山西省2023-2024学年高二上学期期中物理试题（含答案）

山西省2023-2024学年高二上学期期中物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四五总分评分一、单选题1．一装置由带正电的金属圆筒Q和带负电的线状电极P组成，圆筒内的电场线如图所示，A、B两点到电极P的距离相等，A、B、C三点和电极P在一条直线上，下列说法正确的是（）A．B点的电场强度大于A点的电场强度B．C点与A点的电场方向相同C．C点的电势比B点的电势高D．将一试探电荷从C点沿不同的路径移至A点，电场力做的功可能不相等2．A、B两电阻的伏安特性曲线如图所示，下列说法正确的是（）A．电阻A和电阻B均为线性元件B．电阻A的阻值随电流的增大而减小C．电阻B的阻值不变，图中的斜率等于其阻值D．在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值3．如图所示，将一不带电的枕形导体放在一个点电荷+Q（Q>0）的右侧，C、D为枕形导体内部的两点，沿过D点的竖直虚线将导体视为左、右两部分，当达到静电平衡时，下列说法正确的是（）A．枕形导体左边部分带正电B．枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量C．C、D两点的电场强度相等D．将点电荷+Q缓慢靠近枕形导体，C点的电场强度逐渐增大4．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕原子核运动可等效为一环形电流。如图为一分子电流模型，电量为e的电子以角速度ω绕原子核沿顺时针方向做匀速圆周运动，则该环形电流的大小和方向为（）A．eω2π，逆时针 B．2πeC．πe2ω，逆时针 D．eω5．两个点电荷电场的部分电场线如图所示，一带电粒子仅在静电力的作用下由a点运动到c点的轨迹如图中虚线所示，则下列说法正确的是（）A．粒子带负电B．正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量C．粒子在b点的速度大于在c点的速度D．粒子在b点的加速度小于在c点的加速度6．一带电粒子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动时，其动能Ek随位移x变化的关系图像如图所示，其中0∼x2段为曲线，xA．0∼xB．x1C．粒子在x2D．若0∼x2段曲线关于直线x=x7．一匀强电场的方向平行于经xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为2V、8V、14V，下列说法正确的是（）A．坐标原点处的电势为−4VB．电子在a点的电势能比在b点的小C．匀强电场的电场强度的大小为1002D．电子从c点运动到b点，静电力对电子做的功为6eV8．如图所示，空间内存在方向水平向右的匀强电场，一根长为L、不可伸长的绝缘细绳的一端连着一个质量为m、带电荷量为+q（q>0）的小球（视为质点），另一端固定于O点。初始时细绳（张紧状态）与电场线平行，由静止释放小球，小球摆到O点正下方时速度为零，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）A．匀强电场的电场强度大小为2B．摆动过程中小球的最大速度为2gLC．摆动过程中小球所受的最大拉力为(3D．摆动过程中小球减少的重力势能与增加的电势能始终相等二、多选题9．半导体指纹传感器多用于手机、电脑、汽车等设备的安全识别，采集指纹的场景如图所示。传感器半导体基板上有大量金属颗粒，基板上的每一点都是小极板，其外表面绝缘。当手指的指纹一面与基板的绝缘表面接触时，由于指纹凹凸不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成正对面积相同的电容器，使每个电容器的电压保持不变，对每个电容器的放电电流进行测量，即可采集指纹。指纹采集过程中，下列说法正确的是（）A．指纹的凹点处与小极板距离远，电容小B．指纹的凸点处与小极板距离近，电容小C．手指挤压基板的绝缘表面，电容器带电荷量增大D．手指挤压基板的绝缘表面，电容器带电荷量减小10．如图所示，直线OC为电源A的总功率随电流I变化的图线，抛物线ODC为该电源内部热功率随电流I变化的图线．若该电源与电阻B串联后，电路中的电流为0.A．电阻B的阻值为10ΩB．电源A的内阻为2ΩC．电源A与电阻B串联后，路端电压为6D．电源A与电阻B串联后，电源A内部热功率为111．如图所示，一电荷均匀分布的带正电的圆环，其半径为R，在垂直于圆环且过圆心O的轴线上有A、B、C三个点，BO=CO=33R，AO=A．B、C两点的电场强度相同B．B点的电场强度为A点电场强度的3倍C．电子在B、C两点的速度相同D．若将电子在C点由静止释放，电子能够运动到A点12．高压电线落地可能导致行人跨步触电。如图所示，设人的两脚M、N间的最大跨步距离为d，电线在触地点O流入大地的电流为I，大地的电阻率为ρ，O、N间的距离为R，电流在以O点为圆心、r为半径的半球面上均匀分布，其电流密度为12πA．若电流方向从O到N，越靠近O点，电势越高B．当两脚间的距离最大时，两脚间电压一定不为零C．等效点电荷Q的电荷量为ρID．若M，N、O三点在一条直线上，图中两脚M、N间的跨步电压等于ρId三、填空题13．美国物理学家密立根通过研究带电油滴在平行金属板间的运动，比较准确地测定了元电荷，因此获得了1923年的诺贝尔物理学奖．其实验原理可简化为如图所示的模型，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板A、B，与电压为U的恒定电源两极相连，平行金属板A、B间距为d，两板间存在竖直方向的匀强电场，喷雾器喷出带同种电荷的油滴，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间，油滴进入金属板间后，发现有的油滴刚好悬浮不动。（1）已知金属板A带正电，金属板B带负电，通过分析可知油滴带（填“正电”或“负电”）。（2）若已知悬浮油滴的质量为m，重力加速度大小为g，忽略空气对油滴浮力的影响，则悬浮油滴带的电荷量为。（用题中涉及的物理量符号表示）（3）现在公认的元电荷的值为e=C。四、实验题14．现代社会人们倡导绿色生活，电瓶车已经进入千家万户。沈明同学尝试测量电瓶车上一节蓄电池的电动势和内阻，已知一节蓄电池的电动势约为12V，内阻较小。（1）为了使电压表示数变化得比较明显，沈明在思考后决定将R0=4Ω的定值电阻串入电路中，他想到了图甲中A、B两种实验电路图，你认为应该选择（2）该同学连接正确的实验电路后，多次调节滑动变阻器R的阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，将测得的数据描绘出如图乙所示的U−I图像。则一节蓄电池的电动势E＝V、内阻r＝Ω。（均用a、b、c和R0（3）该实验中由于电流表和电压表均为非理想电表，从而引起系统实验误差。图丙中，实线是根据本实验的数据描点作图得到的U−I图像，虚线是该电源在没有电表内阻影响的理想情况下所对应的U−I图像。其中正确的是______。A． B．C． D．五、解答题15．如图所示，电源的电动势E=6V，内阻r=1Ω，定值电阻R1=3Ω，电动机M内部线圈电阻R2=0.5Ω。当开关S1、S（1）此时流过电源的干路电流I；（2）电动机的输出功率。16．如图所示，一带电粒子由静止被电压为U1的加速电场加速，然后沿着水平方向进入另一个电压为U2（未知）的匀强偏转电场，长为L的偏转电场的极板水平放置，极板间距为d，粒子射出偏转电场时速度方向与水平方向的夹角θ=30°。已知粒子的电荷量为q、质量为m，不计粒子受到的重力。求：（1）粒子在偏转电场中的运动时间t；（2）U2。17．如图所示，在水平轨道AB的末端处，平滑连接一个半径R=0.4m的光滑半圆形轨道，半圆形轨道与水平轨道相切，C点为半圆形轨道的中点，D点为半圆形轨道的最高点，整个轨道处在电场强度水平向右、大小E=4×103V/m的匀强电场中、将一个质量m=0.1kg、带正电的小物块（视为质点），从水平轨道的A点由静止释放，小物块恰好能通过D点。小物块的电荷量q=2×10－4C，小物块与水平轨道之间的动摩擦因数μ=0.2，取重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）A、B两点间的距离L；（2）小物块通过C点时对轨道的压力大小FN；（3）小物块在水平轨道AB上的落点到B点的距离x。

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】A．根据电场线的疏密程度与电场强度的关系，结合题图可知A点的电场强度大于B点的电场强度，A不符合题意：B．电场方向与电场线相切，由题图可知C点与A点的电场方向相反，B不符合题意；C．沿着电场线方向电势降低，可知C点的电势比B点的电势高，C符合题意；D．电场力做的功与移动路径无关，将一试探电荷从C点沿不同的路径移至A点，电场力做的功相等，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场方向与电场线相切，沿着电场线方向电势降低。2．【答案】D【解析】【解答】A．电阻A是非线性元件，电阻B为线性元件，A不符合题意；B．电阻A的阻值随电流的增大而增大，B不符合题意；C．电阻B的阻值不变，图中的斜率等于其阻值的倒数，C不符合题意；D．在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值，D符合题意。故答案为：D。

【分析】非线性元件的伏安特性曲线为曲线，线性元件的伏安特性曲线为直线，伏安特性曲线斜率的倒数为电阻的阻值。3．【答案】C【解析】【解答】A．根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知，当达到静电平衡时，枕形导体左边部分带负电、右边部分带正电，A不符合题意；B．因为枕形导体整体为电中性，则左边部分的电荷量等于右边部分的电荷量，B不符合题意；C．枕形导体处于静电平衡，其内部电场强度处处为零，即C、D两点的电场强度均为零，C符合题意；D．将点电荷+Q缓慢靠近枕形导体，导体内部电场强度仍处处为零，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】电荷相互排斥、异种电荷相互吸引，整体为电中性，则左边部分的电荷量等于右边部分的电荷量。枕形导体处于静电平衡，内部电场强度处处为零。4．【答案】A【解析】【解答】由电流定义式I=可知等效电流为I=又因为T=联立可得I=又因为电子带负电，所以电流方向与电子运动方向相反，故电流方向逆时针。A符合题意，BCD不符合题意。故答案为：A。

【分析】根据电流的定义式以及周期和角速度的关系得出电流的表达式。5．【答案】B【解析】【解答】A．粒子的轨迹向电场强度方向弯曲，粒子所受电场力与电场强度方向相同，粒子带正电荷，A不符合题意；B．正电荷所在处的电场线比负电荷所在处的电场线密，所以正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量，B符合题意；C．粒子由b点到c点的过程中，电场力与速度方向成锐角，速度增大，粒子在b点的速度小于在c点的速度，C不符合题意；D．电场线b点比c点密，b点的电场强度大，粒子所受的电场力大，加速度大，所以粒子在b点的加速度大于在c点的加速度，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】粒子的轨迹向电场强度方向弯曲，电场线的疏密表示电场的强弱，当电场力与速度夹角为钝角时物体的速度增大，通过牛顿第二定律得出BC两点加速度的大小关系。6．【答案】C【解析】【解答】A．图像的斜率为k=根据动能与位移的关系可知，图像的斜率表示带电粒子在该位置所受的电场力，根据F=qE可知，由于q不变，故图像斜率与带电粒子所在位置的电场强度成正比。在0∼x3中，由图像可知，当x=xBC．根据图像可知x2∼x3段为直线，其斜率不变，即带电粒子所受电场力不变，此过程中电场强度也不变。根据牛顿第二定律可知，在x2D．若0∼x2段曲线关于直线x=x1对称，则粒子在原点的动能等于在x=x故答案为：C。

【分析】根据动能和X的关系得出带电粒子在该位置所受的电场力，结合图像得出带电粒子在该位置所受的电场力，通过电场力的表达式以及牛顿第二定律进行分析判断。7．【答案】C【解析】【解答】A．根据匀强电场中电势差与电场强度的关系式公式U=Ed，知aO间与cb间电势差相等，即φ因a、b、c三点电势分别为φa=2V、φb=8V、φc=14V，解得原点处的电势为φA不符合题意；B．根据E可知E电子在a点的电势能比在b点的大．B不符合题意。C．由上可知，oa两点的电势相等，故oa所在直线为等势线，根据电场线与等势面相互垂直可知，bc的连线即为一条电场线，且根据沿电场线方向电势在逐渐降低，故电场线方向为c指向b。如下图所示由公式E=C符合题意；D．质子从b点运动到c点，电场力做功为W=eD不符合题意。故答案为：C。

【分析】根据匀强电场电场强度的表达式和电势差与电势的关系得出原点处的电势，通过电势能的表达式得出ab两点电势能的大小关系，结合电场力做功的表达式得出电力对电子做的功。8．【答案】C【解析】【解答】A．设匀强电场的电场强度大小为E，小球由静止释放至最低点的过程中，根据动能定理有mgL−qEL=0，解得E=mgB．将电场力与重力合成，则有F合=(mg)2+(qE)2=2mg，合力方向与竖直方向成45°斜向右下，将合力看成一个等效重力，找出等效最低点O'C．小球在O'点时受到的拉力最大，设拉力为Tm，根据牛顿第二定律有TmD．摆动过程中小球减少的重力势能等于小球的动能增加量和电势能的增加量之和，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】将电场力和重力合力看成一个等效重力，找出等效最低点。由圆周运动相关知识，球在O'9．【答案】A,C【解析】【解答】A．根据C=εSB．根据C=εSCD．根据C=C=解得Q=手指挤压基板的绝缘表面，U不变，d减小，电容器带电荷量增大，C符合题意，D不符合题意。故答案为：AC。

【分析】根据电容器的定义式和决定式分析判断电容器的变化情况。10．【答案】B,C【解析】【解答】电源的总功率P=EI当I=4A时P=32W则电源的电动势E=8V由题图看出，当I=4A时，外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有P=代入解得r=2Ω该电源与电阻B串联后，电路中的电流为0.8A，根据闭合电路的欧姆定律得E=I(R+r路端电压U=IR=6.4V此时电源内部热功率P=BC符合题意，AD不符合题意。故答案为：BC。

【分析】利用电功率的表达式可以求出电动势的大小；利用热功率的表达式可以求出电源内阻的大小；结合闭合电路的欧姆定律可以去除电阻的大小，再结合热功率的表达式可以求出内部热功率的大小。11．【答案】B,C【解析】【解答】A．根据题意，由对称性可知，B、C两点的电场强度大小相等，方向相反，A不符合题意；B．设圆环带电量为Q，将圆环分成n等分，则每个等分带电量为q=每个等分可看成点电荷，每个点电荷在A点处产生的场强大小为E根据电场的叠加原理可得，A点处场强大小为E同理可得，B点处的场强大小为E即B点的电场强度为A点电场强度的3倍，B符合题意；CD．根据题意，由对称性可知，电子由C运动到O，电场力做正功，电子由O运动到B电场力做负功，且做功大小相等，由于不计电子的重力，则电子由C运动到O，动能的增加量与电子由O运动到B动能的减小量相等，即电子在B、C两点的速度相同，若将电子在C点由静止释放，电子恰能够运动到B点，D不符合题意，C符合题意。故答案为：BC。

【分析】根据点电荷周围电场强度的表达式得出AB出的电场强度，结合功能关系得出BC两点的速度和电子的运动情况。12．【答案】A,C【解析】【解答】A．高压电线落地，电线触地电流从O点流入大地的，O点电势最高，越靠近O点，电势越高，A符合题意；B．当两脚位于同一等势线上时即两脚到O点的距离相等时，跨步电压为零，B不符合题意；C．根据题意有I2πr2D．N点处电流密度为I2πR2，由于MN间的电场是非匀强电场，电场强度越靠近O点越大，则知MN间的场强大于Iρ故答案为：AC。

【分析】利用电流的方向可以判别电势降低的方向；当两只脚处于等势面时电势差等于0；利用点电荷的场强公式可以求出电荷量的大小；利用电场强度的大小分布可以比较电势差的大小。13．【答案】（1）负电（2）mgd（3）1.60×【解析】【解答】（1）根据题意，由平衡条件可知，油滴受向上的电场力，可知，油滴带负电。（2）根据题意，由公式可得，两板间的电场强度为E=由平衡条件可得Eq=mg联立可得q=（3）现在公认的元电荷的值为e=1.6×【分析】（1）对油滴进行受力分析，根据共点力平衡得出油滴的电性；

（2）结合匀强电场电场强度的表达式和共点力平衡得出电荷量的表达式；

（3）元电荷的电荷量为e=1.6×1014．【答案】（1）A（2）a；a−b（3）C【解析】【解答】（1）根据闭合电路欧姆定律U=E−Ir若路端电压变化小，是由于电源内阻较小，则定值电阻应串联在干路等效为电源内阻，故答案为：A。（2）根据闭合电路欧姆定律U=E−I(r+U−I图像纵轴截距等于电动势，斜率大小等于电源内阻，即E=a，|k|=r+得r=（3）由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，因此虚线在实线的上方，当电压表示数为0时，电流测量值与真实值相等，所以虚线与实线在横轴相交。故答案为：C。【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律得出U-I的表达式，从而得出定值电阻应串联在干路；

（2）根据闭合电路欧姆定律和U-I图像得出电源的电动势和内阻；

（3）根据电流表和电压表内阻对电路的影响得出U-I图像。15．【答案】（1）解：电阻R1的电功率根据闭合电路欧姆定律，有U=E