河北省行唐县第一中学2020-2021学年高二上学期期中考试物理试题含答案解析

河北省行唐县第一中学【最新】高二上学期期中考试物理试

题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．（单选）下列说法正确的是（）

A．沿电场线的方向，电势降低；电势降低的方向就是电场的方向

B．在电场中将电荷从a点移到b点，电场力做功为零，则该电荷一定是在等势面上移动

C．匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点间的距离的乘积

D．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大

2．有两个带电小球的带电荷量分别为+q、-q，固定在一长度为L的绝缘杆的两端，置于场强为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示，若此杆绕过O点，且垂直于杆的轴转过180°，在此过程中电场力做功为

A．零B．qEL C．2qEL D．πqEL

3．如图所示，在一个粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块．由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终停止．在物块的运动过程中，下列表述正确的是( )

A．两个物块的电势能逐渐减少

B．物块受到的库仑力不做功

C．两个物块的机械能守恒

D．物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力

4．如图所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为＋Q，半径为R，放在绝缘水平桌面上．圆心为O点，过O点作一竖直线，在此线上取一点A，使A到O点的距离为R，在A点放一检验电荷＋q，则＋q在A点所受的电场力为

A ．2

kQq R ，方向向上 B ．24R ，方向向上 C ．24kQq R ，方向水平向左 D ．不能确定

5．如右图所示，高为h 的光滑绝缘曲面处于匀强电场中，匀强电场的方向平行于竖直平面，一带电荷量为+q ，质量为m 的小球，以初速度为v 0从曲面底端的A 点开始沿曲面表面上滑，到达曲面顶端B 点的速度仍为v 0，则 （ ）

A ．电场力对小球做功为

B ．A 、B 两点的电势差为

C ．小球在B 点的电势能大于在A 点的电势能

D ．电场强度的最小值为

6．如图所示，一个水平放置的平行板电容器．D 为理想的二极管，它具有单向导电性．B 金属板固定，A 金属板可移动．下列说法中正确的是（ ）

A ．A 板向下移动时，两板间的电场强度变大

B ．A 板向下移动时，两板间的电场强度变小

C ．A 板向上移动时，两板间的电场强度变大

D ．A 板向上移动时，两板间的电场强度变小

7．如图所示，开关K 原来是闭合的，当R 1、R 2的滑片处于图中所示的位置时，悬在平行板电容器的带电尘埃P 刚好处于静止状态．要使尘埃加速向下运动的方法是( )

A．把R1的滑片向上移动B．把R2的滑片向上移动

C．把R2的滑片向下移动D．断开开关K

8．一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点，其v﹣t图象如图所示，则下列说法中正确的是（）

A．A点的电场强度一定大于B点的电场强度

B．粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能

C．CD间各点电场强度和电势都为零

D．AB两点间的电势差大于CB两点间的电势差

9．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即U ab=U bc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点．据此可知（）

A．三个等势面中，a的电势最高

B．带电质点通过P点时的电势能较Q点大

C．带电质点通过P点时的动能较Q点大

D．带电质点通过P点时的加速度较Q点大

二、多选题

10．A、B两带电小球，质量分别为m A、m B，用绝缘不可伸长的细线如图悬挂，静止时A、B两球处于相同高度．若B对A及A对B的库仑力分别为F A、F B，则下列判断正确的是（）

A ．m A ＜m B

B ．细线A

C 对A 的拉力 2A A m g T C ．细线OC 的拉力T C =（m A +m B ）g

D ．同时烧断AC 、BC 细线后，A 、B 在竖直方向的加速度相同

11．如图所示，已知直流电动机M 的电阻是R ，电源的电阻是r ，当电动机正常工作时电压表的示数是U ，电流表的示数是I .（ ）

A ．t 秒钟内，电动机产生的热量是IUt

B ．t 秒钟内，电动机消耗的电能是IUt

C ．电源电动势是IR +Ir

D ．电源电动势是U +Ir

12．如图所示，不计电表内阻的影响，由于某一个电阻断路，使电压表、电流表的示数均变大，这个断路的电阻可能是（ ）

A ．R l

B ．R 2

C ．R 3

D ．R 4

13．一个用半导体材料制成的电阻器D ，其电流I 随它两端的电压U 的关系图象如图甲所示，将它与两个标准电阻R 1、R 2并联后接在电压恒为U 的电源上，如图乙所示，三个用电器消耗的电功率均为P 。现将它们连接成如图丙所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D 和电阻R 1、R 2消耗的电功率分别为P D 、P 1、P 2，它们之间的大小关系为（ ）

A．P1=4P2B．P D＜P2C．P1＜4P2D．P D＞P2

三、实验题

14．有一电压表V1，其量程为3V，内阻约为3000Ω，要准确地测量该电压表的内阻，提供的实验器材有：

电源E：电动势约为15V，内阻可忽略不计；

r=；

电流表A1：量程为0~100mA，内阻120Ω

r=；

电压表V2：量程为0~2V，内阻22000Ω

定值电阻R1：阻值20Ω；

定值电阻R2：阻值3Ω；

滑动变阻器R0：最大阻值10Ω，额定电流1A；

开关S，导线若干。

（1）实验中应选用的电表是__________；定值电阻应选用__________。

（2）设计一个测量电压表V1内阻的实验电路，在答题卡虚线框内画出原理图。

（________）

（3）实验需要测量的量是__________。

（4）电压表V1内阻的计算表达式为__________。

15．在“测电池的电动势和内阻”的实验中，测量对象为一节新的干电池．

（1）用图（a）所示电路测量时，在较大范围内调节滑动变阻器，发现电压表读数变化不明显，原因是：．

（2）为了提高实验精度，采用图乙所示电路，提供的器材：

量程3V的电压表V，量程0．6A的电流表A（具有一定内阻），

定值电阻R0（阻值未知，约几欧姆），滑动变阻：R1（0～10Ω）

滑动变阻器R2（0～200Ω），单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S，导线若干

①电路中，加接电阻凰有两方面的作用，一是方便实验操作和数据测量，二是

②为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用（填R1或R2）．

③开始实验之前，S1、S2都处于断开状态．现在开始实验：

A．闭合S1，S2打向1，测得电压表的读数U0，电流表的读数为I0，则U0/I0= ．（电流表内阻用R A表示）

B．闭合S1，S2打向2，改变滑动变阻器的阻值，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2．则新电池电动势的表达式为E= ，

内阻的表达式r= ．

四、解答题

16．下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度．

请参考表中数据，完成下列问题（g取10 m/s2）：

（1）此车所配电动机的内阻是多少？

（2）在行驶过程中电动车受阻力是车重（包括满载重）的k倍，试计算k的大小；（3）若电动车满载时在平直道路上以额定功率行驶，且阻力大小恒定，当车速为3m/s 时，加速度为多少？

17．某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示．一个劲度系数k＝120N/m、自然长度L0＝1m的弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的．迎风板面积S＝0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向，电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连，迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好．定值电阻R＝1.0Ω，电源的电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω.闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1＝9.0V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U2＝6.0V．(电压表可看做理想表)求：

(1)金属杆单位长度的电阻；

(2)此时作用在迎风板上的风力．

18．一电路如图所示，电源电动势E=28V，内阻r=2Ω，电阻

R1=12Ω，R2=R4=4Ω，R3=8Ω，C为平行板电容器，其电容C=3.0pF，虚线到两极板间距离相等，极板长L=0.20m，两极板的间距d=1.0×10-2m．

（1）若开始开关S处断开状态，当其闭合后，求流过R4的总电荷量为多少？

（2）若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0=2.0 m/s的初速度射入C的电场中，能否从C的电场中射出？（要求写出计算和分析过程，g取10m/s2）

参考答案

1．D

【解析】试题分析：沿电场线的方向，电势降低；电势降低最快的方向就是电场的方向，选项A 错误；在电场中将电荷从a 点移到b 点，电场力做功为零，则两点的电势差等于零，但是该电荷不一定是在等势面上移动，选项B 错误；匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点间的距离在电场线方向投影的乘积，选项C 错误；电场力做功等于电势能的变化，故无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大，选项D 正确；故选D.

考点：电场线；电场强度；电势和电势差.

【名师点睛】此题考查的都是电场部分易错的知识点；要知道场强的方向是电场线的切线方向，也是电势降落陡度最大的方向；沿等势面移动电荷电场力做功一定为零，但是电场力做功为零不一定沿等势面移动电荷；匀强电场中两点的电势差U=Edcosθ，θ是两点连线与电场线的夹角；这些都应该熟练掌握.

2．C

【解析】

试题分析：细杆转的过程中，正电荷受力的方向向右，位移的方向也向右，电场力对它做正

功，10W ＞，即qEl ；负电荷受力的方向向左，位移的方向也向左，电场力对它也做正功20W ＞，即qEl ．电场力对两小球所做的功：120W W W =+＞．即2qEl ，C 正确．

考点：考查了电场力做功

3．A

【解析】试题分析：由静止释放后，两个物块向相反方向运动，两物块之间的库仑力做正功，电势能减小．故A 正确．两物块之间存在库仑斥力，对物块做正功．故B 错误．开始阶段，库仑力大于物块的摩擦力，物块做加速运动，动能增大；当库仑力小于摩擦力后，物块做减速运动，动能减小，重力势能不变，则两个物块的机械能先增大，后减小，不守恒．故C 错误；开始阶段，库仑力大于物块的摩擦力，物体做加速运动；而后当库仑力小于摩擦力后，物块做减速运动．故D 错误．故选A ．

考点：库仑定律；机械能守恒定律

【名师点睛】本题首先考查分析物块受力情况和运动情况的能力，要抓住库仑力随距离增大而减小的特点。

视频 4．B

【详解】

检验电荷受的库仑力沿着电荷的连线指向+q ，由对称性可知在垂直于竖直线的方向上的分力相互抵消，只有沿竖直线方向的分力．所以+q 在A 点所受的电场力方向向上．

由库仑力公式知：

2454F R =

?= A ．2

kQq R ，方向向上，与结论不相符，选项A 错误；

B ．

24R ，方向向上，与结论相符，选项B 正确； C ．24kQq R

，方向水平向左，与结论不相符，选项C 错误； D ．不能确定，与结论不相符，选项D 错误；

5．B

【详解】

A 、小球上滑过程中，由动能定理得：

22001122

mv W mgh mv -=-，则得电场力做功W mgh =．故A 错误． B 、由W qU =得，A 、B 两点的电势差为mgh U q

=．故B 正确． C 、

由于电场力做正功，小球的电势能减小，则小球在B 点的电势能小于在A 点的电势能．故C 错误．

D 、由U Ed =得，U

E d =

，若电场线沿AB 时，AB 两点沿电场线方向的距离>d h ，则U mg E h q <=，即场强的最小值小于mg q

．故D 错误．

【解析】

解:A 、B:A 板向下移动时,板间距离d 减小,由电容的决定式4S C Kd επ=

可以知道,电容C 增大.电容器的电压U 不变,由U E d =

分析可以知道,板间电场场强增大.所以A 选项是正确的,B 错误.

C 、D:A 板向上移动时,电容减小,根据Q CU =知电荷量要减小,但因为二极管具有单向导电性,电荷不能流走,所以电容器所带的电荷量Q 不变. 根据4S C Kd επ=、Q C U = 和U E d =结合得到4πKQ E S ε=知,电场强度不变.故C 错误,

D 也错误.

所以A 选项是正确的.

7．B

【解析】

试题分析：尘埃处于静止状态，受到的电场力等于重力，即，要使尘埃加速向下运动，就是使极板两端的电压减小，因R 1与极板串联，此支路无电流，所以当把R 1向上移动时对电压无影响，故A 错误；当R2向上移动时，电阻会变小，根据串联分压，分得的电压会减小，极板与其并联，所以极板两端的电压会减小，尘埃会向下运动，故B 正确，C 错误；当断开开关时，此电路处于断路状态，极板两端的电压会变大，故D 错误； 考点：本题考查了电路的动态变化，串并联关系

8．AB

【解析】

试题分析：由图线可看出，A 点的斜线的斜率大于B 点，即A 点的加速度大于B 点，故A 点的电场强度一定大于B 点的电场强度，选项A 正确；从B 点的速度大于A 点速度，故从A 到B 动能增加，电势能减小，即粒子在A 点的电势能一定大于在B 点的电势能，选项B 正确；从C 到D 粒子做匀速运动，故CD 间各点电场强度为零，但是电势相等且不一定为零，选项C 错误；从A 到B 和从B 到C 粒子动能的变化量相同，故电场力做功相同，即AB 两点间的电势差等于CB 两点间的电势差，选项D 错误；故选AB.

考点：动能定理；电势与电势能；电场强度.

【解析】

试题分析：由于质点只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向右下方，由于质点带正电，因此电场线方向也指向右下方；电势能变化可以通过电场力做功情况判断；电场线和等势线垂直，且等势线密的地方电场线密，电场强度大．

解：A、电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带正电，因此电场线指向右下方，沿电场线电势降低，故c等势线的电势最高，a等势线的电势最低，故A错误；

B、根据质点受力情况可知，从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，故P点的电势能大于Q点的电势能，故B正确；

C、从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故P点的动能小于Q点的动能，故C错误；

D、等势线密的地方电场线密场强大，故P点位置电场强，电场力大，根据牛顿第二定律，加速度也大，故D正确．

故选BD．

【点评】解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化．

10．CD

【分析】

设两个球间的静电力为F，分别对两个球受力分析，求解重力表达式后比较质量大小；根据整体法来确定细线的拉力，并由牛顿第二定律则可判定细线烧断后各自的运动情况．

【详解】

对小球A受力分析，受重力、静电力、拉力，如图

根据平衡条件，则有，两球间的库仑力是作用力与反作用力，一定相等，则F= m A gtan300=

m A g，故B错误；m B gtan600，则m A=3m B，选项A错误；由m A g=T A cos30°因此：T A=

3

由整体法可知，细线的拉力等于两球的重力，故C正确；同时烧断AC、BC细线后，A、B 在竖直方向重力不变，所以加速度相同，故D正确；故选CD．

11．BD

【解析】

【分析】

电动机是非纯电阻电路，电动机总功率等于输出功率与热功率之和；由闭合电路欧姆定律可以求出电源电动势．

【详解】

t秒钟内，电动机消耗的电能为UIt，电动机产生的热量是I2Rt，输出的电功为UIt-I2Rt，故A错误，B正确；根据闭合电路欧姆定律，有：E=U+Ir，电动机是非纯电阻电路，故U＞IR，故E＞IR+Ir，故C错误，D正确；故选BD。

【点睛】

电动机是非纯电阻电路，电动机总功率等于输出功率与热功率之和．

12．AD

【解析】

【分析】

首先要判断电路的连接特点，再根据电压表是一个内阻很大的元件，根据电压表可能会对电路造成的影响，利用假设法分析各个电阻，最后确定故障的原因．

【详解】

读图可知，电路是一个并联电路，共有三个支路。其中R3与R4串联在同一支路中，电压表测R4两端的电压。假设R1断路，外电路总增大，总电流减小，路端电压增大，通过R2的电流变大，即电流表读数变大；R4电压变大，即电压表示数增大，符合题意，故A正确。假设R2断路，电流表无示数，所以不合题意，故B错误。假设R3断路，电压表将无示数，所以不合题意，故C错误。假设R4断路，电压表测量路端电压，电路中总电阻增大，总电流减小，则路端电压增大，电压表、电流表的示数均变大，，符合题意，故D正确。故选AD。13．BC

【详解】

AC ．电阻器D 与两个标准电阻12R R 、并联后接在电压恒为U 的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P ，此时三个电阻的阻值相等；当将它们连接成如图（丙）所示的电路，接在该电源的两端时，电阻器D 的电压小于电源的电压，由（甲）图象可知，电阻器D 的电阻增大，则有12D R R R =＞．而D R 与2R 并联，电压相等，根据欧姆定律得知，电流2D I I ＜，又

12D I I I =+

得到

12122D I I I I ＜，＞．222111222D D D P I R P I R P I R ===，，

所以得到

124P P ＜

故A 错误，C 正确；

BD ．

2222

D D U U P P R R ==并并，，2D R R ＞，故2D P P ＜ 故B 正确，D 错误；

故选BC 。

14．V 2 R 1 V 1的示数U 1，V 2的示数U 2

1122

V U R r U = 【详解】

（1）[1] 由于待测电压表的电压量程为3V ，最大电流为

1113A 1mA 3000

V V V U I R === 远小于电流表的量程100mA ，而电压表V 2的量程与其电压量程接近，所以电表应选电压表V 2；

[2] 为保护电源，定值电阻应选阻值大的R 1。

（2）[3] 由于滑动变阻器的总电阻远小于待测电压表内阻，所以变阻器应采用分压式接法；由于待测电压表的额定电流为11mA V I =，电压表V 2的额定电流为

2222A 1mA 2000

V V U I r === 所以应将两电压表串联使用，电路图如图所示

（3）[4] 根据欧姆定律和串并联规律有

1122

V U U R r = 解得

1122

V U R r U = 所以应测量的物理量是电压表V 1的示数U 1和电压表V 2的示数U 2；

（4）[5] 根据上面的分析可知，待测电压表内阻表达式为

1122

V U R r U =

15．Ⅰ、电源内阻很小； Ⅱ、①防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏；

②R 1，

③A 、R 0+R A ．

B 、122121U I U I I I --， 012210

U U U I I I --- 【解析】

试题分析：Ⅰ作出电源的U ﹣I 图象，根据闭合电路欧姆定律分析可知，图象的斜率等于电源的内阻，如图，图线1的斜率小于图线2的斜率，则对应的电源的内阻图线1

的较小，由

图可以看出，图线1电压随电流变化较慢．本实验中发现电压表读数变化不明显，原因是：电源内阻很小．

Ⅱ①加接电阻R 0，起保护作用，限制电流，防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏

②滑动变阻器应选用R 1．因为R 1的总电阻较小，使电路中电流较大，电流表指针能在刻度盘中央附近，测量误差较小．

③根据欧姆定律可知，可以测出的物理量是定值电阻R 0和电流表内阻之和，用测量写出表达式为：000

A U R R I +=

B 、根据闭合电路欧姆定律得

E=U 1+I 1（R 0+R A +r ）…①

E=U 2+I 2（R 0+R A +r ）…②

联立解得： 122121

U I U I E I I -=- 01212021210

A U U U U U r R R I I I I I --=+=---﹣（） 考点：伏安法测量电源的电动势和内阻

16．（1）1Ω；（2）0.03；（3）0.2 m/s 2。

【解析】

【详解】

（1）从表中可知，输出功率：P 出=180W

输入功率：

P 入=UI =36×6W=216W

内阻消耗的功率为：

P r =I 2r =P 入－P 出

解得：1r =Ω

（2）当达到最大速度时，有：

()m m P fv k M m gv ==+

解得：k=0.03

（3）发电机的输出功率为：

P =Fv

根据牛顿第二定律有：

()()F k M m g M m a -+=+

联立解得：a =0.2m/s 2

17．(1)r 0=4.5Ω/m (2)F =80N

【详解】

设无风时金属杆接入电路的电阻为R 1，风吹时接入电路的电阻为R 2，由题意得 （1）无风时：

111E U R R R r

=

++ 代入解得：R 1=4.5Ω

所以金属杆单位长度的电阻： 10 4.5 4.51

R r L =

==Ω/m （2）有风时： 222E U R R R r

=

++ 代入解得：R 2=1.5Ω

此时弹簧长度： 213

R L r =

=m 压缩量： 012133

x L L =-=-=m

由二力平衡得此时风力：

2120803

F kx ==?=N 18．（1）6.0×10-12C （2）微粒不能从C 的电场中射出.

【详解】

（1）S 断开时，电阻R 3两端电压为：332382816482R U E V R R r ?++++＝＝＝ S 闭合后，外阻为：()()123123124861248R R R R R R R +?+ΩΩ++++＝

＝＝ 路端电压为：6282162

R U E V R r ＝＝＝?++ 电阻R 3两端电压为：3323122114412R U U V R R ＝

＝＝'?++ 则所求流过R 4的总电量为：△Q ＝CU 3?CU 3′＝6.0×

10?12C （2）设微粒质量为m ，电量为q ，当开关S 断开时有：3 qU d ＝mg 当开关S 闭合后，设微粒加速度为a ，则：mg ?3 qU d ＝ma 设微粒能从C 的电场中射出，则水平方向：0L t v ＝ 竖直方向：y ＝12

at 2 由以上各式求得：y ＝6.25×

10?3m ＞ 2

d 故微粒不能从C 的电场中射出．