...2022学年高二上学期期中考试物理试题 Word版含解析

高二第一学期期中试卷

物  理

（清华附中高16级）2021.11

一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题意的．选对得2分，错选、多选，该小题不得分）

1．如图所示，两个电荷量均为的小球用长为的轻质绝缘细绳连接，静止在光滑的绝缘水平面上．两个小球的半径．表示静电力常量．则轻绳的张力大小为（    ）

A．                B．                C．            D．

【答案】B

【解析】依据物体平衡可以知道，绳子拉力大小等于库仑力，因此有：，故ACD错误，B正确．

故选B．

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．、、三点的电场强度分别为、、，电势分别为、、，关于这三点的电场强度和电势的关系，下列划断中正确的是（    ）

A．，                        B．，

C．，                        D．，

【答案】A

【解析】由图示可以知道，处的电场线密，处的电场线稀疏，因此点的电场强度大，点的场强小，即，；

沿着电场线的方向，电势渐渐降低，在同一等势面上，电势相等，由图示可以知道，，，A正确．

故选A．

3．如图所示，平行板电容器中间充有电介质，现要使此电容器的电容增大，下列措施中正确的是（    ）

A．将电介质从电容器中抽出                B．增大两极板间的距离

C．减小两极板间的距离                    D．减小极板间的正对面积

【答案】C

【解析】由平行板电容器的打算式得知，电容与极板间的距离成反比，与正对面积成正比，插入电介质，电容增大，所以要让电容器的电容增大，可减小两极板间的距离、增大正对面积，或在极板间插入电介质．所以C选项是正确，A、B、D错误．

故选C．

4．两根同种材料制成的导线，质量之比为，长度之比为，则它们的电阻之比为（    ）

A．                B．                C．                D．

【答案】C

【解析】两个同种材料制成的导线，

质量之比，则它们的体积之比是，长度之比，

则横截面积之比：，

依据电阻的计算公式：，

得：，所以C正确．

故选C．

5．导体的电阻是，在内通过导体横截面的电量是，这时加在导体两端的电压是（    ）

A．                B．                C．                D．

【答案】B

【解析】由电流的定义式，得：，

而，故A、C、D错误，B正确．

故选B．

6．如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的户居民，所以整幢居民楼里有各种不例的电器，例如洗衣机、电视机、微波炉、电脑等等．停电时，用欧姆表测得、间电阻为，供电后，各家电器同时使用，测得、间电压为，进线电流．则计算该幢居民楼的总功率可以用的公式是（    ）

A．                                B．

C．                                D．以上都不能用

【答案】C

【解析】A、B、C项，该幢楼内用电器有纯电阻的用电器，也有非纯电阻的用电器，

则该幢楼居民用电的总功率为，由于欧姆定律不成立，，不再成立．故A、B、D错误，C项正确．

故选C．

7．如图所示，两个定值电阻与串联在一起后接入电路中，已知电阻，电路两端电压不变．将电压表并联在电阻两端时，电压表示数恰好为，将电压表并联在电阻两端时，电压表的示数（    ）

A．可能等于                        B．必定小于

C．可能大于                        D．条件不足，无法确定

【答案】B

【解析】不放电压表示，【留意有文字】

若放入电压表时，变小，则变大，【留意有文字】

，故，故B正确，ACD错误．【留意有文字】

故选B．

8．如图所示，其中电流表的量程为，表盘均匀划分为个小格，每一小格表示；的阻值等于电流表内阻的；的阻值等于电流表内阻的倍．若用电流表的表盘刻度表示流过接线柱的电流值，则下列分析正确的是（    ）

A．将接线柱、接入电路时，每一小格表示

B．将接线柱、接入电路时，每一小格表示

C．将接线柱、接入电路时，每一小格表示

D．将接线柱、接入电路时，每一小格表示

【答案】D

【解析】A、B项，当接线柱、接入电路时电阻分流，阻值为电流表的一半，通过的电流为通过电流表电流的倍，量程扩大为原来的倍，所以每一小格表示，故A、B项错误；

C、D项，当接线柱、接入电路时，电流表先与并联，然后与串联，串联电路对电流表量程无影响，电阻分流，电流表量程变为原来的倍，每一小格表示，故C项错误，D项正确．

故选D．

9．一个不带电的金属导体在电场中处于静电平衡状态，下列说法正确的是（    ）

A．导体内部场强处处为

B．导体上各点的电势不相等

C．导体外表面的电荷肯定均匀分布

D．在导体外表面，越尖锐的位置单位面积上分布的电荷量越少

【答案】A

【解析】A．枕形导体在点电荷四周，消灭静电感应现象，导致电荷重新分布．因此在枕形导体内部消灭感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，内部电场强度处处为零，所以A选项是正确的；

B．处于静电平衡的导体，是等势体，故B错误；

C．电荷分布在导体外表面，依据电场强度的强弱可以知道，电荷不是均匀分布，故C错误；

D．依据尖端发电可以知道，在导体外表面，越尖锐的位置单位面积上分布的电荷量越多，故D错误．

故选A．

10．在竖直向下的匀强电场中有一个带电微粒处于静止状态，假如突然把电场改为水平方向，而场强的大小保持不变，关于粒子状态下列说法正确的是（    ）

A．保持静止状态

B．开头作类平抛运动

C．开头做自由落体运动

D．作初速度为零，加速摩为的匀加速直线运动

【答案】D

【解析】开头微粒处于静止，有：将平行带电板竖直放置，电场力变为水平方向，

则合力为，【留意有文字】

依据牛顿其次定律得，微粒的加速度，【留意有文字】

由于从静止释放，知微粒做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动，

所以D选项是正确的，A、B、C错误．

故选D．

二、不定项选择题（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，有的小题有一个选项正确，有的小题有两个选项正确．选对得4分，选对但不全得2分，错选、多选，该小题不得分）

11．假如在某电场中将的电荷点移到点，电场力做的功，那么（    ）

A．、两点间的电势差是

B．、两点间的电势差是

C．若在、两点间移动的电荷，电场力将做的功

D．若在、两点间移动的电荷，电场力将做的功

【答案】AC

【解析】A、B项，、两点间的电势差，故A项正确，B项错误；

C、D项，在、两点间移动的电荷时，、间的电势差不变，则电场力做功为：，故C项正确，D项错误．

故选AC．

12．如图所示，等间距的平行实线表示电场线，虚线表示一个带负电的粒子在该电场中运动的轨迹，、为运动轨迹上的两点．若不计粒子所受重力和空气阻力的影响，下列说法中正确的是（    ）

A．场强方向肯定是沿图中实线向右

B．该粒子运动过程中速度肯定不断增大

C．该粒子肯定是由向运动

D．该粒子在点的电势能肯定大于在点的电势能

【答案】AD

【解析】A项、由曲线运动的学问可知：带电粒子所受电场力向左，且粒子带负电，所以电场场强方向向右，故A项正确；

B项、粒子可能从至或从到运动，带粒子从至运动时，其速度减小，故B错误；

C项、只知道粒子受力方向向左，但是粒子从至和从至运动都是有可能的，故C项错误；

D项、电场方向向右，粒子带负电，粒子在点的电势能大于点的电势能，故D正确．

故选AD．

13．如图是一个说明示波管工作的原理图，电子经加速后以速度垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏转量是，两平行板间的距离为，电势差是，板长是，每单位电压引起的偏移量（）叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可接受的方法是（    ）

A．增大两极板间电势差

B．尽可能使极板长做得长些

C．尽可能使板间距离减小些

D．使电子的入射速率大些

【答案】BC

【解析】设电子的电量为，质量为，加速度为，运动的时间为，则加速度：，

运动时间，

偏转量，

所以示波管的灵敏度：，

通过公式可以看出，提高灵敏度可以接受的方法是：加长板长，减小两板间距离和减小入射速度．故BC正确，AD错误．

故选BC．

14．如图，当闭合后，一带电微粒（重力不行忽视）在平行板电容器间处于静止状态，下列说法正确的是（    ）

A．保持闭合，使滑动片向左滑动，微粒仍保持静止状态，下列说法正确的是（    ）

A．保持闭合，使滑动片向左滑动，微粒仍保持静止

B．保持闭合，使两极板间距削减，微粒仍保持静止

C．打开后，使两极板靠近，则微粒将向上运动

D．打开后，使两极板靠近，则微粒仍保持静止

【答案】AD

【解析】A、B项，由于在直流电路中，电容器的电阻相当于无穷大，所以电路中没有电流通过，使滑动片向左、右滑动，对整个电路没有影响，所以带电微粒仍旧处于静止状态．故A项正确，B项错误；

C、D项，打开之后，不变，亦是一个定值，所以电场力和重力仍旧相等，微粒仍旧保持静止状态，故C项错误，D项正确．

故选AD．

15．如图所示，三只电压表完全相同，它们的接线柱正、负如图．已知的示数为，的示数为，则的示数为（    ）

A．                B．                C．                D．

【答案】D

【解析】依据电荷守恒定律得到，相等时间内通过电压表与的电荷量与通过电压表的电荷量相等，则电压表的电流等于与的电流之和．由于三个电压表的内阻相等，则的示数等于与的示数之和，得到的示数为，所以D选项是正确的．

故选D．

16．如图所示的平面所在的区域存在电场，一个正电荷先后两次从点分别沿直线被移动到点和点，在这两个过程中，均需克服电场力做功，且做功的数值相等．这一区域的电场可能是（    ）

A．沿轴正向的匀强电场

B．沿轴负向的匀强电场

C．在第象限内某位置的一个负点电荷所产生的电场

D．在第象限内某位置的一个正点电荷所产生的电场

【答案】BD

【解析】由题，在两个过程中，电场力做功相等，说明、的电势相等．

A．若是沿轴正向的匀强电场，、两点的电势不等，与题意不符，故A错误；

B．若是沿轴负向的匀强电场，、两点的电势相等，将正电荷移动、两点电场力做负功，与题意相符．所以B选项是正确的；

C．若是处于第I象限内某位置的负点电荷形成的电场，、两点的电势不等，与题意不符．C错误；

D．若处于第IV象限内某位置的正点电荷形成的电场，而且正点电荷处于、连线的垂直平分线上，、两点的电势相等，将正电荷移动到、两点电场力做负功，与题意相符，所以D正确的．

故选BD．

三、试验题（每空2分，共18分）

17．某同学用如图甲所示电路测量电阻，的测量值比真实值__________（选填“偏大”或“偏小”）；若被测电阻的阻值约为，应接受__________（选填“甲”或“乙”）所示电路，误差会比较小．

【答案】偏心        甲图

【解析】电流表接受外接法时，电压表测量的电压为电阻两端的电压，考虑到电压表的内阻，电流表测量的电流为电压表和电阻的电流之和，即测得的电流偏大，依据欧姆定律，知测得的电阻偏小．

若被测电阻的阻值约为，该电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，依据“小外偏下”，知用电流表外接法测量误差较小．所以接受甲图所示电路．

18．某同学在进行电阻测量时，需要将一块满偏电流为、阻值为的小量程电流表改装成量程为的电压表，则需要选择一个阻值为__________的电阻与这一电流表__________（选填“串”、“并”）联．

【答案】        串

【解析】设小量程电流表的内阻为，量程为，需要串联电阻的阻值为，电压表改装的原理图为：

改装电压表需要串联大电阻来分压，故填：串联，

依据串联电路规律：，

计算得出：．

19．在“测定金属的电阻率”的试验中：

①用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图1所示，则该金属丝直径的测量值__________；

②按如图2所示的电路图测量金属丝的电阻（阻值约为）．试验中除开关、若干导线之外还供应下列器材：

电压表（量程，内阻约）；

电流表（量程，内阻约）；

电流表（量程，内阻约）；

滑动变阻器（）；

滑动变阻器（）；

电源（电动势为，内阻不计）．

为了调整便利，测量精确     ，试验中电流表应选__________，滑动变阻器应选__________。（选填器材的名称符号）

③请依据如图2所示电路图，用连线代替导线将图3中的试验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片置于端时接通电路后的电流最小．

④若通过测量可知，金属丝的长度为，直径为，通过金属丝的电流为，金属丝两端的电压为，由此可计算得出金属丝的电阻率__________．（用题目所给字母和通用数学符号表示）

【答案】①

②        

③见答图1

④

【解析】①对螺旋测微器，以鼓轮边缘为准在固定刻度上读出整毫米数零，从可动刻度上读出毫米以下的小数，

测量长度为上述二者之和，需留意的是该螺旋测微仪精度为，读数需估读一位．

②未知电阻的阻值约为，电源电动势为，

串联时通过最大的电流小于，所以选用，

测量更精确，选择，分压时更灵敏．

③滑动变阻器滑片置于端时电流最小，则此时滑动变阻器的阻值最大，接法如图．

④依据电阻率的定义，．

四、计算题（本题共4小题，共38分．要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。有数值计算的题，答案必需明确写出数值和单位）

20．（9分）如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角．已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，．求：

（1）小球所受电场力的大小．

（2）小球的质量．

（3）将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小．

【答案】（1）

（2）

（3）

【解析】（1）小球所受电场力的大小为：

．

（2）对小球进行受力分析可知，

解得：．

（3）撤去电场后，只有重力对小球做功，由动能定理得：，，

联立上述各式，解得：．

21．如图，光滑绝缘竖直细杆与以正电荷为圆心的圆周交于、两点．一质量为，电量为的空心小球从杆上点从静止开头下落．设，小球滑一到点时速度为．试求：

（1）小球从滑至电场力做的功；

（2）小球滑至点的速度．

【答案】（1）

（2）

【解析】（1）依据动能定理，

，

解得：．

（2）由于、是在电荷产生的电场中处于同一等势面上的两点，

即，

到过程，由动能定理得：

，

解得：．

22．（9分）一接在电压的电路中正常工作的电风扇，通过风扇电功机的电流为，测得风扇电动机线圈电阻为，试求：

（1）电风扇的输入功率多大?

（2）电风扇每分钟消耗电能多少?

（3）风扇的电动机每分钟产生的电热多少?产生气械能多少?

【答案】（1）

（2）

（3）；

【解析】（1）电风扇的输入功率是．

（2）电风扇每分钟消耗的电能．

（3）风扇每分钟产生的电热是，

产生的机械能为．

23．（12分）如图所示，电子由静止行始经加速电场加速后．沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为，电荷量为，加速电场电压为，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为，极板长度为，板间距为．

（1）忽视电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离；

（2）分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决（1）问时忽视了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其缘由．已知，，，，．

（3）极板间既有电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．

【答案】（1）

（2）

（3）

【解析】（1）电子在加速场中加速，依据动能定理，则有：

，解得，

电子在偏转电场中加速，做类平抛运动，将其运动分解成速度方向匀速直线运动，与电场强度方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有：

速度方向的位移为：，

电场强度方向的位移为：，

由牛顿其次定律有：，且，

综上所述，解得：．

（2）已知，，，

，，

电子所受重力为：，

电子受到的电场力为：，【留意有文字】

那么，【留意有文字】

由于，所以重力忽视不计．【留意有文字】

（3）电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能与其电荷量的比值，

即：，

由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能与其质量的比值，叫做“重力势”，即，

电势和重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅仅由场自身的因素打算．

附加题：

1．（4分）如图所示，在光滑绝缘水平面上，两个带等量正电的点电荷分别固定在、两点，为连线的中点，为的垂直平分线．在之间的点由静止释放一个带负电的小球（可视为质点），若不计空气阻力，则（    ）

A．小球从点沿直线向端运动，先做匀加速运动，后做匀减速运动

B．小球从点运动至距离该点最远位置的过程中，其所经过各点的先电势先降低后上升

C．小球从点运动至距离该点最远位置的过程中，其电势能先减小后增大

D．若在小球运动过程中，两个点电荷所带电荷量同时等量地缓慢增大，则小球往复运动过程中的振幅将不断增大

【答案】C

【解析】A．依据分析可知，小球在点上方时，其受到的竖直向下的电场力，在点处受到的电场力为零，在点下方时，受到竖直向上的电场力，沿向端运动的过程中，小球受到的电场力（合力）不断的变化，所以小球受到的加速度不断的变化，故A错误；

B．依据两个正点电荷形成的电场和沿着电场线的方向电势降低可知，小球从点运动至点的过程各点的电势增加，从点运动到最远位置的过程各点的电势减小，所以各点的电势先上升后降低，故B错误；后C．依据A项的分析可知，电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大，故C正确；

D．当两点电荷量没有增加时，小球每次在点的动能为定值且等于小球从到过程中，电场力做的功，由于两点电荷电量同时等量地缓慢增加，则在各位置处（除点外），电场强度均增加，电场力增加，由知，振幅将减小，故D错误．

故选C．

2．（4分）如图甲所示，在某电场中建立坐标轴，、为轴上的两点，、分别为、两点在轴上的坐标值．一电子仅在电场力作用下沿轴运动，该电子的电势能随其坐标变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（    ）

A．该电场肯定不是孤立点电荷形成的电场

B．点的电场强度小于点的电场强度

C．电子由点运动到点的过程中电场力对其所做的功

D．电子在点的动能小于在点的动能

【答案】AC

【解析】AB、由图乙可知电势能均匀变化，所以电场力大小不变，电场为匀强电场，所以不行能为弧立，点电荷形成的电场，故A正确，B错误；

C、D、电子从点到点电场力的负功，做功为，点动能比点的大，故C正确，D错误．

故选AC．

3．小电瓶车的电源电动势为，电源内阻不计，电动机线圈电阻为．当它以的速度在水平地面匀速行驶时，受到的摩擦力为，求此时通过电动机线圈的电流是__________．

【答案】

【解析】汽车匀速运动时，，

由可以知道，由瓶车输出功率：

，

电动机的输出功率，【留意有文字】

代入数据得：，

计算得出：．

4．（8分）离子推动器是新一代航天动力装置，可用于卫星姿势把握和轨道修正．推动剂从图中处注入．在处电离出正离子，之间加有恒定电压，正离子进入时的速度忽视不计，经加速后形成电流为的离子束后喷出．已知推动器获得的推力为，单位时间内喷出的离子质量为．为争辩便利，假定离子推动器在太空中飞行时不受其他阻力，忽视推动器运动的速度．则加在间的电压__________．

【答案】

【解析】（1）设一个正离子的质量为，电荷量为，加速后的速度为，

依据动能定理，有，

设离子推动器在时间内喷出质最为的正离子，并以其为争辩对象，推动器对的作用力为，由动量定理，有，

由牛顿第三定律知，

设加速后离子束的横截面积为，单位体积内的离子数为，

依据电流的微观表达式有，单位时间内喷出离子的个数，

单位时间内喷出离子的质量，

由此可得，又，

解得：．

5．（16分）如图甲所示，光滑的绝缘细杆水平放置，有孔小球套在杆上，整个装置固定于某一电场中．以杆左端为原点，沿杆向右为轴正方向建立坐标系．沿杆方向电场强度随位置的分布如图乙所示，场强为正表示方向水平向右，场强为负表示方向水平向左．图乙中曲线在和范围可看作直线．小球质量，带电量．若小球在处获得一个的向右初速度，最远可以运动处处．

（1）求杆上到两点间的电势差大小比；

（2）若小球在处由静止释放后，开头向左运动，求：

a．加速运动过程中的最大加速度；

b．向左运动的最大距离

（3）若已知小球在处以初速度向左减速运动，速度减为零后文又返处，所用总时间为，求小球在处以初速度向左运动，再返回处处所用的时间（小球运动过程中始终末脱离杆）．你可能不会计算，但小球向左运动过程中受力特点你并不生疏，请开放联想，通过类比分析得出结果．

【答案】（1）

（2）a．        b．．

（3）见解析

【解析】（1）与之间为匀强电均的电场强度为，．

（2）a．加速运动过程中，经过处场强最大，为，

由牛顿其次定律有：，得．

b．设与之间的电势差为，由动能定理有：，

得：．

设与之间的电势差为：，

设向左运动的最远处距处的距离为，电场强度大小为，带电小球由位置处到最远处的过程，

依据动能定理：，

，

得，

所以．

（3）如图：设距处左侧距离为处的电场强度大小为，

小球在距处左侧距离为处所受电场力大小为，

由图可以知道：（为常量），所以，

小球在处左侧所受电场力方向总指向（向右），

小球在处左侧相对于处的位移总背离（向左），

综上可知，电场力的大小与成正比，方向与方向相反，小球向左的运动是简谐运动的一部分，振动周期与振幅无关，小球从处向左运动再返回的时间是简谐运动的半个周，因此以为初速度的时间仍为．

6．如图所示，两质量为的小球，带电，不带电．两球静止，且相距，方向与方向相同（电场强度大小为）．时刻，开头受电场力而运动．、间发生弹性正碰，无电量转移，求第次正遇到第次正碰之间需要的时间．

【答案】

【解析】从球开头运动到第一次碰撞之前，

对、由动能定理：，可得：，

第一次发生碰撞后两球交换速度，的速度变为，的速度变为，

设小球的加速度为，第一次碰后结束到其次次发生碰撞前瞬间经过时间为，

则依据牛顿其次定律知：，由位移时间关系有：，

解得：，

设其次次发生碰撞前的速度为，则

，

当、其次次碰撞后交换速度，的速度变为，的速度变为，

第三次碰撞又是相差的速度开头，加速追击，

所以所用时间与相同，

以此类推，

第次正遇到第次正碰之间的时间：，

所以第次与第次正碰时间为．