福建省福州市六校联考2024-2025学年高二上学期期中联考物理试卷（解析版）

这是一份福建省福州市六校联考2024-2025学年高二上学期期中联考物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
（时间：75分钟 总分：100分）
一、单项选择题（6题*4分=24分）
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 带电粒子在电场中由静止释放后，运动方向始终和电场线相切
B. 一个均匀带电球，电荷量为 Q，距离球心 r 处的场强为 E＝kQr2，此时可以把带电球看成电荷集中到球心处的点电荷
C. 电场线越密的地方场强越大，所以等差等势面越密的地方电势也越大
D. 两点间的电势差等于将单位正电荷从 A 点移到 B 点时静电力所做的功
【答案】D
【解析】A、只有当电场线是直线，且带电粒子从静止开始或初速度与电场线共线时，其运动轨迹才沿电场线，故A错误；
B、均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场，分析内部场时不能把带电球看成电荷集中到球心处的点电荷，故B错误；
C、电场线越密的地方场强越大，等差等势面越密的地方场强也越大，但电势不一定越大，沿电场线的方向，电势降低，故C错误；
D、A、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时电场力所做的功与电荷量的比值，即有A、B两点间的电势差等于将单位正电荷从 A 点移到 B 点时静电力所做的功，故D正确；
故选D．
2. 如图所示，一重力不计的带电粒子以某一速度进入负点电荷形成的电场中，且只在电场力作用下依次通过、、三点，其中点是轨迹上距离负点电荷最近的点。若粒子在点和点的速率相等，则（ ）
A. 粒子在、两点时的加速度相同
B. 粒子可能带负电且做匀速圆周运动
C. 粒子在点时的加速度最大、电势能最大
D. 、两点的电势差等于、两点的电势差
【答案】D
【解析】A．由于粒子在M、P两处受到的电场力方向不同，所以加速度方向不相同，加速度不同，故A错误。
B．由物体做曲线运动的条件可知，粒子带正电，要使粒子做匀速圆周运动即要粒子的速度与电场力垂直，则粒子不可能做匀速圆周运动，故B错误。
C．根据电场线的疏密可得，N点处的电场线最密，所以粒子在N点时受到的电场力最大，加速度最大，N点的电势在三点中最低，所以带正电的粒子在N点的电势能最小，故C错误。
D．由于粒子在M点和P点的速率相等，根据动能定理可知，从M点到N点，从P点到N点，电场力做功相等，根据 可知
UMN=UPN
故D正确。
故选：D。
3. 如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线，边上标有电势的值。一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C。下列说法中正确的是（ ）
A. 粒子一定带负电
B. A处场强大于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电场力所做的功大于从B到C电场力所做的功
【答案】C
【解析】A．根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势，可知电场线方向大致向左，根据粒子轨迹的弯曲方向可知，粒子所受的电场力方向大致向左，则知粒子一定带正电，故A错误；
B．等差等势面疏密反映电场强度的大小，A处场强小于C处场强，故B错误；
C．粒子带正电，根据可知粒子在A处电势能小于在C处电势能，故C正确；
D．由于电势差相同，根据知，电场力做功相同，故D错误。
故选C。
4. 如图，已知带电小球A、B（可视为质点）的电荷分别为QA、QB，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时A、B间距离减为，可采用以下哪些方法（ ）
A. 将小球A、B的质量都增大到原来的4倍
B. 将小球B的质量增大到原来的4倍
C. 将小球A的电荷量减小到原来的
D. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半
【答案】C
【解析】对B受力分析，可知受重力、丝线的拉力及库仑力，如图所示
将拉力及库仑力合成，其合力应与重力大小相等、方向相反，根据相似三角形原理可得
＝
而库仑力
即
==
解得
AB．由表达式可知，d只与B质量有关，与A的质量无关；若将小球A、B的质量都增大到原来的4倍或将小球B的质量增大到原来的4倍，则平衡时A、B间距离，故AB不符合题意；
C．将小球A的电荷量减小到原来的，则平衡时A、B间距离，故C符合题意；
D．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，则平衡时A、B间距离，故D不符合题意。
故选C。
5. 如图所示，电荷量为q的点电荷在均匀带电薄板上方2d处，点电荷到带电薄板的垂线通过薄板的几何中心，A、B为垂线上两点，到薄板的距离均为d、将一带电小球置于B点，释放时的加速度恰好等于重力加速度g。已知静电力常量为k，则（ ）
A. 薄板带正电荷
B. 薄板在A点产生电场的方向竖直向上
C. 薄板在B点产生电场的场强大小为
D. 若将带电小球移到A点释放，其加速度仍等于重力加速度g
【答案】C
【解析】AB．将一带电小球置于B点，释放时的加速度恰好等于重力加速度g，所以小球此位置只受重力作用，此可知电荷量为q的点电荷和均匀带电薄板在B点产生的场强等大反向，均匀带电薄板在B点产生的场强竖直向上，由此可知薄板负电荷，根据对称性可知，薄板在A点产生电场的方向竖直向下，故AB错误；
C．B点，释放时的加速度恰好等于重力加速度g，有
故C正确；
D．若将带电小球移到A点释放，根据对称性可知薄板在A点产生电场与在B点产生电场等大反向，则
由牛顿第二定律知＞g
故D错误。
6. 如图所示，平面内直线AB和CD垂直相交于O点，A、B关于O点对称，C、D也关于O点对称，M是AO的中点，N是OB的中点，且﹐说法错误的是（ ）
A. 若将电荷量为的点电荷放置在O点，则C、M、D、N四点场强大小相等
B. 若将电荷量为和的点电荷分别放置在M点和N点，则电势
C. 若在M点和N点各放置一个等量同种正点电荷，将一电子从C点以恰当的速度释放，电子不可能在M、N点连线的中垂面做匀速圆周运动
D. 若空间存在一平行于ABCD所在平面的匀强电场，且A、B、C三点的电势分别为、、，则匀强电场的场强大小为
【答案】C
【解析】A．若将电荷量为的点电荷放置在点，则、、、四点场强大小相同，方向不同，故A正确；
B．若将电荷量为和的点电荷分别放置在点和点，根据等量异种点电荷的中垂线电势为零，A更靠近正点电荷，B更靠近负点电荷，所以电势，故B正确；
C．若在点和点各放置一个等量同种正点电荷，在M、N点连线的中垂面上的电子所受电场力合力的方向沿电子所在位置指向中点O，若以恰当的速度释放电子，电场力大小刚好等于电子所需的向心力时，则电子能在M、N点连线的中垂面做匀速圆周运动，故C错误；
D．若空间存在一平行于所在平面的匀强电场，且A、、三点的电势分别为、、，在匀强电场中沿任意方向电势降落是均匀的，可知将AB间的电势降分成4等份，则，，所以MC为等势线，作出垂线可得电场线的方向，如下图
由此可得电场强度大小为
故D正确。
本题选错误项，故选C。
二、双项选择题（4题*6分=24分，错答不得分，漏答得3分）
7. 指纹识别技术有很广泛的应用，其识别原理是：一半导体基板上排列了大量金属颗粒，每一个金属颗粒充当电容器的一极，其外表面绝缘．当手指贴在金属颗粒的外表面时构成了电容器的另一极，由于手指指纹深浅不同，峪（指纹深处）和嵴与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同．下列说法正确的是（ ）
A. 手指的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，电容小
B. 手指的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，电容大
C. 将金属颗粒都充电至某一参考电压后保持电压不变，手指的嵴处的电场强度大于峪处的电场强度
D. 将金属颗粒都充电至某一参考电压后保持电压不变，手指的嵴处的电场强度小于峪处的电场强度
【答案】BC
【解析】AB．根据电容
知手指的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，电容大，A错误B正确；
CD．根据
可知手指的嵴处的电场强度大于峪处的电场强度， D错误C正确。
故选BC。
8. 图甲是电阻器D的伏安特性曲线，若将它与两个定值电阻R1，R2并联后接在恒压电源两端，3个用电器消耗的电功率均为P。现将它们按图乙的方式连接后接在该电源两端，设D、R1和R2消耗的电功率分别是PD、P1和P2，则（ ）

A. PD＞PB. PD＞P2C. P1＞4P2D. P1＝4P2
【答案】BC
【解析】由题意可知，电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，此时三个电阻的阻值相等；当将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端时，电阻器D的电压小于电源的电压，由甲图像可知，电阻器D的电阻减小，则有
而RD与R2并联，电压相等，根据功率公式可知
根据欧姆定律得知，电流
又
得到
，，
则
故选BC。
9. 两电荷量分别为和的点电荷固定在轴上的两点，两点电荷连线上各点电势随坐标变化的关系图像如图所示，其中点电势最高，且，则（ ）
A. 和都是负电荷
B. 电荷量大于的电荷量
C. 在之间将一负点电荷沿轴从点左侧移到右侧，电势能先减小后增大
D. 一点电荷只在电场力作用下沿轴从点运动到点，加速度逐渐变小
【答案】AC
【解析】A．由题图知，越靠近两电荷，电势越低，则和都是负电荷，选项A项正确；
B．图像的斜率表示电场强度，则点场强为零，据场强的叠加知两点电荷在处产生的场强等值反向，即
又
所以的电荷量小于的电荷量，选项B项错误；
C．由题图知，在之间沿轴从点左侧到右侧，电势先增加后减小，则负点电荷的电势能先减小后增大，选项C项正确；
D．图像的斜率表示电场强度，则沿轴从点运动到点场强逐渐增大；据可知，电荷只在电场力作用下沿轴从点运动到点，加速度逐渐增大，选项D项错误。
故选AC。
10. 如图所示，在竖直平面内有水平向右，场强为E=104V/m的匀强电场。在匀强电场中有一根长L=2m的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为0.08kg的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37°角。图中A，B和C，D分别为圆的竖直和水平直径上与圆的交点。若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做完整的圆周运动，已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A. 小球的带电荷量q=6×10-5C
B. 小球动能的最小值为1J
C. 小球运动到B点时的机械能最小
D. 小球运动到D点时对绳子的拉力大小为4.8N
【答案】ABD
【解析】A．小球静止时悬线与竖直方向成，受重力，拉力和电场力，三力平衡，如图
根据平衡条件，有
解得
故A正确。
B．小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点P速度最小，如图
根据牛顿第二定律
则最小动能
故B正确。
C．根据能量守恒定律，电势能与机械能之和不变，所以机械能最小的位置是电势能最大的位置，即与O点等高的最左的位置C，故C错误。
D．小球从等效最高点P点运动到D点，根据动能定理有
其中
小球在D点时，根据牛顿第二定律有
联立代入数据，求得绳子对小球的拉力为
根据牛顿第三定律可得，小球运动到D点时对绳子的拉力大小为4.8N，故D正确。
故选ABD。
三、填空题（共4分，每空2分）
11. 如图所示为真空中的实验装置，平行金属板A、B之间的加速电压为，C、D之间的偏转电压为，P为荧光屏。现有氕核、氚核和粒子三种粒子分别在A板附近由静止开始加速，最后均打在荧光屏上。已知氕核、氚核和粒子，则氕核、氚核和粒子三种粒子，则这三种粒子打到荧光屏上的位置___________（选填“相同”或“不相同”）。从开始到荧光屏所经历时间之比为____________________。
【答案】相同
【解析】[1]在加速电场中有
进入偏转电场做类平抛运动。偏移的距离
偏转角的正切
由以上两解得
，
由两式可以看出，三种粒子从CD边缘的同一点穿出，且速度方向相同，那么最后打到荧光屏的位置相同。
[2]粒子在AB间加速的过程中，根据动能定理可得
解得
氕核、氚核和粒子的比荷之比为
则三种粒子通过加速之后的速度之比为，设AB间距离为d，B板与荧光屏的距离为s，粒子在AB间运动时，有
粒子从B板到荧光屏，在水平方向上做匀速直线运动，则有
从开始到荧光屏所经历的时间为
即所用时间与速度成反比，所以三种粒子的时间之比为
四、实验题（2题，共12分，每空2分）
12. 如甲图所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，为灵敏电流计，为平行板电容器。
（1）当开关接1时，平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较___________（选填“大”或“小”）。
（2）当开关S接2时，平行板电容器放电，流经表的电流方向为___________（选填“向左”或“向右”）
（3）将表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如乙图所示，已知如图所围的面积约为40个方格，可算出电容器的电容为___________F。
【答案】（1）大 （2）向左 （3）
【解析】（1）当开关S接1时，平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小。
（2）单刀双掷开关拨向2，电容器充电时，上板接电源正极，所以电容器上板带正电，相当于电源，则放电时，所以流经G表的电流方向向左。
（3）根据，可知放电电流随时间变化曲线与t轴所围面积即为通过的电荷量，每个小格的电荷量
由图乙可知
电容器的电容为
13. 在“测量金属丝的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，则
（1）金属丝的半径__________________。
（2）为更精确地测量某材料的电阻率，该小组采用如下实验器材设计实验。
A．直流电源E（电动势E约45V，内阻r0约0.1Ω）；
B．电流表A1（量程0~3mA，内阻r1=100Ω）；
C．电流表A2（量程0~5mA，内阻r2约40Ω）；
D．电阻箱R1（0-999.9Ω）
E．滑动变阻器R2（阻值范围0~50Ω，允许通过的最大电流2.0A）
F．开关S一个，导线若干。
请从下图中选出最合理的实验电路图______
A. B.
C. D.
（3）根据合理的实验电路图正确连接实验电路后，调节电阻箱阻值使R1=900Ω，该实验小组完成以下操作步骤：
①倒出适量废水，测出并记录废水深度，然后闭合开关S，调节滑动变阻器R2，分别记录电流表A1的读数和电流表A2的读数；
②断开开关S，再倒出适量废水，测出并记录废水深度，然后闭合开关S，调节滑动变阻器R2，使电流表Al的读数与步骤①中电流表A1的读数相同，记录电流表A2的读数；
③重复第②步操作多次，记录每次测量中的废水深度h和电流表A2的读数I，并描点作出I—h图像如图所示。
④图中直线的纵截距为I0，斜率为k，则该容器内废水电阻率的表达式为________________。（用题中所给物理量的符号I0、k、a、b、r1、R1表示）
【答案】（1）0.200mm （2）C （3）
【解析】（1）从图中读出金属丝的直径
则金属丝的半径为0.200mm。
（2）因为待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的阻值，滑动变阻器采用限流式起不到调节作用，故应选用分压电路；回路中的最大电流为
故电流表应选C，因为没有电压表，所以用内阻已知的B与电阻箱改装电压表，电压表内阻已知，故采用外接法，故电路图选C。
（3）根据图示电路图，由欧姆定律可知，废水的电阻
废水电阻
整理得
由图示I-h图像可知，纵轴截距
图像的斜率
解得废水的电阻率
五、计算题：（共3题36分，要有必要的文字说明）
14. 如图所示，两块相同的金属板水平平行放置，两板的正对面相距30cm，A、B两板分别跟电源的正负极相连，电源电压为60V，若C点离A板10cm，D点离B板15 cm，求：
（1）两板间电场的场强大小和方向？
（2）若A板接地，则B板电势是多少？C点电势是多少？
（3）则C、D两点间的电势差是多少？
【答案】（1）200V/m，方向竖直向下 （2）-60V，-20V （3）10V
【解析】（1）题意知两极板电压，间距，则两板间的场强大小

由于A板带正电，B板带负点，故E方向竖直向下；
（2）A板接地，题意可得
解得
又因为
其中
联立解得
（3）题意知C、D沿电场线方向上的距离，则C、D间的电势差
15. 如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为500 N，电源电动势为110 V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5 A，求：
（1）提升重物消耗的功率；
（2）电动机线圈的电阻．
【答案】（1）450 W （2）4 Ω
【解析】（1）重物被提升的功率
（2）此时电路中的电流为5A．则电源的总功率
所以线圈电阻消耗的功率为
由欧姆定律可得：
16. 如图所示，空间有场强大小，方向竖直向下的匀强电场，长不可伸长的轻绳固定于O点，另一端系一质量、带电量的小球．拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放，当小球运动至O点的正下方B点时绳恰好断裂，小球继续运动并垂直打在一个与水平面成、无限大的挡板MN上的C点，重力加速度g取，试求：
（1）绳子的最大张力；
（2）、C两点的电势差；
（3）当小球运动至C点时，突然调整匀强电场的方向和大小，同时把挡板迅速水平向右平移到某处，若小球仍能垂直打在挡板上，求调整后匀强电场大小的最小值。
【答案】（1）30N （2）125V （3）
【解析】（1）过程，由动能定理及圆周运动知识有：
联解得：
（2）由功能关系及电场相关知识有：
联解得：
（3）由题可知改变电场方向后小球必须做匀速直线或匀加速直线运动，才能垂直打在挡板上，由矢量三角形可知：当与或运动的方向垂直时，电场强度有最小值，
由矢量三角形图有：
得：