精品解析：北京市陈经纶中学2026-2027学年高二第一学期期中诊断物理试卷

北京市陈经纶中学期中诊断 高二 年级 物理 学科 （时间：90分钟 满分：100分） 一、单项选择题：本大题共10个小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有且只有一项是符合题目要求的。 1. 物理学中常常用物理量之比表示研究对象的某种性质，定义一个新的物理量的同时，也确定了这个物理量与原有物理量之间的定量关系。下列四个选项中不属于用物理量之比定义新的物理量的是（ ） A. 电容 B. 电流 C. 电势 D. 电场强度 2. 如图所示，一对用绝缘柱支撑的金属导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两金属箔是闭合的。现将一个带正电的导体球C靠近导体A，下列说法正确的是（　　） A. 导体A的部分正电荷转移到导体B上，导体A带负电 B. 导体A下面的金属箔张开，导体B下面的金属箔仍闭合 C. 达到静电平衡时，金属导体A和B内部电场强度为零 D. 将导体A、B分开后，再移走C，导体A带正电 3. 如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，则下列说法正确的是（　　） A. 按键的过程中，电容器的电容减小 B. 按键的过程中，电容器的电量减小 C. 按键的过程中，图丙中电流方向从a流向b D. 按键的过程中，电容器两极板间的电场强度增大 4. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 若减小R的阻值，的时间将变短 B. 在时间内，电容器的电容逐渐减小 C. 在时间内，电容器两极板间电压逐渐减小 D. S接1端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E 5. 如图所示，电荷量为的正点电荷与竖直放置的均匀带电薄板相距，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，垂线上的、两点到薄板的距离均为。已知点的电场强度为0，静电力常量为，下列说法正确的是（ ） A. 薄板带正电 B. 带电薄板在点产生的电场强度的大小为 C. 点电场强度的方向向右 D. 点电场强度的大小为 6. 在长度为l、横截面积为S、单位长度的自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场。导体内电荷量为e的自由电子受电场力作用先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v（不随时间变化）的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即（k是常数），则该导体的电阻等于（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，直线A为某电源的图线，曲线B为某小灯泡L的图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　） A. 灯泡L的额定功率为2W B. 此时灯泡L的电阻大于1Ω C. 此时电源内阻的热功率为4W D. 若将灯泡L换成阻值恒为0.5Ω的纯电阻，电源的效率将降低 8. 光敏电阻是用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成的特殊电阻器，其电阻值会随光照强度的增大而减小，光敏电阻的这种特殊性能，在科技生活中得到广泛应用。某应用电路如图所示，、为定值电阻，为小灯泡，为光敏电阻，当照射光强度减弱时，下列判断正确的是（ ） A. 电压表的示数增大 B. 中电流增大 C. 小灯泡的功率增大 D. 的功率一定增大 9. 如图甲所示的电路中，是可调电阻，是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节的阻值，得到若干组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图线如图乙所示。电压表和电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（ ） A. 定值电阻 B. 电源的电动势 C. 可调电阻上消耗的最大功率为1.25W D. 当干路电流为0.6A时，可调电阻 10. 量表（内阻不计）是一种自动测量油箱内油量的装置，如图甲所示，其指针能指示油箱内油的多少。当油箱加满油时，浮标通过杠杆使滑片恰好移至变阻器的最下端，当油箱油量减少到时，油量表会发出警告。测得变阻器的功率和油的体积随变阻器接入电路电阻的关系分别如图乙和图丙所示。已知定值电阻。下列判断正确的是（　　） A. 电源内阻为 B. 电源电动势为8V C. 当油箱加满油时电路中的电流为0.083A D. 油量表刚报警时电源的输出功率为0.0998W 二、多项选择题：本大题共4个小题，每小题3分，共12分。漏选得2分，错选不得分 11. 如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为，定值电阻、的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为。下列说法正确的是（ ） A. B. C. 若仅使阻值变小，则和均变大 D. 若仅使阻值变小，则和均变大 12. 以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。如图为静电除尘的原理示意图，除尘器由金属管A和悬挂在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的两极，它们之间有很强的电场，空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子。正离子被吸引到B上，得到电子，又成为分子。电子在向正极运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极上，最后在重力作用下，落入下面的漏斗中。有关这一物理情境下列说法正确的是（　　） A. 空气分子在距离金属丝B越近的地方越容易被电离 B. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中做匀变速运动 C. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其运动轨迹为抛物线 D. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其电势能减少 13. 如图所示，大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱R改装而成。已知灵敏电流表G的满偏电流为，内阻为，变阻箱R接入电路的阻值为R0。下列说法正确的是（　　） A. 甲表是电流表，乙表是电压表，R增大时甲乙表量程均增大 B. 丙电路图表示欧姆表，表笔A是红表笔 C. 在乙图中，若改装成的电压表的量程为12V，则 D. 若测量阻值为的电阻时，电表指针正好指向电表中间位置，则电表的电动势 14. 在物理学的发展历程中，科学家们采用了多种物理思想方法。例如，在图1中，书本的一幅插图展示了其中一种重要的物理思维方法，这一方法可以迁移运用。在图2中，一点电荷q仅在电场力的作用下，从原点O由静止出发，沿x轴运动至x0过程中，它的位移、速度、所受的电场力以及加速度、运动时间分别为x、v、F、a、t。根据图1所展示的物理思维方法，下列说法正确的是（　　） A. 图像曲线与横轴所围成的面积，在数值上等于该电荷的速度变化量 B. 图像曲线与横轴所围成的面积，在数值上等于该电荷速度的增加量 C. 图像曲线与横轴所围成的面积，在数值上等于该电荷电势能的减少量 D. 图像曲线与横轴所围成的面积，在数值上等于该电荷的运动时间 15. 电磁流量计可以测量导电液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B。液体充满管道并以速度ν沿轴线方向流动，圆管壁上的M、N两点连线为直径，且垂直于磁场方向，M、N两点的电势差为。下列说法正确的是（　　） A. M点电势比点N高 B. 在流量Q一定时，管道半径越小，越大 C. 导电液体中的带电粒子数密度越大，越大 D. 若直径MN与磁场方向不垂直，测得的流量Q偏小 三、实验题（每空2分，共24分） 16. 根据闭合电路的欧姆定律，甲同学用图1所示的电路测量电源的电动势和内阻。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最________端（选填“左”或“右”）。 （2）调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表和电流表的示数，在坐标纸上标出相应的数据点，作出图线如图2所示。根据图线测得该电源的电动势________V，内电阻________。（结果均保留2位有效数字） （3）由于电表并非理想电表，导致________（选填“电压”或“电流”）的测量存在系统误差。在图2上定性画出没有电表内阻影响的理想情况的图线，并画出图线与横纵坐标轴的交点。________ （4）乙同学拆除电流表和滑动变阻器，直接读取电压表示数为E测2。若电源的电动势为E，内阻为r。电流表、电压表的内电阻分别为RA、RV。根据图像和电路关系，仅从系统误差的角度来看，E测1_______E测2（选填“<”“=”或“>”）。可知________（用电源内阻r和电表内阻RV表示）。 17. 电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内，玻璃管两端用装有金属圆片电极的橡胶塞密封。实验小组用刻度尺测出两电极相距L，用游标卡尺测得玻璃管的内径为D。实验小组先用多用电表粗测其电阻约为；接下来，实验小组用“伏安法”测量其准确阻值。最后分析数据，得出该品牌纯净水样品的电导率。实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值时，有以下器材供选用： A．电流表（0~，内阻约） B．电流表（0~0.6A，内阻约） C．电压表（0~3V，内阻约） D．电压表（0~15V，内阻约） E．滑动变阻器（0~，额定电流1A） F．电源（12V，内阻约） G．开关和若干导线 （1）实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值时，为减小测量误差，电流表应选用________，电压表应选用________（选填器材前的字母）。 （2）图乙是实验器材实物图，已连接了部分导线。请补充完成实物间的连线。________ （3）若得到水样电阻的阻值为R，则水样品电导率的表达式为________________（用D、L和R表示）。 （4）为了探索分压电路中选择最大阻值是多大的滑动变阻器更有利于完成实验，某同学分别用最大阻值是、、的三种滑动变阻器做分压电阻，用如图丁所示的电路进行实验。实验中所用的定值电阻。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，分别作出电压表读数Ux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，如图戊所示。则图戊中的图线a对应的滑动变阻器以及为了更有利于完成实验应选择最大阻值为多大的滑动变阻器（在保证滑动变阻器不会被烧坏的情况下），正确的是（　　）（选填选项前的字母） A. a对应最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值更大的滑动变阻器更有利 B. a对应最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值比Rx大2~5倍的滑动变阻器更有利 C. a对应最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值比Rx大2~5倍的滑动变阻器更有利 D. a对应最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值更小的滑动变阻器更有利 四、解答题 18. 在如图所示的电路中，当电阻箱接入电路的阻值时，闭合开关S后电路正常工作，电流表示数为。已知电流表为理想电流表，电源的电动势。求： （1）电源的内阻r； （2）电阻箱R消耗的电功率P。 19. 现将标有“3V，3W”的直流电动机，串联一个滑动变阻器接在电动势为E＝4.0V、内阻为r＝0.40的电源的两端，如图所示。已知电动机线圈的电阻R0＝0.10Ω，不计其它电阻。 （1）若滑动变阻器接入电路的阻值R1＝3.5Ω，电动机卡住不转，求此时电路中的电流I1； （2）若要使直流电动机正常工作，求滑动变阻器接入电路的阻值R2应为多少； （3）调节滑动变阻器接入电路的阻值，回路中的电流I及电源的输出功率P随之改变。 a. 请从理论上推导P与I的关系式，并在图中定性画出P-I图像； b. 求该电源对外电路能够输出的最大功率Pm。 20. 如图所示为一真空示波管的原理示意图，加热的电子从阴极K逸出（初速度不计），经阳极A与阴极K之间的电压形成的加速电场加速后，从阳极A的小孔射出，水平进入两平行正对金属板M、N间的中心线后，最终打到荧光屏上的O点处。若在M、N两极板间加恒定电压，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，则电子将打在荧光屏上的P点；已知电子质量为m，电荷量为，偏转电场M、N两极板间距离为d，两极板长均为、极板右端到荧光屏的距离为。忽略电子在偏转电场中所受重力及它们之间的相互作用力，求： （1）电子刚穿出加速电场时速度的大小； （2）电子刚穿出偏转电场时垂直极板方向的侧向位移y的大小； （3）电子打在荧光屏上的亮点位置P与O点间距离Y的表达式。 21. “电场”和“电路”看似毫不相关，实则紧密联系。电路中的宏观现象和规律可从微观角度用电场知识给出合理解释。 （1）如图（a）、（b）、（c）所示为外电路中的某段金属导体内建立恒定电场的过程示意图。（a）中E0表示电路闭合瞬间由电源正负极电荷所激发电场的场强，将E0分解为沿导线方向和垂直于导线方向的分量E1、E2；（c）表示最终在导线中形成了沿导线方向的恒定电场。自由电荷在此恒定电场的作用下定向移动形成电流。已知E0的大小以及图（b）中E0与E1的夹角为θ，求金属导体内的感应电场的强度E′的大小。 （2）恒定电场的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与场强的关系，例如在恒定电场中仍适用。欧姆定律的宏观形式为。小物同学通过翻阅大学教材，发现欧姆定律还有微观形式，即，j称为“电流密度”，其大小为单位时间内通过垂直电流方向的单位面积的电荷量，E为恒定电场的场强，ρ为导体电阻率。请利用已有知识从欧姆定律宏观形式出发推导其微观形式。 （3）小理同学对导线中的恒定电场产生了疑问：“导线中恒定电场的电场线沿导线方向，因此沿导线方向电势降落，为何在分析电路问题时不考虑导线两端的电势差呢？”小物同学首先根据给出了宏观解释：“因导线电阻相比用电器电阻小得多，因此不考虑导线上的电势降落”。他又建立了如图所示的模型尝试从微观角度给出解释。两段横截面积和长度均相同的导体A、B串联，其电阻率分别为、，通过导体的电流恒为I。请你结合小物同学的模型和，从导体中“场的视角”解答小理同学的疑问。 22. 利用电场和磁场控制电子的运动，在现代科学实验和设备中有广泛应用。已知电子质量为m、电荷量为e，由静止经电压为U的加速电场加速后射出， （1）示波器中的示波管是利用电场来控制电子的运动。若电子从加速电场射出后沿平行极板的方向射入偏转电场，如图甲所示，偏转电场可看作匀强电场，板间电压为，极板长度为L，板间距为d，求电子射出偏转电场时速度偏转角的正切值； （2）电视机显像管是利用磁场来控制电子的运动，若电子从加速电场射出后沿直径方向进入半径为r的圆形磁场区域，该磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，如图乙所示，设电子射出磁场时的速度方向与射入时相比偏转了角，请推导的表达式。 （3）磁场与电场有许多相似之处。电场强度的定义式，请你由此类比，从运动电荷所受的洛伦兹力出发，写出磁感应强度B的定义式；并从宏观与微观统一的思想出发构建合适的模型，论证该定义式与这一定义式的一致性。 23. 如图甲所示，真空中有一长直细金属导线，与导线同轴放置一半径为的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。 (1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度： a.在柱面和导线之间，只加恒定电压； b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场。 当电压为或磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。 (2)撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为、长度为的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为，电子流对该金属片的压强为。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市陈经纶中学期中诊断 高二 年级 物理 学科 （时间：90分钟 满分：100分） 一、单项选择题：本大题共10个小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有且只有一项是符合题目要求的。 1. 物理学中常常用物理量之比表示研究对象的某种性质，定义一个新的物理量的同时，也确定了这个物理量与原有物理量之间的定量关系。下列四个选项中不属于用物理量之比定义新的物理量的是（ ） A. 电容 B. 电流 C. 电势 D. 电场强度 【答案】B 【解析】 【详解】A．电容的定义是电容器所带电荷量与其电压之比，故其定义式为 故A正确； B．电流的定义是通过导体横截面的电荷量与时间比值，故其定义式为 故B错误。 C．电势的定义是放在电场中的点电荷具有的电势能与其电荷量之比，故其定义式为 故C正确； D．电场强度的定义是放在电场中的点电荷受到的电场力与其电荷量之比，所以其定义式为 故D正确； 本题选择错误选项； 故选B。 2. 如图所示，一对用绝缘柱支撑的金属导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两金属箔是闭合的。现将一个带正电的导体球C靠近导体A，下列说法正确的是（　　） A. 导体A的部分正电荷转移到导体B上，导体A带负电 B. 导体A下面的金属箔张开，导体B下面的金属箔仍闭合 C. 达到静电平衡时，金属导体A和B内部电场强度为零 D. 将导体A、B分开后，再移走C，导体A带正电 【答案】C 【解析】 【详解】A．金属中能够自由移动的是电子，将一个带正电的导体球C靠近导体A，由于静电力的吸引作用，导致导体B的部分自由电子转移到导体A上，导体A带负电，故A错误； B．结合上述，导体A带负电，导体B带正电，导体A、B下面的金属箔均张开，故B错误； C．处于静电平衡状态下的导体，内部电场强度处处为零，即达到静电平衡时，金属导体A和B内部电场强度为零，故C正确； D．结合上述可知，将导体A、B分开后，再移走C，导体A带负电，故D错误。 故选C。 3. 如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，则下列说法正确的是（　　） A. 按键的过程中，电容器的电容减小 B. 按键的过程中，电容器的电量减小 C. 按键的过程中，图丙中电流方向从a流向b D. 按键的过程中，电容器两极板间的电场强度增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据平行板电容器的电容计算公式 得知，按键过程中，板间距离d减小，电容C增大，故A错误； B．电容C变大，由于U不变，根据 Q=CU  可知Q增大，故B错误； C．因C增大，U不变，根据 Q=CU 知Q增大，电容器充电，电流方向从b流向a，故C错误； D．按键过程中，板间距离d减小，由于U不变，根据可知，电容器两极板间的电场强度增大，故D正确。 故选D。 4. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 若减小R的阻值，的时间将变短 B. 在时间内，电容器的电容逐渐减小 C. 在时间内，电容器两极板间电压逐渐减小 D. S接1端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E 【答案】A 【解析】 【详解】A．放电前，电容器所带电荷量一定，若减小R的阻值，放电电流将变大，的时间将变短，故A正确； B．电容器的电容与所带电荷量无关，故在时间内，电容器的电容不变，故B错误； C．在时间内，电源为电容器充电，电容器两极板间电压逐渐增大，故C错误； D．S接1端，电源为电容器充电，充电完毕后，电容器两极板间的电压等于电源电动势E，不会大于电源电动势E，故D错误。 故选A。 5. 如图所示，电荷量为的正点电荷与竖直放置的均匀带电薄板相距，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，垂线上的、两点到薄板的距离均为。已知点的电场强度为0，静电力常量为，下列说法正确的是（ ） A. 薄板带正电 B. 带电薄板在点产生的电场强度的大小为 C. 点电场强度的方向向右 D. 点电场强度的大小为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．点电荷在点形成的电场强度方向向左，大小为 因点场强为零，故薄板在点的场强方向向右（电场方向指向薄板），可知薄板带负电，薄板在点的场强大小为，故A错误，B正确； CD．由对称性可知，到薄板距离相等的两点，薄板产生的电场大小相等、方向相反；、两点到薄板的距离均为，故薄板在点的场强方向向左，大小也为；电荷量为的正点电荷在点的场强方向向左，大小为 故矢量叠加后，点电场强度的方向向左，大小为，故CD错误。 故选B。 6. 在长度为l、横截面积为S、单位长度的自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场。导体内电荷量为e的自由电子受电场力作用先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v（不随时间变化）的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即（k是常数），则该导体的电阻等于（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】电子在电场中受到的电场力大小为 由题意可知，电子匀速运动有 则有 因单位长度的自由电子数为n，则电流大小为 则由欧姆定律可得 故选A。 7. 如图所示，直线A为某电源的图线，曲线B为某小灯泡L的图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　） A. 灯泡L的额定功率为2W B. 此时灯泡L的电阻大于1Ω C. 此时电源内阻的热功率为4W D. 若将灯泡L换成阻值恒为0.5Ω的纯电阻，电源的效率将降低 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图像交点可知，灯泡L的额定电压为2V，额定功率为，故A错误； BC．根据闭合电路欧姆定律可得 可得此电源的电动势为，内阻为 此时灯泡L的电阻为 此时电源内阻的热功率为，故BC错误； D．电源的效率为 可知外接电阻R减小，电源效率降低，故D正确。 故选D。 8. 光敏电阻是用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成的特殊电阻器，其电阻值会随光照强度的增大而减小，光敏电阻的这种特殊性能，在科技生活中得到广泛应用。某应用电路如图所示，、为定值电阻，为小灯泡，为光敏电阻，当照射光强度减弱时，下列判断正确的是（ ） A. 电压表的示数增大 B. 中电流增大 C. 小灯泡的功率增大 D. 的功率一定增大 【答案】B 【解析】 【详解】小灯泡与光敏电阻串联后与并联，再与串联接在电源两端，电压表并联在两端。照射光强度减弱时，光敏电阻的阻值增大，电路的总电阻增大，干路电流减小。 A．电压表测量两端的电压，其示数随干路电流的减小而减小，故A错误； B．并联部分两端的电压随干路电流的减小而增大，故中的电流增大，故B正确； C．由并联分流可知小灯泡所在支路的电流，干路电流减小、分流比例也减小，故小灯泡的电流减小，其功率减小，故C错误； D．的阻值增大而其所在支路的电流减小，由可知其功率不一定增大，故D错误。 故选B。 9. 如图甲所示的电路中，是可调电阻，是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节的阻值，得到若干组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图线如图乙所示。电压表和电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（ ） A. 定值电阻 B. 电源的电动势 C. 可调电阻上消耗的最大功率为1.25W D. 当干路电流为0.6A时，可调电阻 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得 由图乙可知，当时，；当时， 代入这两组数据，解得， 故AB错误； C．可调电阻上消耗的功率为 由数学关系可知，当，即当时，可调电阻上消耗的功率最大，此时为 故C正确； D．当干路电流为时，由图乙可知此时两端的电压为 此时可调电阻的阻值为 故D错误。 故选C。 10. 量表（内阻不计）是一种自动测量油箱内油量的装置，如图甲所示，其指针能指示油箱内油的多少。当油箱加满油时，浮标通过杠杆使滑片恰好移至变阻器的最下端，当油箱油量减少到时，油量表会发出警告。测得变阻器的功率和油的体积随变阻器接入电路电阻的关系分别如图乙和图丙所示。已知定值电阻。下列判断正确的是（　　） A. 电源内阻为 B. 电源电动势为8V C. 当油箱加满油时电路中的电流为0.083A D. 油量表刚报警时电源的输出功率为0.0998W 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图乙可知当滑动变阻器接入电路的阻值为时，其功率是最大的，根据电源输出功率的原理公式，此时有 可解得电池的内阻，故A错误； B．根据图乙可知，电阻器功率最大为0.125W，此时 可解得，故B错误； C．当油箱加满油时电路中的电流为，故C错误； D．根据图丙，可计算出油箱内油量为5L时，变阻器接入电路的阻值为 此时电源的输出功率为，故D正确。 故选D。 二、多项选择题：本大题共4个小题，每小题3分，共12分。漏选得2分，错选不得分 11. 如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为，定值电阻、的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为。下列说法正确的是（ ） A. B. C. 若仅使阻值变小，则和均变大 D. 若仅使阻值变小，则和均变大 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．设定值电阻 根据电路结构可知，，故A正确，B错误； CD．因为， 则当仅使阻值变小时，和均变大；当仅使阻值变小时，则变小，变大，故C正确，D错误。 故选AC。 12. 以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。如图为静电除尘的原理示意图，除尘器由金属管A和悬挂在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的两极，它们之间有很强的电场，空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子。正离子被吸引到B上，得到电子，又成为分子。电子在向正极运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极上，最后在重力作用下，落入下面的漏斗中。有关这一物理情境下列说法正确的是（　　） A. 空气分子在距离金属丝B越近的地方越容易被电离 B. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中做匀变速运动 C. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其运动轨迹为抛物线 D. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其电势能减少 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图可知，A和B分别接到高压电源的正负两极，水平面内的电场分布类似于负点电荷电场，在距离金属丝B越近的地方，电场线越密，电场越强，空气分子越容易被电离，故A正确； BCD．带上负电的煤粉在向A运动的过程中，主要受到变化的电场力及重力的作用，合力的大小、方向均在变化，所以煤粉做的是变加速运动，轨迹不是抛物线，电场力做正功，电势能减少，故BC错误，D正确。 故选AD。 13. 如图所示，大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱R改装而成。已知灵敏电流表G的满偏电流为，内阻为，变阻箱R接入电路的阻值为R0。下列说法正确的是（　　） A. 甲表是电流表，乙表是电压表，R增大时甲乙表量程均增大 B. 丙电路图表示欧姆表，表笔A是红表笔 C. 在乙图中，若改装成的电压表的量程为12V，则 D. 若测量阻值为的电阻时，电表指针正好指向电表中间位置，则电表的电动势 【答案】BD 【解析】 【详解】A．甲图中灵敏电流表G与变阻箱并联，变阻箱起分流作用，所以甲表是电流表，量程为 乙图中灵敏电流表G与变阻箱串联，变阻箱起分压作用，所以乙表是电压表，量程为 可知增大时甲表量程减小，乙表量程增大，故A错误； B．丙图中灵敏电流表、变阻箱和内部电源串联，外接电阻接在两表笔之间，构成欧姆表。图示内部电源的负极接表笔A，欧姆挡中红表笔接内部电源负极，因此表笔A是红表笔，故B正确； C．在乙图中，若改装成的电压表的量程为12V，则有 解得，故C错误； D．若测量阻值为的电阻时，电表指针正好指向电表中间位置，根据闭合电路欧姆定律可得 又 代入数据解得，故D正确。 故选BD。 14. 在物理学的发展历程中，科学家们采用了多种物理思想方法。例如，在图1中，书本的一幅插图展示了其中一种重要的物理思维方法，这一方法可以迁移运用。在图2中，一点电荷q仅在电场力的作用下，从原点O由静止出发，沿x轴运动至x0过程中，它的位移、速度、所受的电场力以及加速度、运动时间分别为x、v、F、a、t。根据图1所展示的物理思维方法，下列说法正确的是（　　） A. 图像曲线与横轴所围成的面积，在数值上等于该电荷的速度变化量 B. 图像曲线与横轴所围成的面积，在数值上等于该电荷速度的增加量 C. 图像曲线与横轴所围成的面积，在数值上等于该电荷电势能的减少量 D. 图像曲线与横轴所围成的面积，在数值上等于该电荷的运动时间 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．由加速度定义，取一小段有，把各小段累加，图面积即速度变化量；电荷由静止出发，初速度为零，故A正确； B．由，取一小段有，图面积累加得位移x，而不是速度增加量；速度增加量应由图面积得到，故B错误； C．力与位移同向时一小段做功，图面积累加得电场力做的功；由电场力做功与电势能变化关系，电场力做正功时，数值上等于电势能的减少量，故C正确； D．把运动分成许多小段，每小段近似匀速，由得，把各小段累加，图面积即总运动时间t，故D正确。 故选ACD。 15. 电磁流量计可以测量导电液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B。液体充满管道并以速度ν沿轴线方向流动，圆管壁上的M、N两点连线为直径，且垂直于磁场方向，M、N两点的电势差为。下列说法正确的是（　　） A. M点电势比点N高 B. 在流量Q一定时，管道半径越小，越大 C. 导电液体中的带电粒子数密度越大，越大 D. 若直径MN与磁场方向不垂直，测得的流量Q偏小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，正离子向下偏，负离子向上偏，故N点电势比M点高，故A错误； BC．设管道半径为r，稳定时，离子受到的洛伦兹力与电场力平衡有 其中导电液体的流量 联立解得 故U0正比于流量Q，流量Q一定时，管道半径越小，U0越大，导电液体中的带电粒子数密度越大，不变，故B正确，C错误； D．若直径MN与磁场方向不垂直，根据可知，此时式中磁场强度为磁感应强度的一个分量，即测量时代入的磁场强度偏大，故测得的流量Q偏小，故D正确。 故选BD。 三、实验题（每空2分，共24分） 16. 根据闭合电路的欧姆定律，甲同学用图1所示的电路测量电源的电动势和内阻。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最________端（选填“左”或“右”）。 （2）调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表和电流表的示数，在坐标纸上标出相应的数据点，作出图线如图2所示。根据图线测得该电源的电动势________V，内电阻________。（结果均保留2位有效数字） （3）由于电表并非理想电表，导致________（选填“电压”或“电流”）的测量存在系统误差。在图2上定性画出没有电表内阻影响的理想情况的图线，并画出图线与横纵坐标轴的交点。________ （4）乙同学拆除电流表和滑动变阻器，直接读取电压表示数为E测2。若电源的电动势为E，内阻为r。电流表、电压表的内电阻分别为RA、RV。根据图像和电路关系，仅从系统误差的角度来看，E测1_______E测2（选填“<”“=”或“>”）。可知________（用电源内阻r和电表内阻RV表示）。 【答案】（1）左 （2） ①. 4.4 ②. 4.0 （3） ①. 电流 ②. （4） ①. = ②. 【解析】 【小问1详解】 闭合开关前应使滑动变阻器接入电路的阻值最大；本图接入的是滑片到右端的电阻丝，滑片置于最左端时接入电阻丝最长、阻值最大，可限制初始电流、保护电路，故填“左”。 【小问2详解】 [1][2]由，图线纵截距为，斜率绝对值为。 纵轴交点（）读得 由线上两点求斜率。 【小问3详解】 [1]设电压表内阻为，其分流 干路电流，而电流表读数漏掉了，比干路电流偏小，故是“电流”的测量存在系统误差。 [2]理想情况（、）满足：纵轴交点为，位于测量线纵截距上方；横轴交点（，短路）处，与测量线交于同一点；连接这两点的理想图线比测量线更陡，斜率绝对值大于。如图 【小问4详解】 [1][2]由闭合电路欧姆定律，真实关系为 整理得 与测量采用的对比，得， 乙拆去电流表和滑动变阻器后，电压表直接接在电源两端，回路电流 电压表示数 与相等，故。 17. 电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内，玻璃管两端用装有金属圆片电极的橡胶塞密封。实验小组用刻度尺测出两电极相距L，用游标卡尺测得玻璃管的内径为D。实验小组先用多用电表粗测其电阻约为；接下来，实验小组用“伏安法”测量其准确阻值。最后分析数据，得出该品牌纯净水样品的电导率。实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值时，有以下器材供选用： A．电流表（0~，内阻约） B．电流表（0~0.6A，内阻约） C．电压表（0~3V，内阻约） D．电压表（0~15V，内阻约） E．滑动变阻器（0~，额定电流1A） F．电源（12V，内阻约） G．开关和若干导线 （1）实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值时，为减小测量误差，电流表应选用________，电压表应选用________（选填器材前的字母）。 （2）图乙是实验器材实物图，已连接了部分导线。请补充完成实物间的连线。________ （3）若得到水样电阻的阻值为R，则水样品电导率的表达式为________________（用D、L和R表示）。 （4）为了探索分压电路中选择最大阻值是多大的滑动变阻器更有利于完成实验，某同学分别用最大阻值是、、的三种滑动变阻器做分压电阻，用如图丁所示的电路进行实验。实验中所用的定值电阻。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，分别作出电压表读数Ux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，如图戊所示。则图戊中的图线a对应的滑动变阻器以及为了更有利于完成实验应选择最大阻值为多大的滑动变阻器（在保证滑动变阻器不会被烧坏的情况下），正确的是（　　）（选填选项前的字母） A. a对应最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值更大的滑动变阻器更有利 B. a对应最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值比Rx大2~5倍的滑动变阻器更有利 C. a对应最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值比Rx大2~5倍的滑动变阻器更有利 D. a对应最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值更小的滑动变阻器更有利 【答案】（1） ①. A ②. D （2） （3） （4）D 【解析】 【小问1详解】 [1][2]电源电动势为12V，则电压表应选用D；用多用电表粗测其电阻约为，根据欧姆定律，纯净水最大电流约为 则电流表应选用A。 【小问2详解】 由于，所以电流表应采用内接法；滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值，则滑动变阻器应采用分压接法；完整的实物连线如图所示 【小问3详解】 根据电阻定律可得，电阻率为 则水样品电导率的表达式为 【小问4详解】 图线a随滑片移动过程中，电压表示数变化较小，说明定值电阻与滑动变阻器左侧部分并联变化较小，说明滑动变阻器阻值较大，即最大阻值为的滑动变阻器。由题图可知，当滑动变阻器的最大阻值越小时，电压表读数Ux随变化越趋近于线性变化，所以最大阻值更小的滑动变阻器更有利。 故选D。 四、解答题 18. 在如图所示的电路中，当电阻箱接入电路的阻值时，闭合开关S后电路正常工作，电流表示数为。已知电流表为理想电流表，电源的电动势。求： （1）电源的内阻r； （2）电阻箱R消耗的电功率P。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据解得电源的内阻 【小问2详解】 电阻箱R消耗的电功率为 代入数据可得 19. 现将标有“3V，3W”的直流电动机，串联一个滑动变阻器接在电动势为E＝4.0V、内阻为r＝0.40的电源的两端，如图所示。已知电动机线圈的电阻R0＝0.10Ω，不计其它电阻。 （1）若滑动变阻器接入电路的阻值R1＝3.5Ω，电动机卡住不转，求此时电路中的电流I1； （2）若要使直流电动机正常工作，求滑动变阻器接入电路的阻值R2应为多少； （3）调节滑动变阻器接入电路的阻值，回路中的电流I及电源的输出功率P随之改变。 a. 请从理论上推导P与I的关系式，并在图中定性画出P-I图像； b. 求该电源对外电路能够输出的最大功率Pm。 【答案】（1）1A；（2）0.6Ω；（3）a.P＝EI－I2r，；b. 【解析】 【详解】（1）当电动机卡住不转时，可视为纯电阻元件，此时电路中的电流为 （2）当电动机正常工作时，电路中的电流为 根据闭合电路欧姆定律可得 解得 （3）a.根据能量守恒定律，电源非静电力做的功等于内外电路中电能转化为其他形式能的总合，即 即 P＝EI－I2r 根据数学知识可得P-I图像为开口向下的抛物线，如图所示。 b.根据数学知识可知，当时，该电源对外电路能够输出的功率最大，为 20. 如图所示为一真空示波管的原理示意图，加热的电子从阴极K逸出（初速度不计），经阳极A与阴极K之间的电压形成的加速电场加速后，从阳极A的小孔射出，水平进入两平行正对金属板M、N间的中心线后，最终打到荧光屏上的O点处。若在M、N两极板间加恒定电压，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，则电子将打在荧光屏上的P点；已知电子质量为m，电荷量为，偏转电场M、N两极板间距离为d，两极板长均为、极板右端到荧光屏的距离为。忽略电子在偏转电场中所受重力及它们之间的相互作用力，求： （1）电子刚穿出加速电场时速度的大小； （2）电子刚穿出偏转电场时垂直极板方向的侧向位移y的大小； （3）电子打在荧光屏上的亮点位置P与O点间距离Y的表达式。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 电子在加速电场中时 解得 【小问2详解】 电子在偏转电场时做类平抛运动，则 解得 【小问3详解】 电子打在荧光屏上的亮点位置P与O点间距离Y的表达式 解得 21. “电场”和“电路”看似毫不相关，实则紧密联系。电路中的宏观现象和规律可从微观角度用电场知识给出合理解释。 （1）如图（a）、（b）、（c）所示为外电路中的某段金属导体内建立恒定电场的过程示意图。（a）中E0表示电路闭合瞬间由电源正负极电荷所激发电场的场强，将E0分解为沿导线方向和垂直于导线方向的分量E1、E2；（c）表示最终在导线中形成了沿导线方向的恒定电场。自由电荷在此恒定电场的作用下定向移动形成电流。已知E0的大小以及图（b）中E0与E1的夹角为θ，求金属导体内的感应电场的强度E′的大小。 （2）恒定电场的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与场强的关系，例如在恒定电场中仍适用。欧姆定律的宏观形式为。小物同学通过翻阅大学教材，发现欧姆定律还有微观形式，即，j称为“电流密度”，其大小为单位时间内通过垂直电流方向的单位面积的电荷量，E为恒定电场的场强，ρ为导体电阻率。请利用已有知识从欧姆定律宏观形式出发推导其微观形式。 （3）小理同学对导线中的恒定电场产生了疑问：“导线中恒定电场的电场线沿导线方向，因此沿导线方向电势降落，为何在分析电路问题时不考虑导线两端的电势差呢？”小物同学首先根据给出了宏观解释：“因导线电阻相比用电器电阻小得多，因此不考虑导线上的电势降落”。他又建立了如图所示的模型尝试从微观角度给出解释。两段横截面积和长度均相同的导体A、B串联，其电阻率分别为、，通过导体的电流恒为I。请你结合小物同学的模型和，从导体中“场的视角”解答小理同学的疑问。 【答案】（1） （2） （3）电阻率很小的导体中的电场强度很小，可近似为0，可以忽略，故在分析电路问题时不考虑导线两端的电势差。 【解析】 【小问1详解】 电路闭合瞬间由电源正负极电荷所激发电场的场强E0可以分解为沿导线方向和垂直于导线方向的分量E1、E2，导线中的电子在E0的作用下向导线下方侧面堆积，使得导线下方侧面带负电，导线上方侧面带正电，导线两侧面之间堆积的电荷产生垂直于导线侧面向下的附加电场E′，该电场与E2的矢量和为0，则 【小问2详解】 根据电流的定义式有 由于电流密度大小为单位时间内通过垂直电流方向的单位面积的电荷量，令导体横截面积为S，则有 根据欧姆定律宏观表达式有 令导体长度为L，则有 根据电阻决定式有 解得 【小问3详解】 导体A、B串联，通过的电流相等，由于导体的横截面积和长度均相同，则通过两导体的电流密度也相等，则有， 则有 根据题意有 则有 即电阻率很小的导体中的电场强度很小，可知，导线中的电场强度近似为0，可以忽略，即分析电路问题时不考虑导线两端的电势差。 22. 利用电场和磁场控制电子的运动，在现代科学实验和设备中有广泛应用。已知电子质量为m、电荷量为e，由静止经电压为U的加速电场加速后射出， （1）示波器中的示波管是利用电场来控制电子的运动。若电子从加速电场射出后沿平行极板的方向射入偏转电场，如图甲所示，偏转电场可看作匀强电场，板间电压为，极板长度为L，板间距为d，求电子射出偏转电场时速度偏转角的正切值； （2）电视机显像管是利用磁场来控制电子的运动，若电子从加速电场射出后沿直径方向进入半径为r的圆形磁场区域，该磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，如图乙所示，设电子射出磁场时的速度方向与射入时相比偏转了角，请推导的表达式。 （3）磁场与电场有许多相似之处。电场强度的定义式，请你由此类比，从运动电荷所受的洛伦兹力出发，写出磁感应强度B的定义式；并从宏观与微观统一的思想出发构建合适的模型，论证该定义式与这一定义式的一致性。 【答案】（1）；（2） （3）由洛伦兹力公式得 可知 根据题意构建模型如下：如图所示，在一匀强磁场中有一段固定的长为L的直导线，已知导线横截面积为S，单位体积内自由电荷数为n，导线内自由电荷定向运动速率为v，磁场的磁感应强度为B 则导线内自由电荷数 安培力与洛伦兹力的关系为 导线内电流的微观表达式 联立上面三个式子可得 即定义式与这一定义式是一致的 【解析】 【详解】（1）在加速电场中有 解得 在偏转电场中，设飞行时间为t，加速度为a，竖直分速度为vy，则 水平方向有 竖直方向有 联立可得 （2）电子在偏转磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；如图所示 设轨迹圆的半径为R，则有 由几何关系得 联立可得 （3）略。 23. 如图甲所示，真空中有一长直细金属导线，与导线同轴放置一半径为的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。 (1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度： a.在柱面和导线之间，只加恒定电压； b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场。 当电压为或磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。 (2)撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为、长度为的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为，电子流对该金属片的压强为。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。 【答案】（1）a.，b.；（2） 【解析】 【分析】 【详解】（1）a.在柱面和导线之间，只加恒定电压，粒子刚好没有电子到达柱面，此时速度为零，根据动能定理有 解得 b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场，磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面，设粒子的偏转半径为r，根据几何关系有 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）撤去柱面，设单位时间单位长度射出的电子数为n，则单位时间打在金属片的粒子数 金属片上形成电流为 所以 根据动量定理得金属片上的压强为 解得 故总动能为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $