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南京市中华中学2022~2023学年度第二学期期末试卷

高一物理

本卷考试时间：75分钟    总分：100分

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。

1. 电源在电路中对外做功时，下列说法中正确的是（　　）

A. 电荷受静电力的作用，所以能不断地定向移动形成电流

B. 静电力与非静电力在电荷移动过程中都使电荷电势能减少

C. 在电源内部，静电力做功电势能减少，非静电力做功电势能增加

D. 在电源内部，负电荷能从正极到达负极是因为电源内部存在非静电力做功

【答案】D

【解析】

【详解】A．在外电路，电荷受静电力的作用，不断地定向移动形成电流；在电源内部，电荷受非静电力的作用，才能不断地定向移动形成电流，故A错误；

B．静电力在电荷移动过程中使电荷电势能减少，非静电力在电荷移动过程中使电荷电势能增加，故B错误；

C．在电源内部，非静电力做正功，静电力做负功，使得电势能增加，故C错误；

D．在电源内部，负电荷能从正极到达负极是因为电源内部存在非静电力做功，故D正确。

故选D。

2. 如图甲、乙、丙、丁是课本内的几幅插图，下列说法正确的是（　　）

A. 甲图是演示静电屏蔽现象的装置，带电小球的电场不能进入金属网罩内部

B. 乙图是一种可变电容器，其原理是通过改变铝片之间距离从而达到改变电容目的

C. 丙图是库仑扭秤，库仑通过它测量出两带电小球之间的静电力从而得出了静电力常量

D. 丁图是避雷针，其通过尖端放电中和空气中的电荷达到避免建筑物遭雷击的目的

【答案】D

【解析】

【详解】A．甲图中，由于静电屏蔽使得金属网罩内部场强为零，但静电屏蔽并不是带电小球的电场遮挡在外，而是感应电荷的电场与带电小球的电场抵消为零，故A错误； 

B．乙图的可变电容器的原理是改变铝片之间的相对面积从而达到改变电容的目的，故B错误；

C．丙图是库仑扭秤，库仑通过它发现了电荷之间的相互作用规律，但他并没有能通过实验得出静电力常量，故C错误；

D．丁图中建筑物顶端的避雷针通过尖端放电，中和空气中的电荷达到避免雷击的目的，故D正确。

故选D

3. 某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，下面说法错误的是（　　）

A. 车灯的电流变小 B. 路端电压变小

C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流变小，故A正确；

B．电路的路端电压为

变小，路端电压变小，故B正确；

C．总电流即干路电流为

减小，干路电流增大，故C错误；

D．电源总功率为

增大，总功率变大，故D正确。

故选C。

4. 某同学制作了一除尘装置，装置由带正电的圆筒Q和带负电的线状电极P组成。由于制作失误线状电极偏离圆心，形成如图所示的电场线。若，且A、B、C三点和电极P在一条直线上，则（　　）

A. A、B两点电场强度相等

B. A点的电势比B点电势高

C. 带负电的粉尘从B点运动到C点电场力做负功

D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题图电场线的分布特点可以看出，A点附近电场线密集，B点附近电场线稀疏，所以A点电场强度大于B点电场强度，故A错误；

B．由电场线疏密程度可以看出，AP间平均场强大于BP间平均场强，又，由知AP间电势差大于BP间电势差，结合电场线方向有

所以A点电势高于B点电势，故B正确；

C．带负电粉尘从B点运动到C点，电场力与运动方向相同，都向右，电场力做正功，故C错误；

D．由于电场线的疏密程度可知，BP间的平均场强大于CB间的平均场强，又，根据可知，，故D错误。

故选B。

5. 如图所示，电路中c点接地。若不考虑电流表和电压表对电路的影响，将滑动变阻器的滑片向a端移动，则（　　）

A. 电流表读数变小 B. 电路的总电阻变小

C. 电压表读数减小 D. 电源的效率变小

【答案】A

【解析】

【详解】ABC．将滑动变阻器的滑片向a端移动，则滑动变阻器接入电路阻值变大，电路的总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流变小，路端电压变大；由于通过的电流变小，所以两端电压变小，根据

可知两端电压变大，则通过的电流变大，根据

所以通过的电流变小，则电流表读数变小，两端电压变小，滑动变阻器两端电压变大，则电压表读数变大，故A正确，BC错误；

D．电源的效率为

由于路端电压变大，所以电源的效率变大，故D错误。

故选A。

6. 图甲是观察电容器充、放电过程的原理图，图中电源电动势为E，图乙是利用电压传感器和计算机收集到该实验的其中两个过程U-t数据图象，则图乙中（　　）

A. B. C. 过程I为充电过程 D. 过程Ⅱ为充电过程

【答案】C

【解析】

【详解】CD．过程I电容器两端电压从零逐渐增大到U₀后保持不变，为充电过程，过程Ⅱ电容器两端电压从U₀逐渐减小为零，为放电过程，C正确，D错误；

AB．电路稳定后没有电流流过电阻R，其两端电压为零，故电容器两端电压等于电源电动势，即

AB错误。

故选C

7. 如图所示，OA为竖直绝缘墙面，A点固定电荷量为的小球，电荷量为的小球B通过轻绳与O点相连，小球B处于静止状态。已知，将小球A视为场源电荷，小球B视为试探电荷，若小球B的电荷量逐渐减小，则在B靠近A的过程中（　　）

A. 小球B受到的静电力大小逐渐减小 B. 小球B所处位置的电场强度逐渐减小

C. 小球B所受绳子OB的拉力逐渐减小 D. 小球B所处位置的电势逐渐减小

【答案】A

【解析】

【详解】AC．对小球B受力分析，三个力构成首尾相连的三角形，如图所示

根据相似三角形可得

由于重力不变，、不变，逐渐减小，则小球B受到的静电力大小逐渐减小，小球B所受绳子OB的拉力大小不变，故A正确，C错误；

B．根据可知，变小，则小球B所处位置的电场强度逐渐增大，故B错误；

D．在靠近过程中小球B受到的静电力做负功，小球B的电势能增大，根据且小球B的电荷量逐渐减小，可知小球B所处位置的电势逐渐增大，故D错误。

故选A。

8. 如图是多用电表内部结构示意图，通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连，以改变电路结构，分别成为电流表、电压表和欧姆表，下列说法正确的是（    ）

A. A是黑表笔、B是红表笔

B. 作电流表时1比2量程大，作电压表时6比5量程小

C. 当选择开关与3或4相连是欧姆表，测量电阻之前需欧姆调零

D. 测电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关拨至倍率更大的挡位

【答案】C

【解析】

【详解】A．A接电池负极是红表笔、B接电池正极是黑表笔，A错误；

B．作电流表时分流电阻越小量程越大，1比2量程大，作电压表时分压电阻越大量程越大，6比5量程大，B错误；

C．当选择开关与3或4相连，回路有电池是欧姆表，测量电阻之前需欧姆调零，C正确；

D．测电阻时，如果指针偏转过大，说明待测电阻小，应将选择开关拨至倍率更小的挡位，D错误。

故选C。

9. 两个点电荷和固定在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示（），取无穷远处电势为零，由图可知（　　）

A. B点的电场强度为零

B. 为负电荷，为正电荷

C. 电子从D点移到B点电势降低，电势能也降低

D. 将电子沿x轴从A点移到C点，电场力一直做负功

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据

可知图像的切线斜率表示电场强度，则B点的电场强度不为零，故A错误；

B．因取无穷远处电势为零，所以靠近负点电荷处的电势为负，靠近正点电荷处的电势为正，结合题图可知，为负电荷，为正电荷，故B正确；

C．由图像可知，从D到B电势降低，根据，由于电子带负电，则电子从D点移到B点，电势能增加，故C错误；

D．将电子沿x轴从A点移到C点，电势一直升高，电子的电势能一直减小，电场力一直做正功，故D错误。

故选B。

10. 如图所示，足够长的斜面静止在水平地面上。先后两次将带正电的小球从斜面底端A处以相同的速度抛出，不计空气阻力。第一次不加电场，小球恰好沿水平方向撞到斜面上B点。第二次施加范围足够大，竖直向下的匀强电场，则小球（　　）。

A. 仍然水平撞击斜面 B. 撞击点在B点上方

C. 飞行时间比第一次长 D. 撞击斜面时的速度比第一次大

【答案】A

【解析】

【详解】A．第一次不加电场，小球恰好沿水平方向撞到斜面上，采用逆向思维，将其看成平抛运动，则小球撞上斜面时与斜面的夹角为θ，设斜面倾角为α，即平抛运动位移方向与水平方向夹角为α，则平抛运动的末速度方向与水平方向夹角为，则有

第二次施加范围足够大，竖直向下的匀强电场，小球竖直方向的加速度变大，初速度不变，小球的逆运动为类平抛运动，上述结论

依然成立，所以小球仍然水平撞击斜面，故A正确；

BC．不加电场时，设小球运动时间为t，有

施加电场后，小球的加速度变大，设小球运动时间为，则有

所以

加电场后，小球的水平分速度不变，小球做平抛运动的水平位移

变小，而

故竖直分位移变小，即撞击点在B点下方，故BC错误；

D．加电场与不加电场小球水平方向速度v_x不变，所以两次撞击斜面时的速度一样大，故D错误。

故选A。

二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

11. 某同学为测定电池的电动势和内阻，设计了图甲所示的电路。其中定值电阻阻值为、电流表内阻可忽略不计。由于一时没有找到适合的滑动变阻器，于是选择用一根均匀电阻丝代替（电阻丝总阻值大于，并配有可在电阻丝上移动的金属夹P，金属夹P的电阻可忽略）。

（1）根据图甲完成图乙中实物连线__________。

（2）用欧姆表测量电阻丝的总电阻，先将选择开关旋至“×”挡，红、黑表笔短接调零后进行测量，结果发现欧姆表指针偏角太大，则应将选择开关旋至___________（选填“x1”或“×100”）挡并重新进行___________。最终正确测量出电阻丝的总电阻为R。

（3）用游标卡尺测量电阻丝的总长度L，示数如图丙所示，则L=___________mm。

（4）实验前，将P移到金属丝___________位置（选填“a”或“c”），合上开关S，调节金属夹的位置，依次测量出接入电路中的电阻丝长度x和电流表示数I，该小组同学根据实验数据描绘函数图像如图丁所示，图线斜率为k，与纵轴截距为b，该电池电动势和内阻可表示为E=___________，r=___________。（用、R、k、b、L表示）

【答案】    ①. 见解析；    ②.     ③. 欧姆调零    ④. 102.30    ⑤. c    ⑥. ；    ⑦. ；

【解析】

【详解】（1）[1]根据电路图连接实物图如图所示

（2）[2][3]发现欧姆表指针偏角太大，说明电阻丝阻值较小，应将选择开关旋至，重新进行欧姆调零。

（3）[4]游标卡尺的最小分度值为0.05mm，主尺读数为102mm，游标尺的第6条刻线和上面刻线对齐，则游标尺读数为，则电阻丝的总长度为

（4）[5]为保护电路，实验前应将滑动变阻器调至最大值，即将P移到金属丝c处，

（5）[6][7]接入电路的电阻丝长度为x时，电阻为

根据闭合电路欧姆定律有

解得

由图像可知

解得

12. 两根材料相同均匀导线x和y，其中，x长为l，y长为2l，串联在电路上时沿长度方向的电势随位置的变化规律如图所示，求：

（1）x和y两导线的电阻之比

（2）x和y两导线的横截面积之比

【答案】（1）    

（2）

【解析】

【小问1详解】

由题图可知，导线x和y两端的电势差分别为6V，2V，串联时电流相等，根据欧姆定律可得x和y两导线的电阻之比为

【小问2详解】

根据电阻定律得

则有

则x和y两导线的横截面积之比为

13. 静电分析器是一种利用静电场使不同能量的离子束偏转和聚焦的分析器，其部分结构如图所示，一质量为m、电荷量为q的粒子静止于A极板处，粒子经电压为U的加速电场加速后，穿过B极板小孔沿图中虚线圆弧通过静电分析器，O点为圆弧对应的圆心，静电分析器通道内有方向指向O点的均匀辐向分布的电场，虚线圆弧所在处电场强度大小为，粒子重力忽略不计，求：

（1）粒子进入静电分析器时的初速度v；

（2）静电分析器虚线圆弧的半径R。

【答案】（1）    

（2）

【解析】

【小问1详解】

粒子在加速电场中加速，由动能定理得

可得粒子进入静电分析器时的初速度为

【小问2详解】

电荷以速度v进入静电分析器，做匀速圆周运动，电场力提供向心力，则有

解得

14. 如图所示的电路中，为定值电阻，为电阻箱，灯泡L的规格为“3W、0.6A”，电动机M的线圈电阻为0.2Ω、额定功率为2W，电源的电动势，内阻，闭合电键，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为4Ω时，灯泡刚好正常发光，电动机刚好能正常工作。求：

（1）电动机的额定电压；

（2）电阻的阻值；

（3）电动机的输出功率与电源的输出功率。

【答案】（1）；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）由于灯泡正常发光，则电路中的电流，灯泡两端的电压

则电动机的额定电压

（2）电动机的额定电流

电阻中电流

因此，电阻的阻值

（3）电动机输出的机械功率

电源的输出功率

15. 某游戏公司的设计人员，构想通过电场来控制带电小球的运动轨迹。如图1所示，绝缘光滑圆轨道竖直放在水平方向的匀强电场中，一个质量为m、电荷量为的小球位于轨道内侧的最高点A处。小球由静止释放后沿直线打到与圆心O等高的B点；当给小球一个水平方向的初速度，小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动。小球可视为质点，已知圆轨道的半径为R，重力加速度为g。

（1）求匀强电场的电场强度大小；

（2）求小球做圆周运动时，通过A点的动能；

（3）撤掉圆轨道，保留圆形轨道的痕迹，将原电场更换为如图2所示的交变电场（正、负号分别表示与原电场强度方向相同或相反），小球在A点由静止释放，欲使小球经过一个周期（图中周期T未知）恰好能运动到最低点C，且小球速度竖直向下时均在圆周上，求所加电场强度。

【答案】（1）    

（2）    

（3）

【解析】

【小问1详解】

根据小球由静止沿直线打到点，可知重力和电场力合力的方向沿方向，则有

可得

【小问2详解】

根据重力和电场力合力方向可知，小球能通过圆轨道等效最高点D点（位于O点左上侧45°处），如图所示

小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动，重力和电场力的合力大小为

小球在D点，有

小球从D到A过程，由动能定理可得

解得小球通过A点的动能为

【小问3详解】

由题意可知小球在周期内做直线运动，在水平方向上，向右运动的位移

周期内电场方向反向，则小球做曲线运动，水平方向上，因为加速度大小相等方向相反，所以向右运动位移仍为；周期内返回；竖直方向上做自由落体运动，有

则

由运动的分析可知，要使小球由A点运动到最低处C点，且小球速度竖直向下时均在圆周上，需时刻到达最大水平位移处，如图所示

则此时竖直方向下降的距离为

根据几何关系可知，向右运动的最大水平位移为

由此可得

解得