2024-2025学年河南省郑州一中高二（上）期中物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年河南省郑州一中高二（上）期中物理试卷（含答案），共7页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于电荷和静电场，下列说法正确的是( )
A. 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变
B. 电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面
C. 点电荷仅在电场力作用下运动，该点电荷的电势能将减小
D. 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动
2.如图所示，用两根同样长的绝缘细线把两个带同种电荷的小球悬挂在一点。两小球的质量相等，球A所带的电荷量大于球B所带的电荷量。两小球静止时，悬线与竖直方向的偏角分别为α和β，则( )
A. α>β
B. α=β
C. α0)固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，O为内切圆的圆心，M为切点。则( )
A. L和N两点处的电场方向相互垂直
B. M和O两点处的电场方向相互平行
C. 将一点电荷从M点移动到O点，电场力做功为零
D. 将一点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。

(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，黑表笔应该与电池的______(填“正极”或“负极”)接触。
(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是______。(填正确答案标号)
A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
(3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示，其中虚线是电阻箱阻值为______(填“R1”或“R2”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的______(填“电压”或“电荷量”)。
12.某实验小组要将电流表G(铭牌标示：Ig=500μA，Rg=1000Ω)改装成量程为1V和5V的电压表，并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图(1)所示连接电路，其中虚线框内为改装电路。

(1)开关S1闭合前，滑片P应移动到______(填“M”或“N”)端。
(2)根据要求和已知信息，电阻箱R1的阻值已调至1000Ω，则R2的阻值应调至______Ω。
(3)当单刀双掷开关S2与a连接时，电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U，则电流表G的内阻可表示为______。(结果用U、I、R1、R2表示)
(4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏小，经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要______即可。(填正确答案标号)
A.减小电阻箱R1的阻值
B.增大电阻箱R2的阻值
C.将滑动变阻器的滑片P向N端滑动
(5)校准完成后，开关S2与a连接，电流表G的示数如图(2)所示，此示数对应的改装电压表读数为______V。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图甲所示，某直线加速器由中心轴线在同一直线上的一系列金属圆筒(图中标注的序号为1、2、3……)组成，相邻金属圆筒分别接在高频交变电源的两极。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。某时刻，从金属圆板(序号为0号)中央释放的电子(其初速度可忽略)，沿轴线进入加速器并依次穿过各金属管。圆筒长度的设计遵照一定的规律，可以令电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向与运动方向相同而不断加速。已知电子的质量为m、电量为e，两金属圆筒间的电压绝对值为U、周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。

(1)电子在7、8号金属圆筒之间加速时，请判断7、8号圆筒电势的高低及电子在8号圆筒内的运动性质；
(2)求电子进入第n号金属圆筒后的速度大小v；
(3)求第n号金属圆筒的长度L。
14.如图，电源电动势为24V，内阻为4Ω，电阻R1为2Ω，R2为12Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为12V，线圈电阻RM为1Ω，问：
(1)电动机正常工作时通过R2的电流多大？
(2)电动机正常工作时产生的机械功率是多大？
(3)若R1、R2电阻可调，在确保电动机正常工作的前提下，当R1的阻值多大时，R1消耗的电功率最大？此时R2的阻值多大？
15.如图所示，一个带负电的小球，质量为m，电荷量绝对值为q，固定于绝缘轻杆一端，轻杆的另一端光滑铰接于O点，重力加速度为g。
(1)未加电场时，将轻杆向左拉至水平位置，无初速度释放，小球到达最低点时，求轻杆对它的拉力大小。
(2)若在空间中施加一个平行于纸面的匀强电场，大小方向未知。将轻杆从左边水平位置无初速度释放，小球到达最低点时，受到轻杆的拉力为4mg；将轻杆从右边水平位置无初速度释放，小球到达最低点时，受到轻杆的拉力为20mg。求电场强度E。(已知sin37°=35)
参考答案
1.A
2.B
3.C
4.C
5.D
6.B
7.A
8.BC
9.AC
10.AC
11.负极 C R1 电荷量
12.M 8000 UI−R1−R2 A 4.30
13.解：(1)电子在7、8号金属圆筒之间加速时，所受电场力水平向右，场强方向水平向左，即场强方向从8号指向7号圆筒，则8号圆筒电势高于7号圆筒的电势，电子在8号圆筒内做匀速直线运动；
(2)设电子进入第n个圆筒后的速度为v；
根据动能定理neU=12mv2，
解得v= 2neUm
(3)第n个圆筒的长度为L=vT2
解得L=T2m 2nemU。
答：(1)8号圆筒电势高于7号圆筒的电势；电子在8号圆筒内做匀速直线运动；
(2)电子进入第n号金属圆筒后的速度大小为 2neUm；
(3)第n号金属圆筒的长度为T2m 2nemU。
14.解：(1)电动机正常工作时通过R2的电流I2=UR2，解得I2=1A；
(2)由闭合电路欧姆定律，可知电动机正常工作时，该电路的干路电流I0=E−Ur+R1，解得I0=2A，
由并联电路电流规律，可知通过电动机的电流为IM=I0−I2=2A−1A=1A，
电动机的机械功率P机=UIM−IM2RM，解得P机=11W；
(3)电动机正常工作时，R1消耗的电功率：P=(E−UR1′+r)2R1′，
即当R1′=r=4Ω时，Pm=9W，
其中I=E−UR1′+r，通过R2′的电流为I2′=I−IM，
此时，R2′=U2I2′，解得：R2′=24Ω。
答：(1)通过R2的电流大小为1A；
(2)电动机的机械功率为11W；
(3)此时R1′消耗的电功率为9W，R2′的阻值为24Ω。
15.解：(1)未加电场，则从水平位置无初速度释放到最低点时，由动能定理得：mgL=12mv2
小球在最低点时，由牛顿第二定律得：FT−mg=mv2L
联立解得：FT=3mg
(2)加电场后，无论轻杆从哪边释放小球到达最低点时受到的拉力均比无电场时大，则说明电场在竖直方向的分量向上，而轻杆从左边释放小球到最低点受到的拉力小于轻杆从右边释放小球到最低点受到的拉力，则说明电场在水平方向的分量向右，则杆从左边水平位置无初速度释放，到小球到达最低点的过程中，由动能定理得：mgL−qExL+qEyL=12mv12
小球在最低点时，由牛顿第二定律得：FT1−mg−qEy=mv12L
由题意可知：FT1=4mg
杆从右边水平位置无初速度释放，到小球到达最低点的过程中由动能定理得：
mgL+qExL+qEyL=12mv22
小球在最低点时，由牛顿第二定律得：FT2−mg−qEy=mv22L
由题意可知：FT2=20mg
联立解得：Ex=4mgq，Ey=3mgq
则E= Ex2+Ey2，tanα=EyEx=34
解得E=5mgq，α=37°
答：(1)轻杆对它的拉力大小为3mg。
(2)电场强度为5mgq，方向与水平方向成37°。