2020-2021学年湖北省荆门市龙泉中学高二(上)期末物理试卷【附答案】

2020-2021学年湖北省荆门市龙泉中学高二（上）期末物理试卷一、选择题．共10个小题，每小题5分，共50分．在给出的四个选项中至少有一项是符合题意的，选出符合题意的选项，把代号填入答题卡的答题栏中，全部选对得5分，选不全得3分，不选或选错得0分．
1．（5分）关于分子的热运动，下述正确的是（）
A．分子的热运动就是布朗运动
B．布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动，它反映液体分子的无规则运动
C．温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越激烈
D．物体的速度越小，内部分子的热运动越激烈
2．（5分）如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B 的两边分别盛有气体甲和乙。

现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。

则在移动P的过程中（）
A．外力对乙做功；甲的内能不变
B．外力对乙做功；乙的内能不变
C．乙传递热量给甲；乙的内能增加
D．乙的内能增加；甲的内能不变
3．（5分）分子间的引力、斥力都与分子间距离有关，下列说法中正确的是（）
①无论分子间的距离怎样变化，分子间的引力、斥力总是相等的
②无论分子间的距离怎样变化，分子间的斥力总小于引力
③当分子处于平衡位置时，分子间的斥力和引力的大小相等
④当分子间距离增大时，分子间的斥力比引力减小得快
A．①②B．③④C．①③D．②④
4．（5分）如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用．关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是（）
A．导线a所受安培力的合力方向向右
B．导线c所受安培力的合力方向向右
C．导线c所受安培力的合力方向向左
D．导线b所受安培力的合力方向向左
5．（5分）如图所示，在粗糙、绝缘且足够大的水平面上固定着一个带负电的点电荷Q，将一个质量为m带电量为q的小金属块（可视为质点）放在水平面上并由静止释放，金属块将在水平面上沿远离Q的方向开始运动，设水平面足够大，则在金属块运动的整个过程中有（）
A．电场力对金属块做的功的值等于金属块增加的机械能
B．金属块的电势能先减小后增大
C．金属块的加速度一直减小
D．电场对金属块所做的功的数值一定等于摩擦产生的热量
6．（5分）根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（）
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大
7．（5分）如图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为+q和﹣q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向右的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线被拉紧．则当两小球均处于平衡时的可能位置是下图中的哪几个（）
A．B．
C．D．
8．（5分）如图所示，当a、b间的电压为4v时，电流表G的指针刚好满偏．当a、b间的电压为3v时，如果仍要使表头G满偏，下列措施一定可行的是（）
A．保持R2不变，增大R1B．保持R2不变，减小R1
C．增大R1，增大R2D．增大R2，减小R1
9．（5分）如图所示，R1和R2都是“4W，100欧”的电阻，R3是“1W，100欧”的电阻，则AB间允许消耗的最大功率是（）
A．1.5W B．9W C．6W D．3W
10．（5分）实验室用的小灯泡灯丝的I﹣U特性曲线可用以下哪个图象来表示（考虑灯丝的电阻随温度的升高而增大）（）
A．B．
C．D．
二．实验题（共18分）
11．（5分）（1）在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，给出下列器材，应选用是（用字母表示）．
A.6V的交流电源
B.6V的直流电源
C.100V的直流电源
D．量程0～0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表
E．量程0～300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表
（2）该实验装置如图所示，如果以a、b两个电极的连线为x轴，以相距l＝0.1 a、b连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定置于y轴上的某一点，合上开关S，而将另一探针由O点左侧沿x轴正方向移到O点右侧的过程中，灵敏电流表G的指针与零刻度夹角的变化情况是．
A．逐渐增大B．逐渐减小C．先变大后变小D．先变小后变大．
12．（3分）在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为n，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上（如图）测得油膜占有的小正方形个数为m．用以上字母表示油酸分子的大小d＝．
13．（4分）某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时，测得的结果如图甲所示，则该金属丝的直径d＝mm．另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图乙所示，则该工件的长度L＝cm．
14．（6分）某待测电阻R x的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A．电流表A1（量程150mA，内阻r1＝10Ω）
B．电流表A2（量程20mA，内阻r2＝30Ω）
C．定值电阻R0＝100Ω
D．滑动变阻器R，最大阻值为10Ω
E．电源E，电动势E＝4V（内阻不计）
F．开关S及导线若干
①根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的，请你在方框内
画出测量R x的一种实验原理图（图中元件作用题干中相应英文字母符号标注）．
②实验时电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，用已知和测得的物理量表示R x
＝．
三、计算题（52分＝12分+15分+12分+13分）
15．（12分）如图所示，两个可看成点电荷的带正电小球A和B位于同一竖直线上，在竖直向上的匀强电场中保持不变的距离沿竖直方向匀速下落．已知A球带电荷量为Q，质量为4m，B球带电荷量为4Q，质量为m，求匀强电场的场强大小和两球间的距离．
16．（15分）一长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中。

开始时，将线与小球拉成水平，小球静止在A点，
释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点且速度恰好为零。

试求：
（1）AB两点的电势差U AB；
（2）匀强电场的场强大小；
（3）在A、B两处绳子拉力的大小。

17．（12分）如图所示，在平行板电容器之间有匀强电场，一带电粒子（重力不计）以速度v0垂直电场线射入电场，经过时间t1穿越电场，粒子的动能由E K增加到2E K；若这个带电粒子以速度2v0垂直进入该电场，经过时间t2穿越电场．求：
（1）带电粒子两次穿越电场的时间之比t1：t2；
（2）带电粒子第二次穿出电场时的动能．
18．（13分）如图所示，有一台提升重物用的直流电动机M，电枢的内阻为r＝0.60Ω，与电动机串联的定值电阻阻值为R＝10Ω，电路的路端电压为U＝160V．图中理想电压表的示数为110V．
求：
（1）通过电动机的电流I是多大？
（2）电动机的输入功率P是多大？
（3）电动机的机械功率P′是多大？
2020-2021学年湖北省荆门市龙泉中学高二（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题．共10个小题，每小题5分，共50分．在给出的四个选项中至少有一项是符合题意的，选出符合题意的选项，把代号填入答题卡的答题栏中，全部选对得5分，选不全得3分，不选或选错得0分．
1．（5分）关于分子的热运动，下述正确的是（）
A．分子的热运动就是布朗运动
B．布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动，它反映液体分子的无规则运动C．温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越激烈
D．物体的速度越小，内部分子的热运动越激烈
【解答】解：A、布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故A错误B正确。

C、温度越高，布朗运动越激烈，悬浮微粒越小，布朗运动越激烈，故C正确。

D、物体的速度是宏观量，而分子的热运动是微观量，它们之间没有关系，故D错误。

故选：BC。

2．（5分）如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B 的两边分别盛有气体甲和乙。

现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。

则在移动P的过程中（）
A．外力对乙做功；甲的内能不变
B．外力对乙做功；乙的内能不变
C．乙传递热量给甲；乙的内能增加
D．乙的内能增加；甲的内能不变
【解答】解：隔板B是导热的，说明甲、乙两部分气体间有热传递；容器和活塞是绝热的，说明容器内气体与外界没有热交换。

当将活塞P向B移动一段距离时，活塞压缩气体对气体乙做功，根据热力学第一定律分析得知，乙的内能增加，温度升高。

由于隔板B是导热的，而升温后的乙气体温度比甲高，故热量由乙传向甲，甲的内能增加。

故选：C。

3．（5分）分子间的引力、斥力都与分子间距离有关，下列说法中正确的是（）
①无论分子间的距离怎样变化，分子间的引力、斥力总是相等的
②无论分子间的距离怎样变化，分子间的斥力总小于引力
③当分子处于平衡位置时，分子间的斥力和引力的大小相等
④当分子间距离增大时，分子间的斥力比引力减小得快
A．①②B．③④C．①③D．②④
【解答】解：①②、分子间同时存在引力和斥力，分子引力和分子斥力都随分子间距的增大而减小，随距离的减小而增大，斥力总是比引力变化快，分子之间的距离比较小时斥力大于引力，而分子之间的距离比较大时，分子斥力小于引力。

故①②错误。

③、平衡位置即分子引力和分子斥力相等的位置，故③正确。

④、分子间同时存在引力和斥力，分子引力和分子斥力都随分子间距的增大而减小，随
距离的减小而增大，斥力总是比引力变化快，故④正确
则B正确，ACD错误
故选：B。

4．（5分）如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用．关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是（）
A．导线a所受安培力的合力方向向右
B．导线c所受安培力的合力方向向右
C．导线c所受安培力的合力方向向左
D．导线b所受安培力的合力方向向左
【解答】解：对a来说，受到b的斥力和C的引力，而b靠近a，所以对a的作用力更大，所以a受到的合力向左，
对b来说，受到a、c的拆力，并且是相等的，所以b受到的合力为0，
对c来说，和a的情况正好相反，所以合力向右。

故选：B。

5．（5分）如图所示，在粗糙、绝缘且足够大的水平面上固定着一个带负电的点电荷Q，将一个质量为m带电量为q的小金属块（可视为质点）放在水平面上并由静止释放，金属块将在水平面上沿远离Q的方向开始运动，设水平面足够大，则在金属块运动的整个过程中有（）
A．电场力对金属块做的功的值等于金属块增加的机械能
B．金属块的电势能先减小后增大
C．金属块的加速度一直减小
D．电场对金属块所做的功的数值一定等于摩擦产生的热量
【解答】解：A、在整个运动的过程中，金属块先加速后减速到零，动能变化为零，重力势能不变，所以机械能没有增加。

故A错误。

B、在整个运动的过程中，电场力一直做正功，电势能一直减小。

故B错误。

C、开始时，电场力大于摩擦力，运动的过程中，电场力逐渐减小，则加速度减小，
然后摩擦力大于电场力，加速度又逐渐增多，所以加速度先减小后增大。

故C错误。

D、根据能量守恒定律知，在整个过程中动能变化为零，重力势能不变，则电场力做的
功全部转化为摩擦产生的热量。

故D正确。

故选：D。

6．（5分）根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（）
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大
【解答】解：α粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知：从a运动到b过程中电
场力做负功，电势能增加，动能减小，从b运动到c过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，整个过程中由于a与c在同一等势线上，故电场力不做功，AB错误，C 正确；
根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此α粒子加速度先增大后减小，故D错误。

故选：C。

7．（5分）如图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为+q和﹣q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向右的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线被拉紧．则当两小球均处于平衡时的可能位置是下图中的哪几个（）
A．B．
C．D．
【解答】解：首先取整体为研究对象，整体受到重力、电场力和绳子的拉力，
由于两个电场力的和即F电＝qE+（﹣qE）＝0
所以重力和绳子的拉力是一对平衡力，即上边的绳子对小球的拉力在竖直方向上，所以上边的绳子保持在绳子位置上。

再以乙球为研究对象，受水平向右的电场力、竖直向下的重力和沿绳方向的弹力，在三力作用下处于平衡状态，所以2绳应与竖直方向有向右偏转的夹角，故A图正确；
故选：A。

8．（5分）如图所示，当a、b间的电压为4v时，电流表G的指针刚好满偏．当a、b间的电压为3v时，如果仍要使表头G满偏，下列措施一定可行的是（）
A．保持R2不变，增大R1B．保持R2不变，减小R1
C．增大R1，增大R2D．增大R2，减小R1
【解答】解：电流表与R1并联，电路总电压变小，要使电流表示数不变，电阻R1两端电压应保持不变，应增大R1阻值或减小R2阻值，故A正确，BCD错误；
故选：A。

9．（5分）如图所示，R1和R2都是“4W，100欧”的电阻，R3是“1W，100欧”的电阻，则AB间允许消耗的最大功率是（）
A．1.5W B．9W C．6W D．3W
【解答】解：R1和R2都是“4W，100Ω”的电阻，额定电流为：I1＝I2＝；
R1和R2额定电压为：U1＝U2＝I1R1＝0.2A×100Ω＝20V；
R3是“1W，100Ω”的电阻，同理，其额定电流为I3＝0.1A，额定电压为U3＝10V；
R2与R3并联电路的最大电压为10V，故最大电流为：I＝＝＝0.2A；
再与R1串联，最大电流为0.2A，电阻R1两端的电压为U R1＝R1I＝100×0.2V＝20V 最大电压为：U max＝20V+10V＝30V；
故最大功率为：P＝30V×0.2A＝6W
故选：C。

10．（5分）实验室用的小灯泡灯丝的I﹣U特性曲线可用以下哪个图象来表示（考虑灯丝的电阻随温度的升高而增大）（）
A．B．
C．D．
【解答】解：根据欧姆定律I＝，得到I＝U，由数学知识得知，I﹣U图象的斜率大
小表达电阻的倒数，因此I﹣U特性曲线是过原点的向电压轴倾斜的曲线，故A正确，BCD错误。

故选：A。

二．实验题（共18分）
11．（5分）（1）在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，给出下列器材，应选用是BE（用字母表示）．
A.6V的交流电源
B.6V的直流电源
C.100V的直流电源
D．量程0～0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表
E．量程0～300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表
（2）该实验装置如图所示，如果以a、b两个电极的连线为x轴，以相距l＝0.1 a、b连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定置于y轴上的某一点，合上开关S，而将另一探针由O点左侧沿x轴正方向移到O点右侧的过程中，灵敏电流表G的指针与零刻度夹角的变化情况是D．
A．逐渐增大B．逐渐减小C．先变大后变小D．先变小后变大．
【解答】解：（1）A、B、C本实验恒定电流场模拟静电场，a电极相当于正电荷，b电极相当于负电荷，需要低压直流电流，故AC错误，B正确．
D、E要用探针找到等势点，电流表的灵敏度较高，指针能向左、右偏转．故D错误，E
正确．
故选：BE．
（2）将一个探针固定于y轴上的某一点，将另一探针由O点左侧沿x轴正方向移到O 点右侧的过程中，两探针间电势差先减小后增大，则灵敏电流表G的指针与零刻度夹角先变小后变大．故D正确，ABC错误．
故答案为：（1）BE，（2）D
12．（3分）在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为n，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上（如图）测得油膜占有的小正方形个数为m．用以上字母表示油酸分子的大小d＝．
【解答】解：由题意可知，一滴酒精油酸溶液的体积V0＝；
其中纯油酸的体积为V′＝
所形成的油膜的面积为S＝ma2，
所以油膜的厚度，即为油酸分子的直径为d＝＝
故答案为：．
13．（4分）某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时，测得的结果如图甲所示，则该金属丝的直径d＝ 2.706mm．另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图乙所示，则该工件的长度L＝ 5.015cm．
【解答】解：（1）螺旋测微器的固定刻度读数为2.5mm，可动刻度读数为0.01×20.6mm ＝0.206mm，
所以最终读数为：2.5mm+0.206mm＝2.706mm．
（2）游标卡尺的固定刻度读数为5cm，游标尺上第3个刻度游标读数为0.05×3mm＝
0.15mm＝0.015cm，
所以最终读数为：5cm+0.015cm＝5.015cm；
故答案为：2.706，5.015
14．（6分）某待测电阻R x的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A．电流表A1（量程150mA，内阻r1＝10Ω）
B．电流表A2（量程20mA，内阻r2＝30Ω）
C．定值电阻R0＝100Ω
D．滑动变阻器R，最大阻值为10Ω
E．电源E，电动势E＝4V（内阻不计）
F．开关S及导线若干
①根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的，请你在方框内
画出测量R x的一种实验原理图（图中元件作用题干中相应英文字母符号标注）．
②实验时电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，用已知和测得的物理量表示R x
＝．
【解答】解：①：根据I＝可知，应用电流表测量待测电阻的电流；
考虑将电流表与定值电阻串联改装为电压表，由U＝
＝2.6V，所以可行；
由于待测电阻满足，所以电流表应用外接法；
由上面分析可知，改装后的电压表量程最大为2.6V远小于电源电动势，所以变阻器应采用分压式接法，电路图如图所示：
②：根据欧姆定律应有：＝；
解得：＝；
故答案为：（1）如图
（2）
三、计算题（52分＝12分+15分+12分+13分）
15．（12分）如图所示，两个可看成点电荷的带正电小球A和B位于同一竖直线上，在竖直向上的匀强电场中保持不变的距离沿竖直方向匀速下落．已知A球带电荷量为Q，质量为4m，B球带电荷量为4Q，质量为m，求匀强电场的场强大小和两球间的距离．
【解答】解：以A为研究对象，由平衡条件得：
以B为研究对象，由平衡条件得：
联立解得：E＝
答：匀强电场的场强大小和两球间的距离分别为，
16．（15分）一长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中。

开始时，将线与小球拉成水平，小球静止在A点，释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点且速度恰好为零。

试求：
（1）AB两点的电势差U AB；
（2）匀强电场的场强大小；
（3）在A、B两处绳子拉力的大小。

【解答】解：（1）小球由A到B过程中，由动能定理得：
mgLsin60°+qU AB＝0
所以U AB＝﹣；
（2）场强大小为：E＝＝
（3）小球在AB间摆动，由对称性得知，B处绳拉力与A处绳拉力相等，而在A处，由水平方向平衡有：
F TA＝Eq＝mg，所以F TB＝F TA＝mg。

答：（1）AB两点的电势差U AB为﹣；
（2）匀强电场的场强大小是；
（3）小球到达B点时，细线对小球的拉力大小是mg。

17．（12分）如图所示，在平行板电容器之间有匀强电场，一带电粒子（重力不计）以速度v0垂直电场线射入电场，经过时间t1穿越电场，粒子的动能由E K增加到2E K；若这个带电粒子以速度2v0垂直进入该电场，经过时间t2穿越电场．求：
（1）带电粒子两次穿越电场的时间之比t1：t2；
（2）带电粒子第二次穿出电场时的动能．
【解答】解：设平行板电容器板长为L．
（1）粒子水平方向做匀速直线运动，则有
第一次：L＝v0t1
第二次：L＝2v0t2
得到，t1：t2＝2：1
（2）根据动能定理得
第一次：qEy1＝2E K﹣E K；①
第二次：qEy2＝E K′﹣4E K；②
由y1＝，，t1：t2＝2：1 得，y1：y2＝4：1，
代入①②得，E k′＝
答：
（1）带电粒子两次穿越电场的时间之比t1：t2为2：1．
（2）带电粒子第二次穿出电场时的动能是．
18．（13分）如图所示，有一台提升重物用的直流电动机M，电枢的内阻为r＝0.60Ω，与电动机串联的定值电阻阻值为R＝10Ω，电路的路端电压为U＝160V．图中理想电压表的示数为110V．
求：
（1）通过电动机的电流I是多大？
（2）电动机的输入功率P是多大？
（3）电动机的机械功率P′是多大？
【解答】解：（1）电动机和电阻串联，所以电流相等，
电阻R两端电压U1＝160﹣110＝50V，
I＝
（2）电动机的电功率P＝UI＝110×5＝550W，
（3）电动机的热功率P热＝I2r＝15W，所以电动机的机械功率P′＝P﹣P热＝535W 答：（1）通过电动机的电流I是5A （2）电动机的输入功率P是550W （3）电动机的机械功率P′是535W。