2023-2024學年北京十二中高二（上）期中物理試題和答案

高中PAGE1試題2023北京十二中高二（上）期中物理本試卷共8頁，滿分100分。考試時長90分鐘。考生務必將答案答在答題紙上，在試卷上作答無效?？荚嚱Y(jié)束后，將答題紙交回。第一部分選擇題（共42分）一、本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.如圖所示，a、b兩直線分別是用電器A和B的U－I圖線，則下列說法正確的是（）A.通過用電器A的電流與其兩端的電壓成正比B.通過用電器B的電流越大，其電阻越大C.用電器A的電阻值比用電器B的電阻值小D.兩用電器兩端的電壓相同時，通過用電器A的電流值大2.比值定義法是定義物理概念常用的方法，下列哪個表達式屬于比值定義式（）A.電場強度 B.電勢差C.電阻 D.電流3.如圖所示，鳥兒能夠安全地站在裸露的高壓電線上，這是因為（）A.鳥的身體是絕緣體B.鳥爪表面有絕緣層C.鳥爪之間導線的電阻很小D.鳥爪之間沒有電壓4.用伏安法測電阻時，可以有兩種方法把電壓表和電流表連入電路，接法如圖所示，則下列說法中正確的是（）A.采用甲圖時，測量的結(jié)果沒有誤差B.采用甲圖時，誤差來源于電壓表的分流效果C.采用乙圖時，誤差來源于電流表的分壓效果D.為了減小誤差，測量大電阻時宜采用甲圖5.如圖所示，將帶負電荷Q的導體球靠近不帶電的導體棒。若沿虛線將導體分成A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量分別為QA、QB，導體棒兩端的電勢分別為φA和φB，則下列判斷正確的是（）A.QA為負電荷，且QA<QBB.QA為負電荷，且QA=QBC.導體棒兩端的電勢φA<φBD.A部分的各點的電場強度普遍小于B部分的各點電場強度6.如圖，一根均勻帶負電的長直橡膠棒沿軸線方向做速度大小為v的勻速直線運動。若棒橫截面積為S，單位長度所帶的電荷量為q，由于棒的運動而形成的等效電流的大小和方向是（）A.qvS，與v同向 B.qvS，與v反向 C.，與v同向 D.qv，與v反向7.在真空中放置電荷量分別為+q1和-q2的點電荷，其周圍電場的電場線分布如圖所示，C為電荷連線的中點，A、B兩點電勢分別為φA和φB，某帶負電試探電荷在A點和B點的電勢能分別為EPA和EPB，則下列說法中正確的是（）A.φA<φB B.EPA>EPBC.C點電勢為零 D.q1>q28.如圖所示用三根長度相同的絕緣細線將三個帶電小球連接后懸掛在空中。三個帶電小球質(zhì)量相等，A球帶負電，平衡時三根絕緣細線都是直的，但拉力都為零。則下列說法正確的是（）A.B球和C球都帶負電荷B.B球帶負電荷，C球帶正電荷C.B球和C球都帶正電荷，所帶電量不一定相等D.B球和C球所帶電量一定相等9.如圖所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導體，但R1的尺寸比R2的尺寸大.在兩導體上加相同的電壓，通過兩導體的電流方向如圖所示，則下列說法中正確的是A.R1中的電流小于R2中的電流B.R1中的電流大于R2中的電流C.R1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率D.R1中自由電荷定向移動的速率小于R2中自由電荷定向移動的速率10.如圖所示，其中電流表A的量程為0.6A，表盤均勻劃分為30個小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的；R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍。若用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值，則下列分柝正確的是（）A.將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.04AB.將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.02AC.將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.06AD.將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.01A11.“微信運動”步數(shù)的測量是通過手機內(nèi)電容式加速度傳感器實現(xiàn)的。如圖，M極板固定，當手機的加速度變化時，N極板只能按圖中標識的“前后”方向運動。圖中R為定值電阻。下列對傳感器描述正確的是（）A.靜止時，電流表示數(shù)為零，電容器兩極板不帶電B.由靜止突然向前加速時，電容器的電容增大C.由靜止突然向前加速時，電流由b向a流過電流表D.保持向前勻減速運動時，電阻R通過恒定電流12.某儀器兩極間的電場線分布如圖所示，中間的一條電場線是直線，其它電場線對稱分布。質(zhì)于從O點沿直線OA以某一初速度僅在電場力作用下運動到A點。取O點為坐標原點。沿直線向右為x軸正方向。從O到A運動過程中、關(guān)于質(zhì)子運動速度v和加速度a隨時間的變化、質(zhì)子的動能E?和運動軌跡上各點的電勢φ隨位移x的變化圖線中可能正確的是（）A. B.C. D.13.如圖所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實線為一帶正電的質(zhì)點僅在靜電力作用下通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q是軌跡上的兩點，下列說法中正確的是（）A.三個等勢面中，等勢面a的電勢最高B.帶電質(zhì)點一定是從P點向Q點運動C.帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比通過Q點時小D.帶電質(zhì)點通過P點時的動能比通過Q點時小14.示波器是一種常見的電學儀器，可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓隨時間的變化情況．圖1為示波器的原理結(jié)構(gòu)圖．當不加電壓時，電子恰好打在熒光屏的正中心，在那里產(chǎn)生一個亮斑；當極板YY'間加高頻偏轉(zhuǎn)電壓Uy、極板XX'間加高頻偏轉(zhuǎn)電壓Ux，偏轉(zhuǎn)電壓隨時間變化規(guī)律分別如圖2所示時，熒光屏上所得的波形是圖中的

A.B.C.D.第二部分：非選擇題（共58分）15.在“用傳感器觀察電容器的充放電過程”實驗中，按圖1所示連接電路。電源電壓為6.0V，內(nèi)阻可以忽略。單刀雙擲開關(guān)S先跟2相接，某時刻開關(guān)改接1，一段時間后，把開關(guān)再改接2.實驗中使用了電流傳感器來采集電流隨時間的變化情況。（1）開關(guān)S改接2后，電容器進行的是_________（選填“充電”或“放電”）過程。此過程得到的I-t圖像如圖2所示，圖中用陰影標記的狹長矩形的面積的物理意義是_________。如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻R的阻值，則此過程的I-t曲線與坐標軸所圍成的面積將_________（選填“減小”、“不變”或“增大”）。（2）若實驗中測得該電容器在整個放電過程中釋放的電荷量，則該電容器的電容為_________μF。（3）關(guān)于電容器在整個充、放電過程中的q-t圖像和圖像的大致形狀，可能正確的有_________（q為電容器極板所帶的電荷量，為A、B兩板的電勢差）。A．B．C．D．（4）電容器充電后就儲存了能量，某同學研究電容器儲存的能量E與電容器的電容C、電荷量Q及電容器兩極間電壓U之間的關(guān)系。他從等效的思想出發(fā)，認為電容器儲存的能量等于把電荷從一個極板搬運到另一個極板過程中克服電場力所做的功。為此他做出電容器兩極間的電壓U隨電荷量Q變化的圖像如圖所示。按他的想法，下列說法正確的是_________。A．U-Q圖線的斜率越大，電容C越大B．對同一電容器，電容器儲存的能量E與兩極間電壓U成正比C．若電容器電荷量為Q時儲存的能量為E，則電容器電荷量為時儲存的能量為D．由于圖線是一條過原點的直線，所以既可以用圖線與橫軸所圍成的面積表示電容器儲能，也可以用圖線跟縱軸所圍成的面積表示電容器儲能16.有一根細長而均勻的金屬管線樣品，長約為60cm，電阻大約為6Ω。橫截面如圖1所示。（1）現(xiàn)有如下器材：A．電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）B．電壓表（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）C．滑動變阻器（1750Ω，0.3A）D．滑動變阻器（15Ω，3A）E．蓄電池（6V，內(nèi)阻很?。〧．開關(guān)一個，帶夾子的導線若干要進一步精確測量金屬管線樣品的阻值，滑動變阻器應選_________。（只填代號字母）。（2）請將圖2所示的實際測量電路補充完整，要求電壓表能獲得最大的調(diào)節(jié)范圍。_________（3）若用游標卡尺測量金屬管線的直徑，測量結(jié)果如圖3所示，則讀數(shù)為_________cm。（4）已知金屬管線樣品材料的電阻率為ρ，通過多次測量得出管線長度L，金屬管線的電阻為R，金屬管線的圖3外徑為d，求得金屬管線內(nèi)形狀不規(guī)則的中空部分的截面積S表達式為，S=_________。17.如圖所示，長度為l的輕繩上端固定在O點，下端系一質(zhì)量為m，電荷量為+q的小球，整個裝置處于水平向右，場強大小為的勻強電場中。已知重力加速度為g。（1）當小球處于圖中A位置時，保持靜止狀態(tài)。若剪斷細繩，求剪斷瞬間小球的加速度大小a；（2）現(xiàn)把小球置于圖中位置B處，使OB沿著水平方向，輕繩處于拉直狀態(tài)。小球從位置B無初速度釋放。不計小球受到的空氣阻力。求小球通過最低點時的速度大小v。18.如圖所示，電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場，并從另一側(cè)射出。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場電壓為偏轉(zhuǎn)電場可看作勻強電場，極板間電壓為U，極板長度為L，板間距為d。（1）忽略電子所受重力，求電子從電場射出時沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy以及電子從偏轉(zhuǎn)電場出射時所具有的動能；（2）分析物理量的數(shù)量級，是解決物理問題的常用方法。在解決（1）問時忽略了電子所受重力，請利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因。已知（3）極板間既有靜電場也有重力場。電勢反映了靜電場各點的能的性質(zhì)，請寫出電勢φ的定義式。類比電勢的定義方法，在重力場中建立“重力勢”φ0的概念，并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點（至少寫兩條）。19.“永動機”是一種不需要外界輸入能量或者只需要一個初始能量就可以永遠做功的機器，在歷史上一直被人們討論和研究。（1）如圖1所示，在帶電體C附近，把絕緣導體A、B相碰一下后分開，然后分別接觸一個小電動機的兩個接線柱。假設(shè)小電動機非常靈敏，它便會開始轉(zhuǎn)動。當小電動機還沒有停止時，又立刻把A、B在C附近相碰一下分開，再和小電動機兩接線柱按觸。如此下去，小電動機便能不停地轉(zhuǎn)動。這不就成了永動機嗎？說說你的看法。（2）兩對平行板電容器，電場線方向相反，且平行，電場線如圖2所示。在電場中放置一個光滑圓形絕緣管道，將帶正電的小球放置于管道中某點，在電場力的作用下，小球的速度會逐漸變大，一直運動下去，這樣就制造成了一個永動機。請你分析論證該設(shè)計的可行性。20.如圖甲，某裝置由多個橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，圓筒的長度依照一定的規(guī)律依次增加。序號為奇數(shù)的圓筒和交變電源的一個極相連，序號為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一個極相連。交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時，奇數(shù)圓筒相對偶數(shù)圓筒的電勢差為正值，此時位于和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板（序號為0）中央的一個電子，在圓板和圓筒1之間的電場中由靜止開始加速，沿中心軸線沖進圓筒1。為使電子運動到圓筒與圓筒之間各個間隙中都能恰好使靜電力的方向跟運動方向相同而不斷加速，圓筒長度的設(shè)計必須遵照一定的規(guī)律。若已知電子的質(zhì)量為m、電子電荷量為e、電壓的絕對值為u，周期為T，電子通過圓筒間隙的時間可以忽略不計。則：（1）求電子進入圓筒1時的速度v1，并分析電子從圓板出發(fā)到進入圓筒2過程中的運動形式；（2）第n個金屬圓筒的長度應該是多少？（3）若電子通過圓筒間隙的時間不可忽略，且每個圓筒間的間隙距離均為d，在保持圓筒長度、交變電壓的變化規(guī)律和（2）中相同的情況下，該裝置能夠讓電子獲得的最大速度是多少？

參考答案第一部分選擇題（共42分）一、本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.【答案】A【詳解】A．由圖可知，兩電器為純電阻電路，故電流與用電器兩端的電壓成正比，故A正確；B．電阻是導體本身的性質(zhì)，與電流的大小無關(guān)，故B錯誤；C．圖像斜率表示電阻，由圖可知，a的斜率大于b的斜率，故a的電阻值比b的大，故C錯誤；D．由圖可知，當電壓相同時，通過用電器B的電流值大，故D錯誤。故選A。2.【答案】B【詳解】A．電場強度表示電場強度和電勢差之間的關(guān)系，不屬于比值定義法，A錯誤；B．電勢差中的電勢差是由電場本身決定的，與靜電力做功無關(guān)，屬于比值定義法，B正確；C．電阻中，電阻率、長度以及導體橫截面積對電阻有影響，是電阻的決定式，不屬于比值定義法，C錯誤；D．電流為歐姆定律的表達式，電流與電壓成正比，與電阻成反比，不屬于比值定義法，D錯誤。故選B。3.【答案】C【詳解】鳥的本身是導電的，鳥爪表面也沒有絕緣層，同時鳥也不具有耐高壓性，能站在電線上的原因是因為小鳥并聯(lián)在兩腳之間的導線上，而導線長度很小，故該部分導體的電阻小，故小鳥鳥爪兩端的電壓很小，根據(jù)，通過鳥兒的電流極小，故不會對小鳥造成危害。故選C。4.【答案】D【詳解】ABC．甲圖是電流表內(nèi)接，電流表所測量的是準確的，由于電壓表分壓，電壓表測量值偏大，由可知計算的電阻值偏大；乙圖是電流表外接，電壓表所測的電壓是準確的，由于電壓表的分流作用，使得電流表測量值偏大，所以計算的電阻值偏小，故ABC錯誤；D．為了減小誤差，測量大電阻時用甲圖時電流表分得的電壓可以忽略不計，故D正確。故選D。5.【答案】B【詳解】AB．導體棒本身不帶電，不管是怎樣將導體分開，兩部分所帶異種電荷量的大小均相等，由于靜電感應，A部分帶負電，故A錯誤，B正確；CD．導體棒處于靜電平衡狀態(tài)，其內(nèi)部各點電場強度均為零，整體電勢相等，故CD錯誤。故選B。6.【答案】D【詳解】電荷的定向移動形成電流，正電荷定向移動的方向即為電流的方向，故均勻帶負電的長直橡膠棒沿軸線方向做速度大小為v的勻速直線運動，形成等效電流，電流的方向與反向，設(shè)橡膠棒的長度為，則故選D。7.【答案】D【詳解】A．沿電場線方向電勢降低，故A點電勢大于B點，故A錯誤；B．帶負電試探電荷在電勢低處電勢能大，故EPA小于EPB，故B錯誤；C．根據(jù)圖像知，并不是等量異種點電荷的電場分布圖，故連線中點電勢并不為零，故C錯誤；D．+q1附近電場線更密集，故q1大于q2，故D正確。故選D。8.【答案】D【詳解】對B球受力分析如下：AB．B球受重力及A、C對B球的庫侖力而受于平衡狀態(tài)，則A與C球?qū)球的庫侖力的合力應與重力大小相等，方向相反；庫侖力的方向只能沿兩電荷的連線方向，說明A對B的庫侖力應指向A，C對B的作用力應指向B的左側(cè)。因A帶負電，則可知B、C都應帶正電，故AB錯誤；CD．由受力分析圖可知，A對B的庫侖力應為C對B庫侖力的2倍，故C帶電量應為A帶電量的一半；同理分析C可知，B帶電量也應為A帶電量的一半，故B、C帶電量應相同，故C錯誤，D正確。故選D。9.【答案】D【詳解】設(shè)導體厚度為d，R邊長為L，電阻率為ρ，根據(jù)電阻定律得導體的電阻為：由此可知導體R1、R2的阻值相等．AB.電壓相等，導體R1、R2的阻值相等，所以通過R1的電流等于通過R2的電流，故AB錯誤；CD.根據(jù)電流的微觀表達式：I=nevS=nevLd由于I、n、e、d相同，則L越大，v越小，則R1中自由電荷定向移動的速率小于R2中自由電荷定向移動的速率，故D正確，C錯誤．10.【答案】C【詳解】AB．當接線柱1、2接入電路時，電流表A與R1并聯(lián)，根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可知，電流表A滿偏時，R1分流為1.2A，故量程為I=1.2A+0.6A=1.8A；故每一小格表示0.06A，故AB錯誤；CD．當接線柱1、3接入電路時，A與R1并聯(lián)后與R2串聯(lián)，所以當電流表A滿偏時，總電流仍為1.8A，故每一小格表示0.06A，故C正確，D錯誤。故選C。11.【答案】C【詳解】A．靜止時，電容器極板帶電量不變且不為零，則電流表示數(shù)為零，選項A錯誤；BC．由靜止突然向前加速時，電容器兩極板間距變大，則根據(jù)電容器的電容減小，電容器帶電量減小，則電容器放電，則電流由b向a流過電流表，選項B錯誤，C正確；D．保持向前勻減速運動時，加速度恒定，則兩極板間距不變，電容器的電容不變，兩板帶電量不變，則電阻R中無電流，選項D錯誤。故選C。12.【答案】A【詳解】ABD．電場線的疏密表示電場的強弱，從到場強先增大后減小，由于圖像的斜率表示電場強度的大小，則從到的電勢隨位移的變化圖線的斜率先增大后減小，速度圖線的斜率表示加速度，從到電場力先增大后減小，所以加速度先增大后減小，故A正確，BD錯誤；C．根據(jù)能量守恒定律有又有，整理可得可知，圖像的斜率先增大后減小，故D錯誤。故選A。13.【答案】D【分析】【詳解】A．由等勢面畫出電場線如圖所示，根據(jù)軌跡判斷受力方向指向曲線內(nèi)側(cè)，由于是正電荷，可判斷出c的電勢最高，故A錯誤；B．帶電質(zhì)點運動方向無法判斷，故B錯誤；C．等差等勢面密集處場強大，帶電質(zhì)點在P點的場強大于在Q點的場強，在P點的加速度大于在Q點的加速度，故C錯誤；D．從P向Q運動，電場力做正功，，若從Q向P運動，電場力做負功，，故D正確。故選D。14.【答案】B【詳解】將粒子的運動沿著XX'方向、YY'方向和初速度方向進行正交分解，沿初速度方向不受外力，做勻速直線運動；由于電極XX'加的是掃描電壓，電極YY'之間所加的電壓信號電壓，信號電壓與掃描電壓周期相同，所以熒光屏上會看到的圖形是B．第二部分：非選擇題（共58分）15.【答案】①.放電②.0.2s內(nèi)電容器放電量③.不變④.575⑤.BD##DB⑥.C【詳解】（1）[1]開關(guān)S改接2后，電容器相當于電源，進行的是放電過程；[2]根據(jù)，狹長矩形的面積等于0.2s內(nèi)電容器的放電量；[3]只減小電阻R的阻值，不改變電容的帶電量，則此過程，電容的放電量不變，則I-t曲線與坐標軸所圍成的面積不變；（2）[4]整個放電過程中釋放的電荷量，則電容器電壓與電源電壓相等時帶電量為，則電容（3）[5]AB．電容器充電過程中，電容器兩端的電壓逐漸增大，則與電源之間的電勢差逐漸減小，充電電流逐漸減小，則圖像斜率逐漸減小，放電過程中，電容器兩端的電壓逐漸減小，則放電電流逐漸減小，則圖像斜率逐漸減小，故A錯誤，B正確；CD．電容器充電過程中，充電電流逐漸減小，電荷量增加得越來越慢，則根據(jù)，電壓增加得越來越慢，同理，放電過程中，放電電流逐漸減小，電壓減小得越來越慢，故C錯誤，D正確。故選BD。（4）[6]A．根據(jù)U-Q圖線的斜率越大，電容C越小，故A錯誤；B．他從等效的思想出發(fā)，認為電容器儲存的能量等于把電荷從一個極板搬運到另一個極板過程中克服電場力所做的功，也等于圖像所圍的面積解得從上面的式子看出，E和U2成正比，故B錯誤；C．根據(jù)電容器電荷量為時儲存的能量為，故C正確；D．類比速度-時間圖像與時間軸圍成的面積才代表位移，則U-Q圖像與Q軸圍成的面積才代表儲能，圖線跟縱軸所圍成的面積不能表示電容器儲能，故D錯誤。故選C。16.【答案】①.D②.③.4.250④.【詳解】（1）[1]為了方便調(diào)節(jié)電路，滑動變阻器應該選擇最大阻值較小的D；（2）[2]因為電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻，所以采用電流表外接法；為了使電流表和電壓表有較大的調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器采用分壓接法。電路如圖所示（3）[3]讀數(shù)為4.2cm+10×0.05mm=4.250cm（4）[4]根據(jù)電阻定律得金屬管實體截面積中空部分的截面積17.【答案】（1）；（2）【詳解】（1）當小球處于圖中A位置時，保持靜止狀態(tài)，受力分析如圖所示可得即為θ=37°剪斷細繩瞬間解得（2）小球從位置B無初速度釋放到最低點的過程中，根據(jù)動能定理得解得18.【答案】（1）；；（2）原因見解析；（3）；；都是反映場的能的性質(zhì)的物理量；都由場自身的因素決定【詳解】（1）根據(jù)功能關(guān)系，加速電場中，可得電子