广州市荔湾区两校2023-2024学年高二上学期期中考试
物理
满分：100分 时间：75分钟
一、单选题：本题只有一个选项正确，共7小题，每小题4分，共28分。
1．下列说法正确的是（ ）
A．利用二极管的单向导电性可应用在电路中起整流作用
B．电动势的单位是伏特，所以电动势本质上就是电势差
C．元电荷就是电子或质子
D．法国物理学家库仑最早用油滴实验精确地测出了元电荷的数值
2．如图所示，在正方体中abcd面的对角线ac的中点放一电荷量为－q的点电荷,在a'b'c'd'面的对角线a'c'
的中点放另一电荷量为+q的点电荷,下列说法正确的是（ ）
A．a点的电势等于a'点的电势
B．b点的电场强度与d'点的电场强度大小相同，方向相反
C．负的试探电荷沿cc'棱从c到c'电势能先增大后减
D．正的试探电荷沿bb'棱从b到b'电场力一直做负功
3．关于静电的利用与防范，下列说法错误的是（ ）
A．安装避雷针可使建筑物免遭雷击
B．静电复印机的工作原理和静电现象完全无关
C．用静电喷漆的方法给汽车喷涂油漆，既省漆又均匀
D．油罐车在运输过程中会产生静电，车后拖一铁链，能防止静电产生危害
4．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如右图，M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（ ）
A．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电
B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大
C．由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表
D．保持向前匀减速运动时，电阻R以恒定功率发热
5．欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律．有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a>b>c．电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是（ ）
A B C D
6．在如图所示的电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时（ ）
A．A灯变亮 B．B灯变暗 C．C灯变亮 D．D灯变亮
7．现有标有“110V 40W”的灯泡L1和标有“110V 100W”的灯泡L2及一只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R，将它们接在220V的电路中，在如图所示的几种接法中，为了保证两个灯泡可以正常发光，且消耗功率最小的电路是（ ）
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中至少有两个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对不全得3分，有选错或不答的得0分。
8．如图所示，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上。绝缘细线长为l，O点与小球B的间距为，当小球A平衡时，悬线与竖直方向夹角θ＝30°。带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量为k。则（ ）
A．A、B间库仑力大小 B．A、B间库仑力大小
C．细线拉力大小 D．细线拉力大小
9．一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子从x1处运动到x2处的过程中电场力做正功
B．x1、x2处电场强度方向沿x轴正方向
C．x1处的电场强度大小大于x2处的电场强度大小
D．x1处的电势比x2处的电势低
10．由钨合金制成的一段导体的伏安特性曲线如图所示，根据该图线及相应坐标可知（ ）
A．流过导体的电流为1A时，导体的电阻是5Ω
B．加在导体两端的电压为12V时，导体的电阻是14Ω
C．该导体的电阻随电压的升高而增大
D．在导体两端加上12V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是1.5C
三、非选择题：共54分，考生根据要求作答。
11．（6分）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图甲所示．
(1)将开关S接通1，电容器的_____(填“上”或“下”)极板带正电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向_____(填“左”或“右”)；
(2)若电源电动势为10V，实验中所使用的电容器上标有“3300μF，50V”字样，如图乙所示，充满电后电容器正极板带电荷量为_____C(结果保留两位有效数字)．
(3)下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系、所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是_____。
12．（10分）（1）如下图所示，螺旋测微器的读数为_____mm；游标卡尺的读数为_____cm；
（2）某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，实验电路图如甲图所示，所给的其他器材有：
甲 乙 丙 丁
A．电压表V：0～3V～15V B．电流表A：0～0.6A～3A
C．滑动变阻器R1：(20Ω，1A) D．滑动变阻器R2：(1000Ω，0.1A)
E．电阻箱R：(0～999.9Ω) F．开关和导线若干
(i)实验中滑动变阻器应选用_____(选填字母代号“R1”或“R2”)；
(ii)请根据所给实验电路图在乙图所示的实物图中完成剩余连线；
(iii)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω；
(iiii)该同学通过另一组实验得到一小灯泡的伏安特性曲线如右丁图所示，若将此灯泡与上述实验中的干电池连接，则灯泡的实际消耗的电功率为P灯=_____W。（计算结果保留两位有效数字）
13．（10分）如图所示，在方向水平向右的匀强电场E中，一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端固定于O点，当小球静止在B点时，细线与竖直方向夹角θ＝30°，已知重力加速度为g，细线长度为L。试求：（最后结果可带根号表示）
(1)小球带何种电荷，带电荷量为多少？
(2)若将小球拉到A点使细线呈水平状态无初速释放，求小球过最低点C时，细线对小球的拉力。
14．（12分）小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1Ω)与规格为“4V 4W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5Ω的电阻串联，然后接至U＝12V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作．
(1)通过电动机的电流；
(2)电动机的输出功率。
15．（16分）质量m=5.0×10-6kg、电量为q=－1.0×10-9C的带电粒子从静止开始经电压为U0=104V的电场加速后，以v0的初速度从水平放置的带电平行金属板A、B中央水平飞入板间，如右图所示。已知板长L=10cm，板间距离d=2.0cm，取B极板电势为零，g取10m/s2。
（1）求带电粒子的初速度v0；
（2）若带电粒子恰好沿直线穿过板间，试比较A、B两极板电势的高低，并求A极板的电势φA为多少？
（3）若带电粒子恰好打到A极板上的中点，求A、B间的电势差。
参考答案：
1．A
【解析】A．二极管具有单向导电性，在电路中可用作整流、检波或开关等，A正确；
B．电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，与电势差有根本的区别，B错误；
CD．元电荷是最小电荷量，又称“基本电量”，不是指具体的带电粒子，其数值为1.6×10-19C，所有带电粒子所带的电量都是这个数值的整数倍，由美国物理学家密立根最早用油滴实验精确地测出，CD错误。
故选A。
2．D
【解析】A．由于a'点靠近正电荷，所以a点的电势小于a'点的电势，故A错误；
B．作出b点的电场强度与d'点的电场强度如图所示，由点电荷电场强度公式E=kQ/r2及几何关系E1与E3相同，E2与E4相同，所以Eb与Ed'大小相同，方向相同，故B错误
C．负的试探电荷沿cc'棱从c到c'电场力一直做正功，电势能一直减小，故C错误
D．正的试探电荷沿bb'棱从b到b'电场力一直做负功，电势能一直增大，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】A．高大建筑物顶上安放避雷针是为了防止静电危害，使建筑物免遭雷击，故A正确；
B．静电复印机是利用静电工作的，与静电有关，故B错误；
C．用静电喷漆的方法给汽车喷涂油漆，由于电荷间的相互作用，既省漆又均匀，故C正确；
D．油罐车拖一条与地面接触的铁链是为了将摩擦产生的静电及时导走，防止静电危害，故D正确。
故选B。
4．C
【解析】AB．静止时，N板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，则电流表示数为零，电容器两极板带电，选项A错误；
BC．由静止突然向前加速时，N板向后运动，则板间距变大，根据可知，电容器的电容减小，电容器带电量减小，则电容器放电，则电流由b向a流过电流表，选项B错误，
C正确；
D．保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则N板的位置在某位置不动，电容器电量不变，电路中无电流，则电阻R发热功率为零，选项D错误。
故选C。
5．A
【解析】长方体的体积V＝Sl不变，根据电阻定律电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短的，由于a>b>c，故A符合题意。
故选A。
6．D
【解析】A．滑片P向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻值减小，电路总电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，所以A灯变暗，流过A灯的电流减小，A错误；
B．流过B灯的电流增大，所以B灯变亮，B错误；
C．C灯两端电压减小，所以C灯变暗，C错误；
D．流过C灯的电流减小，所以流过D灯的电流增大，所以D灯变亮，D正确。
故选D。
7．C
【解析】L1(110V 40W)和L2(110V 100W)的额定电压相同，由可知R1>R2，由串、并联电路电流、电压特点可知A、D中L1、L2一定不会同时正常发光；虽然B、C都能使L1、L2同时正常发光，但B中P总＝2(P1＋P2)，C中P总＝2P2，故选C。
8．BC
【解析】AC．带电小球A受力如图所示，，即C点为OB中点，根据对称性AB＝l．由库仑定律知A、B间静电力大小；A错误，C正确；
BD．根据平衡条件得，得，绳子拉力，B正确，D错误。
故选BC。
9．AD
【解析】AB．由于粒子从x1运动到x2，电势能减小，因此电场力做正功，粒子所受电场力的方向沿x轴正方向，电场强度方向沿x轴负方向，选项A正确，B错误；
C．由，即由于x1处的图线斜率的绝对值小于x2处图线斜率的绝对值，因此x1处的电场强度大小小于x2处的电场强度大小，选项C错误；
D．沿着电场线方向电势降低，故x1处的电势比x2处的电势低，选项D正确。
故选AD。
10．AD
【解析】A．流过导体的电流为1A时，两端电压为5V，则导体的电阻为，故A正确；
BD．加在导体两端的电压为12V时，流过导体的电流为1.5A，则导体的电阻为，每秒通过电阻横截面的电荷量是：q＝It＝1.5×1C＝1.5C，B错误，D正确；
C．由A、B解析可知导体电阻随电压的升高而增大，C正确。
故选AD。
11．(1)上，左；(2)3.3×10-2；(3)A
【解析】 (1)开关S接通1，电容器充电，根据电源的正、负极可知电容器上极板带正电；开关S接通2，电容器放电，通过电流表的电流向左．
(2)充满电后电容器所带电荷量Q＝CU＝3300×10－6F×10V＝3.3×10－2C.
(3)电容器充电过程中，电流逐渐减小，随着两极板电荷量增大，电流减小得越来越慢，电容器充电结束后，电流减为0，A正确，B错误；电容是电容器本身具有的属性，根据电容的定义式可知，电荷量与电压成正比，所以图线应为过原点的直线，C、D错误．
【评分标准】（1）（2）（3）小题各2分。
12．(1)0.920，4.240；(2)（i）R1（ii）见解析图（iii）1.5； 2（iiii）0.27W
【解析】(1)0.5mm+42.0×0.01mm=0.920mm，42mm+8×0.05mm=42.40mm=4.240cm；
(2)（i）为了调节方便并能减小误差，故滑动变阻器应选用R1；
（ii）由题图丙可知，电流小于0.6A，故电流表应选用的量程为0～0.6A，而电池的电动势约为1.5V，故电压表应选用的量程为0～3V，实物图连线如图所示。
(iii)U－I图像的纵轴截距表示电池的电动势，故该电池的电动势E＝1.5V；斜率的绝对值表示电源的内电阻，故
(iiii)由图可知，灯泡与该干电池组成串联电路时，灯泡两端电压U=0.9V，电路电流I=0.3A，灯泡实际功率：P=UI=0.9V×0.3A=0.27W．
【评分标准】（1）2分；（2）（i）2分（ii）2分（iii）2分（iiii）2分
13．(1)正电；（2）
【解析】(1)（5分）小球在B点受重力，拉力，电场力三力平衡，小球带正电荷， ①（2分）
由qE＝mgtan30° ②（2分）
解得： ③（1分）
(2)（5分）小球从A到C由动能定理： ④（2分）
在C点绳对小球拉力为T，根据牛顿第二定律 ⑤（2分）
联立解得 ⑥（1分）
14．(1)0.6A (2)2.04W
【解析】(1)（6分）流经灯泡的电流： ①（2分）
流经电阻R的电流：＝1.6A ②（2分）
流经电动机的电流：I＝IR－IL＝0.6A ③（2分）
(2)（6分）电动机消耗的总功率：P＝ULI＝4×0.6W＝2.4W ④（2分）
电动机的热功率：P热＝I2r＝(0.6)2×1W＝0.36W ⑤（2分）
电动机输出功率：P出＝P－P热＝2.4W－0.36W＝2.04W ⑥（2分）
15．（1）v0=2m/；（2）φA=1.0×103V（3）U′AB=4.2×103V
【解析】（1）由动能定理： 可得 ①（2分）
（2）（8分）带电粒子恰好沿直线穿过板间，说明所受电场力竖直向上，板间电场方向竖直向下，故A板电势高于B板电势。 （1分）
设板间电场强度为E，由平衡条件，有：mg=Eq ②（2分）
由场强与电势差的关系式：UAB=Ed ③（2分）
①②式联立，代入数值，得：UAB=1.0×103V ④（1分）
因为UAB=φA－φB ，φB =0，所以 φA=1.0×103V ⑤（2分）
（2）（6分）若带电粒子恰好打到A极板上的中点，粒子作类平抛运动，设其加速度为a，有：
⑥（1分）
设板间电场强度为E′，由牛顿第二定律，有：
⑦（1分）
E′q－mg=ma ⑧（2分）
U′AB=E′d ⑨（1分）
⑤~⑧式联立，代入数值，得： U′AB=4.2×103V ⑩（1分）
