卷子答案网-一个不只有答案的网站2023-2024学年北京市高二（上）期中物理冲刺卷（B卷）
一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）
1.如图所示，在、两点上放置两个点电荷，它们的电荷量分别为、，是连接两点的直线，是直线上的一点，下列哪种情况下点的场强可能为零
( )
A. 、都是正电荷，且
B. 是正电荷，是负电荷，且
C. 是负电荷，是正电荷，且
D. 、都是负电荷，且
2.、是某电场中一条电场线上的两点，一正电荷仅在电场力作用下，沿电场线从点运动到点，速度图象如右图所示，下列关于、两点电场强度的大小和电势的高低的判断，正确的是
( )
A. B. C. D.
3.为避免闪电造成损害，高大的建筑物会装有避雷针。积雨云底层带负电，由于静电感应使得避雷针的尖端带上了正电。图中虚线为避雷针周围的等势面，且相邻等势面间的电势差相等。避雷针尖端正上方、两点的场强大小分别为、，电势分别为、。一带负电的雨滴竖直下落经过、两点。下列说法正确的是
( )
A.
B.
C. 该雨滴从下落至的过程中，电势能逐渐减少
D. 若该避雷针某时刻开始放电，则放电电流从积雨云流向避雷针
4.导体棒原来不带电，现将一个电荷量为的点电荷放在棒的中心轴线上，它距离导体棒的中心为，如图所示。静电力常量为，当导体棒达到静电平衡后，下列说法错误的是
( )
A. 棒上感应电荷只分布在其表面
B. 棒左、右两端的电势相等
C. 点电荷在点产生的电场强度为
D. 棒上感应电荷在点产生的电场强度大小为
5.在一个等边三角形顶点和处各放入一个电荷量相等的点电荷时，测得处的场强大小为，方向与边平行，如图所示。拿走处的点电荷后，则
( )
A. 处场强大小仍为，方向由指向 B. 处场强大小为，方向由指向
C. 处电势降低 D. 、两点电势相等
6.如图所示，、是两个电荷量都为的正点电荷。是它们连线的中点，、是它们连线中垂线上的两个点。从点由静止释放一个质子，质子将向运动。不计质子重力。则质子由向运动的情况是
( )
A. 一直做加速运动，加速度一定是逐渐减小
B. 一直做加速运动，加速度一定是逐渐增大
C. 一直做加速运动，加速度可能是先增大后减小
D. 先做加速运动，后做减速运动
7.如图甲所示，一条电场线与轴重合，取点电势为零，方向上各点的电势随变化的情况如图乙所示。若在点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则
( )
A. 电子将沿的反方向运动 B. 电子的电势能将增大
C. 电子运动的加速度恒定 D. 电子运动的加速度先减小后增大
8.甲、乙两个带电粒子的电荷量和质量分别为、，它们先后经过同一加速电场由静止开始加速后，由同一点进入同一偏转电场，两粒子进入时的速度方向均与偏转电场方向垂直，如图所示。粒子重力不计。则甲、乙两粒子
( )
A. 进入偏转电场时的速度大小之比为 B. 离开偏转电场时的动能之比为
C. 在偏转电场中运动的时间相同 D. 离开偏转电场时的速度方向不同
9.在所示电路中，电源电动势为，内阻为，电流表、电压表、、均为理想电表，为定值电阻，为滑动变阻器。闭合开关，当的滑动触头由下端向上滑动的过程中
( )
A. 电压表、的示数增大，电压表的示数不变
B. 电流表示数变大，电压表的示数变大
C. 电压表示数与电流表示数的比值不变
D. 电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值的比值不变
10.用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象。先使开关接，电容器充电完毕后将开关掷向，可视为理想电流表的电流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曲线，如图乙所示。定值电阻已知，且从图中可读出最大放电电流，以及图线与坐标轴围成的面积。根据题目所给的信息，下列说法错误的是( )
A. 由图线与坐标轴围成的面积可得到电容器放出的总电荷量
B. 不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则图线与坐标轴围成的面积将减小
C. 由最大放电电流和定值电阻的阻值可得到两端的最大电压
D. 若电容器放出的总电荷量为，两端的最大电压为，则电容器的电容为
11.真空中存在沿轴正方向的匀强电场，带电粒子和先后从坐标原点沿轴正方向射入该电场，其轨迹如图所示。忽略粒子所受重力，下列条件中可以判定粒子比荷较大的是
( )
A. 粒子和在电场中的加速度相等 B. 粒子和射入电场时的速度相等
C. 粒子和射入电场时的动能相等 D. 粒子和射入电场时的动量相等
12.如图所示，是竖直平面内圆上的一条竖直直径，是该圆的另一条直径，该圆处于匀强电场中，场强方向平行于圆周平面。将带等量负电荷的相同小球从点以相同的动能射出，射出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在这些所有的点中，到达点时小球的动量总是最小。忽略空气阻力，则下列说法中正确的是
( )
A. 可以断定电场方向由点指向圆弧上的某一点
B. 到达点时小球的动能和电势能之和总是最大
C. 到达点时小球的电势能和重力势能之和总是最小
D. 对到达圆上的所有小球中，机械能最小的小球应落在圆弧上的某一点
13.某电子秤的原理简图如图所示。为一均匀的滑动变阻器，长度为，两边分别有、两个滑动头，轻质弹簧上端与及秤盘底部相连，下端固定。弹簧原长时和均指在端。若、间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上就能显示出被称物体的质量。已知弹簧的劲度系数为，托盘质量为，电源电动势为，内阻不计。重力加速度为。在托盘上未放物体时需要先校准零点，即未放被称物体时电压为零。则
( )
A. 校准零点时，不需要移动滑动头
B. 校准零点时，两滑动头间的距离为
C. 滑动头滑至端时，被称物体的质量为
D. 被称物体的质量与两滑动头间电压的关系为
14.常用的温差发电装置的主要结构是半导体热电偶。如图所示，热电偶由型半导体和型半导体串联而成，型半导体的载流子形成电流的自由电荷是电子，型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量等于元电荷。若两种半导体相连一端和高温热源接触，而另一端、与低温热源接触，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，最终在、两端形成稳定的电势差，且电势差的大小与高温热源、低温热源间的温度差有确定的函数关系。下列说法正确的是
( )
A. 端是温差发电装置的正极
B. 热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相反
C. 温差发电装置供电时不需要消耗能量
D. 可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
15.用如图所示的多用电表正确测量了一个的电阻后，需要再测量一个阻值约为的电阻。在用红、黑表笔接触该待测电阻两端之前，必要的操作及其顺序应当是_____填写选项前的字母。
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“”位置
C.把选择开关旋转到“”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
16.在“测定金属的电阻率”的实验中，金属丝的阻值约为，某同学先用刻度尺测量金属丝的长度，用螺旋测微器测量金属丝直径时刻度位置如图所示，再用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。
该电阻丝直径的测量值_____________；
实验中能提供的器材有：
A.电压表量程，内阻约
B.电压表量程，内阻约
C.电流表量程，内阻约
D.电流表量程，内阻约
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
G.电源电动势为及开关和导线若干
该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量，则电压表应选择_________，电流表应选择___________，滑动变阻器应选择____________，选填各器材前的字母。要求在流过金属丝的电流相同情况下，电源消耗功率最小，并能较准确地测出电阻丝的阻值，实验电路应选用图___________。
该同学建立坐标系，如图所示，
图中已标出了与测量数据对应的五个坐标点，还有一次测量的电压表和电流表示数如图所示，请根据测量数据将坐标点补全，并描绘出图线。由图线数据可计算出金属丝的电阻为_____保留两位有效数字。设被测金属丝电阻为，则该金属材料电阻率的表达式是____________用题目给出的物理量符号表示。
实验中使用的电流表内阻为，电压表内阻为，若考虑电流表和电压表内阻的影响，图中图像中图线斜率与该金属材料的电阻率的关系是________用题目给出的物理量符号表示。
为了探索分压电路中选择最大阻值是多大的滑动变阻器更有利于完成实验，某同学分别用最大阻值是、、的三种滑动变阻器做分压电阻，用如图所示的电路进行实验。实验中所用的定值电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作出电压表读数随指滑片移动的距离与滑片在变阻器上可移动的总长度的比值变化的关系曲线、、，如图所示。
则图中的图线对应的滑动变阻器是________，以及为了更有利于完成实验应选择最大阻值为________的滑动变阻器在保证滑动变阻器不会被烧坏的情况下，下列选项正确的是________选填选项前的字母。
A.最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值更大的滑动变阻器
B.最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值比大倍的滑动变阻器
C.最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值比大倍的滑动变阻器
D.最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值更小的滑动变阻器
三、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
17.右下图为一真空示波管的示意图，电子从灯丝发出初速度可忽略不计，经灯丝与板间的电压加速，从板中心孔沿中心线射出，然后进入两块平行金属板、形成的偏转电场中偏转电场可视为匀强电场，电子进入、间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的点。已知、两板间的电压为，两板间的距离为，板长为，电子的质量为，电荷量为，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力。
求电子穿过板时速度的大小；
求电子从偏转电场射出时的侧移量；
若要使电子打在荧光屏上点的上方，可采取哪些措施？
18.金属导体中自由电子在电磁场的作用下发生定向移动，在定向移动过程中所受金属离子即金属原子失去自由电子后的剩余部分的阻力，其方向与自由电子定向移动的速度方向相反，大小正比于自由电子定向移动的速率，比例系数为。已知某种金属材料单位体积内的自由电子数为，元电荷为，忽略电子所受重力及其之间的相互作用，不计电子热运动的影响，自由电子的定向移动可视为匀速直线运动。如图所示，一段长为、横截面积为的该金属导体，当其两端电压为时，求：
该金属导体内，电子定向移动的速率；
该金属导体的电阻率提示：电流与电子定向移动速率的关系为。
19.如图所示，用电动势为、内阻为的电源，向滑动变阻器供电。改变变阻器的阻值，路端电压与电流均随之变化。
以为纵坐标，为横坐标，在图中画出变阻器阻值变化过程中图像的示意图，并说明图像与两坐标轴交点的物理意义。
请在图画好的关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；
请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。
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.研究原子核的结构时，需要用能量很高的粒子轰击原子核。为了使带电粒子获得很高的能量，科学家发明了各种粒子加速器。
图为某加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图所示。在时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板序号为的中央有一电子，在圆板和圆筒之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒。为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆筒长度的设计必须遵循一定的规律。
若电子的质量为，电荷量为，交变电源的电压为，周期为，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为。不计电子的重力和相对论效应。
求电子进入圆筒时的速度，并分析电子从圆板出发到离开圆筒这个过程的运动。
若忽略电子通过圆筒间隙的时间，则第个金属圆筒的长度应该为多少？
若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，且圆筒间隙的距离均为，在保持圆筒长度、交变电压的变化规律和中相同的情况下，该装置能够让电子获得的最大速度是多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】要使点的场强为零，、应为异种电荷，且靠近点的电荷电荷量较小，故选B。
2.【答案】
【解析】由速度图象可知电荷做匀加速运动，受力恒定，电场为匀强电场，AB错误；
正电荷受电场力与电场方向相同，场强方向由点指向点，沿电场线电势降低，C错误，D正确；
故选D。
3.【答案】
【解析】A. 相邻等势面间的电势差相等，等势面密集处电场线也密集，点场强大，A错误。
B. 积雨云底层带负电，由于静电感应使得避雷针的尖端带上了正电，电场线方向向上，点电势高，B错误。
C. 带负电的雨滴竖直下落，电场力向下，做正功，电势能逐渐减少，C正确。
D. 规定正电荷定向移动方向为电流方向，电流方向向上，D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】发生静电感应时，感应电荷分布导体的外表面，A正确。处于静电平衡的导体，是等势体，B正确。点电荷和感应电荷在点的合场强为零，点电荷在点产生的电场强度为 ，棒上感应电荷在点产生的电场强度与之等大、反向，C错误、D正确。
故选C。
5.【答案】
【解析】处电荷为正，处电荷为负。两个点电荷在处产生场强大小相等，方向间夹角为，故合场强和分场强等大均为。拿走处的点电荷后，处场强大小仍为，方向由指向，AB错误。
C. 两个点电荷产生的合电场在处电势为零，拿走处的点电荷后，处正电荷在点产生电场电势为正，故电势升高，C错误。
D.处点电荷周围等势面为圆面，所以、两点电势相等，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】 、两个正点电荷在它们连线中垂线上产生的场强方向由指向，从沿中垂线向上，场强先增大后减小，有一处场强最大，但无法确定场强最大处是否在和之间，故可以判断质子一直加速，加速度可能逐渐减小，也可能逐渐增大，还可能是先增大后减小，故选C。
7.【答案】
【解析】由乙图，沿的方向电势升高，故电场线沿的反方向，电子受力沿的方向，A错误。电场力做正功，电势能减少，B错误。图像斜率反映电场强度大小，电场强度先减小后增大，电子运动的加速度先减小后增大，故选D。
8.【答案】
【解析】A. 在加速电场中由动能定理可得 ，解得 ，根据两粒子的比荷之比为，则进入偏转电场时的速度大小之比为：，故A错误；
B. 在加速电场中电场力做功相等，在偏转电场中，偏转距离相同，则电场力做功也相同，根据动能定理可知，离开偏转电场时的动能也相同，故B正确；
C. 在偏转电场中，根据牛顿第二定律 ， ，解得 ，根据两粒子的比荷之比为，则运动时间并不相同，C错误；
D. 离开偏转电场时，垂直极板方向速度 ，离开偏转电场时速度偏转角的正切值 ，则两粒子离开偏转电场时的速度方向相同，D错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】和串联， 由下端向上滑动，减小，示数变大，电压表的示数增大，示数为路端电压，由，的示数减小。示数减小。AB错误。电压表示数与电流表示数的比值为，减小，C错误。由可得电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值的比值等于内阻，不变，D正确。
故选D。
10.【答案】
【解析】图线与坐标轴围成的面积反映电容器放出的总电荷量，A正确。不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，图线与坐标轴围成的面积反映电容器放出的总电荷量，不变，B错误。最大放电电流 和定值电阻的阻值的乘积为两端的最大电压，C正确。由电容的定义，若电容器放出的总电荷量为，两端的最大电压为 ，则电容器的电容为 ，D正确。
故选B。
11.【答案】
【解析】由，取一定，若 相等，比荷大的粒子值大。故选B。
12.【答案】
【解析】A. 到达点时小球的动量总是最小，说明电场力和重力的合力沿方向。电场力方向由点指向圆弧上的某一点，电场方向由点指向圆弧上的某一点，A错误。
B. 到达点重力势能最大，小球的动能和电势能之和总是最小，B错误。
C. 到达点时小球的动量总是最小，可知到达点动能最大，所以到达点时小球的电势能和重力势能之和总是最小，C正确。
D. 到达圆上的所有小球中，机械能最小的小球应该电势能最大，在圆弧上的某一点，D错误。
故选C。
13.【答案】
【解析】校准零点时，、指在电阻的同一位置，AB错误。滑动头滑至端时，被称物体和托盘总质量为 ，C错误。若托盘未放物体时，弹簧压缩量为，则；在托盘上放质量物体时，弹簧压缩量为，则；在电路中 ，则两滑动头之间的电压为 ，故由以上几式可得 ，D正确。
故选D。
14.【答案】
【解析】A. 两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，型半导体的载流子是空穴，空穴正电荷向端扩散，型半导体的载流子是电子，向端扩散，故端是温差发电装置的负极，A错误。
B. 非静电力把正电荷搬运到电源正极，与载流子扩散方向相同，B错误。
C. 温差发电装置供电时需要消耗内能，C错误。
、电势差的大小与高温热源、低温热源间的温度差有确定的函数关系，保持低温热源的温度不变，由、电势差可知高温热源的温度，因此可以设计一种测量高温热源温度的传感器，D正确．
故选D。
15.【答案】
【解析】中值电阻为，测量一个阻值约为的电阻，选择开关应旋转到“”位置。欧姆调零步骤是将红表笔和黑表笔接触，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点。
16.【答案】 ，，，丁 ，
【解析】螺旋测微器的读数
电源电动势为，电压表选。金属丝的阻值约为，最大电流为，电流表选A。要求在流过金属丝的电流相同情况下，电源消耗功率最小，应选择滑动变阻器限流电路，为便于调节，滑动变阻器选。因电压表内阻和金属丝的阻值比值大于金属丝的阻值和电流表内阻比值，采取电流表外接法，电路选择丁。
由图可知电流表的读数，电压表的读数为，将其补全在坐标中并描绘 图线如下，
求得斜率为金属丝的电阻 。由电阻定律 可得电阻率 ；
考虑电流表和电压表内阻的影响，电阻丝两端电压还是电表读数 ，将 化简可得 ，再由 代入，可得；
当选定相同的 时，滑动变阻器的阻值越大，电压表的读数就越小，故图中的图线对应的是最大阻值为 的滑动变阻器；图线对应的滑动变阻器最大阻值为 的滑动变阻器，所以选择 的滑动变阻器更便于调节。正确答案为．
17.【答案】设电子经电压加速后的速度为，由动能定理
解得
电子以速度进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。设偏转电场的电场强度为，电子在偏转电场中运动的时间为，加速度为，电子离开偏转电场时的侧移量为。将电子在偏转电场中的运动进行分解，
沿水平方向：
沿竖直方向：由 ， ， 可得
且
解得：
减小加速电压；增大偏转电压；
【解析】见答案
18.【答案】因为电子的定向移动为匀速直线运动，根据牛顿运动定律，可知其所受电场力 与阻力二力平衡，即
解得
根据部分电路欧姆定律
电阻定律
电流的微观表达式
可得 。
【解析】见答案
19.【答案】由闭合电路欧姆定律可知 ，可得 ，所以 图像如下所示，图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流。
如答图所示，
电源输出的电功率
当外电路电阻 时，电源输出的电功率最大，为
电动势定义式
根据能量守恒，在图所示电路中，非静电力做功产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即
．
【解析】见答案
20.【答案】电子由金属圆板经电场加速进入圆筒，根据动能定理得
解得 ，
电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒，筒内场强为，电子不受外力做匀速直线运动，在圆筒、之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒再做匀速直线运动。
电子进入第个圆筒时，经过次加速，根据动能定理得
解得
由于不计电子通过圆筒间隙的时间，则电子在圆筒内做匀速直线运动的时间恰好是半个周期，则
解得
由于保持圆筒长度、交变电压的变化规律和中相同，且考虑电子在间隙中的加速时间，则电子进入每级圆筒的时间都要比中对应的时间延后一些，如果延后累计时间等于，则电子再次进入电场时将开始减速，此时的速度就是电子获得的最大速度。
由于两圆筒间隙的电场为匀强电场，间距均相同，则电子的加速度为
，又 ， ，则
累计延后时间为 ，则电子的加速时间为 ，所以电子的最大速度为
可得。
【解析】见答案
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