湖北省武汉市2023-2024学年高二上学期期中物理试卷（含答案）

湖北省武汉市2023-2024学年高二上学期期中物理试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二总分评分一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1．在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是（）A．甲图：与点电荷等距的a、b两点B．乙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图：点电荷与带电平板形成的电场中平板上表面的a、b两点D．丁图：匀强电场中的a、b两点2．某电场的分布如图所示，带箭头的实线为电场线，虚线为等势面。A、B、C三点的电场强度分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、A．EA<EB，φBC．EA>EB，φA3．如图所示，实线是电场中一簇方向未知的电场线，虚线是一个带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是运动轨迹上的两点，若带电粒子只受电场力作用，根据此图不能作出判断的是（）A．带电粒子所带电荷的正、负B．带电粒子在a、b两点何处受力较大C．带电粒子在a、b两点何处的动能较大D．带电粒子在a、b两点何处的电势能较大4．如图所示为研究决定平行板电容器电容大小因素的实验装置。由两块相互靠近的等大正对平行金属板M、N组成电容器，板N固定在绝缘座上并与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都接地，板M上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M的位置。在两板相距一定距离时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容器所带电荷量不变，对此实验过程的描述正确的是（）A．只将板M从图示位置稍向左平移，静电计指针张角变小B．只将板M从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移，静电计指针张角变小C．只将板M从图示位置稍向上平移，静电计指针张角变大D．只在M、N之间插入云母板，静电计指针张角变大5．两块大小、形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器，将两金属板分别与电源两极相连接，如图所示。闭合开关S达到稳定后，在两板间有一带电液滴p恰好处于静止状态。下列判断正确的是（）A．保持开关S闭合，减小两板间的距离，液滴向上运动B．保持开关S闭合，减小两板间的距离，液滴向下运动C．断开开关S，减小两板间的距离，液滴向上运动D．断开开关S，减小两板间的距离，液滴向下运动6．如图(甲)所示，两个平行金属板P、Q正对竖直放置，两板间加上如图(乙)所示的交变电压。t=0时，Q板比P板电势高U0，在两板的正中央M点有一电子在电场力作用下由静止开始运动(电子所受重力可忽略不计)，已知电子在0∼4A．0<t<t0 B．t0<t<2t07．如图所示，在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷．现将质量为m、电荷量为q的小球从半圆形管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力．若小球所带电量很小，不影响O点处的点电荷的电场，则置于圆心处的点电荷在B点处的电场强度的大小为（）A．mgq B．2mgq C．3mgq8．如图所示，电源电动势E=10V，内阻为r=1Ω，R1=1.5Ω，R2=5Ω，已知电动机的额定电压A．通过电动机线圈的电流为10A B．通过电阻R1C．电动机输出的机械功率为4.5W D．电源的输出功率为16W9．如图，空间中存在水平向右的匀强电场，一带负电的小球以速度大小为v竖直向上射入匀强电场，经过一段时间，小球速度大小仍为v，但方向沿水平方向，已知小球质量为m，带电荷量为－q，重力加速度为g，则在该过程中（  ）A．匀强电场的电场强度大小为mgB．小球克服重力做功为0C．小球射入电场后，小球的电势能逐渐减小D．小球机械能增加110．如图所示，若x轴表示时间，y轴表示速度，则该图线下的面积表示位移，直线AB的斜率表示物体在该时刻的加速度大小。若令x轴和y轴分别表示其它物理量，则可以反映在某种情况下相应物理量之间的关系。下列说法正确的是（）A．若电场方向平行于x轴，x轴表示位置，y轴表示电势，则直线AB的斜率表示对应位置处的电场强度大小B．若x轴表示时间，y轴表示某电容器充电过程中的电荷量，则直线AB的斜率表示该电容器充电电流的大小C．若x轴表示流经某电阻的电流，y轴表示该电阻两端的电压，则图线下面积表示电阻的热功率D．若x轴表示时间，y轴表示通过导体横截面积的电荷量，则该图线下面积表示这段时间内电流所做的功二、非选择题：本题共5小题，共60分。11．某同学测量电阻约为20Ω的一段圆柱形合金材料的电阻率，步骤如下：（1）用螺旋测微器测量其直径如图所示，圆柱形合金材料直径为mm；（2）用伏安法测合金材料的电阻时，除待测合金材料外，实验室还备有如下器材，为了准确测量其电阻，电压表应选；电流表应选。(填写器材前对应的序号字母)A.电压表V1，量程0∼3V，内阻约B.电压表V2，量程0∼15V，内阻约C.电流表A1，量程0.D.电流表A2，量程0∼100mA，内阻约E.滑动变阻器R(0∼5Ω)F.电动势为3V的电源，内阻不计G.开关S，导线若干（3）该同学设计测量Rx的电路图如图甲所示，请根据所设计的电路图，补充完成图乙中实物图的连线12．测量一节旧干电池的电动势和内电阻。（1）电路图如图1所示，除干电池、电压表(量程3V)A.电流表(量程0B.电流表(量程3AC.滑动变阻器(阻值范围0∼50ΩD.滑动变阻器(阻值范围0∼200Ω实验中电流表应选用，滑动变阻器应选用。(选填选项前的字母)（2）某同学记录了7组数据，对应点已标在图2中的坐标纸上，其中U是电压表的读数，I是电流表的读数。请绘制出U−I图像，由图像可知干电池的电动势E=V，内电阻r=Ω。(结果均保留两位小数)13．如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为+q的小球(可视为点电荷)。将小球拉至与O点等高的A点，保持细线绷紧并静止释放，小球运动到与竖直方向夹角θ=37∘的P点时速度变为零。已知cos37（1）电场强度的大小E；（2）小球从A运动到B的过程中，电场力做的功W；（3）小球通过最低点B时，细线对小球的拉力大小F。14．如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的平行金属板间距离为d。油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为ρ，已测量出油滴的直径为D(（1）设油滴受到气体的阻力f=kv，其中k为阻力系数，求k的大小；（2）求油滴所带电荷量。15．如图建立竖直平面内坐标系，α射线管由平行金属板A、B和平行于金属板（场强的方向竖直向下）的细管C组成，放置在第II象限，细管C离两板等距，细管C开口在y轴上。放射源P在A极板左端，可以沿特定方向发射某一速度的α粒子（带正电）。若极板长为L，间距为d，当A、B板加上某一电压时，α粒子刚好能以速度v0（已知）从细管C水平射出，进入位于第I象限的静电分析器并恰好做匀速圆周运动，t=0时刻α粒子垂直于x轴进入第IV象限的交变电场中，交变电场随时间的变化关系如图乙（图上坐标均为已知物理量），规定沿x轴正方向为电场正方向，静电分析器中电场的电场线为沿半径方向指向圆心O，场强大小为E0。已知α粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。求：（1）α粒子在静电分析器中的运动半径r；（2）A、B极板间所加的电压U；（3）0时刻起，α粒子动能最大时的位置坐标。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A、甲图为正的点电荷的电场，图中a、b两点在同一个圆上，所以a、b两点的电势相同，电场强度的大小也相同，但是场强的方向不同，A不符合题意；B、乙图为等量的异种电荷的电场，在连线的中垂线上的所有的点的电势都为零，并且场强的方向均为水平的指向负电荷，所以此时a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同，B符合题意；C、丙图中a、b处于金属平板上，处在电场中的金属平板处于静电平衡状态，金属板的表面为等势面，所以a、b两点的电势相等；由于a、b两点的电场线疏密不同，所以a、b两点电场强度大小不相等，但电场线与等势面垂直，所以a、b两点的电场强度的方向相同，C不符合题意；D、丁图是匀强电场，a、b点的场强的大小和方向都相同，但是根据沿电场线的方向电势降低可知，b点的电势要比a点的电势高，D不符合题意。故答案为：B

【分析】电场强度是矢量，包括大小和方向两个因素；利用电场线的疏密结合场强的切线方向相同可以判别场强相同。2．【答案】B【解析】【解答】由图可知，A处的电场线密，B、C处的电场线疏，所以A点的场强大，B、C点的场强小；沿着电场线的方向电势逐渐降低，同一等势面上电势相等，所以A点的电势高，B、C点的电势低，且相等，故ACD不符合题意，B符合题意。

故答案为：B

【分析】电场线的疏密反映电场的强弱；沿着电场线方向电势逐渐降低。3．【答案】A【解析】【解答】A.带电粒子只受电场力作用，电场力指向曲线的内侧，且方向向左，由于电场线的方向未知，所以无法判断带电粒子的电性，故A符合题意；

B.a处电场线密，场强大，根据F=Eq知，a点受力较大，故B不符合题意；

CD.从a运动到b，电场力做负功，电势能增大，动能减小。所以a点的电势能小于b点的电势能，a点的动能大于b点的动能，故CD不符合题意。

故答案为：A

【分析】根据轨迹判断电场力的方向，再根据电场线的方向，判断电荷的电性；电场力的大小可以看电场线的疏密；电势能和动能可以根据电场力作用情况来判断。4．【答案】C【解析】【解答】A.只将板M从图示位置稍向左平移，两板间距离d变大，根据C=εrS4πkd，可知电容C变小，根据C=QU，可知电势差U变大，则静电计指针张角变大，故A不符合题意；

B.只将板M从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移，两板正对面积S变小，根据C=εrS4πkd，可知电容C变小，根据C=QU，可知电势差U变大，则静电计指针张角变大，故B不符合题意；

C.只将板M从图示位置稍向上平移，两板正对面积S变小，根据C=εrS4πkd，可知电容C变小，根据5．【答案】A【解析】【解答】AB.保持开关S闭合，则两极板间的电压U不变。减小两板间的距离d，根据E=Ud，可知场强E增大，则电场力增大，液滴向上运动，故A符合题意，B不符合题意；

CD.断开开关S，则两极板间的电量Q不变。减小两板间的距离d，根据E=Ud=QdC=4πk6．【答案】C【解析】【解答】A.0<t<t0，电子所受电场力的方向向右，电子向右做匀加速直线运动，速度逐渐增大，故A不符合题意；

B.t0<t<2t0，电子所受电场力的方向向左，电子向右做匀减速直线运动，t0时速度减为零，故B不符符合题意；

C.t0<t<27．【答案】C【解析】【解答】设细管的半径为r，小球到达B点时的速度大小为v。小球从A到B的过程，由机械能守恒定律得：mgr=12mv2；小球经过B点时，由牛顿第二定律得：Eq-mg=mv28．【答案】C,D【解析】【解答】AB.电动机恰好正常工作，UM=5V。通过R1的电流为：I=E-UMr+R1=2A，通过电动机线圈的电流为：IM=I-UMR2=1A，故AB都不符合题意；

9．【答案】A,C,D【解析】【解答】A.小球在竖直方向上做竖直上抛运动，速度方向恰好沿水平方向时，竖直方向的速度为零，则运动时间：t=vg；水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，则v=at=qEmt；联立解得：E=mgq，故A符合题意；

B.小球上升的高度为：h=v22g，小球克服重力做功为：mgh=12mv210．【答案】A,B【解析】【解答】A.直线AB的斜率为∆φ∆x，根据E=Ud知斜率表示对应位置处的电场强度，故A符合题意；

B.直线AB的斜率为∆q∆t，根据电流的定义式知斜率表示该电容器充电电流的大小，故B符合题意；

C.若x轴表示流经某电阻的电流，y轴表示该电阻两端的电压，则图线下面积没有任何意义，故C不符合题意；

D.若x轴表示时间，y轴表示通过导体横截面积的电荷量，则图线下面积没有任何意义，故D不符合题意。11．【答案】（1）1.844（2）A；D（3）【解析】【解答】（1）圆柱形合金材料直径为d=1.5mm+34.4×0.01mm=1.844mm；

（2）电源电动势是3V，电压表应选择A；电路最大电流约为I=URx=320A=0.15A=150mA，电流表应选择D。

（3）电压表选择3V量程，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，实物图如图：

12．【答案】（1）A；C（2）；1.45；0.70【解析】【解答】（1）由于干电池的电动势较小，为了方便调节，滑动变阻器应选择最大电阻较小的C；同时电路的电流较小，所以电流表选小量程的A。

（2）绘图时用一条直线尽可能地穿过更多的点，不在直线上的点尽量均匀地分布在直线两侧，误差较大的点舍去，如下：

根据U=E-Ir，结合图像知：E=1.45V，r=∆U∆I=1.45-1.030.6Ω=0.70Ω13．【答案】（1）解：由A到P过程中，根据动能定理mgLcosθ−qEL(1+sinθ)=0−0解得E=mg（2）解：小球从A运动到B的过