内容正文:
白塔中学高2024级高二(上)第二次考试
物理试卷
第Ⅰ卷(选择题,共46分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 在利用多用电表欧姆挡前要进行欧姆调零,欧姆调零利用的是( )
A. 甲旋钮 B. 乙旋钮 C. 丙旋钮 D. 丁插孔
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】在利用多用电表欧姆挡前要进行欧姆调零,欧姆调零利用的是欧姆调零旋钮,在图中是丙旋钮。
故选C。
【点睛】
2. 小明同学在“观察电容器的充、放电现象”实验中给一个固定电容器充电。下列描述电容器电荷量Q、电压U、电容C之间关系的图像中,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】ABC.由电容定义式
固定电容器的电容是确定的,与电荷量和电压无关。A正确,BC错误;
D.由
电荷量与电压成正比,D错误。
故选A。
3. 受疫情影响,医用口罩成为了大众生活的必需品,而熔喷布是医用口罩的最核心的材料。如图所示,工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度,通常要在生产流水线上设置传感器,其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板,上下位置均固定,且分别接在恒压直流电源的两极上(B接正极,A接负极),G是灵敏电流计。熔喷布变厚会导致电介质相对介电常数增大,当熔喷布匀速从两极板间穿过时,关于说法正确的是( )
A. 熔喷布突然变厚时,A、B两板上的电荷量增多
B. 熔喷布突然变厚时,A、B两板间的电场强度增强
C. 熔喷布突然变厚时,有自a向b的电流流过灵敏电流计
D. 熔喷布的厚度未发生变化时,灵敏电流计读数不为零
【答案】A
【解析】
【详解】AC.根据电容决定式
熔喷布突然变厚时,电介质相对介电常数增大,电容变大,根据电容定义式
电容器极板间电压不变,电容变大,可知A、B两板上的电荷量增多,负电荷运动方向从a向b,可知有自b向a的电流流过灵敏电流计,A正确,C错误;
B.根据
熔喷布突然变厚时,电容器极板间电压不变,极板间距离不变,可知A、B两板间的电场强度不变,B错误;
D.熔喷布的厚度未发生变化时,A、B两板上的电荷量保持不变,灵敏电流计读数为零,D错误。
故选A。
4. 如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,和是两个定值电阻,当滑动变阻器的触头向a滑动时,流过、的电流、及流过电源的电流的变化情况为( )
A. 增大 B. 减小 C. 增大 D. 减小
【答案】C
【解析】
【详解】当滑动变阻器的触头向端滑动时,R减小,整个电路的总电阻减小,总电流增大,I增大,根据可知电源内电压增大,外电压减小,所以通过的电流减小,而总电流I增大,则流过的电流增大。
故选C。
5. 我国综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”——先进天基太阳天文台(ASO-S)于2022年10月9日在酒泉卫星发射中心发射升空,开启对太阳的探测之旅。卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示,图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U与电流I的关系图像(电池内阻不是常量),图线b是某电阻的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时,则( )
A. 电源的电动势为6V B. 电阻两端电压为4V
C. 电阻消耗的功率为0.9W D. 太阳能电池的内阻为
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据闭合电路欧姆定律
图线a与纵坐标交点为4V,可知电源的电动势为4V,故A错误;
BC.图线a、b交点为电源与电阻的工作状态,由图像可知电阻两端的电压为3V,电阻的电流为0.2A,则电阻消耗的功率为
故BC错误;
D.根据闭合电路欧姆定律可得
解得将它们组成闭合回路时,太阳能电池的内阻为
故D正确。
故选D。
6. 如图所示是根据某次实验记录的数据画出的图线,关于此图线,下列说法中正确的是( )
A. 纵轴的截距表示电源的电动势,即 B. 电源的内阻
C. 横轴的截距表示电源的短路电流,即 D. 电源的内阻
【答案】A
【解析】
【详解】根据闭合电路欧姆定律
由图可知斜率的绝对值等于电源内阻,故电源的内阻为
电源的电动势为
则纵轴的截距表示电源的电动势,电源的短路电流
则横轴的截距不表示电源的短路电流。
故选A。
7. 图中的实线为电场线,但电场线的方向没有画出,虚线1、2为电场中的两条等势线,两个不同的带电粒子m、n由图中的O点沿虚线l的切线方向以相同的初速度射入电场,m、n仅在电场力作用下的轨迹分别如图中的虚线a、b所示。则下列说法正确的是( )
A. 粒子m、n的加速度均逐渐增大
B. 粒子m、n的速度均逐渐减小
C. 粒子m电势能增加,粒子n电势能减少
D. 粒子m、n带异种电荷
【答案】D
【解析】
【详解】A.由电场线的疏密程度,可知粒子m的加速度逐渐减小,n的加速度均逐渐增大。故A错误;
BCD.由粒子的轨迹弯曲方向,可知两粒子带异种电荷,所受电场力均做正功,粒子m、n的速度均逐渐增大,电势能逐渐减小。故BC错误;D正确。
故选D。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题意,选对但没选全得3分,有错误的答案不得分)
8. 如图所示,甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器组成的,已知灵敏电流表的满偏电流,内电阻,则下列说法正确的是( )
A. 甲表是电流表,R增大时量程增大
B. 甲图中,若改装成的电流表的量程为,则R=10Ω
C. 在甲图中,若改装成的电流表的量程为,则R=1.003Ω
D. 在乙图中,若改装成的电压表的量程为,则
【答案】CD
【解析】
【详解】ABC.改装成电流表需要并联电阻,则有
可解得
所以R增大时量程减小,A错误,B错误,C正确;
D.改装成电压表需要串联电阻,则有
可解得
D正确。
故选CD。
9. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能EP随位置坐标x变化的关系如图所示,其中0~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,其中 x3- x2= x2-x1,则下列说法正确的是( )
A. 0~x1段的电场强度逐渐减小
B. 粒子在x1~x2段做匀变速运动,x2~x3段做匀速直线运动
C. x1、x2、x3处电势、、的关系为
D. x1与x2两点间的电势差U12等于x2与x3两点间的电势差U23
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据电势能与电势的关系
场强与电势差的关系
得
由数学知识可知图像切线的斜率等于
段的斜率逐渐减小,电场强度逐渐减小,故A正确;
B.由图看出在段图像切线的斜率不断减小,由上式知场强减小,粒子所受的电场力减小,加速度减小,做非匀变速运动,段图像切线的斜率不断增大,场强增大,粒子所受的电场力增大,做非匀变速运动,段斜率不变,场强不变,即电场强度大小和方向均不变,是匀强电场,粒子所受的电场力不变,做匀变速直线运动,故B错误;
C.根据电势能与电势的关系
粒子带负电,即,可知电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有
故C正确;
D.与两点间距与与两点间距相等,但是图线的斜率不一样,故而电场强度不一样,由
可知与两点间的电势差与与两点间的电势差不相等,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示,竖直平面内有一个半径为R的圆周,A、D两点为其水平直径的两端,C、F两点为其竖直直径的两端。空间有与圆周平面平行的匀强电场,在圆周上的B点有一粒子源,在圆周平面内,以相同大小的初速度v0沿各个方向发射质量为m的带相同正电荷的微粒。对比到达圆周上各点的微粒的能量,发现到达D点的微粒机械能最大,到达E点的微粒动能最大。已知重力加速度为g,则( )
A. 电场的方向沿半径O到E
B. 微粒所受电场力大小为
C. 微粒动能的最小值为
D. 微粒动能的最大值为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.微粒从B到达D点时机械能最大,说明B到D电场力做功最多,由数学关系知过D点做圆的切线为电场的等势线,即电场沿OD方向,故A错误;
B.在E点的微粒动能最大,说明B到E合力做功最多,即重力和电场力的合力方向沿OE方向,根据几何关系有
故B正确;
C.微粒运动到圆周上与E点关于圆心对称的P点时,动能最小,从B点到P点,根据动能定理可得
解得
故C正确;
D.微粒运动到圆周上与E点时,动能最大,从B点到E点,根据动能定理可得
解得
故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷(选择题,共54分)
三、实验题(共两个小题,每空2分,共20分)
11. 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V,内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:
A.电流表:量程0.6 A,内电阻约1 Ω
B.电流表:量程3 A,内电阻约0.2 Ω
C.电压表:量程3 V,内电阻约30 kΩ
D.电压表:量程6 V,内电阻约60 kΩ
E.滑动变阻器:0~1 000 Ω,额定电流0.5 A
F.滑动变阻器:0~20 Ω,额定电流2 A
(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用___________,电压表应选用___________,滑动变阻器应选用___________(均填仪器的字母代号)。
(2)下图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将a和___________相连、c和___________相连、f和___________相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。
【答案】 ①. A ②. D ③. F ④. d ⑤. g ⑥. h
【解析】
【详解】(1)[1]实验中电流较小,为了精确测量,故电流表应选A;
[2] 电动势约4.5 V,如果选量程为3V的电压表,容易烧表,故电压表应选D;
[3]电阻器太大,调节不方便,为了方便实验操作,滑动变阻器选F;
(2)[4] 为了使测量误差尽可能小,选用的是电流表相对电源的外接法,滑动变阻器用限流式接法,故将a和d相连;
[5] c和g相连;
[6] f和h相连。
12. 某学习小组欲探究小灯泡(“3V、1.5W”)的伏安特性,可提供的实验器材如下:
A.电池组:电动势约4.5V,内阻可不计;
B.双量程的电压表V1:量程为0~3V、内阻约为3kΩ;V2:量程为0~15V、内阻约为15kΩ
C.双量程的电流表;A1:量程为0~0.6A、内阻约为1Ω;A2:量程为0~3A、内阻约为0.1Ω
D.滑动变阻器R:阻值范围0~10Ω、允许通过最大电流为2A;
E.开关S,导线若干。
在尽量提高测量精度的情况下,请回答下列问题:
(1)根据以上器材,用笔画线代替导线将实物图1连接成完整电路;_________
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑动片应移到_________端(选填“A”或“B”);
(3)调节滑动变阻器得到电压、电流数据如下表,请在图2所示的坐标纸上画出小灯泡的U– I图线。_________
组数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0
0.28
0.58
0.92
1.50
2.00
3.00
I/A
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.45
0.49
(4)根据图线可估得小灯泡在常温下的电阻约为_________Ω(结果保留2位有效数字)。
【答案】 ①. 连线图见解析 ②. A ③. U– I曲线见解析 ④. 2.9##2.8##3.0
【解析】
【分析】
【详解】(1)因待测灯泡的阻值较小,故采用电流表外接;滑动变阻器用分压电路;连线如图1所示;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑动片应移到A;
(3)小灯泡的U– I图线如图;
(4)作出过O点的切线,如图所示;常温下的电阻图线过原点的切线的斜率;故
四、计算题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值运算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,匀强电场的电场强度。将电荷量的点电荷从电场中的A点移动到B点,A、B两点在同一条电场线上,它们间的距离。
(1)求A、B两点间的电势差;
(2)求电荷所受电场力的大小F;
(3)若该点电荷只在电场力作用下,从A点由静止释放,该点电荷将如何运动;
(4)将该检验电荷沿电场线由A点移至B点,求在此过程中电场力对检验电荷所做的功W。
【答案】(1);(2);(3)初速度为零的匀加速直线运动;(4)
【解析】
【详解】(1)根据
代入数据得
(2)根据
代入数据得
(3)若该点电荷只在电场力作用下,由于电场为匀强电场,所以电场力大小方向不变,从A点由静止释放,则该点电荷做初速度为零的匀加速直线运动;
(4)根据
代入数据得
14. 如图所示,一直流电源与一保护电阻R0和一直流电动机串联,已知电源电动势 E=24V(电源内阻不计),保护电阻R0=4Ω,电动机内阻R=2Ω,电动机竖直向上匀速吊起一质量 为m=1kg的重物时,安培表的读数I=2A,不计一切阻力,g取10m/s2.
(1)电动机的电功率及热功率分别为多大?
(2)重物匀速上升的速度v多大?
(3)电动机的效率是多少?
【答案】(1)32W 8W(2)2.4m/s(3)75%
【解析】
【分析】(1)据欧姆定律求出保护电阻两端的电压,再应用串联电路的特点求电动机两端的电压,然后求出电动机的电功率及热功率;
(2)求出电动机的机械功率,然后据求出重物匀速上升的速度;
(3)据求出电动机的效率.
【详解】(1)保护电阻两端的电压
电动机两端的电压
电动机的电功率
电动机的热功率
(2)电动机的机械功率
重物匀速上升,则
,则重物匀速上升的速度;
(3) 电动机的效率
15. 如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电量为的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小为E,且,试求:
(1)物块经过最高点C的速度为多大?
(2)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功.
(3)证明物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关,且为一常量.
【答案】
【解析】
【详解】试题分析:(1)物体恰能通过最高点 C,由重力和电场力提供向心力,由牛顿第二定律即可求出C点的速度;(2)从A到C由动能定理,即可求出克服摩擦力做的功;(3)物体离开半圆形轨道后做类平抛运动,根据类平抛运动的规律即可求解.
(1)物块恰能通过圆弧最高点C,圆弧轨道此时与物块间无弹力作用,物块受到的重力和电场力提供向心力,由牛顿第二定律有:,解得:
(2)物块在由A运动到C的过程中,设物块克服摩擦力做的功
由动能定理有:
解得:
(3)物块离开半圆形轨道后做类平抛运动,设水平位移为S,
水平方向有:
竖直方向有:
联立解得:
因此,物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关,大小为2R
【点睛】解决本题的关键是要理解:物块恰能通过圆弧最高点C,圆弧轨道此时与物块间无弹力作用,由重力和电场力提供向心力;同时要灵活应用动能 定理和类平抛运动规律的知识进行解题.
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第Ⅰ卷(选择题,共46分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 在利用多用电表欧姆挡前要进行欧姆调零,欧姆调零利用的是( )
A. 甲旋钮 B. 乙旋钮 C. 丙旋钮 D. 丁插孔
2. 小明同学在“观察电容器的充、放电现象”实验中给一个固定电容器充电。下列描述电容器电荷量Q、电压U、电容C之间关系的图像中,正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 受疫情影响,医用口罩成为了大众生活的必需品,而熔喷布是医用口罩的最核心的材料。如图所示,工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度,通常要在生产流水线上设置传感器,其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板,上下位置均固定,且分别接在恒压直流电源的两极上(B接正极,A接负极),G是灵敏电流计。熔喷布变厚会导致电介质相对介电常数增大,当熔喷布匀速从两极板间穿过时,关于说法正确的是( )
A. 熔喷布突然变厚时,A、B两板上的电荷量增多
B. 熔喷布突然变厚时,A、B两板间的电场强度增强
C. 熔喷布突然变厚时,有自a向b的电流流过灵敏电流计
D. 熔喷布的厚度未发生变化时,灵敏电流计读数不为零
4. 如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,和是两个定值电阻,当滑动变阻器的触头向a滑动时,流过、的电流、及流过电源的电流的变化情况为( )
A. 增大 B. 减小 C. 增大 D. 减小
5. 我国综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”——先进天基太阳天文台(ASO-S)于2022年10月9日在酒泉卫星发射中心发射升空,开启对太阳的探测之旅。卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示,图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U与电流I的关系图像(电池内阻不是常量),图线b是某电阻的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时,则( )
A. 电源的电动势为6V B. 电阻两端电压为4V
C. 电阻消耗的功率为0.9W D. 太阳能电池的内阻为
6. 如图所示是根据某次实验记录的数据画出的图线,关于此图线,下列说法中正确的是( )
A. 纵轴的截距表示电源的电动势,即 B. 电源的内阻
C. 横轴的截距表示电源的短路电流,即 D. 电源的内阻
7. 图中的实线为电场线,但电场线的方向没有画出,虚线1、2为电场中的两条等势线,两个不同的带电粒子m、n由图中的O点沿虚线l的切线方向以相同的初速度射入电场,m、n仅在电场力作用下的轨迹分别如图中的虚线a、b所示。则下列说法正确的是( )
A. 粒子m、n的加速度均逐渐增大
B. 粒子m、n的速度均逐渐减小
C. 粒子m电势能增加,粒子n电势能减少
D. 粒子m、n带异种电荷
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题意,选对但没选全得3分,有错误的答案不得分)
8. 如图所示,甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器组成的,已知灵敏电流表的满偏电流,内电阻,则下列说法正确的是( )
A. 甲表是电流表,R增大时量程增大
B. 甲图中,若改装成的电流表的量程为,则R=10Ω
C. 在甲图中,若改装成的电流表的量程为,则R=1.003Ω
D. 在乙图中,若改装成的电压表的量程为,则
9. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能EP随位置坐标x变化的关系如图所示,其中0~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,其中 x3- x2= x2-x1,则下列说法正确的是( )
A. 0~x1段的电场强度逐渐减小
B. 粒子在x1~x2段做匀变速运动,x2~x3段做匀速直线运动
C. x1、x2、x3处电势、、的关系为
D. x1与x2两点间的电势差U12等于x2与x3两点间的电势差U23
10. 如图所示,竖直平面内有一个半径为R的圆周,A、D两点为其水平直径的两端,C、F两点为其竖直直径的两端。空间有与圆周平面平行的匀强电场,在圆周上的B点有一粒子源,在圆周平面内,以相同大小的初速度v0沿各个方向发射质量为m的带相同正电荷的微粒。对比到达圆周上各点的微粒的能量,发现到达D点的微粒机械能最大,到达E点的微粒动能最大。已知重力加速度为g,则( )
A. 电场的方向沿半径O到E
B. 微粒所受电场力大小为
C. 微粒动能的最小值为
D. 微粒动能的最大值为
第Ⅱ卷(选择题,共54分)
三、实验题(共两个小题,每空2分,共20分)
11. 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V,内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:
A.电流表:量程0.6 A,内电阻约1 Ω
B.电流表:量程3 A,内电阻约0.2 Ω
C.电压表:量程3 V,内电阻约30 kΩ
D.电压表:量程6 V,内电阻约60 kΩ
E.滑动变阻器:0~1 000 Ω,额定电流0.5 A
F.滑动变阻器:0~20 Ω,额定电流2 A
(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用___________,电压表应选用___________,滑动变阻器应选用___________(均填仪器的字母代号)。
(2)下图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将a和___________相连、c和___________相连、f和___________相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。
12. 某学习小组欲探究小灯泡(“3V、1.5W”)的伏安特性,可提供的实验器材如下:
A.电池组:电动势约4.5V,内阻可不计;
B.双量程的电压表V1:量程为0~3V、内阻约为3kΩ;V2:量程为0~15V、内阻约为15kΩ
C.双量程的电流表;A1:量程为0~0.6A、内阻约为1Ω;A2:量程为0~3A、内阻约为0.1Ω
D.滑动变阻器R:阻值范围0~10Ω、允许通过最大电流为2A;
E.开关S,导线若干。
在尽量提高测量精度的情况下,请回答下列问题:
(1)根据以上器材,用笔画线代替导线将实物图1连接成完整电路;_________
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑动片应移到_________端(选填“A”或“B”);
(3)调节滑动变阻器得到电压、电流数据如下表,请在图2所示的坐标纸上画出小灯泡的U– I图线。_________
组数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0
0.28
0.58
0.92
1.50
2.00
3.00
I/A
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.45
0.49
(4)根据图线可估得小灯泡在常温下的电阻约为_________Ω(结果保留2位有效数字)。
四、计算题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值运算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,匀强电场的电场强度。将电荷量的点电荷从电场中的A点移动到B点,A、B两点在同一条电场线上,它们间的距离。
(1)求A、B两点间的电势差;
(2)求电荷所受电场力的大小F;
(3)若该点电荷只在电场力作用下,从A点由静止释放,该点电荷将如何运动;
(4)将该检验电荷沿电场线由A点移至B点,求在此过程中电场力对检验电荷所做的功W。
14. 如图所示,一直流电源与一保护电阻R0和一直流电动机串联,已知电源电动势 E=24V(电源内阻不计),保护电阻R0=4Ω,电动机内阻R=2Ω,电动机竖直向上匀速吊起一质量 为m=1kg的重物时,安培表的读数I=2A,不计一切阻力,g取10m/s2.
(1)电动机的电功率及热功率分别为多大?
(2)重物匀速上升的速度v多大?
(3)电动机的效率是多少?
15. 如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电量为的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小为E,且,试求:
(1)物块经过最高点C的速度为多大?
(2)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功.
(3)证明物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关,且为一常量.
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