甘肃省兰州一中2019-2020学年高二上学期期中物理试卷2 (有解析)

甘肃省兰州一中2019-2020学年高二上学期期中物理试卷2

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.下列说法中正确的是()

A. 只有体积很小的电荷才能看成点电荷

B. 任何带电体的带电量一定是元电荷电量的整数倍

C. 以场源电荷为圆心的圆周上各点电场强度相等

D. 检验电荷的电性改变，所在位置的场强方向也随之改变

2.如图所示，a、b两点为负点电荷Q的电场中以Q为圆心的同一圆周上的两点，

a、c两点为同一条电场线上的两点，则以下说法中正确的是()

A. a、b两点场强相同

B. 同一检验电荷在a、b两点所受电场力相同

C. a、c两点场强大小关系为E c>E a

D. a、c两点场强方向相同

3.如图所示为正电荷和平板间形成的电场，A、B、C为电场中的三个点，下列说法正确的是

A. 三个点处的场强方向相同

B. 三个点处的场强方向都不相同

C. D.

4.如图所示，平行直线AA′、BB′、CC′、DD′、EE′，分别表示电势为?4V、?2V、0V、2V、4V的等

势线，若AB=BC=CD=DE=2cm，且与直线MN成30°角，则()

A. 该电场是匀强电场，场强方向垂直于AA′，且右斜下

B. 该电场是匀强电场，场强大小E=2V/m

C. 该电场是匀强电场，距C点距离为2cm的所有点中，最高电势为4V，最低电势为?4V

D. 该电场可能不是匀强电场，E=U

不适用

d

5.如下图所示，某一导体的形状为长方体，其长、宽、高之比为a∶b∶c=5∶

3∶2。在此长方体的上下、左右四个面上分别通过导线引出四个接线柱1、

2、3、4。在1、2两端加上恒定电压，导体的电阻为R1；在3、4两端加上

恒定电压，导体的电阻为R2，则R1∶R2为()

A. 1∶1

B. 9∶25

C. 25∶4

D. 4∶25

6.把电量4.0×10?6C的电荷，在电场中从A移到B，克服电场力做功1.6×10?4J，则()

A. A，B两点电势差UAB=?40V；电荷的电势能增加1.6×10?4J

B. A，B两点电势差UAB=?40V；电荷的电势能减少1.6×10?4J

C. A，B两点电势差UAB=40V；电荷的电势能增加1.6×10?4J

D. A，B两点电势差UAB=40V；电荷的电势能减少1.6×10?4J

7.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M

为荧光屏。今有质子、氘核和α粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1∶2，则下列判断中正确的是()

A. 三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同

B. 三种粒子打到荧光屏上的位置相同

C. 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2

D. 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶4

8.如图电源电动势E=6v，内阻r=1Ω.电阻R1=2Ω滑动变阻器总

电阻R2=4Ω对该电路，下列说法正确的有()

A. 当变阻器R2的电阻调为1Ω时，R1所获得的功率最大

B. 当变阻器R2的电阻调为2Ω时，R1所获得的功率最大

C. 当变阻器R2的电阻调为3Ω时，R1所获得的功率最大

D. 当变阻器R2的电阻调为3Ω时，R2所获得的功率最大

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.关于电源的作用，下列说法正确的是()

A. 电源的作用是能为电流提供自由电子

B. 电源的作用是使导体中形成电场

C. 电源的作用是能够保持导体两端的电势差

D. 电源的作用是使自由电荷定向移动起来

10.两个电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化

的关系如图所示，其中A、N两点的电势为零，ND段中C点的电势最高，则()

A. q1是正电荷，q2是负电荷

B. q1的电荷量大于q2

C. A点的电场强度大小为零

D. 将一正电荷从N点移到D点，其电势能先增大后减小

11.如图所示，两块较大的金属板A、B平行放罝并与一电源相连，

S闭合后，两板间有一质量为m、带电量为q的油滴恰好在P点

处于静止状态。则下列说法中正确的是()

A. 若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动

B. 若将A板向上平移一小段位移，则P点电势升高

C. 若将S断开，且将A板向右平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中无电流

D. 若将S断开，再将A板向上平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G中无电流，P点电势

降低

12.如图所示，一个带负电的油滴以初速υ0从P点斜向上进入水平方向的

匀强电场中，倾斜角θ=45°，若油滴到达最高点时速度大小仍为υ0，

则油滴进入电场后()

A. 油滴在水平方向做匀变速运动

B. 油滴到最高点时速度方向水平向左

C. 重力大于电场力

D. 重力小于电场力

三、实验题（本大题共1小题，共10.0分）

13.某同学想要描绘标有“3V1.8W”小灯泡L的U?I图像，要求测量数据尽量准确，绘制曲线完

整，可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：

电源(电动势为4.5V，内阻约为1Ω)

电压表V(量程为0～3V，内阻约为3kΩ)

电流表A(量程为0～200mA，内阻等于20Ω)

滑动变阻器R1(阻值为0～10Ω，额定电流为2A)

定值电阻R2(阻值为2kΩ)

定值电阻R3(阻值为10Ω)

(1)请从上面电路图中选择符合本实验的电路图__________．

(2)上问中电路图里的定值电阻R，需要从所给器材中选择定值电阻___________．

(3)该同学描绘的小灯泡的U?I图像如图所示，若将两只相同的灯泡并联后与电动势为3V，内

阻为2.5Ω的电源组成闭合回路，则每只小灯泡实际消耗的功率为___________W(结果保留三位有效数字)．

四、计算题（本大题共4小题，共42.0分）

14.如图所示电路中，三个相同的电阻R1、R2、R3的额定功率均为

1W，额定电压为4V，在这个电路电路两端AB间允许加的电压

U的最大值为______ V，允许消耗的电功率最大值为______ W.

15.如图所示，矩形区域MNPQ内有电场强度为E=4mg

水平向右的匀强

3q

电场，虚线框外为真空区域。半径为R、内壁光滑、内径很小的绝缘

半圆管ADB固定在竖直平面内，直径AB垂直于水平虚线MN，圆心

O恰在MN的中点，半圆管的一半处于电场中。一质量为m，可视为

质点的带正电，电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入

管内，小球从B点穿出后，能够通过B点正下方的C点，重力加速

度为g。求：

(1)小球在到达B点时，半圆轨道对它作用力的大小；

(2)BC两点的距离。

16.如图所示，两带有等量异种电荷的平行金属板M.N竖直放置，两板间的距离d=0.5m.现将一质

量m=1×10?2kg、电荷量q=4×10?5C的带电小球从两极板上方A点以v0=4m/s的初速度水平抛出，A点距离两板上端的高度?=0.2m，之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间，沿直线运动碰到N板上的B点，不计空气阻力，取g=10m/s2.设匀强电场只存在于M、N之间．求：

(1)两极板间的电势差；

(2)小球由A到B所用总时间；

(3)小球到达B点时的动能．

17.如图所示，圆形餐桌中心有一半径为的圆盘，可绕穿过中心的竖

直轴转动，圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略

时，放置在圆盘边缘的小物体恰好不计．当圆盘的角速度为√g

2R

滑上餐桌．已知小物体与餐桌间的动摩擦因数为0.25，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：

(1)小物体与圆盘的动摩擦因数

(2)小物体恰好不从餐桌滑落时餐桌的最小半径．

-------- 答案与解析 --------

1.答案：B

解析：解：

A、当两个带电体形状和大小及电荷分布对它们间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，点电荷是一种理想化的物理模型，电荷看成点电荷时体积不一定很小，故A错误．

B、任何带电体的带电量一定是元电荷电荷量的整数倍．故B正确．

C、以场源电荷为圆心的圆周上各点电场强度大小相等，但方向不同，所以电场强度不相等，故C 错误．

D、场强反映电场本身的性质，与检验电荷无关，所以检验电荷的电性改变，所在位置的场强方向不随之改变，故D错误．

故选：B

点电荷是当两个带电体的形状对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷．而元电荷是带电量的最小值，它不是电荷，所有带电电荷量均是元电荷的整数倍．场强是矢量，只有大小和方向都相同，场强才相同．

本题要理解点电荷是理想化模型，是相对的．电场强度是矢量，由电场本身决定．

2.答案：D

解析：解：ACD、依据负点电荷周围电场分布特点可知：以点电荷为圆心的同一圆上各点的电场强度大小相等，但方向不同，所以a、b两点场强不同；离点电荷越近，其场强越大，所以两点场强大小关系为Ea

B、电场力也是矢量，一检验电荷在a、b两点所受电场力的大小相同，但方向不同，故B错误。故选：D。

首先知道场强是矢量，点电荷的电场线特点、离点电荷越近，场强越大和电场力F=Eq即可求解．明确负电荷周围电场分布情况是解题关键，注意场强是矢量，离点电荷越近，场强越强．

3.答案：A

解析：

电场线的疏密程度表示场强的大小，切线表示场强的方向。

本题是点电荷和金属板间的电场的分布，掌握电场线的特点，基础题目，难度不能。

由电场线的分布情况可知，A，B，C三点的电场强度的方向相同，场强的大小，E B

故选A。

4.答案：C

解析：

匀强电场的等势面是一些平行的等间距的直线，且沿着电场线，电势降低的最快，且每前进相同距离，电势降低相等的值。

本题关键是要明确匀强电场的电场线分布图，同时要能根据等势面图画出电场线图，最后还要熟悉公式U=Ed的适用范围：匀强电场，d是指两点沿电场方向的距离。

解：A、从图中可以看出，等势面平行且间距相等，故一定是匀强电场；由于电场线与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面，故场强方向与AA′垂直，且指向左上方，故A错误；

B、根据场强与电势差关系公式U=Ed可得：，故B错误；

CD、匀强电场的等势面是一些平行的等间距的直线，故该电场是匀强电场；由于匀强电场中沿着电场线，电势降低的最快，且每前进相同距离，电势降低相等的值，故距C点距离为2cm的所有点中，最高电势为4V，最低电势为?4V，故C正确，D错误。

故选C。

5.答案：D

解析：

判断在1、2两端加上恒定电压、在3、4两端加上恒定的电压时的电直接根据电阻定律公式R=ρL

S

阻之比即可。

解决本题的关键掌握电阻定律，明确导体的电阻与导体的长度、横截面积和材料电阻率有关，基础问题。

根据电阻定律R=ρL

S ，当在1、2两端加上恒定电压U时：R1=ρc

ab

；在3、4两端加上恒定的电压

时：R2=ρa

bc ；所以：R1

R2

=c2

a2

=4

25

，故D正确，ABC错误。

故选D。

6.答案：A

解析：

由电场力做功的公式W=qU，可以求得电势差；根据电场力做功与电势能之间的关系，可以判断电势能的变化。

在电场中计算电势差时一定要注意带着符号来运算。

把电量4.0×10?6C的电荷，在电场中从A移到B，克服电场力做功1.6×10?4J，也就是电场力做负功。

U AB=W AB

q

=?40V

根据电场力做功与电势能变化的关系知道，电荷的电势能增加1.6×10?4J，故A正确，BCD错误。故选A。

7.答案：B

解析：解：设加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转极板的长度为L，板间距离为d。

A、在加速电场中，由动能定理得：qU1=1

2mv02，得，加速获得的速度为v0=√2qU1

m

.三种粒子从B

板运动到荧光屏的过程，水平方向做速度为v0的匀速直线运动，由于三种粒子的比荷不同，则v0不同，所以三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间不同。故A错误。

B 、根据推论：y =

U 2L 24dU 1

，可知，y 与粒子的种类、质量、电量无关，故三种粒子偏转距离相同，打

到荧光屏上的位置相同。故B 正确。

C 、

D 、偏转电压的电场力做功为W =qEy ，则W 与q 成正比，三种粒子的电荷量之比为1：1：2，则有电场力对三种粒子做功之比为1：1：2.故C 错误，D 错误。 故选：B 。

三种粒子在偏转电场中做类平抛运动，飞出电场后做匀速直线运动，两个过程中水平方向是速度相同的匀速直线运动，根据动能定理求出加速获得的速度表达式，可分析从B 板运动到荧光屏经历的时间关系．根据推论分析粒子偏转距离与加速电压和偏转电压的关系，分析粒子打到荧光屏上的位置关系．根据W =qEy ，分析电场力做功之比．

本题是带电粒子在电场中运动问题，先加速后偏转，y =U 2

L 2

4dU 1

是重要推论，掌握要牢固，要抓住该式

与哪些因素有关，与哪些因素无关．

8.答案：D

解析：解：A 、根据P =I 2R 可知，当流过定值电阻的电流最大时，定值电阻消耗的功率最大，所以只有当R 2的电阻调为0时，R 1所获得的功率最大，故ABC 错误；

D 、当R 2等效为电源内阻，当滑动变阻器的总阻值与等效内阻相等时，滑动变阻器消耗的电功率最大，故当R 2=3Ω时，R 2消耗的功率最大，故D 正确． 故选：D ．

明确功率公式的计算，利用P =I 2R 分析定值电阻消耗的功率；而对于滑动变阻器消耗的功率，要采用等效法，将R 1等效为电源内阻，再利用“当内外电阻相等时，电源的输出功率最大”进行分析求解．

本题考查电源输出功率的计算，要注意在计算电功率的极值时一定要先分析是定值电阻还是变化的电阻，然后才能根据公式正确求解．

9.答案：BCD

解析：

电源的作用是能够保持导体两端的电势差、使导体中形成电场，从而使自由电荷定向移动起来，不是提供自由电子．

A.电源的作用不是能为电流提供自由电子.故A错误．

B.电源的作用是使导体中形成电场.所以B选项是正确的．

C.电源两极间存在电压，所以电源的作用是能够保持导体两端的电势差.所以C选项是正确的．

D.电源的作用能使导体中形成电场，使自由电荷受到电场力而定向移动起来.所以D选项是正确的．故选BCD。

10.答案：ABD

解析：

φ?x图象的斜率等于电场强度E.根据两点电荷连线的电势高低的分布如图所示，由于沿着电场线电势降低，可知两点电荷的电性．根据功能关系分析电场力做功的正负。

电势为零处，电场强度不一定为零．电荷在电场中与电势的乘积为电势能．电场力做功的正负决定电势能的增加与否。

AB.由图知无穷远处的电势为0，A点的电势为零，由于沿着电场线电势降低，所以O点的电荷q1带正电，M点电荷q2带负电，由于A点距离O比较远而距离M比较近，

所以q1电荷量大于q2的电荷量．故AB正确；

C.该图象的斜率等于场强E，则知，A点电场强度不为零，故C错误；

D.N→D段中，电势先升高后降低，所以场强方向先沿x轴负方向，后沿x轴正方向，将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做负功后做正功，所以电势能先增大后减小，故D正确。

故选ABD。

11.答案：AB

解析：

S断开，电容器电量不变，板间场强不变，油滴仍处于静止状态。将A向左平移一小段位移，电场强度不变，油滴仍然静止。改变板间距离，引起电容变化，分析E和电量的变化，再确定油滴的运动情况和电流方向。

本题关键是明确电键闭合时，电容器的电压不变，然后结合公式U=Ed和共点力平衡条件列式分析。

A.开始时，重力和电场力平衡，故：mg=qE；将A板上移，由E=U

d

可知，E变小，故油滴应向下加速运动，故A正确；

B.若将A板向上平移一小段位移，由E=U

d

可知，E变小，则U BP减小，则P点电势升高，故B正确；

C.若将S断开，Q不变，且将A板向右平移一小段位移，正对面积减小，根据C=Q

U ，C=?s

4πkd?

，U=Ed，

场强E增大，故油滴向上加速运动，G中无电流，故C错误；

D.若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，根据C=Q

U ，C=?s

4πkd?

，U=Ed有：E=4πkQ

εS

，故场

强不变，油滴仍然静止；断路，G中无电流，故D错误。

故选AB。

12.答案：ABD

解析：解：

A、在水平方向上油滴只受电场力，而且电场力是恒力，所以水平方向做匀变速运动，故A正确．

B、油滴到达最高点时，竖直方向上不可能有速度，否则没有到达最到顶，还要上升的，即到达最高点时速度必定水平．从抛出到最高点的过程中，动能不变，重力势能增加，电势能必减小，即电场力做正功，由于油滴带负电，所以受电场力水平向左，故在水平方向上应向左运动，油滴到最高点时速度方向水平向左，故B正确．

C、D、水平方向有：?v0?v0cos45°=qE

m

t，

竖直方向有：0?v0sin45°=?gt

比较两式得：mg

故选：ABD．

根据油滴水平方向只受电场力，分析其运动情况．由题意油滴到达最高点的速度大小和初速度大小相等，说明竖直方向上速度为零，否则在竖直方向上还要运动，所以油滴到达最高点的速度必定水平．从抛出点到最到顶，初末速度大小相等，故动能变化为零，重力做负功，则电场力做正功，由于是负电荷，所以要向左运动．

分别对水平和竖直两个方向，运用根据牛顿第二定律和速度时间公式列式，即可比较出电场力和重力的大小．

本题主要考查带电油滴在电场和重力场中的运动，要能根据题目数据，利用动能定理判断重力做功和电场力做功的关系．要能熟练运用运动的分解法研究这类匀变速曲线运动的问题．

(2)R3

(3)0.419

解析：

(1)根据灯泡的额定电流分析电流表的量程，再根据电流表改装原理进行分析，电路中电流表外接，由此得到正确的电路图；(2)根据电流表改装原理计算所并联的电阻；(3)在灯泡的U?I图象同一坐标系内作出电源的U?I图象，两图象的交点坐标值是用该电源给小灯泡供电时的电压与电流值，由P=UI求出灯泡的实际功率。

本题考查了实验电路的设计，设计实验电路是实验常考问题，设计实验电路的关键是根据题目要求确定滑动变阻器采用分压接法还是采用限流接法，根据待测电路元件电阻大小与电表内阻间的关系确定电流表采用内接法还是外接法。

(1)灯泡的额定电流I=P

U =1.8

3

A=0.6A，给出的电流表A(量程为0～200mA，内阻等于20Ω)量程

太小，需要改装成大量程的电流表，需要给电流表并联一个电阻；由于灯泡的电阻小，需要采用外接法，故D正确，ABC错误；

(2)由于小灯泡的额定电流I=0.6A，根据电流表改装原理可得：

I g+I g R g

R

=I，解得R=10Ω，故选R3；

(3)设每只灯泡实际电压为U，电流为I，根据闭合电路的欧姆定律可得：

E=U+2Ir，解得U=E?2Ir，在U?I图象中作出电源的输出电压与电流的关系，如图所示：

根据图线可知P=UI=1.31×0.32W=0.419W。

故答案为：(1)D；(2)R3；(3)0.419。

解析：解：三个相同的电阻R1、R2、R3的额定功率均为1W，额定电压为4V，并联电路的电阻为1

2

R1，

串联电路电压比等于电阻之比，故电阻R1与并联电路的电压之比为2：1，由于额定电压为4V，故整

个电路的额定电压为4+1

2

×4=6V；

当整个电路的电压为6V时，电阻R1的电功率为1W，电阻R2和R3的电压均为额定电压的一半，根据

P=U2

R?，电阻R2和R3的实际功率为额定功率的1

4

，为0.25W，故整个电路的功率为：P=1+0.25+

0.25=1.5W；

故答案为：6，1.5．

串联电路电流取额定电流的较小值，并联电路电压取额定电压的最大值．

本题关键是根据题意，结合串并联电路的电压、电流、电功率的公式，分析出保证电路安全且功率最大的条件，不难．

15.答案：解：(1)小球从A→B，由动能定理得：mg?2R?qER=1

2

mv B2?0

结合E=4mg

3q ，解得：v B=√4gR

3

小球在B点时，有：F N?mg=m v B2

R

得：F N=7

3

mg

(2)小球从B→C水平方向做匀减速运动，竖直方向做自由落体运动：

水平方向有a x=qE

m =4

3

g

竖直方向有a y=g

设向左减速时间为：t=v B

a x =√3R

4g

BC两点的距离：y=1

2g(2t)2=3

2

R。

答：

(1)小球在到达B点时，半圆轨道对它作用力的大小为7

3

mg。

(2)BC两点的距离为3

2

R。

解析：(1)由A到B的过程，只有重力和电场力对小球做功，由动能定理可求得在B的速度，再由向心力公式求得半圆轨道对小球的弹力。

(2)从B到C的过程，运用运动的分解法研究，根据水平方向与竖直方向的运动规律，由运动学公式求得BC间的距离。

本题采用分段处理，关键是要明确小球从B→C过程，由于小球受的是恒力，采用运动的分解法研究。

16.答案：解：(1)小球到达板上端时的竖直分速度v y=√2g?=2m/s

设小球在电场中做直线运动时，运动方向与水平方向的夹角为θ，则

tanθ=v y

v0=2

4

=mg

qE

所以E=2mg q

U=Ed=2mgd

q

=2.5×103V

(2)设B点到极板上端的距离为L，则L=dtanθ

在竖直方向上：?+L=1

2

gt2

解得：t=0.3s

(3)从A到B运用动能定理得：

mg(?+L)+qEd=1

2mv B2?1

2

mv02

解得：1

2

mv B2=0.225J

答：(1)两极板间的电势差为2.5×103V；

(2)小球由A到B所用总时间为0.3s；

(3)小球到达B点时的动能为0.225J．

解析：(1)根据平抛运动的基本公式求出小球刚进入电场时竖直方向的速度，小球在电场中做直线运动，求出电场力与重力的关系，根据U=Ed即可求得电势差；

(2)求出从A到B竖直方向的高度，根据平抛运动的基本公式即可求得运动时间；

(3)从A到B的过程中运用动能定理即可求解．

解决本题的关键知道平抛运动的规律，以及知道小球进入电场后速度方向与小球所受的合力方向相同．

17.答案：解：(1)设小物体与圆盘间的动摩擦因数为μ1，小物体恰好滑到餐桌上时圆盘的角速度为

ω0．μ1mg=mω02R①

代入数据解得：μ1=0.5②

(2)小物体从圆盘甩出时的速度v1=ω0R③

设小物体与餐桌间的动摩擦因数为μ2，小物体在餐桌上滑动距离x1恰不滑出桌面，由动能定理得：?μ2mgx1=0?1

mv12

2

餐桌的最小半径R m=√R2+x12⑤

联立解得R=√2R⑥

答：(1)小物体与圆盘的动摩擦因数是0.5；

(2)小物体恰好不从餐桌滑落时餐桌的最小半径是√2R．

解析：(1)最大静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律求得最大角速度；

(2)从圆环脱离后在餐桌面上做匀减速运动，根据运动学公式求得通过的位移，利用几何关系求得餐桌的最小半径．

本题主要考查了圆周运动，明确最大静摩擦力提供向心力，然后物体在餐桌上做匀减速运动，利用好几何关系即可判断．