北京市2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期期中物理試題（含答案）

北京2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期中練習(xí)高二物理（選考）命題人：高二物理組 審題人：高二物理組2024.11說明：本試卷共8頁，共100分。考試時(shí)長90分鐘。一、本題共14小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題意的。（每小題3分，共42分）1．定義式和決定式反映了人們對自然界認(rèn)識(shí)的不同層次，定義式側(cè)重描述客觀世界，刻畫自然界是怎樣的；決定式則側(cè)重對客觀世界的因果解釋，解釋自然界為什么是這樣的。關(guān)于定義式和決定式，下列說法正確的是（）A．是決定式，它適用于任何電場B．決定式，它只適用于真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場C．是決定式，它只適用于勻強(qiáng)電場D．是定義式，它不適用于平行板電容器2．某區(qū)域靜電場的電場線分布如圖所示，a、b、c是電場中的三個(gè)點(diǎn)。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)電場強(qiáng)度大小關(guān)系為B．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)電勢關(guān)系為C．電子在a、b、c三點(diǎn)的電勢能關(guān)系為D．將質(zhì)子從b點(diǎn)由靜止釋放，僅在靜電力作用下將沿電場線運(yùn)動(dòng)3．靜電場中某一電場線與x軸重合，電場線上各點(diǎn)的電勢在x軸上的分布如圖所示，圖中曲線關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)O對稱。在x軸上取A、B、C、D四點(diǎn)，A和D、B和C分別關(guān)于O點(diǎn)對稱。下列說法正確的是（）（）A．C點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向與x軸正方向相反B．C、D兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度C．試探電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做正功D．同一試探電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)具有的電勢能相等4．經(jīng)過精確校準(zhǔn)的電壓表和，分別用來測定如圖所示電路中R兩端a、b間的電壓，讀數(shù)依次為12.7V和12.3V，則（）A．電壓表的內(nèi)阻大于的內(nèi)阻 B．電壓表的內(nèi)阻小于的內(nèi)阻C．a(chǎn)、b間的實(shí)際電壓應(yīng)小于12.3V D．a(chǎn)、b間的實(shí)際電壓應(yīng)介于12.3V與12.7V之間5．如圖所示，以點(diǎn)電荷為球心畫出兩個(gè)球面1和2，半徑分別為和，a點(diǎn)位于球面1上，b點(diǎn)位于球面2上，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢 B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)場強(qiáng)比為C．穿過球面1的電場線總條數(shù)比穿過球面2的多 D．將帶正電的點(diǎn)電荷q從a點(diǎn)移動(dòng)到b電勢能減小6．某示波器在、不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)光斑位于屏幕中心，現(xiàn)給其加如圖所示偏轉(zhuǎn)電壓，則在光屏上將會(huì)看到下列哪個(gè)圖形（圓為熒光屏，虛線為光屏坐標(biāo)）（）A． B． C． D．7．下列選項(xiàng)中的各圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標(biāo)出，且電荷均勻分布，各圓環(huán)間彼此絕緣。坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度最大的是（）A． B．C． D．8．如圖所示，掃地機(jī)器人由主機(jī)和充電座兩部分構(gòu)成。充電座接在220V的插座上，可以對主機(jī)的電池進(jìn)行充電。在某品牌掃地機(jī)器人的說明書上獲得下表中的參數(shù)，由這些參數(shù)可知（）主機(jī)電池電動(dòng)勢、容量14.4V、5200mA·h額定電壓14.4V額定功率69W充電座額定功率28W額定輸出電壓20V額定輸出電流1.2AA．主機(jī)電池充電完畢儲(chǔ)存的電能約為5200JB．主機(jī)以額定功率工作的時(shí)間約為2hC．充電座以額定功率工作時(shí)1s內(nèi)輸出的電能約為28JD．充電座以額定功率工作時(shí)1s內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能為4J9．某同學(xué)用一個(gè)微安表頭（量程1mA，內(nèi)阻90Ω）電阻箱和電阻箱組裝一個(gè)多用電表，有電流10mA和電壓4V兩擋，改裝電路如圖所示，則、應(yīng)調(diào)到多大阻值（）A． B．C． D．10．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在真空中的兩塊不帶電的金屬板相距很近時(shí)，它們之間會(huì)存在一種作用。力。這一現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是與量子力學(xué)中的真空零點(diǎn)能相關(guān)的宏觀現(xiàn)象，可以形象理解為金屬板之間充滿了具有能量的電磁波，當(dāng)它們相互靠近時(shí)（如圖所示），兩板間的一些波會(huì)逐漸被“擠壓”出去，使得周圍空間的能量高于兩板之間的能量，推動(dòng)它們繼續(xù)靠近，從而表現(xiàn)得像是存在一種作用力的效果。已知這種作用力F與普朗克常量h、真空中電磁波的波速c、平行金屬板間的距離d以及兩板間的正對面積S有關(guān)。你可能不會(huì)求解F的表達(dá)式，但根據(jù)所學(xué)的知識(shí)你可以對F表達(dá)式的合理性做出一些判斷。已知普朗克常量的單位是J·s，根據(jù)你的判斷，下列關(guān)于F的表達(dá)式可能正確的是（）（式中的是無單位的物理常量）（）A． B． C． D．二．不定項(xiàng)選擇題本題共4個(gè)小題，每題至少有一個(gè)選項(xiàng)是符合題意的。（每小題3分，共12分）11．如圖所示，兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B彼此接觸，起初它們不帶電。手握絕緣手柄，把帶正電的導(dǎo)體C置于A附近。下列說法正確的是（）A．此時(shí)A電勢低，B電勢高B．先把A、B分開，然后移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合C．先用手摸一下B后再移開C，A、B均帶負(fù)電D．A、B分開后，若A帶上了的電荷，則B一定帶上了的電荷12．如圖所示，三條虛線表示某點(diǎn)電荷電場的等勢面．一帶電粒子僅受電場力作用，沿實(shí)線運(yùn)動(dòng)，A、B、C、D、G是軌跡與等勢面的交點(diǎn)。則（）A．產(chǎn)生電場的點(diǎn)電荷和運(yùn)動(dòng)的帶電粒子都帶正電B．帶電粒子經(jīng)過B、G兩點(diǎn)時(shí)加速度一樣大C．帶電粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中電勢能減小D．帶電粒子從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中動(dòng)能先減小后增大13如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢為E的直流電源（不計(jì)內(nèi)阻）連接，下極板接地，開關(guān)S初始閉合，一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)，下列說法正確的是（）A．油滴帶正電荷B．將上極板向上移動(dòng)一小段距離，電容器的電容減小C．上極板向左平移一小段距離，油滴仍保持靜止D．?dāng)嚅_開關(guān)S，將上極板向下平移一小段距離P點(diǎn)電勢升高14．如圖所示，正電荷Q均勻分布在半徑為r的金屬球面上，沿x軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小和電勢分別用E和表示。選取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，下列關(guān)于x軸上各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小E或電勢隨位置x的變化關(guān)系圖，不正確的是（）A． B．C． D．三、實(shí)驗(yàn)題（共18分）15．（8分）（1）如圖1所示為“研究影響平行板電容器電容的因素”的實(shí)驗(yàn)裝置，以下說法正確的是______。A．A板與靜電計(jì)的指針帶的是異種電荷B．甲圖中將B板上移，靜電計(jì)的指針偏角減小．C．乙圖中將B板左移，靜電計(jì)的指針偏角不變D．丙圖中將電介質(zhì)插入兩板之間，靜電計(jì)的指針偏角減小（2）利用如圖2甲所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，電流傳感器可以捕捉到瞬間的電流變化，直流電源電動(dòng)勢9V，內(nèi)阻可忽略，實(shí)驗(yàn)過程中屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的圖像如圖2乙所示。①關(guān)于電容器充電過程中電容器兩極間電壓U、電容器所帶電荷量Q隨時(shí)間t變化的圖像，下面四個(gè)圖像中，正確的是______。②如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻，充電時(shí)曲線與橫軸所圍成的面積將______（填“增大”“不變”或“變小”）；充電時(shí)間將______（填“變長”“不變”或“變短”）。③電容器充電后就儲(chǔ)存了能量，某同學(xué)研究電容器儲(chǔ)存的能量E與電容器的電容C、電荷量Q及電容器兩極間電壓U之間的關(guān)系。他從等效的思想出發(fā)，認(rèn)為電容器儲(chǔ)存的能量等于把電荷從一個(gè)極板搬運(yùn)到另一個(gè)極板過程中克服電場力所做的功。為此他做出電容器兩極間的電壓U隨電荷量Q變化的圖像如圖3所示。按他的想法，下列說法正確的是______。A．圖線的斜率越大，電容C越大B．搬運(yùn)的電量，克服電場力所做的功近似等于上方小矩形的面積C．對同一電容器，電容器儲(chǔ)存的能量E與兩極間電壓U成正比D．若電容器電荷量為Q時(shí)儲(chǔ)存的能量為E，則電容器電荷量為時(shí)儲(chǔ)存的能量為（3）某學(xué)習(xí)小組在“用傳感器觀察電容器放電過程”的實(shí)驗(yàn)中得到的圖像如圖所示，已知圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積約40個(gè)小方格，則電容器釋放的電荷量約為______C16．（10分）在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm。（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某次測量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為______mm（該值接近多次測量的平均值）。（2）用伏安法測金屬絲的電阻。實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動(dòng)勢為3V，內(nèi)阻約1Ω）、電流表（內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（內(nèi)阻約3kΩ）、滑動(dòng)變阻器R（0~20Ω，額定電流2A）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)123456U/V0.200.601.001.502.002.70I/A0.020.080.130.200.260.35由以上數(shù)據(jù)可知，選用的是圖2中的______（選填“甲”或“乙”）圖。（3）圖3是測量的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線。請根據(jù)圖2所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖3中實(shí)物間的連線。（4）這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖4所示，圖中已標(biāo)出了測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請?jiān)趫D4中標(biāo)出第4次測量數(shù)據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出圖線。由圖線得到金屬絲的阻值______（保留兩位有效數(shù)字）。（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為______（填選項(xiàng)前的符號(hào)）。A． B． C． D．四、計(jì)算題（共40分）17．（8分）在水平方向的勻強(qiáng)電場中，用絕緣輕繩懸掛一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球，小球靜止時(shí)輕繩與豎直方向的夾角為，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。（1）求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E；（2）若剪斷輕繩，求小球此后在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小a；（3）若撤去電場，小球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)擺動(dòng)，求小球擺到最低點(diǎn)時(shí)受到一輕繩的拉力大小T。18．（8分）如圖所示，為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出（初速度可忽略不計(jì)），經(jīng)燈絲與A板間的電壓加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中（偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場，兩平行金屬板板長l，兩極板相距d，兩板間所加電壓為，然后從板間飛出射到距板的熒光屏上（不計(jì)重力，熒光屏中點(diǎn)在兩板間的中央線上，電子質(zhì)量m，電量e）。求：（1）電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的速度v大??？（2）電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角度的正切值？（3）電子在熒光屏上的偏移量Y？（4）示波器的靈敏度定義為偏轉(zhuǎn)電場中每單位偏轉(zhuǎn)電壓所引起的偏轉(zhuǎn)量，試分析說明示波器的靈敏度的決定因素。19．（12分）導(dǎo)體內(nèi)存在大量可以自由移動(dòng)的自由電荷，由于恒定電場的作用，這些自由電荷定向運(yùn)動(dòng)形成電流，但是，導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率是增加的，而運(yùn)動(dòng)過程中它們會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速，因此自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化。一段橫截面積為S的金屬直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子的質(zhì)量為m，電子的電荷量為e。該導(dǎo)線通有電流時(shí)，電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速度用v表示。（1）求導(dǎo)線中的電流I。（2）按照經(jīng)典理論，電子在金屬中運(yùn)動(dòng)的情形是這樣的；在外加電場（可通過加電壓實(shí)現(xiàn)）的作用下，自由電子發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，便產(chǎn)生了電流。電子在運(yùn)動(dòng)的過程中要不斷地與金屬離子發(fā)生碰撞，將動(dòng)能交給金屬離子，而自己的動(dòng)能降為零，然后在電場的作用下重新開始加速運(yùn)動(dòng)（為簡化問題，我們假定：電子沿電流方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)），經(jīng)加速運(yùn)動(dòng)一段距離后，再與金屬離子發(fā)生碰撞。電子在兩次碰撞之間走的平均距離叫自由程，用L表示。請從宏觀和微觀相聯(lián)系的角度，結(jié)合能量轉(zhuǎn)化的相關(guān)規(guī)律，說明金屬導(dǎo)體的電阻率與哪些因素有關(guān)。（3）以下對直導(dǎo)線內(nèi)部做進(jìn)一步分析：設(shè)導(dǎo)線單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子電荷量為e，自由電子定向移動(dòng)的平均速率為?，F(xiàn)將導(dǎo)線中電流I與導(dǎo)線橫截面積S的比值定義為電流密度，其大小用f表示。a．請建立微觀模型，利用電流的定義式，推導(dǎo)b．從宏觀角度看，導(dǎo)體兩端有電壓，導(dǎo)體中就形成電流，從微觀角度看，若導(dǎo)體內(nèi)沒有電場，自由電子就不會(huì)定向移動(dòng)。設(shè)導(dǎo)體的電阻率為，電導(dǎo)率就是電阻率的倒數(shù)，即，導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)為E，請推導(dǎo)出j、、E三者間滿足的關(guān)系式。20．（12分）反證法、圖像法、模型建構(gòu)等方法是物理學(xué)中常用的思想方法。（1）請你從下面兩個(gè)問題中選擇一個(gè)利用反證法進(jìn)行證明。①電場線和等勢面垂直；②是否存在如圖所示的電場，電場線相互平行，但間距不相等？請說明理由。（2）小文同學(xué)在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，也設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，電路如圖乙所示，R為保護(hù)電阻，已測出電阻絲的橫截面積為S，用一個(gè)帶有接線柱的小金屬夾沿電阻絲滑動(dòng)，可改變接入電路中電阻絲的長度L，實(shí)驗(yàn)中記錄了幾組不同長度L對應(yīng)的電流I．他準(zhǔn)備利用圖象法處理數(shù)據(jù)來計(jì)算該電阻絲的電阻率。請分析說明小文同學(xué)應(yīng)該做出怎樣的線性函數(shù)圖象，并定性畫出該圖象：請指出在本實(shí)驗(yàn)中電流表的內(nèi)阻對該電阻絲電阻率的測量結(jié)果有無影響。（3）“星空浩瀚無比，探索永無止境”人類從未停止對宇宙的探索，中國航天事業(yè)正在創(chuàng)造更大的輝煌。在航天器到達(dá)預(yù)定高度后，通常使用離子推進(jìn)器作為動(dòng)力裝置再進(jìn)行姿態(tài)和軌道的微小修正。如圖2所示，推進(jìn)劑從P處注入，在A處電離出正離子，B、C之間加有恒定電壓U，正離子進(jìn)入B時(shí)的速度忽略不計(jì)，經(jīng)加速形成電流為I的離子束后噴出。已知單位時(shí)間內(nèi)噴出的離子質(zhì)量為。為研究方便，假定離子推進(jìn)器在太空飛行時(shí)不受其它外力，忽略推進(jìn)器運(yùn)動(dòng)的速度。求推進(jìn)器獲得的推力的大小F。北京2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期中練習(xí)高二物理命題人：高二物理組 審題人：高二物理組2024.11說明：本試卷共6頁，共100分?？荚嚂r(shí)長90分鐘。一．本題共10小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題意的（每小題3分，共30分）12345678910BDCABDBDDA二、本題共4個(gè)小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有兩個(gè)選項(xiàng)是符合題意的（每小題3分，共12分）11121314CDBDBCABD三、實(shí)驗(yàn)題（共18分）15．（8分）（1）D；（2）①AC；②不變；變短；③BD（3）16．（10分）（1）0.300mm；（2）甲；（3）見圖3；（4）見圖4；7.7Ω（7.1~7.9之間）；（5）C；三．計(jì)算題（共40分，17、18題各8分，19、20題各12分）17．解：（1）對小球受力分析，小球受重力、電場力和輕繩拉力，根據(jù)平衡條件能得到，解得；（2）剪斷輕繩后，小球所受的合力大小根據(jù)牛頓第二定律得；（3）設(shè)小球擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度為，輕繩長為，撤去電場擺到最低點(diǎn)過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有，小球在最低點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有聯(lián)立解得：。18．（解：（1）電子在加速電場中加速，根據(jù)動(dòng)能定理，解得（2）電子在偏轉(zhuǎn)電場里做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向，豎直方向加速度豎直分速度電子速度偏轉(zhuǎn)角度的正切值聯(lián)立解得：（3）離開電場時(shí)，速度反向延長交類平拋水平位移中點(diǎn)，據(jù)幾何知識(shí)得：解得：。（4）則靈敏度為，與和有關(guān)19．解：（1）因?yàn)橥ㄓ须娏鲿r(shí)，導(dǎo)體中的自由電子定向移動(dòng)的平均速度為F，所以時(shí)間t內(nèi)，自由電子運(yùn)動(dòng)的長度為，在導(dǎo)體中的體積為，即通過某一橫截面的自由電子數(shù)為，這些自由電子的電荷量為由電流的定義式可得，導(dǎo)體中的電流（2）設(shè)每個(gè)自由程之間的電壓為U，自由電子碰撞前的速度為v，則有從宏觀角度來看，由電阻定律可得一個(gè)自由程長度的導(dǎo)體電阻大小為：再由歐姆定律可得，該導(dǎo)體內(nèi)的電流大小為：從微觀角度來看，電流的微觀表達(dá)式為：又因?yàn)樽杂呻娮釉谝粋€(gè)自由程內(nèi)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以有：以上各式聯(lián)立可得：所以金屬導(dǎo)體電阻率的影響影響因素有：自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速度，單位體積的自由電子數(shù)，自由程的長度（3）a．在直導(dǎo)線內(nèi)任選一個(gè)橫截面，在時(shí)間內(nèi)以為底，為高的柱體內(nèi)的自由電子都將從此截面通過，由電流及電流密度的定義知：，其中，代入上式可得：b．（猜想