精品解析：陕西西安交通大学附属中学2024-2025学年高二上学期第三次大练习物理试题

物理第三次大练习题及答案 一、单选题：本大题共10小题，共40分。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 体积小的带电体就是点电荷 B. 电场强度的方向就是放入电场中的电荷所受电场力的方向 C. 由公式可知，在离带电体很近时，r趋近于零，电场强度无穷大 D. 匀强电场中电场强度处处相同，电场线是一组等间距的平行线 2. 如图所示，a、b为两个固定的带正电q的点电荷，相距为L，通过其连线中点O作此线段的垂直平分面，在此平面上有一个以O为圆心，半径为的圆周，其上有一个质量为m，带电荷量为－q的点电荷c做匀速圆周运动，则c的速率为（ ） A. B. C. D. 3. 欧姆表的内部电路如图所示，已知电流计的电阻为，滑动变阻器接入电路的阻值为，电源的电动势和内阻分别为E、r。下列说法正确的是（　　） A. 电路图中右侧的表笔b为红表笔 B. 电流计中的电流I与待测电阻成反比 C. 欧姆表表盘的刻度从左端到右端均匀增大 D. 欧姆表表盘的中间刻度值为 4. 如图是一个多用电表的简化电路，S为单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱O可以接通1，也可以接通2、3、4、5或6。下列说法正确的是（　　） A. 当开关S分别接1和2时，测量的是电流，其中S接1时量程较大 B. 当开关S分别接3和4时，测量的是电阻，其中A是黑表笔 C. 当开关S分别接5和6时，测量的是电阻，其中A是红表笔 D. 当开关S分别接5和6时，测量的是电压，其中S接5时量程较大 5. 有根导线的横截面积为S，已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动速率为v，则通过电流为（　　） A. B. C. D. 6. 将一平行板电容器接成如图所示电路，M、N是电容器的平行金属板， 为定值电阻， 为可变电阻，D为理想二极管，开关S闭合。下列说法中正确的是（　　） A. M板带正电荷 B. 仅将 调大，两极板间的电场强度变小 C. 仅将 调小，两极板间的电场强度变大 D. 仅将两极板相互错开一些，两极板间的电场强度不变 7. 巨磁阻是一种量子力学效应，在铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成的多层膜材料中，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流。在外磁场作用下，铁磁材料可以呈现同向和反向两种磁化方向，如图1所示。当一束自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相同的电子通过时，在铁磁材料和非铁磁材料的交界处电阻很小；同理，自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相反的电子通过时，电阻很大。 如图2为巨磁阻传感器的工作电路，为信号源，输入电压为，为输出端。已知无磁场时，、、、的阻值均为R。外加磁场后，使和的磁化方向与和相反，则在同一磁场中和的阻值均减小，和的阻值均增大。综合以上信息，下列说法错误的是（　　） A. 自旋方向相反的两种电子分别通过多层膜材料导电时，可等效为两条并联支路 B. 当铁磁层的磁化方向相同时，比磁化方向相反时的总阻值小 C. 有磁场时输出端的输出电压大小与的平方成正比 D. 无磁场时输出端的输出电压大小为零 8. 利用图像研究物理问题是物理学中重要的研究方法。如图1所示，A、B为点电荷Q的电场中电场线上的两点（点电荷Q的位置图中未标出）。某同学规定x轴表示AB间某点与A点的距离，绘制了图2所示的图线①和②来表示AB连线上某物理量与x之间的关系，并做出如下判断，其中正确的是（　　） A. 若Q为正电荷，y轴表示该点的电势，则图线①可以反映电势和距离的关系 B. 若Q为正电荷，y轴表示该点的电场强度，则图线②可以反映电场强度和距离的关系 C. 若Q为负电荷，y轴表示该点的电势，则图线①可以反映电势和距离的关系 D. 若Q为负电荷，y轴表示该点的电场强度，则图线②可以反映电场强度和距离的关系 9. 如图，竖直平面内有一光滑绝缘轨道，取竖直向上为y轴正方向，轨道形状满足曲线方程y = x2。质量为m、电荷量为q（q > 0）的小圆环套在轨道上，空间有与x轴平行的匀强电场，电场强度大小，圆环恰能静止在坐标（1，1）处，不计空气阻力，重力加速度g大小取10 m/s2。若圆环由（3，9）处静止释放，则（　　） A. 恰能运动到（−3，9）处 B. 在（1，1）处加速度为零 C. 在（0，0）处速率为 D. 在（−1，1）处机械能最小 10. 如图甲所示电路中，两定值电阻，电容器的电容。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从最上端向最下端缓慢滑动过程中，分别记录电压表和电流表的示数，得到图像如图乙所示。已知电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 电源电动势为，内阻为 B. 滑动变阻器的最大值为 C. 当滑片P滑到最下端时，电容器的带电量为 D. 滑片P从最上端向最下端滑动过程中，电流表示数最大值为 二、多选题：本大题共5小题，共20分。 11. 很多以煤做燃料的电厂，每天排出的烟气带走大量的煤粉，如图甲所示，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，为了消除烟气中的煤粉，可利用静电除尘，如图乙，在P、Q两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。m、n为金属管内两点。下列说法正确的是（　　） A. Q接电源的正极 B. 金属圆筒内越靠近Q极电势越高 C. 在煤粉颗粒靠近筒壁过程中，电场力对其做负功 D. 某时刻分别处于m、n两点的两煤粉颗粒电势能Em>En 12. 奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁间存在着密切的联系。安培受到启发，提出了著名的“分子电流假说”，他认为在原子、分子等物质微粒的内部存在着一环形电流——分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小磁体，它的两侧相当于两个磁极。现以最简单的氢原子为例，氢原子由一个质子构成原子核和一个绕其做圆周运动的电子组成，且知质子与电子的电量均为，电子的轨道半径为、质量为，静电力常量为，则（　　） A. 氢原子分子电流的大小为 B. 氢原子分子电流的大小为 C. 图示氢原子的“北极”垂直纸面向外 D. 图示氢原子的“北极”垂直纸面向里 13. 自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为U1，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差U2（前表面的电势低于后表面的电势）。下列说法中正确的是（　　） A. 图乙中霍尔元件的载流子带正电 B. 已知自行车车轮的半径，再根据单位时间内的脉冲数，即获得车速大小 C. 若传感器的电源输出电压U1变大，则霍尔电势差U2变大 D. 霍尔电势差U2的大小与霍尔元件所用的材料有关 14. 如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一带负电荷的小滑块，可视为质点，在处以初速度沿x轴正方向运动。小滑块的质量为，带电量为。整个运动区域存在沿水平方向的电场，图乙是滑块电势能随位置x变化的部分图像，P点是图线的最低点，虚线AB是图像在处的切线，并且AB经过（1，2）和（2，1）两点，重力加速度g取。下列说法正确的是（　　） A. 在处的电场强度大小为20V/m B. 滑块向右运动的过程中，加速度先增大后减小 C. 滑块运动至处时，速度的大小为2m/s D. 若滑块恰好能到达处，则该处的电势为−50V 15. 如图甲所示，真空中四个点电荷分别位于正方形的四个顶点A、B、C、D上，O为正方形的中心。以O为坐标原点，平行于AB方向为x轴正方向，x轴上的电势随位置x的变化关系如图乙所示，则（ ） A. 将一质子从x=-40cm处以40eV的初动能沿x轴正方向运动，则此后其运动过程的最大动能为320eV B. 将一电子从x=-40cm由静止释放，则此后其运动过程的最大动能为120eV C. 将一电子从x=-40cm由静止释放，电子沿x轴正方向最远可运动至x=40cm处 D. O点处的电场强度大小约为1600V/m，方向沿x轴正方向 16. 地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在Р点。则射出后，（　　） A. 小球的动能最小时，其电势能最大 B. 小球的动能等于初始动能时，其电势能最大 C. 小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大 D. 从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 17. 在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8V，0.3A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮。 (1)用多用电表的直流电压挡检查故障. ①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)； A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V ②测得c、d间电压约为5.8 V、e、f间电压为0，则故障是________。 A.A灯丝断开 B.B灯丝断开 C.d、e间连线断开 D.B灯被短路 (2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”。 ①测试前，一定要将电路中的开关S________； ②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为__________Ω，此时测量的是__________间电阻.根据小灯泡的规格计算出的电阻为__________Ω（最后一空结果保留两位小数）。 18. 如图甲所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图，已知电池组的电动势约3 V，内阻约2Ω。现提供的器材如下： A.电池组 B.电压表V1 （量程0∼10V，内阻约10000Ω） C.电压表V2 （量程0∼3V，内阻约10000Ω） D.电阻箱R（0∼99.9Ω） E.定值电阻 F.定值电阻 G.开关和导线若干 （1）如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表V应选择_______（选填“B”或“C”）；定值电阻R0应选择_______（选填“E”或“F”）。 （2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图乙所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为-b、a，定值电阻的阻值用R0表示，则可得该电池组的电动势为_______，内阻为_______。 （3）该实验测得的电动势与真实值相比_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”），内阻的测量值与真实值相比_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 四、计算题：本大题共3小题，共20分。 19. 如图所示，电路中电源电动势为E，内阻不计,其它各电阻阻值R1= R3=3R, R2=R．水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，板长为L．在A板的左下端且非常靠近极板A的位置，有一质量为m、电荷量为-q的小液滴以初速度v0水平向右射入两板间。（重力加速度用g表示），求： （1）若使液滴能沿v0方向射出电场，电动势E1应为多大? （2）若使液滴恰能打在B板的中点，电动势E2应为多大? 20. 如图所示，带电量均为+q（q>0）、质量分别为m和3m的小球A和B，用轻质绝缘细绳连接，A、B间的库仑力及相互作用能忽略不计。最初两球在竖直向上的匀强电场中以速度v0一起匀速上升，某时刻细绳断开。求： （1）电场的场强的大小； （2）细绳断开后，当B球速度为零时，A球的速度大小； （3）自绳断开至B球速度为零的过程中，两球组成系统的机械能增量为多少？ 21. 水平面上有一个竖直放置的部分圆弧轨道，A为轨道的最低点，半径竖直，圆心角为，半径，空间有竖直向下的匀强电场，场强。一个质量、电荷量为的带电小球，从轨道左侧与圆心同一高度的点水平抛出，恰好从点沿切线进入圆弧轨道，到达最低点A时对轨道的压力。不计空气阻力，重力加速度取，求： （1）小球抛出时的初速度的大小； （2）小球从到A的过程中克服摩擦力所做的功。 22. 如图，一质量为m1=1 kg，带电荷量为q=＋0.5 C的小球以速度v0=3 m/s，沿两正对带电平行金属板（板间电场可看成匀强电场）左侧某位置水平向右飞入，极板长0.6 m，两极板间距为0.5 m，不计空气阻力，小球飞离极板后恰好由A点沿切线落入竖直光滑圆弧轨道ABC，圆弧轨道ABC的形状为半径R<3 m的圆截去了左上角127°的圆弧，CB为其竖直直径，在过A点竖直线OO′的右边界空间存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E=10 V/m。（取g=10 m/s2）求： (1)两极板间的电势差大小U； (2)欲使小球在圆弧轨道运动时不脱离圆弧轨道，求半径R的取值应满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 物理第三次大练习题及答案 一、单选题：本大题共10小题，共40分。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 体积小的带电体就是点电荷 B. 电场强度的方向就是放入电场中的电荷所受电场力的方向 C. 由公式可知，在离带电体很近时，r趋近于零，电场强度无穷大 D. 匀强电场中电场强度处处相同，电场线是一组等间距的平行线 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．点电荷是指本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷，能否看作点电荷与物体本身大小、质量等无关，要看物体本身的大小与物体相互之间的距离能否忽略，故A错误； B．电场强度方向就是放入电场中正电荷所受电场力的方向，与负电荷所受电场力的方向相反，故B错误； C．公式 只适用于真空中静止的点电荷，在离点电荷很近的地方，r趋近于零，电荷就不能再看成点电荷，公式不再适用，故C错误； D．因为电场线的疏密程度反映场强大小，电场线的切线方向反映场强方向，而匀强电场场强处处相等，所以匀强电场的电场线是互相平行的等间距的直线，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，a、b为两个固定的带正电q的点电荷，相距为L，通过其连线中点O作此线段的垂直平分面，在此平面上有一个以O为圆心，半径为的圆周，其上有一个质量为m，带电荷量为－q的点电荷c做匀速圆周运动，则c的速率为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】c做匀速圆周运动所需要的向心力由两个点电荷+q库仑力的合力提供，对c进行受力分析如图所示 由于c到O点距离，故三角形abc为等边三角形，故根据矢量合成法则，可得ab对c的静电力为 根据 联立解得 故选B。 3. 欧姆表的内部电路如图所示，已知电流计的电阻为，滑动变阻器接入电路的阻值为，电源的电动势和内阻分别为E、r。下列说法正确的是（　　） A. 电路图中右侧的表笔b为红表笔 B. 电流计中的电流I与待测电阻成反比 C. 欧姆表表盘的刻度从左端到右端均匀增大 D. 欧姆表表盘的中间刻度值为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由电路可见，电源负极经表头与滑动变阻器后接到右侧“b”端，故“b”端连接的是黑表笔，A错误； B．欧姆表电流强度 所以电流强度与待测电阻不是反比关系，故B错误； C．欧姆表电流强度 所以刻度属于非线性分布，表盘刻度从左到右不是均匀增大，C错误； D．欧姆表调零时 当指针指在刻度正中时 解得，D正确。 故选D。 4. 如图是一个多用电表的简化电路，S为单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱O可以接通1，也可以接通2、3、4、5或6。下列说法正确的是（　　） A. 当开关S分别接1和2时，测量的是电流，其中S接1时量程较大 B. 当开关S分别接3和4时，测量的是电阻，其中A是黑表笔 C. 当开关S分别接5和6时，测量的是电阻，其中A是红表笔 D. 当开关S分别接5和6时，测量的是电压，其中S接5时量程较大 【答案】A 【解析】 【详解】A．其中1、2两挡用来测电流，接1时分流电阻相对更小，故接1时电表的量程更大，第1挡为大量程，那么S接2时量程较小，故A正确； B．3、4挡用来测电阻，其中黑表笔连接表内电池的正极，故B为黑表笔，A与电源的负极相连，A为红表笔，故B错误； C．要测量电压，电流表应与电阻串联，由图可知当转换开关S旋到位置5、6时，即5、6两挡用来测电压。因为6挡共用一个表头，所以测电压时外部电源的正极应该接在A表笔上，故A为红表笔，故C错误； D．要测量电压，电流表应与电阻串联，由图可知当转换开关S旋到位置5、6时，即5、6两挡用来测电压。测量电压，电流表所串联的电阻越大，所测量电压值越大，故当转换开关S旋到6的量程比旋到5的量程大，故D错误。 故选A。 5. 有根导线的横截面积为S，已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动速率为v，则通过电流为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设该导线中自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为t，对导线进行研究： 导线的体积为 导线的质量为 每个原子只提供一个自由电子，则原子数与自由电子数目相等，则自由电子的数目为 时间内通过导体截面的电荷量为 则电流强度为 联立可得 故选D。 6. 将一平行板电容器接成如图所示电路，M、N是电容器的平行金属板， 为定值电阻， 为可变电阻，D为理想二极管，开关S闭合。下列说法中正确的是（　　） A. M板带正电荷 B. 仅将 调大，两极板间的电场强度变小 C. 仅将 调小，两极板间的电场强度变大 D. 仅将两极板相互错开一些，两极板间的电场强度不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知M极板与低电势连接，N极板与高电势连接，所以N板带正电荷，M板带负电荷，故A错误； B．仅将R1调大，R0所分的电压变小，电容器需要放电，但由于二极管的影响，电容器只能充电，不能放电，所以电容器两极板间的电压不变，所以两极板间的电场强度不变，故B错误； C．仅将调小,所分的电压变大，电容器需要充电，二极管不影响电容器充电，所以电容器两极板间的电压变大，两极板间的电场强度变大，故C正确； D．仅将两极板相互错开一些，两极板的正对面积减小，由可知，电容器的电容变小，结合， 可得 则电容器需要放电，而二极管不允许电容器放电，所以两极板间电场强度增大，故D 错误。 故选C。 7. 巨磁阻是一种量子力学效应，在铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成的多层膜材料中，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流。在外磁场作用下，铁磁材料可以呈现同向和反向两种磁化方向，如图1所示。当一束自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相同的电子通过时，在铁磁材料和非铁磁材料的交界处电阻很小；同理，自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相反的电子通过时，电阻很大。 如图2为巨磁阻传感器的工作电路，为信号源，输入电压为，为输出端。已知无磁场时，、、、的阻值均为R。外加磁场后，使和的磁化方向与和相反，则在同一磁场中和的阻值均减小，和的阻值均增大。综合以上信息，下列说法错误的是（　　） A. 自旋方向相反的两种电子分别通过多层膜材料导电时，可等效为两条并联支路 B. 当铁磁层的磁化方向相同时，比磁化方向相反时的总阻值小 C. 有磁场时输出端的输出电压大小与的平方成正比 D. 无磁场时输出端的输出电压大小为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流，在外磁场作用下，不同自旋方向的电子通过时电阻不同，可等效为两条并联支路，故A正确，不符合题意； B．当铁磁层的磁化方向相同时，在交界处电阻小，总阻值小；磁化方向相反时电阻大，总阻值大，故B正确，不符合题意； C．无磁场时 电路总电阻 输出电压 有电阻时 总电阻 输入电压为，根据 输出电压 所以有磁场时输出端的输出电压大小与成正比，故C错误，符合题意； D．无磁场时 根据分压原理，输出电压 故D正确，不符合题意。 故选C。 8. 利用图像研究物理问题是物理学中重要的研究方法。如图1所示，A、B为点电荷Q的电场中电场线上的两点（点电荷Q的位置图中未标出）。某同学规定x轴表示AB间某点与A点的距离，绘制了图2所示的图线①和②来表示AB连线上某物理量与x之间的关系，并做出如下判断，其中正确的是（　　） A. 若Q为正电荷，y轴表示该点的电势，则图线①可以反映电势和距离的关系 B. 若Q为正电荷，y轴表示该点的电场强度，则图线②可以反映电场强度和距离的关系 C. 若Q为负电荷，y轴表示该点的电势，则图线①可以反映电势和距离的关系 D. 若Q为负电荷，y轴表示该点的电场强度，则图线②可以反映电场强度和距离的关系 【答案】B 【解析】 【详解】AC．若Q为正电荷，y轴表示该点的电势，则由于点电荷电场中相等距离内的电势差不等，可知电势随距离变化的图像不是线性关系，即图线①不能反映电势和距离的关系；同理若Q为负电荷，y轴表示该点的电势，则图线①也不可以反映电势和距离的关系，选项AC错误； B．若Q为正电荷，则该正电荷在A点左侧，若y轴表示该点的电场强度，设A点与正电荷的距离为a，则距离A点距离为x的位置的场强为 当x越大时，E越小，即图线②可以反映电场强度和距离的关系，选项B正确； D．若Q为负电荷，则该负电荷在B点右侧，若y轴表示该点的电场强度，设A点与负电荷的距离为b，则距离A点距离为x的位置的场强为 则当x越大时，E越大，则图线②不可以反映电场强度和距离的关系，选项D错误。 故选B。 9. 如图，竖直平面内有一光滑绝缘轨道，取竖直向上为y轴正方向，轨道形状满足曲线方程y = x2。质量为m、电荷量为q（q > 0）的小圆环套在轨道上，空间有与x轴平行的匀强电场，电场强度大小，圆环恰能静止在坐标（1，1）处，不计空气阻力，重力加速度g大小取10 m/s2。若圆环由（3，9）处静止释放，则（　　） A. 恰能运动到（−3，9）处 B. 在（1，1）处加速度为零 C. 在（0，0）处速率为 D. 在（−1，1）处机械能最小 【答案】D 【解析】 【详解】AD．由题意可知，圆环所受的电场力平行于x轴向右，如图所示 圆环所受重力与电场力的合力为 又 根据题意可知，坐标（1，1）处是等效最低点，过（1，1）做轨道的切线，再过坐标（3，9）作该切线的平行线，如图所示 根据题意写出该平行线的方程为 即 设该平行线与轨道的交点为A，则A点的坐标满足方程， 解得A点的坐标为（−1，1），则圆环恰能运动到（−1，1）处，圆环运动到该位置时，克服静电力做功最多，故机械能最小，故A错误，D正确； B．圆环做曲线运动，在（1，1）处加速度一定不为零，故B错误； C．设圆环到达（0，0）处时的速度大小为v，则圆环由（3，9）处静止释放运动到（0，0）处的过程，由动能定理得 又 联立得，故C错误。 故选D。 10. 如图甲所示电路中，两定值电阻，电容器的电容。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从最上端向最下端缓慢滑动过程中，分别记录电压表和电流表的示数，得到图像如图乙所示。已知电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 电源电动势为，内阻为 B. 滑动变阻器的最大值为 C. 当滑片P滑到最下端时，电容器的带电量为 D. 滑片P从最上端向最下端滑动过程中，电流表示数最大值为 【答案】B 【解析】 【详解】A．题意可知并联再与串联，电压表测的是并联电路电压，根据闭合电路欧姆定律有 结合图乙有， 代入题中数据，联立解得 故A错误； B．题意可知滑片在滑动变阻器最上端时，接入电路的阻值最大（设最大阻值为），此时电压表、电流表示数分为，根据欧姆定律有 代入题中数据，联立解得 故B正确； C．图甲可知电容器与并联，电容器两端电压与两端电压相同，滑片P滑到最下端时，被短路，根据闭合电路欧姆定律可知两端电压 联立以上解得 则电容器的带电量为 故C错误； D．滑片P在滑动变阻器最下端时，整个电路电阻最小，电流最大，根据闭合电路欧姆定律可知最大电流 故D错误。 故选B。 二、多选题：本大题共5小题，共20分。 11. 很多以煤做燃料的电厂，每天排出的烟气带走大量的煤粉，如图甲所示，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，为了消除烟气中的煤粉，可利用静电除尘，如图乙，在P、Q两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。m、n为金属管内两点。下列说法正确的是（　　） A. Q接电源的正极 B. 金属圆筒内越靠近Q极电势越高 C. 在煤粉颗粒靠近筒壁过程中，电场力对其做负功 D. 某时刻分别处于m、n两点的两煤粉颗粒电势能Em>En 【答案】AB 【解析】 【详解】A．管内接电高压时，管内产生强电场，它使空气电离而产生正、负离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使煤粉带负电，所以Q应接高压电源的正极，P接负极，A正确； B．根据上述分析可知，电场线由Q到P，沿电场线电势降低，由于P接电源负极，所以越靠近P电势会越小，越靠近Q极电势越高，B正确； C．电场强度方向由Q到指向P，煤粉颗粒带负电，所受电场力方向由P到指向Q，可知在煤粉颗粒靠近筒壁过程中，电场力做正功，电势能减小，C错误； D．根据 Ep=qφ 可知，电势能大小与电势φ、电荷量q有关，由于两煤粉颗粒带电量大小关系未知，所以m、n两点处的两煤粉颗粒电势能大小无法比较，D错误；。 故选AB。 12. 奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁间存在着密切的联系。安培受到启发，提出了著名的“分子电流假说”，他认为在原子、分子等物质微粒的内部存在着一环形电流——分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小磁体，它的两侧相当于两个磁极。现以最简单的氢原子为例，氢原子由一个质子构成原子核和一个绕其做圆周运动的电子组成，且知质子与电子的电量均为，电子的轨道半径为、质量为，静电力常量为，则（　　） A. 氢原子分子电流的大小为 B. 氢原子分子电流的大小为 C. 图示氢原子的“北极”垂直纸面向外 D. 图示氢原子的“北极”垂直纸面向里 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB．电子绕质子做圆周运动，库仑力提供向心力，即 又因电流的定义式为，而，可得氢原子分子电流的大小 故A错误，B正确； CD． 由“右手螺旋定则”可知，图示氢原子的“北极”垂直纸面向外，注意四指应沿逆时针方向，因为是“电子”，故C正确，D错误。 故选BC。 13. 自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为U1，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差U2（前表面的电势低于后表面的电势）。下列说法中正确的是（　　） A. 图乙中霍尔元件的载流子带正电 B. 已知自行车车轮的半径，再根据单位时间内的脉冲数，即获得车速大小 C. 若传感器的电源输出电压U1变大，则霍尔电势差U2变大 D. 霍尔电势差U2的大小与霍尔元件所用的材料有关 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】A．根据左手定则可判断，霍尔元件的电流I是由负电的定向移动形成的，故A错误； B．根据单位时间的脉冲数，可求得车轮的转动周期，从而求得车轮的角速度，根据 可求得车速的大小，故B正确； CD．根据 得 由电流的微观定义式 n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，S是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度，整理得出 联立得 若传感器的电源输出电压U1变大，电流增大，也增大，不同的材料单位体积内的电子数不同，所以霍尔电势差U2的大小与霍尔元件所用的材料有关，故CD正确。 故选BCD。 14. 如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一带负电荷的小滑块，可视为质点，在处以初速度沿x轴正方向运动。小滑块的质量为，带电量为。整个运动区域存在沿水平方向的电场，图乙是滑块电势能随位置x变化的部分图像，P点是图线的最低点，虚线AB是图像在处的切线，并且AB经过（1，2）和（2，1）两点，重力加速度g取。下列说法正确的是（　　） A. 在处的电场强度大小为20V/m B. 滑块向右运动的过程中，加速度先增大后减小 C. 滑块运动至处时，速度的大小为2m/s D. 若滑块恰好能到达处，则该处的电势为−50V 【答案】CD 【解析】 【详解】A．Ep−x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在x=1m处所受电场力大小为 解得电场强度大小 A错误； B．滑块向右运动时，电场力先减小后增大，所以加速度先减小后增大，B错误； C．滑块从x=1m到x=3m运动过程中电势能减小，电场力做功 由动能定理得 解得滑块运动至处时，速度的大小为 C正确； D．若滑块恰好到达x=5m处，则有 则滑块从x=1m到x=5m运动过程中 由图可知 解得滑块到达处的电势能 处的电势为 D正确。 故选CD。 15. 如图甲所示，真空中四个点电荷分别位于正方形的四个顶点A、B、C、D上，O为正方形的中心。以O为坐标原点，平行于AB方向为x轴正方向，x轴上的电势随位置x的变化关系如图乙所示，则（ ） A. 将一质子从x=-40cm处以40eV的初动能沿x轴正方向运动，则此后其运动过程的最大动能为320eV B. 将一电子从x=-40cm由静止释放，则此后其运动过程的最大动能为120eV C. 将一电子从x=-40cm由静止释放，电子沿x轴正方向最远可运动至x=40cm处 D. O点处的电场强度大小约为1600V/m，方向沿x轴正方向 【答案】BD 【解析】 【详解】A．将一质子从处以的初动能沿轴正方向运动，则此后质子将沿轴正方向减速，根据 可知，减速到的位置，即之间的某一位置时速度减为零，接着沿轴负方向一直加速，所以可得其运动过程的最大动能为 故A错误； BC．根据沿着电场线方向，电势逐渐降低，由图像可知，若将一电子从由静止释放，则电子先沿轴正方向加速，根据图像的斜率表示电场强度，可知电子到达处时，由于电场强度为零，则电子加速度为零，速度达最大，接着沿轴正方向减速，到达处时，电势与处的电势相等，根据 可知此时电子动能为零，速度为零，接着电子沿轴负向加速，减速再次回到处，以此做往复运动，所以电子沿轴正方向最远可运动至处。结合分析可知，将一电子从由静止释放，可知电子到处时有最大动能，根据功能关系可得 故B正确，C错误； D．由题意，根据图像的斜率表示电场强度，由图像可得O点处的电场强度大小约为 根据场强叠加原理，可知O点处的场强方向沿x轴正方向，故D正确。 故选BD。 16. 地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在Р点。则射出后，（　　） A. 小球的动能最小时，其电势能最大 B. 小球的动能等于初始动能时，其电势能最大 C. 小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大 D. 从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量 【答案】BD 【解析】 【详解】A．如图所示 故等效重力的方向与水平成。 当时速度最小为，由于此时存在水平分量，电场力还可以向左做负功，故此时电势能不是最大，故A错误； BD．水平方向上 在竖直方向上 由于 ，得 如图所示，小球的动能等于末动能。由于此时速度没有水平分量，故电势能最大。由动能定理可知 则重力做功等于小球电势能的增加量， 故BD正确； C．当如图中v1所示时，此时速度水平分量与竖直分量相等，动能最小，故C错误； 故选BD。 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 17. 在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8V，0.3A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮。 (1)用多用电表的直流电压挡检查故障. ①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)； A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V ②测得c、d间电压约为5.8 V、e、f间电压为0，则故障是________。 A.A灯丝断开 B.B灯丝断开 C.d、e间连线断开 D.B灯被短路 (2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”。 ①测试前，一定要将电路中的开关S________； ②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为__________Ω，此时测量的是__________间电阻.根据小灯泡的规格计算出的电阻为__________Ω（最后一空结果保留两位小数）。 【答案】 ①. B ②. A ③. 断开 ④. 6.0 ⑤. e、f ⑥. 12.7 【解析】 【分析】 【详解】(1)①[1]由于4节干电池串联后电动势为6 V，电压表量程应选10 V，B正确；ACD错误； 故选B。 ②[2]灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表，c、d间以外其他部分电路接通，电压表接e、f时无示数，说明c、d间灯泡断路，A正确；BCD错误； 故选A。 (2)①[3]使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开，故填“断开”。 ②[4]温度高时灯丝的电阻大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)。欧姆表读数应该为6.0 Ω。 [5]由于A灯泡断路，电阻无穷大，而欧姆表示数为6.0 Ω，说明测量的应该是e、f间电阻。 [6]由R＝可求得电阻为12.7 Ω。 18. 如图甲所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图，已知电池组的电动势约3 V，内阻约2Ω。现提供的器材如下： A.电池组 B.电压表V1 （量程0∼10V，内阻约10000Ω） C.电压表V2 （量程0∼3V，内阻约10000Ω） D.电阻箱R（0∼99.9Ω） E.定值电阻 F.定值电阻 G.开关和导线若干 （1）如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表V应选择_______（选填“B”或“C”）；定值电阻R0应选择_______（选填“E”或“F”）。 （2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图乙所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为-b、a，定值电阻的阻值用R0表示，则可得该电池组的电动势为_______，内阻为_______。 （3）该实验测得的电动势与真实值相比_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”），内阻的测量值与真实值相比_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. C ②. E （2） ①. ②. （3） ①. 偏小 ②. 偏小 【解析】 【小问1详解】 [1] [2]电压表的量程太大，使得电压表指针的偏角太小，测量误差太大，的定值电阻太大，使得电压表指针的偏角太小，且在改变电阻箱阻值时，电压表的示数变化不明显，故电压表选择C，定值电阻选择E。 【小问2详解】 [1] [2]由闭合电路欧姆定律得 化简得 则有， 解得， 【小问3详解】 [1] [2]考虑到电压表的分流作用，则有 变形得 纵轴截距变大为 计算时依然用 求解E和r，则求得的值均偏小。 四、计算题：本大题共3小题，共20分。 19. 如图所示，电路中电源电动势为E，内阻不计,其它各电阻阻值R1= R3=3R, R2=R．水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，板长为L．在A板的左下端且非常靠近极板A的位置，有一质量为m、电荷量为-q的小液滴以初速度v0水平向右射入两板间。（重力加速度用g表示），求： （1）若使液滴能沿v0方向射出电场，电动势E1应为多大? （2）若使液滴恰能打在B板的中点，电动势E2应为多大? 【答案】（1）（2） 【解析】 【分析】 【详解】（1）由闭合回路的欧姆定律可得 可得 ① 由平衡得 ② 由①②得 （2）由于液滴恰好打在B板正中央，利用平抛规律有 ③ ④ ⑤ 同理 ⑥ 由上式 20. 如图所示，带电量均为+q（q>0）、质量分别为m和3m的小球A和B，用轻质绝缘细绳连接，A、B间的库仑力及相互作用能忽略不计。最初两球在竖直向上的匀强电场中以速度v0一起匀速上升，某时刻细绳断开。求： （1）电场的场强的大小； （2）细绳断开后，当B球速度为零时，A球的速度大小； （3）自绳断开至B球速度为零的过程中，两球组成系统的机械能增量为多少？ 【答案】(1)；(2)；(3)。 【解析】 【详解】(1)两小球匀速上升，由平衡条件可得 解得 (2)两球组成的系统，动量守恒，当B球的速度为零时，有 解得 (3)绳断开后，对A球和B球由牛顿第二定律可得 解得 A球加速度方向向上，B球加速度方向向下。设当B球的速度为零时，所用时间为t，则 此过程两球上升的高度分别为 两球组成系统的机械能增量为电场力对两球做的功，即 21. 水平面上有一个竖直放置的部分圆弧轨道，A为轨道的最低点，半径竖直，圆心角为，半径，空间有竖直向下的匀强电场，场强。一个质量、电荷量为的带电小球，从轨道左侧与圆心同一高度的点水平抛出，恰好从点沿切线进入圆弧轨道，到达最低点A时对轨道的压力。不计空气阻力，重力加速度取，求： （1）小球抛出时的初速度的大小； （2）小球从到A的过程中克服摩擦力所做的功。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）小球抛出后从到过程中受重力和竖直向上的电场力，做类平抛运动，则根据牛顿第二定律有 解得小球的加速度大小为 与的高度差为 设小球到点时竖直分速度大小为，则根据匀变速直线运动位移速度公式可得 解得 小球在点时，速度方向与水平方向夹角为，则 解得 （2）根据（1）中分析已知B点小球水平方向的速度，则 小球在A点时，由牛顿第三定律可知，轨道对小球的支持力大小满足 则由牛顿第二定律得 代入数据解得 小球从到A的过程，由动能定理可得 解得 22. 如图，一质量为m1=1 kg，带电荷量为q=＋0.5 C的小球以速度v0=3 m/s，沿两正对带电平行金属板（板间电场可看成匀强电场）左侧某位置水平向右飞入，极板长0.6 m，两极板间距为0.5 m，不计空气阻力，小球飞离极板后恰好由A点沿切线落入竖直光滑圆弧轨道ABC，圆弧轨道ABC的形状为半径R<3 m的圆截去了左上角127°的圆弧，CB为其竖直直径，在过A点竖直线OO′的右边界空间存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E=10 V/m。（取g=10 m/s2）求： (1)两极板间的电势差大小U； (2)欲使小球在圆弧轨道运动时不脱离圆弧轨道，求半径R的取值应满足的条件。 【答案】(1)10V；(2)3m>R≥m或R≤m 【解析】 【详解】(1)在A点，如图 竖直分速度 vy= v0tan 53°=4m/s 带电粒子在平行板中运动时间 又有 vy=at 解得 a=20m/s2 又 mg＋E′q=ma 解得 U=10V (2)在A点速度为 ①若小球不超过圆心等高处，则有 解得 故有 ②若小球能到达最高点C，则有 在C点有 可得 联立解得 故圆弧轨道半径R的取值条件为 或 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $