2023-2024學年北京師大附屬實驗中學高二（上）期中物理試卷

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

• 1．某區(qū)域靜電場的電場線分布如圖所示，a、b、c是電場中的三個點。下列說法錯誤的是（　　）

  A．a、b、c三點電場強度大小關系為Eb＞Ea＞Ec

  B．a、b、c三點電勢關系為φb＞φa＞φc

  C．電子在a、b、c三點的電勢能關系為Epc＞Epa＞Epb

  D．將質子從b點由靜止釋放，僅在靜電力作用下它將沿電場線運動
  組卷：250引用：3難度：0.8

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• 2．為避免閃電造成損害，高大的建筑物會裝有避雷針。積雨云底層帶負電，由于靜電感應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面，且相鄰等勢面間的電勢差相等。避雷針尖端正上方a、b兩點的場強大小分別為E_a、E_b，電勢分別為φ_a、φ_b。一帶負電的雨滴豎直下落經過a、b兩點。下列說法正確的是（　　）

  A．Ea＞Eb

  B．φa＞φb

  C．該雨滴從a下落至b的過程中，電勢能逐漸減少

  D．若該避雷針某時刻開始放電，則放電電流從積雨云流向避雷針
  組卷：112引用：3難度：0.6

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• 3．在一個等邊三角形abc頂點b和c處各放入一個電荷量相等的點電荷時，測得a處的場強大小為E，方向與bc邊平行，如圖所示。拿走c處的點電荷后，則（　　）

  A．a處場強大小仍為E，方向由a指向b

  B．a處場強大小為 E 2 ，方向由b指向a

  C．a處電勢降低

  D．a、c兩點電勢相等
  組卷：415引用：2難度：0.4

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• 4．導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一個電荷量為+q的點電荷放在棒的中心軸線上，它距離導體棒的中心O為L，如圖所示。靜電力常量為k,當導體棒達到靜電平衡后，下列說法錯誤的是（　　）

  A．棒上感應電荷只分布在其表面

  B．棒左、右兩端的電勢相等

  C．點電荷在O點產生的電場強度為0

  D．棒上感應電荷在O點產生的電場強度大小為 kq L 2
  組卷：147引用：5難度：0.5

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• 5．甲、乙兩個帶電粒子的電荷量和質量分別為（-q,m）、（-q,4m），它們先后經過同一加速電場由靜止開始加速后，由同一點進入同一偏轉電場，兩粒子進入時的速度方向均與偏轉電場方向垂直，如圖所示。粒子重力不計。則甲、乙兩粒子（　　）

  A．進入偏轉電場時的速度大小之比為1：2

  B．離開偏轉電場時的動能之比為1：1

  C．在偏轉電場中運動的時間相同

  D．離開偏轉電場時的速度方向不同
  組卷：618引用：8難度：0.6

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• 6．已知光敏電阻在沒有光照射時電阻很大，并且光照越強其阻值越小。利用光敏電阻作為傳感器設計了如圖所示的電路，電源電動勢E、內阻r及電阻R的阻值均不變。當光照強度增強時，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：102引用：1難度：0.5

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• 7．2022年12月4日，神舟十四號乘組與十五號乘組完成在軌輪換后，返回地球．載人飛船返回艙進入大氣層后，距地面10km左右時開啟降落傘，速度減至約8m/s,接下來以這個速度在大氣中降落，在距地面1.2m時，返回艙的四臺緩沖發(fā)動機開始向下噴氣，艙體再次減速，到達地面時速度約為2m/s。由以上信息可知（　　）

  A．開啟降落傘減速的過程中，艙體處于失重狀態(tài)

  B．在大氣中勻速降落過程中，艙體的機械能保持不變

  C．緩沖發(fā)動機開啟過程中，航天員的加速度約為5g

  D．艙體與地面撞擊的過程中，撞擊力的沖量大于艙體重力的沖量
  組卷：268引用：4難度：0.7

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

• 20．對于同一物理問題，常常可以從宏觀與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內在聯(lián)系，從而更加深刻的理解其物理本質。一段長為l、電阻率為ρ、橫截面積為S的細金屬直導線，單位體積內有n個自由電子，電子電荷量為e、質量為m。
  （1）當該導線通有恒定的電流I時：
  ①請根據(jù)電流的定義，推導出導線中自由電子定向移動的速率v；
  ②經典物理學認為，金屬的電阻源于定向運動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，該碰撞過程將對電子的定向移動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沿導線的平均阻力。若電子受到的平均阻力大小與電子定向移動的速率成正比，比例系數(shù)為k。請根據(jù)以上的描述構建物理模型，推導出比例系數(shù)k的表達式。
  （2）將上述導線彎成一個閉合圓線圈，若該不帶電的圓線圈繞通過圓心且垂直于線圈平面的軸勻速率轉動，線圈中不會有電流通過，若線圈轉動的線速度大小發(fā)生變化，線圈中會有電流通過，這個現(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。這一現(xiàn)象可解釋為：當線圈轉動的線速度大小均勻變化時，由于慣性，自由電子與線圈中的金屬離子間產生定向的相對運動。取線圈為參照物，金屬離子相對靜止，由于慣性影響，可認為線圈中的自由電子受到一個大小不變、方向始終沿線圈切線方向的力，該力的作用相當于非靜電力的作用。
  已知某次此線圈勻加速轉動過程中，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題：
  ①求一個電子沿線圈運動一圈，該切線方向的力F做功的大小；
  ②推導該圓線圈中的電流I'的表達式。
  組卷：209引用：3難度：0.5

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• 21．某同學設計了一臺靜電除塵裝置，如圖1所示，裝置中有一長為L、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進入矩形通道，當帶負電的塵埃碰到下極板后其所帶電荷被中和，同時被收集。通過調整兩極板間電壓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，兩極板間電壓的最小值U_m。
  （2）請推導收集率η與兩極板間電壓U的函數(shù)關系。
  （3）已知塵埃顆粒的電荷量與其半徑的平方成正比、質量與半徑的立方成正比，單位時間內進入矩形通道的塵埃顆粒個數(shù)恒定。兩次進入矩形通道的塵埃顆粒的直徑不同，當10μm的塵埃顆粒完全被收集時，高壓直流電源消耗的最小功率為P₁；當2.5μm的塵埃顆粒完全被收集時，高壓直流電源消耗的最小功率為P₂。求P₁：P₂。
  
  組卷：136引用：2難度：0.2

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