2023-2024学年安徽省定远重点中学高二（上）期中物理试卷（A）
一、单选题（本大题共8小题，共24分）
1.在研究物理问题时，我们有时候把几个物体看作一个整体，并以整体作为研究对象进行分析研究。这种方法不考虑整体内部之间的相互作用，从整体去把握物理现象的本质和规律。如图所示，，是两个带异种电荷的小球，其质量相等，所带电荷量分别为和，用绝缘细线悬挂于点，，间用绝缘细线相连。整个装置处于水平方向的匀强电场中，，处于平衡状态。以下关于电场和、所带电量大小的比较正确的是( )
A. 场强方向水平向右， B. 场强方向水平向右，
C. 场强方向水平向左， D. 场强方向水平向左，B
2.如图，绝缘光滑圆环竖直放置，、、为三个套在半径为圆环上可自由滑动的空心带电小球，已知小球位于圆环最高点未画出，连线与竖直方向成角，连线与竖直方向成角，小球的电量为，质量为，三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 、、小球带同种电荷
B. 、小球带异种电荷，、小球带同种电荷
C. 、小球电量之比为
D. 小球电量数值为
3.如图所示，电荷均匀分布在半球面上，半球面上所有电荷在半球的球心处产生的电场强度大小等于。过球心有一平面，该平面与半球底面之间的夹角为，将半球面分成两部分。则所分出的面积较小的部分球面上的电荷在球心处产生的电场强度大小等于( )
A. B. C. D.
4.如图，真空中电荷量为和的两个点电荷分别位于点与点，形成一个以延长线上点为球心，电势为零的等势面取无穷远处电势为零，为连线上的一点，为等势面与直线的交点，为等势面上一点，下列说法正确的是( )
A. 点电势低于点电势
B. 点电场强度方向指向点
C. 除无穷远处外，直线上还有两个电场强度为零的点
D. 将正试探电荷从无穷远处移到点，静电力做正功
5.如图所示，一质量为、电荷量为的小球在电场强度为、区域足够大的匀强电场中，以初速度沿在竖直面内做匀变速直线运动。与水平面的夹角为，重力加速度为，且，则( )
A. 电场方向竖直向上
B. 小球运动的加速度大小为
C. 小球上升的最大高度为
D. 若小球在初始位置的电势能为零，则小球电势能的最大值为
6.空间有一沿轴对称分布的电场，其电场强度随变化的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 点的电势最低 B. 和两点的电势相等
C. 点的电势最高 D. 点电势最高
7.如图所示，电路中电源电动势为、内阻为，为滑动变阻器，为定值电阻。开关闭合后，平行金属板中的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，当滑动变阻器滑片向端滑动过程中，下列说法正确的是( )
A. 外电路的阻值减小 B. 电压表的示数减小
C. 电流表的示数减小 D. 液滴向上运动
8.下列给出了四幅与感应电流产生条件相关的情景图，判断正确的是( )
A. 图甲，水平直导线中电流逐渐减小时，其正下方的水平金属圆线圈中无感应电流
B. 图乙，正方形金属线圈以虚线为轴匀速转动时，线圈中无感应电流
C. 图丙，矩形导线框以其任何一条边为轴转动时，线框中都有感应电流产生
D. 图丁，正方形导线框加速离开同一平面内的条形磁体时，线框中有感应电流产生
二、多选题（本大题共4小题，共24分）
9.中国古代屋脊两头，有一仰起的龙头，龙口吐出伸向天空且曲折的舌头，舌根连接一根直通地下的细铁丝，起到避雷的作用，当雷云放电接近房屋时，屋顶的避雷针顶端由于聚集大量电子而形成局部电场集中的空间。图中虚线为周围等差等势面的分布情况，一个不计重力的带电粒子在该电场中的运动轨迹如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 该粒子一定带正电，且
B. 该粒子可能带负电，且
C. 若该粒子从运动到，则该粒子在点电势能要高于点电势能
D. 若该粒子从运动到，则该粒子在点电势能要高于点电势能
10.在电学探究实验课中，某组同学在实验室利用如图甲所示的电路连接好电路，并用于测定定值电阻、电源的电动势和内电阻，调节滑动变阻器的滑动触头向某一方向移动时，一个同学记录了电流表和电压表的测量数据，另一同学记录的是电流表和电压表的测量数据根据所得数据描绘了如图乙所示的两条直线则有( )
A. 图象中的图线乙是电压表的测量值所对应的图线
B. 由图象可以得出电源电动势和内阻分别是，
C. 图象中两直线的交点表示定值电阻上消耗的功率为
D. 图象中两直线的交点表示在本电路中该电源的效率达到最大值
11.通电螺线管内部的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小与通电电流大小成正比。如图所示，通电电流为的螺线管内部横截面内有两条互相垂直的长直绝缘导线，两条直导线通电电流均为，电流方向如图。、、、四点到两直导线的距离均为，现测得、两点的磁感应强度大小之比为：，下列说法正确的是( )
A. 、两点的磁感应强度大小相同
B. 、两点的磁感应强度大小相同
C. 若反向，、两点的磁感应强度大小之比可能为：
D. 若加倍，、两点的磁感应强度大小之比可能为：
12.如图装置是由粒子加速器和平移器组成，平移器由两对水平放置、间距为的相同平行金属板构成，极板间距离和板长均为。加速电压为，两对极板间偏转电压大小相等均为，电场方向相反。质量为、电荷量为的粒子无初速地进入加速电场，被加速器加速后，从平移器下板边缘水平进入平移器，最终从平移器上板边缘水平离开，不计重力。下列说法正确的是
A. 粒子离开加速器时速度
B. 粒子通过左侧平移器时，竖直方向位移
C. 与相等
D. 只增加加速电压，粒子将不能从平移器离开
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
13.某实验小组在练习使用多用电表的实验中。
用多用电表测量某元件的电阻，选用“”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针的偏转角度过小，因此需选择________填“”或“”倍率的电阻挡，并需________填操作过程后，再次进行测量，若多用电表的指针如图甲所示，测量结果为________。
如图乙所示，电学实验室的“黑盒子”表面有、、三个接线柱，盒内有一只定值电阻和一个二极管，每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，实验小组用多用电表的欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱、、连接，测量结果如表所示。
红表笔
黑表笔
阻值
请在图乙中画出黑箱内的电路结构图。
实验小组最后将一量程为的电压表改装成可测量电阻的仪表欧姆表。
先用如图丙所示的电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关，将电阻箱的阻值调到时，电压表恰好满偏；将电阻箱的阻值调到时，电压表的指针恰好半偏，由以上信息可求得电压表的内阻________。
将图丙所示的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图丁所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：将两表笔断开，闭合开关，调节电阻箱，使指针指在“”处，此处刻度应标阻值为；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻，找出对应的电压刻度，则“”处对应的电阻刻度为________。
14.某同学设计了如图所示的电路测电源电动势及电阻和的阻值．实验器材有：
待测电源不计内阻
待测电阻，定值电阻
电流表量程为，内阻不计
电阻箱
单刀单掷开关，单刀双掷开关
导线若干．
先测电阻的阻值只有几欧姆请将小明同学的操作补充完整：闭合，将切换到，调节电阻箱，读出其示数和对应的电流表示数；将切换到，调节电阻箱，使______，读出此时电阻箱的示数，则电阻的表达式为______．
该同学已经测得电阻，继续测电源电动势该同学的做法是：闭合，将切换到，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数和对应的电流表示数，由测得的数据，绘出了如图所示的图线，则电源电动势______，电阻______
若实际电流表内阻不可忽略，则的测量值______填“大于”“等于”或“小于”真实值．
四、计算题（本大题共3小题，共37分）
15.如图甲所示的电路中，、均为定值电阻，且，阻值未知，为一滑动变阻器。当其滑片从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中、两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的。求：
电源的电动势和内阻；
定值电阻的阻值；
滑动变阻器的阻值为多少时电源的输出功率最大？输出功率的最大值为多少？此时电源的效率为多少？
16.如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为，电容器板长，板间距离为，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图像如图乙所示。每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为此段时间电压是不变的，电子的重力忽略不计求：
在时刻，电子打在荧光屏上的位置；
荧光屏上有电子打到的区间长度。
17.如图所示，一个光滑斜面与一个光滑的竖直圆轨道在点相切，点为圆轨道的最低点，点为圆轨道的最高点，整个空间存在水平向左的匀强电场。一质量，电荷量为的带电小球从斜面上静止释放，小球始终能沿轨道运动。已知电场强度，，圆轨道半径，取，，求：
刚释放小球时小球的加速度的大小；
若小球释放点与点距离，小球到达点时，对点的正压力；
若小球恰好能完成圆周运动，释放点沿斜面到的距离。
答案和解析
1.
【解析】球单独分析，而带负电，库仑力和拉力均向左，所以受到水平向右的电场力，因此匀强电场方向水平向左；以、整体作为研究对象，整体受向下重力、细线斜向右上方拉力，根据平衡条件可知，，故，故C正确。故选C。
2.
【解析】、对，受到重力、环的支持力以及与的库仑力，其中重力与支持力的方向在竖直方向上，水平方向有对的库仑力的分力与对的库仑力的分力，由共点力平衡的条件可知，与对的作用力都是吸引力，或都是排斥力，则与的电性必定是相同的，与带同种电荷，它们之间的库仑力是斥力；
对，受到重力、环的支持力以及、对的库仑力，重力的方向在竖直方向上，水平方向有支持力的向左的分力、对的库仑力向左的分力、对的库仑力的分力，若要平衡，则对的库仑力沿水平方向的分力必须向右，所以对的作用力必须是吸引力，所以与的电性一定相反，即：、小球带同种电荷，、小球带异种电荷，故AB错误；
C、设环的半径为，、、三个小球的带电量分别为：、和，由几何关系可得：，；
与对的作用力都是吸引力，它们对的作用力在水平方向的分力大小相等，则：，
所以：，故C错误；
D、对受力分析，重力，对的库仑引力，对的库仑斥力，及环对的支持力，如图所示，依据矢量的合成法则，及平衡条件，则有：，且，解得：，故D正确。
故选D。
3.
【解析】假设将半球面分成三等分，这三等分球面在处产生的电场强度大小相等。根据对称性，作出半球面上三个部分的电荷在点产生的电场强度、、，如图乙所示：
显然，三个电场强度的矢量和为，则，故C正确，ABD错误。
4.
【解析】越靠近负电荷的位置电势越低，的位置在零势面外，则点的电势高于点的电势，A错误
由于电场方向垂直等势面，且由高电势指向低电势，所以点的电场方向指向点，B正确
点电势大于点电势，即点电势大于零，无穷远处电势为零，则正试探电荷从无穷远处移到点，电势升高，电势能增加，静电力做负功，D错误
由于正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量，故点左侧电场强度不可能为零，设的距离为，电场强度为零的点在点的右侧到点的距离为处，根据电场强度叠加原理有，解得另一解舍去，所以除无穷远处外，直线上只有一处电场强度为零的点，C错误。
5.
【解析】、小球做匀变速直线运动，合力应与速度在同一直线上，即在直线上，因，所以电场力与重力关于对称，根据数学知识得：电场力与水平方向的夹角应为，受力情况如图所示，
合力沿方向向下，大小为，所以加速度为，方向沿向下，故AB错误；
C、经对的分析可知，小球做匀减速直线运动，由运动学公式可得最大位移为，则最大高度为故C错误；
D、若小球在初始位置的电势能为零，在减速运动至速度为零的过程中，小球克服电场力做功和克服重力做功是相等的，由能量的转化与守恒可知，小球的初动能一半转化为电势能，一半转化为重力势能，初动能为，小球的最大电势能为，故D正确。故选：。
6.
【解析】
作出电场线如图所示，沿着电场线方向电势逐渐降低，可知点的电势最高，点的电势高于点的电势，选项A、B错误，D正确
C.沿着电场线方向电势逐渐降低，故点的电势不是最高的，选项C错误。
7.
【解析】解：、设滑动变阻器上端的阻值为，外电路的阻值为，当滑动变阻器滑片向端滑动过程中，减小，外电路的阻值增大，根据闭合电路的欧姆定律，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，电压表的示数增大，故AB错误；
C、根据串联分压，滑动变阻器的上端和的并联电阻减小，而增大，所以这部分电阻所加电压减小，根据，电流表的示数减小，故C正确；
D、电容器和并联，所加电压减小，电场力减小，液滴向下运动，故D错误。
故选：。
8.
【解析】A、图甲金属圆形线圆水平放置在通电直导线的正下方，则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使减小通过导线电流，圆线围中的磁通量也不会发生变化，不会有感应电流产生，故A正确
B、图乙正方形金属线圆绕竖直虚线转动的过程中，线圆在磁场中运动过程中磁通量会发生变化，会产生感应电流，故B错误
C、图丙闭合导线框以左边或右边为轴在匀强磁场中旋转时，线圆中的磁通量始终为零保持不变，闭合导线框中不会有感应电流，故C错误
D、图丁金属杆在作用下向右运动过程中，闭合线圈面积增大，若磁场减弱，则穿过闭合线圈的磁通量不一定改变，回路中不一定会产生感应电流，故 D错误。
9.
【解析】A、避雷针带负电，由电场线与等势面垂直，画出电场线如图，
粒子做曲线运动的合力指向运动轨道的凹侧，且粒子只受电场力作用，可见粒子所受的电场力的方向与电场强度的方向相同，则粒子带正电；由等差等势面越密的地方场强越大，可见点的电场强度比点的大，由知，，故A正确，B错误；
、由沿电场线方向电势逐渐降低知，，粒子带正电，由知，该粒子在点电势能要高于点电势能，与粒子的运动过程无关，故CD正确。
10.
【解析】A.由图可知，测电源的路端电压，测量两端的电压，路端电压随电流增大而减小，定值电阻两端电压随电流增大而增大，由图乙所示图象可知，图线甲是电压表的测量值所对应的图线，图线乙是的测量值所对应的图线，故A错误；
B.由电源的图象可知，图象与总轴的交点纵轴坐标轴是，则电源电动势，电源内阻，故B正确；
C.两图象交点表示两电压表示数相等，此时滑动变阻器接入电路的阻值为零，只有定值电阻接在电源两端，由图象可知，此时电阻两端电压为，电路电流为，则当该电源只给定值电阻供电时消耗的功率，故C正确；
D.电源的效率为：，外电路电阻越大，电源效率越高，图象两直线相交时，外电路电阻最小，电源效率最低，故D错误。故选BC。
11.
【解析】设螺线管内部磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，设两条通电直导线在点产生的磁
感应强度大小为，方向垂直纸面向外，取方向向外为正，若为顺时针，则点，点，
点，点，A错误，B正确
C.反向后在处，当时由题意知，解得，，同理当时，，C正确
D.若加倍，在处，处，当时，当时，D错误。
12.
【解析】A.在加速电场中，利用动能定理可得：，解得：，故A错误；
B.粒子经过加速电场后，以的速度进入第一个偏转场，水平方向有：；竖直方向上：，，联立三式可得：，故B正确；
C.粒子离开第一个偏转场后，做匀速直线运动进入第二个偏转场，最终从极板上边缘飞出，由于两个偏转场只是方向不同，其他的都相同，所以根据对称性，粒子应该在进入第二个偏转场时，距离上极板也为，如下图：
根据类平抛运动的一个推论，末速度的反向延长线经过水平位移的中点，故根据图中的几何关系可得：，解得：，故C正确；
D.增加加速电压，会增加粒子的入射速度，相应的会使粒子在第一个偏转场中的偏转位移减小，进入第二个偏转场时距离上极板的距离增大，粒子依然能离开平移器，故D错误。
13.；欧姆调零；；如图所示：；；。
【解析】多用电表指针的偏转角度过小说明指针靠近无穷处，即电阻过大，所以要换更高的挡位，因此需选择“”倍率的电阻挡，同时注意欧姆调零，多用电表的测量结果为；
、间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻，、间电阻与电流方向有关，电流从到时电阻远小于反向电阻，说明二极管一定直接接在、间，且为正极，黑箱内的电路结构图如图所示。
由图丙所示电路图可知电源的电动势，由题意可知、，联立解得，；
若电压表的示数为，电路中的电流为，其中，代人数据解得。
故答案为：；欧姆调零；；如图所示：；；。
14.电流表示数仍为；；；；大于
【解析】本实验中采用将短路的方式求解待测电阻；由于没有电压表进行测量计算，故在实验中应控制电流不变；
当接时应有：
当接时应有：联立以上两式解得：；
根据闭合电路欧姆定律应有：
变形为：
根据函数斜率和截距的概念应有：，
解得：，；
若考虑电源内阻，对：接时应有：，接时应有：
联立可得，即测量值与真实值相比不变；
对应有：，变形为，
比较两次表达式的斜率和截距可知，电动势不变，变小，即测量值比真实值偏大。
故答案为：电流表示数仍为；；；；大于。
15.解：根据闭合电路欧姆定律有
由乙图的数据可得，
联立解得：，；
滑片在变阻器的右端时，，被短路，电路的总电阻减小，总电流增大，则外电阻只有定值电阻，所以有；
当外电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大，则有
，
代入数据联立解得
输出功率的最大值为
此时电源的效率为
解得：。
16.解：设电子经电压加速后的速度为，根据动能定理得
设偏转电场的场强为，则
设电子经时间通过偏转电场，偏离轴线的侧向位移为，则在水平方向上有
在竖直方向上有
设电子通过偏转电场过程中竖直分速度为，偏转角为，则电子通过偏转电场时，有
联立解得电子在荧光屏上偏离点的距离为
由题图知，时刻
代入数据解得，，电子向上偏转，即打在点上方处；
由题意知，电子偏移量的最大值为，又
所以当偏转电压超过时，电子打不到荧光屏上，将代入得
所以荧光屏上电子能打到的区间长为。
17.解：对小球进行受力分析，小球所受电场力水平向右，且题设小球始终沿轨道运动，由牛顿第二定律代入得到：
解得：
从释放到点，把重力与电场力当成一个等效的“重力”，其大小为：
设重力与电场力的合力等效“重力”方向与竖直方向成角，故，所以，即“重力”方向与竖直夹角为，恰好沿斜面方向，那么在点由牛顿第二定律有：
从点到点根据动能定理有：
根据牛顿第二定律有压力
联立解得：
小球若恰好能到达点，在点由牛顿第二定律可得：从释放达到点，由动能定理得：
代入数据解得：
