2023-2024学年陕西省西安市莲湖区高二（上）期中物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.静电学知识在生活中有着广泛的应用，下列有关静电的防护与利用，说法正确的是( )
A. 游客旅游遭遇雷电时，可就近在大树下避雷雨
B. 电力工人进行高压带电操作时，一定要穿绝缘材料制作的衣服
C. 燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖形比做成球形好
D. 印染厂车间内会产生大量的静电，应尽可能保持印染厂车间里的空气干燥
2.电源的作用是不断地将累积到正极的电子经电源内部“搬运”到负极，使得正负极始终存在电势差。关于电源，下列说法正确的是( )
A. 单位时间内，电源“搬运”的电荷量越多，则电源电动势越大
B. 电源电动势越大，则意味着电源将其他形式的能转化为电能的本领越强
C. 电源提供的电能越多，则电源电动势越大
D. 电源工作时，需要外界不断地提供能量
3.雷雨天一避雷针周围电场的等势面分布情况如图所示，在等势面中有、、三点，其中、两点位置关于避雷针对称。下列说法正确的是( )
A. 点电场强度大于点电场强度
B. 点电场强度与点电场强度相同
C. 正电荷在点的电势能大于在点的电势能
D. 负电荷在点的电势能大于在点的电势能
4.有三个同学分别对各自手中的电阻进行了一次测量，三个同学把测量各自电阻时电阻两端的电压和通过电阻的电流描点到同一坐标系中，得到的结果如图所示，图中点、点和点对应的电阻分别、和，则( )
A.
B.
C.
D.
5.近年来，机器人逐渐走入我们的生活。已知一款机器人内部的直流电动机的额定电压为，额定电流为，线圈电阻为。当电动机正常工作时，下列说法正确的是( )
A. 电动机的输出功率为 B. 电动机的热功率为
C. 电源的效率为 D. 电动机消耗的电功率为
6.电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示。为阳极，为阴极，两极之间的距离为，在两极之间加上高压。一电子从极由静止加速运动到极，不考虑电子所受重力，电子的电荷量为，则下列说法正确的是( )
A. A、之间的电场强度大小为
B. 电子到达极板时的动能小于
C. 电子从极到极的过程中，电场力做的功为
D. 电子从极到极的过程中，电子的电势能逐渐增大
7.如图所示，、和是以为直径的半圆弧上的三点，点为半圆弧的圆心，。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于、两点，这时点的电场强度大小为；若将点的点电荷移至点，则点的电场强度大小变为，与之比为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.电场是看不见摸不着的一种物质，试探电荷是研究电场的重要工具。下列物理量中与试探电荷无关的是( )
A. 电场强度 B. 电场力 C. 电势 D. 电势能
9.如图所示，电源电动势和内阻恒定不变，电流表和电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，下列说法正确的是( )
A. 电流表示数增大
B. 电压表示数减小
C. 电压表示数减小
D. 定值电阻两端的电压增大
10.如图所示，匀强电场平行于平面坐标系，矩形的顶点和均落在轴上，顶点在轴上，，，、、三点的电势分别为、、，下列说法正确的是( )
A. 点的电势为
B. 匀强电场平行于轴，且沿着轴负方向
C. 匀强电场的电场强度的大小为
D. 将一电子从点移动到点，电子克服电场力做的功为
第II卷（非选择题）
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图甲所示，为定值电阻，为电容器，为单刀双掷开关。
当开关接时，电容器进行的是______ 填“充电”或“放电”过程。该过程中，可以看到电压表的示数迅速增大，随后逐渐______ 填“稳定在某一数值”或“变为零”。
给充电完毕的电容器放电，记录电流随时间的变化情况如图乙所示，图像与坐标轴所围面积等于充电完成后电容器上的______ 填“电压”或“电荷量”。
12.某实验小组利用图甲所示的电路测量金属丝的电阻率图中表示待测金属丝的电阻。
正确操作螺旋测微器，测量金属丝的直径结果如图乙所示，则该次测得的金属丝的直径为______ 。
连接好电路后，开关闭合前滑动变阻器的滑片应滑至______ 。填“左端”或“右端”
实验中发现电压表的量程无法满足实验要求，某同学将量程为、内阻为的灵敏电流计与阻值为的定值电阻串联后，改装成量程为的电压表，则 ______ 。
用刻度尺测得被测金属丝接入电路的长度为，螺旋测微器测得金属丝的直径为，用电流表和电压表测得金属丝的电阻为，则被测金属丝的电阻率为 ______ 。用题中所给物理量的字母表示
四、简答题：本大题共3小题，共39分。
13.玩具起重机的电路示意图如图所示，电源电动势，灯泡的铭牌上标有“，”，理想电流表的示数，此时灯泡恰好正常发光。求：
电动机的电功率；
电源的内阻。
14.如图所示，充好电的平行板电容器的两极板间距为，极板长为，两板间的电压为。一个质量为、电荷量为的带正电粒子以大小为的初速度沿两板间的中线向右射入电容器，不计粒子受到的重力和空气阻力。求：
带电粒子在电容器中的运动时间；
带电粒子在电容器中运动时的加速度大小；
带电粒子射出电容器时沿垂直于板面方向偏移的距离。
15.如图所示，固定光滑绝缘斜面的倾角，、、三点均为斜面上的点，的距离，的距离为的倍。在点固定一电荷量的正点电荷，将质量的带正电小球可视为点电荷放置于点时，小球恰好能保持静止。若将小球从点移至点，小球的电势能减小了。静电力常量，重力加速度大小。
求小球所带的电荷量；
求、两点间的电势差；
若将带电小球从点由静止释放，不计空气阻力，求小球到达点时的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、表面具有突出尖端的导体，在尖端的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电。因此不要在大树下避雨，故A错误；
B、高压带电作业的工人不能穿绝缘材料制作的衣服，要穿戴的工作服含金属丝是为了静电屏蔽，防止静电对人体的危害，故B错误；
C、因尖端容易放电，燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖形比球形好，故C正确；
D、印染厂应保持空气湿润，避免静电积累带来的潜在危害，故D错误；
故选：。
物体带电的本质是电荷的转移，出现多余的电荷从而带电，所以静电的产生有利有弊；要明确哪些是静电的防止，哪些是静电的应用。
此题考查的是我们日常生活中常见的静电现象，注意相应的原理即可得到正确答案。
2.【答案】
【解析】解：、根据可知，电源电动势大小与电源“搬运”的电荷量多少无关，故A错误；
B、电动势表示的是电源将其它形式的能转化为电能的本领，电源电动势越大，则意味着电源将其他形式的能转化为电能的本领越强，故B正确；
C、根据可知，电源向外提供的电能多，不能说明电动势大，故C错误；
D、电源是提供电能的装置，不再需要外界提供能量，故D错误。
故选：。
电源是把其他形式的能量转化为电能的装置；电动势是表示电源把其它形式的能转化为电能本领大小的物理量；电动势大，由电源提供的能量不一定多。
本题考查对于电源的电动势的理解能力，电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小，与外电路无关。
3.【答案】
【解析】解：、由图可知点的等差等势面比点密集，可知点场强大于点场强，故A正确；
B、电场线与等势面垂直，根据对称性可知、两点的场强大小相等，但方向不同，故B错误；
C、在同一个等势面上，根据可知正电荷在点的电势能等于在点的电势能，故C错误；
D、在同一个等势面上，根据可知负电荷在点的电势能等于在点的电势能，故D错误。
故选：。
根据等势面的疏密程度判断场强的大小，结合判断出不同电荷在某个位置的电势能情况。
无论在等势面，还是在电场线中，疏密程度都可以表示电场强度的大小，结合判断出不同电荷在某个位置的电势能大小。
4.【答案】
【解析】解：根据电阻的定义式可知，图像上的点与原点连线的斜率表示电阻，斜率越大，电阻越大，则，故ABD错误，C正确。
故选：。
根据图像上的点与原点连线的斜率表示电阻，斜率越大，电阻越大，来比较电阻的大小。
本题考查学生对电阻定义式的理解和应用，能根据图像的斜率得出三个电阻的大小关系。
5.【答案】
【解析】解：计算得到的是电动机的总功率，不是输出功率，故A错误；
B.根据热功率公式热可知，故B正确；
C.电源的效率是，根据条件分析路端电压和电动机两端电压也不一定相等，且电动势未知，故不能计算电源效率，故C错误；
D.电动机消耗的电功率为，不是纯电阻电路，不等于，故D错误。
故选：。
根据电动机电功率的计算式和答案对比判断；
B.根据热功率公式和答案对比；
C.根据题目的已知条件对比分析效率。
本题特别注意不能计算电源效率，最多只能根据条件求解电动机的效率。
6.【答案】
【解析】解：由图可知、之间为非匀强电场，所以电场强度不为，故A错误。
电子从极到极的过程中，由动能定理可知，电子到达板时动能为，电场力做功为，电势能逐渐减小。故BD错误，C正确。
故选：。
根据图像可知该电场为非匀强电场，根据非匀强电场的性质可知电场强度大小
根据电场力做功可列式求解电场做功大小和电子动能，由功能关系可知电势能变化
本题考查学生对带电粒子在电场中的运动，需要注意在非匀强电场中的运动中电场强度的变化。
7.【答案】
【解析】解：依题意，每个点电荷在点产生的场强为，则当点处的点电荷移至点时，点合场强大小为，则与之比为：：：。
故A正确，BCD错误；
故选：。
由电场的叠加可知各点电荷单独在点形成的场强大小，移动之后电荷距点的距离不变，故电场强度大小不变，则由矢量合成的方向可得出移动之后的合电场；即可求得比值。
电场强度为矢量，在求合场强时应先分别求得各电荷在点的场强再由矢量的合成方法平行四边形求得总的场强。
8.【答案】
【解析】解：电场强度、电势都是描述电场的性质的物理量，是由电场本身决定的，与试探电荷无关，故AC正确；
B.电场力为，可知电场力既与电场有关，又与试探电荷有关，故B错误；
D.电荷的电势能为，电势能既与电场有关，也与试探电荷的电量及电性有关，故D错误。
故选：。
电场强度和电势是由电场本身性质决定的，与试探电荷无关；电场力等于电荷量与场强的乘积，可知电场力既与电场有关，即与试探电荷有关；电势能等于电荷的电荷量与电荷所在位置的电势的乘积，与试探电荷有关。
本题考查了电场强度、电势、电势差、电场做的功等知识点，记住基本公式是本题的关键。
9.【答案】
【解析】解：当滑动变阻器的滑片向下滑动时，其接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，则定值电阻两端的电压增大，由欧姆定律可知通过的电流增大，通过的电流与电流表示数之和等于干路电流，所以电流表示数减小，两端的电压减小，即电压表示数减小。两电压表示数之和等于路端电压，路端电压增大，则电压表示数增大，故AC错误，BD正确。
故选：。
当滑动变阻器的滑片向下滑动时，分析外电阻的变化，判断干路电流的变化和路端电压的变化，由欧姆定律分析电流表示数的变化，从而知道电压表示数的变化，结合路端电压的变化，分析电压表示数的变化。定值电阻两端的电压等于路端电压。
本题考查电路的动态变化，根据闭合电路欧姆定律，依据电阻的变化，找到电流及电压的变化，逐项判断即可，也可以根据“串反并同”分析。
10.【答案】
【解析】解：连接，设与交于点，过点做的垂线，交于点。
A.根据对称性可知点的电势为 代入数据得：
即，所以为等势面，点在直线上，故D点的电势为，故A正确；
B.根据沿电场线电势降低，可知匀强电场方向为方向，即匀强电场平行于轴，且沿着轴负方向，故B错误；
C.根据几何关系有 代入数据得：
匀强电场的电场强度的大小为 代入数据得：，故C正确；
D.点、点为等势面上的两点，将一电子从点移动到点，电场力不做功，故D错误。
故选：。
利用等势线与电场强度垂直可以作图，然后列方程求解即可。
本题考查学生对电势和电场强度之间的关系的理解和运用，需要注意的是等势线与电场强度垂直。
11.【答案】充电 稳定在某一数值 电荷量
【解析】解：开关接时，因为电源两端电压大于电容器两板间电压，所以有电荷流到电容器上，在给电容器充电，在充电过程中，随着电容器上所带电荷量的增多，两板间电压逐渐增大，当增大到和电源电压相等时，停止充电，电压表测量的就是电容器两板间的电压。
根据可得，所以图像与坐标轴所围面积表示充电完成后电容器上所带的电荷量。
故答案为：充电，稳定在某一数值；电荷量。
当电容器两板间电压低于电源电压时，给电容器充电，当电容器两板间电压等于电源电压时，充电完毕；
根据根据判断即可。
要知道给电容器充电过程，就是电容器两极板带电荷量增加的过程，也是两板间电压升高的过程。
12.【答案】 左端
【解析】解：螺旋测微器的精确值为，金属丝直径；
滑动变阻器采用分压式接法，闭合开关前滑动变阻器的滑片应滑至最左端；
根据欧姆定律，改装后的电压表的内阻
根据串联电路的特点，串联电阻
根据电阻定律
金属丝的电阻率。
故答案为：；左端；；。
螺旋测微器的精确值为，测量值固定刻度对应示数对齐格数估读一位精确度；
滑动变阻器采用分压式接法，闭合开关前滑动变阻器的滑片应滑至分压电压为零的那一端；
串联电阻具有分压作用，根据欧姆定律结合串联电路的特点求解串联电阻；
根据电阻定律求金属丝的电阻率。
本题考查了螺旋测微器的读数、电压表的改装以及金属丝电阻率的测定；知道滑动变阻器分压式接法，闭合开关前滑动变阻器的滑片应处的位置；电压表改装前后，通过表头的电流不变。
13.【答案】解：灯泡恰好正常发光，则其电压，功率
由，解得：
故通过电动机的电流
电动机的电功率
根据闭合电路欧姆定律得
解得：
答：电动机的电功率为。
电源的内阻为。
【解析】由公式求出灯泡的电流，从而求得通过电动机的电流。由公式求解电动机的电功率；
根据闭合电路欧姆定律求解电源的内阻。
解答本题时，要注意电动机工作时其电路不是纯电阻电路，求电功率只能用公式。
14.【答案】解：粒子在电容器中沿水平方向做匀速直线运动，运动时间
由牛顿第二定律可知，粒子的加速度大小
粒子射出电热器时沿垂直于板面方向的偏移量
解得：
答：带电粒子在电容器中的运动时间是；
带电粒子在电容器中运动时的加速度大小是；
带电粒子射出电容器时沿垂直于板面方向偏移的距离是。
【解析】粒子在电容器中做类平抛运动，应用匀速运动的位移时间公式求出粒子的运动时间。
应用牛顿第二定律求出粒子加速度大小。
应用匀变速直线运动的位移时间公式求出粒子的偏移量。
分析清楚带电粒子的运动过程与运动性质，应用牛顿第二定律与运动学公式可以解题。
15.【答案】解：带电小球放置于点时恰好能保持静止，根据受力平衡有
根据库仑定律有
代入数据解得
根据电势能变化量和电场力做功的关系有
B、两点间的电势差
解得
、两点间的电势差
小球从点到达点的过程中，根据动能定理有
代入数据解得
答：求小球所带的电荷量为；
求、两点间的电势差为；
若将带电小球从点由静止释放，不计空气阻力，则小球到达点时的速度大小为。
【解析】根据带电小球的平衡条件写出平衡方程求解；
根据电场力做功和电势能变化的关系列式求解；
小球从到，根据动能定理写方程进行解答。
熟练掌握库仑定律求解平衡问题，根据电场力做功的特点解决实际问题。
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