精品解析：天津市第一中学2025-2026学年高二上学期期中质量调查物理试卷

天津一中2025-2026-1高二年级物理学科期中质量调查试卷 注意事项： 1、本试卷分为第I卷（选择题）、第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。 2、考生务必将答案涂写规定的位置上，答在试卷上的无效。 第I卷 一、单项选择题（每小题只有一个正确答案） 1. 我国首条常态化运营的北极航线——中欧北极集装箱快航航线，已于2025年9月23日正式开通，该航线是我国“冰上丝绸之路”构想进入实质性运营阶段的标志。古代在海上航行主要依靠指南针，我国是最早在航海中使用指南针的国家。指南针是依靠地磁场进行工作的，地磁南极在地理北极附近。假设地磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的，则能正确表示环形电流方向的是（　　） A. B. C. D. 2. 在静电场中有一条直电场线，以点为原点，沿电场线建立轴，以场强方向为正方向。电场线上有、、三点，坐标分别为、和，且。该电场线上各点电场强度随的变化规律如图所示，其中OB段为开口向上的抛物线，BC段为直线，B点场强大小为。一个带正电的粒子从点由静止释放，仅在电场力作用下沿直线运动到点，则下列说法中正确的是（　　） A. 从O点到C点，电势先升后降 B. 粒子先做变加速运动，后做匀减速运动 C. 粒子运动到B点时，加速度最大，速度也是最大 D. 粒子在AB段动能变化量大于BC段动能变化量 3. 如图所示，带正电的小球a（可视为质点）在外力作用下静止在绝缘光滑竖直面上的点，带正电的小球b（可视为质点）用绝缘细线系住，挂在绝缘光滑竖直面上的点，小球b静止时与小球a在同一水平面内。则将小球a从点缓慢移到点过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 小球b受到的库仑力逐渐减小 B. 小球b受到的库仑力逐渐增大 C. 细线对小球b的拉力保持不变 D. 细线对小球b的拉力先减小后增大 4. 工在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。其中A、B为平行板电容器上、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（电源电压小于材料的击穿电压）。当流水线上通过的产品厚度减小时，下列说法正确的是（　　） A. A、B平行板电容器的电容增大 B. A、B两板上的电荷量变大 C. 有电流从a向b流过灵敏电流计 D. A、B两板间的电场强度变大 5. 某小组同学在练习使用多用电表的欧姆挡测量电阻的阻值，欧姆表盘如图所示。在一次实验中，采用“”挡，欧姆调零后测量未知电阻，发现指针偏角较小，几乎指向“”刻度，则下列判断和做法最准确的是（　　） A. 这个电阻阻值很小，换用“”挡，欧姆调零后，再重新测量 B. 这个电阻阻值很大，换用“”挡，欧姆调零后，再重新测量 C 这个电阻阻值很大，换用“”挡，欧姆调零后，再重新测量 D. 这个电阻阻值很大，换用“”挡，无需欧姆调零，直接重新测量 6. 光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点，一般来说其电动势和内阻与光照强度和外接电路有关。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压和电流的关系图线，图线b是某电阻R的图线。图中，两图线交点坐标为2.5V和0.2A，斜向虚线表示图线a上两图线交点的切线方向。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　） A. 光电池的电动势为5V B. 光电池的内阻为 C. 光电池的输出功率为 D. 回路中的总电阻为 7. 如图所示，在竖直平面内坐标系中分布着与水平方向成角的匀强电场，将一质量为、带电荷量为的小球，以某一初速度从点竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程，且小球通过点。已知重力加速度为，则下列说法中正确的是（　　） A. 电场强度的大小为 B. 小球初速度的大小为 C. 小球通过点时的动能为 D. 小球从点到点的过程中，电势能减少 8. 如图所示，绝缘半圆槽固定在水平地面上，其内侧光滑圆弧面的圆心为O点，P点为圆弧的最低点，MN为水平直径。a、b是两个完全相同的可视为点电荷的带正电小球，b固定在M点，a从N点静止释放，沿圆弧面运动经P点到达某点Q（未画出）时速度为零，则下列说法正确的是（　　） A. 小球a从到的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小 B. 小球a从到的过程中，电势能与重力势能的和一直增大 C. 小球a从到的过程中，电势能先减小后增大 D. 小球a从到的过程中，机械能先减小后增大 二、多项选择题（每小题至少有两个正确答案） 9. 为了防止雷电灾害，在高大建筑物上方都放置了避雷针，利用尖端放电现象对建筑物和人民财产进行保护。当避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中央的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面。M、N是电场中两个点，则下列说法中正确的是（　　） A. 点的电场强度比N点的电场强度小 B. 试探电荷从M点移动到N点，电场力做正功 C. M点的电势比N点的电势高 D. CD的电势为零，但其表面附近的电场线有些位置和地面不垂直 10. 如图所示，电路中定值电阻的阻值大于电源内阻的阻值，开关S闭合，将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表示数变化量的绝对值为，则下列说法中正确的是（　　） A. 理想电压表的示数变大 B. 电源的输出功率增大 C. 与的比值为 D. 11. 如图所示，在水平向左的匀强电场中，可视为质点的带负电物块，以某一初速度（大小未知）从足够长的绝缘斜面上的点，沿斜面向下运动，经点到达点（在斜面上）时，速度减为零，然后再返回到点。已知斜面倾角，物块与斜面间的动摩擦因数，整个过程斜面均保持静止，物块所带电荷量不变，则以下说法正确的是（　　） A. 在物块下滑过程中，地面对斜面有水平向右的摩擦力 B. 在物块上滑过程中，地面对斜面有水平向左的摩擦力 C. 物块在下滑过程中机械能的减少量大于物块在上滑过程中机械能的增加量 D. 物块下滑过程中摩擦产生热量大于在物块上滑过程中摩擦产生热量 12. 如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。如图所示，真空中四个点电荷分别位于棱长为的正四面体的、、、顶点上，电荷量分别为、、、，为正三角形BCD的中心，E为棱CD的中点，静电力常量为k，则下列说法中正确的是（　　） A. E点的电场强度的方向垂直于 B. O点的电场强度的方向垂直于CD C. A点的点电荷在O点产生的电场强度的大小为 D. 去掉A点的点电荷，则O点的电场强度大小为 第II卷 三、实验题 13. 在测定电容器的电容的实验中，实验室准备了电压为的直流电源、阻值分别约为和的两个定值电阻、单刀双掷开关，以及电压传感器和电流传感器。 （1）一组同学使用“人工智能AI”设计用电压传感器组装了如图甲的电路图，另一组同学用电流传感器组装了如图乙的电路图。两种电路图相比，从实验设计原理上来说，能够更准确的得到电容值的是_____（选填“甲”或“乙”）。 （2）用乙图进行实验。先使开关与1接通，待充电完成后，把开关再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I-t图像，如图所示。根据图像可数出I-t图线与两个坐标轴所围区域大约有38个小方格，可以估算出电容器整个放电过程中释放的电荷量为_____C，该电容器的电容为_____F。（结果保留一位有效数字） （3）再次进行实验时，换用另一个定值电阻，得到新I-t图像，则与（2）中的图像相比，其纵轴截距_____（选填“变大”、“变小”或“不变”），横轴截距_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 14. 实验室进行电学实验 （1）在测定金属丝电阻率的实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图所示，则金属丝的直径为_____。 （2）为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为、内阻为的插头，一个开关，两个电阻箱（）和若干导线。 ①由于表头量程偏小，首先需将表头改装成量程为的电流表，则应将表头与电阻箱_____（填“串联”或“并联”），并将该电阻箱阻值调为_____Ω。（结果保留两位数字） ②接着用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图甲所示：通过改变电阻R测相应的电流，且作相关计算后一并记录，根据数据，做出图线如图乙所示：则可得电源的电动势_____，内阻_____。（结果保留两位有效数字） 四、计算题 15. 有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中，电动机不转，测得流过电动机的电流是：若把电动机接入电压的电路中，电动机正常工作，其正常工作时的电流是。 （1）求电动机正常工作时的输出功率； （2）如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，求此时电动机的发热功率。 16. 在如图所示的圆形区域内有平行于纸面的匀强电场，该原形区域的圆心为、半径为，其中为圆的一条直径。质量为、电荷量为的带正电粒子在纸面内自点以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知速度为零的粒子进入电场后，自圆周上的点以速度穿出电场，与的夹角。运动中粒子仅受匀强电场的电场力作用。 （1）求电场强度的大小； （2）为使粒子从点穿出电场，该粒子进入电场时的速度应为多大？ （3）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？ 17. 库仑定律的建立，标志着电学进入科学的行列，而类比在库仑定律的建立过程中发挥了重要作用。库仑定律与万有引力定律都是平方反比定律，因此科学界猜想开普勒行星运动定律是否可以扩展到点电荷电场中使用，后经过严格证明是可行的。现在，我们考虑空间一个固定的带正电的粒子A，电荷量为，在它产生的电场空间内有一个带负电的粒子B，质量为，电荷量也为，绕粒子运动。只考虑库仑力作用，静电力常量为。 （1）如果粒子绕粒子做匀速圆周运动的半径为，求粒子做圆周运动的速度大小和运动周期T； （2）如果粒子在做圆周运动时与其它粒子发生碰撞，碰后粒子的电荷量和质量都不变，但速度反向，大小为原来的倍。之后粒子绕粒子沿椭圆轨道运动，粒子位于椭圆的一个焦点上。已知电荷量为的点电荷产生的电场中，取无限远处的电势为0时，与该点电荷距离为处的电势。求粒子离粒子的最远距离和粒子的椭圆轨道运动周期。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 天津一中2025-2026-1高二年级物理学科期中质量调查试卷 注意事项： 1、本试卷分为第I卷（选择题）、第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。 2、考生务必将答案涂写规定的位置上，答在试卷上的无效。 第I卷 一、单项选择题（每小题只有一个正确答案） 1. 我国首条常态化运营的北极航线——中欧北极集装箱快航航线，已于2025年9月23日正式开通，该航线是我国“冰上丝绸之路”构想进入实质性运营阶段的标志。古代在海上航行主要依靠指南针，我国是最早在航海中使用指南针的国家。指南针是依靠地磁场进行工作的，地磁南极在地理北极附近。假设地磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的，则能正确表示环形电流方向的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】地磁南极在地理的北极附近、地磁北极在地理的南极附近，地球是自西向东转，根据安培环流假设，如果地磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起，则环形电流的方向为自东向西。 故选B。 2. 在静电场中有一条直电场线，以点为原点，沿电场线建立轴，以场强方向为正方向。电场线上有、、三点，坐标分别为、和，且。该电场线上各点电场强度随的变化规律如图所示，其中OB段为开口向上的抛物线，BC段为直线，B点场强大小为。一个带正电的粒子从点由静止释放，仅在电场力作用下沿直线运动到点，则下列说法中正确的是（　　） A. 从O点到C点，电势先升后降 B. 粒子先做变加速运动，后做匀减速运动 C. 粒子运动到B点时，加速度最大，速度也是最大 D. 粒子在AB段动能变化量大于BC段动能变化量 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意知，带正电的粒子受电场力方向沿x轴正方向，由图知，从O点到C点，电场的方向不变，电势一直降低，故A错误； BC．电场强度一直在变，粒子受电场力大小在变，根据牛顿第二定律可知粒子一直做变加速运动，粒子运动到B点时，场强最大，受电场力最大，加速度最大，但是速度不是最大，故BC错误； D．根据图象与坐标轴所围面积表示两点间的电势差，粒子在AB段的电势差大于BC段的电势差，根据可知粒子在AB段动能变化量大于BC段动能变化量，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，带正电的小球a（可视为质点）在外力作用下静止在绝缘光滑竖直面上的点，带正电的小球b（可视为质点）用绝缘细线系住，挂在绝缘光滑竖直面上的点，小球b静止时与小球a在同一水平面内。则将小球a从点缓慢移到点过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 小球b受到的库仑力逐渐减小 B. 小球b受到的库仑力逐渐增大 C. 细线对小球b的拉力保持不变 D. 细线对小球b的拉力先减小后增大 【答案】A 【解析】 【详解】设细线长为L，OP距离为h，两球间距为x，对小球b受力分析，如图所示 在小球a缓慢下移过程中，由相似三角形可得 两电荷间库仑力为 联立可得 由于h变大，故x变大，则F变小，由于L不变，则T变小。 故选A。 4. 工在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。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（电源电压小于材料的击穿电压）。当流水线上通过的产品厚度减小时，下列说法正确的是（　　） A. A、B平行板电容器的电容增大 B. A、B两板上的电荷量变大 C. 有电流从a向b流过灵敏电流计 D. A、B两板间的电场强度变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据可知当产品厚度减小，导致减小时，电容器的电容C减小，A错误； BC．根据可知极板带电量Q减小，有放电电流从a向b流过，B错误，C正确； D．因两板之间的电势差不变，板间距不变，所以两板间电场强度为不变，D错误。 故选C。 5. 某小组同学在练习使用多用电表的欧姆挡测量电阻的阻值，欧姆表盘如图所示。在一次实验中，采用“”挡，欧姆调零后测量未知电阻，发现指针偏角较小，几乎指向“”刻度，则下列判断和做法最准确的是（　　） A. 这个电阻阻值很小，换用“”挡，欧姆调零后，再重新测量 B. 这个电阻阻值很大，换用“”挡，欧姆调零后，再重新测量 C. 这个电阻阻值很大，换用“”挡，欧姆调零后，再重新测量 D. 这个电阻阻值很大，换用“”挡，无需欧姆调零，直接重新测量 【答案】C 【解析】 【详解】在一次实验中，采用“”挡，欧姆调零后测量未知电阻，发现指针偏角较小，几乎指向“”刻度，则该电阻阻值大约为 可知这个电阻阻值很大，为了使指针尽量位于刻度盘的中间部分，应换用“”挡，欧姆调零后，再重新测量。 故选C。 6. 光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点，一般来说其电动势和内阻与光照强度和外接电路有关。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压和电流的关系图线，图线b是某电阻R的图线。图中，两图线交点坐标为2.5V和0.2A，斜向虚线表示图线a上两图线交点的切线方向。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　） A. 光电池的电动势为5V B. 光电池的内阻为 C. 光电池的输出功率为 D. 回路中的总电阻为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得 由图线a可知光电池的电动势为 在该光照强度下将它们组成闭合回路时，将交点坐标为2.5V和0.2A代入，可得 解得此时光电池的内阻为，故AB错误； C．光电池的输出功率为，故C错误； D．回路中的总电阻为，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，在竖直平面内坐标系中分布着与水平方向成角的匀强电场，将一质量为、带电荷量为的小球，以某一初速度从点竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程，且小球通过点。已知重力加速度为，则下列说法中正确的是（　　） A. 电场强度的大小为 B. 小球初速度的大小为 C. 小球通过点时的动能为 D. 小球从点到点的过程中，电势能减少 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球做类平抛运动，则电场力与重力的合力沿x轴正方向，可知 电场强度的大小为，故A错误； B．小球竖直方向做匀速运动 小球水平方向上做匀加速 水平方向的合力提供加速度 解得，故B正确； C．由动能定理可知 所以小球通过点P时的动能为，故C错误； D．小球从O到P过程中电势能减少，且减少的电势能等于电场力做的功，即，故D错误。 故选B。 8. 如图所示，绝缘半圆槽固定在水平地面上，其内侧光滑圆弧面的圆心为O点，P点为圆弧的最低点，MN为水平直径。a、b是两个完全相同的可视为点电荷的带正电小球，b固定在M点，a从N点静止释放，沿圆弧面运动经P点到达某点Q（未画出）时速度为零，则下列说法正确的是（　　） A. 小球a从到过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小 B. 小球a从到过程中，电势能与重力势能的和一直增大 C. 小球a从到的过程中，电势能先减小后增大 D. 小球a从到的过程中，机械能先减小后增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球a从到的过程中，重力竖直向下，而库仑力一直沿二者的连线方向，则可知，重力与库仑力的夹角一直减小，且库仑力增大，依据力的合成法则，故合力一直在增大，故A错误； BC．从到的过程中，小球电场力与速度的夹角一直是钝角，电场力一直做负功，则电势能增大，重力也做负功，则重力势能增大，可知电势能与重力势能的和一直增大，故B正确，C错误； D．从到的过程中，电场力一直做负功，除了重力之外的其他力做负功，则机械能一直减小，故D错误。 故选B。 二、多项选择题（每小题至少有两个正确答案） 9. 为了防止雷电灾害，在高大建筑物上方都放置了避雷针，利用尖端放电现象对建筑物和人民财产进行保护。当避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中央的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面。M、N是电场中两个点，则下列说法中正确的是（　　） A. 点的电场强度比N点的电场强度小 B. 试探电荷从M点移动到N点，电场力做正功 C. M点的电势比N点的电势高 D. CD的电势为零，但其表面附近的电场线有些位置和地面不垂直 【答案】AC 【解析】 【详解】A．电场线疏密表示场强大小，点比N点电场线稀疏，故点的电场强度比N点的电场强度小，故A正确； B．由于试探电荷电性未知，所以从M点到N点电场力做功无法判断，故B错误； C．沿电场线电势降低，可知M点的电势比N点的电势高，故C正确； D．电场线与等势面垂直，则地面CD为等势面，则其表面附近的电场线和地面垂直，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，电路中定值电阻的阻值大于电源内阻的阻值，开关S闭合，将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表示数变化量的绝对值为，则下列说法中正确的是（　　） A. 理想电压表的示数变大 B. 电源的输出功率增大 C. 与的比值为 D. 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当开关S闭合，滑动变阻器与定值电阻R串联后接在电源两端；将滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据 电路电流增大；理想电压表测量的是电源的路端电压，根据 可知理想电压表的示数变小，故A错误； B．电源的输出功率与外电阻变化的图像如图所示 由题知，电路中定值电阻R的阻值大于电源内阻r的阻值，将滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路的外电阻阻值减小且趋近内阻r，电源的输出功率增大，故B正确； CD．理想电压表测量的是电源的路端电压，根据 可得 理想电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据 可得 理想电压表测量的是电阻两端的电压，根据 可得 由题知，电路中定值电阻R的阻值大于电源内阻r的阻值，综上分析有 可得，故C错误，D正确。 故选BD。 11. 如图所示，在水平向左的匀强电场中，可视为质点的带负电物块，以某一初速度（大小未知）从足够长的绝缘斜面上的点，沿斜面向下运动，经点到达点（在斜面上）时，速度减为零，然后再返回到点。已知斜面倾角，物块与斜面间的动摩擦因数，整个过程斜面均保持静止，物块所带电荷量不变，则以下说法正确的是（　　） A. 在物块下滑过程中，地面对斜面有水平向右的摩擦力 B. 在物块上滑过程中，地面对斜面有水平向左的摩擦力 C. 物块在下滑过程中机械能的减少量大于物块在上滑过程中机械能的增加量 D. 在物块下滑过程中摩擦产生热量大于在物块上滑过程中摩擦产生热量 【答案】BC 【解析】 【详解】A．在物块下滑过程中，若无电场力，由于斜面对物体的支持力为N=mgcos30° 摩擦力f=μmgcos30°=mgsin30° 可知支持力和摩擦力的合力方向竖直向上； 当加电场力后N=mgcos30°+qEsin30° f=μ(mgcos30°+ qEsin30°) 支持力和摩擦力成比例关系增加，则摩擦力和支持力的合力仍竖直向上，根据牛顿第三定律，则物块给斜面的摩擦力和压力的方向竖直向下，可知斜面在水平方向受力为零，则斜面所受地面的摩擦力为零，故A错误； B．在物块上滑过程中，物块受到重力、电场力不变，斜面对物块的支持力不变，斜面对物块的摩擦力方向沿斜面向下。由牛顿第三定律，物块对斜面的压力和摩擦力方向分别为垂直斜面指向右下方和沿斜面向上，两力都有水平向右的分量，根据平衡条件可知地面对斜面体的摩擦力方向向左，故B正确； C．设斜面长度为，物块在下滑过程中机械能的减少量等于除重力以外克服电场力和摩擦力做的功，即 物块在上滑过程中机械能的增加量等于除重力以外电场力和克服摩擦力做的功，即 由，物块在下滑过程中机械能的减少量大于物块在上滑过程中机械能的增加量 故C正确； D．在物块下滑过程中摩擦产生热量 物块上滑过程中摩擦产生热量 故在物块下滑过程中摩擦产生热量等于在物块上滑过程中摩擦产生热量，故D错误。 故选BC。 12. 如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。如图所示，真空中四个点电荷分别位于棱长为的正四面体的、、、顶点上，电荷量分别为、、、，为正三角形BCD的中心，E为棱CD的中点，静电力常量为k，则下列说法中正确的是（　　） A. E点的电场强度的方向垂直于 B. O点的电场强度的方向垂直于CD C. A点的点电荷在O点产生的电场强度的大小为 D. 去掉A点的点电荷，则O点的电场强度大小为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．位于C、D点的电荷在E点的合场强为0，则E点的电场强度是位于A、B点的电荷在E点的合场强，根据同种等量电荷周围的电场分布可知，E点的电场强度的方向垂直于，故A正确； B．位于B、C、D点的电荷在O点的合场强方向垂直与CD，位于A点的电荷在O点的场强方向沿AO方向，根据矢量合成法则可知，O点的电场强度的方向垂直于CD，故B正确； C．根据几何关系可知 A点的点电荷在O点产生的电场强度的大小为，故C错误； D．去掉A点的点电荷，O点到剩余三个电荷的距离都为 位于B、C、D点的电荷在O点的电场强度大小均为 根据矢量合成法则可知，故D正确； 故选ABD。 第II卷 三、实验题 13. 在测定电容器的电容的实验中，实验室准备了电压为的直流电源、阻值分别约为和的两个定值电阻、单刀双掷开关，以及电压传感器和电流传感器。 （1）一组同学使用“人工智能AI”设计用电压传感器组装了如图甲的电路图，另一组同学用电流传感器组装了如图乙的电路图。两种电路图相比，从实验设计原理上来说，能够更准确的得到电容值的是_____（选填“甲”或“乙”）。 （2）用乙图进行实验。先使开关与1接通，待充电完成后，把开关再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I-t图像，如图所示。根据图像可数出I-t图线与两个坐标轴所围区域大约有38个小方格，可以估算出电容器整个放电过程中释放的电荷量为_____C，该电容器的电容为_____F。（结果保留一位有效数字） （3）再次进行实验时，换用另一个定值电阻，得到新的I-t图像，则与（2）中的图像相比，其纵轴截距_____（选填“变大”、“变小”或“不变”），横轴截距_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】（1）乙 （2） ①. ②. （3） ①. 变小 ②. 变大 【解析】 【小问1详解】 电流传感器，充电后的电容器通过电阻放电，电流传感器记录放电电流随时间变化的曲线（图）。曲线与坐标轴围成的面积数值上等于电容器的带电量；电压传感器需结合电阻值或通过复杂公式推导，而且未直接测量电容器两端电压，故乙图设计能够更准确得到电容值。 【小问2详解】 [1]根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子代表的电荷量为 由大于或等于半格算一个格，小于半格舍去，由题意可知得图线与坐标轴所围成的格子个数为38，所以释放的电荷量为，保留一位数字为 [2]根据 解得 保留一位小数为 【小问3详解】 [1]由图线可知时，刚通电时电流，根据 可得。现在换，则刚通电时，故纵轴截距减小。 [2]换电阻电容器电容不变，电源电压也不变，由 可知释放的电荷量不变，即图像围成的面积不变，现在纵轴减小，那横轴截距需增加。 14. 实验室进行电学实验。 （1）在测定金属丝电阻率的实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图所示，则金属丝的直径为_____。 （2）为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为、内阻为的插头，一个开关，两个电阻箱（）和若干导线。 ①由于表头量程偏小，首先需将表头改装成量程为的电流表，则应将表头与电阻箱_____（填“串联”或“并联”），并将该电阻箱阻值调为_____Ω。（结果保留两位数字） ②接着用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图甲所示：通过改变电阻R测相应的电流，且作相关计算后一并记录，根据数据，做出图线如图乙所示：则可得电源的电动势_____，内阻_____。（结果保留两位有效数字） 【答案】（1）0.849##0.850##0.851 （2） ①. 并联 ②. 5.0 ③. 3.9 ④. 2.8 【解析】 【小问1详解】 由图中可看出固定刻度部分的毫米线只露出了0mm线，其后还有半毫米线显示，活动刻度部分的读数为0.35mm，还需再估读一位，即 0.350mm。 综上，金属丝直径为 【小问2详解】 [1][2]将表头改装为电流表，需要并联一个分流电阻。表头的满偏电流，内阻 ，改装后的量程 分流电阻R与表头并联，两端电压相同，即： 代入数据可解得 [3] [4] 改装后电流表的内阻为表头内阻与分流电阻R的并联电阻 根据闭合电路欧姆定律 公式变形可得 由以上表达式可得 斜率 ，截距 由图乙可知 斜率 ，截距 代入 ，可得 四、计算题 15. 有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中，电动机不转，测得流过电动机的电流是：若把电动机接入电压的电路中，电动机正常工作，其正常工作时的电流是。 （1）求电动机正常工作时的输出功率； （2）如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，求此时电动机的发热功率。 【答案】（1）2W （2）9W 【解析】 【小问1详解】 接入0.2V电压的电路中，电动机不转，测得流过电动机的电流是，可知线圈电阻为 若把电动机接入电压的电路中，电动机正常工作，其正常工作时的电流是，则电动机正常工作时的输入功率为 热功率为 输出功率为 【小问2详解】 在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电流变为为 此时电动机的发热功率为 16. 在如图所示的圆形区域内有平行于纸面的匀强电场，该原形区域的圆心为、半径为，其中为圆的一条直径。质量为、电荷量为的带正电粒子在纸面内自点以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知速度为零的粒子进入电场后，自圆周上的点以速度穿出电场，与的夹角。运动中粒子仅受匀强电场的电场力作用。 （1）求电场强度的大小； （2）为使粒子从点穿出电场，该粒子进入电场时的速度应为多大？ （3）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子初速度为零，由C点射出电场，故电场方向与AC平行，由A指向C。由几何关系及由动能定理有 联立解得 小问2详解】 粒子从A点到B点做类平抛运动，有， 其中 解得 【小问3详解】 由几何关系知AC⊥BC，故电场中的等势线与BC平行。作与BC平行的直线与圆相切于D点，与AC的延长线交于P点，从圆周上D点穿出的粒子的动能增量最大。由几何关系知∠PAD=30°，AP=，DP= 设粒子以速度进入电场时动能增量最大，在电场中运动的时间为。粒子在AP方向做加速度为的匀加速运动，运动的距离等于AP；在垂直于AC的方向上做匀速运动，运动的距离等于DP。由运动学公式有， 解得 17. 库仑定律的建立，标志着电学进入科学的行列，而类比在库仑定律的建立过程中发挥了重要作用。库仑定律与万有引力定律都是平方反比定律，因此科学界猜想开普勒行星运动定律是否可以扩展到点电荷电场中使用，后经过严格证明是可行的。现在，我们考虑空间一个固定的带正电的粒子A，电荷量为，在它产生的电场空间内有一个带负电的粒子B，质量为，电荷量也为，绕粒子运动。只考虑库仑力作用，静电力常量为。 （1）如果粒子绕粒子做匀速圆周运动的半径为，求粒子做圆周运动的速度大小和运动周期T； （2）如果粒子在做圆周运动时与其它粒子发生碰撞，碰后粒子的电荷量和质量都不变，但速度反向，大小为原来的倍。之后粒子绕粒子沿椭圆轨道运动，粒子位于椭圆的一个焦点上。已知电荷量为的点电荷产生的电场中，取无限远处的电势为0时，与该点电荷距离为处的电势。求粒子离粒子的最远距离和粒子的椭圆轨道运动周期。 【答案】（1） 速度大小 ，周期 。 （2） 最远距离为 ，周期 （其中 为第一小题的周期）。 【解析】 【小问1详解】 设粒子B绕粒子A做匀速圆周运动的半径为r，速度大小为v，和运动周期为T，根据牛顿第二定律 ，又 联立可得 ， 【小问2详解】 碰撞后粒子 B 速度反向，大小为，设椭圆的近地点距离为 r，（碰撞后粒子 B 在近地点，速度反向），最远距离为 R，则椭圆的半长轴 粒子在远点时的速度为，根据 粒子在近地点的机械能 ，远地点的机械能 粒子在椭圆轨道运动时，机械能守恒 以上各式联立可得， 设椭圆轨道周期为,根据开普勒第三定律 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $