2023-2024年河北省石家莊二中教育集團(tuán)高二上學(xué)期期中考試物理試題

石家莊二中教育集團(tuán)2023-2024學(xué)年度高二年級(jí)上學(xué)期期中考試物理試卷一、單選題1.靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場(chǎng)使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵在電場(chǎng)作用下與氣流分離。如圖所示為其電場(chǎng)分布簡(jiǎn)圖，下列說(shuō)法正確的是（）A.虛線可能是等勢(shì)線 B.電場(chǎng)強(qiáng)度C.粉塵將在電場(chǎng)力作用下沿著虛線運(yùn)動(dòng) D.負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于其在A點(diǎn)的電勢(shì)能【答案】D【解析】A．電極是等勢(shì)體，其表面是等勢(shì)面，根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直可知虛線應(yīng)是電場(chǎng)線，故A錯(cuò)誤；B．由電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，可知，故B錯(cuò)誤；C．電場(chǎng)線是曲線，若釋放粉塵，在電場(chǎng)力作用下粉塵不會(huì)沿著虛線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．電場(chǎng)線由高壓電源的正極到負(fù)極，所以點(diǎn)的電勢(shì)高，點(diǎn)的電勢(shì)低，由電勢(shì)能公式可知，電子在點(diǎn)的電勢(shì)能小于其在點(diǎn)的電勢(shì)能，故D正確。故選D。2.某養(yǎng)殖場(chǎng)為了使飼養(yǎng)員及時(shí)關(guān)注動(dòng)物們的飲水情況，設(shè)計(jì)了一款牛羊飲水提示器，其工作原理如圖所示，動(dòng)物們飲水過(guò)后滑片上移，電表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是（）A.若電表為電壓表，向水槽內(nèi)添水時(shí)電壓表示數(shù)變小B.若電表為電壓表，減小可提高靈敏度C.若電表電流表，向水槽內(nèi)添水時(shí)電流表示數(shù)變小D.若電表為電流表，與電壓表相比，電路更節(jié)能【答案】B【解析】A．若電表為電壓表，向水槽內(nèi)添水時(shí)，彈簧被壓縮，滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng)，則電壓表示數(shù)變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．若電表為電壓表，電壓表讀數(shù)為，則，（為滑動(dòng)變阻器滑片以上的電阻），則減小，可使變化單位電阻的電壓變大，即可提高靈敏度，選項(xiàng)B正確；C．若電表為電流表，向水槽內(nèi)添水時(shí)彈簧被壓縮，滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，則總電阻減小，則電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．若電表為電流表，與電壓表相比，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻較小，則電路中的電流較大，則電路消耗的電能更大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。3.如圖為完全相同的兩個(gè)正三角形和組成的正六角星，點(diǎn)為圖形正中心，現(xiàn)在、、、頂點(diǎn)各放一個(gè)電量為的正電荷，在、頂點(diǎn)各放一個(gè)電量為的負(fù)電荷，已知邊長(zhǎng)為，則點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】因兩點(diǎn)的正電荷在點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零；點(diǎn)到六個(gè)點(diǎn)的距離均為，則兩點(diǎn)的電荷在點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為，方向沿方向；同理兩點(diǎn)的電荷在點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為，方向沿方向，則合場(chǎng)強(qiáng)為，故選A。4.掃地機(jī)器人，又稱自動(dòng)打掃機(jī)、智能吸塵器、機(jī)器人吸塵器等，是智能家電的一種，能憑借人工智能，自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清理工作．掃地機(jī)器人由主機(jī)和充電座兩部分構(gòu)成，充電座可以對(duì)主機(jī)的電池進(jìn)行充電．某品牌掃地機(jī)器人的說(shuō)明書上有下列參數(shù)。由這些參數(shù)可知（）A.該掃地機(jī)器人以額定功率工作時(shí)間約為B.該掃地機(jī)器人電池充電完畢儲(chǔ)存電能約為C.充電座以額定功率工作時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能約為D.充電座以額定功率工作時(shí)內(nèi)輸出的電能約為【答案】C【解析】B．其中，根據(jù)電能公式，故B錯(cuò)誤；A．根據(jù)，可知，故A錯(cuò)誤；D．根據(jù)，故充電座以額定功率工作時(shí)內(nèi)輸出的電能約為，故D錯(cuò)誤；C．充電座以額定功率工作時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能為，故C正確。故選C。5.空間中有沿軸正向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一通電直導(dǎo)線與x軸平行放置時(shí)受到的安培力為。若將該導(dǎo)線做成圓環(huán)如圖放置在坐標(biāo)平面內(nèi)，并保持通過(guò)的電流不變，則圓環(huán)受到的安培力大小為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】設(shè)通電直導(dǎo)線的長(zhǎng)度為，電流為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，則平行放置時(shí)受到的安培力為，將該導(dǎo)線做成圓環(huán)后，設(shè)圓環(huán)半徑為，則此時(shí)導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的與磁場(chǎng)垂直的有效長(zhǎng)度為，即為，則圓環(huán)受到的安培力大小為，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)有，聯(lián)立解得，圓環(huán)受到的安培力大小為，故選B。6.某太空探測(cè)器上搭載了中性原子探測(cè)儀，在其入口處安裝了高壓偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，形成強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，對(duì)宇宙中其它帶電粒子進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，以免其射到探測(cè)器上產(chǎn)生干擾信號(hào)，已知該系統(tǒng)由長(zhǎng)度、間距的兩平行極板組成，當(dāng)兩板加一定電壓時(shí)，恰好可將進(jìn)入平行極板的動(dòng)能為的氦核均偏轉(zhuǎn)到極板而被全部吸收。若保持該電壓不變，則（）A.若進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的為質(zhì)子，只有動(dòng)能不大于才能完全被極板吸收B.若進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的為質(zhì)子，只有動(dòng)能不大于才能完全被極板吸收C.若進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的為電子，只有動(dòng)能不大于才能完全被極板吸收D.若進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的為電子，不論電子動(dòng)能為多大，都不能被極板吸收【答案】B【解析】設(shè)平行板間電勢(shì)差為，當(dāng)兩板加一定的電壓時(shí)，恰好可將進(jìn)入平行極板的動(dòng)能為的氦核均偏轉(zhuǎn)到極板而被全部吸收，則有，，聯(lián)立可得可知，能被極板全部吸收的帶電粒子的最大初動(dòng)能與粒子的帶電量成正比，質(zhì)子和電子的帶電量是氦核帶電量的一半，所以進(jìn)入該偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子或質(zhì)子的最大初動(dòng)能不大于時(shí)，才能完全被極板吸收。故選B。7.如圖為直角三角形，其中，，?，F(xiàn)在空間中施加一個(gè)方向平行于該三角形平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，若處有一個(gè)放射源，能沿平面向各方向射出動(dòng)能為的電子，電子經(jīng)過(guò)、兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為和，不考慮電子間的相互作用，則該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】從到電場(chǎng)力做正功，則，從到電場(chǎng)力做負(fù)功，則，則場(chǎng)強(qiáng)沿方向的分量為，場(chǎng)強(qiáng)沿方向的分量為，則合場(chǎng)強(qiáng)，故選B。二、多選題8.小明同學(xué)在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中做帶電小球的豎直上拋實(shí)驗(yàn)，帶電小球拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，軌跡上、兩點(diǎn)在同一水平線上，為軌跡的最高點(diǎn)，上升高度為，小球在點(diǎn)拋出時(shí)的動(dòng)能為，在點(diǎn)的動(dòng)能為，不計(jì)空氣的阻力，下列說(shuō)法正確的是（）A.全過(guò)程中小球水平位移與最大高度的比值為B.全過(guò)程中小球水平位移與的比值為C.小球落到點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為D.小球從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程中最小動(dòng)能為【答案】BD【解析】A．小球豎直方向做初速度為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，有，初動(dòng)能為，水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有，在點(diǎn)的動(dòng)能，聯(lián)立可得，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)樯仙拖侣涞臅r(shí)間相同，則水平方向的、是連續(xù)相等時(shí)間的位移，對(duì)于初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之比為，故B正確；C．由，可得，由，可得，由，得小球落到點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為，故C錯(cuò)誤；D．由，，可得，可得合力與水平方向夾角為，則速度最小時(shí)，速度與合力垂直，則有，則最小動(dòng)能，故D正確。故選BD。9.金屬導(dǎo)體中自由電子在電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，在定向移動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到內(nèi)部阻力，其方向與自由電子定向移動(dòng)的速度方向相反，大小正比于自由電子定向移動(dòng)的速率，比例系數(shù)為。已知某種金屬材料單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為，元電荷為，忽略電子所受重力及其之間的相互作用，不計(jì)電子熱運(yùn)動(dòng)的影響，自由電子的定向移動(dòng)可視為勻速直線運(yùn)動(dòng)．如圖所示，一段長(zhǎng)為、橫截面積為的該金屬導(dǎo)體，當(dāng)其兩端電壓為時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.該金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率為B.由已知條件無(wú)法求出該金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率C.該金屬導(dǎo)體的電阻率為D.該金屬導(dǎo)體的電阻率為【答案】AC【解析】AB．電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則其合外力為零，根據(jù)平衡條件有，求得，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)電阻定律可得該段導(dǎo)體的電阻為，根據(jù)歐姆定律可得，又由電流的微觀表達(dá)式，聯(lián)立求得，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。10.某物理興趣小組利用圖示裝置來(lái)探究影響電荷間的靜電力的因素。是一個(gè)帶正電的物體，電荷量用表示，系在絕緣絲線上的帶正電的小球會(huì)在靜電力的作用下發(fā)生偏離，小球的電荷量用表示、質(zhì)量用表示，物體與小球間的距離用表示，靜電力常量為，重力加速度為，可認(rèn)為物體與小球在同一水平線上，則下列說(shuō)法正確的是（）A.該實(shí)驗(yàn)采用了理想實(shí)驗(yàn)法和控制變量法B.實(shí)驗(yàn)表明，電荷之間的靜電力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小C.由已知條件無(wú)法求得小球偏離豎直方向的角度D.由已知條件可以求得小球偏離豎直方向的角度的正切值為【答案】BD【解析】A．實(shí)驗(yàn)中將小球與物體看為點(diǎn)電荷，采用了理想模型法，并沒有進(jìn)行邏輯推理，即沒有采用理想實(shí)驗(yàn)法，實(shí)驗(yàn)中研究靜電力與間距關(guān)系時(shí)，保持電荷量不變，采用了控制變量法，故A錯(cuò)誤；B．通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以觀察到，物體與小球間距一定時(shí)，電荷量增大，小球偏離豎直方向的角度增大，電荷量一定時(shí)，間距增大，偏離豎直方向的角度減小，表明，電荷之間的靜電力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小，故B正確；C．令偏離豎直方向的角度為，對(duì)小球進(jìn)行分析有，解得可知，由已知條件可以求得小球偏離豎直方向的角度，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)上述可知，由已知條件可以求得小球偏離豎直方向的角度的正切值為，故D正確。故選BD。三、實(shí)驗(yàn)題11.在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的阻值約為，某同學(xué)先用刻度尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)刻度位置如圖所示，再用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻，然后算出該金屬材料的電阻率。（1）該電阻絲直徑的測(cè)量值_______；（2）實(shí)驗(yàn)中能提供的器材有：A．電壓表（量程，內(nèi)阻約）B．電壓表（量程，內(nèi)阻約）C．電流表（量程，內(nèi)阻約）D．電流表（量程，內(nèi)阻約）E．滑動(dòng)變阻器F．滑動(dòng)變阻器G．待測(cè)電阻H．電源（電動(dòng)勢(shì)為）及開關(guān)和導(dǎo)線若干該同學(xué)從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進(jìn)行測(cè)量，要求在流過(guò)金屬絲的電流相同情況下，電源消耗功率最小，并能較準(zhǔn)確地測(cè)出電阻絲的阻值，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖中標(biāo)出所選器材代號(hào)_______。（3）該同學(xué)連接好電路后，某次測(cè)量結(jié)果如圖所示，若電阻絲直徑取，請(qǐng)計(jì)算出金屬絲的電阻率為____（保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）[1]由螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)刻度位置可知，該電阻絲直徑的測(cè)量值；（2）[2]金屬絲的阻值約為，可知通過(guò)金屬絲的最大電流約為，電源電動(dòng)勢(shì)為，電源消耗功率最小，并能較準(zhǔn)確地測(cè)出電阻絲的阻值，可知電壓表選，電流表選，為便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器選，并用限流接法，又有，電流表用外接法，則有實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。（3）[3]由題圖可知，電流表的精確度為，電流表讀數(shù)為，電壓表的精確度為，電壓表的讀數(shù)為，若電阻絲直徑取，由歐姆定律和電阻定律，則有。12.隨著時(shí)代的進(jìn)步，如今各大商圈夜晚燈光秀都非常美麗。小張同學(xué)觀看后對(duì)其中的發(fā)光單元產(chǎn)生了興趣，他查找相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)一個(gè)發(fā)光單元是由一個(gè)定值電阻和三個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)而成（如左圖中虛線框內(nèi)的結(jié)構(gòu)），通過(guò)三個(gè)二極管發(fā)出紅、綠、藍(lán)三種顏色的光不同強(qiáng)弱的組合可以顯現(xiàn)出任意顏色的效果。為研究發(fā)光二極管的伏安特性并測(cè)量的值，小張同學(xué)設(shè)計(jì)了左圖的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。若認(rèn)為三個(gè)發(fā)光二極管完全相同，每個(gè)發(fā)光二極管的額定工作電壓為。圖中電源接直流電，電壓表的量程為、內(nèi)阻為，電流表為理想電表，量程為，完成下列操作中的要求或填空：（1）為完成實(shí)驗(yàn)并準(zhǔn)確測(cè)量，定值電阻應(yīng)該選擇（）A．B．C．D．（2）正確選擇后接通電源，小張由于失誤在間接了電壓，然后將的滑動(dòng)觸頭從端向端滑動(dòng)，記錄電壓表的示數(shù)和電流表的示數(shù)，并在右圖中繪出了部分圖線。當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)觸頭移動(dòng)到最右端時(shí)，電壓表的示數(shù)為，電流表的示數(shù)為，不考慮電表內(nèi)阻的影響，則的阻值為_______；（3）小張又將一個(gè)發(fā)光單元直接接到電動(dòng)勢(shì)為、內(nèi)阻為的電源兩端，在發(fā)光單元中，一個(gè)發(fā)光二極管的功率約為________。（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）【答案】（1）B；（2）；（3）【解析】（1）為完成實(shí)驗(yàn)并準(zhǔn)確測(cè)量，則電壓表的量程應(yīng)該擴(kuò)大到，則定值電阻，故選B。（2）當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)觸頭移動(dòng)到最右端時(shí)，三個(gè)二極管和電阻兩端的總電壓為，而電壓表的示數(shù)為時(shí)，此時(shí)每個(gè)二極管兩端的電壓為，電阻兩端的電壓為，電流表的示數(shù)為，則（3）設(shè)每個(gè)二極管兩端電壓為，電流為，則，即，將此函數(shù)關(guān)系的圖像畫在二極管的圖像上如圖；由圖像可知二極管的工作電壓和電流分別為，，功率為。四、計(jì)算題13.如圖所示，一束電子流經(jīng)的加速電壓加速后，在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩極板間所加電壓如右圖，電壓最大值為，兩極板間距，板長(zhǎng)，平行板的右邊緣與屏的距離。（電子流飛行速度極快，忽略其在電場(chǎng)中飛行過(guò)程中的電壓變化）（1）若電子在時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)，則其在兩極板間穿過(guò)時(shí)的偏移量y；（2）若該束電子流連續(xù)不斷地進(jìn)入電場(chǎng)，求一個(gè)周期后電子打在屏上的痕跡長(zhǎng)度?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）電子在加速電場(chǎng)中有，時(shí)刻，根據(jù)圖像可知，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為，電子做類平拋運(yùn)動(dòng)，則有，，解得；（2）電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)間均為上述的，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為時(shí)，電子打在點(diǎn)，當(dāng)電壓為最大值時(shí)有，解得，表明此時(shí)電子打在極板上，可知，電子在電壓為適當(dāng)值時(shí)，能夠恰好從下極板右邊緣飛出，此時(shí)打在屏上的側(cè)移最大，其側(cè)移等于一個(gè)周期后電子打在屏上的痕跡長(zhǎng)度，則有，令飛出極板時(shí)速度與水平方向夾角為，則有，令一個(gè)周期后電子打在屏上的痕跡長(zhǎng)度為，根據(jù)相似三角形有，解得。14.一通電導(dǎo)體棒用兩根相同的絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛在天花板上（如正面圖），靜止時(shí)每根細(xì)線張力為，細(xì)線長(zhǎng)，通電導(dǎo)體棒長(zhǎng)，棒兩側(cè)為輕質(zhì)導(dǎo)線?，F(xiàn)在空間中施加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)，使導(dǎo)體棒能夠到達(dá)偏離豎直方向最大擺角（如側(cè)面圖）的位置。（）（1）此時(shí)通入導(dǎo)體棒的電流為多大?（2）導(dǎo)體棒擺動(dòng)過(guò)程中的最大速度大小?【答案】（1）；（2）【解析】（1）導(dǎo)體