精品解析：辽宁省实验中学2026-2027学年高二上学期第一次阶段检测物理试题

辽宁省实验中学2026-2027学年度上学期高二第一次月考 高二年级物理试卷 考试时间75分钟　试题满分100分 一、选择题（1-7题为单选题每题4分。8-10题为多选题每题6分，漏选得3分、错选不得分。共计46分） 1. 如图所示，在一方向水平向左的匀强磁场中，沿水平方向放置一长直通电导线，导线中的电流方向垂直纸面向外。a、b、c、d是以通电导线为圆心的竖直平面内同一圆周上的四个等分点，a点为圆的最低点，则在这四个点中，下列说法正确的是（　　） A. a点的磁感应强度最大 B. b点的磁感应强度最小 C. c点、d点的磁感应强度大小相同 D. c点、d点的磁感应强度方向相同 2. 如图，粗糙水平地面上有一条形磁铁处于静止状态，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，在导体棒中通以垂直于纸面向里的电流瞬间。下列说法正确的是（ ） A. 导体棒与磁铁间相互排斥 B. 磁铁对地面的压力减小 C. 磁铁对地面的摩擦力方向水平向右 D. 若将导体棒竖直向上移动，则导体棒与磁铁间的相互作用力将增大 3. 给定一段粗细均匀的导体AB，横截面积为S、长为L。单位体积内有n个自由电子，每个电子的电荷量为e、在导体AB两端加某一电压时，自由电子定向移动的平均速率为v。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。自由电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给自由电子以连续的阻力，使自由电子的定向移动近似为匀速运动。设阻力的大小与自由电子定向移动速率成正比，即f=kv，k是阻力系数。则导体的电阻率可表示为（ ） A. B. C. D. 4. 如图所示是某种手机电池外壳上的文字说明，则下列说法正确的是（　　） A. 该电池的容量为252C B. 该电池待机时的平均工作电流约为14.58mA C. mA⋅h与J均属于能量的单位 D. mA和h都是国际单位制中的基本单位 5. 将四个相同的灵敏电流计分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2，已知电流表A1的量程小于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好之后把它们接入如图所示的电路，合上开关，R为定值电阻，下列说法正确的是（　　） A. 对于电压表，是把灵敏电流计与大电阻并联改装而成的 B. A1的电阻小于A2的电阻 C. 定值电阻R两端的电压等于V1与V2的读数之和，通过的电流小于A1或A2的读数 D. V1的读数小于V2的读数，V1指针的偏角大于V2指针的偏角 6. 在图甲所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为为定值电阻，为滑动变阻器，闭合开关S，在滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中的三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法错误的是（ ） A. 图线表示的是电压表的示数的变化情况 B. 图线 表示的是电压表V2的示数的变化情况 C. 此过程中电压表示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值变小 D. 此过程中电压表V1示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值不变 7. 如图所示是某电炖锅的简化电路图，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘边缘有8个金属触点，绕中心轴转动的绝缘旋钮两端各有一个金属片，转动旋钮可将相邻金属触点连通。电炖锅通过旋转开关可以实现快炖、慢炖和保温功能，、和均为加热电阻，且。电炖锅的部分参数如下表所示。下列结论正确的是（ ） 热效率 84% 保温功率 40 W 快炖功率 800 W 容量 5 L A. 电阻的阻值为 B. 电阻的阻值为60.5 Ω C. 电炖锅的慢炖功率为400 W D. 旋转开关在如图所示位置时，通过电阻的电流约为1.82 A 二、多选题 8. 图中的实线分别是电阻a、b的伏安特性曲线，虚线c是b（U＝1V）的切线，a、c相互平行，下列说法正确的是（　　） A. U＝1V时，b的电阻为2.5Ω B. U＝1V时，a、b的电阻相等 C. b的电阻随电压的升高而减小 D. U＝3V时，a、b的电阻相等 9. 在如图所示的电路中，定值电阻R1=3Ω、R2=2Ω、R3=1Ω、R4=3Ω、R5=4Ω，电容器的电容C=4μF，电源的电动势E=10V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，下列说法正确的是（　　） A. 保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，流过R5的电荷量为 B. 保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，流过R5的电荷量为 C. 保持开关S2闭合，断开开关S1，电路稳定后，流过R1的电荷量约为 D. 保持开关S2闭合，断开开关S1，电路稳定后，流过R1的电荷量约为 10. 如图1所示，在倾角的足够长绝缘斜面上放有一根质量、长的导体棒，导体棒中通有方向垂直纸面向外、大小恒为的电流，斜面上方有平行于斜面向下的均匀磁场，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如图2所示。已知导体棒与斜面间的动摩擦因数，重力加速度，，。在时刻将导体棒由静止释放，则在导体棒沿斜面向下运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒受到的安培力做负功 B. 导体棒从释放至达到最大速度的过程中摩擦力冲量 C. 导体棒的最大速度为12m/s D. 导体棒受到的摩擦力的最大值为2.0N 二、实验题（每空2分，共计16分） 11. 某同学要测量一段长为L的金属丝的电阻率。 （1）实验前，先用螺旋测微器测出金属丝的直径，示数如图甲所示，则金属丝的直径d=__________mm；再用多用电表粗测该金属丝的电阻：将选择开关调至“×1Ω”挡，插入表笔，将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度线。金属丝接在两表笔间，刻度盘指针指在图乙所示位置，则测得金属丝的电阻为__________Ω。 （2）为了尽可能精确地测量金属丝的电阻，实验室提供了以下器材： A．电池组（3V，内阻1Ω） B．电流表（0~0.6A，内阻r1=0.5Ω） C．电压表（0~3V，内阻约为4kΩ） D．滑动变阻器（0~20Ω，允许最大电流为1A） E．开关、导线若干 为消除测量误差，用伏安法测电阻时，应采用电流表内接法，连接好电路后，闭合电键，调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的值，在U-I坐标系中描点作图，若测得做出的图像斜率为k，则金属丝电阻率的表达式ρ=__________（用已知量和测量值符号表示）。 12. 某实验小组设计了如图甲所示的实验电路，来测量电源的电动势和内阻，实验器材有：待测电源，阻值为的定值电阻，内阻很大的电压表，总阻值为且阻值均匀的四分之一圆形变阻器，变阻器上有可指示滑片转过角度的刻度盘，开关、导线若干。 （1）闭合开关，滑片在顺时针转动的过程中，电压表示数________（填“变大”或“变小”），电路消耗的总功率________（填“变大”或“变小”）。 （2）在实验中转动滑片，改变角度（弧度制），测量定值电阻两端的电压，以为纵坐标，为横坐标，作出图像如图乙所示，已知图像的斜率为，纵截距为，则电源的电动势为________，内阻________（用、、表示）。 （3）若考虑电压表的分流作用，则该实验中电动势的测量值与真实值相比________（选填“偏大”、“偏小”或“相等”） 三、解答题（13题8分，14题12分，15题18分，共计38分） 13. 如图所示，已知电源电动势，内阻，保护电阻，电表为理想电表。 （1）当电阻箱阻值为多少时，保护电阻消耗的电功率最大，并求这个最大值； （2）若电阻箱的最大值为3Ω，，当电阻箱阻值为多少时，电阻箱的功率最大，并求这个最大值； （3）电源的最大输出功率。 14. 某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量，电源电压为120V．当电动机以的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流．g取．则 （1）电动机线圈的电阻R等于多少？ （2）电动机的最大输出机械功率和该重物的最大提升速度分别是多少？ （3）若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ 15. 为了对高压直流输电线路进行自动安全检测，某技术团队研发出一种由安培力驱动的沿输电线行走的检测机器人。其动力装置简化结构如图甲所示，在行走轮（图中未画出）上安装有由匝正方形线圈组成的螺绕环，其内、外半径分别为和，环内的一半空间（图中深色区域）填充有均匀磁性材料（线圈绝缘嵌入其中）；线圈以输电线中心轴（轴）对称绕制，每匝线圈电阻为，匝线圈串联后与恒流源相连接，其输出电流为、且大小可调。已知：，，，，沿轴正方向载有电流的长直输电导线，在线圈所在区域产生的磁场，等效于磁感应强度大小的均匀磁场；若空间存在磁性材料，则该处的磁感应强度增强至。 （1）在答题纸虚线框内，画出输电线电流产生磁场的磁感线分布（沿轴方向看），并标明方向； （2）当恒流源输出电流时 ①判断线圈所受安培力的方向（轴正方向或负方向），写出其表达式，并求出其值； ②求线圈电路消耗的热功率； （3）另一技术团队对甲方案进行改进，如图乙所示，同轴安装半径分别为和、不计电阻的两金属圆筒，让螺绕环每匝线圈的四个顶点分别与内外圆筒短接，再将两圆筒接入恒流源。若该装置产生的安培力与甲方案相同，求 ①恒流源输出的电流； ②甲、乙方案中线圈电路消耗的热功率之比。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 辽宁省实验中学2026-2027学年度上学期高二第一次月考 高二年级物理试卷 考试时间75分钟　试题满分100分 一、选择题（1-7题为单选题每题4分。8-10题为多选题每题6分，漏选得3分、错选不得分。共计46分） 1. 如图所示，在一方向水平向左的匀强磁场中，沿水平方向放置一长直通电导线，导线中的电流方向垂直纸面向外。a、b、c、d是以通电导线为圆心的竖直平面内同一圆周上的四个等分点，a点为圆的最低点，则在这四个点中，下列说法正确的是（　　） A. a点的磁感应强度最大 B. b点的磁感应强度最小 C. c点、d点的磁感应强度大小相同 D. c点、d点的磁感应强度方向相同 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据右手螺旋定则可知，通电导线在a、b、c、d四个点上所产生的磁感应强度方向如下图所示： 磁感应强度是矢量，每点的磁感应强度都是匀强磁场和通电导线产生的磁场的叠加，则由上图可知通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向右，与匀强磁场的磁感应强度方向相反，所以a点的磁感应强度最小；同理通电导线在b点产生的磁感应强度方向水平向左，与匀强磁场的磁感应强度方向相同，所以b点的磁感应强度最大，故AB错误； CD．由上图可知，在c、d两点通电导线产生的磁感应强度方向与匀强磁场的磁感应强度方向相互垂直，又由于通电导线在距导线距离相等处的位置产生的磁感应强度大小相等，所以根据矢量的叠加原理可知，c、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，故C正确，D错误。 故选C。 2. 如图，粗糙水平地面上有一条形磁铁处于静止状态，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，在导体棒中通以垂直于纸面向里的电流瞬间。下列说法正确的是（ ） A. 导体棒与磁铁间相互排斥 B. 磁铁对地面的压力减小 C. 磁铁对地面的摩擦力方向水平向右 D. 若将导体棒竖直向上移动，则导体棒与磁铁间的相互作用力将增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据条形磁铁的磁感线分布特点可知，导体棒所在位置的磁感线斜向右上方，由左手定则可知导体棒所受安培力为斜向右下方，根据牛顿第三定律可知，磁铁所受安培力为斜向左上方，两者相互吸引，故A错误； B．通电前磁铁对地面的压力等于磁铁的重力，通电后磁铁所受安培力为斜向左上，该安培力有竖直向上的分力，则地面对磁铁的支持力小于磁铁的重力，根据牛顿第三定律可知，磁铁对地面的压力小于磁铁的重力，所以磁铁对地面的压力减小，故B正确； C．磁铁有水平向左的运动趋势，则地面对磁铁的摩擦力方向水平向右，由牛顿第三定律得磁铁对地面的摩擦力方向水平向左，故C错误； D．若将导体棒竖直向上移动，导体棒与磁铁间距增大，则导体棒与磁铁间的相互作用力将减小，故D错误。 故选B。 3. 给定一段粗细均匀的导体AB，横截面积为S、长为L。单位体积内有n个自由电子，每个电子的电荷量为e、在导体AB两端加某一电压时，自由电子定向移动的平均速率为v。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。自由电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给自由电子以连续的阻力，使自由电子的定向移动近似为匀速运动。设阻力的大小与自由电子定向移动速率成正比，即f=kv，k是阻力系数。则导体的电阻率可表示为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知，自由电子做匀速运动，受力平衡，电场力与阻力大小相等，即 其中电场强度 联立解得电压 根据电流的微观表达式可知，导体中的电流 根据电阻定律和欧姆定律，可得电阻率 将和的表达式代入电阻率公式，得 故选B。 4. 如图所示是某种手机电池外壳上的文字说明，则下列说法正确的是（　　） A. 该电池的容量为252C B. 该电池待机时的平均工作电流约为14.58mA C. mA⋅h与J均属于能量的单位 D. mA和h都是国际单位制中的基本单位 【答案】B 【解析】 【详解】A．该电池的容量为，故A错误； B．该电池待机时的平均工作电流为，故B正确； C．mA⋅h为电荷量的单位，J为能量的单位，故C错误； D．mA和h都不是国际单位制中的基本单位，故D错误。 故选B。 5. 将四个相同的灵敏电流计分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2，已知电流表A1的量程小于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好之后把它们接入如图所示的电路，合上开关，R为定值电阻，下列说法正确的是（　　） A. 对于电压表，是把灵敏电流计与大电阻并联改装而成的 B. A1的电阻小于A2的电阻 C. 定值电阻R两端的电压等于V1与V2的读数之和，通过的电流小于A1或A2的读数 D. V1的读数小于V2的读数，V1指针的偏角大于V2指针的偏角 【答案】C 【解析】 【详解】A．电压表是用灵敏电流计串联一个分压电阻改装而成的，故A错误； B．电流表是用灵敏电流计并联一个分流电阻改装而成的，并联电阻越小，分流越多，量程越大。电流表A1量程小于A2的量程，则电流表A1的内阻大于A2的内阻，故B错误； C．电压表的示数表示自己两端的电压，V1与V2串联后与定值电阻R并联，则定值电阻R两端的电压等于V1与V2的读数之和。A1或A2的读数等于定值电阻R与电压表的电流之和，故定值电阻R通过的电流小于A1或A2的读数，故C正确； D．两电压表串联，则其中的两灵敏电流计串联，根据串联电路特点可知两灵敏电流计的电流相等，故电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角；电压表V1的量程大于V2的量程，则电压表V1的内阻大于V2的内阻，根据串联电路电压分配特点，可知电压表V1的读数大于电压表V2的读数，故D错误。 故选C。 6. 在图甲所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为为定值电阻，为滑动变阻器，闭合开关S，在滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中的三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法错误的是（ ） A. 图线表示的是电压表的示数的变化情况 B. 图线 表示的是电压表V2的示数的变化情况 C. 此过程中电压表示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值变小 D. 此过程中电压表V1示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值不变 【答案】C 【解析】 【详解】AB．滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，可知路端电压减小，即电压表V1示数减小，电压表V2的示数增大，电压表的示数减小，由于 则知电压表示数变化较快，故图线表示的是电压表的示数随电流表示数变化的情况，图线 表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况，故AB正确； C．由闭合电路欧姆定律得 则保持不变，故C错误； D．由闭合电路欧姆定律得 则保持不变，故D正确。 本题选错误的，故选C。 7. 如图所示是某电炖锅的简化电路图，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘边缘有8个金属触点，绕中心轴转动的绝缘旋钮两端各有一个金属片，转动旋钮可将相邻金属触点连通。电炖锅通过旋转开关可以实现快炖、慢炖和保温功能，、和均为加热电阻，且。电炖锅的部分参数如下表所示。下列结论正确的是（ ） 热效率 84% 保温功率 40 W 快炖功率 800 W 容量 5 L A. 电阻的阻值为 B. 电阻的阻值为60.5 Ω C. 电炖锅的慢炖功率为400 W D. 旋转开关在如图所示位置时，通过电阻的电流约为1.82 A 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由题图可知，当开关上端接到56，下端接12时，、和串联，电路的总电阻最大， 由 可知电路的总功率最小，为保温挡，电路的总电阻 当开关左端接到34，右端接78时，和并联，电路的总电阻最小，由 可知电路的总功率最大，为快炖挡，电路的总电阻 因为 所以 即 的阻值 A正确，B错误； C．当开关左端接到23，右端接67时，和串联，电路的总电阻较小，由 可知电路的总功率较大，为慢炖挡，慢炖的功率 C错误； D．旋转开关在题图所示位置时，电路中出现断路，通过电阻的电流为零，故D错误； 故选A。 二、多选题 8. 图中的实线分别是电阻a、b的伏安特性曲线，虚线c是b（U＝1V）的切线，a、c相互平行，下列说法正确的是（　　） A. U＝1V时，b的电阻为2.5Ω B. U＝1V时，a、b的电阻相等 C. b的电阻随电压的升高而减小 D. U＝3V时，a、b的电阻相等 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据伏安特性曲线，当U＝1V时，电阻b的电流Ib＝0.4A，根据欧姆定律，电阻b的电阻值，A正确； B．当U＝3V时，电阻a的电流Ia＝0.6A，根据欧姆定律，电阻a的电阻值，伏安特性曲线上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，电阻a的斜率不变电阻不变，即U＝1V时，电阻a的电阻仍然为5Ω，a、b的电阻不相等，B错误； C．伏安特性曲线上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，由于电阻b的斜率随电压的升高不断变小，所以电阻不断增大，C错误； D．根据伏安特性曲线可知，当U＝3V时，两图线的交点坐标相同，电阻相同，D正确。 故选AD。 9. 在如图所示的电路中，定值电阻R1=3Ω、R2=2Ω、R3=1Ω、R4=3Ω、R5=4Ω，电容器的电容C=4μF，电源的电动势E=10V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，下列说法正确的是（　　） A. 保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，流过R5的电荷量为 B. 保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，流过R5的电荷量为 C. 保持开关S2闭合，断开开关S1，电路稳定后，流过R1的电荷量约为 D. 保持开关S2闭合，断开开关S1，电路稳定后，流过R1的电荷量约为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．闭合开关S1、S2，电路稳定后，设电源负极的电势为0，根据闭合电路欧姆定律得， 下极板带正电，电容器两端电压 电容器所带电荷量为 保持开关S1闭合，断开开关S2，电容器并联在两端，上极板带正电，电路稳定后，电容器两端电压为 此时电容器所带电荷量为 流过R5的电荷量为，故A错误，B正确； CD．保持开关S2闭合，断开开关S1，电容器放电，、串联，、串联，两者再并联，、串联电阻为，、串联为，则流过、的电流是流过、的倍，则流过的电荷量为，故C正确，D错误。 故选BC。 10. 如图1所示，在倾角的足够长绝缘斜面上放有一根质量、长的导体棒，导体棒中通有方向垂直纸面向外、大小恒为的电流，斜面上方有平行于斜面向下的均匀磁场，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如图2所示。已知导体棒与斜面间的动摩擦因数，重力加速度，，。在时刻将导体棒由静止释放，则在导体棒沿斜面向下运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒受到的安培力做负功 B. 导体棒从释放至达到最大速度的过程中摩擦力冲量 C. 导体棒的最大速度为12m/s D. 导体棒受到的摩擦力的最大值为2.0N 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向垂直斜面向下，与运动的位移垂直，故导体棒受到的安培力不做功，故A错误； B．对导体棒受力分析，可知当导体棒所受合外力为零时，速度最大，根据正交分解，沿斜面方向上有 垂直斜面方向上有 又 根据图2有 联立解得 导体棒受到的摩擦力为 又 联立可得 当时；当时； 作出图像如图所示 根据图像与时间轴围成的面积表示冲量，可得导体棒从释放至达到最大速度的过程中摩擦力冲量，故B正确； C．在导体棒沿斜面向下运动的过程中，根据牛顿第二定律有 又 联立解得 当时 则作出图像如图所示 根据图像与时间轴围成的面积表示速度变化量，且导体棒初速度为零，故导体棒的最大速度等于内导体棒的速度变化量，则有，故C错误； D．导体棒受到的摩擦力为 可知导体棒运动时间越长，受到的摩擦力就越大，故可判断出导体棒的速度再次减为零时，导体棒受到的摩擦力最大，由图像可知，在内导体棒的速度变化量为零，即在时导体棒的速度为零，根据 解得此时导体棒受到的摩擦力大小为，故D正确。 故选BD。 二、实验题（每空2分，共计16分） 11. 某同学要测量一段长为L的金属丝的电阻率。 （1）实验前，先用螺旋测微器测出金属丝的直径，示数如图甲所示，则金属丝的直径d=__________mm；再用多用电表粗测该金属丝的电阻：将选择开关调至“×1Ω”挡，插入表笔，将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度线。金属丝接在两表笔间，刻度盘指针指在图乙所示位置，则测得金属丝的电阻为__________Ω。 （2）为了尽可能精确地测量金属丝的电阻，实验室提供了以下器材： A．电池组（3V，内阻1Ω） B．电流表（0~0.6A，内阻r1=0.5Ω） C．电压表（0~3V，内阻约为4kΩ） D．滑动变阻器（0~20Ω，允许最大电流为1A） E．开关、导线若干 为消除测量误差，用伏安法测电阻时，应采用电流表内接法，连接好电路后，闭合电键，调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的值，在U-I坐标系中描点作图，若测得做出的图像斜率为k，则金属丝电阻率的表达式ρ=__________（用已知量和测量值符号表示）。 【答案】（1） ①. 1.400##1.399##1.401 ②. 8 （2） 【解析】 【小问1详解】 [1]由图甲可知，固定刻度上刻度线已露出，可动刻度第格与固定刻度基准线对齐，故 [2]多用电表欧姆挡读数等于表盘最上方欧姆刻度的示数乘以倍率，由图乙可知指针指在欧姆刻度处，选择开关置于“”挡，故 【小问2详解】 采用电流表内接法时，电压表测量的是金属丝与电流表串联后的总电压，电流表读数即通过金属丝的电流，由欧姆定律有 可见图像为过原点的直线，其斜率 解得金属丝电阻 由电阻定律 金属丝横截面积 联立解得 12. 某实验小组设计了如图甲所示的实验电路，来测量电源的电动势和内阻，实验器材有：待测电源，阻值为的定值电阻，内阻很大的电压表，总阻值为且阻值均匀的四分之一圆形变阻器，变阻器上有可指示滑片转过角度的刻度盘，开关、导线若干。 （1）闭合开关，滑片在顺时针转动的过程中，电压表示数________（填“变大”或“变小”），电路消耗的总功率________（填“变大”或“变小”）。 （2）在实验中转动滑片，改变角度（弧度制），测量定值电阻两端的电压，以为纵坐标，为横坐标，作出图像如图乙所示，已知图像的斜率为，纵截距为，则电源的电动势为________，内阻________（用、、表示）。 （3）若考虑电压表的分流作用，则该实验中电动势的测量值与真实值相比________（选填“偏大”、“偏小”或“相等”） 【答案】（1） ①. 变小 ②. 变小 （2） ①. ②. （3）偏小 【解析】 【小问1详解】 [1]滑片顺时针转动，变阻器接入电路的阻值变大，外电阻变大，电流变小，则电压表示数，示数变小。 [2]因为外电阻变大，可知电路总电阻变大，故干路电流变小，电路消耗的总功率可知变小。 【小问2详解】 由闭合电路欧姆定律可知 整理得 可知， 解得， 【小问3详解】 考虑电压表内阻则 整理得 则 所以，电动势测量值小于真实值。 三、解答题（13题8分，14题12分，15题18分，共计38分） 13. 如图所示，已知电源电动势，内阻，保护电阻，电表为理想电表。 （1）当电阻箱阻值为多少时，保护电阻消耗的电功率最大，并求这个最大值； （2）若电阻箱的最大值为3Ω，，当电阻箱阻值为多少时，电阻箱的功率最大，并求这个最大值； （3）电源的最大输出功率。 【答案】（1）， （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 保护电阻消耗的电功率 因和是常量，而是变量，所以当最小时，最大， 即时，保护电阻消耗的电功率最大为 【小问2详解】 把当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻，而电阻箱的最大值为，小于，由 可知不能满足，所以当电阻箱时，消耗的功率最大， 最大值为 【小问3详解】 电源的输出功率 当时，最大，即时有 。 14. 某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量，电源电压为120V．当电动机以的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流．g取．则 （1）电动机线圈的电阻R等于多少？ （2）电动机的最大输出机械功率和该重物的最大提升速度分别是多少？ （3）若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ 【答案】（1） （2）600W （3）20A 2400W 【解析】 【详解】（1）由能量关系 即 ． 故 ． （2）由得 ． 因为电动机线圈电阻，电源电压，均为定值，调节输入电动机线圈的电流I，可有最大值，因此对上式进行配方，有 当时，有最大值． 即时，电动机获得的最大机械功率 由，得重物的最大提升速度 ． （3）电动机转动时为非纯电阻，此时或．当因故障停止转动后，电动机转化为纯电阻，此时或，故电流增大了．此时电流 电动机消耗的电功率为 15. 为了对高压直流输电线路进行自动安全检测，某技术团队研发出一种由安培力驱动的沿输电线行走的检测机器人。其动力装置简化结构如图甲所示，在行走轮（图中未画出）上安装有由匝正方形线圈组成的螺绕环，其内、外半径分别为和，环内的一半空间（图中深色区域）填充有均匀磁性材料（线圈绝缘嵌入其中）；线圈以输电线中心轴（轴）对称绕制，每匝线圈电阻为，匝线圈串联后与恒流源相连接，其输出电流为、且大小可调。已知：，，，，沿轴正方向载有电流的长直输电导线，在线圈所在区域产生的磁场，等效于磁感应强度大小的均匀磁场；若空间存在磁性材料，则该处的磁感应强度增强至。 （1）在答题纸虚线框内，画出输电线电流产生磁场的磁感线分布（沿轴方向看），并标明方向； （2）当恒流源输出电流时 ①判断线圈所受安培力的方向（轴正方向或负方向），写出其表达式，并求出其值； ②求线圈电路消耗的热功率； （3）另一技术团队对甲方案进行改进，如图乙所示，同轴安装半径分别为和、不计电阻的两金属圆筒，让螺绕环每匝线圈的四个顶点分别与内外圆筒短接，再将两圆筒接入恒流源。若该装置产生的安培力与甲方案相同，求 ①恒流源输出的电流； ②甲、乙方案中线圈电路消耗的热功率之比。 【答案】（1） （2）① 沿z轴负方向；；22.5N；②30W （3）①；②2 【解析】 【小问1详解】 沿z轴正方向看，长直载流导线的磁感线为以输电线中心为圆心的一系列同心圆，根据右手螺旋定则，电流沿z轴正方向，磁感线方向为顺时针环绕，如图： 【小问2详解】 ① 每匝正方形线圈的两条沿z方向的边电流方向相反，所受安培力相互抵消； 两条沿径向（垂直z）方向的边，一条处于普通磁场中，另一条（靠近z轴正方向一侧）处于磁性材料的强磁场中，单匝的有效受力差为 根据左手定则结合图示恒流源的方向，可知线圈所受安培力的方向为沿z轴负方向 匝总安培力为：  代入数值计算得：  ②匝线圈串联总电阻 热功率 代入数值：  【小问3详解】 ① 乙方案中单匝线圈有两条边被短接，可理解为2n条的电阻并联 要保持总安培力和甲方案相等：甲的总安培力是匝串联、每匝电流为的总效果 乙每条边电流为，总安培力 因此：  ②乙方案中单匝线圈有两条边被短接，可理解为2n条的电阻并联 乙的热功率 甲的热功率 因此比值：  第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $