1、北京市丰台区第十二中学2020-2021学年高二物理上学期期中试题（含解析）本试卷共6页，满分100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题纸交回。第一部分选择题（共46分）一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）1. 由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，当所带电荷量分别q1和q2，其间距为r 时，它们之间静电力的大小为，式中k为静电力常量。在国际单位制中，k的单位是（ ）A. Nm2/C2B. C2/ (Nm2)C. Nm2/CD. NC2/m2【答案】A【解析】【分析】本题考
2、查国际单位制的转化。【详解】ABCD.由库仑力公式可知：则k的单位为Nm2/C2，故A正确BCD错误。故选A。2. 关于点电荷、元电荷、检验电荷，下列说法正确的是()A. 点电荷所带电荷量一定是元电荷的电荷量B. 点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型C. 点电荷所带电荷量一定很小D. 点电荷是一种理想化的物理模型【答案】D【解析】分析】点电荷是一种理想化的物理模型，元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号e表示，任何带电体所带电荷都是e的整数倍【详解】元电荷又称“基本电量”，任何带电体所带电荷都是元电荷的整数倍，点电荷是一种理想
3、化的物理模型，其带电荷量并不一定是最小的，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，所以AC错误；点电荷是一种理想化的物理模型，元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，任何带电体所带电荷都是e的整数倍，检验电荷是用来检验电场是否存在的点电荷，所以点电荷、元电荷、检验电荷不是同一种物理模型，所以B错误，D正确故选D3. 真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（）A. 该点电荷一定为正电荷B. P点的场强一定比Q点的场强大C. P点电势一定比Q点电势低D. 正检验电荷在P点比在Q点的电势能大【答案】B【解析】【详解】A正电荷和负电
4、荷周围的等势面都为一组同心球壳，该点电荷不一定为正电荷，故A错误；B相邻等势面间电势差相等，P点附近的等差等势面更加密集，故P点的场强一定比Q点的场强大，故B正确；C正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，若为正点电荷，则P点电势一定比Q点电势高，故C错误；D从等势面的情况无法判断该点电荷为正点电荷还是负点电荷，无法判断P点电势与Q点电势的高低，就无法判断正检验电荷在P点和在Q点的电势能的大小，故D错误。故选B。4. 某电容器的外壳上标有“1.5F9V”的字样。该参数表明（）A. 该电容器只有在电压为9V时电容才为1.5FB. 当两端电压为4.5V时，该电容器的电容为0.75FC. 该电容
5、器正常工作时所带电荷量不超过1.510-6CD. 给该电容器充电时，电压每升高1V，单个极板的电荷量增加1.510-6C【答案】D【解析】【详解】AB电容器的电容与电容器两端的电压无关，无论两端电压为多大，电容总是1.5F，选项AB错误；C该电容器正常工作时所带电荷量不超过选项C错误；D根据Q=CU可得Q=CU，则给该电容器充电时，电压每升高1V，单个极板的电荷量增加1.510-6C，选项D正确。故选D。5. 阴雨天里积雨云会产生电荷，云层底面产生负电荷，在地面感应出正电荷，电场强度达到一定值时大气将被击穿，发生闪电。若将云层底面和地面看作平行板电容器的两个极板，板间距离记为，电压为，积雨云底
6、面面积约为。若已知静电力常量与空气的介电常数，由以上条件是否能估算出以下物理量（）云层底面与地面间的电场强度云层底面与地面构成的电容器的电容云层底面所带电量A. 只能估算出B. 只能估算出和C. 只能估算出和D. 均能估算出【答案】D【解析】【详解】两极板间的电压已知，两极板间的距离已知，根据可知云层底面与地面间的电场强度；已知积雨云底面面积约为，板间距离为、而静电力常量与空气的介电常数，根据电容器的决定式可以估算电容器的电容；根据可以估算云层底面所带电量，故ABC错误，D正确。故选D6. 如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金
7、属球的球心距离为3r达到静电平衡后，下列说法正确的是A. 金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷B. 点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处处为零C. 金属球最左侧表面的电势高于最右侧表面的电势D. 感应电荷在金属球球心处产生的电场场强大小为【答案】D【解析】【分析】金属球在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，整个导体是一个等势体在金属球内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，只有叠加后电场为零时，电荷才不会移动由于静电平衡，金属球内部各点的合场强为零，即电荷Q和球面上感应电荷在球内部某点产生的场强大小相等，方向相反，最后依据真空中点电荷间的库仑定律才适用【详解】静电感应
8、导致金属球的电荷重新分布，左侧带正电荷，右侧带负电荷，故A错误金属球内各点的场强均为零，即感应电荷在金属球内某点激发的电场场强与点电荷在该点处产生的电场强度大小，方向相反，故B错误由于静电感应，金属球的右侧带负电，左侧带正电，但金属球是等势体故C错误；感应电荷在金属球球心处产生的电场场强与+Q的点电荷在此处的电场场强大小相等，方向相反，合电场强度为零，因此感应电荷在金属球球心处产生的电场场强大小为，故D正确故选D【点睛】考查静电平衡的内容，掌握点电荷的电场强度公式，关键要掌握静电平衡状态的特点：处于静电感应现象的导体，内部电场强度处处为零，并能理解场强为零的原因，注意库仑定律的成立条件7. 如
9、图所示，带有等量异种电荷的两块很大的平行金属板、水平正对放置，两板间有一带电微粒以速度沿直线运动，当微粒运动到点时，迅速将板上移一小段距离.则此后微粒的运动情况可能是（ ）A. 沿轨迹做曲线运动B. 方向改变沿轨迹做直线运动C. 方向不变沿轨迹做直线运动D. 沿轨迹做曲线运动【答案】C【解析】【详解】平行金属板所带电量和正对面积都不变，根据推论得知，只改变两板的距离时，板间的场强不变，粒子的受到电场力也不变，微粒的运动方向不变，仍沿轨迹做直线运动。故选C。8. 关于金属材料的电阻率有以下特点:一般而言,纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大金属的电阻率随温度的升高而增大,有的金属电阻率度变化而显著
10、变化,有的合金电阻率几乎不受温度的影响根据以上信息,判新斯下列说法中正确的是 ( )A. 连接电路用的导线一般用合金来制作B. 电热毯的电阻丝一般用合金来制作C. 电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作D. 定值电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化金属材料制成【答案】B【解析】【分析】电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量电阻率不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关【详解】纯金属的电阻率小，故连接电路用的导线一般用纯金属来制作，故A错误；合金的电阻率大，故电热毯的电阻丝一般用合金来制作，故B正确；有的金属电阻率随温度变化而显著变化，故用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料来制作
11、电阻温度计，故C错误；有的合金的电阻率几乎不受温度的影响，故标准电阻一般用合金材料制作，故D错误；故选B【点睛】电阻率和电阻是两个不同的概念电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性9. 某同学利用一块表头和三个定值电阻设计了如图所示的电表，该电表有1、2两个量程关于该电表，下列说法中正确的是A. 测电压时，量程1一定小于量程2，与R1、R2和R3的阻值无关B. 测电流时，量程1一定大于量程2，与R1、R2和R3的阻值无关C. 测电压时，量程1与量程2间大小关系与R1、R2和R3的阻值有关D. 测电流时，量程1与量程2间的大小关系与R1、R2和R3的阻值有关【答案
12、】B【解析】【详解】A、C、表头与电阻串联构成电压表，而且串联的电阻阻值越大，量程越大，由电路可知量程为，量程1一定大于量程2，量程1与量程2间的大小关系与R1、R3和Rg的阻值有关，与R2无关，则A、C均错误；B、D、表头与电阻并联构成电流表，而且并联的电阻阻值越小，分流越多，量程越大，由电路可知，解得,;量程1并的电阻小，量程更大，,则量程1与量程2间的大小关系只与R2和R3的阻值有关，故B正确，D错误；故选B【点睛】电表改装的原理，掌握欧姆定律的应用，注意灵敏电流计的最大电压、电阻与最大电流均是恒定的10. 在校准电压表时利用了“并联电路各支路两端电压总相等”的电路特点。实际上，在恒定电
13、流电路内，各处的电荷分布是稳定的，稳定分布的电荷产生了一种恒定电场，这种恒定电场与静电场的性质基本相同，这成为我们认识电路问题的基础。请判断“并联电路各支路两端电压总相等”这一电路特点，是下列选项中哪一个说法的对应表现（）A. 电荷在电场中受到力的作用B. 匀强电场电场强度处处相等C. 电场力做功与路径无关D. 沿电场线方向电势逐渐降低【答案】C【解析】【详解】由电势差公式由于电荷沿着各个支路运动时电场力的功相等，所以各个支路的电势差相等，C正确，ABD错误。故选C。二、多项选择题（本题4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对得4分，选对但不全得2分，错
14、选得0分。）11. 在探究影响电荷之间相互作用力大小因素的过程中，老师做了如图所示的实验。O是一个带正电的绝缘导体球，将同一带电小球用绝缘细丝线分别挂在P1、P2、P3不同的位置，调节丝线长度，使小球与带电导体球O的球心保持在同一水平线上，发现小球静止时细丝线与竖直方向的夹角不同，且123。关于这个实验，下列说法中正确的是A. 通过该实验的现象可知，小球带正电B. 该实验可以研究电荷间相互作用力大小与它们之间距离是否有关C. 该实验中细丝线与竖直方向夹角越大，表示电荷之间的相互作用力越弱D. 通过该实验现象可知，电荷之间的相互作用力与电荷之间的距离的平方成反比【答案】AB【解析】【详解】A带电
15、小球与导体球O排斥，所以小球带正电，故A正确；B同一带电小球电荷量一定，位置不同，与导体球的距离不同，偏离角度不同，它们之间的作用力不同，故B正确；C根据图中实验现象可知，偏转角度越大说明它们之间的作用力越大，偏转角度越小说明它们之间的作用力越小，故C错误；D实验中只能定性分析电荷之间的作用力与距离的关系，无法定量计算作用力与距离的关系，故D错误。故选AB。12. 光滑绝缘水平面上固定两个等量同种点电荷Q，在它们连线的中垂线上，有A和B两点到连线中点O的距离相等，如图所示，则（）A. A，B两点的电场强度大小相等、方向相反B. 同一点电荷在A，B两点的电势能相等C. 把负点电荷q从A点静止释放
16、，同时缓慢增大两个Q，q将不能到达BD. 把负点电荷q从A点静止释放，同时缓慢增大两个Q，q越过B点后速度才减为0【答案】ABC【解析】【详解】AB根据等量同种电荷连线中垂线上的电场强度分布和电势分布可知，A、B两点的电场强度大小相等、方向相反；A、B两点的电势相同，所以同一点电荷在A、B两点的电势能相等，故AB正确；CD把负点电荷q从A点静止释放，同时缓慢增大两个Q，则负电荷受到的吸引力逐渐变大，到达B点之前速度就减为0，q将不能到达B，故C正确，D错误。故选ABC。13. 在探究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验中，一已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示已知静电计指针张角随着电容器
17、两极间的电势差的增大而增大现保持电容器的电量不变，且电容器B板位置不动下列说法中正确的是（ ）A. 将板向左平移，则静电计指针张角增大B. 将板向右平移，则静电计指针张角增大C. 将、板之间插入薄木板，则静电计指针张角减小D. 将板竖直向上平移，则静电计指针张角减小【答案】AC【解析】将A板向左平移，板间距离增大，电容减小，而电容器的电量不变，由分析可知，板间电压增大，则静电计指针张角增大，故A正确，B错误；插入一定的介质，依据电容的表达式，定义式，故C正确；将板竖直向上平移两板正对面积减小，电容减小，而电容器的电量不变，由分析可知，板间电压增大，则静电计指针张角增大，故D错误故选AC14.
18、纯电动汽车使用的能源不是汽油，而是电能，提供电能的是锂离子电池。锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。下列说法中正确的是（）A. “安时”（Ah）或“毫安时”（mAh）是电量的
19、单位B. “千瓦时”（kWh）是能量的单位C. 图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态D. 图中锂离子是在电场力的作用下从负极返回正极的【答案】ABC【解析】【详解】A安时是电池容量的单位，A正确；B千瓦时是能量的单位，B正确；C图中箭头向左，表示锂离子从负极向正极移动，处于放电状态，C正确；D电场强度方向向右，锂离子带正电向左移动，是在非静电力作用下从负极返回正极，D错误。故选ABC。第二部分非选择题（共54分）三、实验题（本题2小题，共18分。把答案填在题中的横线上或按试题要求作答）15. 用伏安法测量一个电阻，连接成如图所示的电路当把伏特表的右端分别接于a点和b点，发现电流表的示数有明
20、显的变化则正确的实验方法应把电压表的右端接于_点，这时测得的电阻值比真实值偏_（填“大”或“小）【答案】 (1). b (2). 大【解析】【详解】12当电压表右端分别接a和接b时，发现电流表读数比电压表计数变化明显，说明电压表的分流作用较大，电流表的分压作用较小，所以要用安培表内接法，即正确的实验方法应把电压表的右端接于b点；这时测得电压表的读数大于待测电阻两端的电压，则测得的电阻值比真实值偏大.16. 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为 mm（该值接近多次测量
21、的平均值）（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx实验所用器材为：电池组（电动势为3V，内阻约1）、电流表（内阻约01）、电压表（内阻约3k）、滑动变阻器R（020，额定电流为2A）额定电流2A）、开关、导线若干某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V010030070100150170230I/A0020006001600220034004600520由以上数据可知，他们测量Rx是采用图2中的 图（填写甲乙丙丁）（3）图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端请根据图（2）所选的电路图，补充完成图3中实物
22、间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了测量数据对应的4个坐标点请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点，并描绘出UI图线由图线得到金属丝的阻值Rx= （保留两位有效数字）（5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为 （填选项前的符号）A1102m B1103mC1106m D1108m（6）任何实验测量都存在误差本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是 （有多个正确选项）A用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C若
23、将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差【答案】（1）；（2）甲（3）如图所示：（4） （都对），如图所示：（5）C；（6）CD【解析】试题分析：（1）固定刻度读数为0，可动刻度读数为，所测长度为；（2）由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻约，则有，属于小电阻，用外接法测量误差小，由（3）知是用伏安特性曲线来测量电阻的，就要求电压电流从接近0开始调节，所以应该采用分压接法，故选甲（3）注意连图时连线起点和终点在接线柱上并且不能交叉，结合（2）可知应该连接成外接分压接法（甲）那么在连线时断开开关且使Rx两端的电压为0先连外接
24、电路部分，再连分压电路部分，此时滑片P必须置于变阻器的左端实物图如右图所示，（4）描绘出第2、4、6三个点后可见第6次测量数据的坐标点误差太大舍去，然后出U-I图线如右图所示；其中第4次测量数据的坐标点在描绘出的U-I图线上，有：（5）根据电阻定律，得，代入数据可计算出，故选C正确（6）根据实验误差的性质及产生的原因，可将误差分为系统误差和偶然误差；由于实验原理、仪器结构上不够完善等原因会产生系统误差；在相同条件下，对同一物理量进行多次测量，由于各种偶然因素，会出现测量值时而偏大，时而偏小的误差现象，这种类型的误差叫做偶然误差；由此可见，电流表、电压表的内阻引起的误差为系统误差，电流表、电压表
25、的读数引起的误差和读取数据时带来的误差属于偶然误差，多次测量取平均值可减少偶然误差；用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A错误；由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不可避免的，故B错误；若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，故C正确；用图象处理数据求金属丝电阻，可以减小偶然误差，故D正确考点：测定金属的电阻率【名师点睛】该题是综合性较强的题，解答时注意一下几方面：对于长度的测量注意高中所要求的游标卡尺和螺旋测微器的使用方法，读书时是固定刻度的值与可动刻度的值得和；会根据电压表、电流表及被测电阻的阻值关系，确定电流表是内接还是外
26、接；实物连接时，注意导线不能相交叉，并且要注意闭合电建时，分压电路的输出端电压要为零；会用电阻定律来求解导线的电阻率四、解答题（本题共4小题，满分36分。在答题卷上解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。）17. 在物理学中，常常用物理量之比表示研究对象的某种性质，简称用比值法定义物理量，例如用物体的质量m与相应的体积V之比定义密度。课本第九章至第十一章中，用比值法定义的物理量有电场强度、电势、电容、电流、电阻等。请列举其中2个物理量，写出定义式，要求符号规范，并对定义式中各个符号表达的物理意义有准确说明。【答案】电场强度E
27、的定义式，E是电场强度，F是电荷所示电场力，q是电荷所带电荷量；电流I的定义式，I是电流，q是通过导体横截面积的电荷量，t是所用时间。【解析】【详解】电场强度E的定义式E是电场强度，F是电荷所示电场力，q是电荷所带电荷量；电流I的定义式I是电流，q是通过导体横截面积的电荷量，t是所用时间。18. 有一个带电荷量q=3106C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6104J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9104J的功，问：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？【答案】(1) UAB=200
28、 V；UBC=300 V；UCA=100 V；(2) A=200 V；C=300 V；EpA=6104 J；EpC=9104 J【解析】【详解】电荷由A移向B克服静电力做功即静电力做负功，WAB=6104 JUAB= V=200 VUBC= V=300 VUCA=UCBUBA=UBC(UAB)=300 V200 V=100 V.(2)若B=0，由UAB=AB得A=UAB=200 V由UBC=BC得C=BUBC=0(300) V=300 V电荷在A点的电势能EpA=qA=3106200 J=6104 J电荷在C点的电势能EpC=qC=3106300 J=9104 J.19. 如图所示为两组平行板
29、金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为m的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点，经电压U1加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U2的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出，A、B分别为两块竖直板的中点，求：(1)电子通过B点时的速度大小；(2)右侧平行金属板的长度；(3)电子穿出右侧平行金属板时的动能。【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】【详解】(1)在加速电场中由动能定理可得计算得出(2)粒子在竖直方向，竖直方向位移根据牛顿第二定律得，粒子的加速度在水平方向联立上式得到代入数据得(3)从刚开始到射出电场的过程中运
30、用动能定理得：20. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端悬挂一质量为m的带正电的小球。现将小球向右拉至与悬点O等高的A点，由静止释放。小球向左最远能摆到与竖直方向夹角为的B点。已知小球所带的电荷量为q0，细线的长度为L，=30。(1)求A、B两点的电势差UAB及场强的大小E；(2)电势差的定义方式可有两种：第一种是指电场中两点间电势的差值，即，式中C和D分别为电场中C、D两点的电势；第二种是利用比值法定义，即，式中q为检验电荷的电荷量，WCD为检验电荷在电场中从C点移动到D点过程中电场力所做的功。请你证明这两种定义方式的统一性。(3)求小球在A到B的
31、运动过程中最大速度vm（结果可用根式表示）；若在小球运动到最大速度处细线突然断开，试定性分析说明小球此后做什么样的运动。【答案】(1) ； (2)见解析；(3) ；见解析【解析】【详解】(1)小球从A到B的过程中，由动能定理有mgLcos+q0UAB=0-0解得 根据匀强电场有 解得 （3）设试探电荷在C点的电势能为EPC，在D点的电势能为EPD，则试探电荷从C运动到D的过程中，根据电场力做功与电势能变化的关系有WCD=EPC-EPD根据电势的定义式有联立可得 WCD=qC-qD即 所以 可见两种定义方式是统一性的。(3)根据球的运动特点结合对称性可知，小球经过AOB平分线位置时速度最大，根据动能定理解得 若在小球运动到最大速度处细线突然断开，速度最大时，速度与合力方向垂直，做类平抛运动。