【物理】北京巿人大附中二分校2019-2020学年高一下学期期末考试试题 （解析版）（15页）

北京巿人大附中二分校2019-2020学年

高一下学期期末考试试题

卷Ⅰ（共52分）

一、单项选择题（本题共13小题，在每小题给出的选项中，只有一个选项是符合题意的，每小题4分，共52分）

1.A点为已知电场中的一个固定点，在A点放一个电荷量为+q的点电荷，其所受电场力为F，A点的场强为E，则（　　）

A. 若将A点的点电荷移去，A点的场强变为零

B. 若在A点换上电荷量为+2q的点电荷，A点的场强大小将发生变化

C. 若在A点换上电荷量为-q的点电荷，A点的场强方向将发生变化

D. A点场强的大小、方向与放在该处的点电荷的大小、正负、有无均无关

【答案】D

【解析】

【详解】电场中某点的电场强度是由电场本身决定的，与试探电荷的有无、电量的大小、电性等都无关，则选项ABC错误，D正确。

2.在真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F。如果保持它们各自所带的电荷量不变，将它们之间的距离减小到原来的一半，那么它们之间静电力的大小等于（　　）

A. B. C. 2F D. 4F

【答案】D

【解析】

【详解】由点电荷库仑力的公式，可以得到，电荷量不变，当距离减小到原来的一半，库仑力将变为原来的4倍，即，故ABC错误，D正确。

3.某电场的电线颁布如图所示，电场中有A、B两点，则以下判断正确的是（　　）

A. A点的场强大于B点的场强，B点的电势高于A点的电势

B. 若将一个电荷由A点移到B点，电荷克服电场力做功，则该电荷一定负电荷

C. 一个负电荷处于A点的电势能小于它处于B点的电势能

D. 若将一个正电荷由A点释放，该电荷将在电场中做加速度减小的加速运动

【答案】A

【解析】

【详解】A．电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，A点的电场线密，所以A点的电场强度大。眼电场线的方向电势降低，由图可知，B点的电势高与A点的电势，故A正确；

B．由于B点的电势高于A点的电势，若将一个电荷由A点移到B点，电荷克服电场力做功，电势能增大，则该电荷一定为正电荷，故B错误；

C．B点的电势高于A点的电势，由于负电荷在电势高处的电势能小，所以一个负电荷处于A点的电势能大于它处于B点的电势能，故C错误；

D．将一个正电荷由A点释放，该电荷受到的电场力方向与电场的方向相同，所以电荷将向左做加速运动，即向电场线密的地方运动，所以该电荷将在电场中做加速度增大的加速运动，故D错误。

4.关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是（　　）

A. 电场强度的方向处处与等电势面垂直

B. 电场强度为零的地方，电势也为零

C. 随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低

D. 任一点的电场强度方向总是与该点电荷的受力方向相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．电场强度的方向处处与等电势面垂直，选项A正确；

B．电场强度为零地方，电势不一定为零，例如等量同种电荷连线的中点，选项B错误；

C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势不一定逐渐降低，例如负的点电荷电场，选项C错误；

D．任一点的电场强度方向总是与该点正电荷的受力方向相同，选项D错误。

5.电场线分布如图所示，以下说法正确的是（　　）

A. a点电势低于b点电势

B. c点场强大于b点场强

C. 若将一检验电荷+q由b点移至a点，它的电势能增大

D. 若在d点再固定一点电荷﹣Q，将一检验电荷+q由a移至b的过程中，电势能增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．沿电场线电势逐渐降低，则a点电势高于b点电势，选项A错误；

B．因为b点的电场线较c点密集，可知c点场强小于b点场强，选项B错误；

C．若将一检验电荷+q由b点移至a点，电场力做负功，它的电势能增大，选项C正确；

D．若在d点再固定一点电荷-Q，将一检验电荷+q由a移至b的过程中，-Q对+q的静电力做正功，可知合电场对+q做正功，它的电势能减小，故D错误。

6.如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线，取无穷远处为零电势点。若将q1、q2移动到无穷远的过程中克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是（　　）

A. A点电势高于B点电势

B. A点场强低于B点场强

C. q1的电荷量小于q2的电荷量

D. q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题，将两个带正电的试探电荷q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做功，则知Q与两个试探电荷之间存在引力，说明Q带负电，电场线方向从无穷远处指向Q，则A点电势小于B点电势。故A错误；B．由点电荷场强公式分析可知，A点的场强大于B点的场强。故B错误；C．由图分析可知：A与无穷远间的电势差大于B与无穷远间的电势差，将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，根据电场力做功公式W=qU，得知，q1的电荷量小于q2的电荷量。故C正确；

D．将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，两个试探电荷电势能的变化量相等，无穷远处电势能为零，则q1在A点的电势能等于q2在B点的电势能。故D错误。7.如图所示，平行板电容器两极板A和B分别与电源的正、负极相连且A板接地，P为两极板间的一点，在P点有一带负电的油滴恰好平衡。现保持B板不动，将A板慢慢向上平移到图中虚线所示的位置，这时（　　）

A. 电容器两极板间的电势差减小 B. P点的场强增大

C. P点的电势降低 D. 固定在P点的负电荷的电势能将减少

【答案】C

【解析】

【详解】A．电容器两极板分别于电源连接，可知两板间的电势差不变，选项A错误；

B．根据，因U不变，d变大，可知P点的场强减小，选项B错误；

C．两板场强减小，根据U=Ed可知，P点与B板的电势差减小，可知P点的电势降低，选项C正确；

D．P点的电势降低，则固定在P点的负电荷的电势能将变大，选项D错误。

8.如图，在正电荷Q的电场中有M、N、P和F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，∠M=30°，F为MN的中点，M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示。已知φM=φN，φP=φF，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则（　　）

A. 点电荷Q一定不在MP连线上

B. 连线PF一定在同一个等势面上

C. 将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做正功

D. φP小于φM

【答案】C

【解析】

【详解】A．点电荷的等势面是一系列的同心圆，对于圆、圆弧上任意两点的连线的中垂线一定通过圆心，故场源电荷在MN的中垂线和FP的中垂线的交点上，在MP的连线上，如下图所示

故A错误；

B．因，故线段PF是P、F所在等势面的一个弦，故B错误；

C．在正的点电荷的电场中，离场源越远，电势越低，将正试探电荷从P点搬运到N点，电势能降低，故电场力做正功，故C正确；

D．在正的点电荷的电场中，离场源越远，电势越低，故，故D错误。

9.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应带负电 B. 极板X?应带负电

C. 极板Y应带正电 D. 极板Y?应带负电

【答案】B

【解析】

【详解】电子受力方向与电场方向相反，因电子向X方向偏转则，电场方向为X到X′，则X带正电，X′带负电；同理电子向Y′方向偏转，则可知Y带负电，Y′带正电，故B正确，ACD错误；10.如图所示，A、B两导体板平行放置，在t=0时将电子从A板附近由静止释放（电子的重力忽略不计）．分别在A、B两板间加四种电压，它们的UAB﹣t图线如下列四图所示．其中可能使电子到不了B板的是

A. B.

C. D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．加A图电压，电子从A板开始向B板做匀加速直线运动一定能到达B板．故A错误；B．加B图电压，开始向B板匀加速，再做相同大小加速度的匀减速，但时间是2倍，然后为相同加速度大小的匀加速，做出一个周期的v-t图，可知一个周期内位移为0，有可能到不了B板，故B正确；

C．加C图电压，可知电子一直向前运动，可知一定能到达B板．故C错误；

D．加D图电压，可以知道电子在一个周期内速度的方向不变，一直向前运动，一定能到达，故D错误．

11.如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（ ）．

A. 保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变

B. 保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ变小

C. 断开S，将A板向B板靠近，则θ增大

D. 断开S，将A板向B板靠近，则θ不变

【答案】D

【解析】

【详解】A、保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变，将A板向B板靠近，极板间距离减小，由电场强度E=可知，电场强度增大，小球所受的电场力变大，增大，故A、B错误．

C、开关S断开，电容器的带电量Q不变，将A板向B板靠近，极板间距离减小，由电容器电容的决定式C=可知，电容器电容C增大，而电容器电容的定义式C=，所以板间的电场强度E===，可以判断电场强度E不变，故带正电的小球受的电场力不变，则不变，故C错误，D正确．

12.如图所示为研究决定平行板电容器电容大小因素的实验装置。两块相互靠近的等大正对平行金属板M、N组成电容器，板N固定在绝缘座上并与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都接地，板M上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M的位置。在两板相距一定距离时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在之后的实验过程中，保持电容器所带电荷量不变，对此实验过程的描述正确的是（　　）

A. 只将板M从图示位置沿垂直纸面向纸内的方向稍微平移，静电计指针张角变小

B. 只将板M从图示位置稍向下平移，静电计指针张角减小

C. 只将板M从图示位置稍向右平移，静电计指针张角减小

D. 只在M、N之间插入云母板，静电计指针张角变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．只将板M从图示位置沿垂直纸面向里的方向稍微平移，两板正对面积S减小，由电容的决定式分析得知，电容减小，电量Q不变，则由分析得到板间电势差U增大，静电计指针张角变大，故A错误；

B．只将板M从图示位置稍向下平移，正对面积S减小，由电容的决定式分析得知，电容减小，电量Q不变，则由分析得到板间电势差U增大，静电计指针张角变大，故B错误；C．只将板M从图示位置稍向右平移，两板间距d减小，由电容的决定式分析得知，电容变大，电量Q不变，则由分析得到板间电势差U减小，静电计指针张角变小，故C正确。D．只在M、N之间插入云母板板，由电容的决定式分析得知，电容增大，电量Q不变，则由分析得到板间电势差U减小，静电计指针张角变小。故D错误。13.如图所示，A、B、C三个小球（可视为质点）的质量分别为m、2m、3m，B小球带负电，电荷量为q，A、C两小球不带电（不考虑小球间的静电感应），不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O点，三个小球均处于竖直向上的匀强电场中，电场强度大小为E，以下说法正确的是（　　）

A. 静止时，A、B两小球间细线的拉力为6mg+qE

B. 静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mg-qE

C. 剪断O点与A小球间细线的瞬间，A、B两小球间细线的拉力为

D. 剪断O点与A小球间细线的瞬间，B、C两小球间细线的拉力为

【答案】C

【解析】

详解】AB．静止时，对B球进行受力分析，则有，AB错误；

C．剪断O点与A小球间细线的瞬间，对A、B球整体，根据牛顿第二定律可得

，解得，，C球以加速度g保持自由下落，BC间绳子拉力为零，以A球为研究对象可得A、B球间细线的拉力为，由牛顿第二定律，则有

，解得，D错误C正确。

故选C。

卷Ⅱ（共48分）

二、实验题（每空3分，共21分）

14.在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l．用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx．

(1)请写出测金属丝电阻率的表达式：ρ＝_________(用上述测量的字母表示)．

(2)若实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值为l＝______cm，

金属丝直径的测量值为d＝________mm．

(3)如图，要用伏安法测量Rx的电阻，已知电压表内阻约几kΩ，电流表内约lΩ，若用图甲电路，Rx的测量值比真实值_________(填“偏大”或“偏小”)，若Rx的阻值约为10Ω，应采用________(填“甲”或“乙”)图的电路，误差会较小．

【答案】(1)(2)36．50(36．48～36．50) 0．795(0．794～0．797) (3)偏小 甲

【解析】

试题分析：（1）根据电阻定律可得，解得

(2)螺旋测微器的读数为：，金属丝的长度为：

（3）若用图甲，由于电压表的分流，电流的测量值比真实值大，故电阻的测量值偏小，Rx的阻值约为10Ω，则与电流表的内阻非常接近，所以采用电流表的外接法，即采用甲图，

15.如图所示是探究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．

①关于此实验装置中的静电计，下列说法中正确的是______．（选填选项前面的字母）

A．静电计指针张角的大小反映了平行板电容器所带电荷量的多少

B．静电计指针张角的大小反映了平行板电容器两板间电压的大小

C．静电计的外壳与A板相连接后可不接地

D．可以用量程为3V的电压表替代静电计

②让平行板电容器正对的两极板带电后，静电计的指针偏转一定角度．不改变A、B两板所带电荷量，且保持两板在竖直平面内．现要使静电计指针偏转角变大，下列做法中可行的是_____．（选填选项前面的字母）

A．保持B板不动，A板向上平移

B．保持B板不动，A板向右平移

C．保持A、B两板不动，在A、B之间插入一块绝缘介质板

【答案】 (1). BC (2). A

【解析】

【详解】①静电计指针张角可表示出两板间电势差大小，所以A错误B正确

因为目的就是为了让两板间电势差与静电计两铂片上电势差相等，所以静电计的外壳与A板相连接后可不接地，故C正确

电压表有示数必须有电源，所以不可以用量程为3V的电压表替代静电计，故D错误

故选BC

②现要使静电计指针偏角变大，即电势差增大，，电荷量不变，所以电容减小，，保持B板小动，A板向上平移，正对面积减小，电容减小，符合题意，故A正确

保持B板不动，A板向右平移，板间距离减小，电容增大，不符合题意，故B错误

保持A、B两板不动，在A、B之间插入一块绝缘介质板，增大介电常数，电容增大，不符合题意，故C错误

三、计算题（本题共3小题，共27分。请写出必要的文字说明、公式和演算步骤）

16.如图所示，空间存在宽度为d的竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E，现将一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从O点以初速度v0垂直于电场方向射入电场，最终从电场右边界穿出．粒子重力不计，求：

（1）粒子在电场中运动的时间；

（2）粒子在垂直方向的偏转距离．

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）粒子在水平方向做匀速运动，则有：d=v0t

得

（2）粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动y=at2

又根据牛顿第二定律得Eq=ma

解得粒子在垂直方向的偏转距离

17.如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N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P点．已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e．求：

（1）电子穿过A板时的速度大小；

（2）电子从偏转电场射出时的竖直侧移量；

（3）P点到O点的距离．

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

【详解】（1）粒子在加速电场中只有电场力做功，根据动能定理有：

得电子加速后的速度大小为

（2）电子进入偏转电场后，在电场力作用下做类平抛运动，令电子运动时间为t1，电子在水平方向做匀速直线运动故有：v0t1=L1

在竖直方向电子做初速度为0的匀加速运动，已知偏电压为U2，极板间距为d，则电子在偏转电场中的加速度

所以电子在偏转电场方向上的侧位移

（3）由（2）分析知，电子离开偏转电场时在竖直方向速度

电子离开偏转电场后做匀速直线运动，电子在水平方向的分速度

产生位移为L2，电子运动时间

电子在竖直方向产生位移

所以电子偏离O点的距离

18.如图所示，ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB段是水平的，BD段为圆心在O点、半径R=2m的半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，场强大小E=5.0×103V/m。一个带电荷量q=+1.5×10-5C、质量为m=1.0×10-2kg的小球，从A点由静止开始，在一个水平向右的恒力F=0.1N的作用下向B运动。当小球运动到B点时撤去F。之后小球刚好能通过圆轨道，并从D点抛出，落到轨道AB的C点（图中未画出）。已知水平轨道足够长，g=10m/s

(1)小球通过轨道的最高点D时的速度大小vD；

(2)A点到B点的距离AB；

(3)小球落到轨道AB段上的C点到B点的距离BC。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)恰能通过轨道的最高点的情况下，到达最高点的速度为，则在最高点有

解得

(2)从B到D的过程中有

解得

由题意得小球在AB做加速运动，则有

联立解得

(3)小球在最高点水平抛出，水平方向受电场作用，竖直方向受重力作用，设小球从抛出到落到轨道的时间为t，BC距离为x，则有

联立解得