示的游标卡尺测金属丝的直径，结果如图1乙所示，其读数是_____mm。 （2）利用伏安法测量金属丝电阻时，该小组使用的电流表内阻约为0.1 Ω、电压表内阻约为3 kΩ。若金属丝的阻值约为5 Ω，为减小实验误差，应该选择的测量电路是图2中的图________（选填“甲”或“乙”）。 （3）在操作正确的情况下，读得电流表的示数为I、电压表的示数为U，测得该金属丝的长度为L、直径为d，则该金属丝的电阻率_______（用I、U、L、d表示）。 （4）利用如图3所示的装置，可以改变金属丝接入电路的长度L，该金属丝由同种材料制成，粗细均匀。两个金属夹和金属丝接触时，两个接触点间存在总阻值为r的接触电阻，r与金属丝接入长度无关且无法直接测量。按照（3）中的实验方案进行实验，为了尽可能准确地测量该金属丝的电阻率，该小组通过改变金属丝接入电路的长度L，测得多组L、U、I对应的实验数据。 ①根据以上数据，作出的____图像将为一条直线。 A、 B、 C、 D、 ②若①中直线的斜率为k、截距为b，金属丝的横截面积为S。请推理得出电阻率、接触电阻r的表达式____。 三、计算题（共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不给分，有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位） 19. 电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点。一个电荷量q＝+2.0×10-8 C的点电荷在A点所受静电力F＝3.0×10-4 N，在仅受静电力的作用下，该点电荷从A点移到B点，静电力做功W＝6.0×10-7 J。求： （1）A点电场强度E的大小； （2）A、B两点间的电势差UAB； （3）若取A点的电势为0，电荷量为-6.0×10-8 C的点电荷在B点的电势能Ep。 20. 如图所示，长度l＝0.5m的绝缘细线上端固定在O点，下端连接一个质量m＝0.3kg的可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中的A点，细线与竖直方向的夹角θ＝45°。此匀强电场的空间足够大，电场强度大小E=2×105N/C，B点位于O点的正下方，C、D两点与O点处于同一水平线，OC=OD=l，不计空气阻力，g取10m/s2。求： （1）小球的电性及所带电荷量q； （2）将小球从C点由静止释放，小球运动到A点时的速度大小及此时细线对小球的拉力大小； （3）将小球从D点由静止释放，小球到达O点正下方所需要的时间。（以上结果可用根号表示） 21. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引导轰击肿瘤，杀死细胞。已知质子的质量为，电荷量为，其治疗方案有两种： （1）用直线加速器给质子加速，获得高速质子流。直线加速器的长度为，其电场可以看成匀强电场，要使质子由静止被加速到，不计质子间相互作用，求电场强度大小； （2）装置如图所示，来自质子源的质子初速度为零，经加速电压加速后，沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场，再从点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域，最终轰击处在圆上点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为，方向沿半径指向圆心，圆与相切于点，，圆形区域的半径为，点距直线为，不计质子重力及质子间相互作用，求： ①加速电场的电压的大小； ②圆形区域内电场的电场强度大小。 22. 已知均匀带电球壳在其内部产生的电场强度处处为零，在其外部产生的电场与一个位于球心、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。请你以这两条结论为出发点，研究一个半径 R、总电荷量 Q（Q>0）、均匀带电的绝缘球体（电荷在球体内均匀分布）在空间产生的电场。 （1）求球体外部距球心 r1处的电场强度 E1的大小； （2）求球体内部距球心 r2处的电场强度 E2的大小，并在图甲中画出球体内部电场强度的大小随 r 变化的图像； （3）如图乙所示，设想在球体上沿直径方向挖一条极细的真空直通道，通道内不带电，其存在不影响其余部分的电荷分布和电场。将一个质量 m、电荷量 -q 的带电粒子从球体表面由静止释放，只在静电力作用下运动，求粒子到达球心时的速度大小 。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $