湖北省潜江市2023-2024学年高二上学期10月考试物理试题含解析

潜江高二年级10月考试物理试卷（答案在最后）
（考试时间：75分钟试卷满分：100分）
一、选择题（本题共10个小题，共40分，下列各题的四个选项中，第1-7题只有一项是符合题意，第8-10题有多个答案符合要求，全部选对得4分，选不全得2分，有错选得0分。

）
1.法拉第是英国著名物理学家、化学家，他虽然出身贫寒而未受过正规教育，但却在众多领域作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范．下列有关法拉第的科学贡献的说法中不正确．．．的是(
)
A.发现电磁感应现象
B.提出场的概念解释电、磁作用本质
C.提出分子电流假说
D.用场线形象描述电场和磁场
【答案】C 【解析】
【详解】A ．法拉第发现了电磁感应现象，故A 不符合题意；B ．法拉第提出场的概念解释电、磁作用本质，故B 不符合题意；C ．安培提出分子电流假说，故C 符合题意；
D ．法拉第用场线形象描述电场和磁场，故D 不符合题意。

故选C 。

2.如图所示，光滑水平面上有三个带电小球a 、b 、c （均可视为质点），它们所带电荷量的绝对值分别为1q 、
2q 、3q ，且1q 为正电荷，在它们之间的静电力相互作用下均处于平衡状态，则（
）
A.2q 带正电
B.a 对b 库仑力方向水平向右
C.=
D.13
q q >【答案】C 【解析】【分析】
【详解】AB ．因3q 电性不确定，2q 可带正电也可带负电，a 对b 库仑力方向可能水平向右也可能水平向左，
AB 错误；
C ．设a 、b 之间的距离为1r ，b 、c 之间的距离为2r ，由题意可知都处于平衡状态，对a 球有
1312
22
112()q q q q k
k r r r =+对c 球有
2313
22
212()q q q q k
k r r r =+
解得
112r
r r =
+212
r r r =+
两式相加可得
121212
1r r
r r r r +=+=++
即有
+=C 正确；
D ．因为2q 、3q 的电性不确定，所以无法确定1q 、3q 的大小，D 错误。

故选C 。

3.在光滑绝缘的水平面上，存在一个水平方向的匀强电场，电场强度大小为E ，在该电场中一个半径为R 的圆周，其中PQ 为直径，C 为圆周上的一点，在O 点将一带正电的小球以相同的初速率向各个方向水平射出时，小球可以到达圆周的任何点，但小球到达C 点时的速度最大，已知PQ 与PC 间的夹角为θ=30°，则关于该电场强度E 的方向及PC 间的电势差大小说法正确的是（
）
A.E 的方向为由P 指向Q ，PC U =
B.E 的方向为由Q 指向C ，32
PC ER U =
C.E 的方向为由P 指向C ，2PC U ER =
D.E 的方向为由O 指向C ，32
PC ER U =【答案】D 【解析】
【详解】从O 点运动到C 点，根据动能定理
qU OC =E k
因为到达C 点时的小球的动能最大，所以U OC 最大，即在圆周上找不到与C 电势相等的点。

所以与C 点电势相等的点在过C 点的切线上。

所以E 的方向为由O 指向C ，连接CO ，并延长，如图
则
∠PCD =θ=30°
23cos 2cos cos 2cos 302
PC ER U PC E E R E R θθθ︒=⋅⋅⋅⋅⨯=
＝＝故选D 。

4.如图所示，质量分别为1m 、2m 的两个带同种电荷的小球A 、B ，分别用长为l 的绝缘细线悬挂在同一点
O ，两细线与竖直方向各成一定的角度α、β，两小球用一绝缘轻质弹簧相接，A 、B 球连线与过O 点竖
直线交于C 点，初始时刻弹簧处在压缩状态，现增加A 球的电荷量，下列说法中正确的是（
）
A.两细线的拉力之比变大
B.两细线的夹角不变
C.AC 与BC 的长度之比不变
D.OC 长度一定变大
【答案】C 【解析】
【详解】对两小球受力分析如图
1F 、1F '为A 、B 两小球之间的库仑力，2F 、2F '为两小球之间的弹簧弹力，满足
1212F F F F F F ''
=++'==对A 球受力分析，F 、1T 、1m g 、三力满足相似三角形，则有
11m g T F
OC OA AC
==同理对B 球亦有
22m g T F OC OB BC
='
=当A 球的电荷量增大则两球距离会增大，夹角α、β增大，但仍有
1122T m T m =，2
1
m AC BC m =绳长不变，C 点上移，OC 长度变小。

故选C 。

5.如图所示，已知电源的内阻为r ，外电路的固定电阻0R r =，可变电阻x R 的总电阻为2r ，在x R 的滑动触头从A 端滑向B 端的过程中（
）
A.x R 消耗的功率减小
B.x R 消耗的功率先增大后减小
C.电源内部消耗的功率减小
D.0R 消耗的功率减小【答案】A 【解析】
【详解】AB ．x R 消耗的功率为
()
22
2
2
2
044x
x x x x x
E R E P I R r R R r R r
R ==
=
++++根据数学知识可知当2x R r =时，x P 最大；当2x R r <时，x P 随x R 的增大而增大；当2x R r >时，x P 随x R 的增大而减小。

在x R 的滑动触头从A 端滑向B 端的过程中，R x 从2r 逐渐减小至零，所以P x 一直减小，故A 正确，B 错误；
CD ．在x R 的滑动触头从A 端滑向B 端的过程中，电路中电流一直增大，根据2P I R =可知电源内部消耗的功率和0R 消耗的功率都增大，故CD 错误。

故选A 。

6.在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示，一根金属管线平行于水平地面。

有一种探测方法，首先给金属长直管线通上恒定电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：
①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a ；②在a 点附近的地面上，找到与a 点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF ；③在地面上过a 点垂直于EF 的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b 、c 两点，测得b 、c 两点距离为L 。

由此可确定（
）
A.金属管线在EF 正下方，深度为2L
B.金属管线在EF 正下方，深度为
12
L
C.金属管线的走向垂直于EF ，深度为2
L D.金属管线在EF 正下方，深度为L 【答案】B 【解析】
【详解】用测量仪在金属管线附近的水平地面，上找到磁感应强度最强的某点，记为a ，说明a 点离电流最近；找到与a 点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF ，故说明这些点均离电流最近，根据电流应该时是平行EF ，画出左侧视图，如图所示
b 、
c 间距为L ，且磁场方向与地面夹角为45°，故深度为2
L 。

故选B 。

7.如图所示为汽车启动电路原理图，汽车电动机启动时车灯会瞬间变暗。

在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10A ；电动机启动时电流表的示数为58A 。

已知电源的电动势为12.5V ，内阻为0.05 ，设电流表的内阻不计、车灯的电阻不变。

则（
）
A.车灯的电阻为1.0Ω
B.电动机的内阻为0.2Ω
C.打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为480W
D.打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为60%【答案】C 【解析】
【详解】A ．根据闭合电路欧姆定律，车灯的电阻为
12.50.05 1.210
E R r I =
-=Ω-Ω=ΩA 错误；
B ．电动机启动时，电路外电压为
12.5V 580.05V 9.6V
U E I r '=-=-⨯=外流过车灯电流为
19.6
A 8A 1.2
U I R =
==外流过电动机电流为
2150A
I I I '=-=由于电动机启动时会产生反向电动势E ，可知电动机的内阻应满足
M 29.6
0.19250
U r I <
=Ω=Ω外B 错误；
C ．打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为
29.650W 480W
P U I ==⨯=外C 正确；
D ．打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为
9.676.8%
12.5
U P P E η====外出
总
D错误；
故选C。

8.如图所示，在水平放置的光滑金属板正上方有一带正电的点电荷Q，上表面绝缘，下表面接地．带正电的金属小球(可视为质点，且不影响原电场)，自左以初速度v0在金属板上向右运动，在运动的过程中：（）
A.小球先减速运动，后加速运动
B.小球一直做匀速直线运动
C.小球受到电场力的冲量为零
D.小球受到的电场力做功为零
【答案】BD
【解析】
【详解】金属板在Q的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直，小球所受电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，由于电场力与小球的速度方向垂直，电场力对小球不做功，但是电场力的冲量不为零，根据动能定理得知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动．故AC错误，BD正确．故选BD．
【点睛】本题关键抓住静电平衡导体的特点：整体导体是一个等势体，表面是一个等势面．
9.如图所示，空间有竖直向下的匀强电场E，从倾角30°的斜面上A点平抛一带电小球，落到斜面上的B 点，空气阻力不计，下列说法中正确的是（）
A.若将平抛初速度减小一半，则小球将落在AB两点的中点
B.平抛初速度不同，小球落到斜面上时的速度方向与斜面间的夹角不同
C.平抛初速度不同，小球落到斜面上时的速度方向与斜面间夹角正切值一定相同，等于2tan30°
D.若平抛小球的初动能为6J，则落到斜面上时的动能为14J
【答案】D
【解析】
【详解】小球受重力和电场力，电场力既可向上也可向下，球做类平抛运动，加速度a 固定，向下；根据类平抛运动的分运动规律，有
0x v t ＝212
y at =
tan 30y
x ︒=
故
00
2tan 303v t a a
︒=
=2
03x a =
2023v y a
=
A.
若将平抛初速度减小一半，根据
2
03x a =
2023v y a
=
x 和y 均减小为原来的
1
4
，A 错误；BC.小球落到斜面上时的速度方向与水平方向的夹角的正切值
()0
tan tan 302tan 30at
v αθ=︒+=
=︒θ为小球落在斜面上时速度与斜面间的夹角。

故平抛初速度不同，小球落到斜面上时的速度方向与斜面间的夹角相同，但正切值不等于2tan30°，BC 错误；
D.若平抛小球的初动能为6J
，由于小球落到斜面上时的速度方向与斜面间的夹角的正切值为
0tan 2tan 303
at v α=
=︒=初动能为
2
0016J 2
k E mv =
=末动能
22221011()6J (6J 14J 223
k y E mv m v v =
=+=+⨯=D 正确。

故选D 。

10.如图所示，带电荷量为6(0)Q Q >的球1固定在倾角为30︒光滑绝缘斜面上的a 点，其正上方L 处固定一电荷量为Q -的球2，斜面上距a 点L 处的b 点有质量为m 的带电球3，球3与一端固定的绝缘轻质弹簧
相连并在b 点处于静止状态。

此时弹簧的压缩量为
2
L
，球2、3间的静电力大小为2mg 。

迅速移走球1后，
球3沿斜面向下运动。

g 为重力加速度，球的大小可忽略，下列关于球3的说法正确的是（
）
A.带负电
B.运动至a
C.运动至a 点的加速度大小为2g
D.运动至ab 中点时对斜面的压力大小为4
6
mg 【答案】BCD 【解析】
【详解】A ．由题意可知三小球构成一个等边三角形，小球1和3之间的力大于小球2和3之间的力，弹簧处于压缩状态，故小球1和3一定是斥力，小球1带正电，故小球3带正电，故A 错误；B ．小球3运动至a 点时，弹簧的伸长量等于2
L
，根据对称性可知，小球2对小球3做功为0；弹簧弹力做功为0，故根据动能定理有
2
1
sin 2
mgL mv θ=解得
v =故B 正确；
C ．小球3在b 点时，设小球3的电荷量为q ，有
22
qQ mg k L =设弹簧的弹力为F ，根据受力平衡，沿斜面方向有
226sin 30sin 30q Q qQ F k
k mg L L
⋅=-︒-︒解得9=4
F mg 小球运动至a 点时，弹簧的伸长量等于2
L ，根据对称性可知2sin 30sin 30qQ F k mg ma L
+︒-︒=解得
2a g =故C 正确；
D ．当运动至ab 中点时，弹簧弹力为0，此时小球2对小球3
的力为
2324423323
2qQ mg F k
k mg L ==⋅=⨯=斜面对小球的支持力为N 2332334cos30236
F mg F mg mg mg =︒-=-=根据牛顿第三定律可知，小球对斜面的压力大小为
3346mg -，故D 正确。

故选BCD 。

二、实验题
11.某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ时。

（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为___________cm ；
（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为___________mm。

【答案】①.5.025②.4.700（4.690或4.701）
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]游标为20分度，其测量精度为0.05mm，则游标卡尺的读数：游标卡尺主尺读数为50mm，游标读数为
5×0.05mm=0.25mm
所以最终读数为
50.25mm=5.025cm
(2)[2]螺旋测微器固定刻度读数为4.5mm，可动刻度读数为
20.0×0.01mm=0.200mm
最终读数为
d=4.5mm+0.200mm=4.700mm
12.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．
(1)应该选择的实验电路是图中的________(选填“甲”或“乙”)．
(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干，以及以下器材：
A．电压表(0～15V)
B．电压表(0～3V)
C．滑动变阻器(0～50Ω)
D．滑动变阻器(0～500Ω)
实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________；(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在如图的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线_________.
序号123456
电压U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10
电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E＝________
V，内电阻r＝________Ω.
(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化．下列各示意图中正确反映P－U关系的是________．
【答案】①.甲②.B ③.C ④.⑤.
1.50(1.49～1.51)
⑥.0.83(0.81～0.85)⑦.C
【解析】【详解】（1）干电池的内阻较小，电压表的分流作用可以忽略，可以用滑动变阻器中的电流来代替干路中的电流，所以选甲图电路．（注意：两种实验电路都存在系统误差，题图甲实际测量的电阻是电源内阻与电压表的并联电阻，而图乙测量的电阻是电池内阻与电流表内阻之和）
（2）一节干电池的电动势为1.5V ，依据精确测量的原则，电压表应该选用B ，电源的内阻较小，为了调节方便，滑动变阻器应该选C ．
（3）画线时第4个点的误差较大，将其舍去，其他点连成直线，就得到电源的U-I 图线．
（4）在（3）中图线中，U 轴上的截距为该电源的电动势1.5V ，图线的斜率为该电源的内阻
1.5 1.00.830.6
r -=Ω=Ω（5）当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即电源的输出功率随着U 先变大再变小，
A 、
B 错误；输出功率与路端电压的关系可以表示为：()E U U P r
-=出，由数学知识可得C 正确，D 错误．三、解答题
13.如图所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故．参考这条曲线回答下列问题(不计电流表和电源的内阻)．
(1)若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V 电阻为零的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻．
(2)如图所示，将两个这样的电灯并联后再与10Ω的定值电阻串联，接在电动势为8V 电阻不计的电源上，求通过电流表的电流值和每个灯泡的电阻．
【答案】(1)0.4A
10Ω(2)0.6A 6.7Ω
【解析】【详解】(1)三个灯串联时，每个灯的电压为4V ，由图象知，当灯泡两端的电压为4V 时，灯泡的电流为0.4A.，灯泡的电阻为：
4100.4
U R I ==Ω=Ω；(2)在上图中，若设灯泡电流为I ，两端电压为U ，由欧姆定律得：E ＝2IR 0＋U ，即：
U ＝8－20I ，
将U ＝8－20I 函数关系图象作在题图中，如图所示，两图线交点为(2V,0.3A)，可得此种情况下电流为0.3A.
通过电流表的电流值为：
I A ＝2I ＝0.6A ，灯泡的电阻为：
2 6.70.3
U R I ==Ω=Ω；14.如图所示，在绝缘水平面上，相距为L 的A 、B 两点处分别固定着两个等量正电荷，a 、b 是AB 连线上
两点，其中Aa =Bb =4
L ，O 为AB 的中点，一质量为m 带电量为+q 的小滑块（可视为质点）以初动能0E 从a 点出发，沿AB 直线向b 点运动，其中小滑块第一次经过O 点时的动能为初动能的n 倍（n ＞1）
，到达b 点时动能恰好为零，小滑块最终停在O 点，求：
(1)小滑块与水平面间的滑动摩擦因数；
(2)Ob 两点间的电势差；
(3)小滑块运动的总路程为多少。

【答案】(1)02E mgL μ=
；(2)0212Ob n E U q -=-（）；(3)214
n L +【解析】【详解】（1）对小滑块受力分析，如下图所示
各点的电势和动能，如下图所示
由4
L Aa Bb ==，O 为AB 连线的中点得a 、b 关于O 点对称，则ab 0
U =设小滑块与水平面间的摩擦力大小为f ，对于滑块从a →b 过程，由动能定理得
ab 002
L qU f E -⋅=-f mg
μ=联立求得
02E mgL
μ=
（2）对于滑块从O →b 过程，由动能定理得
Ob 004
L qU f
nE -=-联立解得()0
Ob 212n E U q
-=-（3）对于小滑块从a 开始运动到最终在О点停下的整个过程，由动能定理得
aO 0
0q U fs E ⋅-=-()0aO Ob 212n E U U q
-=-=联立解得214
n s L +=15.如图甲所示，A 和B 是真空中正对面积很大的平行金属板，位于两平行金属板正中间的O 点有一个可以连续产生粒子的粒子源，AB 间的距离为L 。

现在A 、B 之间加上电压U AB 随时间变化的规律如图乙所示，粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生N 个相同粒子，这种粒子产生后，在电场力作用下由静止开始运动，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。

已知粒子质量为105010kg m .-=⨯，电荷量71.010C q -=⨯， 1.2m L =，301210V U .=⨯，21210s T .-=⨯，
忽略粒子重力，不考虑粒子之间的相互作用力，求：
（1）t ＝0时刻产生的粒子，运动到B 极板所经历的时间t 0；（2）在02T -
时间内，产生的粒子不能到达B 板的时间间隔Δt ；（3）在02T -时间内，产生的粒子能到达B 板的粒子数与到达A 板的粒子数之比k 。

【答案】（1）32.4510s -⨯；（2）3210s -⨯；（3）2∶1
【解析】
【详解】（1）t =0时刻，粒子由O 到B 做匀加速直线运动
加速度
520 2.010m/s U q a mL
=
=⨯得333
010s 2.4510s 610s 2T t ---==⨯<
=⨯所以
33010s 24510s
t .--==⨯（2）对刚好不能到达B 极板的粒子，先做匀加速运动，达到速度v m 后，做匀减速运动，到达B 极板前速度减为0，设匀加速时间为Δt ，匀减速时间为't ∆，全程时间为t ，则匀加速的加速度
520 2.010m/s U q a mL
=
=⨯匀减速的加速度大小52
02 4.010m/s U q a mL =
=⨯'由
m v a t a't'
=∆=∆得
12
t't ∆=
∆所以32
t t t't =∆+∆=
∆由m 11132222
L v t a t t ==⋅∆⋅∆得
3210s t -∆==⨯（3）设刚好不能到达B 极板的粒子，反向加速到A 极板的时间为0
t '，由
得
3-30
10s<(-)=510s 2T t t -''==∆⨯即在0-2T 时间内，Δt 内返回的粒子都能打到A 极板上，所以。