2023-2024学年北京师大附属实验中学高二（上）期中物理试卷

一、单项选择题（本题共14小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项最符合题意。每小题3分，共42分）

• 1．某区域静电场的电场线分布如图所示，a、b、c是电场中的三个点。下列说法错误的是（　　）

  A．a、b、c三点电场强度大小关系为Eb＞Ea＞Ec

  B．a、b、c三点电势关系为φb＞φa＞φc

  C．电子在a、b、c三点的电势能关系为Epc＞Epa＞Epb

  D．将质子从b点由静止释放，仅在静电力作用下它将沿电场线运动
  组卷：234引用：3难度：0.8

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• 2．为避免闪电造成损害，高大的建筑物会装有避雷针。积雨云底层带负电，由于静电感应使得避雷针的尖端带上了正电。图中虚线为避雷针周围的等势面，且相邻等势面间的电势差相等。避雷针尖端正上方a、b两点的场强大小分别为E_a、E_b，电势分别为φ_a、φ_b。一带负电的雨滴竖直下落经过a、b两点。下列说法正确的是（　　）

  A．Ea＞Eb

  B．φa＞φb

  C．该雨滴从a下落至b的过程中，电势能逐渐减少

  D．若该避雷针某时刻开始放电，则放电电流从积雨云流向避雷针
  组卷：108引用：3难度：0.6

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• 3．在一个等边三角形abc顶点b和c处各放入一个电荷量相等的点电荷时，测得a处的场强大小为E，方向与bc边平行，如图所示。拿走c处的点电荷后，则（　　）

  A．a处场强大小仍为E，方向由a指向b

  B．a处场强大小为 E 2 ，方向由b指向a

  C．a处电势降低

  D．a、c两点电势相等
  组卷：410引用：2难度：0.4

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• 4．导体棒原来不带电，现将一个电荷量为+q的点电荷放在棒的中心轴线上，它距离导体棒的中心O为L，如图所示。静电力常量为k,当导体棒达到静电平衡后，下列说法错误的是（　　）

  A．棒上感应电荷只分布在其表面

  B．棒左、右两端的电势相等

  C．点电荷在O点产生的电场强度为0

  D．棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为 kq L 2
  组卷：147引用：5难度：0.5

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• 5．甲、乙两个带电粒子的电荷量和质量分别为（-q,m）、（-q,4m），它们先后经过同一加速电场由静止开始加速后，由同一点进入同一偏转电场，两粒子进入时的速度方向均与偏转电场方向垂直，如图所示。粒子重力不计。则甲、乙两粒子（　　）

  A．进入偏转电场时的速度大小之比为1：2

  B．离开偏转电场时的动能之比为1：1

  C．在偏转电场中运动的时间相同

  D．离开偏转电场时的速度方向不同
  组卷：608引用：8难度：0.6

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• 6．已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大，并且光照越强其阻值越小。利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源电动势E、内阻r及电阻R的阻值均不变。当光照强度增强时，则（　　）

  A．电灯L变暗

  B．电流表读数减小

  C．电阻R的功率减小

  D．电源的输出功率一定增大
  组卷：102引用：1难度：0.5

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• 7．2022年12月4日，神舟十四号乘组与十五号乘组完成在轨轮换后，返回地球．载人飞船返回舱进入大气层后，距地面10km左右时开启降落伞，速度减至约8m/s,接下来以这个速度在大气中降落，在距地面1.2m时，返回舱的四台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速，到达地面时速度约为2m/s。由以上信息可知（　　）

  A．开启降落伞减速的过程中，舱体处于失重状态

  B．在大气中匀速降落过程中，舱体的机械能保持不变

  C．缓冲发动机开启过程中，航天员的加速度约为5g

  D．舱体与地面撞击的过程中，撞击力的冲量大于舱体重力的冲量
  组卷：259引用：4难度：0.7

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三、论述、计算题（本题共5小题。共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，画出必要的示意图。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

• 20．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。
  （1）当该导线通有恒定的电流I时：
  ①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v；
  ②经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式。
  （2）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦-托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。
  已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为F．根据上述模型回答下列问题：
  ①求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小；
  ②推导该圆线圈中的电流I'的表达式。
  组卷：208引用：3难度：0.5

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• 21．某同学设计了一台静电除尘装置，如图1所示，装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面极板使用绝缘材料，上、下面极板使用金属材料。图2是装置的截面图，上、下两极板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布均匀的球形尘埃颗粒以水平速度v₀进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两极板间电压U可以改变收集效率η（即被收集的尘埃颗粒与总尘埃颗粒数的比值）。忽略一切摩擦、不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用力。
  （1）求收集效率为100%时，两极板间电压的最小值U_m。
  （2）请推导收集率η与两极板间电压U的函数关系。
  （3）已知尘埃颗粒的电荷量与其半径的平方成正比、质量与半径的立方成正比，单位时间内进入矩形通道的尘埃颗粒个数恒定。两次进入矩形通道的尘埃颗粒的直径不同，当10μm的尘埃颗粒完全被收集时，高压直流电源消耗的最小功率为P₁；当2.5μm的尘埃颗粒完全被收集时，高压直流电源消耗的最小功率为P₂。求P₁：P₂。
  
  组卷：134引用：2难度：0.2

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