内容正文:
鹤壁市高中2027届上学期规范化考试物理试卷(三)
(平行B卷)
一、单选题:本大题共7小题,每小题6分,共42分。
1. 图中的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是( )
A. 甲表是电流表,R增大时量程增大
B. 甲表是电流表,R增大时量程减小
C. 乙表是电压表,R增大时量程减小
D. 上述说法都不对
2. 图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线.用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V.则该电路可能为
A. B.
C. D.
3. 真空中相距为3a的两个点电荷M、N,分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点上,在它们连线上各点场强E随x变化关系如图所示,以下判断正确的是( )
A. x=2a处的电势一定为零
B. 点电荷M、N一定为同种电荷
C. 点电荷M、N一定为异种电荷
D. 点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为2:1
4. 如图所示,横轴和纵轴分别表示某一小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流。图线上点的坐标为,过点的切线与纵轴交点的纵坐标为。则小灯泡两端电压为时,其电阻等于( )
A. B. C. D.
5. 智能运动手环的计步功能是通过电容式加速度传感器实现的,其工作原理如图所示。和为电容器的两个极板,板固定于手环上,板两端与固定在手环上的轻质弹簧相连,开始时弹簧处于原长状态,下列说法正确的是( )
A. 手臂向前运动的速度越小,电容器的电容越小
B. 手臂向后运动的加速度越大,电容器的电容越大
C. 手臂向前运动的加速度越小,电容器两极板间的场强越小
D. 手臂向后运动的加速度越大,电容器所带电荷量越少
6. 如图所示,平行等距的竖直虚线O、N、M为某一电场的三个等势面。一个不计重力、带负电的粒子在电场中运动的轨迹如实线所示,A、B、C是轨迹与等势面的交点。已知粒子在C点的动能为12J,在B点的动能为2J,等势面N的电势为0,其中B点为轨迹上最左端的点。下列说法正确的是( )
A. 该电场是水平向右的匀强电场 B. 根据轨迹可以判断该粒子沿A→B→C运动
C. 该粒子动能为7.5J时,电势能为 D. 在A、B、C三点中,该粒子在C点的电势能最小
7. 2019年1月3日,嫦娥四号月球探测器平稳降落在月球背面南极——艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,震惊了全世界。 嫦娥四号展开的太阳能电池帆板在有光照时,可以将光能转化为电能,太阳能电池板作为电源,其路端电压与干路电流的关系如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A. 该电池板的电动势为2.80V
B. 随着外电路电阻增大,其内阻逐渐增大
C. 外电路阻值为1kΩ时电源输出功率约为3.2W
D. 外电路阻值为1kΩ时电源效率约为36%
二、多选题:本大题共3小题,每小题6分,选不全3分,共18分。
8. 下列说法中,正确的是( )
A. 沿着电场线的方向移动正电荷,电势能一定增大
B. 沿着电场线的方向移动正电荷,电势能一定减少
C. 沿着电场线的方向移动负电荷,电势能一定减少
D. 沿着电场线的方向移动负电荷,电势能一定增大
9. 某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时( )
A. 车灯的电流变小 B. 路端电压变小
C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变大
10. —带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能EP随位移x变化的关系如图所示,其中0~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是( )
A. x2~x3段做匀加速直线运动
B. x1处电场强度为零
C. 粒子经过x1处时动能最大
D. 在0、x1、x2、x3处电势的关系为
三、实验题:本大题共2小题,每空3分,共24分。
11. 用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ。
(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电流表内电阻用表示,请你用E、r和RA表示出、,并简要说明理由_______。
(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是根据实验数据(图甲:U=IR,图乙:)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。
在图3中,对应图甲电路分析的U-I图像是:__________;对应图乙电路分析的U-I图像是:________。
(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的______(填“甲”或“乙”)。
12. 电容器作为储能器件,在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电,无论采用何种充电方式,其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。
(1)请在图1中画出上述u—q图像______。类比直线运动中由v—t图像求位移的方法,求得两极间电压为U时电容器所储存的电能=______。
(2)在如图2所示的充电电路中,R表示电阻,E表示电源(忽略内阻)。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电,对应的q—t曲线如图3中①②所示。
a.①②两条曲线不同是______的改变造成的;
b.电容器有时需要快速充电,有时需要均匀充电。依据a中的结论,说明实现这两种充电方式的途径_________。
四、计算题:本大题共1小题,共16分。
13. 示波器的主要结构可简化为:电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成,如图所示。若已知加速电场的电压为。两平行金属板的板长、板间距离均为,荧光屏距两平行金属板右侧的距离为。电子枪发射质量为、电荷量为的电子,从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中点。不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力。若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场,两板间的偏转电压为,电子会打在荧光屏上某点,该点距点距离为。求和的比值。
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鹤壁市高中2027届上学期规范化考试物理试卷(三)
(平行B卷)
一、单选题:本大题共7小题,每小题6分,共42分。
1. 图中的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是( )
A. 甲表是电流表,R增大时量程增大
B. 甲表是电流表,R增大时量程减小
C. 乙表是电压表,R增大时量程减小
D. 上述说法都不对
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB.将电流计与电阻并联可构成电流表,即甲表是电流表,量程为
可知R增大时量程减小,选项A错误,B正确;
CD.将电流计与电阻串联可构成电压表,即乙表是电压表,量程为
可知R增大时量程增大,选项CD错误;
故选B。
2. 图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线.用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V.则该电路可能为
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由上图可知电源电动势为,电源内阻为.
A.三电阻并联,,,;
B.两个电阻串联,然后与第三个电阻并联,,,;
C.三电阻串联,,,;
D.两电阻并联后与第三个电阻串联,,,;
【点睛】根据图象求得电源的电动势和内电阻是本题的关键,之后根据闭合电路欧姆定律来计算即可.
3. 真空中相距为3a的两个点电荷M、N,分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点上,在它们连线上各点场强E随x变化关系如图所示,以下判断正确的是( )
A. x=2a处的电势一定为零
B. 点电荷M、N一定为同种电荷
C. 点电荷M、N一定为异种电荷
D. 点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为2:1
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.电势是否为零跟零电势的选择有关,A错误;
BC.由图可知,x1=0到x2=2a范围场强向右,x1=2a到x2=3a范围场强向左,故点电荷M、N一定为同种正电荷,B正确,C错误;
D.由图可知,x2=2a处场强为零,故点电荷M、N在该点的场强等大、反向,则有
解得
可知,点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4:1,D错误。
故选B。
4. 如图所示,横轴和纵轴分别表示某一小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流。图线上点的坐标为,过点的切线与纵轴交点的纵坐标为。则小灯泡两端电压为时,其电阻等于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由电阻定义式
可知小灯泡电阻随电压变化而变化,因此用实际电压除以实际电流就是该灯泡的实际电阻,B正确。
故选B。
5. 智能运动手环的计步功能是通过电容式加速度传感器实现的,其工作原理如图所示。和为电容器的两个极板,板固定于手环上,板两端与固定在手环上的轻质弹簧相连,开始时弹簧处于原长状态,下列说法正确的是( )
A. 手臂向前运动的速度越小,电容器的电容越小
B. 手臂向后运动的加速度越大,电容器的电容越大
C. 手臂向前运动的加速度越小,电容器两极板间的场强越小
D. 手臂向后运动的加速度越大,电容器所带电荷量越少
【答案】B
【解析】
【详解】A.极板相对于手环的位移由手环的加速度决定,与手臂运动的速度大小无关,故A错误;
B.当手臂向后运动的加速度增大时,极板由于惯性将相对于手环向前移动,弹簧的形变量增大,两极板间距离减小,根据电容的决定式有
可知电容器的电容变大,即加速度越大,电容越大,故B正确;
C.当手臂向前加速运动时,极板由于惯性将相对于手环向后移动,两极板间距离增大,且向前运动的加速度越小,弹簧的形变量越小,两极板间距离越小,根据匀强电场场强公式有,由于电容器与电源始终相连,两极板间的电压不变,可知此时电容器两极板间的场强越大,故C错误;
D.由对B选项的分析可知,手臂向后运动的加速度越大,两极板间距离减小得越多,电容器的电容越大,根据电容的定义式有,由于电容器两端的电压不变,可知电容器所带电荷量越多,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,平行等距的竖直虚线O、N、M为某一电场的三个等势面。一个不计重力、带负电的粒子在电场中运动的轨迹如实线所示,A、B、C是轨迹与等势面的交点。已知粒子在C点的动能为12J,在B点的动能为2J,等势面N的电势为0,其中B点为轨迹上最左端的点。下列说法正确的是( )
A. 该电场是水平向右的匀强电场 B. 根据轨迹可以判断该粒子沿A→B→C运动
C. 该粒子动能为7.5J时,电势能为 D. 在A、B、C三点中,该粒子在C点的电势能最小
【答案】D
【解析】
【详解】A.B为最左端的点,B受到的电场力指向运动轨迹凹侧即水平向右,粒子带负电,则在B点的电场方向向左,由于等势面相互平行,可知该电场是水平向左的匀强电场,故A错误;
B.粒子可能沿A→B→C运动,也可能沿C→B→A运动,故B错误;
C.由三个等势面平衡等距可知,等势面之间的电势差相等,则电场力在等势面之间的做功相等,则A点的动能为
仅在电场力做功下,动能和电势能之和不变,则粒子动能和电势能之和为7J,当该粒子动能为7.5J时,电势能为,故C错误;
D.由C点穿过A点所在等势面到达B点,电场力一直做正功,则电势能减小,可知C点的电势能最大,由于粒子带负电,则C点的电势最低,故D正确。
故选D。
7. 2019年1月3日,嫦娥四号月球探测器平稳降落在月球背面南极——艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,震惊了全世界。 嫦娥四号展开的太阳能电池帆板在有光照时,可以将光能转化为电能,太阳能电池板作为电源,其路端电压与干路电流的关系如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A. 该电池板的电动势为2.80V
B. 随着外电路电阻增大,其内阻逐渐增大
C. 外电路阻值为1kΩ时电源输出功率约为3.2W
D. 外电路阻值为1kΩ时电源效率约为36%
【答案】A
【解析】
【详解】A.电源的路端电压与干路电流的关系图像中,图线与纵轴的交点表示电动势,所以由图可知该电池板的电动势为2. 80V, A正确。
B.随着外电路电阻增大,干路电流不断减小,由闭合电路欧姆定律可知内阻
如图所示,
外电路电阻,阻的伏安特性曲线与原路端电压与干路电流的图线分别交于P1、P2, 则
指的是E与P1的斜率,
指的是E与P2连线的斜率,可知,B错误。
C.在原图中作出阻值为1kΩ的电阻的伏安特性曲线,如下图所示
与原图交于(1. 8V,1.8mA),此交点即表示电阻的实际状态,所以电源输出功率约为
故C错误。
D.此时电源的效率
故D错误。
故选A。
二、多选题:本大题共3小题,每小题6分,选不全3分,共18分。
8. 下列说法中,正确的是( )
A. 沿着电场线的方向移动正电荷,电势能一定增大
B. 沿着电场线的方向移动正电荷,电势能一定减少
C. 沿着电场线的方向移动负电荷,电势能一定减少
D. 沿着电场线的方向移动负电荷,电势能一定增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.沿着电场线的方向移动正电荷,电场力做正功,电势能一定减小,选项A错误,B正确;
CD.沿着电场线的方向移动负电荷,电场力做负功,电势能一定增大,选项C错误,D正确。
故选BD。
9. 某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时( )
A. 车灯的电流变小 B. 路端电压变小
C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变大
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.开关闭合时,车灯变暗,故流过车灯的电流变小,A正确;
B.电路的路端电压为
变小,路端电压变小,B正确;
C.总电流即干路电流为
减小,干路电流增大,C错误;
D.电源总功率为
增大,总功率变大,D正确。
故选ABD。
10. —带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能EP随位移x变化的关系如图所示,其中0~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是( )
A. x2~x3段做匀加速直线运动
B. x1处电场强度为零
C. 粒子经过x1处时动能最大
D. 在0、x1、x2、x3处电势的关系为
【答案】BC
【解析】
【详解】AC.带电粒子仅在电场力的作用下运动,电势能和动能相互转化,x2~x3段电势能增加,动能减小,所以x2~x3段粒子做减速运动,粒子经过处x1时电势能最小,动能最大,A错误,C正确;
B.电场力做功改变电势能,根据:
电势能EP随位移x变化的图像斜率的物理意义为电场力,x1处图像斜率为0,电场力为0,所以电场强度为0,B正确;
D.根据电势的定义:
电荷带负电,所以,D错误。
故选BC。
三、实验题:本大题共2小题,每空3分,共24分。
11. 用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ。
(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电流表内电阻用表示,请你用E、r和RA表示出、,并简要说明理由_______。
(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是根据实验数据(图甲:U=IR,图乙:)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。
在图3中,对应图甲电路分析的U-I图像是:__________;对应图乙电路分析的U-I图像是:________。
(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的______(填“甲”或“乙”)。
【答案】 ①. ,,等效电源电动势不变,等效内阻等于电流表的内阻和电动势的内阻 ②. C ③. A ④. 乙
【解析】
【详解】(1)[1]将电源和电流表视为等效电源,电源电动势是电源本身具有的属性,电流表不具有产生电动势的本领,所以等效电源的电动势仍然为
而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻,即
(2)[2]对甲图,考虑电表内阻时,根据闭合电路欧姆定律得
变形得
直接通过实验获得数据,可得
图像与纵轴截距均为电源电动势,虚线对应的斜率大小为,实线对应的斜率大小为,所以对应图甲电路分析的图像是C;
[3]对乙图,考虑电表内阻时(即虚线对应的真实情况),根据闭合电路欧姆定律得
变形得
直接通过实验获得数据,可得
虚线对应的斜率大小为,实线对应的斜率大小为,虚线对应的纵轴截距为,实线对应的纵轴截距为;两图线在时,对应的短路电流均为,所以对应图乙电路分析的图像是A。
(3)[4]图甲虽然测量的电源电动势准确,但电流表分压较为明显,所以内阻测量的误差很大;图乙虽然电动势和内阻测量均偏小,但是电压表内阻很大,分流不明显,所以电动势和内阻的测量误差较小,所以选择图乙可以减小由电表内电阻引起的实验误差。
12. 电容器作为储能器件,在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电,无论采用何种充电方式,其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。
(1)请在图1中画出上述u—q图像______。类比直线运动中由v—t图像求位移的方法,求得两极间电压为U时电容器所储存的电能=______。
(2)在如图2所示的充电电路中,R表示电阻,E表示电源(忽略内阻)。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电,对应的q—t曲线如图3中①②所示。
a.①②两条曲线不同是______的改变造成的;
b.电容器有时需要快速充电,有时需要均匀充电。依据a中的结论,说明实现这两种充电方式的途径_________。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. ②. 减小电阻,可实现快速充电,增大电阻,可以实现均匀充电。
【解析】
【小问1详解】
[1]根据
知,故图像如图所示。
[2]电压为时,电容器带电,图线和横轴围成的面积表示所储存的电能
又
故。
【小问2详解】
[1]由图像知,电容器充完电后,①②两次电荷量相等,由知,两次电源电动势相等,故①②两条曲线不同不是的改变造成的,只能是的改变造成的。
[2]刚开始充电瞬间,电容器两端的电压为零,电路的瞬时电流为
故减小电阻,则开始充电瞬间电流大,曲线上该点切线斜率大,即为曲线①,这样能在较短时间内使电荷量达到最大,故可以实现对电容器快速充电。增大电阻,刚开始充电瞬间电流小,即为曲线②,该曲线接近线性,可以实现均匀充电。
四、计算题:本大题共1小题,共16分。
13. 示波器的主要结构可简化为:电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成,如图所示。若已知加速电场的电压为。两平行金属板的板长、板间距离均为,荧光屏距两平行金属板右侧的距离为。电子枪发射质量为、电荷量为的电子,从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中点。不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力。若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场,两板间的偏转电压为,电子会打在荧光屏上某点,该点距点距离为。求和的比值。
【答案】
【解析】
【详解】电子在加速电场中运动时,由动能定理可得:,
电子以的速度进入偏转电场中做类平抛运动,在离开偏转电场时偏移距离为
水平方向做匀速直线运动有
根据牛顿第二定律可知加速度
所以电子离开时的偏移距离为
由几何关系得
联立以上可得
即和的比值为
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