2024届清华大学物理高二上期中统考模拟试题含解析

2024届清华大学物理高二上期中统考模拟试题注意事项:1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。2．答题时请按要求用笔。3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。5．保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，电压表读数增加，由此推断，故障可能是（）A．L1灯丝烧断 B．电阻R2断路C．电阻R2短路 D．电容器被击穿短路2、如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为+Q和﹣Q，在它们连线的竖直中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一带电荷量为+q的小球以初速度v0从上端管口射入，重力加速度为g，静电力常量为k，则小球（）A．受到的库仑力先做负功后做正功B．下落过程中加速度始终为gC．速度先增大后减小，射出时速度仍为v0D．管壁对小球的弹力最大值为2k3、如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是()A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场4、为了研究电荷之间的相互作用力跟什么因素有关，小宇做了如下实验：把一个带正电的物体放在A处，然后将挂在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3处，发现情况如图所示．由此，小宇归纳得出的初步结论是（）A．电荷之间的作用力大小随距离增大而减小B．电荷之间的作用力大小随距离增大而增大C．电荷之间的作用力大小随距离的增大先增大后减小D．电荷之间的作用力大小与距离无关5、如图所示，真空中固定两个等量的正、负点电荷，O点为两点电荷连线中点。过O点的中垂线上有关于O点对称的A、B两点，关于电场强度和电势的判断，正确的是()A．A、O、B三点电场强度相同B．A、O、B三点电势相同C．O点电场强度为零D．O点电势大于A、B两点电势6、在光滑绝缘的水平面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图所示｡现使小球A、B、C带等量正电荷Q，使小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为A． B．C．3 D．二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、一种新型发电机叫磁流体发电机，它的发电原理是：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）沿图中所示方向高速喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷．已知等离子体喷入速度为v，A、B间磁感应强度为B，A、B间距为d。在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是A．A板带正电B．B板带正电C．金属板A、B间只存在磁场D．该磁流体发电机的电动势为vBd8、如图所示，已知电源电动势为6V，内阻为1Ω，保护电阻，下列说法正确的是A．当电阻箱R读数为0Ω，电源输出功率最大B．当电阻箱R读数为1Ω，保护电阻消耗的电功率最大C．当电阻箱R的读数为1.5Ω，电阻箱R消耗的电功率最大D．当电阻箱R的读数为0.5Ω，电源输出功率最大9、如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，S是闭合的，U表示电容器两极板间的电势差，Q表示极板所带的电量，E表示匀强电场的电场强度．现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（）A．U不变，E变小 B．Q不变，E不变C．U变小，E不变 D．Q变小，E变小10、如图所示的电路中，L1，L2是两个不同的小灯泡，a，b间有恒定的电压，他们都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是（）A．L1亮度不变，L2变暗B．L1变暗，L2变亮C．电路消耗的总功率变小D．流过滑动变阻器的电流变小三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）描绘一个标有“2.5V0.5A”字样的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡电压能从零开始变化，实验室备有下列器材：a．标有“3V0.5A”字样的小灯泡一个；b.10V学生电源一个；c．量程为0﹣3V的电压表，内阻约为3kΩ；d．量程为0﹣15V的电压表，内阻约为15kΩ；e．量程为0﹣0.6A的电流表，内阻约为0.5Ω；f．量程为0﹣3A的电流表，内阻约为0.1Ω；g．滑动变阻器（阻值范围0﹣10Ω，允许通过的最大电流1.5A）；h．滑动变阻器（阻值范围0﹣50Ω，允许通过的最大电流0.1A）；电键一个，导线若干．（1）为减小实验误差，方便调节，请在上述所给的器材中选取适当的器材，并将它们的编号填在横线上．电压表应选_____；电流表应选_____；滑动变阻器应选取_____．（填写器材名称前的序号字母）（2）将实物按电路图1用导线补充完整________．（3）这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图2所示．由图中电流表、电压表的读数可计算出小灯泡的电阻为_____Ω（保留两位小数），小灯泡的电阻测量值_____真实值（填＜，＞，＝）（4）根据实验测定的数据，以电压U为横坐标，电流强度I为纵坐标画出图线，在如图3给出的四个I﹣U图线中，最能反映实际情况的是_____，简要说明理由_____．12．（12分）小明同学用伏安法测定额定电压为2.5V，额定功率为0.2W的小灯泡电流和两端电压的关系曲线。要求小灯泡电压可以从0V开始调节，以获得较多的测量数据。(1)图甲是连接好的实物电路图，电表为理想化电表。在开关闭合前，小明同学又再次仔细检查了电源的连接，发现电路有三个错误。电源的正负极与电表正负极不匹配。把电源正负极连接纠正后，还有另两个错误，请你帮忙指出错误：(a)______________________________(b)______________________________(2)为使测量尽量准确，滑动变阻器应选用图乙中的___________(填R1或R2)四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图所示，两平行金属板A、B长8cm，两板间距离d=8cm，A板比B板电势高300V，一带正电的粒子电荷量q=10﹣10C，质量m=10﹣20kg，沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场，初速度υ0=2×106m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域，（设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响），已知两界面MN、PS相距为12cm，D是中心线RO与界面PS的交点，O点在中心线上，距离界面PS为9cm，粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上．（静电力常数k=9.0×109N•m2/C2）（粒子重力忽略不计）（1）求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远？到达PS界面时离D点多远？（2）确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小．14．（16分）如图所示电路中，电阻R1＝R2＝3.0Ω，R3＝6.0Ω，S扳至1时，电流表的示数为1.0A，S扳至2时，电流表的示数为1.5A，求电源的电动势和内阻(电流表的内阻不计)。15．（12分）空间有E=100V/m竖直向下的匀强电场，长L=0.8m不可伸长的轻绳固定于O点．另一端系一质量m=0.5kg，电量q=0.05C的带正电小球．拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放，当小球运动至O点的正下方B点时绳恰好断裂，小球继续运动，最后落至地面上C点，B点离地的高度hB=0.2m．（g=10m/s2）试求：（1）绳子的最大张力为多大？（2）落地点C到B点的水平距离为多大？（3）A、C两点的电势差为多少？

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、B【解题分析】

A．L1灯丝烧断导致总电阻增大，总电流减小，L2变暗，不符合题意，故A错误.B．电阻R2断路，导致总电阻增大，总电流减小，L1两端电压减小，而路端电压增大，则L2两端电压增大，L2变亮，故B正确.C．电阻R2短路，L2不亮，故C错误.D．电容器被击穿短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，电压表读数减小，L2变亮，故D错误.2、B【解题分析】

A、根据电场线分布可知带点小球受到水平向右的电场力，电荷量为+q的小球以初速度v0从管口射入的过程,因电场力与速度相垂直，所以电场力了不做功,故A错；B、小球在竖直方向上只受重力作用，所以下落过程中加速度始终为g，故B对；C、小球在竖直方向上只受重力作用，所以小球做匀加速运动，故C错；D、水平方向管壁对小球的弹力与库仑力的分力大小相等，所以当库仑力最大时，弹力也就达到最大，在两个电荷的中垂线的中点,单个电荷产生的电场力为4kQqd2，根据矢量的合成法则，则电场力的最大值为8kQqd故选B【题目点拨】对于等量异种电荷,根据矢量的合成法则,中垂线的中点的电场强度最大,在无穷远的电场强度为零;点电荷靠近两个电荷的连线的中点过程,电场力不做功;中点处的电场强度最大,则库仑力也最大,弹力也是最大,从而即可求解3、C【解题分析】要使绳子的拉力变为零，加上磁场后，应使导线所受安培力等于导线的重力，由左手定则可判断，所加磁场方向应垂直纸面向里，导线所受安培力向上．4、A【解题分析】试题分析：小球远离带正电的A球，说明细线悬挂的小球带正电，悬挂的小球离带正电的A球越远，受到的作用力越小，同种电荷距离越近排斥作用越强，所以，电荷之间的相互作用跟距离有关，且电荷间的作用力大小随电荷间距离的增大而减小．故A正确，BCD错误．故选A．考点：探究电荷间的作用规律【名师点睛】掌握电荷间的作用，通过悬挂小球是靠近带正电的A球，还是远离靠近带正电的A球，判断悬挂小球带什么电荷；关键是知道偏转角度越大，受到的电荷间的作用力越大．5、B【解题分析】等量异种电荷形成的电场线和等势线分布如下图：AC、电场线的疏密表示了场强的大小，从图像上可以看出：A、O、B三点电场强度不相同，且O点电场强度不为零，故AC错；BD、从图像可以看出：A、O、B三点的连线是一条等势线，所以三点的电势相等，故B正确，D错误；综上所述本题答案是：B点睛：本题旨在考察对电场线的理解，要知道电场强度是矢量，比较时不仅要比较大小还要比较方向，对于等量异种点电荷和等量同种点电荷的电场线，等势线的分布是考试的热点，要抓住对称性进行记忆。6、D【解题分析】试题分析：以A、B、C三个中的一个为研究对象，如以B为研究对象有：受到A、C的斥力作用，同时受到D点点电荷的引力作用，设三角形边长为L，根据受力平衡得：，其中，所以解得：，故ABC错误，D正确．考点：库仑定律；物体的平衡.二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、BD【解题分析】

由题意可知考查带电粒子在磁场中的偏转问题，根据左手定则、受力动态平衡条件分析可得。【题目详解】AB．由左手定则可知，正粒子受到向下的洛伦兹力，偏转打在B板上，负粒子受到向上的洛伦兹力偏转打在B板上，所以A板带负电，B板带正电，故A错误，B正确；C．金属板A、B间除存在磁场处，还存在电场；故C错误；D．带电粒子受到磁场力和电场力平衡，，所以磁流体发电机的电动势为，故D正确。【题目点拨】磁流体发电机的工作原理：正负带电粒子在磁场中偏转，达到稳定后，电场力和洛伦兹力大小相等，根据平衡条件列式可求出电动势8、CD【解题分析】

AD．当外电阻等于内电阻时电源输出功率最大，即R+R0=r=1Ω时，即R=0.5Ω时，电源输出功率最大。故A错误，D正确。B．保护电阻消耗的电功率为：因为R0和r是常量，而R是变化的，所以R=0时，P最大。故B错误。C．将R0视为内电阻，当R=R0+r=1.5Ω时，电阻箱R消耗的功率PR最大。故C正确。9、AD【解题分析】试题分析：B板向下移动，但始终与电源相连，所以U不变，根据知d变大，C变小，又可知Q变小．由于，所以E变小．综上所述，AD正确考点：电容器决定式、定义式、平行板电容器场强点评：此类题型较为基础的考察了平行板电容器的相关知识，属于基础题型10、BCD【解题分析】

电路结构是：滑动变阻器与灯泡L2并联，再与灯泡L1串联．滑动变阻器的滑动头向右移动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，引起并联部分电阻变化，外电路总电阻变化，干路电流变化，再分析灯泡L2电压的变化来分析灯泡亮度的变化．根据P=UI来判断电路消耗的总功率．【题目详解】A、B项：滑动变阻器的滑动头向右移动的过程中，RP变大，外电路总电阻R变大，干路电流减小，L1变暗，灯泡L2的电压U2=U-IR1变大，L2变亮，故A错误，B正确；C项：由于干路电流减小，根据P=UI，电路消耗的总功率变小，故C正确；D项：由于干路电流减小，灯泡L2的电压U2=U-IR1变大，流过L2的电流变大，故流过滑动变阻器的电流减小，故D正确．【题目点拨】本题是简单的电路动态变化分析问题，通常按照“部分→整体→部分”的思路分析．三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、（1）ceg（2）图见解析；（3）5.2＜C小灯泡电阻随温度升高而增大【解题分析】

（1）根据小灯泡的额定电压选择电压表，根据额定电流选择电流表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器；（2）为了减小误差准确测量电阻阻值，采用分压式电路，根据待测电阻估计值以及电压表和电流表的内阻确定内外接，作出实验电路图；（3）读出电压表和电流表的读数，再利用欧姆定律即可求出此时小灯泡的电阻阻值，电流表外接，因为电压表分流导致，灯泡电阻测量结果偏小．（4）根据小灯泡电阻随温度升高而增大结合欧姆定律，即可选出正确的图象．【题目详解】（1）因为小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选择c，小灯泡的额定电流为0.5A，故电流表选择e，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器选择g；（2）为了减小误差准确测量电阻阻值，采用分压式电路，因为电压表内阻远大于灯泡电阻，故选择电流表外接法，故连接实物图，如图所示：（3）如图，电流表示数：I＝0.46A，电压表示数：U＝2.40根据欧姆定律可得此时小灯泡电阻阻值：R＝Ω≈5.2Ω电压测量准确，由于电流表外接，电压表分流，导致电流测量偏大，根据R＝U/I可知，灯泡电阻R测量结果偏小，即小灯泡的电阻测量值小于真实值；（4）因为小灯泡电阻随温度升高而增大，随着电压增大I﹣U曲线上各点到原点连线的斜率越来越小，故ABD错误，C正确，故选C．I﹣U曲线弯曲的原因是因为：小灯泡电阻随温度升高而增大．【题目点拨】本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线，考查了实验器材选择、实验电路设计、实验数据处理、实验方案分析，要掌握实验器材的选择原则，认真审题、理解题意与实验步骤、知道实验原理是解题的关键，内外接选择的方法：大电阻选内接测量结果偏大，小电阻选外界测量结果偏小，口诀：“大内大，小外小．”12、电压表应选择3V的量程滑动变阻器应该选择分压式接法R2【解题分析】

(1)[1][2]本实验测量的是额定电压为2.5V灯泡的伏安特性曲线，所以应选择3V量程的电压表；同时因本实验要求电压由零开始调节，故应选择滑动变阻器分压接法；(2)[3]因本实验采用分压接法，因此应采用滑动变阻器总电阻较小的R2。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、（1）3cm12cm（2）1.04×10﹣8C【解题分析】试题分析：带电粒子垂直进入匀强电场后，做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动．由牛顿定律和运动学公式求出粒子飞出电场时的侧移量，由几何知识求解粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离；由运动学公式求出粒子飞出电场时速度的大小和方向，粒子穿过界面PS后将绕电荷Q做匀速圆周运动，由库仑力提供向心力，由几何关系求出轨迹半径，再牛顿定律求解Q的电量。（1）粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离（侧向位移）：在竖直方向：加速度为：，在水平方向：l=v0t代入数据得：y=0.03m=3cm带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其轨迹与PS线交于a，设a到中心线的距离为Y．又由相似三角形得解得：Y=4y=12cm（2）带电粒子垂直进入匀强电场后，只受电场力，做类平抛运动，在MN、PS间的无电场区域做匀速直线运动，界面PS右边做圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上，图象如图所示：带电粒子到达a处时，带电粒子的水平速度：vx=v0=2×106m/s竖直速度：所以vy=at=1.5×160m/s，v合=2.5×106m/s该带电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q作匀速圆周运动，所以Q带负电。根据几何关系：半径r=15cm由库仑力提供向心力：代入数据解得：Q=1.04×10﹣8C点睛：本