贵州2019-2020高二物理上学期期中试题（带解析Word版）

2019-2020 学年度第一学期高二半期考试 物理试卷 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 一、单选题（共 8 题，每题 4 分，共 32 分） 1.一根阻值为 R 的均匀电阻丝，在下列哪些情况中其阻值仍为 R（设温度不变）（　　） A. 当长度不变，横截面积增大一倍时 B. 当横截面积不变，长度增加一倍时 C. 当长度和横截面积都缩小为原来的一半时 D. 当长度扩大一倍而横截面积缩为原来的一半时 【答案】C 【解析】 由 R=ρL/S 可知，长度不变，横截面积增大一倍时，电阻变为原来的一半，故 A 错误；当横 截面积不变，长度增加一倍时电阻变为原来的 2 倍，故 B 错误；当长度和横截面积都缩小为 原来的一半时，电阻不变，选项 C 正确；当长度增大 1 倍时，横截面积缩小一半，电阻变化 原来的 4 倍，故 D 错误；故选 C． 2.如图所示为电场中的一条电场线，A、B 为其上的两点，以下说法正确的是（ ） A. EA 与 EB 一定不等， 与 一定不等 B. EA 与 EB 可能相等， 与 可能相等 C. EA 与 EB 一定不等， 与 可能相等 D. EA 与 EB 可能相等， 与 一定不等 【答案】D 【解析】 【详解】电场线越密的地方电场强度越大，由于只有一条电场线，无法看出电场线的疏密， 故 EA 与 EB 可能相等、可能不相等；沿着电场线电势一定降低，故φA 一定大于 φB；则 D 正确； 故选 D。 A ϕ B ϕ A ϕ B ϕ A ϕ B ϕ A ϕ B ϕ【点睛】电场强度的大小看电场线的疏密程度，电场线越密的地方电场强度越大，电势的高 低看电场线的指向，沿着电场线电势一定降低. 3.如图所示，将一个半径为 r 的不带电的金属球放在绝缘支架上，金属球的右侧放置一个电 荷量为 Q 的带正电的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离也为 r。由于静电感应在金属球 上产生感应电荷。设静电力常量为 k。则关于金属球内的电场以及感应电荷的分布情况，以下 说法中正确的是（ ） A. 金属球内各点的场强都是零 B. 感应电荷在金属球球心处激发的电场场强 ，方向向右 C. 金属球的右端带有正电荷，左端带有负电荷 D. 金属球右侧表面的电势高于左侧表面 【答案】A 【解析】 金属球处于静电平衡状态，所以金属球内各点的场强为零，A 正确，感应电荷在金属球球心处 激发的电场与点电荷在球心处的电场方向相反，大小相等，所以感应电荷在金属球球心处激 发的电场场强 ，方向向右，B 错误，根据同种电荷相斥，异种电荷相吸可得金属球 的右侧带有负电荷，左端带有正电荷，C 错误，金属球处于静电平衡状态，所以金属球是一个 等势体，D 错误。 4.一个阻值为 R 的电阻两端加上电压 U 后，通过电阻横截面的电荷量 q 随时间变化的图象如 图所示，此图象的斜率可表示为(　　) A. U B. R C. D. U R 1 R【答案】C 【解析】 根据 ，可知图线的斜率代表的是电流，而电流 ，选 C． 5.两个电压表 V1 和 V2 是由完全相同的两个电流表改装而成的，V1 量程是 5V，V2 量程是 15V。 现把 V1 和 V2 串联起来测量 15V～20V 电压。下列说法中正确的是（ ） A. V1 和 V2 的示数相同 B. V1 和 V2 指针偏转的角度相同 C. V1 和 V2 示数不同，指针偏转的角度也不同 D. V1 和 V2 的示数与 V1 和 V2 的内阻成反比 【答案】B 【解析】 两伏特表串联，流过两伏特表表头的电流相等，两伏特表指针偏转角度相等，由于流过伏特 表的电流相等而它们的内阻不同，则两伏特表两端电压不同，电压表读数不同，故 B 正确，AC 错误；因是串联关系，电流大小一样，两表的示数与内阻成正比，即两表读数之比等于两伏 特表内阻之比，故 D 错误；故选 B． 点睛：本题考查的是电压表的改装原理，电压表的内部电路为表头与分压电阻串联，相当于 大电阻，符合欧姆定律． 6.如图，△abc 中 bc=4cm，∠acb＝30°。匀强电场 电场线平行于△abc 所在平面，且 a、 b、c 点的电势分别为 3V、-1V、3V。下列说法中正确的是（ ） A. 电场强度的方向沿 ac 方向 B. 电场强度的大小为 2 V/cm C. 电子从 a 点移动到 b 点，电势能减少了 4 eV D. 电子从 c 点移动到 b 点，电场力做功为 4 eV 【答案】B 【解析】 【分析】 电场力做功量度电势能的变化．匀强电场的电场线为相互平行间隔相等的平行线，而等势线 的 qI t = UI R =与电场线垂直；由题意知 ac 连线为一条等势线，根据电场线与等势线的特点可确定电场线的 方向，再根据公式 U=Ed 求出电场强度. 【详解】因 ac 为等势面，则场强方向垂直于 ac 指向 b 点，选项 A 错误；电场强度的大小为 ，选项 B 正确；a 点电势高于 b 点，则电子从 a 点移动到 b 点， 电势能增加，选项 C 错误；电子从 c 点移动到 b 点，电场力做功为[3V-(-1V)](-e)=-4eV，选 项 D 错误；故选 B. 【点睛】题的关键在于找出等势面，然后才能确定电场线，要求学生明确电场线与等势线的 关系，能利用几何关系找出等势点，再根据等势线的特点确定等势面．知道公式 U=Ed 应用时 d 为沿着电场线方向的距离 7.一台电动机工作时输出的机械功率为 40kW，保持该机械功率，竖直提升质量为 的货物，阻力不计，则货物能达到的最大速度为 A. 0.2m/s B. 0.5m/s C. 2m/s D. 5m/s 【答案】A 【解析】 【详解】货物达到最大速度时，拉力等于重力，即：F=mg；设货物能达到 最大速度为 v。 由 P 额=Fv=mgv 得： ； A.此选项正确； BCD.此三项错误； 8.空间某一静电场 电势 φ 随 x 变化情况如图所示，下列说法中正确的是（ ） A. 空间各点场强的方向均与 x 轴垂直 B. 电荷沿 x 轴从 O 移到 x1 的过程中，电场力不做功 C. 正电荷沿 x 轴从 x1 移到 x2 的过程中，电场力做正功，电势能减小 D. 负电荷沿 x 轴从 x1 移到 x2 的过程中，电场力做正功，电势能减小 的 的 0 3 ( 1) 2 /4sin30 UE V cmd − −= = = 42.0 10 kg× 4 4 4 10 0.2m/s2 10 10 Pv mg ×= = =× ×【答案】C 【解析】 【详解】A.由图看出， 轴上各点电势不相等， 轴不是一条等势线，所以空间各点场强的方 向不与 轴垂直，故 A 错误； B.沿 轴从 移到 的过程中电势减小，任意两点间电势差不为零，电场力做功不为零，故 B 错误； C.正电荷沿 轴从 移到 的过程中电势降低，根据 可知电荷的电势能减小，电场 力做正功，则 C 正确； D.负电荷沿 轴从 移到 的过程中电势降低，根据 可知电荷的电势能增加，电场 力做负功，故 D 错误。 二、多选题（共 4 题，每题 4 分，共 16 分） 9. A、B、C 三个线性电阻的 U—I 图象如图所示，下列分析正确的是：（ ） A. 若三个电阻串联，则Ａ的功率最大。 B. 若三个电阻并联，则 C 的功率最大。 C. 三个电阻中，A 的电阻阻值大。 D. 三个电阻中，C 的电阻阻值大。 【答案】ABC 【解析】 试题分析：U—I 图像中斜率表示电阻大小，由此可知电阻 A 的阻值最大，若三个电阻串联， 三个电阻的电流相同，由 可知则Ａ的功率最大，A 对；C 的电阻最小，由 可知若 三个电阻并联，则 C 的功率最大，B 对；同理 C 对；D 错； 考点：考查 U-I 图像的利用 点评：本题难度较小，考查的知识点比较单一，根据图像得出电阻的大小关系，选择合适的 电功率公式进行判断是本题的关键 10.如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过 x x x x O 1x x 1x 2x PE qϕ= x 1x 2x PE qϕ=该电场区域时的运动轨迹， a、b 是轨迹上的两点(先后经过 a，b 两点)。若带电粒子在运动 过程中只受到电场力作用，下列说法正确的是（ ） A. 粒子一定带正电 B. 带电粒子在 a 点的加速度一定大于在 b 点的加速度 C. 带电粒子在 a 点的动能一定大于在 b 点的动能 D. 带电粒子在 a 点的电势能一定大于在 b 点的电势能 【答案】BC 【解析】 【详解】A.由图可知粒子的运动轨迹向右下方弯曲，说明粒子在 、 两点受到的电场力沿电 场线向左，由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性，故 A 错误； B.根据电场线的疏密程度可知带电粒子在 点的电场强度一定大于在 点的电场强度，根据 和牛顿第二定律得带电粒子在 点的加速度一定大于在 点的加速度，故 B 正确； CD. 带电粒子由 到 ，电场力做负功，动能减小，带电粒子在 点的动能一定大于在 点的 动能，根据能量守恒可知带电粒子在 点的电势能一定小于在 点的电势能，故 C 正确，D 错 误。 11.将一电荷量 q=-2.0×10﹣6C 的电荷从无穷远处移至电场中的 A 点，克服电场力做功 3.0×10﹣4J，再将电荷从 A 点移至 B 点的过程中，电场力做功 2.0×10﹣4J，规定无穷远处的 电势能为零．则（　　） A. 电荷在 A 点的电势能为-3.0×10﹣4J B. A 点的电势为-150 V C. B 点的电势为-50 V D. 将电荷量为+2.0×10﹣6C 的电荷从 B 点移到无穷远处的过程中，电荷的电势能将增加 1.0×10﹣4J 【答案】BC 【解析】 a b a b F qE= a b a b a b a b将 电 荷 量 为 q=-2.0×10﹣6C 的 点 电 荷 从 无 穷 远 处 移 至 电 场 中 A 点 ， 克 服 电 场 力 做 功 3.0×10﹣4J，其电势能增加了 3.0×10﹣4J，可知电荷在 A 点的电势能 EpA=3.0×10﹣4J，故 A 错 误 ；A 点 的 电 势 ， 故 B 正 确 ；AB 间 的 电 势 差 为 ： ， 根据 UAB=φA-φB 知，φB=φA-UAB=[-150-（-100）] V=-50 V，故 C 正确；B 点与无穷远处间的电势差 UB∞=﹣50 V，则将电荷量为+2.0×10﹣6C 的电 荷从 B 点移到无穷远处的过程中，电场力做功 WB∞=qUB∞=-2.0×10﹣6×（-50）J=1.0×10﹣4J， 所以电荷的电势能减少 6×10﹣5J，故 D 错误。所以 BC 正确，AD 错误。 12.如图所示，真空中两虚线圆为以 O 为圆心的同心圆，分别于坐标轴交于 abcd、efgh；在 ac 两点固定两个等量点电荷 ，bd 两点固定两个等量点电荷 ，下列说法正确的是： （ ） A. g、f 两点的电场强度相同 B. e、h 两点的电势相同 C. 将质子从 e 移到 o 电场力一直做正功 D. 将质子从 o 移到 f 电场力一直做正功 【答案】BCD 【解析】 试题分析：根据电场的叠加原理可知，两个正电荷和两个负电荷在 g 点产生的场强方向沿 y 轴正向，则 g 点的场强方向沿 y 轴正向．两个正电荷和两个负电荷在 f 点产生的场强方向沿 y 轴负向，则 f 点的场强方向沿 y 轴负向，g、f 两点场强大小相等，方向相反，所以电场强度 不同，故 A 错误；在两个正电荷形成的电场中，根据对称性可知，e、h 两点的电势相同．在 两个负电荷形成的电场中，根据对称性可知，e、h 两点的电势也相同．则根据叠加原理可知， e、h 两点的电势相同，故 B 正确；根据电场线的分布可知，eo 间的电场线方向沿 ，质 子所受的电场力方向由 ，则将质子从 e 移到 o 电场力一直做正功，故 C 正确；根据电 4 6 3 10 1502 10 PA A E V Vq ϕ − − ×= = = −− × 4 6 2 10 1102 10 AB AB WU V Vq − − ×= = = −− × Q+ Q− e o→ e o→场线的分布可知，of 间的电场线方向沿 ，质子所受的电场力方向由 ，则将质子 从 o 移到 f 电场力一直做正功，故 D 正确。 考点：电势差与电场强度的关系、电势 【名师点睛】解决本题的关键是掌握等量同种电荷电场线和等势面的分布情况，熟练运用电 场的叠加原理来分析电场强度和电势关系。 三、实验题（共 2 题，每空 2 分，共 16 分） 13.小明在研究由某种新材料制成 圆柱体电学元件(图甲所示)的过程中，进行了如下操作： (1) 用 20 分度的游标卡尺测量其长度如图乙所示，由图可知其长度为________mm，用螺旋 测微器测量其直径如图丙所示，其直径为________mm； 【答案】 (1). 4.20 (2). 4.700 【解析】 游标卡尺的主尺读数为 4mm，游标读数为 0.05×4mm=0.20mm，所以最终读数为 4.20mm； 螺旋测微器固定刻度为 4.5mm，可动刻度为 0.01×20.0=0.200mm，所以最终读数为 4.700mm． 14.要测绘额定电压为 2V 的日常用小电珠的伏安特性曲线，所供选择的器材除了导线和开关 外，还有以下一些器材可供选择： A.电源 E（电动势 3.0V，内阻可不计） B.电压表 V1（量程为 0～3.0V，内阻约 2kΩ） C.电压表 V2 （0～15.0V，内阻约 6kΩ） D.电流表 A1（0～0.6A，内阻约 1Ω） E.电流表 A2 （0～100mA，内阻约 2Ω） F.滑动变阻器 R1（最大值 10Ω） G.滑动变阻器 R2（最大值 2kΩ） （1）为减少实验误差，实验中电压表应选择__________，电流表应选择__________，滑动变 阻器应选择__________（填各器材的序号） 的 o f→ o f→（2） 提高实验精度，请你在虚线框中设计实验电路图_________。 （3）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的 U﹣I 图象如图所示，则该小电珠的额定 功率是________W，小电珠电阻的变化特点是_________________________． 【答案】 (1). （1）B、 (2). D、 (3). F； (4). （2） (5). （3）0.94～0.98； (6). 灯泡电阻随电压（温度）的增大而增大. 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，电源电动势为 3V，所以电压表选择 B；要测绘的是 2V 日常用小 电珠，电阻较小，且根据图像可知，电流小于 0.6A，所以电流表选择 D；该实验要求电压从 零开始调节，所以电路采取分压式，滑动变阻器选择较小阻值，可以有效减小误差，所以滑 动变阻器选择 F。 （2）小电珠电阻较小，所以采取电流表外接法，滑动变阻器采取分压式，所以电路图如下： （3）当电压为 2V 时，对应电流为 0.49A，所以额定功率： ； 根据图像可知，图像斜率变大，所以电阻随电压（温度）的增大而增大。 为 0.0.98 94 0.98( W)P IU= = ～四、计算题（共 3 题，15 题 8 分，16 题 14 分，17 题 14 分，共 36 分） 15.如图所示，灯泡 L 上标有“12 V，24 W”字样，电动机 D 电阻 R＝5 Ω，当在 A、B 两端加 上 36 V 电压时，灯泡和电动机均正常工作，求：电动机 D 的电功率和热功率. 【答案】PD＝48 W ， P′＝20W 【解析】 【详解】由于电灯是纯电阻用电器，正常工作时：PL＝ULI 解得：I= ＝2A 电动机与灯串联：U＝UL＋UD 可知 UD＝24 V 电动机的电功率：PD＝UDI PD＝48 W 电动机的热功率：P′＝I2R 解得：P′＝20W 16.如图所示，A、B 是竖直放置的中心带有小孔的平行金属板，两板间的电压为 U1=100V，C、 D 是水平放置的平行金属板，板间距离为 d=0.2m，板的长度为 L=1m，P 是 C 板的中点，A、B 两板小孔连线的延长线与 C、D 两板的距离相等，将一个负电荷从板的小孔处由静止释放，求： （1）为了使负电荷能打在 P 点，C、D 两板哪板电势高？板间电压 UCD 应为多少？ （2）如果 C、D 两板间所加的电压为 4V，求负电荷离开电场时竖直方向的偏转距离为多少？ 【答案】见解析。 【解析】 试题分析： （1）设负离子的质量为 m，电量为 q，从 B 板小孔飞出的速度为 v0， 由动能定理： ① 由类平抛规律： L L P U② ③ 又 ④ 整理可得 ⑤ 又 ⑥ 联立⑤⑥解得 U2=32V，因负离子所受电场力方向向上，所以且 C 板电势高。故为了使负离子 能打在 P 点，C、D 两板间的电压应为 32V，C 板电势高． （2）若负离子从水平板边缘飞出，则应满足： 由类平抛规律可得： 联立以上各式解得： ， 将 代入可解得 可见，如果两板间所加电压为 4V，则负离子不能打在板上，而是从两板间飞出． 将 ，代入 解得 故如果 C、D 两板间所加的电压为 4V，则负离子不能打在板上，它离开电场时发生的侧移为 0.05m． 考点：带电粒子在电场中的加速与偏转。 17.如图所示，竖直面内的光滑绝缘轨道，处于竖直向下的匀强电场中．一个带负电的小球从 斜轨道上的 A 点由静止释放，沿轨道滑下，已知小球的质量为 m，电荷量为－q，匀强电场的 场强大小为 E，斜轨道的倾角为 α，圆轨道半径为 R，斜轨道与圆轨道平滑连接，小球的重力 大于所受的电场力．(1) 求小球沿轨道滑下的加速度的大小； (2) 若使小球通过圆轨道顶端的 B 点，求 A 点距圆轨道最低点的竖直高度 h1 至少为多大； (3) 若小球从距圆轨道最低点的竖直高度 h2＝5R 处由静止释放，假设其能通过圆轨道顶端 B 点，求从释放到 B 点的过程中小球机械能的改变量． 【答案】（1） （2） R（3）减少 3qER. 【解析】 【详解】(1)由牛顿第二定律有 (mg－qE)sinα＝ma 解得 a＝ (2)球恰能过 B 点有： mg－qE＝m ① 由动能定理，从 A 点到 B 点过程，则有： ② 由①②解得 h1＝ R. (3)从释放到 B 的过程中，因电场力做的总功为负功，电势能增加，则增加量： ΔE＝qE(h2－2R)＝qE(5R－2R)＝3qER. 由能量守恒定律得机械能减少，且减少量为 3qER. 答案：（1） （2） R（3）减少 3qER. -mg qE sin m α（ ） 5 2 -mg qE sin m α（ ） 2 Bv R 2 1 12( )( ) 02 Bmg qE h R mv −－ － ＝ 5 2 -mg qE sin m α（ ） 5 2