甘肃省天水实验中学2024-2025学年高二物理上学期期中试题含解析

PAGEPAGE15甘肃省天水试验中学2024-2025学年高二物理上学期期中试题（含解析）选修（3-1）一、选择题（共48分）1.关于点电荷、元电荷、检验电荷，下列说法正确的是()A.点电荷是体积很小的带电体，是一种志向化的物理模型B.点电荷所带电荷量肯定是元电荷的整数倍C.点电荷所带电荷量肯定很小D.点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型【答案】B【解析】【详解】A．点电荷是一种志向模型，由带电体看作点电荷的条件，当带电体的形态对它们间相互作用力的影响可忽视时，这个带电体可看作点电荷，带电体能否看作点电荷是由探讨问题的性质确定，与自身大小形态无详细关系，故A错误；B．带电体的电量肯定是元电荷的整数倍，故B正确；C．只要满意条件即可以看作点电荷，点电荷的电量不肯定小，故C错误；D．元电荷是指最小电荷量，检验电荷是指用来检验电场的电荷均不是物理模型，故D错误。故选B。（2024·全国卷Ⅰ）2.如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm．小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线．设小球a、b所带电荷量的比值的肯定值为k，则（）A.a、b的电荷同号，B.a、b的电荷异号，C.a、b的电荷同号，D.a、b的电荷异号，【答案】D【解析】【详解】依据同种电荷相斥，异种电荷相吸，且小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，可知，a、b的电荷异号，对小球c受力分析，如下图所示因ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm，因此ac⊥bc，那么两力的合成构成矩形，依据相像三角形之比，则有依据库仑定律有，综上所得故D正确，ABC错误。故选D。3.如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r，则下列说法中正确的是：A.金属球在达到静电平衡后左侧感应出的电荷带正电B.由于静电感应而在金属球上出现感应电荷，这些感应电荷在球心处所激发的电场强度大小为，方向水平向右C.假如用导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，金属球两侧的电荷将被中和D.假如用导线一端接触金属球的右侧，另一端与大地相连，则右侧的感应电荷将流入大地【答案】AB【解析】A、金属球在达到静电平衡后左侧感应出正电荷，故A正确；B、发生静电感应时，内部合场强为零，所以感应电荷在内部产生的场强可以利用外部点电荷Q在内部产生的场强来求，两者大小相等，方向相反，所以这些感应电荷在球心处所激发的电场强度大小为，方向水平向右，故B正确；C、假如用导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，则导线和金属球合成为一个导体，发生静电感应时依旧是左侧感应正电荷右侧感应负电荷，故C错；D、假如用导线的一端接触金属球的右侧，另一端与大地相连，则金属球和大地相当于一个新的大导体，在靠近场源电荷的一端即右端感应出负电荷，在远离场源电荷的一端即大地感应出正电荷，故D错误；综上所述本题答案是：B4.两根由同种材料制成的匀称电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2dA.QA∶QB＝1∶1 B.QA∶QB＝2∶1C.QA∶QB＝1∶2 D.QA∶QB＝4∶1【答案】B【解析】【详解】由电阻定律可得电阻丝A的电阻电阻丝B的电阻所以由焦耳定律可得代入数值可得QA∶QB＝2∶1故选B。5.如图所示，A灯与B灯电阻相同，当滑动变阻器R的滑动片向下滑动时，两灯的改变是()A.A灯变亮，B灯变亮B.A灯变暗，B灯变亮C.A灯变暗，B灯变暗D.A灯变亮，B灯变暗【答案】C【解析】【详解】由图可知，灯泡A与滑动变阻器并联后与电阻R0串联，然后再与B灯并联；滑动变阻器向下移动的过程中电阻减小，由串反并同的原理可知A灯和B灯都变暗，C正确，ABD错误6.下列关于电源和电源的电动势、路端电压说法错误的是（）A.铅蓄电池能够将化学能转变为电能B.电源电动势等于路端电压与内电压之和C.电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压D.纯电阻电路中，若外电路总电阻增加，路端电压则减小【答案】D【解析】【详解】A.铅蓄电池能够将化学能转变为电能，此说法正确，选项A不符合题意；B.电源的电动势等于路端电压与内电压之和，此说法正确，选项B不符合题意；C.电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，此说法正确，选项C不符合题意；D.纯电阻电路中，若外电路总电阻增加，则电路的总电阻增加，总电流减小，依据U=E-Ir可知，路端电压增大，则选项D符合题意．7.一带正电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x改变的关系如图所示，其中O~x2段是关于直线x＝x1对称的曲线，x2~x3段是直线，则下列说法正确的是（）A.x1处电场强度最大B.x2~x3段是匀强电场C.x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2>φ3D.粒子在O~x2段做匀变速运动，x2~x3段做匀速直线运动【答案】B【解析】【详解】A．依据电势能与电势的关系Ep=qφ场强与电势的关系E=得由数学学问可知Ep-x图象切线的斜率等于Eq，x1处切线斜率为零，则x1处电场强度为零，故选项A错误；BD．x2～x3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故B正确，D错误；C．因为从x1到x3区域正电荷电势能渐渐增加，可知电势上升，所以有φ1<φ2<φ3故C错误。故选B。8.如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F将小球向下压至某位置静止．现撤去F，小球从静止起先运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上述过程中（）A.小球与弹簧组成的系统机械能守恒B.小球的重力势能增加W1C.小球的机械能增加W1+mv2D.小球的电势能削减W2【答案】D【解析】【详解】A．由于电场力做正功，故小球与弹簧组成的系统机械能增加，机械能不守恒，故A选项错误；B．重力做功是重力势能改变的量度，由题意知重力做负功，重力势能增加﹣W1，故B选项错误；C．小球增加的机械能在数值上等于重力势能和动能的增量，即﹣W1+mv2，故C选项错误；D．依据电场力做功是电势能改变量度，电场力做正功电势能削减，则小球的电势能削减W2，故D选项正确；故选D．9.如图所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电源正、负极相连。当开关闭合时，一带电液滴恰好静止在两板间的M点，则（）A.当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止B.当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降C.开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止D.开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降【答案】BC【解析】【详解】AB．带电液滴受重力和向上的电场力而平衡，当开关闭合时，两极板间的电压U保持不变，若减小两板间距d，由可知，两板间电场强度增大，则带电液滴受到的电场力增大，液滴将向上运动，反之，若增大两板间距，液滴将下降，故A错误B正确；CD．开关再断开后，极板带电量Q保持不变，由联立，可得即场强E与板间距离d无关，因此液滴仍保持静止，故C正确D错误。故选BC。10.如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面，其电势分别是φa、φb和φc，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示。由图可知（）A.粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加B.粒子从L到M的过程中，静电力做负功，电势能增加C.φa>φb>φcD.φa<φb<φc【答案】AD【解析】【详解】ACD．正电荷受到的是斥力，所以是正电荷产生的电场，电势关系为φa＜φb＜φc粒子从K到L的过程，电场力做负功，电势增加。故AD正确，C错误；

B．从L到M的过程中，电场力先做负功，后做正功，电势能先增加后减小。故B错误；

故选AD。11.如图所示，M、N是竖直放置的两平行金属板，分别带等量异种电荷，两板间产生一个水平向右的匀强电场，场强为E，一质量为m、电荷量为＋q的微粒，以初速度v0竖直向上从两极正中间的A点射入匀强电场中，微粒垂直打到N板上的C点．已知AB＝BC.不计空气阻力，则可知A.微粒在电场中做匀变速曲线运动B.微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等C.MN板间的电势差为D.MN板间的电势差为【答案】ABD【解析】【详解】A．因电场力和重力均为恒力，其合力亦为恒力，且与v0有肯定夹角，故微粒做匀变速曲线运动，故A正确；B．粒子水平方向做匀加速直线运动，竖直方向做匀减速度直线运动，因AB=BC，即水平方向与竖直方向位移相等，则有所以故B正确；CD．由动能定理，得即所以由于且AB=BC，由公式可知，水平方向和竖直方向加速度大小相等，所以mg=qE综合解得：所以故C错误，D正确．12.内壁光滑、由绝缘材料制成圆轨道固定在倾角为θ=37°的斜面上，与斜面的交点是A，直径AB垂直于斜面，直径CD和MN分别在水平和竖直方向上，它们处在水平方向的匀强电场中。质量为m，电荷量为q的小球（可视为点电荷）刚好能静止于圆轨道内的A点。现对在A点的该小球施加一沿圆环切线方向的瞬时冲量，使其恰能绕圆环完成圆周运动。下列对该小球运动的分析，正确的是（）A.小球肯定带负电B.小球运动到B点时动能最小C.小球运动到M点时动能最小D.小球运动到D点时机械能最小【答案】ABD【解析】【详解】A．小球原来处于静止状态，分析受力可知，小球所受的电场力方向向左，与电场强度方向相反，所以小球带负电，故A正确；BC．小球静止时，受到重力、电场力和轨道的支持力作用，由平衡条件得知，重力与电场力的合力方向与支持力方向相反，与斜面垂直向下，则小球从A运动到B点的过程中，此合力做负功，动能减小，所以小球运动到B点时动能最小，故B正确，C错误；D．依据功能关系可知，电场力做负功越多，小球的机械能减小越大，可知，小球从A运动到D点时，电场力做负功最多，所以小球运动到D点时机械能最小．故D正确。故选ABD。二、试验题（每空3分，共18分）13.（1）在测定一根粗细匀称合金丝电阻率的试验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图1所示，校零时的读数为_____mm，合金丝的直径为_____mm。（2）为了精确测量合金丝的电阻Rx，设计出如图2所示的试验电路图，依据该电路图完成图3中的实物电路连接。___【答案】(1).0.007(2).0.638(3).【解析】【详解】（1）[1]图1中，旋测微器的固定刻度为0，可动刻度为001×0.7mm=0.007mm所以最终读数为0.007mm；[2]图2旋测微器的固定刻度为0.5mm，可动刻度为0.01×14.5mm=0.145mm所以最终读数为0.645mm；故合金丝的直径为0.645mm﹣0.007mm=0.638mm（2）[3]依据电路图可知，电流表是外接法，滑动变阻器是分压式接法，连线实物图如图．【点评】（1）螺旋测微器的读数方法，固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；（2）连接实物图时一般是从电源的正极动身依次连接，留意变阻器分压式的连接方法，连接测量电路时，先连主干路，最终再连解并联电路，留意电表正负极和量程。14.某同学利用伏安法测量某未知电阻Rx的精确电阻值（阻值恒定），进行了如下试验：(1)他先用万用电表欧姆挡测该未知电阻的阻值。将开关置于“×10”A．将两表笔短接进行欧姆调零B.将两表笔短接进行机械调零C.将开关置于“×100”D.将两表笔接未知电阻两端，待指针稳定后读数(2)若多用电表测得待测电阻在1000Ω左右，利用以下器材用伏安法尽可能精确地测量该电阻：A.直流电源E：电动势3V，内阻忽视B.电流表A1：量程0.3A，内阻约为0.1ΩC.电流表A2：量程3mA，内阻约为10ΩD.电压表V1：量程3V，内阻约为3kΩE.滑动变阻器R1：最大阻值10ΩF.开关S，导线若干①为较精确测量该电阻的阻值，要求各电表指针能有较大的改变范围，以上器材中电流表应选________（选填“B”或“C”）；②请在方框中画出试验电路原理图________。【答案】(1).CAD(2).C(3).【解析】【详解】(1)[1]将开关置于“×10”挡位，指针偏角过小，说明倍率档选择的过低，应当换“×100”挡位；正确步骤是：先换挡，再欧姆调零，最终进行测量；正确步骤是：(2)[2]依据电源电动势和待测电阻的阻值大致估算电路中的最大电流所以按要求电流表选量程为3mA的C；

(3)[3]由于所以电流表采纳内接法，为使电流表的改变范围大，滑动变阻器采纳分压接法，设计电路如图所示三、计算题（34分）15.如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为﹣Q和+2Q，它们相距L．假如在两点电荷连线的中点O有一个半径为r（2r＜L）的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小________方向________．【答案】(1).(2).B指向A【解析】由于静电感应，球心O处合场强为零，即空心金属球上感应电荷产生的电场与点电荷A和B产生的电场大小相等方向相反．点电荷A在球心O处产生的电场大小为k=4kQ/L2，方向由B指向A；点电荷B在