北京市昌平区第十五中学2023-2024高二上学期期中考试物理试题（答案）

北京市昌平区第十五中学2023-2024学年高二上学期期中考试
物理试卷A卷
2023.11
一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
1. 真空中两个点电荷分别带同种电荷，电荷量为相距为r时的库仑力为F，现将它们的电量均增为原来的2倍，间距也增为原来的2倍，此时库仑力为（　　）
A． 4F B． F/4 C． F D． 16F
2. 在电场中某点放一检验电荷，其电荷量为q，受到的力为F，则该点电场强度为E=F/q。则下列说法正确的是（　　）
A．若移去检验电荷，该点电场强度变为零
B．若该点放一电荷量为2q的检验电荷，则该点场强变为E/2
C．该点放一电荷量为2q的检验电荷，该点场强仍为E
D．该点放一电荷量为2q的检验电荷，该点场强为2E
3. 如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。其中A、B、C三点的电场强度大小分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC。关于这三点的电场强度大小和电势高低的关系，下列说法中正确的是（　　）
A. B. C. D.
4.一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流 40mA，如将该电池板与一阻值为 20Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是（　　）
A． 0.10V B． 0.20V C． 0.30V D．0.40V
5. 加在某台电动机上的电压是 U（V），电动机总功率为P（W），电动机线圈的电阻为R（Ω），则电动机的输出功率为（　　）
A. P B. C. D.
6. 如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴， A、B为x轴上的两点， xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能 Ep随其坐标x变化的关系如图所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．该电场是孤立点电荷形成的电场
B． A 点的电场强度小于 B 点的电场强度
C．电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功
D．电子在A点的动能小于在 B 点的动能
7. 如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置。设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（　　）
A．保持d不变，减小 S，则C变小， θ变大
B．保持d不变，减小S，则C变大，θ变小
C．保持S不变，增大d，则C变小， θ变小
D．保持S不变，增大d，则C变大， θ变大
8. 如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S 闭合后，在变阻器的滑动端向下滑动的过程中（　　）
A．电压表与电流表的示数都减小
B．电压表与电流表的示数都增大
C．电压表的示数增大，电流表的示数减小
D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
9. 如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i-t曲线，这个曲线的横坐标是放电时间，纵坐标是放电电流。仅由这个i-t曲线所提供的信息可以估算出（　　）
A．电容器的电容
B．一段时间内电容器放电的电荷量
C．某时刻电容器两极板间的电压
D．一段时间内电阻产生的热量
10. 如图所示，带箭头的线段表示电场线，虚线表示等势面。一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的径迹如图中实线所示。粒子在 A 点的加速度为aA，动能为，在 B 点的加速度为 aB，动能为EB，则下列结论正确的是（　　）
A．粒子带正电，
B．粒子带负电， aA>aB， EA>EB
C．粒子带正电，
D．粒子带负电，
11. 电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压u随电荷量q变化的图像（如图所示）。按照他的想法，下列说法正确的是（　　）
A． u-q 图线的斜率越大，电容 C 越大
B．搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积
C．对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比
D．若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为Q/2时储存的能量为E/2
12. 智能扫地机器人是一种智能家用电器，能自动在房间内完成地板清洁工作，如今已慢慢普及，成为现代家庭的常用家电用品。如图为某款智能扫地机器人，其参数见表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率；，下列说法正确的是（　　）
产品名称科沃斯地宝尘盒容量 0.3L
清扫路线自由式液晶显示有
电池容量 5000mAh 充电器输出 24V/1000mA
噪声 ≤60Db 额定功率 40W
行走速度 20cm/s 工作电压 24V
A．该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间约为8.3h
B．该扫地机器人最多能储存的能量为
C．该扫地机器人充满电后能工作 3h
D．该扫地机器人充满电后能工作 4h
二、不定项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，可能有一个或多个选项是符合题意的，全部选对得4分，选对但不全得2分，错选不得分。）
13.示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示。如果在荧光屏上 P 点出现亮斑，那么示波管中的（　　）
A．极板 X应带正电 B．极板X'应带正电
C．极板 Y应带正电 D．极板Y'应带正电
14.在如图所示的 U-I图中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻 R连接成闭合电路，由图可知（　　）
A．该电阻R的阻值为 2.0Ω
B．该电源的电动势为6.0V，内阻为 2Ω
C．该电源的路端电压为 4.0V，输出功率为 4.0W
D．用比 R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率可能增大
15.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积中有n个自由电子，电子的电量为q，此时电子的定向移动速率为v，在t时间内，通过导体横截面的自由电子数可表示为（　　）
A. nvSt B. nvt C. D.
16.如图，当K 闭合后，一带电微粒在平行板电容器间处于静止状态，下列说法正确的是（　　）
A．保持 K 闭合，使 P 滑动片向左滑动，微粒仍静止
B．保持 K 闭合，使 P 滑动片向右滑动，微粒向下移动
C．打开 K 后，使两极板靠近，则微粒将向上运动
D．打开K后，使两极板靠近，则微粒仍保持静止
17. 空间存在着平行于x轴方向的静电场，其电势随x的分布如图所示， A、M、O、N、B为x轴上的点， |OA|<|OB|，|OM|=|ON|。一个带电粒子在电场中仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动，则下列判断中正确的是（　　）
A．粒子一定带正电
B．粒子从M 向O运动过程中所受电场力均匀增大
C．粒子一定能通过N点
D．粒子从M 向 O 运动过程电势能逐渐减小
三、实验题（本题共1小题，共18分）
18. 实验题（18分）
（1）螺旋测微器的读数是_ ___________mm。
（2）用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a和b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。
指针位置选择开关所处挡位读数
a 直流电流 100mA mA
直流电压2.5V V
b 电阻×100 Ω
（3）用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源（电动势约3V，内阻约2Ω），保护电阻R （阻值 10Ω）和R （阻值5Ω），滑动变阻器 R，电流表 A，电压表 V，开关S，导线若干。
实验主要步骤：
①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 U 和相应电流表的示数 I；
③以U为纵坐标， I为横坐标，做U-I图线（U、I都用国际单位）；
④求出 U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答下列问题：
a.电压表最好选用_________；电流表最好选用_________。
A．电压表（0~3V，内阻约 15kΩ）
B．电压表（0~3V，内阻约 3kΩ）
C．电流表（0~200mA，内阻约 2Ω）
D．电流表（0~30mA，内阻约2Ω）
b.滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_________。
A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱
B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱
C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱
c.选用k、a、R1和 R2表示待测电源的电动势 E 和内阻r的表达式 E=_________，r=_________代入数值可得E、和r的测量值。
四、论述、计算题（本题共3小题，共26分。解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
19.（8分）如图所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R 供电。改变滑动变阻器R的阻值，路端电压 U与电流I均随之变化。
（1）请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。
（2）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。
20.（9分）如图所示，为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1Ω，电动机两端电压为5V，电路中的电流为1A，物体A 重20N，在电动机的牵引下匀速上升，不计摩擦力，求：
（1）电动机线圈电阻上消耗的热功率
（2）电动机输入功率和输出功率。
（3）重物 A 匀速上升的速度大小
21.（9分）电势和场强是静电场中两个非常重要的物理量，分别反映了电场力的性质和能的性质，同时这两个物理量的建立为我们解决很多问题提供了方便。
（1）若空间中分布的电场为非匀强电场。如图所示为该电场的一条电场线，场强方向从a到b，a和b两点的电势分别为φa和gb。现将一个电量为q的正试探电荷由a处移至b处，则电场力做功W为多少？
（2）如图所示，在平面直角坐标系中，存在方向平行于坐标平面的匀强电场（图中未画出），在第一象限内有一块挡板ab，其中a点坐标为（0， L）， b点坐标为选取坐标原点O处的电势为O，则a点的电势为-φ（φ>0）， b点的电势为（在坐标原点O处有一个粒子源，可在坐标平面内沿电势为O的等势线向两相反方向发射不同速度的同种粒子，粒子质量均为m、电荷量均为q（q>0），不计粒子重力及粒子间的相互作用力。
A．求匀强电场的电场强度；
B．为使打在挡板上的粒子的动能增量最大，该粒子入射的速度应为多大？
北京市昌平区第十五中学2023-2024学年高二上学期期中考试
物理试卷A卷答案
一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
二、不定项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，可能有一个或多个选项是符合题意的，全部选对得4分，选对但不全得2分，错选不得分。）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
答案 C C B D D C A A B D B B AC BC AC AD CD
三、实验题（本题共1 小题，共18分）
18.（1）10.293-0.295 （2） _23_mA _0.57_V _320-340_Ω
（3） a. _A_； _C_b. _C_c._ak_；_ K-R2_
四、论述、计算题（本题共3小题，共26分。解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
19.（8分）
（1）电路中的电流强度为
输出电功率
当即 R=r时输出功率最大，最大电功率
（2）电动势的定义式为
根据能量守恒，在图1中，非静电力做的功W产生的电能等于外电路和内电路产生的电热，
即：
所以
解得
20.（9分）
（1）根据焦耳定律，热功率为：
（2）输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积：
P 入=IU=1×5W=5W
输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率：
（3） 2m/s
21.（9分）
（1）Wab=qU=
A．设电场方向与y轴正方向成θ角，根据匀强电场电势差与电场强度关系，有：Oa间电势差φ=ELcosθ， Ob间电势差；
解得：即方向与y轴正方向成60°斜向上
B．如图，过O 点作电场方向的垂线cd，即为等势线，由几何关系可知，粒子在O点速度方向与cOd 平行。粒子打在挡板b点动能增量最大，设入射速度为 v，运动时间为t。
由几何关系可知沿初速度方向
沿电场力方向
根据牛顿第二定律和运动学公式有
qE=ma
Oc=vt
解得：

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