沈阳市重点高中联合体2023-2024学年高二上学期期中考试
物理
（满分：100分 考试时间：75分钟）
注意事项：
1．答题时，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2．答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案标号。
3．答非选择题时，必须使用黑色墨水笔或黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上，写在试题卷、草稿纸上无效。
4．考试结束后，将试题卷和答题卡一并交回。
第I卷（选择题，共46分）
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．两个分别带有电荷量和的金属小球（可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们之间的库仑力的大小为F，使两个金属小球相互接触后放到相距2r的两处并固定，则两个金属小球间的库仑力的大小为（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，MN是点电荷电场中的一条直线，a、b是直线上两点，已知直线上a点的场强最大，大小为E，b点的场强大小为，a、b两点间的距离为L，静电力常量为k，则场源电荷的电荷量为（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，用电池对电容器充电，电容器两极板之间有一质量为m的点电荷q处于静止状态。现只增大电容器两极板的间距，则在这个过程中（ ）
A．电容器放电 B．电容器所带电荷量增加
C．点电荷q依然保持静止 D．点电荷q带正电荷
4．如图所示，在原来不带电的空心金属球壳外面放置一个正点电荷，A、B、C三点分别位于球壳外部、球壳实体中和球壳空腔内。当球壳处于静电平衡状态时，下列说法正确的是（ ）
A．A点的电场强度小于B点的电场强度
B．B点的电势大于C点的电势
C．由于静电屏蔽，B点、C点的电场强度均等于零
D．由于静电感应，球壳内表面感应出电荷
5．如图所示，等腰三角形abc位于匀强电场中，电场方向平行于abc平面，a、b、c三点的电势分别为，，，ab边长度为5cm，ac边的长度为8cm。下列说法正确的是（ ）
A．若电子从a点运动到b点，电场力做功4eV
B．若电子从a点运动到c点，电势能减少8eV
C．匀强电场的场强大小为80V/m
D．电场沿ac方向
6．如图所示为一个双量程电流表的内部结构图。已知表头G的内阻为，满偏电流为500mA，电阻，，则该电流表的小、大量程分别为（ ）
A．，9A B．1A，20A C．，19A D．1A，19A
7．某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要用一种被称作“粒子加速器”的装置来实现，利用该装置，质子能被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U的加速器加速后，做匀速运动，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流的横截面积为S，质子的质量为m，其电荷量为q，这束质子流内单位体积的质子数为n，那么其等效电流I是（ ）
A． B． C． D．
8．（多选）多用电表表盘指针指在如图所示的位置，下列说法正确的是（ ）
A．若该读数是选用电阻挡“”倍率得到的，应该更换“”倍率，欧姆调零后再次进行测量
B．多用电表的欧姆挡是靠内部电源提供电流的，若选用“”倍率测量电阻，则欧姆表内阻约为
C．若选用的是直流电压“10V”量程，则指针读数应为
D．测直流电流时，应让红表笔接外电路的负极，黑表笔接外电路正极
9．（多选）如图所示，a、b两点位于以正点电荷为球心的球面上，c点在球面外，则下列说法正确的是（ ）
A．a点的电场强度与b点的电场强度大小相等
B．b点的电场强度比c点的电场强度大
C．将电荷量为的试探点电荷从a点移到c点，电场力做正功
D．将同一正点电荷分别放在b点和c点，电荷具有的电势能
10．（多选）如图甲所示为两块水平金属板，在两板间加上周期为T的交变电压U，电压U随时间t变化的图像如图乙所示。现有一群质量为m、重力不计的带电粒子以初速度沿中线射入两金属板间，经时间T都能从两板间飞出。下列关于粒子运动的描述正确的是（ ）
A．时入射的粒子，从进入电场到射出电场，电场力对粒子始终不做功
B．时入射的粒子，离开电场时的速度方向沿水平方向
C．时入射的粒子，离开电场时偏离中线的距离最大
D．时入射的粒子，离开电场时的速度大小等于初速度
第II卷 非选择题（共54分）
二、实验题：每空2分，共14分。
11．用如图甲所示的电路来探究某种金属丝的电阻与长度之间的关系。电源电动势为3V，滑动变阻器采用分压式接法，调节滑动变阻器的滑片P的位置，记录MP接入电路的长度x，并读出对应的电流表和电压表的示数，算出相应的电阻R，利用多组测量的数据绘出如图乙所示的图像。请回答下列问题：
（1）请用笔画线代替导线，将电路连接完整。
（2）若该金属丝的直径用螺旋测微器测量的示数如图丙所示，则读数为________mm，该金属丝的电阻率为________（计算结果保留两位有效数字）。
12．实验小组选用以下器材测量电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。
电压表V（量程0~3V，内阻约为）
电流表A（量程，内阻约为）
滑动变阻器（阻值变化范围为，额定电流为1A）
定值电阻R（阻值为）
待测电池组E（电动势约为3V，内阻约为）
开关、导线若干。
（1）该小组连接的实物电路如图甲所示，实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显，但电压表读数变化不明显，主要原因是________。
A．电压表内阻太小 B．电流表内阻太大 C．待测电池组的内阻太小
（2）为了解决（1）中的问题，该小组将定值电阻R接入电路，请将不用的连线用“×”去掉，再把需要的连线补上。
（3）解决问题后重新做实验，得到了六组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出图像如图乙所示。根据图像观察到，图线纵轴截距为，横轴截距为，则可计算出电池组的电动势E为________V，内阻r为________（结果保留两位有效数字）。
三、计算题：本大题共3小题，13题10分，14题13分，15题17分。
13．用一根绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量为m，所带电荷量为q。现加水平方向的分布范围足够大的匀强电场，如图所示，当平衡时，挂在O点、长为l的绝缘细线与竖直方向的夹角为。已知重力加速度大小为g。则：
（1）判断小球带何种电荷，并求匀强电场的电场强度大小。
（2）若取下细线，并将原小球拿开，将一带电荷量为、质量为m的小球放在原来小球平衡时的位置，松手后使其自由运动，求它运动时的加速度，并判断它是否能运动到O点正下方，若能则求所用的时间，若不能则通过计算说明理由。
14．如图所示的电路中，电源电动势，内阻，电动机的电阻，定值电阻。电动机正常工作时，理想电压表的示数为，若只考虑电动机线圈发热产生的能量损失，求：
（1）电源的总功率；
（2）电源的输出功率；
（3）电动机将电能转化为机械能的效率。
15．如图所示，竖直正对放置的金属板A、B中间开有小孔，小孔的连线沿水平放置的金属板M、N的中线为，粒子源P可以连续发出质量为m、电荷量为q的带正电粒子（初速度不计），粒子在A、B间被加速电压加速后，沿平行板的方向从金属板M、N正中间射入两板之间。M、N板长均为L，两板间距离为，金属板M、N右侧距板右端L处放置一足够大的荧光屏PQ，屏与垂直，交点为。粒子重力不计，求：
（1）粒子进入M、N板间时的速度大小；
（2）当粒子刚好从N板的右边缘离开偏转电场时，M、N板间的电压；
（3）若M、N板间的电压可调，则求在荧光屏上有粒子达到区域的最大长度b。
沈阳市重点高中联合体2023-2024学年高二上学期期中考试
物理参考答案
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．B 2．B 3．A 4．C
5．D 6．B 7．A 8．AC
9．AB 10．BD
1．B 【详解】接触前，两个小球间的库仑力为
由电荷守恒定律可知，两个金属小球接触后分开，电荷量先中和后均分，接触后两个小球所带的电荷量为
放到相距2r处固定后，两个金属小球间的库仑力的大小为
则可得
2．B 【详解】因为a点的场强最大，故场源电荷位于过a点垂直于直线MN的垂线上。
设场源电荷到直线MN的距离为x，则其到b点的距离为
设场源电荷的电荷量为Q，根据点电荷电场强度计算公式可得a点的场强大小为
则b点的场强大小为
联立解得
故选B。
3．A 【详解】现只增大电容器两极板的间距d，由可知，电容C减小，由于极板间的电势差U不变，由可知，电容器所带的电荷量Q减小，电容器放电，故A正确，B错误。由题图可知，电容器的上极板带正电，下极板带负电，场强方向向下，开始时点电荷q受到自身重力和电场力的作用处于静止状态，说明其受到的电场力的方向向上，故点电荷q带负电荷。由公式可知，由于电势差U不变，距离d增大，则场强E减小，点电荷所受电场力减小，所受重力不变，则点电荷q将向下加速运动。故C、D均错误。
4．C 【详解】A点处于点电荷的电场中，所以A点的电场强度不等于零；金属空心导体放在点电荷的电场中，出现静电感应现象，最终处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为零，所以B、C两点的电场强度都为零，则
故A错误，C正确。
沿着电场线方向电势降低，且处于静电平衡的导体内的各点电势相等，故A点电势大于B点电势，B点电势等于C点电势，即
故B错误。
处于静电平衡的导体的电势处处相等，其内表面不带电，故D错误。
5．D 【详解】根据题意，由公式可知，若电子从a点运动到b点，电场力做功为
故A错误。
B．根据题意，由公式可知，若电子从a点运动到c点，电场力做功为
则电子的电势能增加8eV，故B错误。
根据题意，由可知，ac的中点电势为6V，与b点电势相等，由电场线和等势线关系可得电场沿ac方向。电场强度E的大小为
故C错误，D正确。
6．B 【详解】该电流表的小量程为
该电流表的大量程为
故B正确。
7．A 【详解】根据题意，由动能定理可得
设经过时间t，由电流的定义式可得，等效电流为
联立解得
故选A。
8．AC 【详解】欧姆表的读数倍率指针示数，该图指针所示位置电阻读数偏小，说明倍率选大了，应该改用“”的倍率，欧姆调零后再次进行测量，故A正确。多用电表作欧姆表使用时，是靠内部电源提供电流，中值刻度对应的电阻就等于这个倍率下欧姆表的内阻，若选用的是“”倍率测电阻，则欧姆表内阻约为，故B错误。若使用直流电压10V量程，读数应估读为，故C正确。测直流电压或直流电流时，应该让电流从红表笔流进，从黑表笔流出，以保证表盘指针能够正偏，故必须让红表笔接外电路的正极，黑表笔接外电路负极，故D错误。
9．AB 【详解】根据点电荷电场强度的计算公式
可知a点电场强度的大小和b点电场强度的大小相等，b点的电场强度比c点的电场强度大，故A、B均正确。a点、b点在以正点电荷为球心的同一球面上，即在同一等势面上，故a点电势和b点电势相等，c点在球面外，即c点在a点、b点的等势面外，故c点电势小于a点电势和b点电势，将同一正点电荷分别放在b点和c点，电荷具有的电势能。将电荷量为的试探点电荷从a点移动到c点，电场力所做的功为，故电场力做负功。故C、D均错误。
10．BD 【详解】因为在水平方向粒子的速度保持不变，当粒子在时入射时，在时粒子在竖直方向上的速度达到最大，当时粒子在竖直方向上的速度恰好减小为零，因此离开电场时偏离中线的距离最大，故时入射的粒子，从进入电场到射出电场，电场力对粒子做功，故A错误。时入射的粒子，在竖直方向上，时间内进行加速，时间内进行反向减速，直到速度为零，此时距离中线距离最大，在时间内进行反向加速，时间内再次减速，直到速度为零，此时粒子回到中线，即粒子离开电场时不偏离中线，故C错误。无论哪个时刻入射的粒子，在一个周期T内，受到的正向电压和反向电压的时间是相同的，所以在竖直方向上电场力的冲量为零，所以离开电场时的速度方向都是水平的，且离开电场时的速度大小都相等，都等于初速度。故B、D均正确。
二、实验题：每空2分，共14分。
11．（1）
（2分，电流表连接量程不给分）
（2）（2分）（2分）
【详解】（1）由题意可知滑动变阻器采用分压接法，由题图乙可知金属丝接入电路的最小阻值为左右，接入电路的最大阻值为左右，电源电动势为3V，若电流表的量程选择，当金属丝接入最小阻值时，电压表的示数不会超过，则电压表读数较小，误差较大，故为了使电压表和电流表的读数都尽量大一些，电流表的量程应选择0~3A。则完整电路连线如答案所示。
（2）由题图丙可知金属丝的直径为：
根据电阻定律可得
可知图像的斜率为：
解得该金属丝的电阻率为：
12．（1）C（2分）
（2）
（2分）
（3）（2分）（2分）
【详解】（1）实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显，但电压表读数变化不明显，主要原因是待测电池组的内阻太小，导致路端电压变化不明显。故选C。
（2）为了使电压表读数变化明显，可将定值电阻R接入电路中，如答案所示。
（3）由闭合电路的欧姆定律可得：
可知题图乙图像的纵轴截距等于电动势，则电池组的电动势E的大小为
图像的横轴截距为，则有
解得内阻r为
三、计算题：本大题共3小题，13题10分，14题13分，15题17分。
13．（1）对小球进行受力分析，可知小球受到重力、拉力和水平向右的电场力，电场力的方向与电场方向相同，则小球带正电荷。（1分）
以小球为研究对象，根据受力平衡可得
（1分）
解得匀强电场的电场强度大小为
（2分）
（2）取下细线，并将原小球拿开，将一带电荷量为、质量为m的小球放在原来小球平衡时的位置，松手使其自由运动，小球受到重力和电场力的作用，所受电场力的方向与电场方向相反。其所受合力大小为
（1分）
合力方向在纸面内，在与竖直方向成向左偏下，根据牛顿第二定律可得加速度大小为
（1分）
在水平方向上，带电小球受到方向向左的电场力，其水平方向上的运动为初速度为零的匀加速直线运动，故小球可以运动到O点的正下方。（1分）
根据运动学公式可得
（1分）
解得
（2分）
14．（1）已知电压表的示数，定值电阻，根据欧姆定律可求出电路中的电流为
（1分）
电源的总功率为
（2分）
（2）电源的输出功率为
（3分）
（3）根据闭合电路的欧姆定律可得电动机两端的电压为
（1分）
电动机消耗的电功率为
（2分）
电动机将电能转化为机械能的功率为
（2分）
电动机将电能转化为机械能的效率为
（2分）
15．解：（1）根据题意，粒子加速到O点的过程中，由动能定理可得
（2分）
解得
（1分）
（2）M、N两板间距离为
粒子进入偏转电场后，在水平方向上有
（2分）
则在竖直方向上有
（2分）
由牛顿第二定律有
（2分）
解得
（1分）
（3）根据题意可知，粒子刚好从M板的右边缘离开偏转电场时，垂直于中心线方向的速度
（2分）
偏转角度的正切
（2分）
由几何关系有
（2分）
解得
（1分）
（注：答案合理即给分！）
