内容正文:
江苏省镇江中学高二年级10月学情检测
物理
一、选择题(包括11小题,每小题4分,共44分。每小题只有一个选项符合题意。)
1. 下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
A. B. C. D.
2. 下列四幅图所涉及的物理现象或原理,表述正确的是( )
A. 甲图为静电除尘装置的示意图,带负电的尘埃会被收集在电极B上
B. 乙图中,野外高压输电线三条输电线上方还有两条导线,目的主要是增加稳定性
C. 图丙,带电作业的工人穿戴的工作服中包含金属丝起到静电屏蔽作用
D. 图丁为电流表改装原理示意图,并联的电阻R越小,改装后的电流表量程越小
3. 某手机电池背面印有的符号如图所示。已知元电荷,下列说法正确的是( )
A. “伏特”(V)是国际单位制中的基本单位
B. “毫安·时”()是电池储存的能量的单位
C. 若该手机的待机电流为10 mA,则手机最多可待机20小时
D. 若该电池工作电流为16 mA,则每秒内定向通过电源的电子个数为个
4. 如图所示,两个截面不同,长度相等的均匀铜棒接在电路中,两端的电压为U,下列说法正确的是( )
A. 细棒两端的电势差小于粗棒两端的电势差
B. 两棒的自由电子定向移动的平均速率相等
C. 细棒内的电场强度大于粗棒内的电场强度
D. 细棒的电阻小于粗棒的电阻
5. 长为l的导体棒原来不带电,现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处,已知静电力常量为,如图,当棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小和方向( )
A. ,向左 B. ,向右
C. ,向左 D. ,向右
6. 如图电路中AB是两金属板构成的平行板电容器。先将电键K闭合,等电路稳定后再将K断开,然后将B板向上平移一小段距离,并且保持两板间的某点P与A板的距离不变。则下列说法正确的是( )
A. P点电势降低 B. 电容器的电容变小
C. 电容器内部电场强度大小变大 D. 电容器内部电场强度大小变小
7. 如图所示为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流,内阻,可变电阻R的最大阻值为3 kΩ,电池的电动势。按正确使用方法测量电阻的阻值时,指针偏转到2 mA处,可知该电阻的阻值为( )
A. 100 Ω B. 150 Ω C. 300 Ω D. 450 Ω
8. 如图所示,直线为某电源的图线,曲线为某元件的图线的一部分,虚线为过交点的切线交于纵轴0.5A处,用该电源和元件串联起来组成闭合电路,下列说法正确的是( )
A. 此时导体的电阻为
B. 电源的输出效率为50%
C. 随着电压增大,元件电阻不断减小
D. 若用该电源和两个该元件串联,电流变为0.5A
9. 如图所示电路中电源电动势为E、内阻为r,R1、R2、R3为定值电阻(阻值均大于电源内阻r),电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合后,若将滑动变阻器R的滑片向b端移动,下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数变大、电流表的示数变小
B. R1消耗的功率变大、R2消耗的功率变小
C. 电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐增大
D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为和,则
10. 电荷量不等的两点电荷固定在x轴上坐标为-3L和3L的两点,其中坐标为-3L处点电荷带电量绝对值为Q,两点电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示,其中x=L处电势最低,x轴上M、N两点的坐标分别为-2L和2L,静电力常量为,则下列判断正确的是( )
A. 两点电荷一定为异种电荷
B. 原点O处场强大小为
C. 正检验电荷在原点O处收到向左的电场力
D. 负检验电荷由M点运动到N点的过程,电势能先减小后增大
11. 如图所示,其中电流表A的量程为10 mA,表盘均匀划分为50个小格,每一小格表示0.2 mA;的阻值与电流表内阻相等;的阻值等于电流表内阻的;的阻值等于电流表内阻的3倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是( )
A. 将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.6 mA
B. 将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.8 mA
C. 将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示1.0 mA
D. 将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示1.2 mA
二、实验题(包括2小题,共14分)
12. 用螺旋测微器(千分尺)测金属导线的直径,其示数如甲图所示,该金属导线的直径为______mm。用游标卡尺测量一支铅笔的长度,测量结果如图乙所示,由此可知铅笔的长度是______mm。
13. 某探究小组采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻时,发现量程为0~3V的电压表出现故障不能正常使用,实验台上有一个量程为0~500μA、内阻Rg=200Ω的灵敏电流计Ⓖ和一个电阻箱R(0~9999Ω)。
(1)为了把灵敏电流计Ⓖ改装成量程为0~3V的电压表继续实验,电阻箱R应调至________Ω。
(2)请用笔画线代替导线完成乙图的实物电路连接_______。
(3)探究小组中一个同学用灵敏电流计Ⓖ和电阻箱设计了如图丙所示的实验电路,同样测出了干电池的电动势和内阻。
①多次调节电阻箱,记录灵敏电流计Ⓖ的示数I和电阻箱的阻值R,电源的电动势和内阻分别用E和r表示,则和R的关系式为________。
②然后以为纵坐标,以R为横坐标,作出了R图线为一直线,如图丁所示,测得直线在纵轴上的截距b=144,直线的斜率k=,则该电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω。
三、计算题(包括4小题,共42分)
14. 如图所示,一根均匀带电的细橡胶棒被弯成一个半径为R的圆环,圆环绕过环心O的转轴以角速度ω逆时针匀速转动,已知橡胶棒单位长度所带的电荷量为。
(1)试判断环中等效电流的方向;
(2)求环中等效电流的大小I。
15. 如图所示,电池组的电动势,内电阻,电阻,,小电动机M的内电阻。当小电动机M稳定转动时,电流表A的读数为2 A,求:
(1)小电动机M两端电压;
(2)电动机输出的机械功率。
16. 如图甲所示的电路中,、均为定值电阻,且,阻值未知,为一滑动变阻器。当其滑片从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中、两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的。求:
(1)电源的电动势和内阻;
(2)定值电阻的阻值;
(3)滑动变阻器的阻值为多少时,滑动变阻器消耗的功率最大,消耗的最大功率值为多少。
17. 如图所示,竖直平面内左侧区域Ⅰ存在竖直向下的匀强电场;右侧区域Ⅱ存在水平向右的匀强电场,场强大小。一质量、电荷量的带负电小球(可视为质点),从区域Ⅰ的A点以初速度水平抛出,做类平抛运动后从B点恰好沿切线方向进入右侧绝缘光滑圆弧轨道。圆弧轨道半径为,圆心为O,CD为竖直直径,B点在轨道左下方,半径OB与竖直方向CD夹角。已知A、B两点竖直高度差,重力加速度,、。求:
(1)A、B两点的水平间距及区域Ⅰ场强的大小;
(2)要使小球进入区域Ⅱ后沿圆弧运动且不脱离轨道,半径的取值范围;
(3)当时,求小球在运动的过程中对轨道的最大作用力。
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江苏省镇江中学高二年级10月学情检测
物理
一、选择题(包括11小题,每小题4分,共44分。每小题只有一个选项符合题意。)
1. 下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.A图中,A、B两点电场强度大小相等,方向不同,故A错误;
B.B图中,A、B两点电场强度的方向相同,但大小不等,故B错误;
C.C图中是匀强电场,则A、B两点电场强度大小、方向相同,故C正确;
D.D图中,A、B两点电场强度大小、方向均不相同,故D错误。
故选C。
2. 下列四幅图所涉及的物理现象或原理,表述正确的是( )
A. 甲图为静电除尘装置的示意图,带负电的尘埃会被收集在电极B上
B. 乙图中,野外高压输电线三条输电线上方还有两条导线,目的主要是增加稳定性
C. 图丙,带电作业的工人穿戴的工作服中包含金属丝起到静电屏蔽作用
D. 图丁为电流表改装原理示意图,并联的电阻R越小,改装后的电流表量程越小
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图静电除尘装置中,电源正极接A极板,带负电的尘埃会被吸引到正电极A上,故A错误;
B.输电线上方两条导线是避雷线,接地后利用静电屏蔽,将雷电引入大地保护输电线,不是为了增加稳定性,故B错误;
C.带电作业工人穿戴的工作服包含金属丝,金属丝编织形成导体网状结构,会产生静电屏蔽效应,使工人所处区域电场强度近似为零,保障带电作业的安全,故C正确;
D.改装电流表时给表头并联电阻分流,电流表与并联电阻两端电压相等,改装后的电流表总量程为
并联电阻越小,分流能力越强,则改装后电流表量程越大,故D错误。
故选C。
3. 某手机电池背面印有的符号如图所示。已知元电荷,下列说法正确的是( )
A. “伏特”(V)是国际单位制中的基本单位
B. “毫安·时”()是电池储存的能量的单位
C. 若该手机的待机电流为10 mA,则手机最多可待机20小时
D. 若该电池工作电流为16 mA,则每秒内定向通过电源的电子个数为个
【答案】D
【解析】
【详解】A.国际单位制基本单位共7个:米()、千克()、秒()、安培()、开尔文()、摩尔()、坎德拉()。伏特(V)是导出单位,故A错误;
B.“毫安·时”(mA·h)是电荷量单位,由 定义,表示电流与时间的乘积。电池储存的能量应为,单位为焦耳(J),故“mA·h”不是能量单位,故B错误;
C.电池容量为,待机电流,则待机时间,故C错误;
D.工作电流,每秒通过电荷量,则电子数(个),故D正确。
故选D。
4. 如图所示,两个截面不同,长度相等的均匀铜棒接在电路中,两端的电压为U,下列说法正确的是( )
A. 细棒两端的电势差小于粗棒两端的电势差
B. 两棒的自由电子定向移动的平均速率相等
C. 细棒内的电场强度大于粗棒内的电场强度
D. 细棒的电阻小于粗棒的电阻
【答案】C
【解析】
【详解】B.因两导体串联,则电流一定相等,由电流的微观表达式
可知电流相同,单位体积内的电子数相同,电子的电荷量相同,因截面积不相同,故电子的定向移动速率不同,细棒中的电子定向移动速率大,故B错误;
D.由电阻定律有可知细棒的电阻较大,故D错误;
A.则由欧姆定律可知,细棒两端的电压较大,则细棒两端的电势差大于粗棒两端的电势差,故A错误;
C.由可知细棒内的电场强度大于粗棒内的电场强度,故C正确。
故选C。
5. 长为l的导体棒原来不带电,现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处,已知静电力常量为,如图,当棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小和方向( )
A. ,向左 B. ,向右
C. ,向左 D. ,向右
【答案】C
【解析】
【详解】当棒达到静电平衡后,O点的合场强为零,即感应电荷在O点的场强和点电荷+q在O点的场强等大反向,可知棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小,方向向左。
故选C。
6. 如图电路中AB是两金属板构成的平行板电容器。先将电键K闭合,等电路稳定后再将K断开,然后将B板向上平移一小段距离,并且保持两板间的某点P与A板的距离不变。则下列说法正确的是( )
A. P点电势降低 B. 电容器的电容变小
C. 电容器内部电场强度大小变大 D. 电容器内部电场强度大小变小
【答案】A
【解析】
【详解】ACD.断开电键K后电容器极板带电量Q不变。由、、
联立解得
可知电容器内部电场强度E不变。B板接地,电势为。P点电势为。B板向上平移,P点与B板间距离dPB减小,代入上式得降低。故A正确,CD错误;
B.由可知,B板向上平移,板间距离d变小,电容C变大。故B错误。
故选A。
7. 如图所示为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流,内阻,可变电阻R的最大阻值为3 kΩ,电池的电动势。按正确使用方法测量电阻的阻值时,指针偏转到2 mA处,可知该电阻的阻值为( )
A. 100 Ω B. 150 Ω C. 300 Ω D. 450 Ω
【答案】D
【解析】
【详解】欧姆表正确使用时先进行欧姆调零,有
测量电阻的阻值时
代入,解得。
故选D。
8. 如图所示,直线为某电源的图线,曲线为某元件的图线的一部分,虚线为过交点的切线交于纵轴0.5A处,用该电源和元件串联起来组成闭合电路,下列说法正确的是( )
A. 此时导体的电阻为
B. 电源的输出效率为50%
C. 随着电压增大,元件电阻不断减小
D. 若用该电源和两个该元件串联,电流变为0.5A
【答案】B
【解析】
【详解】A.此时导体的电阻为
故A 错误;
B.由图可知,电源的电动势和内阻,
故电源的输出效率为
故B正确;
C.图像与原点连接的斜率表示元件电阻的倒数,由图可知,随着电压增大,元件电阻不断增大,故C错误;
D.若用该电源和两个该元件串联,则可看成将电源分成电动势为,内阻为的两个新电源分别为元件供电,新电源的图像如图
由图可知,若用该电源和两个该元件串联,电流大于0.5A,故D错误。
故选B。
9. 如图所示电路中电源电动势为E、内阻为r,R1、R2、R3为定值电阻(阻值均大于电源内阻r),电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合后,若将滑动变阻器R的滑片向b端移动,下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数变大、电流表的示数变小
B. R1消耗的功率变大、R2消耗的功率变小
C. 电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐增大
D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为和,则
【答案】D
【解析】
【详解】AD.由图可知,与滑动变阻器接入的电阻串联后,与并联,再与串联。理想电压表测量并联部分的电压,理想电流表测量总电流,分别记为,。设滑动变阻器接入的电阻为,并联部分的等效电阻为。滑片上方的电阻丝被导线短接,滑片向端移动时,减小。根据串并联电阻关系有
可知减小。由闭合电路欧姆定律得
所以总电流增大。对整个回路有
由于,和不变,故减小。将滑片移动前、后两状态的回路方程相减,得
所以,故A错误,D正确;
B.总电流流经,根据电阻功率公式,其功率为
因增大,故增大。设流经,的电流分别为,,由欧姆定律有,因减小,故减小。由并联支路的电流关系得
由于增大且减小,故增大。因此的功率也增大,故B错误;
C.外电路总电阻满足
由前述总电流关系得
设电源两端的路端电压为,根据闭合电路欧姆定律有
所以电源的输出功率为
总电流始终小于,并且逐渐增大,所以上式中的平方项减小,电源输出功率增大。电源效率是输出功率与总功率之比,故
随着增大,电源效率减小,故C错误。
故选D。
10. 电荷量不等的两点电荷固定在x轴上坐标为-3L和3L的两点,其中坐标为-3L处点电荷带电量绝对值为Q,两点电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示,其中x=L处电势最低,x轴上M、N两点的坐标分别为-2L和2L,静电力常量为,则下列判断正确的是( )
A. 两点电荷一定为异种电荷
B. 原点O处场强大小为
C. 正检验电荷在原点O处收到向左的电场力
D. 负检验电荷由M点运动到N点的过程,电势能先减小后增大
【答案】B
【解析】
【详解】A、由φ-x图象特点可知两点电荷均为正电荷,故A错误;
B、C、x=L处电势最低,此处图线的斜率为0,即该点的合场强为0,有,得,故原点处的场强大小为,方向向右,则正检验电荷在原点O处受到的电场力向右,故B正确,C错误;
D、由M点到N点电势先减小后增大,所以负检验电荷由M点运动到N点的过程,电势能先增大后减小,故D错误.
故选B.
【点睛】解决本题的关键掌握电势φ随x变化的关系图线上每点切线的斜率为(△x→0),表示电场强度E,以L点场强为0作为突破口,展开分析.
11. 如图所示,其中电流表A的量程为10 mA,表盘均匀划分为50个小格,每一小格表示0.2 mA;的阻值与电流表内阻相等;的阻值等于电流表内阻的;的阻值等于电流表内阻的3倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是( )
A. 将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.6 mA
B. 将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.8 mA
C. 将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示1.0 mA
D. 将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示1.2 mA
【答案】C
【解析】
【详解】AB.设电流表A的内阻为RA,总电流为,用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值时,若将接线柱1、2接入电路,电流表A先与串联后再与R2并联,根据并联电路的特点可得
代入数据,解得
则每一小格表示1.0 mA,故AB错误;
CD.若将接线柱1、3接入电路时,电流表A先与串联后再与R2并联最后再和串联,则
代入数据,解得
则每一小格表示1.0 mA,故C正确,D错误。
故选C。
二、实验题(包括2小题,共14分)
12. 用螺旋测微器(千分尺)测金属导线的直径,其示数如甲图所示,该金属导线的直径为______mm。用游标卡尺测量一支铅笔的长度,测量结果如图乙所示,由此可知铅笔的长度是______mm。
【答案】 ①. 8.474##8.473##8.475 ②. 100.60
【解析】
【详解】[1]螺旋测微器的精确值为,由图甲可知该金属导线的直径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为,由图乙可知铅笔的长度是
13. 某探究小组采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻时,发现量程为0~3V的电压表出现故障不能正常使用,实验台上有一个量程为0~500μA、内阻Rg=200Ω的灵敏电流计Ⓖ和一个电阻箱R(0~9999Ω)。
(1)为了把灵敏电流计Ⓖ改装成量程为0~3V的电压表继续实验,电阻箱R应调至________Ω。
(2)请用笔画线代替导线完成乙图的实物电路连接_______。
(3)探究小组中一个同学用灵敏电流计Ⓖ和电阻箱设计了如图丙所示的实验电路,同样测出了干电池的电动势和内阻。
①多次调节电阻箱,记录灵敏电流计Ⓖ的示数I和电阻箱的阻值R,电源的电动势和内阻分别用E和r表示,则和R的关系式为________。
②然后以为纵坐标,以R为横坐标,作出了R图线为一直线,如图丁所示,测得直线在纵轴上的截距b=144,直线的斜率k=,则该电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω。
【答案】 ①. 5800 ②. ③. ④. 1.4 ⑤. 1.6
【解析】
【详解】(1)[1]为了把灵敏电流计Ⓖ改装成量程为0~3V的电压表继续实验,电阻箱R应调至
(2)[2]如图所示。
(3)①[3]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
②[4][5]由题意可得
解得
三、计算题(包括4小题,共42分)
14. 如图所示,一根均匀带电的细橡胶棒被弯成一个半径为R的圆环,圆环绕过环心O的转轴以角速度ω逆时针匀速转动,已知橡胶棒单位长度所带的电荷量为。
(1)试判断环中等效电流的方向;
(2)求环中等效电流的大小I。
【答案】(1)顺时针方向;(2)
【解析】
【详解】(1)橡胶棒带负电,圆环O的转轴逆时针匀速转动,电流方向与负电荷定向移动方向相反,则环中等效电流的方向为顺时针方向。
(2)根据角速度与周期的关系有
根据电流的定义式有
其中
解得
15. 如图所示,电池组的电动势,内电阻,电阻,,小电动机M的内电阻。当小电动机M稳定转动时,电流表A的读数为2 A,求:
(1)小电动机M两端电压;
(2)电动机输出的机械功率。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由图可知,与电动机并联,并联部分与串联,电流表测干路电流,根据闭合回路欧姆定律可得,外电路总电压为
两端电压为
小电动机M两端电压为
【小问2详解】
通过的电流为
则通过电动机的电流为
电动机的发热功率为
电动机的总功率为
电动机输出的机械功率为
16. 如图甲所示的电路中,、均为定值电阻,且,阻值未知,为一滑动变阻器。当其滑片从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中、两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的。求:
(1)电源的电动势和内阻;
(2)定值电阻的阻值;
(3)滑动变阻器的阻值为多少时,滑动变阻器消耗的功率最大,消耗的最大功率值为多少。
【答案】(1),;(2);(3),
【解析】
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律有
结合图中数据得,
联立解得,
(2)滑片P在变阻器右端时,、被短路,电路的总电阻最小,总电流最大,则外电阻只有定值电阻,所以有
(3)、并联后的电阻为
并联部分分到的电压为
则滑动变阻器消耗的功率为
由数学知识可知当,即时,滑动变阻器消耗的功率最大,为
17. 如图所示,竖直平面内左侧区域Ⅰ存在竖直向下的匀强电场;右侧区域Ⅱ存在水平向右的匀强电场,场强大小。一质量、电荷量的带负电小球(可视为质点),从区域Ⅰ的A点以初速度水平抛出,做类平抛运动后从B点恰好沿切线方向进入右侧绝缘光滑圆弧轨道。圆弧轨道半径为,圆心为O,CD为竖直直径,B点在轨道左下方,半径OB与竖直方向CD夹角。已知A、B两点竖直高度差,重力加速度,、。求:
(1)A、B两点的水平间距及区域Ⅰ场强的大小;
(2)要使小球进入区域Ⅱ后沿圆弧运动且不脱离轨道,半径的取值范围;
(3)当时,求小球在运动的过程中对轨道的最大作用力。
【答案】(1)
(2)或
(3)
【解析】
【小问1详解】
由题可得,小球在B点,存在速度关系①
由牛顿第二定律得,小球在Ⅰ区域有②
又由类平抛运动竖直方向上③
代入数据,联立①②③解得,
由得,A、B两点水平距离
【小问2详解】
由(1)得,小球在B点的速度大小为④
小球在Ⅱ区域受到电场力和重力两个力作用,所以可将这两个力的合力视为小球的等效重力,其大小为,方向竖直向下偏左
由几何关系得,设半径OB的反向延长线交圆轨道于H点,则H点为运动过程中的等效最高点,即小球沿圆轨道运动且不脱离的临界条件之一为在H点仅由等效重力提供向心力由牛顿第二定律得⑤
从B点到H点,由动能定理得⑥
联立④⑤⑥解得,所以半径的取值范围为
设从B点转圆弧的位置为K点,则小球沿圆轨道运动且不脱离的第二个临界条件为恰好到达K点,从B点到K点,由动能定理得⑦
联立④⑦解得,所以半径的取值范围为
综上所述,要使小球进入区域Ⅱ后沿圆弧运动且不脱离轨道,半径的取值范围或
【小问3详解】
当时,B点为等效最低点,对轨道的作用力最大,则由牛顿第二定律⑧
联立④⑧解得
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