内容正文:
2026-2027学年高二上学期物理期中模拟卷
(考试时间:75分钟,试卷满分:100分 测试范围:人教版必修3第9~13章)
一.选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。
1.如图所示,将充气后的气球在头发上摩擦后再靠近不带电的空易拉罐。在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐朝气球方向滚动。关于这一现象,下列说法正确的是( )
A.易拉罐中产生了新的负电荷
B.气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
C.易拉罐远离气球一侧与气球带有相同性质的电荷
D.易拉罐远离气球一侧所带电荷量大小可能为
【答案】C
【详解】A.静电感应过程中,易拉罐内部的电荷只是重新分布,并没有产生新的负电荷,电荷总量保持守恒,故A错误;
B.带电气球对易拉罐的近侧异种电荷是吸引力,对远侧同种电荷是排斥力;由于近侧离气球更近,根据库仑定律,距离越近静电力越大,因此吸引力大于排斥力,整体合力指向气球,才会让易拉罐向气球滚动,故B错误;
C.根据静电感应规律,导体靠近带电体的一侧会感应出与带电球异种的电荷,远离带电体的一侧会感应出与带电体(气球)同种性质的电荷,故C正确;
D.元电荷是自然界中最小的电荷量,大小为,所有带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍,不是元电荷的整数倍,不可能存在,故D错误。
故选C。
2.一根长为、横截面积为S的金属棒。棒内单位体积内自由电子数为,电子的电荷量为。在棒两端加上恒定电压时,棒内自由电子定向运动的平均速率为,则金属棒的电阻率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】导体棒中的电流
则电阻
而
解得
故选A。
3.如图所示,虚线左侧区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,右侧区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小均为,面积为的正方形线圈垂直于磁场放置。初始时边恰好与虚线重合,下列判断正确的是( )
A.线圈向右平移到边与虚线重合,通过线圈磁通量的变化量为
B.线圈向右平移到边与虚线重合,线圈中不产生感应电流
C.线圈以为轴转过,通过线圈磁通量的变化量为零
D.线圈以为轴转过,通过线圈磁通量的变化量为零
【答案】D
【详解】A.把线圈向右平移到ab与虚线重合,通过线圈磁通量的变化量为,故A错误;
B.把线圈向右平移到ab与虚线重合,磁通量会发生变化,线圈中产生感应电流,故B错误;
C.把线圈以bc为轴转过180°,通过线圈磁通量的变化量为,故C错误;
D.把线圈以cd为轴转过180°,通过线圈磁通量的变化量为,故D正确。
故选D。
4.如图甲所示,、是点电荷电场中同一电场线上的两点,一个带电粒子在点由静止释放,仅在静电力作用下从点向点运动,粒子运动的图像如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.点场强比点场强小
B.点电势比点电势高
C.带电粒子与场源电荷可能带异种电荷
D.电场方向可能是由点指向点
【答案】D
【详解】A.图像的斜率表示加速度,由图乙可知粒子从a到b的过程加速度逐渐减小。根据牛顿第二定律有
可得
可知加速度减小,说明场强减小,因此a点场强大于b点场强,故A错误;
B.粒子仅在静电力作用下由静止从a向b运动,说明静电力方向沿a指向b,但由于粒子带电性质未知,无法判断电场强度的方向,也就无法比较a、b两点的电势高低,故B错误;
C.a点场强大于b点场强,说明场源电荷在a的左侧,粒子从a向b运动时受到的静电力是斥力,因此粒子与场源电荷一定带同种电荷,故C错误;
D.若粒子带负电,则场源电荷为负电荷且位于a点左侧,那么电场强度的方向沿电场线指向左侧,也就是由b点指向a点,因此电场方向可能由b指向a,故D正确。
故选D。
5.如图所示,U-I图像中的甲、乙两条图线分别表示某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系和某一电源的路端电压随干路电流的变化关系。若将该电源与两个定值电阻R串联构成闭合回路,下列分析中正确的是( )
A.甲反映定值电阻R的U-I关系,R=1.5 Ω
B.乙反映电源的U-I关系,其内阻r=3.0 Ω
C.通过定值电阻R的电流大小为1.2 A
D.电源内阻r消耗的热功率为6.75W
【答案】C
【详解】A.甲反映定值电阻R的U-I关系,根据图像,故A错误;
B.乙反映电源的U-I关系,根据图像,故B错误;
CD.根据图乙知电源电动势
若将该电源与两个定值电阻R串联构成闭合回路,通过定值电阻R的电流大小
电源内阻r消耗的热功率为,故C正确,D错误。
故选C。
6.如图所示,竖直面内固定一均匀带电圆环A,所带电荷量为Q,圆环A的轴线(过圆心且垂直于圆环平面)上距离圆心为r处有一质量为m、电荷量为q的小球,小球用绝缘细线悬挂于O点,静止时小球与O点连线与竖直方向的夹角为θ,小球与圆环连线与轴线的夹角为α,静电力常量为k,重力加速度为g,则小球与圆环之间的库仑力大小为( )
A.k B.kcos3α
C.mgsinθ D.mgcosθ
【答案】B
【详解】A.均匀带电圆环不能视为点电荷,其轴线上距圆心处的电场强度不是,故A错误;
B.设圆环半径为,小球与圆环边缘连线与轴线的夹角为,由几何关系有
均匀带电圆环轴线上距圆心处的电场强度为
将代入解得
所以小球与圆环之间的库仑力大小为,故B正确;
CD.对小球受力分析,小球受重力mg、细线拉力和库仑力,根据平衡条件,水平方向有,竖直方向有
联立解得,故CD错误。
故选B。
7.如图所示,有一均匀带正电的绝缘细圆环水平放置,圆心为O,半径为r、带电荷量为q,O1O2直线为圆环的中轴线,且O1、O2两点关于O点对称。P为圆环上的一点,现取走P处一段弧长为的小圆弧,下列说法正确的是( )
A.O1、O2两点的场强相同
B.O1、O2两点的电势不相等
C.O、O1两点的电势
D.圆心O处的场强大小为,方向由O指向P
【答案】D
【详解】A.带缺口的带电圆环等效为完整均匀带正电圆环加上P点处带等量负电的点电荷,因,小圆弧可视为点电荷,小圆弧带电量
完整圆环在中轴线上、的场强大小相等、方向相反(均沿中轴线向外);叠加负点电荷在两点的场强后,、的合场强大小相等、方向不同,场强是矢量,因此两场强不相同,故A错误;
B.完整圆环在关于O对称的、处电势相等,额外叠加的负点电荷到、的距离相等,在两点产生的电势也相等,因此总电势相等,故B错误;
C.剩余有缺口的圆环带正电,离正电荷越远,电势越低,则从O点沿中轴线向外电势逐渐降低,因此,故C错误;
D.完整均匀带电圆环在圆心O处的合场强为0,因此缺口圆环在O处的场强等效为P处负点电荷在O点产生的场强,代入,得场强大小
负点电荷在O点的场强方向由O指向负电荷(即P点),因此总场强方向由O指向P,故D正确。
故选D。
8.电容式触摸屏的技术广泛应用于一些手机触摸屏上。如图所示,在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与导体层之间被绝缘玻璃层隔开,形成一个电容,在四边电极与触点间会有电流流过,而电流强度与手指到电极的距离成比例,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。对于电容触摸屏,下列说法正确的是( )
A.若在屏上增贴了一层厚度均匀的玻璃膜,手指触屏功能仍然可以正常使用
B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
C.手指压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面距离变小,电容变小
D.手指与屏的接触面积变大时,电容变大,触摸点准确度降低
【答案】AD
【详解】A.若在屏上增贴了一层厚度均匀的玻璃膜,只是增加了绝缘介质层,手指和导体层之间可以形成一个电容,则手指触屏功能仍然可以正常使用,故A正确;
B.绝缘笔不是导体,不能与导体层之间被绝缘玻璃层隔开,形成一个电容,则在电容触摸屏上不能进行触控操作,故B错误;
C.手指压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面距离变小,由平行板电容器的决定式可知,电容变大,故C错误;
D.由平行板电容器的决定式可知,接触面积增大时,电容增大,但接触的面积越大,触摸点的位置将越模糊,即位置不容易确定,触摸点准确度降低,故D正确;
故选AD。
9.我校某科技小组设计了一个双量程的电流表,电路图如图所示。小量程电流表(表头)的满偏电流为,内阻为,设计的两个量程分别为和,则下列说法正确的是( )
A.使用、两接线柱时,电流表量程为
B.使用、两接线柱时,电流表量程为
C.电路中大小约为
D.电路中大小约为
【答案】BC
【详解】AB.使用、两接线柱时,电流表量程为
使用、两接线柱时,电流表量程为
比较可得
可知使用、两接线柱时,电流表量程为;使用、两接线柱时,电流表量程为,故A错误,B正确;
CD.根据,
代入数据计算可得,,故C正确,D错误。
故选BC。
10.如图所示,电路中电源电动势为E,内阻为r,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,L为小灯泡,C为电容器,电压表与电流表都是理想电表。闭合开关S,使滑动变阻器的触头向下移动一小段距离时,电压表V2示数变化量的绝对值为ΔU2,电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,小灯泡不会烧坏,则下列说法正确的是( )
A.电流表A示数增大,电压表示数减小
B.
C.电容器电荷量增大
D.电源的输出功率增大
【答案】AB
【详解】A.使滑动变阻器的触头向下移动一小段距离时,的有效阻值减小,则外电路的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知,干路中的总电流增大,即电流表A示数增大,电压表示数,由于增大,则电压表示数减小,故A正确;
B.由A分析有
则有,故B正确;
C.电容器两端电压,由于增大,可知减小,根据可知,电容器电荷量减小,故C错误;
D.电源的输出功率
由数学知识可知,当时,输出功率最大,由于无法确定与的大小关系,则无法确定输出功率如何变化,故D错误。
故选AB。
二.实验题:本大题共2小题,共16分。
11.(8分)用伏安法测量某一小灯泡的伏安特性曲线,现有实验器材如下:
A.小灯泡(额定电流为,额定电压为)
B.电流表A(量程,内阻约;量程,内阻约)
C.电压表V(量程,内阻约;量程,内阻约)
D.滑动变阻器()
E.滑动变阻器()
F.电源,电压
G.开关,导线若干
(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选__________量程;电压表应选__________量程;滑动变阻器应选__________。(填写器材的符号)
(2)本实验要求电压从零开始调节,下图中电路应选择__________
A. B.
C. D.
(3)请把下图中实物图按实际电路补充完整
【答案】(1)
(2)C
(3)
【详解】(1)[1]小灯泡额定电流为,选量程精度更高,3A量程分度值太大误差大。
[2]小灯泡额定电压为,电源电压为,选量程精度远高于15V量程。
[3]本实验要求电压从零调节,需用分压式接法,分压式优先选总阻值小的滑动变阻器,调节更方便、电压线性度好,因此选0~10Ω的。
(2)AB.题目要求电压从零开始调节,因此滑动变阻器必须采用分压式接法,故AB错误;
CD.小灯泡正常工作电阻,满足且,属于小电阻,电流表应该用外接法,故C正确,D错误。
故选C。
(3)实物连线如图所示:
12.(8分)小明在实验室中准备测定某些电池的电动势和内阻。
(1)小明利用铜片、锌片与橙子制成水果电池,他采用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻,请你判断此操作_____(选填“可行”或“不可行”)。
(2)小明用多用电表粗测另一种水果电池电动势约为,查资料发现该水果电池内阻约为。为准确测定水果电池的电动势和内阻,实验室提供了以下仪器:
①电流表A(0~1mA,内阻为200Ω)、②电压表V(0~3V,内阻约为3kΩ)、③电阻箱、④滑动变阻器(最大阻值)、⑤开关一个,导线若干。如图设计最为合理的电路图是_____。
A. B.
C. D.
(3)小明另外设计了如图乙所示的电路图,图中干电池电源的电动势已知为、内阻已知为,用它来测定干电池电源的电动势和内阻。S先与1接通,调节电阻箱,记下电流表的示数,保持电阻箱接入电阻不变;再与2接通,记下电流表的示数。重复以上操作,得到多组和的值;并作出多组的图像如图丙所示,若图线的斜率为,纵轴上的截距为,则电池的电动势_____(选用、、 、 表示);内阻_____(选用、、 、 表示)。
【答案】(1)不可行
(2)A
(3)
【详解】(1)多用电表的欧姆挡内置电源,测量时会向被测电路施加电压;水果电池本身也是电源,会改变欧姆挡的测量电流,因而不能用欧姆挡直接测量水果电池的内阻,故不可行。
(2)A.电流表与电阻箱串联,改变电阻箱的阻值并测量电流。由闭合电路欧姆定律,电流表内阻已知,可以得到电源的电动势和内阻,且电流表量程与电源内阻约为相匹配,故A正确;
B.电压表内阻约为,与电源内阻同数量级,接入后会造成较大的分流和负载效应,且电路不能直接测得电流,故B错误;
CD.滑动变阻器最大阻值仅为,远小于电源内阻约,调节它时电路电流变化很小,测量误差较大,故CD错误。
故选A。
(3)[1]开关与电源接通时,闭合电路中电流为,由闭合电路欧姆定律得
所以
开关与电源接通时同理得
所以
消去电阻箱阻值后,整理得到
图丙中纵轴为、横轴为,直线斜率为,由此得
所以
[2]图丙纵轴截距为,由截距关系得
所以
三.计算题:本题共3小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(14分)如图所示,某同学利用一台废旧小电风扇拆下来的小型电动机来提升重物。使用电动势E=12V,内阻为r=1Ω的电源,第一次闭合开关发现电动机被卡住不转,此时电压表(可视为理想电压表)的示数为U1=9V;排除故障后,再次闭合开关,电动机以稳定的速度匀速提升重物,此时电压表的示数为U2=11V。已知重物质量m=4kg,忽略摩擦,g取10m/。求:
(1)电动机被卡住时电路中的电流I1以及电动机内部线圈的电阻R;
(2)重物匀速上升时,该电动机的输入功率P;
(3)重物匀速上升的速度v的大小。
【答案】(1),
(2)
(3)
【详解】(1)电动机被卡住时,电动机为纯电阻,根据闭合电路欧姆定律有
电动机内部线圈的电阻
(2)重物匀速上升时,根据闭合电路欧姆定律,电路中电流
则该电动机的输入功率
(3)重物匀速上升时,该电动机的输出功率
重物匀速上升时,根据平衡条件,牵引力为
因为
联立解得
14.(12分)如图所示,竖直平面内,绕过光滑定滑轮C的绝缘细线两端分别连接在带等量异种电荷的小球A、B上,小球A通过绝缘杆固定在竖直墙面上,两小球静止在同一水平线上,此时滑轮两边的细线夹角为,AC段细线与水平线的夹角也为。已知小球B的质量为m,AC段细线长为,不计小球和滑轮的大小,重力加速度为g,静电力常量为k。求:
(1)小球A所带电荷量大小;
(2)剪断细线的一瞬间,小球B的加速度大小。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)设段长为,根据几何关系
解得
设两小球带电荷量大小均为,对小球,根据其受力平衡,有
解得
(2)剪断细线的一瞬间,小球所受合外力
根据牛顿第二定律
解得
15.(18分)如图所示,足够长的粗糙绝缘水平轨道与竖直光滑绝缘的半圆轨道在点平滑连接,半圆轨道半径,过半圆轨道圆心的水平界面的下方、竖直直径的左侧空间分布有水平向右的匀强电场,电场强度,竖直直径及其右侧空间存在竖直向上的匀强电场,电场强度。一个质量为,带电量的小滑块从水平轨道上点由静止释放,沿轨道运动。已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为,重力加速度,整个运动过程中滑块电荷量保持不变,不计空气阻力,求:
(1)若滑块运动到最高点时对轨道压力,求此时速度的大小;
(2)要使滑块恰能通过最高点,释放点到半圆轨道最低点的距离至少多大?
(3)滑块以(2)中的临界值释放,恰好通过后,求小滑块再次到达水平轨道时距点的距离。
【答案】(1)2m/s
(2)
(3)
【详解】(1)根据牛顿第三定律可知,在点轨道对小滑块的支持力为
根据牛顿第二定律,在点滑块的速度大小满足
代入数据解得
(2)滑块恰能通过最高点,可知在点轨道对小滑块的支持力为0,根据牛顿第二定律,在点有
解得
从到过程,由动能定理得
解得
(3)小滑块从飞出后,竖直方向做自由落体运动,满足
解得
从到边界的过程,竖直方向有
解得
则小滑块在以下运动的时间为
小滑块从到边界的过程,水平位移为
从边界以下到落回水平面的过程,根据牛顿第二定律
解得
水平位移为
解得
则小滑块再次到达水平轨道时距的距离为
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2026-2027学年高二上学期物理期中模拟卷
(考试时间:75分钟,试卷满分:100分 测试范围:人教版必修3第9~13章)
一.选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。
1.如图所示,将充气后的气球在头发上摩擦后再靠近不带电的空易拉罐。在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐朝气球方向滚动。关于这一现象,下列说法正确的是( )
A.易拉罐中产生了新的负电荷
B.气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
C.易拉罐远离气球一侧与气球带有相同性质的电荷
D.易拉罐远离气球一侧所带电荷量大小可能为
2.一根长为、横截面积为S的金属棒。棒内单位体积内自由电子数为,电子的电荷量为。在棒两端加上恒定电压时,棒内自由电子定向运动的平均速率为,则金属棒的电阻率为( )
A. B. C. D.
3.如图所示,虚线左侧区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,右侧区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小均为,面积为的正方形线圈垂直于磁场放置。初始时边恰好与虚线重合,下列判断正确的是( )
A.线圈向右平移到边与虚线重合,通过线圈磁通量的变化量为
B.线圈向右平移到边与虚线重合,线圈中不产生感应电流
C.线圈以为轴转过,通过线圈磁通量的变化量为零
D.线圈以为轴转过,通过线圈磁通量的变化量为零
4.如图甲所示,、是点电荷电场中同一电场线上的两点,一个带电粒子在点由静止释放,仅在静电力作用下从点向点运动,粒子运动的图像如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.点场强比点场强小
B.点电势比点电势高
C.带电粒子与场源电荷可能带异种电荷
D.电场方向可能是由点指向点
5.如图所示,U-I图像中的甲、乙两条图线分别表示某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系和某一电源的路端电压随干路电流的变化关系。若将该电源与两个定值电阻R串联构成闭合回路,下列分析中正确的是( )
A.甲反映定值电阻R的U-I关系,R=1.5 Ω
B.乙反映电源的U-I关系,其内阻r=3.0 Ω
C.通过定值电阻R的电流大小为1.2 A
D.电源内阻r消耗的热功率为6.75W
6.如图所示,竖直面内固定一均匀带电圆环A,所带电荷量为Q,圆环A的轴线(过圆心且垂直于圆环平面)上距离圆心为r处有一质量为m、电荷量为q的小球,小球用绝缘细线悬挂于O点,静止时小球与O点连线与竖直方向的夹角为θ,小球与圆环连线与轴线的夹角为α,静电力常量为k,重力加速度为g,则小球与圆环之间的库仑力大小为( )
A.k B.kcos3α
C.mgsinθ D.mgcosθ
7.如图所示,有一均匀带正电的绝缘细圆环水平放置,圆心为O,半径为r、带电荷量为q,O1O2直线为圆环的中轴线,且O1、O2两点关于O点对称。P为圆环上的一点,现取走P处一段弧长为的小圆弧,下列说法正确的是( )
A.O1、O2两点的场强相同
B.O1、O2两点的电势不相等
C.O、O1两点的电势
D.圆心O处的场强大小为,方向由O指向P
8.电容式触摸屏的技术广泛应用于一些手机触摸屏上。如图所示,在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与导体层之间被绝缘玻璃层隔开,形成一个电容,在四边电极与触点间会有电流流过,而电流强度与手指到电极的距离成比例,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。对于电容触摸屏,下列说法正确的是( )
A.若在屏上增贴了一层厚度均匀的玻璃膜,手指触屏功能仍然可以正常使用
B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
C.手指压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面距离变小,电容变小
D.手指与屏的接触面积变大时,电容变大,触摸点准确度降低
9.我校某科技小组设计了一个双量程的电流表,电路图如图所示。小量程电流表(表头)的满偏电流为,内阻为,设计的两个量程分别为和,则下列说法正确的是( )
A.使用、两接线柱时,电流表量程为
B.使用、两接线柱时,电流表量程为
C.电路中大小约为
D.电路中大小约为
10.如图所示,电路中电源电动势为E,内阻为r,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,L为小灯泡,C为电容器,电压表与电流表都是理想电表。闭合开关S,使滑动变阻器的触头向下移动一小段距离时,电压表V2示数变化量的绝对值为ΔU2,电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,小灯泡不会烧坏,则下列说法正确的是( )
A.电流表A示数增大,电压表示数减小
B.
C.电容器电荷量增大
D.电源的输出功率增大
二.实验题:本大题共2小题,共16分。
11.(8分)用伏安法测量某一小灯泡的伏安特性曲线,现有实验器材如下:
A.小灯泡(额定电流为,额定电压为)
B.电流表A(量程,内阻约;量程,内阻约)
C.电压表V(量程,内阻约;量程,内阻约)
D.滑动变阻器()
E.滑动变阻器()
F.电源,电压
G.开关,导线若干
(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选__________量程;电压表应选__________量程;滑动变阻器应选__________。(填写器材的符号)
(2)本实验要求电压从零开始调节,下图中电路应选择__________
A. B.
C. D.
(3)请把下图中实物图按实际电路补充完整
12.(8分)小明在实验室中准备测定某些电池的电动势和内阻。
(1)小明利用铜片、锌片与橙子制成水果电池,他采用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻,请你判断此操作_____(选填“可行”或“不可行”)。
(2)小明用多用电表粗测另一种水果电池电动势约为,查资料发现该水果电池内阻约为。为准确测定水果电池的电动势和内阻,实验室提供了以下仪器:
①电流表A(0~1mA,内阻为200Ω)、②电压表V(0~3V,内阻约为3kΩ)、③电阻箱、④滑动变阻器(最大阻值)、⑤开关一个,导线若干。如图设计最为合理的电路图是_____。
A. B.
C. D.
(3)小明另外设计了如图乙所示的电路图,图中干电池电源的电动势已知为、内阻已知为,用它来测定干电池电源的电动势和内阻。S先与1接通,调节电阻箱,记下电流表的示数,保持电阻箱接入电阻不变;再与2接通,记下电流表的示数。重复以上操作,得到多组和的值;并作出多组的图像如图丙所示,若图线的斜率为,纵轴上的截距为,则电池的电动势_____(选用、、 、 表示);内阻_____(选用、、 、 表示)。
三.计算题:本题共3小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(14分)如图所示,某同学利用一台废旧小电风扇拆下来的小型电动机来提升重物。使用电动势E=12V,内阻为r=1Ω的电源,第一次闭合开关发现电动机被卡住不转,此时电压表(可视为理想电压表)的示数为U1=9V;排除故障后,再次闭合开关,电动机以稳定的速度匀速提升重物,此时电压表的示数为U2=11V。已知重物质量m=4kg,忽略摩擦,g取10m/。求:
(1)电动机被卡住时电路中的电流I1以及电动机内部线圈的电阻R;
(2)重物匀速上升时,该电动机的输入功率P;
(3)重物匀速上升的速度v的大小。
14.(12分)如图所示,竖直平面内,绕过光滑定滑轮C的绝缘细线两端分别连接在带等量异种电荷的小球A、B上,小球A通过绝缘杆固定在竖直墙面上,两小球静止在同一水平线上,此时滑轮两边的细线夹角为,AC段细线与水平线的夹角也为。已知小球B的质量为m,AC段细线长为,不计小球和滑轮的大小,重力加速度为g,静电力常量为k。求:
(1)小球A所带电荷量大小;
(2)剪断细线的一瞬间,小球B的加速度大小。
15.(18分)如图所示,足够长的粗糙绝缘水平轨道与竖直光滑绝缘的半圆轨道在点平滑连接,半圆轨道半径,过半圆轨道圆心的水平界面的下方、竖直直径的左侧空间分布有水平向右的匀强电场,电场强度,竖直直径及其右侧空间存在竖直向上的匀强电场,电场强度。一个质量为,带电量的小滑块从水平轨道上点由静止释放,沿轨道运动。已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为,重力加速度,整个运动过程中滑块电荷量保持不变,不计空气阻力,求:
(1)若滑块运动到最高点时对轨道压力,求此时速度的大小;
(2)要使滑块恰能通过最高点,释放点到半圆轨道最低点的距离至少多大?
(3)滑块以(2)中的临界值释放,恰好通过后,求小滑块再次到达水平轨道时距点的距离。
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