精品解析：北京市第一六一中学2025-2026学年高二上学期期中物理试卷

2025-2026学年北京161中学高二（上）期中物理试卷 一、单选题：本大题共10小题，共30分。 1. 如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为、下列推断正确的是（　　） A. 可能为负 B. 一定等于 C. 导体内虚线1上各点的场强小于虚线2上各点的场强 D. 导体内虚线1上各点的电势小于虚线2上各点的电势 2. 某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为（　　） A. 4ρ和4R B. ρ和4R C. ρ和16R D. 16ρ和16R 3. 四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力以及电势能均相同的是 A. 甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点 B. 乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 C. 丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 D. 丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点 4. 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是(　　) A. B. C. D. 5. 风力发电机是将风能转化为电能的装置。风能就是气流的动能，风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。若空气密度为ρ，气流速度为v，风轮机叶片长度为r，则时间t内流向风轮机的最大风能为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示为将一灵敏电流计改装成电流表或电压表的实验电路图，R1、R2为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A. 此图是改装成电流表示意图；接A、B两端时量程较大 B. 此图是改装成电流表示意图；接A、C两端时量程较大 C. 此图是改装成电压表示意图；接A、B两端时量程较大 D. 此图是改装成电压表示意图；接A、C两端时量程较大 7. 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻、及滑动变阻器R连接成如图所示的电路,当滑动变阻器的触头由a端滑向b端时,下列说法正确的是( ) A. 电压表和电流表读数都减小 B. 电压表和电流表读数都增大 C. 电压表读数增大,电流表读数减小 D. 电压表读数减小,电流表读数增大 8. 静电场方向平行于x轴，将一电荷量为-q的带电粒子在x=d处由静止释放，粒子只在电场力作用下沿x轴运动，其电势能EP随x的变化关系如图所示。若规定x轴正方向为电场强度E、加速度a的正方向，四幅示意图分别表示电势φ随x的分布、场强E随x的分布、粒子的加速度a随x的变化关系和粒子的动能Ek随x的变化关系，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 9. 如图甲所示为用伏安法测量某合金丝电阻的实验电路。实验中分别用最大阻值是5、50、500的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作出电流表读数I随（指滑片移动的距离x与滑片在变阻器上可移动的总长度L的比值）变化的关系曲线a、b、c，如图乙所示。则图乙中的图线a对应的滑动变阻器及最适合本实验的滑动变阻器是（　　） A. 最大阻值为5的滑动变阻器∶图线a对应的滑动变阻器 B. 最大阻值为50的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器 C. 最大阻值为500的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器 D. 最大阻值为500的滑动变阻器；图线c对应的滑动变阻器 10. 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 二、多选题：本大题共4小题，共12分。 11. 如图所示，三个同心圆是固定的点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三个点在同一条电场线上。已知这三个圆的半径关系是。现将一电荷量为的试探电荷从A点由静止释放，试探电荷只在点电荷Q的静电力作用下开始运动，则（　　） A. 三点的电场强度大小关系是 B. 三点的电势大小关系是 C. 该试探电荷在三点的电势能大小关系是 D. 该试探电荷在三点的动能大小关系是 12. 如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r ．当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作．已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是(　　) A. 电动机的额定电压为IR B. 电源的输出功率为IE－I2r C. 电动机的输出功率为IE－I2R D. 整个电路的热功率为I2(R0＋R＋r) 13. 在如图所示的图中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系；现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图可知（　　） A. 该电阻的阻值为 B. 该电源的电动势为，内阻为 C. 该电源的路端电压为，输出功率为 D. 用比R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率可能增大 14. 据报道，2018年4月18日，某市一处高压电线落地燃烧，幸好没有造成人员伤亡．高压电线落地可能导致行人跨步触电，如图所示，设人的两脚MN间最大跨步距离为d，电线触地点O流入大地的电流为I，大地的电阻率为ρ，ON 间的距离为R．电流在以O点为圆心、半径为r的半球面上均匀分布，其电流密度为，若电流密度乘以电阻率等于电场强度，该电场强度可以等效成把点电荷Q放在真空中O点处产生的电场强度．下列说法正确的是（ ） A. 两脚并拢跳离触地点是防跨步触电的一种有效方法等效 B. 点电荷Q的电荷量为 (k为静电力常量) C. 图中MN两脚间跨步电压可能等于 D. 当两脚间的距离处于最大跨步时，跨步电压可能为零 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 15. 某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻阻值以及判断二极管的正负极。 （1）他选择“100”倍率的欧姆挡按照正确的步骤测量未知电阻时，发现表针偏转角度很大，如图中虚线①的位置所示。为了能获得更准确的测量数据，他应该将倍率调整到_______的挡位（选填“10”或“1k”）；并把两支表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使表针指向_____。调整好此挡位的欧姆表后再正确测量上述未知电阻，表针指在如图中虚线②的位置，则未知电阻的测量值为________。 （2）若用已调好的多用电表欧姆挡“10”挡来探测一只二极管的正、负极（如图所示）。当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针几乎不发生偏转（即指示电阻接近无限大）；再将两表笔与二极管两极的连接情况对调，发现表针指在如图中的虚线①的位置，此时红表笔接触的是二极管的_____极（选填 “正”或“负”）。 16. 在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为、粗细均匀金属丝的电阻率。 （1）用螺旋测微器分别在三个不同的位置测量金属丝的直径，某次示数如图所示，该次测量值为______mm。 （2）实验小组的同学采用如图甲所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻，可选用的器材有： A.电压表（量程，内阻约） B.电流表（量程，内阻约） C.电流表（量程，内阻约） D.滑动变阻器（） E.滑动变阻器（） F.电源（电动势为）及开关和导线若干 ①为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选择______，滑动变阻器应选择______。（选填实验器材前的字母） ②图乙是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图甲的电路图，补充完成图乙中实物间的连线_________。 （3）测量出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式______。考虑电流表和电压表内阻引起的误差，该测量值______真实值（选填“大于”或“小于”）。 （4）在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时，乙同学用如图所示电路测量另一个电阻。 ①电路连好后，闭合开关，无论如何移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数且几乎不变，电流表始终没有示数。若电路中仅有一处故障，则可能的故障是______。 A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器断路 C.待测电阻与电流表A之间的导线断路 ②故障解决后，乙同学研究电压表示数U和滑动变阻器连入电路中阻值R的关系。若待测电阻、电流表内阻、电压表内阻、电源电动势和内阻都保持不变，图中可以正确反映关系的示意图是______。 A. B. C. D. 四、计算题：本大题共4小题，共42分。 17. 如图甲所示，把一个带正电的球体A放在绝缘支架上，再把一个质量为m、带电量为q的带电小球B用绝缘细绳悬挂在铁架台上，小球静止在P点时细绳与竖直方向的夹角为θ，电场力方向水平向右．球A与球B之间的距离远大于两球的直径．求:（重力加速度为g） (1)球B在P点所受电场力F0的大小及球A产生的电场在P点的电场强度E0的大小; (2)现缓慢移动铁架台，使球B从P点沿水平方向右移，近似认为移动过程中电场力方向始终水平向右，用刻度尺测出P点右侧不同位置到P点的水平距离x，采取(1)中方法确定出该位置球B所受电场力F，然后作出F-x图像，如图乙所示．其中M点为水平移动方向上的一点，已知x轴上每小格代表的距离为x0，根据图像估算P、M两点间电势差UPM的大小． 18. 如图所示，A、B为两块足够大的水平放置的平行金属板，间距为d；两板间有方向由A指向B的匀强电场，电场强度大小为E；在金属板A的正中央位置有一个粒子源P，能以v0的初速度向金属板A以下的各个方向均匀射出质量为m、带电荷量为+q的粒子，粒子最终全部落在金属板B上，粒子所受重力、空气阻力以及粒子之间的相互作用力均可忽略．求： (1)金属板A、B间的电压U； (2)粒子到达金属板B时的动能Ek； (3)粒子落在金属板上B区域的面积S． 19. 对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。 （1）当该导线通有恒定的电流I时： ①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v； ②经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式。 （2）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦—托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。 已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为F。根据上述模型回答下列问题： ① 求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小； ② 推导该圆线圈中的电流 的表达式。 20. 如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，电场中某点的电势为各个点电荷单独在该点产生电势的代数和． 若规定无限远处的电势为零，真空中点电荷周围某点的电势φ可表示为，其中k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离． (1)如图所示，M、N是真空中两个电荷量均为+Q的固定点电荷，M、N间的距离为d，OC是MN连线中垂线，°．已知静电力常量为k，规定无限远处的电势为零．求： a．C点的电场强度； b．C点的电势． (2)如图所示，一个半径为R、电荷量为+Q的均匀带电细圆环固定在真空中，环面水平．一质量为m、电荷量- q的带电液滴，从环心O正上方D点由静止开始下落．已知D、O间的距离为，静电力常量为k，重力加速度为g．求液滴到达O点时速度v的大小． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年北京161中学高二（上）期中物理试卷 一、单选题：本大题共10小题，共30分。 1. 如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为、下列推断正确的是（　　） A. 可能为负 B. 一定等于 C. 导体内虚线1上各点的场强小于虚线2上各点的场强 D. 导体内虚线1上各点的电势小于虚线2上各点的电势 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由题意可知，静电感应现象，使得导体的左侧带正电，右侧带负电，根据电荷守恒可知，左侧部分转移的电子数目和右侧部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量绝对值总是相等的，导体整体不带电，所以一定等于，都等于0，故A错误，B正确； C．达到静电平衡的导体内部的场强处处为0，所以导体虚线1上各点的场强等于虚线2上各点的场强，故C错误； D．达到静电平衡的导体内部的场强处处为0，导体整体是等势体，所以导体虚线1上各点的电势等于虚线2上各点的电势。故D错误； 故选B。 2. 某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为（　　） A. 4ρ和4R B. ρ和4R C. ρ和16R D. 16ρ和16R 【答案】C 【解析】 【详解】因温度和材料不变，所以电阻率不变；将导线均匀拉长到直径为原来的一半，则横截面积变为原来的，长度为原来的4倍，根据电阻定律公式 故选C。 3. 四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力以及电势能均相同的是 A. 甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点 B. 乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 C. 丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 D. 丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点场强大小相等，但是方向不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同；因两点的电势相等，则电荷在两点的电势能相同，选项A错误； B．乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点，由对称可知，两点的场强大小和方向均相同，则检验电荷所受的电场力相同；因a、b所在的直线是等势面，则电荷在两点的电势能相同，选项B正确； C．丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点的场强大小相同，但是方向不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同；因两点的电势相等，则电荷在两点的电势能相同，选项C错误； D．丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点的场强和电势均不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同，电荷在两点的电势能也不相同，选项D错误； 故选B. 4. 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是(　　) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在加速电场中有 eU＝mv2 得 v＝ 在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电荷量为 q＝IΔt＝I 则电子个数 n＝＝ 故选B。 5. 风力发电机是将风能转化为电能的装置。风能就是气流的动能，风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。若空气密度为ρ，气流速度为v，风轮机叶片长度为r，则时间t内流向风轮机的最大风能为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】时间t内流向风轮机的最大风能， 联立得 故选B。 【点睛】 6. 如图所示为将一灵敏电流计改装成电流表或电压表的实验电路图，R1、R2为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A. 此图是改装成电流表示意图；接A、B两端时量程较大 B. 此图是改装成电流表示意图；接A、C两端时量程较大 C. 此图是改装成电压表示意图；接A、B两端时量程较大 D. 此图是改装成电压表示意图；接A、C两端时量程较大 【答案】A 【解析】 【详解】根据并联分流的规律可知，此图是改装成电流表的示意图；电阻越小分流越大，所以接A、B两端时，灵敏电流计和串联，然后再和并联改装成量程较大的电流表，而接A、C两端时，灵敏电流计和、串联的总电阻并联改装成量程较小的电流表，A正确，BCD错误。 故选A。 7. 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻、及滑动变阻器R连接成如图所示的电路,当滑动变阻器的触头由a端滑向b端时,下列说法正确的是( ) A. 电压表和电流表读数都减小 B. 电压表和电流表读数都增大 C. 电压表读数增大,电流表读数减小 D. 电压表读数减小,电流表读数增大 【答案】B 【解析】 【分析】首先认识电路的连接关系：与R并联后与串联,电压表测路端电压，电流表测量流过的电流；滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由闭合电路的欧姆定律可知电路中干路电流的变化及路端电压的变化；再分析并联电路可得出电流表示数的变化。 本题中也可直接作为内电阻处理，可直接由闭合电路欧姆定律得出并联部分的电压增大，流过的电流增大。 【详解】当滑片向b滑动时，R接入电阻增大，总电阻增大；由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，则内电压减小，由可知路端电压增大，即电压表示数增大； 因路端电压增大，两端的电压减小,故并联部分电压增大，由欧姆定律可知电流表示数增大，故B正确，ACD错误。 故选B。 8. 静电场方向平行于x轴，将一电荷量为-q的带电粒子在x=d处由静止释放，粒子只在电场力作用下沿x轴运动，其电势能EP随x的变化关系如图所示。若规定x轴正方向为电场强度E、加速度a的正方向，四幅示意图分别表示电势φ随x的分布、场强E随x的分布、粒子的加速度a随x的变化关系和粒子的动能Ek随x的变化关系，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据可知，由于粒子带负电，则可知，电势的变化应与图中方向相反，故图像应为与Ep-x形状对称的图像，故A错误； B．图像的斜率表示电场强度，沿电场方向电势降低，则知在x=0的左侧，存在向左的匀强电场，x=0右侧存在向右的匀强电场，故B错误； C．根据牛顿第二定律qE=ma，可知粒子在匀强电场中运动时加速度不变，由于粒子带负电，粒子的加速度在x=0左侧加速度为正值，大小不变，在x=0右侧加速度为负值，且大小不变，故C错误； D．因为带电粒子只受电场力作用，所以带电粒子的动能和电势能总和保持不变，即图像应与图像的形状上下对称，故D正确。 故选D。 9. 如图甲所示为用伏安法测量某合金丝电阻的实验电路。实验中分别用最大阻值是5、50、500的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作出电流表读数I随（指滑片移动的距离x与滑片在变阻器上可移动的总长度L的比值）变化的关系曲线a、b、c，如图乙所示。则图乙中的图线a对应的滑动变阻器及最适合本实验的滑动变阻器是（　　） A. 最大阻值为5的滑动变阻器∶图线a对应的滑动变阻器 B. 最大阻值为50的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器 C. 最大阻值为500的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器 D. 最大阻值为500的滑动变阻器；图线c对应的滑动变阻器 【答案】C 【解析】 【详解】从图乙中可以看出a曲线在滑片移动很小距离，就产生了很大的电流变化，说明该滑动变阻器阻值远大于被测量电阻阻值，所以a图对应500Ω滑动变阻器，c图线电流几乎不随着距离x变化，说明该滑动变阻器是小电阻，所以对应是5Ω的图像，本实验采用的是伏安法测量电阻，为了减小实验误差，应该要保证被测电阻中的电流变化范围适当大一些，所以选择图中b所对应的滑动变阻器，故ABD错误，C正确。 故选C。 10. 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。 二、多选题：本大题共4小题，共12分。 11. 如图所示，三个同心圆是固定的点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三个点在同一条电场线上。已知这三个圆的半径关系是。现将一电荷量为的试探电荷从A点由静止释放，试探电荷只在点电荷Q的静电力作用下开始运动，则（　　） A. 三点的电场强度大小关系是 B. 三点的电势大小关系是 C. 该试探电荷在三点的电势能大小关系是 D. 该试探电荷在三点的动能大小关系是 【答案】BD 【解析】 【详解】A. 因为，根据公式 得 故A错误； B．根据点电荷场强公式可知，AB段场强大于BC段场强，AB间距离等于BC间距离，再根据 可知AB间电势差UAB大于BC间电势差UBC，即 故B正确； CD．根据动能定理 可知的试探电荷从A点由静止释放运动，电场力做正功，电势能减小，且 所以 故C错误，D正确。 故选BD。 12. 如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r ．当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作．已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是(　　) A. 电动机的额定电压为IR B. 电源的输出功率为IE－I2r C. 电动机的输出功率为IE－I2R D. 整个电路的热功率为I2(R0＋R＋r) 【答案】BD 【解析】 【详解】A．电动机的额定电压为 U=E-Ir-IR0≠IR 选项A错误； B．电源的输出功率为 P出=IE－I2r 选项B正确。 C．电动机的输出功率为 P机出=IU- I2R =I（E-Ir-IR0）-I2R 选项C错误； D．整个电路的热功率为 P热=I2(R0＋R＋r) 选项D正确； 故选BD。 13. 在如图所示的图中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系；现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图可知（　　） A. 该电阻的阻值为 B. 该电源的电动势为，内阻为 C. 该电源的路端电压为，输出功率为 D. 用比R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率可能增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图像b可知，外电阻为，故A正确； B．由图像a可知，电源电动势，短路电流为，则电源内阻为，故B错误； C．由两图像的交点坐标，可知，路端电压为，干路电流为，故电源输出功率为，故C正确； D．电源的内阻为，外电路电阻R为，由电源输出功率随外电阻的变化图像 可知，外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，则用比R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率一定减小，故D错误。 故选AC。 14. 据报道，2018年4月18日，某市一处高压电线落地燃烧，幸好没有造成人员伤亡．高压电线落地可能导致行人跨步触电，如图所示，设人的两脚MN间最大跨步距离为d，电线触地点O流入大地的电流为I，大地的电阻率为ρ，ON 间的距离为R．电流在以O点为圆心、半径为r的半球面上均匀分布，其电流密度为，若电流密度乘以电阻率等于电场强度，该电场强度可以等效成把点电荷Q放在真空中O点处产生的电场强度．下列说法正确的是（ ） A. 两脚并拢跳离触地点是防跨步触电的一种有效方法等效 B. 点电荷Q的电荷量为 (k为静电力常量) C. 图中MN两脚间跨步电压可能等于 D. 当两脚间的距离处于最大跨步时，跨步电压可能为零 【答案】ABD 【解析】 【详解】两脚并拢时跨步电压较小，跳离触地点是防跨步触电的一种有效方法．故A正确．根据题意有： 解得．故B正确．N点处电流密度为，由于MN间的电场是非匀强电场，电场强度越靠近O点越大，则知MN间的场强大于，MN两脚间跨步电压大于．故C错误．当两脚位于同一等势线上时即两脚到O点的距离相等时，跨步电压为零．故D正确．故选ABD． 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 15. 某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻阻值以及判断二极管的正负极。 （1）他选择“100”倍率的欧姆挡按照正确的步骤测量未知电阻时，发现表针偏转角度很大，如图中虚线①的位置所示。为了能获得更准确的测量数据，他应该将倍率调整到_______的挡位（选填“10”或“1k”）；并把两支表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使表针指向_____。调整好此挡位的欧姆表后再正确测量上述未知电阻，表针指在如图中虚线②的位置，则未知电阻的测量值为________。 （2）若用已调好的多用电表欧姆挡“10”挡来探测一只二极管的正、负极（如图所示）。当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针几乎不发生偏转（即指示电阻接近无限大）；再将两表笔与二极管两极的连接情况对调，发现表针指在如图中的虚线①的位置，此时红表笔接触的是二极管的_____极（选填 “正”或“负”）。 【答案】 ①. 10 ②. 0 ③. 1.6102 （或160） ④. 负 【解析】 【详解】（1）[1]指针偏转角度过大，说明待测量的阻值较小，所以更换较小的“10”挡位； [2]欧姆调零的目的是需要将指针调至欧姆表盘的0刻度位置，即使指针指向； [3]欧姆挡读数需要用刻度值乘以倍率： ； （2）[4]红表笔与欧姆挡内部的电源负极相连，根据题意可知二极管的电阻较小，此时电流从二极管的正极流入，负极流出，所以红表笔接触的是二极管的负极。 16. 在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为、粗细均匀金属丝的电阻率。 （1）用螺旋测微器分别在三个不同的位置测量金属丝的直径，某次示数如图所示，该次测量值为______mm。 （2）实验小组的同学采用如图甲所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻，可选用的器材有： A.电压表（量程，内阻约） B.电流表（量程，内阻约） C.电流表（量程，内阻约） D.滑动变阻器（） E.滑动变阻器（） F.电源（电动势为）及开关和导线若干 ①为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选择______，滑动变阻器应选择______。（选填实验器材前的字母） ②图乙是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图甲的电路图，补充完成图乙中实物间的连线_________。 （3）测量出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式______。考虑电流表和电压表内阻引起的误差，该测量值______真实值（选填“大于”或“小于”）。 （4）在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时，乙同学用如图所示电路测量另一个电阻。 ①电路连好后，闭合开关，无论如何移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数且几乎不变，电流表始终没有示数。若电路中仅有一处故障，则可能的故障是______。 A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器断路 C.待测电阻与电流表A之间的导线断路 ②故障解决后，乙同学研究电压表示数U和滑动变阻器连入电路中阻值R的关系。若待测电阻、电流表内阻、电压表内阻、电源电动势和内阻都保持不变，图中可以正确反映关系的示意图是______。 A. B. C. D. 【答案】（1） （2） ①. C ②. D ③. （3） ①. ②. 小于 （4） ①. C ②. B 【解析】 【小问1详解】 该次测量值为 【小问2详解】 [1][2]能够通过金属丝的最大电流为 不足量程为的电流表的三分之一，本着精确的原则，电流表应该选用量程的电流表C；本着调节方便的原则，滑动变阻器应该选用的D [3] 根据电路图连线如下图所示，注意导线不能交叉 【小问3详解】 根据欧姆定律和电阻定律有 整理可得 上面采用的是电流表外接法测量的电阻，误差的主要来源是因为电压表的分流，测得通过的电阻电流的测量值I大于真实值，所以得到的电阻率的测量值也是小于真实值 【小问4详解】 [1]A．如果滑动变阻器短路，则电流表应该有示数，与题意不符，故A错误； B．如果滑动变阻器断路，则不管是电压表还是电流表都没有示数，与题意不符，故B错误； C．待测电阻与电流表A之间的导线断路，则会出现电压表有示数且一定，电流表没有示数，与题意相符，故C正确。 故选C。 [2]设电源的电动势为E，内阻为r，根据闭合电路的欧姆定律可得电压表的示数为 整理得 所以电压表的示数会随着滑动变阻器接入电路中电阻的增大而减小，并且类比反比例函数减小的越来越慢 故选B。 四、计算题：本大题共4小题，共42分。 17. 如图甲所示，把一个带正电的球体A放在绝缘支架上，再把一个质量为m、带电量为q的带电小球B用绝缘细绳悬挂在铁架台上，小球静止在P点时细绳与竖直方向的夹角为θ，电场力方向水平向右．球A与球B之间的距离远大于两球的直径．求:（重力加速度为g） (1)球B在P点所受电场力F0的大小及球A产生的电场在P点的电场强度E0的大小; (2)现缓慢移动铁架台，使球B从P点沿水平方向右移，近似认为移动过程中电场力方向始终水平向右，用刻度尺测出P点右侧不同位置到P点的水平距离x，采取(1)中方法确定出该位置球B所受电场力F，然后作出F-x图像，如图乙所示．其中M点为水平移动方向上的一点，已知x轴上每小格代表的距离为x0，根据图像估算P、M两点间电势差UPM的大小． 【答案】(1) (2) (3) 【解析】 【详解】(1) 球B在P点受力平衡，根据平衡条件 可得球B所受电场力的大小为： 根据场强公式 得球A产生的电场在P点的电场强度的大小： (2)根据图象中图线所包围的面积表示电场力做的功，则有： 18. 如图所示，A、B为两块足够大的水平放置的平行金属板，间距为d；两板间有方向由A指向B的匀强电场，电场强度大小为E；在金属板A的正中央位置有一个粒子源P，能以v0的初速度向金属板A以下的各个方向均匀射出质量为m、带电荷量为+q的粒子，粒子最终全部落在金属板B上，粒子所受重力、空气阻力以及粒子之间的相互作用力均可忽略．求： (1)金属板A、B间的电压U； (2)粒子到达金属板B时的动能Ek； (3)粒子落在金属板上B区域的面积S． 【答案】（1）U=Ed；（2）；（3） 【解析】 【详解】(1)金属板A、B间的电压U=Ed (2)带电粒子在下落过程中只受电场力作用，由动能定理有 得 (3)带电粒子打在金属板上的范围是一个半径为r的圆，从粒子源水平射出的粒子在电场中做类平抛运动，落在金属板上的位置是该圆的边缘． 由， 解得 19. 对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。 （1）当该导线通有恒定的电流I时： ①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v； ②经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式。 （2）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦—托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。 已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为F。根据上述模型回答下列问题： ① 求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小； ② 推导该圆线圈中的电流 的表达式。 【答案】（1）①；② ne2ρ；（2）① Fl；② 。 【解析】 【详解】（1）①一小段时间内，流过导线横截面的电子个数为： 对应的电荷量为： 根据电流的定义有： 解得： ②从能量角度考虑，假设金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等，即： 又因为： 联立以上两式得： （2）①电子运动一圈，非静电力做功为： ②对于圆线圈这个闭合回路，电动势为： 根据闭合电路欧姆定律，圆线圈这个闭合回路的电流为： 联立以上两式，并根据电阻定律： 解得： 20. 如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，电场中某点的电势为各个点电荷单独在该点产生电势的代数和． 若规定无限远处的电势为零，真空中点电荷周围某点的电势φ可表示为，其中k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离． (1)如图所示，M、N是真空中两个电荷量均为+Q的固定点电荷，M、N间的距离为d，OC是MN连线中垂线，°．已知静电力常量为k，规定无限远处的电势为零．求： a．C点的电场强度； b．C点的电势． (2)如图所示，一个半径为R、电荷量为+Q的均匀带电细圆环固定在真空中，环面水平．一质量为m、电荷量- q的带电液滴，从环心O正上方D点由静止开始下落．已知D、O间的距离为，静电力常量为k，重力加速度为g．求液滴到达O点时速度v的大小． 【答案】（1）,方向为由O指向C(2) (3) 【解析】 【详解】（1）a．由几何关系可知，C、M间的距离 M在C点产生的电场强度 ，方向与x轴正方向成30° 由叠加原理和对称性可知，C点的场强，方向为由O指向C b．若规定无限远电势为零，M和N在C点产生的电势 由叠加原理可知，C点的电势 (2)把圆环分成若干等份，每一份都足够小，可视为点电荷．设每一份的电荷量为．研究其中任意一份，它与D点的距离，它在D产生的电势 由对称性和叠加原理可知，圆环在D点的电势 同理可求得，圆环在O点的电势 所以D、O两点间的电势差 在液滴从D到O的过程中，根据动能定理有: 所以 【点睛】电场强度是通过比值定义的，比值与其电场力及电量均没有关系．例如：质量与体积的比值定义为密度．当质量变大时，体积变大，而比值却不变．电场线虽不实际存在，但却能形象描绘电场的强度与方向． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $