湖南师大附中高二第一学期期中考试理科物理试题及答案

湖南师大附中高二第一学期期中考试
物 理（理科）
本卷分第I 卷（必做题100分）和第II 卷（选做题50分）两部分。

时量90分钟。

第I 卷（必做题 共100分）
一、单项选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求）
1．如图所示，在E ＝400V/m 的匀强电场中，a 、b 两点相距d ＝2cm ，它们的连线跟电场强度方向的夹角是60°，则U ab 等于
A ．−8V
B ．−4V
C ．8V
D ．4 V 2．对于电动势的定义式
E ＝W
q
的理解，正确的是
A ．E 与W 成正比
B ．E 与q 成反比
C ．W 表示非静电力做功
D ．
E 的大小与W 、q 无关 3．关于电功W 和电热Q 的说法正确的是
A ．在任何电路中都有W ＝UIt 、Q ＝I 2Rt ，且W ＝Q
B ．W ＝UIt 、Q ＝I 2Rt 均只有在纯电阻电路中才成立
C ．在任何电路中都有W ＝UIt 、Q ＝I 2Rt ，但W 不一定等于Q
D ．W ＝UIt 在任何电路中都成立，Q ＝I 2Rt 只在纯电阻电路中才成立
4．如图所示，带正电的导体球A 置于原来不带电的空腔导体球B 内，a 、c 分别为导体A 、B 内的点，b 为导体A 和B 之间的一点，下列说法正确的是
A ．a 点的电场强度为零，但电势最高
B ．a 、b 、c 三点的电势都相等
C ．b 点的电场强度为零，但电势大于零
D ．a 、b 、c 三点的电场强度都为零
5．一带电油滴在匀强电场E 中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下．若不计空气阻力，则此带电油滴从a 运动到b 的过程中，下列说法不正确的是
A ．油滴带负电
B ．电势能减少
C ．动能增加
D ．重力势能和电势能之和增加
6．如图所示，一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为
A ．qvS
B ．q v
C ．qv
D ．qv S
7．如图所示，电源A 两端的电压恒为6V ，电源B 两端的电压恒为8V ，当开关S 从A 扳到B 时，通过电流计的电荷量为1.4×10−5 C ，则电容器的电容约为
A ．1.0×10−6 F
B ．1.5×10−6 F
C ．7.0×10−6 F
8．如图所示，虚线为某点电荷电场的等势面，现有两个重力可忽略不计的带电粒子，其比荷相同，二者以相同的速率从同一等势面的a 点进入电场后沿不同的轨迹1和2运动，图中a 、b 、c 、d 、e 是粒子轨迹与各等势面的交点，则可以判断
A ．两个粒子的电性相同
B ．经过b 、d 两点时，两粒子的加速度大小相等
C ．经过b 、d 两点时，两粒子的速率相等
D ．经过c 、e 两点时，两粒子的电势能相等
9．如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a 、b 和c 分别位于边长为l 的正三角形的三个顶点上；a 、b 带正电，电荷量均为q ，c 带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k .若三个小球均处于静止状态，则匀强电场的电场强度大小为
A ．
3kq
3l 2
B ．3kq l
2
C ．
3kq
l 2
D ．23kq l
2
10．如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d ，电荷量分别为＋Q 和－Q .在它们的水平中垂线上固定一根长为L 、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q 的小球以初速度v 0从管口射入，则小球
A ．速度先增大后减小
B ．受到的库仑力先做负功后做正功
C ．受到的库仑力最大值为4kQq
d 2
D ．管壁对小球的弹力最大值为8kQq
d
2
二、多项选择题（共4小题，每小题6分，共24分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）
11．美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量．如图所示，平行板电容器两极板M 、N 相距d ，两极板分别与电压为U 的恒定电源两极连接，极板M 带正电．现有一质量为m 的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k ，则
A ．油滴带负电
B ．油滴带电荷量为mgd
U
C ．电容器的电容为kmgd
U
D ．将极板N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动
12．如图所示，一质量为m 、电荷量为q 的小球在电场强度为E 、区域足够大的匀强电场中，以初速度v 0沿ON 在竖直面内做匀变速直线运动．ON 与水平面的夹角为30°，且mg ＝Eq ，则
A ．电场方向竖直向上
B ．小球运动的加速度大小为g
C ．小球上升的最大高度为v 02
2g
D ．小球返回原位置所用时间为2v 0
g
13．如图所示，A 带正电，B 带负电，在库仑力作用下，它们以连线上某点O 为圆心做匀速圆周运动，以下说法正确的是
A ．它们所需向心力相等
14．静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线．一质量为m、带电荷量为－q 的粒子(不计重力)，以初速度v0从O点(x＝0)进入电场，沿x轴正方向运动．下列叙述正确的是A．粒子从O运动到x1的过程中速度逐渐减小
B．粒子从x1运动到x3的过程中，电势能一直增大
C．要使粒子能运动到x3处，粒子的初速度v0至少为2qφ0 m
D．若v0＝qφ0
m，粒子在运动过程中的最大速度为
3qφ0
m
三、实验题（共2小题，每小题6分，共12分）
15．(多选)如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是________．
A．A板与静电计的指针带的是异种电荷
B．甲图中将B板上移，静电计的指针偏角减小
C．乙图中将B板左移，静电计的指针偏角增大
D．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小
E．此实验除了可以用静电计的偏角反应平行板电容器两极板电压，还可以用合适量程的电压表测定两极板电压
16．(多选)如图所示，是某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是
________．
A．加正向电压时，二极管电阻较小
B．加反向电压时，二极管电阻较大，无论加多大电压，电流都很小
C．无论是加正向电压还是加反向电压，电压和电流都不成正比，所以
二极管是非线性元件
D．二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条曲线
四、计算题（本题共2小题，共24分. 解答应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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
17．（11分）如图所示，在O点放置一个正电荷，在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC＝30°，A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v，试求：
（1）小球通过C点的速度大小；
（2）小球由A运动到C的过程中电势能的增加量．
18．（13分）如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U 0，电容器板长和板间距离均为l ＝10cm ，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离L ＝15cm ，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示．（每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电压是不变的）求：
（1）在t ＝0.06 s 时刻，电子打在荧光屏上的何处；
（2）荧光屏(足够大)上有电子打到的区间有多长，一个周期内屏幕发光时间多长？
第II 卷（选做题 共50分）
五、多项选择题（共4小题，每小题6分，共24分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）
19．如图所示电路，L 1、L 2是两个不同的小灯泡，a 、b 间有恒定的电压，两小灯泡都正常发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，发生的现象是
A ．L 1亮度不变，L 2变暗
B ．L 1变暗，L 2变亮
C ．电路消耗的总功率变大
D ．流过滑动变阻器的电流变小
20．如图所示，质量分别为m 和2m 的A 、B 两个木块间用轻弹簧相连，放在光滑水平
面上，A 紧靠竖直墙壁．用水平力向左推B ，将弹簧压缩，推到某位置静止时推力大小为F ，弹簧的弹性势能为E .在此位置突然撤去推力，下列说法中正确的是
A ．撤去推力的瞬间，
B 的加速度大小为F
2m
B ．从撤去推力到A 离开竖直墙壁前，A 、B 和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒
C ．A 离开竖直墙壁后，弹簧弹性势能最大值为E
3
D ．A 离开竖直墙壁后，弹簧弹性势能最大值为E
21．如图所示，MPQO 为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E ，ACB 为光滑固定的半圆形轨道，圆轨道半径为R ，AB 为圆水平直径的两个端点，AC 为1
4圆弧．一个质量为m 、电荷量为－q 的带电小球，从
A 点正上方高为H 处由静止释放，并从A 点沿切线进入半圆轨道．不计空气阻力及一切能量损失，关于带电粒子的运动情况，下列说法正确的是
A ．小球一定能从
B 点离开轨道
B ．小球在A
C 部分可能做匀速圆周运动
C ．若小球能从B 点离开，上升的高度一定小于H
D ．小球到达C 点的速度不可能为零
22．高速粒子轰击荧光屏可致其发光．如图，在竖直放置的铅屏A 的右表面上贴着β射线放射源P ，放射出β粒子(实质是电子)的速度大小为v 0.足够大的荧光屏M 与铅屏A 平行放置，相距d ，其间有水平向左的匀强电场，电场强度大小为E .已知电子电荷量为−e ，质量为m .不考虑相对论效应，则
A ．垂直射到荧光屏M 上的电子速度大小为2eEd
m ＋v 0 B ．到达荧光屏离P 最远的电子运动时间为2md
eE
C ．荧光屏上发光半径为
2mdv 02
eE
－4d 2 D ．到达荧光屏的电子电势能减少了eEd
六、计算题（本题共2小题，共26分. 解答应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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 23．（12分）如图甲所示，A 和B 是真空中正对面积很大的平行金属板，O 是一个可以连续产生粒子的粒子源，O 到A 、B 的距离都是l .现在A 、B 之间加上电压，电压U AB 随时间变化的规律如图乙所示．已知粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生300个粒子，粒子质量为m 、电荷量为－q .这种粒子产生后，在电场力作用下从静止开始运动．设粒子一旦碰到金属板，它就附在金属板上不再运动，且电荷量同时消失，不影响A 、B 板电势．不计粒子的重力，不考虑粒子之间的相互作用力．已知上述物理量l ＝0.6m ，U 0=1.2×103 V ，T =1.2×10−2 s ，m =5×10−10 kg ，q =1.0×10−7 C.
（1）在t ＝0时刻产生的粒子，会在什么时刻到达哪个极板？
（2）在t ＝0到t ＝T
2这段时间内哪个时刻产生的粒子刚好不能到达A 板？
（3）在t ＝0到t ＝T
2这段时间内产生的粒子有多少个可到达A 板？
24．(14分)如图所示，绝缘水平地面上有宽L＝0.4 m的匀强电场区域，电场强度E＝6×105 N/C，方向水平向左．不带电的绝缘物块B静止在电场边缘的O点，质量m A＝1×10−2kg、带电量q＝+5×10−8C的物块A 在距O点s＝2.25m处以v0＝5m/s的水平初速度向右运动，并与B发生碰撞，假设碰撞前后A、B构成的系统没有动能损失．A的质量是B的k(k>1)倍，A、B与地面间的动摩擦因数都为0.2，物块均可视为质点，且A的电荷量始终不变，取g＝10 m/s2.
（1）求A到达O点与B碰撞前的速度大小；
（2）求碰撞后瞬间A和B的速度大小；
（3）讨论k在不同取值范围时电场力对A做的功．。