辽宁省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试题

试卷更新日期：2023-12-28 类型：期中考试

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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 $- 3 Q$ 和 $+ 7 Q$ 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、 $F_{1} = \frac{4}{21} F$ B、 $F_{1} = \frac{1}{21} F$ C、 $F_{1} = \frac{21}{4} F$ D、 $F_{1} = 21 F$

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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 $\frac{1}{2} E$ ， 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、 $\frac{\sqrt{2} E L^{2}}{k}$ B、 $\frac{E L^{2}}{k}$ C、 $\frac{2 E L^{2}}{k}$ D、 $\frac{E L^{2}}{2 k}$

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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

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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

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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 $φ_{a} = 10 V$ ， $φ_{b} = 6 V$ ， $φ_{c} = 2 V$ ， 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

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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 $R_{g}$ 为 $200 Ω$ ，满偏电流 $I_{g}$ 为500mA，电阻 $R_{1} = 10 Ω$ ， $R_{2} = 190 Ω$ ，则该电流表的小、大量程分别为（）

A、 $0.8 A$ ， 9A B、1A，20A C、 $0.5 A$ ， 19A D、1A，19A

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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、 $n q S \sqrt{\frac{2 q U}{m}}$ B、 $2 n q S \sqrt{\frac{2 q U}{m}}$ C、 $n q S \sqrt{\frac{m}{2 q U}}$ D、 $2 n q S \sqrt{\frac{m}{2 q U}}$

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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“ $\times 100$ ”倍率得到的，应该更换“ $\times 10$ ”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“ $\times 10$ ”倍率测量电阻，则欧姆表内阻约为 $15 Ω$ C、若选用的是直流电压“10V”量程，则指针读数应为 $9.0 V$ 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

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9. 如图所示，a、b两点位于以正点电荷 $Q (Q > 0)$ 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 $- q$ 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 $E_{p b} < E_{p c}$

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10. 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 $v_{0}$ 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、 $t = 0$ 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、 $t = \frac{1}{2} T$ 时入射的粒子，离开电场时的速度方向沿水平方向 C、 $t = \frac{1}{4} T$ 时入射的粒子，离开电场时偏离中线的距离最大 D、 $t = \frac{1}{8} T$ 时入射的粒子，离开电场时的速度大小等于初速度 $v_{0}$

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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 $R - x$ 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 $d =$ mm，该金属丝的电阻率为 $ρ =$ （计算结果保留两位有效数字） $Ω \cdot m$ 。

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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 $3 k Ω$ ）
电流表A（量程 $0 ~ 0.6 A$ ，内阻约为 $0.1 Ω$ ）
滑动变阻器 $R_{0}$ （阻值变化范围为 $0 ~ 20 Ω$ ，额定电流为1A）
定值电阻R（阻值为 $5 Ω$ ）
待测电池组E（电动势约为3V，内阻约为 $1 Ω$ ）
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 $U - I$ 图像如图乙所示。根据图像观察到，图线纵轴截距为 $2.9 V$ ，横轴截距为 $0.50 A$ ，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） $Ω$ 。

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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 $30 °$ 。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 $- q$ 、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。

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14. 如图所示的电路中，电源电动势 $E = 9 V$ ，内阻 $r = 1 Ω$ ，电动机的电阻 $R_{0} = 0.5 Ω$ ，定值电阻 $R_{1} = 1 Ω$ 。电动机正常工作时，理想电压表的示数为 $U_{1} = 2.5 V$ ，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。

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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 $O O^{'}$ ，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 $U_{0}$ 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 $\frac{\sqrt{3} L}{3}$ ，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 $O O^{'}$ 垂直，交点为 $O^{'}$ 。粒子重力不计，求：

(1)、粒子进入M、N板间时的速度大小 $v_{0}$ ；

(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 $U_{1}$ ；

(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。

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