2017-2018学年山东省宁阳县第四中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年山东省宁阳县第四中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

山东省宁阳县第四中学 2017-2018 学年高二上学期期中考 试物理（理科） 一、选择题：本大题 12 小题。在第 1 题——第 8 题中，每小题有一个选项符合 题目要求；在第 9 题——第 12 题中，有多个选项符合题目要求。 1. 关于电势和电势能下列说法中正确的是（设无限远处电势为零）（ ） A. 在电场中，电势高的地方，电荷在该点具有的电势能就大 B. 在电场中，电势高的地方，放在该点的电荷的电荷量越大，它所具有的电势能也越大 C. 在电场中的任何一点上，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能 D. 在负点电荷所产生的电场中的任何一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有 的电势能 【答案】D 【解析】根据电势能公式 知：正电荷在电势越高的地方，其电势能越大，负电荷在电 势越高的地方，其电势能越小，A 错误；根据电势能公式 知在电场中，电势高的地方， 放在该点的正电荷的电荷量越大，电势能越大，而负电荷则相反，B 错误；电势能 ， 正电荷在负电势处的电势能为负值小于负电荷在该处的电势能，C 错误；沿着电场线的方向 电势逐渐降低，取无穷远电势为零，则在负的点电荷所产生的电场中的任何一点的电势均为 负值，由 知正电荷所具有的电势能为负值，负电荷所具有的电势能为正值，所以正电 荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能，D 正确． 【点睛】判断电势能的高低变化的方法：一是根据电势的高低利用公式 进行判断，二 是根据电场力做功判断电势能的变化，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功电势能增 大． 2. 下列有关电场的公式说法正确的是（ ） A. 由公式 可知，在电场中某点放入不同的试探电荷，若试探电荷受到的电场力增大为 原来的二倍时，该点的电场强度也增大为原来的二倍 B.由公式 可知，将放在点电荷电场中某点的试探电荷的电量变成原来的二倍时，该点 的电场强度也变为原来的二倍。 C. 由公式 可知，当电容器带的电量变成原来二倍时，电容器的电容也变为原来二倍 D. 由公式 可知，当平行板电容器两板正对面积变成原来二倍时，电容器的电容也变 为原来二倍 【答案】D 3. 用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。设两极板正对面积为 S， 极板间的距离为 d，静电计指针偏角为 θ。实验中，极板所带电荷量不变，若（ ） A. 保持 d 不变，减小 S，则 θ 变小 B. 保持 d 不变，减小 S，则 θ 不变 C. 保持 S 不变，增大 d，则 θ 变大 D. 保持 S 不变，增大 d，则 θ 变小 【答案】C 【解析】保持 d 不变，减小 S，根据 可得电容器电容减小，因为 Q 不变，根据 可知 U 增大，故增大，AB 错误；保持 S 不变，增大 d，根据 可得电容器电容减小， 因为 Q 不变，根据 可知 U 增大，故增大，C 正确 D 错误． 4. 原来都是静止的 q/m 和 q/2m 粒子，经过同一电压的加速电场后，它们的速度大小之比为 （ ） A. B. 1:2 C. D. 1:1 【答案】C 【解析】试题分析：据动能定理得出粒子经过同一电压加速电场后加速后的速度表达式，结 合比荷之比求出粒子的速度之比． 根据动能定理得 ，解得 ，因为两粒子的比荷之比为 2：1，则速度大小之 比为 ，C 正确． 5. 如图所示，在等量的异种点电荷形成的电场中，有Ａ、Ｂ、Ｃ三点，Ａ点为两点电荷连 线的中点，Ｂ点为连线上到Ａ点距离为ｄ的一点，Ｃ点为连线中垂线上到Ａ点距离也为ｄ的 一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是（ ） A. EA＝EC＞EB；φA＝φC＞φB B. EB＞EA＞EC；φA＝φC＞φB C. EA＜EB，EA＜EC；φA＞φB，φA＞φC D. 因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低 【答案】B 【解析】试题分析：根据电场线的疏密分布知，A 点的电场线比 C 点密，B 点的电场线比 A 点密，则 EB＞EA＞EC； 等量的异种电荷的中垂线为等势线，则 A 点的电势与 C 点的电势相等，沿着电场线方向电 势逐渐降低，则 A 点的电势大于 B 点电势．所以 φA=φC＞φB．故 B 正确，ACD 错误．故选 B。 考点：电场线；电场强度；电势 【名师点睛】虽然电场线不是实际存在的，但电场线的疏密可以体现电场强度的强弱；可以 根据电场线方向来确定电势的高低；同时还考查了等量异种点电荷的电场线的分布，电场线 与等势线相互垂直。 6. 如图是某电场的一条电场线，a、b 是电场中的两点．这两点相比（　　） A. b 点的场强较大 B. a 点的场强较大 C. 同一个电荷放在 a、b 两点所受到的电场力方向一定相同 D. 负电荷放在 a 点所受到的电场力方向一定向右 【答案】C 【解析】只有一条电场线不能判断电场线的疏密，则不能比较 a、b 两点的场强关系，选项 AB 错误；因电场线方向向右，则同一个电荷放在 a、b 两点所受到的电场力方向一定相同，负 电荷放在 a 点所受到的电场力方向一定向左，选项 C 正确，D 错误；故选 C. 7. 某电场区域的电场线如图所示．把一个电子从 A 点移到 B 点时（　　） A. 电子所受的电场力增大，电子克服电场力做功 B. 电子所受的电场力减小，电场力对电子做正功 C. 电子所受的电场力增大，电势能减少 D. 电子所受的电场力增大，电势能增大 【答案】C 【解析】由图可知，B 处电场线密，电场强度较大，所以电子在 B 受到的电场力较大，而电 场力方向与电场线方向相反，所以从 A 运动到 B，电场力对电子做正功，故 AB 错误；电子 从 A 点移到 B 点时，电场力增大，而电场力做正功，其电势能减小，故 C 正确，D 错误。 所以 C 正确，ABD 错误。 8. 电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2 及滑动变阻器 R 连接成如图所示的电路， 当滑动变阻器的触头由中点滑向 b 端时，下列说法正确的是( ) A. 电压表和电流表读数都增大 B. 电压表和电流表读数都减小 C. 电压表读数增大，电流表读数减小 D. 电压表读数减小，电流表读数增大 【答案】A 【解析】当滑片向 a 滑动时，R 接入电阻减小，总电阻减小；由闭合电路的欧姆定律可知电 路中总电流增加，则内电压增加，由 U=E-Ir 可知路端电压减小，即电压表示数减小；因路 端电压减小，R1 两端的电压增加，故并联部分电压减小，由欧姆定律可知电流表示数减小； 故 B 正确，ACD 错误；故选 B． 点睛：本题中 R1 也可直接作为内电阻处理，可直接由闭合电路欧姆定律得出并联部分的电 压减小，流过 R2 的电流减小． 9. 如图所示，U－I 图线上，a、b、c 各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，b 点 α＝ β，则下列说法中正确的是(　　) A. 在 b 点时，电源的总功率最大 B. 在 b 点时，电源的输出功率最大 C. 从 a 到 b 时，β 角增大，电源的总功率变小和输出功率减小 D. 从 b 到 c 时，β 角增大，电源的效率变大和输出功率减小 【答案】BD 【解析】由电源的总功率 P 总=EI 可知，在 b 点时 I 不是最大，电源的总功率不是最大，故 A 错误；电源的输出功率 P 出=UI，由数学知识可知，P 出等于图线上的点与两坐标轴所围图 形的“面积”，由图可知，在b 点时“面积”最大，电源的输出功率最大，故B 正确；从 a→b 时 β 角越大，电流逐渐减小，电源的总功率逐渐减小，图线上的点与两坐标轴所围图形的“面 积”增大，即输出功率增大，故 C 错误；从 b→c 时 β 角越大，电流越小，电源的总功率越 小，图线上的点与两坐标轴所围图形的“面积”减小，即输出功率减小，故D 正确。所以 BD 正确，AC 错误。 10. 两个半径相同的金属小球，带电量之比为 1∶7，相距为 r，两者相互接触后再放回原来 的位置上，则相互作用力可能为原来的（　　） A. 3/7 B. 4/7 C. 9/7 D. 16/7 【答案】CD 【解析】由库仑定律可得，两球接触前的库仑力： ； 当两球带同种电荷时，两球接触后平分电量，则两球的电量： 两球接触后的库仑力 ；当两球带异种电荷时，两球接触后平分电量，则两球 的电量 ；两球接触后的库仑力 ，故 CD 正确，AB 错误．故选 CD． 点睛：两相同小球相互接触再分开，则电量先中和然后再平分总电荷量；库仑定律计算中可 以只代入电量，最后再根据电性判断库仑力的方向． 11. 图为一个示波器工作原理的示意图，电子经电压为 U1 的加速电场后以速度 v0 垂直进入 偏转电场，离开电场时的偏转量是 h，两平行板间的距离为 d，电势差 U2，板长 L，为了提 高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量 h/U2)可采取的方法是( 　　) A. 减小两板间电势差 U2 B. 尽可能使板长 L 长些 C. 使加速电压 U1 降低一些 D. 尽可能使板间距离 d 大一些 【答案】BC 【解析】试题分析：电子在加速电场中加速，根据动能定理可得：eU1= mv02 所以电子进入偏转电场时速度的大小为： 电子进入偏转电场后的偏转量为： 联立得 ，所以示波管的灵敏度为 ；所以要提高示波管的灵敏度可以增大 l， 减小 d 和减小 U1，所以 AD 错误，BC 正确．故选 BC。 考点：带电粒子在电场中的运动 12. 在如图所示电路中，电源内阻不可忽略。开关 S 闭合后，在滑动变阻器 R2 的滑动端由 a 向 b 缓慢滑动的过程中，( ) A. 电压表的示数增大，电流表的示数减小 B. 电压表的示数减小，电流表的示数增大 C. 电源路端电压增大 D. 电容器 C 所带电荷量减小 【答案】BD 【解析】试题分析：滑动变阻器 R2 的滑动端由 a 向 b 缓慢滑动的过程中，则滑动变阻器接 入电阻减小，则总电阻减小，电路中总电流增大，电流表示数增大，内阻和 R1 两端电压增 大，则 R2 的电压减小，故电压表示数减小，故 A 错误，B 正确；滑动变阻器 R2 的滑动端由 a 向 b 缓慢滑动的过程中，则滑动变阻器接入电阻减小，则总电阻减小，电路中总电流增大， 内电压增大，电源路端电压减小，故 C 错误；电容器的电压等于 R2 的电压，则电容器电压 减小，根据 Q=UC 可知，电容器 C 所带电荷量减小，故 D 正确；故选 BD。 考点：电路的动态分析 二、填空题 13. 一电源，当它的负载电阻分别为 1Ω 和 4Ω 时，有相同的输出功率，则电源的内电阻为 ____Ω。 【答案】2 【解析】设电源的电动势为 E，内阻 r，由闭合电路欧姆定律可得 ，则根据功率公式 可得 ，代入数据可得 ，解得 ． 14. 匀强磁场中有一段长为 0.2m 的直导线，它与磁场方向垂直，当通过 2.0A 的电流时，受 到 0.8N 的安培力，磁场磁感应强度是_______T；当通过的电流加倍时，磁感应强度是_____T， 导线的受安培力大小为_______N。 【答案】 (1). 2.0 (2). 2.0 (3). 1.6 【解析】因为通电导线与磁场垂直，则磁场的磁感强度为 ，磁场的磁 感强度由磁场本身决定，当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度仍为 ，此时受到的安培 力为 ． 15. 两个相同的金属小球，一个带电 Q1=4.0×10-11C，另一个带电 Q2=-6.0×10-11C． （1）两球相距 50cm 时，它们之间的静电力是______N． （2）把两球接触，分开后使它们仍相距 50cm，它们之间的静电力为______N． 【答案】 (1). 8.64×10-11 (2). 3.6×10-12 【解析】（1）根据库仑定律，静电力为： （2）把两球接触，电量是先中和后均分，为 故静电力为 ． 16. 将电量为 6×10-6C 的负电荷从电场中 A 点移到 B 点，克服电场力做了 3×10-5J 的功，则 该电荷在此过程中电势能______了______J；再将该电荷从 B 点移到 C 点，电场力做了 1.2×10-5J 的功，则 A、C 间的电势差 UAC=______． 【答案】 (1). 增加 (2). 3×10-5 (3). 3V 【解析】试题分析：电荷在电场力作用下做功，导致电势能变化．所以由做功与电量可求出 两点的电势差，同时根据电场力做功的正负可确定电势能增加与减少． 克服电场力做功，即电场力做负功，则电荷的电势能增加．做多少负功，电势能就增加多 少．因此，电荷在此过程中电势能增加，且增加了 ．电荷从 B 点移到 C 点，电场力 做了 的功，则由 得 ，而负电荷从电场中 A 点移 到 B 点，两点的电势差 ，所以 A、C 间的电势差 ． 三、计算题 17. 如图所示，匀强电场电场线与 AC 平行，把 10－8C 的负电荷从 A 点移到 B 点，电场力做 功 6×10－8J，AB 长 6cm，AB 与 AC 成 60°角． （1）若 B 处电势为 1V，则 A 处电势为多少？ （2）求匀强电场的场强大小． 【答案】（1）－5V（2） 【解析】试题分析：（1）由 W=qU 得 ． UAB=φA－φB 故 φA=－5V． （2）由 B 向 AC 作垂线交 AC 于 D，D 与 B 在同一等势面上，UDA=UBA=U=6V． 沿场强方向 AD 两点间距离为 ， 场强 ∴ 考点：电场力的功与电势差的关系 【名师点睛】解决本题的关键注意：1、在运用 W=qU 时，q 的正负、U 的正负、W 的正负 都要代入计算，2、在 中，d 表示沿电场线方向上的距离。 18. 如图所示，水平绝缘轨道 AB 与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道 BC 平滑连接， 半圆形轨道的半径 R=0.40m。轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度 E=1.0×104N/C。现有一电荷量 q=+1.0×10-4C，质量 m=0.10kg 的带电体（可视为质点），在水 平轨道上的 P 点由静止释放，带电体运动到圆形轨道最低点 B 时的速度 vB=5.0m/s。已知带 电体与水平轨道间的动摩擦因数 μ=0.50，重力加速度 g=10m/s2。求： （1）带电体运动到圆形轨道的最低点 B 时，圆形轨道对带电体支持力的大小； （2）带电体在水平轨道上的释放点 P 到 B 点的距离 L1； （3）带电体第一次经过 C 点后，落在水平轨道上的位置. 【答案】（1）7.25N（2）2.5m（3）0.4m 解得 （2）P 到 B 的过程由动能定理得 解得 （3）物体作平抛运动有 而 考点：牛顿第二定律及动能定理的应用 19. 在某电场中的 P 点，放一带电量 q=-3.0×10-10C 的检验电荷，测得该电荷受到的电场力 大小为 F=6.0×10-7N，方向水平向右。求： （1）P 点的场强大小和方向 （2）在 P 点放一带电量为 q2=1.0×10-10C 的检验电荷，求 q2 受到的电场力 F2 的大小和方向 （3）P 点不放检验电荷时的场强大小和方向 【答案】（1） ，水平向左（2） ；水平向左（3） ，水平向 左 【解析】试题分析：电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力方向相同，大小由场强的 定义式 求出电场强度，根据 F=qE 求出电荷受到的电场力；电场强度是描述电场本身性 质的物理量，不因试探电荷电量的改变而改变． 解：（1）P 点的场强为： N/C 方向与负电荷受到的电场力方向相反，即水平向左 （2）q2 受到的电场力为： N 方向与 P 点的场强方向相同，即水平向左 （3）P 点不放检验电荷时，场强大小仍为 2.0×103N/C， 方向水平向左 答：（1）P 点的场强大小为 2.0×103N/C，方向水平向左； （2）q2 受到的电场力 F2 的大小为 2.0×10﹣7N，方向水平向左； （3）P 点不放检验电荷时的场强大小为 2.0×103N/C，方向水平向左． 点评：电场强度是描述电场本身性质的物理量，是电场中最重要的概念之一，关键要掌握其 定义式和方向特征．