物理卷·2018届湖北省武汉市部分重点中学高二上学期期中联考物理试题 （解析版）

物理卷·2018届湖北省武汉市部分重点中学高二上学期期中联考物理试题 （解析版）

武汉市部分重点中学2016—2017学年度上学期期中联考 高二物理试卷 参考学校：武汉六中等 考试时间：2016年11月08日下午2：00—3：30 试卷满分：110分 一、选择题（本题共12小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1、下列说法正确的是（　　）‎ A．元电荷是指跟电子所带电量数值上相等的一种电荷 B．电场强度计算公式E =和，对于任何静电场都是适用的 C．法拉第提出了电场的概念，并首先用电场线形象地描述电场 D．根据场强叠加原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强 ‎2、真空中有两个分别带有电荷量－Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为 F。两小球相互接触后将其固定距离变为2r，则两球间库仑力的大小为（　　）‎ A． B． C． D．12F ‎3、对静电场中相关物理量的描述，下列说法正确的是(　　)‎ ‎ 　 A．任意一点的电场强度方向总是与试探电荷所受电场力的方向相同 ‎ 　B．电场强度为零的地方，电势也为零 ‎ 　C．电场强度的方向处处与等势面垂直 ‎ 　D．电荷置于电势越高的位置，所具有的电势能越大 ‎4、如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线，边上标有对应的电势值。一带电粒子仅在电场力作用下，恰能沿图中的实线从A经过B运动到C。下列说法中错误的是（ ）‎ A．粒子一定带正电 ‎ B．A处场强小于C处场强 C．粒子在A处电势能小于在C处电势能 D．粒子从A到B电场力所做的功等于从B到C电场力所做的功　 第4题图 ‎5、如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是 ‎ A．若将玻璃板插入两板之间，则静电计 指针张角变大 ‎ B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变小 ‎ C．增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大　　　第5题图 D．若将金属板插入两板之间，且与两极板绝缘， 　‎ 则静电计指针张角变大　‎ ‎6、电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是 (　　) ‎ A．铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织 ‎ B．电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用 ‎ C．电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用 ‎ D．铜丝必须达到一定厚度，才能对人体起到保护作用 ‎ ‎7、如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线．若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I=2A对应的外电阻是（　　）‎ A．2W，0.5Ω　‎ B．4W，2Ω　‎ C．2W，1Ω　‎ D．6W，2Ω　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第7题图 ‎8、用满偏电流为3mA的电流表改装成一个欧姆表，调零后用它测量1kΩ的标准电阻时，指针恰好在刻度盘的正中间，若用它测量一个未知电阻时，指针指在1mA处。则被测电阻的阻值为 （ ）‎ A．1kΩ B．1．5kΩ C．2kΩ D．5kΩ ‎9、在如图所示的电路中，两个灯泡均发光，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，则(　　)A．A灯变亮，B灯变暗 B．A灯和B灯都变亮 C．电源的输出功率减小 D．电源的工作效率升高　　　　　　　　　　　第9题图 ‎10、用如图所示图甲电路来测量电池电动势和内电阻，根据测得的数据作出了图乙所示的U—I图象，由图象可知 ( )‎ A．电池内阻的测量值是3.50Ω　　　　 　‎ B．电池电动势的测量值是1.40V C．外电路发生短路时的电流为0.4A　　　‎ D．电压表的示数为1.20V时电流表的示数I’=0.20A　　　　　第10题图 ‎11、一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能EP随位移x变化的关系如图所示，其中O～x2段是对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是（ ）‎ A．x1处电场强度最大 B．x2～x3段是匀强电场 C．x1、x2、x3处电势的关系为 D．粒子在O～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动　 第11题图 ‎ 12、质量为m、带电量为+q的小金属块A以初速度v0从光滑水平高台（足够高）上飞出。已知在高台边缘的右面空间中存在水平向左的匀强电场，场强大小E＝2mg/q，则（　　）‎ A．金属块在做平抛运动 B．经过足够长的时间金属块一定会与高台右侧边缘相碰 C．金属块运动过程中距高台边缘的最大水平距离为　　　　‎ D．金属块运动过程的最小速度为 　　　 第12题图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 二、实验题（本题共2小题，每空2分，做图题每空2分。共14分）‎ ‎13、某同学在一次“测定某电阻元件的电阻率”的实验中，用游标卡尺测量电阻元件的长度为L（刻度位置如图1所示），用螺旋测微器测量金属丝直径d（刻度位置如图2所示），用伏安法测出电阻元件的电阻，然后根据电阻定律计算出该电阻元件的电阻率．‎ ‎（1）电阻元件长L为_______cm，金属丝的直径d为_________mm；‎ ‎　　　　图1　　图2‎ ‎（2）该同学测电阻元件的电路图如图所示，若要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图中完成余下导线的连接；‎ ‎14、某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V，2．5 W”的小灯泡，导线和开关外，还有：‎ A．直流电源：电动势约为6 V，内阻可不计 ‎ B．直流电流表A1：量程0～3 A，内阻约为0．1 Ω C．直流电流表A2：量程0～600 mA，内阻约为5 Ω ‎ D．直流电压表V1：量程0～15 V，内阻为15 kΩ E．直流电压表V2：量程0～3V，内阻为6 kΩ ‎ F．滑动变阻器R： 0～10 Ω，2 A G．电阻箱一个R0（符号为“　　　”）：0~9999．9Ω，最小调节量0．1Ω；‎ 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化至额定电压5V，且电表读数相对误差较小。‎ ‎（1）以上器材中电流表应选用 　 （填器材代号），电压表应选用 　 （填器材代号）。‎ ‎（2）在方框中画出实验原理电路图；‎ ‎（3‎ ‎）通过实验作出小灯泡的伏安特性曲线，如图甲所示．现把两个完全相同的这种小灯泡并联接到电路中，电路图如图乙所示，其中电源电动势E = 3V，内阻r = 6Ω，则此时每个灯泡的实际功率为 　　 W．（结果保留两位有效数字）‎ 第14题图 三、解答题（本题共4小题共36分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤．）‎ ‎（8分）15、在如图所示的电路中，R1=2 Ω，R2=R3=4 Ω，当电键K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当电键K接b时，电压表示数为4．5 V，试求：‎ ‎(1)电键K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；‎ ‎(2)电源的电动势和内电阻；   ‎ ‎(3)当电键K接c时，通过R2的电流。‎ 第15题图 ‎（8分）16、如图所示电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，定值电阻R2=10Ω，滑动变阻器R1可在0~19Ω范围内调节，平行板电容器板长L=10cm，板间距d=4cm，一带正电的粒子m=1×10＿26kg（不计重力），q=8×10＿16C，以速度v0=2×106m/s从两板正中间射入。当电键断开时，粒子击中距电容器极板右边缘b=20cm的荧光屏正中心O，则当电键闭合后，求：‎ ‎（1）R1在什么范围内调节可使该粒子打到荧光屏上？‎ ‎（2）粒子打到荧光屏上距O点最大距离是多少？（荧光屏足够大）‎ 第16题图 ‎（10分）17、如图所示，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B置于光滑绝缘的水平面上，A球的带电量为+2q，B球的带电量为-3q，构成一个带电系统（它们均可视为质点，也不考虑两者间相互作用的库仑力）。现让小球A处在有界匀强电场区域MPNQ内。已知虚线MP位于细杆的中垂线上，虚线NQ与MP平行且间距足够长．匀强电场的电场强度大小为E，方向水平向右．释放带电系统，让它从静止开始运动。‎ 求：（1）带电系统运动的最大速度为多少？‎ ‎（2）带电系统运动过程中，B球电势能增加的最大值多少？‎ ‎（3）带电系统回到初始位置所用时间为多少？‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第17题图 ‎（10分）18、如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的水平匀强电场，在x轴下侧平面内某处固定着一点电荷（设匀强电场与点电荷电场以x轴为界互不影响），一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入第IV象限，此后在点电荷作用下做匀速圆周运动，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出，OP=3R。不计粒子重力，静电力常量为k，求：‎ ‎（1）M、N两点间的电势差UMN； ‎ ‎（2）固定x轴下侧平面内的点电荷电量Q；‎ ‎（3）匀强电场的电场强度E大小。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第18题图 试题解析部分 ‎ ‎ ‎1‎ ‎【答案】C ‎【解析】本题考查了元电荷、电场强度、电场线、电场的叠加、平行四边形定则等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 元电荷不是一种电荷，而是指跟电子所带电量数值相等的电荷量，选项A错误；电场强度计算公式E =对于任何电场都是适用的，只适用于真空中的点电荷，选项B错误；法拉第提出了电场的概念，并首先用电场线形象地描述电场，选项C正确；根据场强叠加原理，可知合电场的场强不一定大于分电场的场强，选项D错误。综上本题选C。‎ ‎ ‎ ‎2‎ ‎【答案】A ‎【解析】本题考查了电荷守恒定律、库仑定律、库仑力等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 根据电荷守恒定律可得两小球接触后，两球上的电荷先中和再平分，则两球分别带上+Q的电荷量，根据库仑定律公式可得两球接触前的库仑力为：，两球接触后的库仑力为，则有，选项A正确，选项BCD错误。综上本题选A。‎ ‎ ‎ ‎3‎ ‎【答案】C ‎【解析】本题考查了电场强度、电势、等势面、电势能等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 任意一点的电场强度方向总是与带正电的试探电荷所受电场力的方向相同，选项A错误；电势的值与零势面的选择有关，与电场强度没有直接关系，即电场强度为零的地方，电势不一定为零，选项B错误；电场强度的方向处处与等势面垂直，选项C正确；正电荷置于电势越高的位置，所具有的电势能越大，负电荷置于电势越高的位置，所具有的电势能越小，选项D错误。综上本题选C。‎ ‎ ‎ ‎4‎ ‎【答案】B ‎【解析】本题考查了电场线、电场强度、电势、电势能、电场力做功等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 由轨迹的形状和电势的高低可判断出电荷带正电，选项A说法正确；等势线越密的地方，电场强度越大，所以A处场强大于C处场强，选项B说法错误；在粒子从A经过B运动到C的过程中，电场力做负功，粒子电势能增大，所以粒子在A处电势能小于在C处电势能，选项C说法正确；根据电场力做功公式W=qU和图中UAB=UBC可得粒子从A到B电场力所做的功等于从B到C电场力所做的功，选项D说法正确。综上本题选B。‎ ‎ ‎ ‎5‎ ‎【答案】C ‎【解析】本题考查了电容器、电容器的动态分析、电容及其公式、电势差、静电计等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 由已知条件可知电容器所带电量不变，根据电容公式，可得将玻璃板插入两板之间时，变大，变大，两板间的电势差变小，则静电计指针张角变小，选项A错误；将A板稍微上移，S变小，C变小，两板间的电势差变大，静电计指针张角将变大，选项B错误；增大两极板之间的距离d，电容C变小，电势差U变大，静电计指针张角变大，选项C正确；将金属板插入两板之间，且与两极板绝缘，设金属板厚度为d0，电容器变成了两个串联电容器，设金属板厚度为d0，且插入两板中间，两个小电容器串联后每个小电容器的电容为，则两小电容器的总电容为，所以将金属板插入两板之间后电容C变大，电势差U变小，则静电计指针张角变小，选项D错误。综上本题选C。‎ ‎ ‎ ‎6‎ ‎【答案】C ‎【解析】本题考查了静电屏蔽、电场强度等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 电工穿钢丝编织的衣服，起到了静电屏蔽作用，使衣服内部的电场强度为零，人体不受外部电场的影响，对人体起保护作用，选项C正确，选项ABD错误。综上本题选C。‎ ‎ ‎ ‎7‎ ‎【答案】A ‎【解析】本题考查了电源的总功率、内功率、输出功率、电阻等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 电源的总功率公式P总=IE，电源内阻消耗的热功率Pr=I2r，如图所示，当I=3A时，解得E=3V，r=1Ω，则AB段表示的是电源的输出功率或外电路消耗的功率P外=P总-Pr=2W，由公式得外电阻R=0.5Ω，选项A正确，选项BCD错误。综上本题选A。‎ ‎ ‎ ‎8‎ ‎【答案】C ‎【解析】本题考查了欧姆表、欧姆定律、电阻串联等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 设欧姆表内阻为r，电源电动势为E，由欧姆定律可得，当测1kΩ电阻时，电流为1.5mA，由欧姆定律可得1kΩ+r=，解得r=1kΩ，则当指针指在1mA处时，由欧姆定律可得R+r=，解得R=2kΩ，选项ABD错误，选项C正确。综上本题选C。‎ ‎ ‎ ‎9‎ ‎【答案】AD ‎【解析】本题考查了欧姆定律、电路的动态分析、串联电路、并联电路、电源的内电压、外电压、电源的效率、电功率等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，电阻R变大，回路总电阻变大，由欧姆定律可得回路总电流变小，电源内电压变小，电阻R1电压变小，A灯上电压变大，A灯电流变大，A灯变亮，电阻R2电压也变大，R2上的电流变大，因总电流变小，所以有电阻R上的电流变小，B灯变暗，选项A正确，选项B错误；根据电源输出功率和外电阻关系可知，由于外电路总电阻和内阻r关系无法确定，则电源的输出功率变化情况无法确定，选项C错误；电源的效率，因为电路外电压U外变大，所以电源的效率升高，选项D正确。综上本题选AD。‎ ‎ ‎ ‎10‎ ‎【答案】BD ‎【解析】本题考查了闭合电路欧姆定律、电动势、内阻、路端电压、短路电流等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 根据闭合电路欧姆定律可得U=-rI+E，由图象可知图象的斜率值表示电源内阻、图象与U轴的交点坐标表示电源电动势，所以电源内阻测量值是 ‎，电源电动势E=1.40V，选项A错误，选项B正确；电路的短路电流=A，选项C错误；由U=-rI+E可得，当U=1.20V时电流表的示数为I’=0.20A，选项D正确。综上本题选BD。‎ ‎ ‎ ‎11‎ ‎【答案】BC ‎【解析】本题考查了电势能、电势、电场力做功、功能关系、电场强度、匀变速运动等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 根据功能关系可得电场力做功与电势能变化间的关系为，即，则图象的斜率在数值上等于电场力，且与电场强度E与正比，由此可得x1处的图象斜率为零，x1处的电场强度为零，且最小，选项A错误，在O～段电场强度先减小后增大，粒子在O～段做变速运动，～段的图象斜率恒定，电场强度恒定不变，是匀强电场，在～段粒子做匀变速直线运动；选项B正确，选项D错误；由图可知，在x1～x3段粒子的电势能增大，根据功能关系可得电场力对负粒子做负功，电势降低，所以、、处电势的关系为，选项C正确。综上本题选BC。‎ ‎ ‎ ‎12‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】本题考查了动能定理、牛顿第二定律、类斜上抛运动、匀变速直线运动及其公式、自由落体运动等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ 对金属块受力分析可得，金属块受合力恒定不变，且合力方向与初速度方向成锐角，所以金属不做平抛运动，选项A错误；因为金属块受到方向向左的电场力作用，所以金属在水平方向先向右做匀减速直线运动，再向左做匀加速直线运动，经过足够长的时间金属一定会与高台右侧边缘相碰，选项B正确；根据牛顿二定律可得金属块在水平方向的加速度为，根据匀变速直线运动公式可得金属块向右运动的最远距离为 ‎，选项C正确；由已知条件可得电场力F=2mg，设经过t时间，金属块的速度最小，最小为v，由运动学公式可得金属块在水平方向的位移为，在竖直方向上下落的高度为，根据动能定理可得，解得v=，选项D正确。综上本题选BCD。‎ ‎ ‎ ‎13‎ ‎【答案】(1)11.050cm；1.997～1.999mm ‎( 2)‎ ‎【解析】本题考查了游标卡尺、螺旋测微器、滑动变阻器的分压式接法、伏安法测电阻等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ ‎(1)游标卡尺的精度为，卡尺读数为：110mm+0.05mm×10=110.50mm=11.050cm，螺旋测微器的读数为：1.5mm+0.01mm×49.8=1.998mm；‎ ‎(2)由已知条件“要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大”和已知电路，可以判断出滑动变阻器接成分压式接法，伏安法用安培表外接法，且滑动变阻器左侧接左侧下端点，右端接上端点，电路如图所示：‎ ‎ ‎ ‎14‎ ‎【答案】(1)A2； V2‎ ‎(2)‎ ‎(3)0.10W～0.12W ‎【解析】本题考查了“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验、电流表的选择、电压表的选择、滑动变阻器分压式接法、伏安法测电阻、安培表外接法、电功率、实际功率等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ ‎(1)由已知条件可得小灯泡的额定电流为I=，则电流表选A2，因为电压表的量程15V太大，所以电压表选择V2表；‎ ‎(2)因为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验要求小灯泡上的电压从零开始调节，所以滑动变阻器用分压式接法，小灯泡的电阻为，因为，所以伏安法用安培表外接法，电路如图所示：‎ ‎(3)在甲图中作出电源的路端电压与电流的关系图象和两个灯泡的等效伏安特性曲线，如图所示：‎ 由图可知，电源的图象与灯泡的等效图象交点处的电压为U=0.55V，电流为I=0.4A，即每个小灯泡的电流为I′=0.2A，电压为0.55V，则每个小灯泡的实际功率为P=UI′=0.11W。‎ ‎ ‎ ‎15‎ ‎【答案】(1);(2)6 V;2 Ω(3)0.5 A ‎【解析】本题考查了电功率、路端电压、闭合电路欧姆定律、部分欧 姆定律、电源电动势、内阻、电阻的串联和并联等知识点，意在考查 考生的理解和应用能力。‎ ‎(1)K接a时，R1被短路，外电阻为R2，根据电功率公式可得 通过电源电流 电源两端电压 ‎(2)K接a时，有E=U1+I1r K接b时，R1和R2串联，R外=R1+R2=6 Ω 通过电源电流I2＝‎ 这时有：E=U2+I2r 其中U1＝4V U2＝4.5V 代入解得：E=6 V r＝2 Ω ‎(3)当K接c时，R总=R1+r+R23=6 Ω 总电流I3＝E/R总=1 A 通过R2电流I'＝I3=0.5 A ‎ ‎ ‎16‎ ‎【答案】(1)4Ω＜R1≤19Ω(2)10cm ‎【解析】本题考查了类平抛运动、匀速直线运动、匀变速直线运动及其公式、加速度、牛顿第二定律、闭合电路欧姆定律等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ ‎(1)若粒子刚好从下极板边缘飞出，此时R1的最小值是R1m，设粒子运动的时间为t，加速度为a，‎ 根据匀变速直线运动的公式可得粒子的偏移量为：‎ 根据牛顿第二定律可得粒子的加速度为：‎ 根据匀速直线运动可得粒子在电场中运动的时间为：‎ 由欧姆定律可得：‎ 根据闭合电路欧姆定律可得：E＝I(R1m＋R2＋r)‎ 代入数据得R1m=4Ω 所以R1的取值范围是4Ω＜R1≤19Ω ‎(2)粒子最大偏移距离是ymax(如图所示)，由类平抛运动规律和几何关系可知 代入数据解得ymax＝10cm。‎ ‎ ‎ ‎17‎ ‎【答案】(1)(2)6qEL(3)6‎ ‎【解析】本题考查了动能定理、电场力做功、电势能、匀变速直线运动及其公式、牛顿第二定律、加速度等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ ‎(1)当B球运动至MP位置时，带电系统运动的速度最大，设最大速度为vmax，根据动能定理可得：‎ ‎2qEL=-0‎ 解得：=‎ ‎(2)当带电系统速度第一次为零，B克服电场力做功最多、B增加的电势能最多，设B球在电场中的最大位移为x，由动能定理有 ‎2qE(L+x)－3qEx=0‎ 所以B电势能增加的最大值为ΔE电＝W1＝3qEx 联立解得ΔE电＝6qEL ‎(3)设带电系统由静止释放到小球B刚进入电场的过程中，带电系统运动的时间 为，根据匀变速直线运动公式可得：L=，‎ 根据牛顿第二定律可得带电系统的加速度为：=‎ 设小球B进入电场后至小球A刚运动到带电系统速度为零时(最右端)的过程中，带电系统运动的时间为，则有 根据匀变速直线运动公式可得：2L=，‎ 根据牛顿第二定律可得带电系统的加速度为：=‎ 根据对称性可知，带电系统从出发点回到出发点的过程中所用总时间为 t=2+2‎ 解得t=6‎ ‎ ‎ ‎18‎ ‎【答案】(1)(2)(3)‎ ‎【解析】本题考查了带电粒子在匀强电场中的偏转、动能定理、匀变速直线运动，匀速圆周运动、向心力、点电荷、库仑定律、牛顿第二定律、加速度等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。‎ ‎(1)设粒子过N点时的速度为v，有 得 粒子从M点运动到N点的过程，有 ‎(2)设带电粒在第四象限内的运动半径为r 由几何关系得OP＝‎ 粒子做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供，根据库仑定律和牛顿第二定律可得：‎ 得 ‎(3)带电粒子从匀强电场中出来时，粒子沿电场方向的速度为：‎ 粒子在匀强电场中运动的时间为：‎ 根据匀变速直线运动的公式可得：‎ 联立得