内容正文:
高2024级高二上学期期中联合考试
物理
物理试卷共4页,满分100分。考试时间75分钟。
第一卷 选择题
一、选择题(本题共10小题,1-7每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 两个相同的金属小球,带电荷量分别为和,相距为(远大于小球半径)时,它们之间的库仑力大小为。现让两小球接触后再放回原处,则它们之间的库仑力大小将变为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】两相同金属小球接触后电荷均分。初始电荷为和,总电荷为,均分后每个球电荷为。 接触前库仑力为
接触后库仑力为
比较可得
故选D。
2. 某同学家里照明进户线选用的是横截面积为2.5mm2的铜线,该铜线内自由电子的密度为个/m3,某段时间该铜线中通过的电流为9.6A,,则该铜线中自由电子定向移动的平均速率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据电流的微观表达式,可得该铜线中自由电子定向移动的平均速率为
故选C。
3. 我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将最后一颗北斗三号组网卫星成功送入预定轨道,至此,北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。卫星在工作时用太阳能电池供电,太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板断路电压是800mV,短路电流为40mA,则该电池板的内阻是( )
A. 20mΩ B. 20Ω C. 0.05Ω D. 40Ω
【答案】B
【解析】
【详解】电池板断路时,路端电压等于电动势,即E=800mV=0.8V
短路时外电阻R=0,短路电流
代入数据
故电池板内阻为20Ω。
故选B。
4. 在如图所示的电路中,电介质板与被测量的物体A相连,当电介质向左或向右移动时,通过相关参量的变化可以将A定位。开始时单刀双掷开关接1,一段时间后将单刀双掷开关接2。则下列说法正确的是( )
A. 开关接1时,x增大,平行板电容器的电荷量增大
B. 开关接1时,x减小,电路中的电流沿顺时针方向
C. 开关接2时,x减小,静电计的指针偏角增大
D. 开关接2时,x增大,平行板间的电场强度不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.开关接1时,平行板电容器两极板间电压恒定,x增大,则相对介电常数减小,根据可知,电容减小,根据可知,平行板电容器的电荷量减小,故A错误;
B.由上述分析可知,开关接1时,x减小,则平行板电容器的电荷量增大,电源为电容器充电,电路中的电流沿顺时针方向,故B正确;
CD.开关接2时,平行板电容器的电荷量不变,x减小,则电容增大,根据可知,电容器两极板间的电压减小,静电计的指针偏角减小,又根据可知,x增大,则平行板间的电场强度增大,故CD错误。
故选B。
5. 电阻和电动机串联接到电路中,如图所示,已知电阻跟电动机线圈的电阻值相等,开关接通后,电动机正常工作。设电阻和电动机两端的电压分别为和,经过时间,电流通过做功为,产生的热量为,电流通过电动机做功为,产生的热量为,则有( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】A
【解析】
【详解】设回路电流为I,则对电阻有
对电动机有
即,,
故选A。
6. 如图甲所示,用内阻不计的充电宝为一手机充电,其等效电路如图乙所示,充电宝向手机电池充电6min后容量减小了50mAh,此过程可认为输出电流、输出电压是恒定不变的,手机电池的内阻不能忽略。则下列说法中正确的是( )
A. 充电宝输送给手机电池的电能为900J B. 充电宝输出的电流为
C. 手机电池的内阻为 D. 手机电池增加的化学能为900J
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题意可知,此过程中通过串联电路的电荷量
充电宝提供的电能等于电场力做功
故A正确;
B.充电宝输出的电流
故B错误;
C.手机电池不是纯电阻电路,因此内阻不能用欧姆定律计算,故C错误;
D.手机电池增加的化学能等于充电宝提供的电能减去自身消耗的焦耳热,所以手机电池增加的化学能一定小于900J,故D错误。
故选A。
7. 如图所示,闭合矩形导体框在水平向右的匀强磁场中绕竖直方向的对称轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,导体框的面积为S。导体框从图示位置开始转动并计时,则下列说法正确的是( )
A. 0时刻穿过导体框的磁通量为0
B. 导体框从图示位置转过30°,穿过导体框的磁通量为
C. 导体框从图示位置转过60°,穿过导体框的磁通量为
D. 导体框从图示位置转过180°,穿过导体框的磁通量为
【答案】A
【解析】
【详解】A.0时刻导体框与磁场方向平行,穿过导体框的磁通量为0,故A正确;
B.导体框从图示位置转过30°,穿过导体框的磁通量为
故B错误;
C.导体框从图示位置转过60°,穿过导体框的磁通量为
故C错误;
D.导体框从图示位置转过180°,导体框和磁场平行,穿过导体框的磁通量为0,故D错误;
故选A。
二、8-10每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流,闭合的矩形线框在通长电直导线的正下方,且与导线平行,线框由静止释放,在下落过程中(线框不会发生翻转),不计空气阻力,下列判断正确的是( )
A. 线框做自由落体运动
B. 穿过线框的磁通量逐渐减小
C. 线框的机械能不变
D. 当线框垂直于纸面运动时,线框中有感应电流产生
【答案】ACD
【解析】
【详解】ABC.线框下落时,穿过线框的磁通量始终为零,线框中没有感应电流,线框不受磁场力作用,所以线框做自由落体运动,机械能不变,选项AC正确,B错误;
D.当线框垂直于纸面运动时,穿过线框的磁通量发生变化,闭合线框中有感应电产生,所以选项D正确。
故选ACD。
9. 如图所示,R1、R2、R3的电阻之比是2:3:5, 电压表内阻无穷大,电路两端的电压恒定,则甲图中两个电压表的示数之比和通过各电阻的电流之比为( )
A. 电压表的示数之比3:5 B. 电压表的示数之比5:8
C. 电流之比为1:1:1 D. 电流之比为5:3:2
【答案】BC
【解析】
【详解】由图甲可知,三个电阻串联,流经各电阻的电流相等,电流之比为1:1:1,设电流为,由欧姆定律则有
,
所以电压表的示数之比5:8。
故选BC。
10. 如图所示为两条平行的光滑导轨,左侧与电源相连,其中两导轨的水平部分与半圆部分相切于C、E两点。现将一导体棒垂直导轨放置,外加匀强磁场,磁场方向垂直于导体棒,与导轨平面的夹角斜向左上方。开始时导体棒静止于图中A点,当电建S闭合后,导体棒由静止开始运动,运动过程中导体棒始终与接触的两条导轨垂直,并恰能到达导轨半圆部分最高点D点。已知两导轨的间距,半圆部分的轨道半径,磁场的磁感应强度大小,导体棒中的电流,导体棒的质量,重力加速度g取10。则下列说法正确的是( )
A. 导体棒在A点的加速度大小为10
B. 导体棒在D点的速度大小为m/s
C. A、C两点间距离为m
D. 导体棒离开轨道后将做平抛运动,并落在A点左侧
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由左手定则判断导体棒受到斜向右上的安培力,根据
求得
A错误;
B.在D点时
解得
m/s
B正确;
B.对导体棒,从A到D,将安培力分解到竖直方向和水平方向来处理它的功,应用动能定理
求得
C正确;
D.导体棒离开轨道后不再受安培力作用,将做平抛运动
,
代入数据可得
所以导体棒将落在A点右侧。D错误。
故选BC。
第二卷 非选择题
二、实验探究题
11. 多用电表可以用来测量电学中的很多物理量,现用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:
①使用多用电表时,需要进行机械调零,应旋动_____(填“K”或“S”或“T”),使指针对准电流的“0”刻线。
②将_____(填“红表笔”或“黑表笔”)插入“+”插孔,将另一个表笔插入“-”插孔,将开关K旋转到欧姆挡“”的位置。
③将插入“+”、 “-”插孔的表笔短接,进行欧姆调零。
④若用来测量某大量程电压表内阻,应将_____(填“红表笔”或“黑表笔”)接在电压表的正接线柱上,测量时发现多用电表指针如图中所示,为提高测量的准确性,可换用_____(填“”或“”)倍率进行测量。
【答案】 ①. S ②. 红表笔 ③. 黑表笔 ④.
【解析】
【详解】[1]使用多用电表时,需要进行机械调零,应旋动S,使指针对准电流的“0”刻线。
[2]将红表笔插入“+”插孔,将另一个表笔插入“-”插孔,将开关K旋转到欧姆挡“”的位置。
[3][4]若用来测量某大量程电压表内阻,由于黑表笔连接多用电表内部电源的正极,所以应将黑表笔接在电压表的正接线柱上,测量时发现多用电表指针如图中所示,可知电压表内阻较大,为提高测量的准确性,可换用更大倍率的挡位,即换用倍率进行测量。
12.
(1)小明同学用螺旋测微器测定某一金属丝的直径,测得的结果如图所示,则该金属丝的直径_____mm。然后他又用游标卡尺上标有20等分刻度的游标卡尺测该金属丝的长度_____cm。
(2)然后小明又用多用电表粗略测量某金属电阻丝的电阻Rx约为5.0Ω,为了尽可能精确地测定该金属丝的电阻,且测量时要求通过金属丝的电流在0~0.5A之间变化。根据下列提供的实验器材,解答如下问题:
A.量程0.1A,内阻r1=1Ω的电流表A1
B.量程0.6A,内阻约为0.5Ω的电流表A2
C.阻值为29Ω的定值电阻R3
D.阻值为59Ω的定值电阻R4
E.滑动变阻器R1全电阻1.0Ω,允许通过最大电流10A
F.滑动变阻器R2全电阻100Ω,允许通过最大电流0.1A
G.电动势为6V的蓄电池
H.电键S一个、导线若干
根据上述器材和实验要求完成此实验,请在虚线框内画出测量该金属丝电阻Rx的实验原理图_______并标出相应的元件符号;
(3)实验中测得电表A1示数为I1,A2示数为I2,其它所选的物理量题目中已给定,请写出电阻丝的电阻表达式_____。从测量原理看,其测量值与真实值相比_______(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【答案】(1) ①. 3.205 ②. 10.230
(2) (3) ①. ②. 相等
【解析】
【小问1详解】
[1]螺旋测微器的读数为:固定刻度读数+可动刻度的读数=3mm+20.5=3.205mm。
[2]游标卡尺的读数为:主尺的读数+游标卡尺的读数精度值=10.2cm+60.05mm=10.230cm。
【小问2详解】
由于测量时要求通过金属丝的电流在0~0.5A之间变化,最大电压约为2.5V,所以控制电路采用分压式控制电路,金属电阻丝的电阻Rx约为5.0Ω较小,根据“大内小外”的规律测量电路采用伏安法外接法,又因为电动势为6V的蓄电池E,但是电压表量程太大测量误差太大,则需要用电流表A1进行改装,串联阻值为29Ω的定值电阻R3,改装为量程为
滑动变阻器选择阻值较小的R1,实验电路图如图所示
【小问3详解】
[1]电阻丝的电阻表达式为
[2]从测量原理看,电阻丝的电流、电压都没有误差,所以其测量值与真实值相比相等。
三、计算题(38分,13题10分,14题12分,15题16分)
13. 目前我国的喷泉水景设备中常使用离心式潜水泵供水。配置高效节能直流电机。某小型喷泉电路部分简化如图所示,电流表A为理想电表,定值电阻,。电动机M的线圈电阻。仅闭合开关S1,电流表A的示数为。同时闭合开关S1和S2,断开S3,电流表A的示数为。仅闭合开关S3,直流电动M正常工作,电流表A的示数为。求:
(1)电源的电动势E和内阻r;
(2)直流电动机M正常工作时,求电动机的输出功率。
【答案】(1)36V,1Ω
(2)160W
【解析】
【小问1详解】
仅闭合开关S1,由闭合电路欧姆定律得:
同时闭合开关S₁和S₂,由闭合电路欧姆定律得
联立解得
,
【小问2详解】
直流电动机M正常工作时,设两端的电压为U,由
解得
电动机的输出功率为
解得
14. 如图所示,虚线MN、PQ之间存在水平向右的匀强电场,两虚线间距离为。一质量为、电荷量为的带电粒子,从点由静止释放,经电压为的电场加速后,由点垂直进入水平匀强电场中,从上的某点(图中未画出)离开,其速度与电场方向成角。不计粒子的重力,求
(1)粒子刚进入水平匀强电场时的速率;
(2)粒子在水平匀强电场中的加速度大小;
(3)两点间的电势差。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场加速过程,根据动能定理有,解得
【小问2详解】
粒子在水平电场中做类平抛运动,在水平方向有,
在竖直方向有
结合上述解得
【小问3详解】
设粒子离开水平电场时的速度为,则有
根据动能定理得
解得
15. 如图所示的直角坐标系,在第一象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第四象限某一矩形区域内有方向垂直于平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一质量为m,电荷量为的粒子,从y轴上的点,以大小为的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的点进入第四象限,经过磁场逆时针偏转后垂直y轴进入第三象限,不计粒子所受的重力,已知。求:
(1)粒子在电场中运动的时间;
(2)粒子在磁场中运动的半径;
(3)矩形磁场的最小面积。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设粒子在电场中运动的时间为t,根据类平抛运动规律,水平方向有
解得
【小问2详解】
根据类平抛运动规律,竖直方向有
联立解得,粒子进入第四象限时竖直方向速度大小
可知粒子粒子进入第四象限时速度大小
根据
联立解得粒子在磁场中运动的半径
【小问3详解】
数学关系易得粒子到达Q点时速度方向与x轴正方向夹角,因粒子经过磁场逆时针偏转后垂直y轴进入第三象限,可知磁场方向垂直纸面向外,轨迹如图所示
最小矩形磁场的边界长为,宽为
则最小面积为
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物理
物理试卷共4页,满分100分。考试时间75分钟。
第一卷 选择题
一、选择题(本题共10小题,1-7每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 两个相同的金属小球,带电荷量分别为和,相距为(远大于小球半径)时,它们之间的库仑力大小为。现让两小球接触后再放回原处,则它们之间的库仑力大小将变为( )
A. B. C. D.
2. 某同学家里照明进户线选用的是横截面积为2.5mm2的铜线,该铜线内自由电子的密度为个/m3,某段时间该铜线中通过的电流为9.6A,,则该铜线中自由电子定向移动的平均速率为( )
A. B. C. D.
3. 我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将最后一颗北斗三号组网卫星成功送入预定轨道,至此,北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。卫星在工作时用太阳能电池供电,太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板断路电压是800mV,短路电流为40mA,则该电池板的内阻是( )
A. 20mΩ B. 20Ω C. 0.05Ω D. 40Ω
4. 在如图所示的电路中,电介质板与被测量的物体A相连,当电介质向左或向右移动时,通过相关参量的变化可以将A定位。开始时单刀双掷开关接1,一段时间后将单刀双掷开关接2。则下列说法正确的是( )
A. 开关接1时,x增大,平行板电容器的电荷量增大
B. 开关接1时,x减小,电路中的电流沿顺时针方向
C. 开关接2时,x减小,静电计的指针偏角增大
D. 开关接2时,x增大,平行板间的电场强度不变
5. 电阻和电动机串联接到电路中,如图所示,已知电阻跟电动机线圈的电阻值相等,开关接通后,电动机正常工作。设电阻和电动机两端的电压分别为和,经过时间,电流通过做功为,产生的热量为,电流通过电动机做功为,产生的热量为,则有( )
A. , B. ,
C. , D. ,
6. 如图甲所示,用内阻不计的充电宝为一手机充电,其等效电路如图乙所示,充电宝向手机电池充电6min后容量减小了50mAh,此过程可认为输出电流、输出电压是恒定不变的,手机电池的内阻不能忽略。则下列说法中正确的是( )
A. 充电宝输送给手机电池的电能为900J B. 充电宝输出的电流为
C. 手机电池的内阻为 D. 手机电池增加的化学能为900J
7. 如图所示,闭合矩形导体框在水平向右的匀强磁场中绕竖直方向的对称轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,导体框的面积为S。导体框从图示位置开始转动并计时,则下列说法正确的是( )
A. 0时刻穿过导体框的磁通量为0
B. 导体框从图示位置转过30°,穿过导体框的磁通量为
C. 导体框从图示位置转过60°,穿过导体框的磁通量为
D. 导体框从图示位置转过180°,穿过导体框的磁通量为
二、8-10每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流,闭合的矩形线框在通长电直导线的正下方,且与导线平行,线框由静止释放,在下落过程中(线框不会发生翻转),不计空气阻力,下列判断正确的是( )
A. 线框做自由落体运动
B. 穿过线框的磁通量逐渐减小
C. 线框的机械能不变
D. 当线框垂直于纸面运动时,线框中有感应电流产生
9. 如图所示,R1、R2、R3的电阻之比是2:3:5, 电压表内阻无穷大,电路两端的电压恒定,则甲图中两个电压表的示数之比和通过各电阻的电流之比为( )
A. 电压表的示数之比3:5 B. 电压表的示数之比5:8
C. 电流之比为1:1:1 D. 电流之比为5:3:2
10. 如图所示为两条平行的光滑导轨,左侧与电源相连,其中两导轨的水平部分与半圆部分相切于C、E两点。现将一导体棒垂直导轨放置,外加匀强磁场,磁场方向垂直于导体棒,与导轨平面的夹角斜向左上方。开始时导体棒静止于图中A点,当电建S闭合后,导体棒由静止开始运动,运动过程中导体棒始终与接触的两条导轨垂直,并恰能到达导轨半圆部分最高点D点。已知两导轨的间距,半圆部分的轨道半径,磁场的磁感应强度大小,导体棒中的电流,导体棒的质量,重力加速度g取10。则下列说法正确的是( )
A. 导体棒在A点的加速度大小为10
B. 导体棒在D点的速度大小为m/s
C. A、C两点间距离为m
D. 导体棒离开轨道后将做平抛运动,并落在A点左侧
第二卷 非选择题
二、实验探究题
11. 多用电表可以用来测量电学中的很多物理量,现用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:
①使用多用电表时,需要进行机械调零,应旋动_____(填“K”或“S”或“T”),使指针对准电流的“0”刻线。
②将_____(填“红表笔”或“黑表笔”)插入“+”插孔,将另一个表笔插入“-”插孔,将开关K旋转到欧姆挡“”的位置。
③将插入“+”、 “-”插孔的表笔短接,进行欧姆调零。
④若用来测量某大量程电压表内阻,应将_____(填“红表笔”或“黑表笔”)接在电压表的正接线柱上,测量时发现多用电表指针如图中所示,为提高测量的准确性,可换用_____(填“”或“”)倍率进行测量。
12.
(1)小明同学用螺旋测微器测定某一金属丝的直径,测得的结果如图所示,则该金属丝的直径_____mm。然后他又用游标卡尺上标有20等分刻度的游标卡尺测该金属丝的长度_____cm。
(2)然后小明又用多用电表粗略测量某金属电阻丝的电阻Rx约为5.0Ω,为了尽可能精确地测定该金属丝的电阻,且测量时要求通过金属丝的电流在0~0.5A之间变化。根据下列提供的实验器材,解答如下问题:
A.量程0.1A,内阻r1=1Ω的电流表A1
B.量程0.6A,内阻约为0.5Ω的电流表A2
C.阻值为29Ω的定值电阻R3
D.阻值为59Ω的定值电阻R4
E.滑动变阻器R1全电阻1.0Ω,允许通过最大电流10A
F.滑动变阻器R2全电阻100Ω,允许通过最大电流0.1A
G.电动势为6V的蓄电池
H.电键S一个、导线若干
根据上述器材和实验要求完成此实验,请在虚线框内画出测量该金属丝电阻Rx的实验原理图_______并标出相应的元件符号;
(3)实验中测得电表A1示数为I1,A2示数为I2,其它所选的物理量题目中已给定,请写出电阻丝的电阻表达式_____。从测量原理看,其测量值与真实值相比_______(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
三、计算题(38分,13题10分,14题12分,15题16分)
13. 目前我国的喷泉水景设备中常使用离心式潜水泵供水。配置高效节能直流电机。某小型喷泉电路部分简化如图所示,电流表A为理想电表,定值电阻,。电动机M的线圈电阻。仅闭合开关S1,电流表A的示数为。同时闭合开关S1和S2,断开S3,电流表A的示数为。仅闭合开关S3,直流电动M正常工作,电流表A的示数为。求:
(1)电源的电动势E和内阻r;
(2)直流电动机M正常工作时,求电动机的输出功率。
14. 如图所示,虚线MN、PQ之间存在水平向右的匀强电场,两虚线间距离为。一质量为、电荷量为的带电粒子,从点由静止释放,经电压为的电场加速后,由点垂直进入水平匀强电场中,从上的某点(图中未画出)离开,其速度与电场方向成角。不计粒子的重力,求
(1)粒子刚进入水平匀强电场时的速率;
(2)粒子在水平匀强电场中的加速度大小;
(3)两点间的电势差。
15. 如图所示的直角坐标系,在第一象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第四象限某一矩形区域内有方向垂直于平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一质量为m,电荷量为的粒子,从y轴上的点,以大小为的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的点进入第四象限,经过磁场逆时针偏转后垂直y轴进入第三象限,不计粒子所受的重力,已知。求:
(1)粒子在电场中运动的时间;
(2)粒子在磁场中运动的半径;
(3)矩形磁场的最小面积。
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