物理卷·2018届北京市昌平区临川育人学校高二上学期期中物理试卷 （解析版） 16页

2016-2017学年北京市昌平区临川育人学校高二（上）期中物理试卷　一．不定项选择题（每小题4分，40分）1．带电量分别为2Q、4Q的两点点电荷，相距为r，相互作用力为F．现把两个电荷的电量各减少一半，距离增大为原来的2倍，则两个点电荷的相互作用力变为（　　）A．FB．C．D．2．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，则（　　）A．EP＞EQ，UP＞UQB．EP＞EQ，UP＜UQC．EP＜EQ，UP＞UQD．EP＜EQ，UP＜UQ3．如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的偏转匀强电场中，在满足电子能射出平行极板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（　　）A．U1变大、U2变大B．U1变小、U2变大C．U1变大、U2变小D．U1变小、U2变小4．平行板电容器的电容为C，电荷量为Q，极板间的距离为d，在两极间的中点放一电荷量很小的点电荷q，它所受的电场力大小等于（　　）A．8kqB．4kqC．2qD．q5．用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱．在图中，左边是等量异种点电荷形成电场的电场线，右边是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称．则（　　） A．B、C两点场强大小和方向都相同B．A、D两点场强大小相等，方向相反C．E、O、F三点比较，O的场强最弱D．B、O、C三点比较，O点场强最弱6．图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等，现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点．若不计重力，则（　　）A．M带负电荷，N带正电荷B．N在a点的速度与M在c点的速度大小相同C．N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零7．如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q，在x轴上C点有点电荷﹣Q，且CO=OD，∠ADO=60°．下列判断正确的是（　　）A．O点电场强度为零B．D点电场强度为零C．若将点电荷+q从O移向C，电势能增大D．若将点电荷﹣q从O移向C，电势能增大8．如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知正确的是（　　）A．导体的电阻是25ΩB．导体的电阻是0.04ΩC．当导体两端的电压是10V时，通过导体的电流是0.4AD．当通过导体的电流是0.1A时，导体两端的电压是2.5V9．把“220V、100W”的A灯与“220V、200W”的B灯串联后接入220V的电路中，则（　　）A．两灯电阻之比为RA：RB=2：1 B．两灯所分电压之比为UA：UB=1：2C．两灯消耗的实际功率之比为PA：PB=2：1D．串联后允许接入的最大电压为330V10．在如图的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为（　　）A．A灯和B灯都变亮B．A灯、B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗D．A灯变暗，B灯变亮　二．填空题11．某课外学习小组想描绘标有“4V、2W”的小灯泡的U﹣I图象，除导线和开关外还备有以下器材：A、电流表（量程0.6A，内阻为1Ω）B、电流表（量程3.0A，内阻为0.6Ω）C、电压表（量程5.0V，内阻为5kΩ）D、电压表（量程15V，内阻为10kΩ）E、滑动变阻器（最大阻值为5Ω，额定电流1.0A）F、滑动变阻器（最大阻值为2kΩ，额定电流0.2A）G、电源（电动势为6.0V，内阻约为1.5Ω）、导线若干（1）电路中电流表应选用　　，电压表选用　　，滑动变阻器选用　　．（用字母填写）（2）根据以上器材，选出既满足实验要求，又要减小误差的实验电路图是图1中　　．（3）根据（1）题所选实验电路图，用笔画线代替导线，将图2中的实验电路连接完整．（4）开关S闭合之前，图2中滑动变阻器的滑片应该置于最　　端．（填“左”或“右”）（5）根据图3给出的信息，可以判断图4中正确的是图中（P为小灯泡的功率）　　．　四.计算题（8+8+14+16=46分）12．在真空中的O点放一点电荷Q=1.0×10﹣9C，直线MN过O点，OM=30cm，M点放有一点电荷q=﹣2×10﹣10C，如图所示，求：（1）M点电场强度大小；（2）若M点的电势比N点的电势高15V，则电荷q从M点移到N点，电势能变化了多少，动能变化了多少？（静电力常量k=9.0×109N•m2/C2） 13．将一个标有“220V，60W”字样的灯泡接入电路，当灯泡两端电压降低为200V时，灯泡消耗的功率是多大？当灯泡两端电压升高到230V时，流过灯泡的电流时多大？14．两块竖直足够长的平行板间有一匀强电场，在电场中用长为2.4cm的丝线悬一带电小球，平衡于跟竖直方向成30°角的位置，如图所示，此时小球离负极板0.05m．求：（1）若把小球提起，使丝线水平，然后释放小球，问小球经过最低点时速度多大？（2）球在平衡位置时将丝线剪断，小球将做何种运动？何时碰板？15．飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析．如图所示，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区，到达探测器．已知a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L．不计离子重力及进入a板时的初速度．（1）当a、b间的电压为U1，在M、N间加上适当的电压U2，使离子到达探测器．求离子到达探测器的全部飞行时间．（2）为保证离子不打在极板上，试求U2与U1的关系．　 2016-2017学年北京市昌平区临川育人学校高二（上）期中物理试卷参考答案与试题解析　一．不定项选择题（每小题4分，40分）1．带电量分别为2Q、4Q的两点点电荷，相距为r，相互作用力为F．现把两个电荷的电量各减少一半，距离增大为原来的2倍，则两个点电荷的相互作用力变为（　　）A．FB．C．D．【考点】库仑定律．【分析】该题比较简单，直接根据库仑力公式得出两次作用力的表达式，则可求得距离减小后的相互作用力，从而解出正确结果．【解答】解：由库伦定律可得：变化前：F=k=k变化后：F′=k=k所以：F′=F，故ABC错误，D正确．故选：D．　2．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，则（　　）A．EP＞EQ，UP＞UQB．EP＞EQ，UP＜UQC．EP＜EQ，UP＞UQD．EP＜EQ，UP＜UQ【考点】电场线；电场强度；电势．【分析】根据电场线越密代表场强越强，可以判定P点的场强大于Q点的场强；根据沿电场线方向电势逐渐降低可以判定P点的电势高于Q点的电势．【解答】解：电场线越密代表场强越强，从图可以看出P点的电场线的密集程度大于Q点的密集程度，故P点的场强大于Q点的场强，所以Ep＞EQ，又由于沿电场线方向电势逐渐降低，由图可知电场线的方向由P指向Q，所以P点的电势高于Q点的电势，即UP＞UQ，故A正确．故选A． 　3．如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的偏转匀强电场中，在满足电子能射出平行极板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（　　）A．U1变大、U2变大B．U1变小、U2变大C．U1变大、U2变小D．U1变小、U2变小【考点】带电粒子在匀强电场中的运动．【分析】电子经电场加速后，进入偏转电场，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律和运动学公式求出电子离开电场时数值方向分速度，表示出偏转角正切值的表达式，从而判断使偏转角变小的方法．【解答】解：根据动能定理：eU1=mv2得：v=在偏转电场中vy=ata=t=vy=attanθ==若使偏转角变大即使tanθ变大，由上式看出可以增大U2减小U1．故选：B．　4．平行板电容器的电容为C，电荷量为Q，极板间的距离为d，在两极间的中点放一电荷量很小的点电荷q，它所受的电场力大小等于（　　）A．8kqB．4kqC．2qD．q【考点】库仑定律．【分析】平行板电容器极板间存在匀强电场，根据及E=求出电场强度，再根据F=Eq即可求解．【解答】解：平行板电容器极板间存在匀强电场，根据及E=得：E= 所以F=Eq=q故选D　5．用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱．在图中，左边是等量异种点电荷形成电场的电场线，右边是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称．则（　　）A．B、C两点场强大小和方向都相同B．A、D两点场强大小相等，方向相反C．E、O、F三点比较，O的场强最弱D．B、O、C三点比较，O点场强最弱【考点】电场线．【分析】根据电场线的疏密判断场强的大小，电场线越密，场强越大；电场线越疏，场强越小．根据等量异种点电荷形成电场的电场线分布的对称性分析对称点场强的大小关系．等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线．【解答】解：A、根据对称性看出，B、C两处电场线疏密程度相同，则B、C两点场强大小相同．这两点场强的方向均由B→C，方向相同．故A正确．B、根据对称性看出，A、D两处电场线疏密程度相同，则A、D两点场强大小相同．由图看出，A、D两点场强方向相同．故B错误．C、由图看出，E、O、F三点中，O处电场线最密，O的场强最强．故C错误．D、由图看出，B、O、C三点比较，O处电场线最疏，O点场强最弱．故D正确．故选：AD　6．图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等，现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点．若不计重力，则（　　）A．M带负电荷，N带正电荷B．N在a点的速度与M在c点的速度大小相同C．N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功 D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；电势．【分析】电场线与等势面垂直，由于O点电势高于c点，故匀强电场的场强方向向下；粒子运动的轨迹上每个点的切线就是该点上的速度方向，要判断这个粒子是克服力做功还是在电场力的作用下做正功，只需要画出该点的切线方向，而力的方向必须与速度方向的夹角夹着运动轨迹，即运动轨迹是一定在速度方向和力的方向的夹角里面的！【解答】解：A、电场线与等势面垂直，由于O点电势高于c点，故匀强电场的场强方向向下；因为运动轨迹是不可能出现在这个夹角外的，由这点可以直接看出，图中的N受到的电场力是向上的，M受到的电场力是向下的，故N带负电，M带正电，故A错误；B、由于oa和oc间电势差相等，电场力又都是做正功的，根据动能定理，电场力做功相等，故动能增量相等，故B答案正确；C、由于N带负电，电场力向上，故电场力做正功，故C错误；D、由于ob在同一等势面上，故M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零，故D正确；故选BD．　7．如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q，在x轴上C点有点电荷﹣Q，且CO=OD，∠ADO=60°．下列判断正确的是（　　）A．O点电场强度为零B．D点电场强度为零C．若将点电荷+q从O移向C，电势能增大D．若将点电荷﹣q从O移向C，电势能增大【考点】电场的叠加；电势能．【分析】空间某点的电场强度是由三个点电荷叠加而成的，电势能变化要看电场力做功情况，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加．【解答】解：A、题中A、B两个+Q在O点的场强矢量和为0，所以O点的场强等于C点在O点产生的场强（不为零），A选项错误；B、题中A、B、C三点电荷在D点产生的场强如图所示，大小相等，设EA=EB=EC=E，EA、EB的矢量和沿x轴正方向，大小也等于E，EC方向沿x轴负方向，故三个场强的矢量和为0，B选项正确；C、D、x轴上x＜0的区间，合场强方向沿x轴负方向，所以将正电荷从O移向C，电场力做正功，电势能减小，将负电荷从O移向C，电场力做负功，电势能增加，C选项错误，D选项正确．故选BD． 　8．如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知正确的是（　　）A．导体的电阻是25ΩB．导体的电阻是0.04ΩC．当导体两端的电压是10V时，通过导体的电流是0.4AD．当通过导体的电流是0.1A时，导体两端的电压是2.5V【考点】欧姆定律．【分析】由I﹣U图象找出导体两端电压所对应的电流，然后由欧姆定律求出导体电阻；已知电压与电阻，由欧姆定律可以求出通过导体的电流；已知电流与电阻，由欧姆定律可以求出导体两端电压．【解答】解：A、根据图象，由欧姆定律可得，导体电阻R===25Ω，故A正确，B错误；C、当导体两端电压是10V时，通过导体的电流I===0.4A，故C正确；D、当通过导体的电流是0.1A时，导体两端的电压U=IR=0.1A×25Ω=2.5V，故D正确；故选ACD．　9．把“220V、100W”的A灯与“220V、200W”的B灯串联后接入220V的电路中，则（　　）A．两灯电阻之比为RA：RB=2：1B．两灯所分电压之比为UA：UB=1：2C．两灯消耗的实际功率之比为PA：PB=2：1D．串联后允许接入的最大电压为330V【考点】电功、电功率；串联电路和并联电路．【分析】已知额定功率和额定电压，利用R=判断出电阻大小，A、B两灯泡在串联电路中，电流相等，根据U=IR判断电压关系，根据P=I2R判断出实际功率的关系，根由串并联电路的规律可明确最大电压．【解答】解：A、根据P=得：A的电阻，B的电阻，则RA：RB=2：1，故A正确； B、A、B两灯泡在串联电路中，电流相等，根据U=IR可知，电压之比等于电阻之比，则UA：UB=2：1，故B错误；C、A、B两灯泡在串联电路中，电流相等，根据P=I2R可知，消耗的功率之比为PA：PB=RA：RB=2：1，故C正确；D、串联后允许接入后100W灯泡达最大电压，此时200W灯泡的两端的电压为110V，故最大电压为330V；故D正确；故选：ACD．　10．在如图的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为（　　）A．A灯和B灯都变亮B．A灯、B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗D．A灯变暗，B灯变亮【考点】闭合电路的欧姆定律．【分析】从图可知，滑动变阻器与灯泡B并联，然后跟另一电阻串联，再和灯泡A并联，首先判断滑动变阻器电阻的变化情况，然后根据串联电路中电阻的特点，得出总电阻变化情况．由于电压一定，由欧姆定律可知电路中电流表的变化及电压表示数的变化．判断灯泡的亮度应依据灯泡的实际功率，由于灯泡的电阻不变，可利用公式P=I2R判断灯泡实际功率的变化．【解答】解：当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，并联部分的总电阻变小，所以总电阻变小，总电流变大，所以电源内阻的电压变大，所以A灯的电压变小，根据可知A的功率变小，故A灯变暗；由I=可知A的电流变小，而总电流变大，所以通过另一支路的电流变大，所以另一个电阻的电压变大，故灯泡B的电压变小，根据可知B的功率变小，故B灯变暗．故选B．　二．填空题11．某课外学习小组想描绘标有“4V、2W”的小灯泡的U﹣I图象，除导线和开关外还备有以下器材：A、电流表（量程0.6A，内阻为1Ω）B、电流表（量程3.0A，内阻为0.6Ω）C、电压表（量程5.0V，内阻为5kΩ）D、电压表（量程15V，内阻为10kΩ）E、滑动变阻器（最大阻值为5Ω，额定电流1.0A）F、滑动变阻器（最大阻值为2kΩ，额定电流0.2A）G、电源（电动势为6.0V，内阻约为1.5Ω）、导线若干 （1）电路中电流表应选用　A　，电压表选用　C　，滑动变阻器选用　E　．（用字母填写）（2）根据以上器材，选出既满足实验要求，又要减小误差的实验电路图是图1中　丙　．（3）根据（1）题所选实验电路图，用笔画线代替导线，将图2中的实验电路连接完整．（4）开关S闭合之前，图2中滑动变阻器的滑片应该置于最　左　端．（填“左”或“右”）（5）根据图3给出的信息，可以判断图4中正确的是图中（P为小灯泡的功率）　BD　．【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线．【分析】（1）选择器材的原则是安全、精确，通过小灯泡的额定电压和额定电流从精确的角度选择电压表和电流表的量程，从测量误差大小的角度选择合适的滑动变阻器．（2）通过灯泡的电阻是大电阻还是小电阻判断电流表的内接法还是外接法．电压和电流需从0开始测起，滑动变阻器采用分压式接法．闭合电键时，要让测量电路处于短路状态，使得初始状态电压和电流为零．（3）根据接法连接实物图；（4）根据滑动变阻器的作用分析滑动变阻器滑片应滑到的距离；（5）由功率公式可求得灯泡功率与电阻的关系．【解答】解：（1）灯泡的额定电压为4V，则电压表的量程选用5.0V的，灯泡的额定电流I=，则电流表量程选用0.6A的，最大阻值200Ω的滑动变阻器接入电路时，使得电路中的电流太小，测量误差较大，所以选用最大阻值为10Ω的滑动变阻器．故选A、C、E．（2）灯泡正常工作时的电阻R=，远小于电压表内阻，属于小电阻，所以电流表采用外接法，电压和电流需从0开始测起，所以滑动变阻器需采用分压式接法．故选丙图；（3）实物图如下图所示；（4）实验开始时，滑动变阻器的滑片应该置于最左端，保护测量电路部分．（5）由b图知电阻随小灯泡两端电压的增大而增大，P=，P﹣U2图象的斜率表示电阻的倒数，故斜率应该越来越小，故B正确；P=I2R，P﹣I2图象的斜率表示电阻，故斜率应该越来越大，故D正确；故答案为：（1）ACE；（2）丙；（3）如图；（4）左；（5）BD 　四.计算题（8+8+14+16=46分）12．在真空中的O点放一点电荷Q=1.0×10﹣9C，直线MN过O点，OM=30cm，M点放有一点电荷q=﹣2×10﹣10C，如图所示，求：（1）M点电场强度大小；（2）若M点的电势比N点的电势高15V，则电荷q从M点移到N点，电势能变化了多少，动能变化了多少？（静电力常量k=9.0×109N•m2/C2）【考点】点电荷的场强；电场强度．【分析】（1）知道点电荷的电荷量，知道距离点电荷的距离，由点电荷的场强公式可以直接求得结果．（2）根据电场力做功的公式可以直接求得电场力做的功的大小，从而可以知道电势能的变化．【解答】解：（1）由点电荷的场强公式E=k可知，解得：E==100N/C，所以电荷Q在M点的电场强度大小是100N/C．（2）电荷q从M点移到N点，电场力做的功为：WMN=qUMN=q（φM﹣φN）=﹣3×10﹣9J，所以电势能增加了3×10﹣9J；答：（1）M点电场强度大小100N/C；（2）电势能增加3×10﹣9J，动能减少3×10﹣9J．　13．将一个标有“220V，60W”字样的灯泡接入电路，当灯泡两端电压降低为200V时，灯泡消耗的功率是多大？当灯泡两端电压升高到230V时，流过灯泡的电流时多大？【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系．【分析】根据P=知灯泡电阻R，再根据P=求实际功率，根据欧姆定律求解电流． 【解答】解：根据P=知灯泡电阻R==当灯泡两端电压降低为200V时，灯泡消耗的功率是P′===49.59W当灯泡两端电压升高到230V时，流过灯泡的电流I===0.29A答：当灯泡两端电压降低为200V时，灯泡消耗的功率是49.59W；当灯泡两端电压升高到230V时，流过灯泡的电流为0.29A．　14．两块竖直足够长的平行板间有一匀强电场，在电场中用长为2.4cm的丝线悬一带电小球，平衡于跟竖直方向成30°角的位置，如图所示，此时小球离负极板0.05m．求：（1）若把小球提起，使丝线水平，然后释放小球，问小球经过最低点时速度多大？（2）球在平衡位置时将丝线剪断，小球将做何种运动？何时碰板？【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；物体的弹性和弹力．【分析】（1）根据动能定理列式，结合平衡方程求出电场力，即可得出最低点速度（2）小球此时受到重力竖直向下，电场力水平向右，绳子拉力沿绳子向上，处于三力平衡状态，如将细线剪断，其余二力的合力一定沿绳子的反方向，大小等于原先绳子的力，所以小球将做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律解出物体的运动时间．【解答】解：（1）可知小球带正电，摆到最低点的过程，由动能定理得①平衡时有：qE=mgtan30°②所以：=0.6m/s（2）球在平衡位置时将丝线剪断，小球做初速度为零的匀加速直线运动s=0.05m根据解得：答：（1）若把小球提起，使丝线水平，然后释放小球，小球经过最低点时速度0.6m/s（2）球在平衡位置时将丝线剪断，小球将做初速度为零的匀加速直线运动，经0.13s碰板　 15．飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析．如图所示，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区，到达探测器．已知a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L．不计离子重力及进入a板时的初速度．（1）当a、b间的电压为U1，在M、N间加上适当的电压U2，使离子到达探测器．求离子到达探测器的全部飞行时间．（2）为保证离子不打在极板上，试求U2与U1的关系．【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；动能定理的应用．【分析】（1）离子在a、b间做加速运动，进入M、N板间区域后做类平抛运动；运用能量的转化和守恒，求出进入M、N时的速度，利用运动学公式可求出加速所用的时间，离子在M、N间的水平方向上做匀速直线运动，从而可求出在M、N间运动的时间．（2）离子在M、N间是类平抛运动，在沿电场方向上，离子做初速度为零的匀加速直线运动，因离子是从沿中心线射入的，所以离子在此方向上的位移要小于M、N距离的一半．运用运动学公式可求出两个电压的关系．【解答】解：（1）在加速过程中，电势能转化为动能，由动能定理有：离子在a、b间的加速度为：离子在a、b间做匀加速直线运动，运动的时间为：在MN间做类平抛运动，运动的时间为：离子达到探测器的时间：．（2）离子在MN间做类平抛运动，侧移距离为： 离子不达到极板上，可知有：结合上式解得：U2＜2U1答：（1）离子到达探测器的全部飞行时间为．（2）为保证离子不打在极板上，U2与U1应满足U2＜2U1．　 2016年12月9日