2023-2024学年第一学期期中检测高二物理试题
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1.下列生活情境中，利用静电屏蔽原理的是
( )
A. 雷雨天，武当山金服的屋顶常出现“雷火炼殿”的奇观
B. 燃气灶上电子点火器的针头电极
C. 超高压带电作业所穿衣服的织物中掺入了金属丝
D. 静电复印机
2.如图所示，直角三角形中，、两处的点电荷所带电荷量分别为、，测得在处的某正点电荷所受静电力方向平行于向左，则下列说法正确的是
( )
A. 处电荷带正电， B. 处电荷带负电，
C. 处电荷带正电， D. 处电荷带负电，
3.有如图所示，在匀强电场中有、、三点，，其中、电势分别为、，与的夹角为，、在同一条竖直线上。现有一不计重力、带电量为的粒子以的动能从点沿方向飞入电场，经过点时，动能与在点时相同，且在同一条竖直线上，则下列说法正确的是
A. 该带电粒子带正电
B. 粒子运动过程中，电场力一直做正功
C. 粒子能运动到点，且在点时电势能为零
D. 该电场强度大小为，方向水平向左
4.在地图中，通常用等高线来表示地势的高低，如图所示。在物理学中，通常采用等势线来表示电势的高低，若图中等高线为等势线，所标数字为电势，单位为，元电荷为。则( )
A. 、两点的电场强度大小相等
B. 将一电子由点移动到点，电场力对该电子所做的正功为
C. 同一正检验电荷在点处的电势能小于其在点处的电势能
D. A、两点之间的电势差等于
5.如图所示，矩形区域内存在平行于纸面的匀强电场，且电场方向与平行，一质量为、电荷量为的带正电粒子重力不计从点以的初速度垂直于进入电场，最终从边界的点以与水平边界成角斜向右上方的方向射出，射出电场时的速度，已知、，取点电势为零，如果以点为坐标原点，沿方向建立轴，则粒子从点运动到点的过程中，电场的电场强度、电势、粒子的速度、电势能随的变化图像正确的是
( )
A.
B.
C.
D.
6.大小和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相连，把与电源负极相连的金属极板接地。在两极板间有一带电液滴恰好处于静止状态，如图所示。下列判断中正确的是
( )
A. 液滴一定带正电
B. 液滴的电性无法确定
C. 保持开关闭合，减小两极板间距，液滴向上运动
D. 断开开关后，再减小两极板间距，液滴向上运动
7.某科研设备中的电子偏转装置由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空，结构原理图如图所示。如果在偏转电极 和 之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑。如果电子枪中正负接线柱之间电压为， 板间加恒定电压， 电极的长度为、间距为， 板间不加电压。已知电子质量为，电荷量大小为，电子从灯丝逸出的初速度不计。则电子( )
A. 在极板间的加速度大小为
B. 打在荧光屏时，动能大小为
C. 打在荧光屏时，其速度方向与中轴线连线夹角的正切
D. 若，电子将打在荧光屏的下半区域
二、多选题（本大题共3小题，共18分）
8.如图所示，电源电动势为，内电阻为，为电容器，为定值电阻，电表均为理想电表，为滑动变阻器，闭合开关后灯泡正常发光，当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是
( )
A. 电压表、电流表示数均变大，灯泡将变暗
B. 定值电阻中将有从右向左的电流
C. 电压表示数改变量与电流表示数改变量之比不变
D. 电源输出功率一定变小
9.如图所示，以点为圆心的圆周上有六个等分点、、、、、，两根直导线垂直纸面放在、两点。现给导线通有大小相等、方向垂直纸面向里的电流，下列说法正确的是( )
A. 处磁感应强度最大
B. 、两处磁场方向相同
C. 、两处磁场方向相反
D. 、、、四点的磁感应强度大小相等
10.如图所示，，为平行金属板，两板相距为，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔和今有一带电质点自板上方相距为的点由静止自由下落、、在同一竖直线上，空气阻力忽略不计，到达孔时速度恰好为零，然后沿原路返回若保持两极板间的电压不变，则( )
A. 把板向上平移一小段距离，质点自点自由下落后仍能返回
B. 把板向下平移一小段距离，质点自点自由下落后将穿过孔继续下落
C. 把板向上平移一小段距离，质点自点自由下落后仍能返回
D. 把板向下平移一小段距离，质点自点自由下落后将穿过孔继续下落
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
11.某小组用铜棒完成“测定金属电阻率”实验，实验步骤如下：
首先通过螺旋测微器测量铜棒直径，通过游标卡尺测铜棒的长度，测量结果如图甲、乙所示，则铜棒直径__________，铜棒的长度__________。
为了精密测量该金属丝的电阻率，某实验小组先使用多用电表粗测其电阻约为，然后进行较准确测量，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
A.电压表量程，内阻约为
B.电压表量程，内阻约为
C.电流表量程，内阻约为
电流表量程，内阻约为
E.滑动变阻器
F.输出电压为的直流稳压电源
G.电阻箱 开关，导线若干
为尽量减小实验误差，电压表选__________；电流表选__________；填器材前的字母
如果金属丝直径为，长度为，所测电压为，电流为，写出计算电阻率的表达式____________。
12.利用如图所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
现有电压表、开关和导线若干，以及下列器材：
A.电流表
B.电流表
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器∽
实验中电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 。选填器材前的字母
在图中用笔画线代替导线，按图将电路连线补充完整。
实验中，某同学记录的组数据如下表所示，其中组数据的对应点已经标在图的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出图线。
序号
电压
电流
根据图可得电池的电动势 ，内电阻 。
争论：甲同学认为若不考虑电压表和电流表内阻对实验的影响，则电压表的读数与对应的电流表的读数的比值就等于干电池的内阻乙同学认为电压表的读数变化量与相对应的电流表的读数变化量的比值的绝对值才等于电源的内阻。请判断哪位同学的观点是正确的 。
四、计算题（本大题共3小题，共39分）
13.一些电气设备中可以通过调节电路中的电阻改变带电微粒的偏转方向，如图所示是某一设备的电路示意图，电源电动势，内阻，滑动变阻器的阻值可在之间调节，，，为平行板电容器，其电容，虚线到两极板距离相等，极板长，两极板的间距现有一带电量微粒沿虚线方向以的初速度射入的电场中，刚好能沿虚线匀速运动，而此时电源的输出功率恰好最大求：取
此时的阻值和电源的输出功率；
带电微粒的质量；
滑片从问中的的位置调至的中点，求这个过程中通过的电量；并通过计算判断滑片调至的中点时，此带电微粒以相同的初速度沿虚线射入能否从电容器中射出写明判断过程．
14.如图所示，匀强电场中一带负电的点电荷在恒力作用下，从点沿水平方向匀速运动至点。已知，，点电荷带的电荷量为，、之间的距离，点的电势，，，不计点电荷的重力。求：
匀强电场场强的大小和方向
从到的过程中，点电荷电势能的变化量
、间的电势差及点的电势。
15.如图所示，一半径的绝缘光滑圆轨道，竖直固定在方向水平向右的匀强电场中。在轨道的最低点，由静止释放一质量的带电小球，小球沿轨道运动所到达的最高点为。已知运动轨迹所对圆心角，电场强度，重力加速度取。试求：
小球的带电量；
小球由运动到的过程中的最大速度；
若欲使小球能沿轨道做完整的圆周运动，则由点沿水平向右的方向至少需给小球多大的初速度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、这三种情况都是对静电的利用，故ABD错误；
C、超高压带电作业所穿衣服的织物中掺入了金属丝，可以起到静电屏蔽的作用，使输电线周围的电场被工作服屏蔽起来，故C正确。
故选：。
熟悉静电屏蔽的原理和在生活中的应用即可。
利用生活中静电屏蔽的实际应用例子强化了学生对相关知识点的认识和理解。
2.【答案】
【解析】由平行四边形定则可知，处电荷对处电荷的力沿方向，指向，又处电荷带正电，所以处电荷带负电，故A、C错误；
由几何关系得，解得，故B正确，D错误。
3.【答案】
【解析】【分析】
根据匀强电场中沿任意方向相同距离电势差相等。带电量为的粒子从点沿方向飞入电场，经过点时动能与在点时相同，所以、在同一等势面上，电势相同，进而判断出电场线的方向，分析粒子的受力情况，确定粒子的电性。
此题关键是知道粒子只收电场力作用，则粒子的动能和电势能之和守恒，抓住这一点可进行判断，注意公式中的物理意义。
【解答】
根据顺着电场线方向电势降低。带电量为的粒子从点沿方向飞入电场，经过点时动能与在点时相同，所以、在同一等势面上根据匀强电场中沿任意方向相同距离电势差相等，则有，由于点的电势小于点的电势，进而判断出电场线的方向垂直向左。带电粒子从点沿方向开始运动，又回到与点在同一等势面上的点，则说带电粒子所受电场力方向水平向右，所以该粒子带负电。故AB错误；
C.由于只有电场力做功，根据功能关系可知，粒子的动能与电势能之和不变，粒子在点时，电势能和动能之和为，若粒子能运动到点，则电势能为零，动能为，不合实际，故粒子不能运动到点，故C错误；
D. 根据公式，两点间沿电场线方向的距离等于点到直线的距离，，故D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】【分析】
根据等势线密集程度判断电势降落快慢，即场强大小；根据电势的高低利用公式进行判断电势能，根据判断将一电子由点移动到点，电场力对该电子所做的功。
电势沿着电场线方向降落，场强越大，电势降落越快，等势线越密集。
【解答】A、和两点比较可知点的等差等势面密集，则电场强度大，故A错误
B、将一电子由点移动到点，电场力对该电子所做的功为，故B正确
C、根据题意结合可知，同一正检验电荷在点处的电势能大于其在点处的电势能故C错误；
D、根据题意、两点之间的电势差。故D错误。
5.【答案】
【解析】因为规定点电势为零，粒子进入电场后做类平抛运动，根据电场力做功与电势能的变化的关系，有，故，故选项D正确；因为匀强电场中的电场强度处处相等，故选项A错误；因为粒子离开电场时的速度，电场的方向水平向右，沿电场线的方向电势降低，故选项B错误；粒子在电场运动的过程中，由动能定理可知，，所以与不是线性关系，选项C错误。
6.【答案】
【解析】【分析】
对于电容器的动态变化分析问题，关键要抓住不变量，作为分析判断的依据。
根据液滴的平衡分析电性；根据电场强度的变化分析电场力的变化，分析液滴的运动。
【解答】
由于液滴受力平衡，故电场力方向向上，故液滴带负电，AB错误；
C.保持开关闭合，减小两极板间距，则由可知电场强度增大，故电场力增大，液滴向上运动，故C正确；
D.断开开关后，平行板所带电荷量不变，由，可知电场强度不变，故液滴仍然静止，故D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】解：、根据牛顿第二定律可知，在极板间的加速度大小为，故A错误；
B、对整个过程，对电子，由动能定理得：，解得电子在荧光屏时，故B错误；
C、电子在加速电场中加速，根据动能定理有：
电子在极板间做类平抛运动，水平方向
离开偏转电场时沿电场方向的分速度，由牛顿第二定律得：
打在荧光屏时，其速度方向与中轴线连线夹角的正切，解得：，故C正确；
D、若，则电子受到的电场力竖直向上，故电子将打在荧光屏的上半区域，故D错误。
故选：。
应用牛顿第二定律求出电子的加速度大小；应用动能定理求出电子打在荧光屏上时的动能；电子在加速电场中加速，在偏转电场中偏转，应用动能定理与牛顿第二定律、运动学公式求出打在荧光屏上时速度方向与中轴线夹角的正切值；根据电子所受电场力方向判断电子打在荧光屏上的位置。
本题主要考查带电子在电场中的加速和偏转计算，解题关键掌握电子做类平抛运动的规律。
8.【答案】
【解析】【分析】
电路稳定时，与电容器串联的电路没有电流，相当于断路。当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器电阻减小，外电阻减小，电路中电流增大，灯变亮。电容器的电压等于路端电压，分析其电压变化，由分析电量的变化。
本题是电路的动态变化分析问题，可直接根据“串反并同”来分析电表读数的变化，也可以由“局部整体局部”的方法分析。
【解答】
A.电路稳定时，与电容器串联的电路没有电流，两端的电压为零。当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器电阻减小，外电阻减小，电路中总电流变大，则灯将变亮，电流表示数变大，电源的内电压变大，则路端电压减小，电压表读数减小，故A错误；
B.电容器的电压等于路端电压，所以电容器的电压减小，由分析可知其电荷量将减小。电容器放电，则定值电阻中将有从右向左的电流出现，故B正确；
C.根据闭合电路欧姆定律知 ，得，可得电压表示数改变量与电流表示数改变量之比保持不变。故C正确；
D.因不清楚外电路电阻与电源内阻的大小关系，则不能确定电源输出功率的变化，故D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】【分析】
根据安培定则判断、通电导线在周围产生的磁场情况，根据磁场的叠加判断各点的磁场情况。
本题主要考查磁感应强度、电流周围的磁场及安培定则、磁场的叠加。
【解答】
A.根据右手安培定则知：处电流在点产生的磁感应强度的方向垂直连线向下，处电流在点产生的磁感应强度的方向垂直连线向上，如图所示
由于两导线电流大小相等，到、的距离相等，所以
矢量合成，处磁感应强度为，A错误；
处电流在点产生的磁感应强度的方向垂直连线向下，处电流在点产生的磁感应强度的方向垂直连线向上，、两处磁场方向相反，B错误，C正确；
D.处电流在点产生的磁感应强度的方向垂直连线向左，处电流在点产生的磁感应强度的方向垂直连线向上，由平行四边形定则求得处的磁场强度，如图所示
同理可求得、、点的磁感应强度、、，由于
因此，、、、大小相等，D正确。
故选CD。
10.【答案】
【解析】【分析】
带电质点自板上方相距为的点由静止自由下落、、在同一竖直线上，空气阻力不计，到达孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，根据动能定理知，在此过程中重力做功与电场力做功大小相等，移动上下极板，抓住两板间的电势差不变，通过动能定理判断带电质点的运动情况。
本题考查电场力做功和动能定理相结合的应用，对于本题选择全过程为研究过程，运用动能定理进行求解比较方便，在运用动能定理时，抓住电势差不变，电场力做功不变，比较电场力做功与重力做功的关系进行分析。
【解答】
A.由题设条件，由动能定理得：，则知电场力做功等于重力做功的大小，把板向上平移一小段距离，质点自点自由下落，根据动能定理知，，小球到达点速度为零然后返回，故A正确；
B.将板向下移动一小段距离，根据动能定理知，，小球到达点速度为零然后返回，故B错误；
C.把板向上平移一小段距离，根据动能定理知，，，知小球未到达点速度已减为零，然后返回，故C正确；
D.把板向下平移一小段距离，根据动能定理知，，，知小球到达点速度不为零，小球会穿过孔继续下落，故D正确。
故选ACD。
11.【答案】；；；；；
【解析】【分析】
本题考查了测量金属丝的电阻率；要求掌握实验原理、实验电路、实验步骤、数据处理和误差分析。
明确螺旋测微器和游标卡尺的最小分度值，再读出读数；
根据电源电动势和估算电流选择电压表和电流表；
根据电阻定律、欧姆定律和几何知识推导。
【解答】
螺旋测微器的读数是：
游标卡尺的精度是，其读数是：
电源为，因此电压表应选A，通过待测电阻的最大电流约为：
则电流表应选D。
由电阻定律可知：
由欧姆定律 可知电阻率：。
12.【答案】 ；；如图所示：；
如图：；
；； 乙同学的观点正确。
【解析】【分析】
由该实验的原理判断所需的电流表量程；由滑动变阻器的作用判断得解；
由实验原理判断实物连线；
由平滑数据连线得解；
由电源的路端电压随电流的变化关系含义得解；
根据实验原理分析实验误差。
本题主要考查测定一节干电池的电动势和内电阻的实验，熟悉实验原理及过程和数据的处理是解题的关键，难度一般。
【解答】
一节干电池的电动势约，根据题给滑动变阻器规格知电流表选择为了方便实验，滑动变阻器应选择最大阻值较小的。
根据电路图连接实物图，滑动变阻器“一上一下”串联接入电路，电压表并联在变阻器和电流表两端，如图所示。
描点连线，得图像如图所示。
在电源的图像中，图线的纵轴截距表示电源电动势，则有，图线斜率的绝对值等于电源内阻，则有。
根据闭合电路欧姆定律得，在电流变化过程中，与的变化趋势是相反的，因此是不断变化的，不可能等于电池的内阻而电流变化过程中，电动势不变，任意取两个状态，有，，，，可以解得，因此乙同学的观点正确。
13.【答案】解：由分析可知，当外电阻与内电阻相等时，电源的输出功率最大
和的并联电阻为：
滑动变阻器的电阻：
干路电流为：
电源的输出功率为
和的并联电阻的电压
设微粒质量为：
解得：
当调至中点位置
电路中的电流：
和的并联电阻的电压
则所求流过的总电量为
当调至中点位置时，设微粒加速度为，则
设微粒能从的电场中射出，则水平方向：
竖直方向：
由以上各式求得：
故微粒此时不能从的电场中射出。
【解析】当外电阻与内电阻相等时，电源的输出功率最大，根据串并联电路的特点及功率的公式列式求解；
微粒刚好能沿虚线匀速运动，受力平衡，根据平衡条件求解；
根据闭合电路的欧姆定律、串并联电路的特点及电容的公式求解电量，的位置调至的中点，微粒在两极板间做类平抛运动，根据类平抛运动的规律分析判断。
对于电容器，关键是确定其电压，当电路稳定时，电容器的电压等于与之并联的电路的电压，也等于所在电路两端的电压。
14.【答案】解：由平衡条件知：负电荷所受电场力大小为：
，
由场强定义
代入数据解得电场强度：
场强方向与方向相同，如图所示
；
到电场力做功为：，
电场力做负功，电势能增加，电势能增加；
两点电势差，
因为，
则有：。
【解析】由平衡条件求解电场力，由场强的定义式求电场强度的大小和方向；
根据计算到电场力做功，可求电势能的变化量；
根据求解两点电势差，根据计算电势。
本题考查电场力和能的性质。
15.【答案】解由题意知，带电小球到达点时的速度为，
则对小球由到应用动能定理得：
解得：
在小球由向运动过程中，受重力、支持力和电场力作用，
当重力和电场力的合力与支持力在一条直线上时如图所示，
合力对带电小球做功最多，动能改变量最大，此时带电小球有最大速度，设为。
设电场力与重力的合力大小为，其方向与竖直方向夹角为，则由几何关系可得：
，
对小球由到速度达到最大的过程应用动能定理得：
解得：
小球能做完整圆周运动的临界条件是恰好通过“等效最高点”如图所示，
此时小球所受重力和电场力的合力方向指向轨道的圆心，
向心力由小球所受重力和电场力的合力提供，轨道的支持力恰好为零。
由向心力公式可得：
解得：
此时对应的小球在点的初速度最小，设为，由动能定理可得：
解得：
若欲使小球能沿轨道做完整的圆周运动，
则由点沿水平向右的方向至少需给小球初速度。
【解析】解答本题的关键是确定小球运动速度最大的位置和小球做完整圆周的临界位置。
对小球由到应用动能定理求解即可；
当小球速度最大时，其动能最大，动能的改变量最大，重力与电场力的合力做功最多，此时重力与电场力的合力与轨道的支持力在同一直线上，由此求出重力与电场力的合力的方向及大小，而后应用动能定理求解即可；
小球能做完整圆周运动的临界条件是恰好通过“等效最高点“，此时小球所受重力和电场力的合力提供向心力，合力的方向指向轨道的圆心，应用向心力公式和动能定理求解即可。
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