精品解析:陕西西安市长安区第一中学2026-2027学年高二上学期11月期中物理试题
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内容正文:
长安一中2026-2027学年第一学期期中质量检测
高二物理试题
(第Ⅰ卷 共46分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,每小题只有一个选项符合要求。
1. 如图所示,对于电场中的A、B两点,下列说法正确的是( )
A. A点电势高于B点电势
B. A点电场强度大于B点电场强度
C. 同一个电荷在A、B两点受的电场力方向相同
D. 同一个电荷在A点具有的电势能比在B点的大
2. 如图所示,是一小灯泡的伏安特性曲线,把该灯泡与开关串联后接入某电路电源两端,已知该电源电动势为3.0V内阻为。当开关闭合后,下列说法中正确的是( )
A. 此时灯泡消耗的功率约为1.0W
B. 灯泡的电阻随电压的增大而减小
C. 此时流过灯泡的电流约为0.4A
D. 此时灯泡的电阻约为
3. 如图所示,水平面上固定着两根足够长的平行导槽,质量为m的U形管(弯曲部分是半径为R的半圆)恰好能在两导槽之间自由滑动,一质量也为m的小球沿水平方向,以初速度从U形管的一端进入,从另一端出来。已知小球的直径略小于管道内径,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A. 该过程中,小球与U形管组成的系统动量守恒
B. 小球在U形管中运动的动能先增大后减小
C. 小球运动到U形管圆弧部分的最左端时,速度大小为
D. 从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中,U形管对平行导槽的冲量大小为,方向垂直于导槽向上
4. 竖直平面内存在匀强电场。如题图所示,质量为、带电量为的小球从点以水平向左的初速度抛出,经过一段时间后小球通过点正下方点,通过点的速度方向与水平方向夹角为 距离为,重力加速度为,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 电场方向垂直水平向左
B. 小球受到电场力大小为
C. 小球运动过程中的最小速度为
D. 小球通过点时的速度大小为
5. 两个等量同种正电荷固定,其连线中垂线上有、、三点,、点关于点对称,如图甲所示,一个电荷量为,质量为的粒子从靠近点正上方某点静止释放,其运动的图像如图乙所示,其中点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线,与横轴交点坐标对应时刻),图乙中、时刻对应粒子经过、点时的速度,对应纵坐标分别为、,不计粒子重力。则下列说法正确的是( )
A. 由点到点的过程中粒子的电势能先变小后变大
B. 点为中垂线上电场强度最大的点,电场强度大小为
C. 若某带负电的试探电荷由点静止释放,则从点运动到点过程中,加速度先变大后变小
D. 若质量为的带负电的试探电荷能从点以速度垂直纸面绕点做圆周运动,则距离为
6. 在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,导致电压表的示数减小,电流表的示数增大。电压表和电流表均为理想电表,电阻元件完全相同,则可能出现的故障是( )
A. 断路 B. 短路 C. 断路 D. 短路
7. 如图所示,质量为m、带电荷量为+q的小圆环套在半径为R的光滑绝缘大圆环上,大圆环固定在竖直平面内,O为环心,A为最低点,B为最高点。在大圆环所在的竖直平面内施加水平向右、场强为的匀强电场,并同时给在A点的小圆环一个向右的水平初速度v0,小圆环恰好能够沿大圆环做完整的圆周运动,则小圆环运动过程中( )
A. 动能最小与最大的位置在同一等势面上
B. 电势能最小的位置恰是机械能最大位置
C. 在A点获得的初速度为
D. 过B点受到大圆环的弹力大小为mg
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分。
8. 2024年8月11日20时36分,常州经开区横山桥镇遭遇强对流天气,雷击致芳茂山公园凉亭坍塌,造成6死10伤的悲剧。关于静电的防止与利用,下列说法正确的是( )
A. 图甲为静电喷漆的示意图,静电喷漆是利用同种电荷相互排斥,使油漆与金属表面在静电斥力作用下喷涂更均匀
B. 乙图中,燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
C. 丙图的自助加油机都会有除静电装置,通过与加油机接地的金属面板进行接触操作,会导走身上的静电
D. 丁图的超高压带电作业,电工所穿的高压工作服内有编织的铜丝,这样做的目的是电工被铜丝衣服所包裹,使衣服内电场强度为零
9. 如图1所示,水平地面上边长为L的正方形ABCD区域下埋有与地面平行的金属管线。为探测金属管线的位置、走向和埋覆深度,先让金属管线载有电流,然后用闭合的试探小线圈P在地面探测。如图2所示,将暴露于地面的金属管接头接到电源的一端,将接地棒接到电源的另一端,这样金属管线就载有电流。将线圈P静置于直线BD上的不同位置,线圈平面均与地面平行,线圈P中没有感应电流。将线圈P静置于A处,当线圈平面与地面平行时,线圈P中有感应电流,当线圈平面与地面的夹角为时,线圈P中没有感应电流。已知,,则下列说法正确的是( )
A. 金属管线沿AC走向
B. 图2中的电源为恒流电源
C. 金属管线的埋覆深度为
D. 线圈P静置于A处,当线圈平面与地面的夹角为时,穿过线圈P的磁通量可能最大
10. 一带正电的粒子,仅在电场力的作用下沿x轴正方向运动,其电势能随位移x的变化如图所示,其中处的切线斜率为0,的区域图像是直线,下列说法正确的是( )
A. 处场强为零
B. 处电势为零
C. 的区域,电场强度的方向不变
D. 的区域,粒子做匀加速直线运动
(第Ⅱ卷 54分)
三、实验题:本题共2小题,每空2分,共16分。
11. 某学习小组通过实验测量一节干电池的电动势和内阻。除了干电池、若干导线和开关外,实验室还提供了如下器材:
电流表A1(量程为10 mA,内阻rA=1 Ω)
电流表A2(量程为150 mA,内阻约为2 Ω)
电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)
滑动变阻器R(最大阻值为30 Ω,允许的最大电流为1 A)
(1)用电流表A1和电阻箱改装一个量程为1.5 V的电压表,电阻箱接入电路的阻值R0=______Ω。
(2)学习小组设计的部分电路如图甲所示,为尽量减小误差,电流表A2应接在______处(选填“1”或“2”)。电流表A2正确接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电流表A1和A2的示数分别为I1、I2,绘制I1-I2图像如图乙所示,已知图线斜率的绝对值为k,与纵轴的截距为b,则电源的电动势E=______,内阻r=______。(用R0、rA、k、b表示)
12.
(1)小李同学要测量一节干电池的电动势和内阻。先用多用电表直流电压挡粗测该电池的电动势,将多用电表的红表笔与电池的______(选填“正”或“负”)极相连,黑表笔与电池的另一电极相连,多用电表的示数如下图所示,则粗测电源的电动势为______V。
(2)学校物理学习小组决定测量两个番茄的水果电池的电动势和内阻。他们将两个金属电极锌片和铜片分别插入两个番茄中制成一个水果电池。由于电流过于微弱,实验小组采用微安表测量,且微安表的内阻为。
①按甲图电路把乙中的实物图连线补充完整。______
②测量数值描点如图丙所示,则该组水果电池的内阻为______(结果保留两位有效数字)。
四、计算题:本题共3个小题,共40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. 如图所示,空间存在水平向右的匀强电场,电场强度为E。一个质量为m的带电小球由轻质绝缘细线悬挂,处于静止状态,此时细线与竖直方向夹角为,重力加速度大小为g。
(1)判断小球所受电场力方向;
(2)判断小球带何种电荷;
(3)求出小球的电荷量q。
14. 如图1所示,真空中有竖直放置的平行金属板A、B和水平放置的平行金属板C、D。已知A、B板间加有恒定的电压,B板中心处开有小孔,质量为m、电荷量为q的带电粒子从A板由静止释放,经A、B间的电场加速后通过B板上的小孔,从C、D两板的正中间进入C、D两板间。C、D两板间所加电压按图2所示周期性变化,不计粒子重力与电容器的边缘效应。
(1)求带电粒子进入C、D两板间时的速度大小;
(2)若已知图2中C、D间的电压和时间,粒子在时刻进入C、D板间,时恰好从极板的右边缘飞出电场,求C、D两板的间距d;
(3)若已知C、D的板长为l,板间距离为d,但时间未知,粒子在时刻进入C、D板间,此后粒子恰好从极板右边缘沿与极板平行的方向从C、D间飞出,求电压应满足的条件。
15. 如图所示,在倾角θ=30°的斜面底端固定一轻质弹簧,弹簧上端与质量为m=1kg的木块P栓接,现将弹簧压缩至A点由静止释放,木块P沿斜面向上运动到最大位移L=5m的B点时,与另一物块Q粘合在一起沿斜面下滑,又恰能返回至A点。已知P、Q与斜面间的动摩擦因数为,且P、Q物块均可看成质点,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)A到B过程弹簧对P做的功;
(2)木块Q的质量;
(3)若将木块P在A位置锁定,让Q从B点由静止沿斜面下滑与P发生弹性碰撞,并最终停止,P对Q的总冲量I。
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长安一中2026-2027学年第一学期期中质量检测
高二物理试题
(第Ⅰ卷 共46分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,每小题只有一个选项符合要求。
1. 如图所示,对于电场中的A、B两点,下列说法正确的是( )
A. A点电势高于B点电势
B. A点电场强度大于B点电场强度
C. 同一个电荷在A、B两点受的电场力方向相同
D. 同一个电荷在A点具有的电势能比在B点的大
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据顺着电场线电势降低,可知,故A正确;
B.电场线越密场强越大,B处电场线更密,则A点电场强度小于B点电场强度,故B错误;
C.点电荷受到的电场力方向沿电场线切线方向,某点电荷在A、B两点受到的电场力方向不同,故C错误;
D.因,由可知,只有正点电荷在A点具有的电势能才比在B点的大,故D错误。
故选A。
2. 如图所示,是一小灯泡的伏安特性曲线,把该灯泡与开关串联后接入某电路电源两端,已知该电源电动势为3.0V内阻为。当开关闭合后,下列说法中正确的是( )
A. 此时灯泡消耗的功率约为1.0W
B. 灯泡的电阻随电压的增大而减小
C. 此时流过灯泡的电流约为0.4A
D. 此时灯泡的电阻约为
【答案】D
【解析】
【详解】ACD.在I-U图像中做出电源的特征曲线,如图所示
可知,灯泡与电源组成的闭合回路中,灯泡两端电压为1.5V,流过灯泡的电流为0.8A,由欧姆定律可知
此时灯泡消耗的功率约为
故D正确,AC错误;
B.根据
可知I-U图像中图线上各点切线的斜率表示灯泡电阻的倒数,由图可知灯泡的电阻随电压的增大而增大。故B错误。
故选D。
3. 如图所示,水平面上固定着两根足够长的平行导槽,质量为m的U形管(弯曲部分是半径为R的半圆)恰好能在两导槽之间自由滑动,一质量也为m的小球沿水平方向,以初速度从U形管的一端进入,从另一端出来。已知小球的直径略小于管道内径,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A. 该过程中,小球与U形管组成的系统动量守恒
B. 小球在U形管中运动的动能先增大后减小
C. 小球运动到U形管圆弧部分的最左端时,速度大小为
D. 从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中,U形管对平行导槽的冲量大小为,方向垂直于导槽向上
【答案】C
【解析】
【详解】A.该过程中,小球与U形管组成的系统沿两导槽方向动量守恒,但垂直导槽方向动量不守恒,故A错误;
B.由于不计一切摩擦,在小球与U形管相互作用过程中,小球的动能只能与U形管的动能发生转移,故小球与U形管组成的系统机械能守恒;小球在U形管中运动时,U形管一开始的动能一定增加,所以小球的动能一开始一定减少;小球从U形管的另一端射出时,小球与U形管系统机械能守恒,沿着轨道方向系统动量守恒,类比弹性碰撞,交换速度,小球从U形管的另一端射出时,速度大小为0,所以小球在U形管中运动的动能一直减小,故B错误;
C.从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程时,小球和U形管平行导槽方向速度相同,对此过程满足平行导槽方向动量守恒定律,有
解得
由系统机械能守恒得
解得小球的速度大小为,故C正确;
D.小球运动到U形管圆弧部分的最左端时,垂直轨道的分速度为
运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中,在垂直轨道方向,以垂直向下为正方向,对小球与U形管系统根据动量定理有
根据牛顿第三定律可知,U形管对平行导槽的冲量大小为,方向垂直于导槽向上,故D错误。
故选C。
4. 竖直平面内存在匀强电场。如题图所示,质量为、带电量为的小球从点以水平向左的初速度抛出,经过一段时间后小球通过点正下方点,通过点的速度方向与水平方向夹角为 距离为,重力加速度为,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 电场方向垂直水平向左
B. 小球受到电场力大小为
C. 小球运动过程中的最小速度为
D. 小球通过点时的速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.对运动进行分解,在水平方向上,向左为正方向,有,
解得
即Q点水平速度大小为、方向向右。
在竖直方向上,向下为正方向,有 ,,
解得,,
竖直方向由牛顿第二定律
因此电场力的竖直分量
说明电场力仅沿水平方向。
水平方向有,
解得
电场力大小,方向水平向右,故AB错误。
C.小球的加速度有水平向右、竖直向下,合加速度
解得
加速度方向与水平方向夹角为,有
将运动分解为沿合加速度方向和垂直合加速度方向,当沿合加速度方向的速度减为0时,合速度最小,等于垂直合加速度方向的分速度。垂直加速度方向的速度
解得
即小球运动过程中的最小速度为,故C正确。
D.Q点处,
合速度
解得,故D错误。
故选C。
5. 两个等量同种正电荷固定,其连线中垂线上有、、三点,、点关于点对称,如图甲所示,一个电荷量为,质量为的粒子从靠近点正上方某点静止释放,其运动的图像如图乙所示,其中点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线,与横轴交点坐标对应时刻),图乙中、时刻对应粒子经过、点时的速度,对应纵坐标分别为、,不计粒子重力。则下列说法正确的是( )
A. 由点到点的过程中粒子的电势能先变小后变大
B. 点为中垂线上电场强度最大的点,电场强度大小为
C. 若某带负电的试探电荷由点静止释放,则从点运动到点过程中,加速度先变大后变小
D. 若质量为的带负电的试探电荷能从点以速度垂直纸面绕点做圆周运动,则距离为
【答案】B
【解析】
【详解】A.两个等量同种正电荷的连线中垂线上,O点的电场强度为0,从O点沿中垂线向上到无穷远,电场强度方向始终竖直向上、大小先增大后减小。由v-t图可知粒子从靠近O点静止释放后速度一直增大,说明粒子所受电场力方向与运动方向一致(向上),粒子带正电。从O到A的过程中,电场力始终做正功,电势能一直减小,并非先变小后变大,故A错误;
B.v-t图像的切线斜率代表加速度,B点是图线切线斜率最大的位置,说明B点对应粒子加速度最大。根据牛顿第二定律
加速度最大处电场强度最大;B点对应时刻为b,速度为d,切线与横轴交于a时刻,因此B点加速度
代入牛顿第二定律得,故B正确;
C.等量同种正电荷中垂线上,从C到O的过程电场强度方向竖直向下,C点位于场强最大值点外侧,场强先增大到最大值后减小到0,带负电的试探电荷在C点受到的电场力方向竖直向上,从C点静止释放后向A运动:从C到O,电场强度先变大后变小到0,加速度先变大后变小;从O到A,电场强度反向(向上)、大小从0先变大后变小,电场力方向竖直向下,加速度先变大后变小,故C错误;
D.带负电粒子绕O点垂直纸面做圆周运动时,向心力由两个正电荷的库仑力的合力提供,该合力沿径向指向O点。圆周运动半径为OB,向心力满足
代入B点的场强
可得,故D错误。
故选B 。
6. 在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,导致电压表的示数减小,电流表的示数增大。电压表和电流表均为理想电表,电阻元件完全相同,则可能出现的故障是( )
A. 断路 B. 短路 C. 断路 D. 短路
【答案】C
【解析】
【详解】A.若电路正常,则电压表测量两端的电压,电流表测量流过的支路电流。若断路,电压表测量路端电压,电流表的示数为零,A错误;
B.若短路,则被短路,电流表的示数为零,电压表的示数增大,B错误;
C.若断路,总电阻增大,干路电流减小,则电压表的示数减小;和的总电阻增大,分压增大,流过和电流表的电流增大,故电流表的示数增大,C正确;
D.若短路,则电压表的示数增大,电流表的示数增大,D错误。
故选C。
7. 如图所示,质量为m、带电荷量为+q的小圆环套在半径为R的光滑绝缘大圆环上,大圆环固定在竖直平面内,O为环心,A为最低点,B为最高点。在大圆环所在的竖直平面内施加水平向右、场强为的匀强电场,并同时给在A点的小圆环一个向右的水平初速度v0,小圆环恰好能够沿大圆环做完整的圆周运动,则小圆环运动过程中( )
A. 动能最小与最大的位置在同一等势面上
B. 电势能最小的位置恰是机械能最大位置
C. 在A点获得的初速度为
D. 过B点受到大圆环的弹力大小为mg
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于匀强电场的电场强度为,则电场力与重力大小相等,作出小圆环的等效物理最低点C与物理最高点D,如图所示
小圆环在等效物理最低点速度最大,动能最大,在等效物理最高点速度最小,动能最小,根据沿电场线方向电势降低,可知,不在同一等势面上,故A错误;
B.小圆环在运动过程中,只有电势能、动能与重力势能的转化,即只有电势能与机械能的转化,则电势能最小的位置恰是机械能最大的位置,故B正确;
C.小圆环恰好能够沿大圆环做完整的圆周运动,即小圆环通过等效物理最高点D的速度略大于0,假设圆环到D点时速度恰好为0,对圆环分析有
解得
所以圆环在A点获得的速度应略大于,故C错误;
D.小圆环运动到B过程中有
在B点有
解得
可知小圆环过B点受到大环的弹力大小为,故D错误。
故选B。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分。
8. 2024年8月11日20时36分,常州经开区横山桥镇遭遇强对流天气,雷击致芳茂山公园凉亭坍塌,造成6死10伤的悲剧。关于静电的防止与利用,下列说法正确的是( )
A. 图甲为静电喷漆的示意图,静电喷漆是利用同种电荷相互排斥,使油漆与金属表面在静电斥力作用下喷涂更均匀
B. 乙图中,燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
C. 丙图的自助加油机都会有除静电装置,通过与加油机接地的金属面板进行接触操作,会导走身上的静电
D. 丁图的超高压带电作业,电工所穿的高压工作服内有编织的铜丝,这样做的目的是电工被铜丝衣服所包裹,使衣服内电场强度为零
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.静电喷漆利用的是带负电的油漆微粒在静电力吸引作用下向带正电的金属表面运动,从而使油漆在金属表面喷涂更均匀,故A错误;
B.点火器的放电电极做成钉尖形是为了利用尖端放电,使在电压不高的情况下也容易点火,故B正确;
C.加油机的除静电装置通过与加油机接地的金属面板进行接触操作,会导走身上的静电,保证加油站的安全,故C正确;
D.因为超高压输电线周围存在很强的电场,带电作业的工人直接进入这样的强电场会有生命危险。如果工人穿上包含金属丝的织物制成的工作服,这身工作服就像一个金属网罩,可以起到静电屏蔽的作用,使超高压输电线周围的电场被工作服屏蔽起来,工人就可以安全作业了,故D正确。
故选BCD。
9. 如图1所示,水平地面上边长为L的正方形ABCD区域下埋有与地面平行的金属管线。为探测金属管线的位置、走向和埋覆深度,先让金属管线载有电流,然后用闭合的试探小线圈P在地面探测。如图2所示,将暴露于地面的金属管接头接到电源的一端,将接地棒接到电源的另一端,这样金属管线就载有电流。将线圈P静置于直线BD上的不同位置,线圈平面均与地面平行,线圈P中没有感应电流。将线圈P静置于A处,当线圈平面与地面平行时,线圈P中有感应电流,当线圈平面与地面的夹角为时,线圈P中没有感应电流。已知,,则下列说法正确的是( )
A. 金属管线沿AC走向
B. 图2中的电源为恒流电源
C. 金属管线的埋覆深度为
D. 线圈P静置于A处,当线圈平面与地面的夹角为时,穿过线圈P的磁通量可能最大
【答案】CD
【解析】
【详解】A.将线圈P静置于直线BD上的不同位置,线圈平面均与地面平行,线圈P中没有感应电流,说明穿过线圈P的磁通量不变,则金属管线沿BD走向,A错误;
B.将线圈P静置于A处,当线圈平面与地面平行时,线圈P中有感应电流,说明通电金属管线产生的磁场是变化的,则金属管线中的电流一定是变化的,B错误;
C.将线圈P静置于A处,当线圈平面与地面的夹角为时,线圈P中没有感应电流,说明A点处的磁场方向与地面的夹角为,由几何关系可知,OA的长度
埋覆深度d与OA的长度x的关系为
解得
C正确;
D.线圈P静置于A处,当线圈平面与地面的夹角为时,线圈平面可能与磁场方向相互垂直,则穿过线圈P的磁通量可能最大,D正确。
故选CD。
10. 一带正电的粒子,仅在电场力的作用下沿x轴正方向运动,其电势能随位移x的变化如图所示,其中处的切线斜率为0,的区域图像是直线,下列说法正确的是( )
A. 处场强为零
B. 处电势为零
C. 的区域,电场强度的方向不变
D. 的区域,粒子做匀加速直线运动
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB.根据电势能与电势的关系
由图可知处
可得处电势为零,由场强与电势的关系
联立解得
由数学知识可知图象切线的斜率
处切线斜率为零,则处电场强度为零,故AB正确;
CD.由A选项中可知图像的斜率的绝对值表示正电荷所受电场力的大小,斜率的正负表示粒子所受电场力的方向,由图可知,当时图像的斜率为正,当时图像的斜率为负,而正电荷受力方向与电场方向相同,所以的区域,电场强度的方向相反,当时图像的斜率不变,正电荷所受电场力的大小不变,那么粒子做匀加速直线运动,故C错误,D正确。
故选ABD。
(第Ⅱ卷 54分)
三、实验题:本题共2小题,每空2分,共16分。
11. 某学习小组通过实验测量一节干电池的电动势和内阻。除了干电池、若干导线和开关外,实验室还提供了如下器材:
电流表A1(量程为10 mA,内阻rA=1 Ω)
电流表A2(量程为150 mA,内阻约为2 Ω)
电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)
滑动变阻器R(最大阻值为30 Ω,允许的最大电流为1 A)
(1)用电流表A1和电阻箱改装一个量程为1.5 V的电压表,电阻箱接入电路的阻值R0=______Ω。
(2)学习小组设计的部分电路如图甲所示,为尽量减小误差,电流表A2应接在______处(选填“1”或“2”)。电流表A2正确接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电流表A1和A2的示数分别为I1、I2,绘制I1-I2图像如图乙所示,已知图线斜率的绝对值为k,与纵轴的截距为b,则电源的电动势E=______,内阻r=______。(用R0、rA、k、b表示)
【答案】(1)149 (2) ①. 1 ②. ③.
【解析】
【小问1详解】
用电流表A1和电阻箱改装一个量程为1.5V的电压表,需要串联一个电阻,根据电压表改装原理,则有
代入数据解得
【小问2详解】
[1]电流表A2应接在1处。因为改装的电压表所测的电压为实际路端电压,读出电流表和电流表,可得干路电流为,可知路端电压和干路电流均为真实值。
[2][3]根据闭合电路欧姆定律有
变形得
结合图乙,可知纵截距为
斜率的绝对值为
联立解得,
12.
(1)小李同学要测量一节干电池的电动势和内阻。先用多用电表直流电压挡粗测该电池的电动势,将多用电表的红表笔与电池的______(选填“正”或“负”)极相连,黑表笔与电池的另一电极相连,多用电表的示数如下图所示,则粗测电源的电动势为______V。
(2)学校物理学习小组决定测量两个番茄的水果电池的电动势和内阻。他们将两个金属电极锌片和铜片分别插入两个番茄中制成一个水果电池。由于电流过于微弱,实验小组采用微安表测量,且微安表的内阻为。
①按甲图电路把乙中的实物图连线补充完整。______
②测量数值描点如图丙所示,则该组水果电池的内阻为______(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1) ①. 正 ②. 1.45
(2) ①. ②. (算对)
【解析】
【小问1详解】
[1]根据多用电表“红入黑出”的使用原则,红表笔应接电源的正极。
[2]读直流电压时,应读中间的刻度,可得电压为1.45V
【小问2详解】
[1]电路图如下
[2]图丙连线
斜率为所求电池内阻与微安表的内阻之和,所以电池内阻
四、计算题:本题共3个小题,共40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. 如图所示,空间存在水平向右的匀强电场,电场强度为E。一个质量为m的带电小球由轻质绝缘细线悬挂,处于静止状态,此时细线与竖直方向夹角为,重力加速度大小为g。
(1)判断小球所受电场力方向;
(2)判断小球带何种电荷;
(3)求出小球的电荷量q。
【答案】(1)水平向右;(2)带正电;(3)
【解析】
【详解】(1)以小球为对象,根据受力平衡可知,小球所受电场力方向水平向右。
(2)由于小球所受电场力方向水平向右,与电场方向相同,则小球带正电。
(3)根据受力平衡可得
,
联立解得小球的电荷量为
14. 如图1所示,真空中有竖直放置的平行金属板A、B和水平放置的平行金属板C、D。已知A、B板间加有恒定的电压,B板中心处开有小孔,质量为m、电荷量为q的带电粒子从A板由静止释放,经A、B间的电场加速后通过B板上的小孔,从C、D两板的正中间进入C、D两板间。C、D两板间所加电压按图2所示周期性变化,不计粒子重力与电容器的边缘效应。
(1)求带电粒子进入C、D两板间时的速度大小;
(2)若已知图2中C、D间的电压和时间,粒子在时刻进入C、D板间,时恰好从极板的右边缘飞出电场,求C、D两板的间距d;
(3)若已知C、D的板长为l,板间距离为d,但时间未知,粒子在时刻进入C、D板间,此后粒子恰好从极板右边缘沿与极板平行的方向从C、D间飞出,求电压应满足的条件。
【答案】(1);(2);(3)(,2,3…)
【解析】
【详解】(1)粒子在金属板A、B间加速
解得
(2)设C、D两板间距为d,粒子在C、D间运动时,时间沿电场方向,粒子做匀加速运动
加速度为
解得
时间,由对称性可知,粒子匀减速到0,有
时间,粒子做匀加速运动
故时间,粒子沿电场方向方向的位移为
又
解得
(3)粒子在C、D板间运动时间为
粒子水平射出则
(,2,3…)
沿电场方向
则总时间内
解得
(,2,3…)
15. 如图所示,在倾角θ=30°的斜面底端固定一轻质弹簧,弹簧上端与质量为m=1kg的木块P栓接,现将弹簧压缩至A点由静止释放,木块P沿斜面向上运动到最大位移L=5m的B点时,与另一物块Q粘合在一起沿斜面下滑,又恰能返回至A点。已知P、Q与斜面间的动摩擦因数为,且P、Q物块均可看成质点,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)A到B过程弹簧对P做的功;
(2)木块Q的质量;
(3)若将木块P在A位置锁定,让Q从B点由静止沿斜面下滑与P发生弹性碰撞,并最终停止,P对Q的总冲量I。
【答案】(1)37.5J;(2)2kg;(3)
【解析】
【详解】(1) A到B过程,由动能定理有
解得
(2) 返回过程,由动能定理可得
解得
(3)Q向下运动过程中,加速度大小为
向上运动过程中,加速度大小为
第一次与P碰撞前的速度
碰后上滑,由速度与位移间的关系可得
解得
第二次与P碰撞前的速度
以此类推,第三次与P碰撞前的速度
由数学知识可得,与P发生弹性碰撞,最终停止,P对Q总冲量的大小为
可得
方向沿斜面向上。
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