内容正文:
东北师范大学附属中学
2024级高二年级上学期物理学科大练习6
一、选择题:本题共10小题,共68分。在每小题给出的四个选项中,第1-6小题只有一项符合题目要求,每小题6分;第7-10小题有多项符合题目要求,每小题8分,全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)
1. 关于电源和电流,下述说法正确的是( )
A. 电源的电动势在数值上始终等于电源正、负极之间的电压
B. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有稳定的电势差
C. 从能量转化的角度看,电源通过静电力做功把其他形式的能转化为电能
D. 在外电路中,沿电流方向电势逐渐降低
2. 一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场,电场方向水平向左,不计空气阻力,则小球( )
A. 速率减小 B. 速率增大
C. 速率先减小后增大 D. 速率先增大后减小
3. 如图(a),一点电荷P(未画出)所在的水平直线上有M、N两点。在M、N两点分别放置试探电荷,其受到的静电力与试探电荷的电荷量的关系分别如图(b)中直线Ⅰ、Ⅱ所示。规定向右为正方向,则( )
A. P带正电 B. P在M点左侧
C. M点电势比N点的低 D. M点电场强度比N点的小
4. 如图所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流,为定值电阻,为滑动变阻器,电流表、电压表均可视为理想电表,不考虑导线电阻对电路的影响。将滑动变阻器的滑片向下移动过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数增大
B. 电路中总电阻增大
C. 电压表的示数增大
D. 恒流源输出功率增大
5. 某地区的风速为14m/s,空气的密度为1.3kg/m3。若通过截面积为400m2的风能全部用于使风力发电机转动,且风能的20%转化为电能,则发电功率约为( )
A. 97kW B. 143kW C. 210kW D. 269kW
6. 某分压电路的一部分如图所示,接线柱M、N之间的电压恒定不变,C、D间接有定值电阻,开始时滑片P位于滑动变阻器的中央位置不远处,两端的电压刚好等于。下列说法正确的是( )
A. 开始时滑片P位于滑动变阻器中央位置下方不远处
B. 滑片P向下移动时两端的电压增大
C. 当滑片P位于滑动变阻器的中央位置时,两端的电压大于
D. 滑片P向上移动一些,并将更换为阻值更大的定值电阻,则两端电压一定大于
7. 如图所示为测量未知电阻的部分电路,当开关S合在a点时,电压表示数为7V,电流示数为0.24A;当开关S合在b点时,电压表示数为8V,电流表示数为0.16A,则( )
A. 电压表示数相对变化显著
B. 电流表示数相对变化显著
C. 开关S接在b点时的测量值更准确,且测量值偏大
D. 开关S接在a点时的测量值更准确,且测量值偏小
8. 四个带电粒子的电荷量和质量分别(,)、(,)、(,)、(,),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9. 如图甲所示,电源的电动势,内阻为r,闭合开关,滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中,电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示:图Ⅰ描述电源的输出功率随路端电压的变化规律,图Ⅱ描述路端电压随电流的变化规律,图Ⅲ描述电源的效率随外电阻的变化规律,电表、导线对电路的影响不计,则下列说法正确的是( )
A. 电源的内阻r为3Ω
B. 滑动变阻器最大阻值为6Ω
C. Ⅰ图上b点的坐标为(1.5V,0.75W)
D. Ⅱ图上a点的坐标(0.3A,2.4V)
10. 如图甲,竖直平面中有平行于该平面的匀强电场,长为的绝缘轻绳一端固定于O点,另一端连接质量为m、带电量为的小球,小球绕O点在竖直面内沿顺时针方向做完整的圆周运动。图中AC为水平直径,BD为竖直直径。从A点开始,小球动能与转过角度的关系如图乙所示,已知重力加速度大小为,则( )
A. 为电场的一条等势线 B. 该匀强电场的场强大小为
C. 轻绳的最大拉力大小为 D. 轻绳在两点拉力的差值为
二、非选择题(共2小题,共32分,在指定位置写出答案。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,有数值计算的题目,答案中应明确写出数值和单位)
11. 某实验小组要将电流表G(铭牌标示:,)改装成量程为1V和3V的电压表,并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材,按图(1)所示连接电路,其中虚线框内为改装电路。
(1)开关闭合前,滑片P应移动到________(填“M”或“N”)端。
(2)根据要求和已知信息,电阻箱的阻值已调至,则的阻值应调至________。
(3)当单刀双掷开关与a连接时,电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U,则电流表G的内阻可表示为________。(结果用U、I、、表示)
(4)校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差,则只要________即可。(填正确答案标号)
A. 增大电阻箱的阻值
B. 减小电阻箱的阻值
C. 将滑动变阻器的滑片P向M端滑动
(5)校准完成后,开关与b连接,电流表G的示数如图(2)所示,此示数对应的改装电压表读数为________V。(保留2位有效数字)
12. 有一个足够长且顺时针转动、倾角的传送带处于电场中,传送带的速度大小为20m/s。平行于传送带的方向建立x轴,轴上场强方向刚好与传送带平行且大小满足的规律(图中O为坐标原点,即)。现将一个可看成质点,且质量、电量的小物块轻轻放在O点,小物块向上运动。物块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度g取。求:
(1)物块刚放上传送带时的加速度大小;
(2)小物块运动到什么位置时速度最大;
(3)物块第一次从O点上升到最高点的过程中,小物块电势能的最小值。(以O点为零势能点)
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2024级高二年级上学期物理学科大练习6
一、选择题:本题共10小题,共68分。在每小题给出的四个选项中,第1-6小题只有一项符合题目要求,每小题6分;第7-10小题有多项符合题目要求,每小题8分,全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)
1. 关于电源和电流,下述说法正确的是( )
A. 电源的电动势在数值上始终等于电源正、负极之间的电压
B. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有稳定的电势差
C. 从能量转化的角度看,电源通过静电力做功把其他形式的能转化为电能
D. 在外电路中,沿电流方向电势逐渐降低
【答案】D
【解析】
【详解】A.电源正、负极之间的电压为路端电压,只有外电路开路时路端电压才等于电动势;闭合电路中,路端电压
小于电动势,故A错误;
B.电源内部非静电力的作用是把正电荷从负极搬运到正极(对应把电子从正极搬运到负极),维持两极电势差,选项中电子搬运方向说反,故B错误;
C.电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能,静电力做功是将电能转化为其他形式的能,故C错误;
D.外电路中电流从高电势流向低电势,在纯电阻外电路中,沿电流方向经过电阻会产生电势降落,因此电势逐渐降低,故D正确。
故选D。
2. 一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场,电场方向水平向左,不计空气阻力,则小球( )
A. 速率减小 B. 速率增大
C. 速率先减小后增大 D. 速率先增大后减小
【答案】C
【解析】
【详解】小球受竖直向下的重力和水平向左的电场力共同作用,两力的合力为恒力,方向斜向左下。初始时速度水平向右,合力与速度的夹角为钝角,合力做负功,小球速率减小;当速度方向偏转至与合力方向垂直时,速率达到最小值;之后合力与速度夹角变为锐角,合力做正功,小球速率增大,因此小球速率先减小后增大。
故选C。
3. 如图(a),一点电荷P(未画出)所在的水平直线上有M、N两点。在M、N两点分别放置试探电荷,其受到的静电力与试探电荷的电荷量的关系分别如图(b)中直线Ⅰ、Ⅱ所示。规定向右为正方向,则( )
A. P带正电 B. P在M点左侧
C. M点电势比N点的低 D. M点电场强度比N点的小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由图像中直线Ⅰ可知,在M点放置的试探电荷带正电,受到的电场力向右,则M点的场强方向向右;由图像中直线Ⅱ可知,在N点放置的试探电荷带负电,受到的电场力向右,则N点的场强方向向左;可知点电荷P应位于M、N两点之间,且P带负电,故AB错误;
CD.根据
由图像可知,直线Ⅰ对应的场强大于直线Ⅱ对应的场强,即M点电场强度比N点的大;根据
可知M点比N点离负点电荷P更近,则M点电势比N点的低,故C正确,D错误。
故选C。
4. 如图所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流,为定值电阻,为滑动变阻器,电流表、电压表均可视为理想电表,不考虑导线电阻对电路的影响。将滑动变阻器的滑片向下移动过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数增大
B. 电路中总电阻增大
C. 电压表的示数增大
D. 恒流源输出功率增大
【答案】A
【解析】
【详解】B.滑动变阻器的滑片向下移动时,接入电路的电阻变小,根据并联电路的特征可知电路中总电阻减小,B错误;
AC.恒流源流出的总电流不变,电路中总电阻减小,则并联部分总电压减小,即电压表的示数减小,则流过电阻R的电流减小,由于总电流不变,则流过滑动变阻器的电流增大,即电流表的示数增大,A错误,C正确;
D.根据
由于恒流源电流大小不变,总电阻减小,所以恒流源的输出功率减小,D错误。
故选A。
5. 某地区的风速为14m/s,空气的密度为1.3kg/m3。若通过截面积为400m2的风能全部用于使风力发电机转动,且风能的20%转化为电能,则发电功率约为( )
A. 97kW B. 143kW C. 210kW D. 269kW
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】在t时间内,风的质量为
风能为
则发电功率为
代入数据得
故B正确,ACD错误。
故选B。
6. 某分压电路的一部分如图所示,接线柱M、N之间的电压恒定不变,C、D间接有定值电阻,开始时滑片P位于滑动变阻器的中央位置不远处,两端的电压刚好等于。下列说法正确的是( )
A. 开始时滑片P位于滑动变阻器中央位置下方不远处
B. 滑片P向下移动时两端的电压增大
C. 当滑片P位于滑动变阻器的中央位置时,两端的电压大于
D. 滑片P向上移动一些,并将更换为阻值更大的定值电阻,则两端电压一定大于
【答案】D
【解析】
【详解】A.两端的电压刚好等于,则与滑动变阻器间的电阻并联后的并联值等于间的电阻,与滑动变阻器间的电阻并联电阻阻值小于间的电阻,因此间的电阻大于间的电阻,开始时滑片位于滑动变阻器的中央位置上方不远处,故A错误;
B.滑片P向下移动时,并联部分电阻越小,分得电压越小,即两端的电压减小,故B错误;
C.当滑片P位于滑动变阻器的中央位置时,间的电阻大于并联的电阻,因此两端的电压小于,C错误;
D.滑片P向上移动一些,并将更换为阻值更大的定值电阻,并联部分电阻变大,大于间的电阻,则两端电压一定大于,故D正确。
故选D。
7. 如图所示为测量未知电阻的部分电路,当开关S合在a点时,电压表示数为7V,电流示数为0.24A;当开关S合在b点时,电压表示数为8V,电流表示数为0.16A,则( )
A. 电压表示数相对变化显著
B. 电流表示数相对变化显著
C. 开关S接在b点时的测量值更准确,且测量值偏大
D. 开关S接在a点时的测量值更准确,且测量值偏小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.据题意,电键接在a、b之间时,电流的相对变化为
电压的相对变化为
故电流表示数变化比较显著,故B正确,A错误;
C D.电流表示数变化明显,说明电阻是大电阻,为了减小误差应该用电流表内接法,即S接在b点,电压测量值偏大,电流测量值准确,
此时测量值偏大,则C正确,D错误。
故选BC。
8. 四个带电粒子的电荷量和质量分别(,)、(,)、(,)、(,),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】粒子在电场中做类平抛运动,则有,,
联立解得
可知,当水平位移一定时,比荷越大,竖直位移越大。
则水平位移相等时,(,)、(,)和(,)的偏转位移大小相等,(,)的偏转位移最小。
当匀强电场方向沿y轴正方向时,(,)、(,)向y轴正方向偏转,轨迹相同;(,)、(,)向y轴负方向偏转,轨迹不同。
当匀强电场方向沿y轴负方向时,(,)、(,)向y轴负方向偏转,轨迹相同;(,)、(,)向y轴正方向偏转,轨迹不同。
故选AD。
9. 如图甲所示,电源的电动势,内阻为r,闭合开关,滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中,电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示:图Ⅰ描述电源的输出功率随路端电压的变化规律,图Ⅱ描述路端电压随电流的变化规律,图Ⅲ描述电源的效率随外电阻的变化规律,电表、导线对电路的影响不计,则下列说法正确的是( )
A. 电源的内阻r为3Ω
B. 滑动变阻器最大阻值为6Ω
C. Ⅰ图上b点的坐标为(1.5V,0.75W)
D. Ⅱ图上a点的坐标(0.3A,2.4V)
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据图II可知,当电源的路端电压为0V时,短路电流大小为1A,此时,故A正确;
B.根据图III可知,电源的最大效率为80%,电源的效率公式为
外电阻越大,效率越高,所以滑动变阻器的滑片移动到B端时,接入电阻最大,则有
解得滑动变阻器最大阻值为,故B错误;
C.设滑动变阻器接入电路的阻值为R,电源的输出功率为
根据数学知识可知,当时,电源的输出功率最大,此时的路端电压为
最大输出功率为
可知I图上b点的坐标为(1.5V,0.75W),故C正确;
D.滑动变阻器的滑片移动到B端时,此时干路电流为
路端电压为
可知II图上a点的坐标为(0.2A,2.4V),故D错误。
故选AC。
10. 如图甲,竖直平面中有平行于该平面的匀强电场,长为的绝缘轻绳一端固定于O点,另一端连接质量为m、带电量为的小球,小球绕O点在竖直面内沿顺时针方向做完整的圆周运动。图中AC为水平直径,BD为竖直直径。从A点开始,小球动能与转过角度的关系如图乙所示,已知重力加速度大小为,则( )
A. 为电场的一条等势线 B. 该匀强电场的场强大小为
C. 轻绳的最大拉力大小为 D. 轻绳在两点拉力的差值为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.将重力与电场力的合力视为等效重力,根据机械能守恒定律可知,此时圆周运动存在等效最低点,此处动能最大;存在等效最高点,动能最小。等效最低点时,小球动能最大为
等效最高点时,小球动能最小为
由动能定理可知,两点间动能变化
两点间距离,做负功,可得
方向与水平方向成指向右下,又
根据力的平行四边形定则,可知
电场力方向与水平方向成指向右上。又因为等势线与电场线垂直,所以不是电场的一条等势线,A错误;
B.根据,
可得电场强度,B正确;
C.根据牛顿第二定律
可知速度最大时,动能最大,拉力最大。动能最大为,即,
则,C正确;
D.在点,由牛顿第二定律
在点由牛顿第二定律
对小球从到,列动能定理方程,合力做功
又
可得,D正确。
故选BCD。
二、非选择题(共2小题,共32分,在指定位置写出答案。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,有数值计算的题目,答案中应明确写出数值和单位)
11. 某实验小组要将电流表G(铭牌标示:,)改装成量程为1V和3V的电压表,并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材,按图(1)所示连接电路,其中虚线框内为改装电路。
(1)开关闭合前,滑片P应移动到________(填“M”或“N”)端。
(2)根据要求和已知信息,电阻箱的阻值已调至,则的阻值应调至________。
(3)当单刀双掷开关与a连接时,电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U,则电流表G的内阻可表示为________。(结果用U、I、、表示)
(4)校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差,则只要________即可。(填正确答案标号)
A. 增大电阻箱的阻值
B. 减小电阻箱的阻值
C. 将滑动变阻器的滑片P向M端滑动
(5)校准完成后,开关与b连接,电流表G的示数如图(2)所示,此示数对应的改装电压表读数为________V。(保留2位有效数字)
【答案】(1)M (2)4000
(3)
(4)A (5)0.86
【解析】
【小问1详解】
由图可知,该滑动变阻器采用分压式接法,为了保护电路,在开关S1闭合前,滑片P应移到M端;
【小问2详解】
当开关S2接b时,电压表量程为1V,根据欧姆定律
当开关S2接a时,电压表量程为3V,根据欧姆定律
其中
联立解得
【小问3详解】
当开关S2接a时,根据欧姆定律
可得电流表G的内阻可表示为
【小问4详解】
校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,可知电流表G内阻的真实值小于铭牌标示值,根据闭合电路的欧姆定律可以增大两电阻箱的阻值。
故选A。
【小问5详解】
根据闭合电路欧姆定律
12. 有一个足够长且顺时针转动、倾角的传送带处于电场中,传送带的速度大小为20m/s。平行于传送带的方向建立x轴,轴上场强方向刚好与传送带平行且大小满足的规律(图中O为坐标原点,即)。现将一个可看成质点,且质量、电量的小物块轻轻放在O点,小物块向上运动。物块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度g取。求:
(1)物块刚放上传送带时的加速度大小;
(2)小物块运动到什么位置时速度最大;
(3)物块第一次从O点上升到最高点的过程中,小物块电势能的最小值。(以O点为零势能点)
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块刚放上传送带时,电场强度为
根据牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
当合力为零时,物块速度最大,根据平衡条件得
因为
解得
向上运动5m时速度最大;
验证:物块从静止以、加速度随位移线性减小的变加速运动到时,根据变加速运动的动能定理(合力随x线性变化,平均力为初末合力的平均值):
解得
说明物块还未达到传送带速度,摩擦力方向仍沿斜面向上,因此就是速度最大的位置。
【小问3详解】
根据题意,电场强度方向先沿传送带向上,后沿传送带向下,电场力对物块先做正功,物块的电势能减小,后做负功,物块的电势能增大,电场强度减小到零时,电场强度的方向发生改变,所以,当电场强度减小到零时,电场力做功最多,电势能最小。
解得
物块运动到处,电场强度为零,电场方向发生改变,电场力做功最多,电势能最小。把电场分解为两个电场,一个是方向沿着传送带向上的匀强电场,另一个是方向沿着传送带向下、大小为的变化电场,该电场对物块的电场力的大小与位移成正比,可以用平均值的方法求功。物块从开始运动到处的过程中,电场力的功为
解得
物块的最小电势能为
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