2023-2024學(xué)年北京師大附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二（上）期中物理試卷

一、單項(xiàng)選擇題（本題共14小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)最符合題意。每小題3分，共42分）

• 1．某區(qū)域靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，a、b、c是電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　?。?/div>

  A．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為Eb＞Ea＞Ec

  B．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)電勢(shì)關(guān)系為φb＞φa＞φc

  C．電子在a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)能關(guān)系為Epc＞Epa＞Epb

  D．將質(zhì)子從b點(diǎn)由靜止釋放，僅在靜電力作用下它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)
  組卷：155引用：1難度：0.8

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• 2．為避免閃電造成損害，高大的建筑物會(huì)裝有避雷針。積雨云底層帶負(fù)電，由于靜電感應(yīng)使得避雷針的尖端帶上了正電。圖中虛線為避雷針周圍的等勢(shì)面，且相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等。避雷針尖端正上方a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為E_a、E_b，電勢(shì)分別為φ_a、φ_b。一帶負(fù)電的雨滴豎直下落經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是（　?。?/div>

  A．Ea＞Eb

  B．φa＞φb

  C．該雨滴從a下落至b的過(guò)程中，電勢(shì)能逐漸減少

  D．若該避雷針某時(shí)刻開(kāi)始放電，則放電電流從積雨云流向避雷針
  組卷：89引用：2難度：0.6

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• 3．在一個(gè)等邊三角形abc頂點(diǎn)b和c處各放入一個(gè)電荷量相等的點(diǎn)電荷時(shí)，測(cè)得a處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向與bc邊平行，如圖所示。拿走c處的點(diǎn)電荷后，則（　　）

  A．a(chǎn)處場(chǎng)強(qiáng)大小仍為E，方向由a指向b

  B．a(chǎn)處場(chǎng)強(qiáng)大小為 E 2 ，方向由b指向a

  C．a(chǎn)處電勢(shì)降低

  D．a(chǎn)、c兩點(diǎn)電勢(shì)相等
  組卷：389引用：2難度：0.4

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• 4．導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一個(gè)電荷量為+q的點(diǎn)電荷放在棒的中心軸線上，它距離導(dǎo)體棒的中心O為L(zhǎng)，如圖所示。靜電力常量為k,當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到靜電平衡后，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　　）

  A．棒上感應(yīng)電荷只分布在其表面

  B．棒左、右兩端的電勢(shì)相等

  C．點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為0

  D．棒上感應(yīng)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 kq L 2
  組卷：132引用：5難度：0.5

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• 5．甲、乙兩個(gè)帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為（-q,m）、（-q,4m），它們先后經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)由靜止開(kāi)始加速后，由同一點(diǎn)進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，兩粒子進(jìn)入時(shí)的速度方向均與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)方向垂直，如圖所示。粒子重力不計(jì)。則甲、乙兩粒子（　?。?/div>

  A．進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度大小之比為1：2

  B．離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能之比為1：1

  C．在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同

  D．離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度方向不同
  組卷：556引用：5難度：0.6

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• 6．已知光敏電阻在沒(méi)有光照射時(shí)電阻很大，并且光照越強(qiáng)其阻值越小。利用光敏電阻作為傳感器設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r及電阻R的阻值均不變。當(dāng)光照強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，則（　　）

  A．電燈L變暗

  B．電流表讀數(shù)減小

  C．電阻R的功率減小

  D．電源的輸出功率一定增大
  組卷：96引用：1難度：0.5

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• 7．2022年12月4日，神舟十四號(hào)乘組與十五號(hào)乘組完成在軌輪換后，返回地球．載人飛船返回艙進(jìn)入大氣層后，距地面10km左右時(shí)開(kāi)啟降落傘，速度減至約8m/s,接下來(lái)以這個(gè)速度在大氣中降落，在距地面1.2m時(shí)，返回艙的四臺(tái)緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始向下噴氣，艙體再次減速，到達(dá)地面時(shí)速度約為2m/s。由以上信息可知（　?。?/div>

  A．開(kāi)啟降落傘減速的過(guò)程中，艙體處于失重狀態(tài)

  B．在大氣中勻速降落過(guò)程中，艙體的機(jī)械能保持不變

  C．緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟過(guò)程中，航天員的加速度約為5g

  D．艙體與地面撞擊的過(guò)程中，撞擊力的沖量大于艙體重力的沖量
  組卷：224引用：4難度：0.7

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三、論述、計(jì)算題（本題共5小題。共40分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，畫出必要的示意圖。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）

• 20．對(duì)于同一物理問(wèn)題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個(gè)不同角度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻的理解其物理本質(zhì)。一段長(zhǎng)為l、電阻率為ρ、橫截面積為S的細(xì)金屬直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子電荷量為e、質(zhì)量為m。
  （1）當(dāng)該導(dǎo)線通有恒定的電流I時(shí)：
  ①請(qǐng)根據(jù)電流的定義，推導(dǎo)出導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率v；
  ②經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與金屬離子（即金屬原子失去電子后的剩余部分）的碰撞，該碰撞過(guò)程將對(duì)電子的定向移動(dòng)形成一定的阻礙作用，該作用可等效為施加在電子上的一個(gè)沿導(dǎo)線的平均阻力。若電子受到的平均阻力大小與電子定向移動(dòng)的速率成正比，比例系數(shù)為k。請(qǐng)根據(jù)以上的描述構(gòu)建物理模型，推導(dǎo)出比例系數(shù)k的表達(dá)式。
  （2）將上述導(dǎo)線彎成一個(gè)閉合圓線圈，若該不帶電的圓線圈繞通過(guò)圓心且垂直于線圈平面的軸勻速率轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中不會(huì)有電流通過(guò)，若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小發(fā)生變化，線圈中會(huì)有電流通過(guò)，這個(gè)現(xiàn)象首先由斯泰瓦和托爾曼在1917年發(fā)現(xiàn)，被稱為斯泰瓦-托爾曼效應(yīng)。這一現(xiàn)象可解釋為：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小均勻變化時(shí)，由于慣性，自由電子與線圈中的金屬離子間產(chǎn)生定向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。取線圈為參照物，金屬離子相對(duì)靜止，由于慣性影響，可認(rèn)為線圈中的自由電子受到一個(gè)大小不變、方向始終沿線圈切線方向的力，該力的作用相當(dāng)于非靜電力的作用。
  已知某次此線圈勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，該切線方向的力的大小恒為F．根據(jù)上述模型回答下列問(wèn)題：
  ①求一個(gè)電子沿線圈運(yùn)動(dòng)一圈，該切線方向的力F做功的大??；
  ②推導(dǎo)該圓線圈中的電流I'的表達(dá)式。
  組卷：179引用：3難度：0.5

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• 21．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一臺(tái)靜電除塵裝置，如圖1所示，裝置中有一長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為b、高為d的矩形通道，其前、后面極板使用絕緣材料，上、下面極板使用金屬材料。圖2是裝置的截面圖，上、下兩極板與電壓恒定的高壓直流電源相連。質(zhì)量為m、電荷量為-q、分布均勻的球形塵埃顆粒以水平速度v₀進(jìn)入矩形通道，當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下極板后其所帶電荷被中和，同時(shí)被收集。通過(guò)調(diào)整兩極板間電壓U可以改變收集效率η（即被收集的塵埃顆粒與總塵埃顆粒數(shù)的比值）。忽略一切摩擦、不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用力。
  （1）求收集效率為100%時(shí)，兩極板間電壓的最小值U_m。
  （2）請(qǐng)推導(dǎo)收集率η與兩極板間電壓U的函數(shù)關(guān)系。
  （3）已知塵埃顆粒的電荷量與其半徑的平方成正比、質(zhì)量與半徑的立方成正比，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入矩形通道的塵埃顆粒個(gè)數(shù)恒定。兩次進(jìn)入矩形通道的塵埃顆粒的直徑不同，當(dāng)10μm的塵埃顆粒完全被收集時(shí)，高壓直流電源消耗的最小功率為P₁；當(dāng)2.5μm的塵埃顆粒完全被收集時(shí)，高壓直流電源消耗的最小功率為P₂。求P₁：P₂。
  
  組卷：98引用：2難度：0.2

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