2022-2023学年湖南省长沙市雅礼中学高二上学期第一次月考物理试题（解析版）

这是一份2022-2023学年湖南省长沙市雅礼中学高二上学期第一次月考物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

时量：75分钟分值：100分
一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题只有一个正确选项）
1. 人类研究电现象的历史与力学研究同样丰富多彩，但电的世界比机械运动的世界更加错综复杂，下列关于电场的说法中正确的是（ ）
A. 电场力一定对正电荷做正功
B. 电场越强的地方，电势越高
C. 电场线是实际存在的线，反映电场强度的大小和方向
D. 静电场的电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面
【答案】D
【解析】
【详解】A．如果正电荷的速度方向与电场力的夹角大于90°，则电场力做负功，等于90°电场力不做功，小于90°电场力做正功，A错误；
B．电场强度与电势无关，所以在电场中，电场强度大的地方，电势不一定高，B错误；
C．电场线是为了形象地描绘电场而人为引入的一簇曲线，该曲线的疏密程度反映场强的大小，C错误；
D．静电场的电场线在空间上与等势面垂直，且沿电场线的方向电势降低，即由高等势面指向低等势面，D正确。
故选D。
2. 两根长度相同，横截面积之比S1：S2=2:3的均匀铜导线按图所示接入电路，关于两段导线以下说法中错误的是（ ）
A. 它们的电阻之比为3∶2
B. 它们的电流之比为1∶1
C. 它们的电子移动速率之比为3∶2
D. 单位时间通过它们的电量之比为2∶3
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据电阻定律得，它们的电阻之比为3∶2，A正确，不符合题意；
B．由于两导体串联，所以它们的电流之比为1∶1，B正确，不符合题意；
C．根据电流的微观表达式，速率与横截面积成反比，它们的电子移动速率之比为3∶2，C正确，不符合题意；
D．根据电流公式，单位时间通过它们电量之比为1∶1，D错误，符合题意。
故选D。
3. 半径为R的金属球原来不带电，现将一个带负电的点电荷Q放在球的左侧，点电荷位置和球心等高且距离球左侧l=2R，如图所示。当球达到静电平衡后，球上感应电荷在球心O处产生的电场强度大小和方向是（ ）
A. ，向左B. ，向右C. ，向左D. ，向右
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】由于处于静电平衡的金属导体内部场强处处为零，则球上感应电荷在球心O处产生的电场强度与点电荷在球心O处产生的电场强度大小相等，方向相反，则有
方向向右。
故选D。
4. 随着新冠疫情的不断反复，在进入公共场所的时候需要测量体温。某种额温枪以2节1.5V可充电电池为电源，每节电池满电容量为900mAh，工作电流为6mA，能通过传感器检测人体向外辐射的红外线，根据红外线能量的强弱，快速、准确且无接触的测量体温，每次测温额温枪工作2s，则额温枪（ ）
A. 工作时，电池组两极间的电压为3V
B. 工作时，电源的输出功率为18mW
C. 充满电后，最多可测温约为2万次
D. 工作时，电路中每通过1C电荷，电池都能把3J化学能转化为电能
【答案】D
【解析】
【详解】A．工作时，电池组两极间的电压小于电池的总电动势，即小于3V，选项A错误；
B．工作时，电流为6mA，则电源的输出功率小于
选项B错误；
C．充满电后，最多可测温约为
选项C错误；
D．根据
W=Uq
可知，工作时，电路中每通过1C电荷，电池都能把3J化学能转化为电能，选项D正确。
故选D。
5. 如图甲所示，电源电压恒为9V，滑动变阻器的最大阻值为，电流在0.1A-0.4A之间时电子元件均能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）
A. 电子元件工作时，电阻保持不变
B. 电子元件处于正常工作状态时，电路消耗的最小功率为3.6W
C. 当滑动变阻器滑片P在中点时，电子元件与滑动变阻器电压之比为1：1
D. 为使电子元件处于正常工作状态，滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5Ω-70Ω
【答案】D
【解析】
【详解】A．电压电流图像上某一点与原点连线的斜率表示电阻，根据图像可知，电子元件工作时的电阻是变化的，故A错误；
B．电子元件工作时的电功率
由图可知，电路最小功率
故B错误；
C．当滑动变阻器滑片在中点时，滑动变阻器的电阻为50Ω，滑动变阻器与电子元件串联，所以电压之比等于电阻之比，若电子元件与滑动变阻器的电压之比为1：1，则滑动变阻器两端的电压应为4.5V，根据欧姆定律
此时电子元件两端电压应为4.5V，通过电子元件的电流应为0.09A，根据图像可知电流为0.09A时，对应电压小于2V，故C错误；
D．电子元件处于正常工作状态时，电路最小电流为0.1A，电子元件两端的最小电压为2V，因串联电路中总电压等于各部分电路电压之和，所以滑动变阻器两端的最大电压
此时滑动变阻器接入电路的电阻最大
电路电流最大为0.4A时，电子元件两端的电压最大，为4V，则滑动变阻器两端的最小电压
滑动变阻器接入电路的电阻最小
所以滑动变阻器的阻值范围应控制在。
6. 如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡 电阻均为R，D为理想二极管（具有单向导电性），电表均为理想电表。闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表 示数变化量绝对值分别为 ，电流表示数变化量为，则下列说法中错误的是（ ）
A. 两灯泡逐渐变亮B. 油滴将向下运动
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．滑片向上滑动，其阻值减小，总电阻减小，回路中电流变大，两灯变亮，选项A正确；
B．总电流增大，故内电压增大，所以外电压减小，即V1的示数减小，而L1的电压变大，所以并联部分L2的电压减小，所以V2的示数及电容器板间电压变小，应放电，但二极管的单向导电性使电荷不能放出，由于Q不变，则由
得
可知E不变，油滴静止不动，选项B错误；
C．把电阻R看作电源内阻一部分，就是两端电压的增加量，也是电容器两板间电压减少量，则
选项C正确；
D．由闭合电路欧姆定律可得
所以
选项D正确。
本题选错误的，故选B。
二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分，每小题有多个选项符合要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
7. 在x轴上分别固定两个点电荷Q1、Q2，Q2位于坐标原点O处，两点电荷形成静电场中，x轴上的电势φ随x变化的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. x3处电势φ最高，电场强度最大
B. Q1带正电，Q2带负电
C. Q1的电荷量小于Q2的电荷量
D. 电子从x1处沿x轴移动到x2处，电势能增加
【答案】BD
【解析】
【详解】A．φ－x图像的斜率表示电场强度，所以由题图可知x3处电势φ最高，电场强度最小为0，则A错误；
BC．由于沿着电场线方向电势逐渐降低，则0～x3电场线方向指向x轴的负方向，x3～＋∞，电场线方向指向x轴的正方向，并且在x3处电势φ最高，电场强度最小为0，根据点电荷场强公式
E＝
由近小远大规律可知，Q1的电荷量大于Q2的电荷量，并且Q1带正电，Q2带负电，所以B正确，C错误；
D．电子从x1处沿x轴移动到x2处，电场力做负功，电势能增加，所以D正确。
故选BD。
8. “嫦娥四号”展开的太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能。太阳能电池板作为电源，其路端电压与干路电流的关系如图中的曲线所示，图中倾斜直线为太阳能电池板的负载两端电压U随干路电流I变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A. 负载的阻值为2kΩ
B. 太阳能电池板的电动势约为2.80V
C. 外电路的阻值为1kΩ时电源效率约为64%
D. 太阳能电池板的内阻随干路电流的增大而减小
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】A．由图可知，负载的阻值为
故A错误；
B．由题图可知该电池的电动势约为2.80V，故B正确；
C．由图可知，两图线的交点为（1.80mA，1.80V）次交点即表示负载的实际工作状态，此时
电源的效率
故C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律
可知图线的斜率表示内阻r，由图可知，随着干路电流I逐渐增大，图线的斜率增大，所以r逐渐增大，故D错误。
故选BC。
9. 在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当开关闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮．则下列对电路故障的分析正确的是( )
A. 可能是定值电阻R1短路
B. 可能是定值电阻R2断路
C. 可能是定值电阻R3断路
D. 可能是定值电阻R4短路
【答案】BC
【解析】
【详解】AD．由于小灯泡A串联于干路中，且故障发生后小灯泡A变暗，可知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项AD选项，即AD错误；
B．若R2断路，则R1和小灯泡B所在支路的电压增大，而R2的断路又使小灯泡B分配的电压增大，故小灯泡B变亮，选项B正确；
C．若R3断路，必引起与之并联的支路(即R1所在支路)中电流增大，小灯泡B分得的电流也变大，小灯泡B变亮，故选项C正确．
10. 某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路和对应表盘，通过调控开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”、“×10”两种倍率。已知电源电动势，表头内阻。则下列说法中正确的是（ ）
A. Ω
B. 表头的满偏电流为100mA
C. 用此欧姆表测量二极管的正向电阻，B接二极管的正极
D. 从“×1”挡换至“×10”挡，阻值需要增大
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．由表盘可知，“×1”、“×10”倍率时，欧姆表内阻分别为15Ω、150Ω，且根据串并联电阻关系可知，S断开时为大倍率，根据闭合电路欧姆定律可知，S断开时表头通过满偏电流，为
S闭合时，表头仍通过满偏电流，而干路电流为
由分流原理可知
解得
故A正确，B错误；
C．由图可知，电流从A表笔流出，B笔流入，因此测量正向电阻时，A笔应接二极管的正极，故C错误；
D．“×1”挡时，S闭合，此时
解得
“×10”挡时，S断开，此时
解得
故从“×1”挡换至“×10”挡，R2阻值需要增大，故D正确。
故选AD。
三、实验题（本题共2小题，共15分）
11. 某实验小组用铜片和锌片作为2个电极插入苹果制成水果电池，测量水果电池的电动势和内阻。成员设计了两个方案进行测量，电路原理如下图所示。实验室可供器材如下：
电压表V（0~3V，内阻约3kΩ；0~15V，内阻约15kΩ）；
电流表A（0~0.6A，内阻约0.125Ω；0~3A，内阻约0.025Ω）；
微安表G（量程200μA；内阻约1000Ω）；
滑动变阻器（额定电流2A，最大阻值100Ω），电阻箱（最大阻99999Ω），开关、导线若干。
（1）查阅资料知道苹果电池的电动势约为1V，内阻约为几kΩ，经过分析后发现方案A不合适，你认为方案A不合适的原因是___________（多选题）
A．滑动变阻器起不到调节的作用 B．电流表几乎没有示数
C．电压表分流明显导致测量误差偏大 D．电压表示数达不到量程的三分之一
（2）实验小组根据方案B进行实验，根据数据作出图像，已知图像的斜率为k，纵轴截距为b，微安表内阻为，可求得被测电池的电动势___________，内电阻___________。
【答案】 ①. ABD##ADB##BDA##BAD##DAB##DBA ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]A．滑动变阻器最大阻值只有100Ω，而苹果电池的内阻约为几kΩ，则滑动变阻器起不到调节的作用，选项A正确；
B．电路中电流只有不到1mA，则电流表几乎没有示数，选项B正确；
C．电压表内阻远大于滑动变阻器的电阻，电压表的分流不明显，选项C错误；
D．使用量程为0~3V的电压表，滑动变阻器最大阻值100Ω，电池内阻几kΩ，路端电压比苹果电池的电动势小得多，电压表示数肯定达不到量程的三分之一，选项D正确。
故选ABD。
（2）[2][3]由电路可得
解得
则
解得
12. 小张同学打算测量某种由合金材料制成的金属丝的电阻率ρ。待测金属丝的横截面为圆形。实验器材有毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表（内阻几千欧）、电流表（内阻几欧）、滑动变阻器、电源、开关、待测金属丝及导线若干。
（1）用毫米刻度尺测量其长度，用螺旋测微器测量其直径，结果分别如图甲和图乙所示。由图可知其长度L=___________cm，直径D=___________mm；
（2）该同学计划用U-I图像法求出金属丝电阻的阻值，实验获取数据时要求电压从0开始变化。请将图丙所示实物电路图中所缺部分导线补全___________；
（3）图丁是实验中根据测得的6组电流I、电压U的值描的点，由图求出的电阻R=___________Ω（保留3位有效数字）；
（4）待测金属丝的电阻率的表达式为ρ=___________（用字母R、D、L表示）。
【答案】 ①. 59.40 ②. 0.434##0.433##0.435 ③. 图见解析 ④. 5.81（5.60~6.00均对） ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1] [2]金属丝长度测量值为59.40 cm；螺旋测微器示数为
43.4×0.01 mm=0.434 mm
即金属丝直径的测量值为 0.434 mm；
（2）[3]实验要求电压从0开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法。金属丝电阻较小，电流表采用外接法，电路图如图1所示；
（3）[4]描点连线，如图2所示。根据图线的斜率可得
R≈5.81 Ω
（4）[5]由电阻定律可知，又所以联立解得
四、解答题（本题共4小题，共41分）
13. 如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场，质量m＝1kg的带正电的小球与长L＝2m的绝缘细线相连，细线的上端固定于O点，O点距地面的高度为3m，小球的电荷量q＝0.01C，细线能承受的最大拉力T＝27N，现将细线拉直与竖直方向成θ＝60°角由静止释放小球，当细线转到竖直方向OA时，细线恰好断裂，最后小球落到地面上，已知重力加速度g取10m/s2，小球可视为质点，不计空气阻力，求：
（1）电场强度的大小；
（2）小球落地点与OA的水平距离。
【答案】（1）800V/m；（2）2m
【解析】
【详解】（1）设小球到达最低点的速度为v，从开始到最低点，根据动能定理可得
在最低点细线的拉力刚好为T，根据牛顿第二定律可得
联立解得
v＝6m/s
E＝800V/m
（2）细线断裂后小球以v水平抛出，做类平抛运动，加速度大小为
在竖直方向、水平方向分别有
联立解得小球落地点与OA的水平距离为
x＝2m
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. 如图所示的电路中，电表均为理想电表，R1=1Ω，R2=5Ω，电容器的电容C=100μF，变阻器R3最大阻值为10Ω，闭合开关S电路稳定后：当R3的阻值为1Ω时，电压表的示数为3V；当R3的阻值为7Ω时，电流表的示数为1A，求：
（1）电源电动势和内阻；
（2）调节变阻器R3阻值，当R3消耗的功率最大时，求电容器上容纳的电量。
【答案】（1）E=9V，r=1Ω；（2）4.5×10﹣4C
【解析】
【分析】
【详解】（1）闭合开关S电路稳定后，电容器所在支路断路，由题意可知，当R3=1Ω时
根据闭合电路欧姆定律有
当R3=7Ω时
联立解得
E=9V
r=1Ω
（2）根据题意可知，R3的功率为
9I﹣2I2
当时，P3取最大值，因为
解得
R3=2Ω
电容器两端的电压为
通过电容器的电量为：
Q=CU=4.5×10-4C
16. 如图甲所示，真空中的电极被连续不断均匀地发出电子（设电子的初速度为零），经加速电场加速，由小孔穿出，沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板、间的中线射入偏转电场，、两板距离为、、板长为，两板间加周期性变化的电场，如图乙所示，周期为，加速电压为，其中为电子质量、为电子电量，为、板长，为偏转电场的周期，不计电子的重力，不计电子间的相互作用力，且所有电子都能离开偏转电场，求：
(1)电子从加速电场飞出后的水平速度大小？
(2)时刻射入偏转电场的电子离开偏转电场时距、间中线的距离；
(3)在足够长的时间内从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比。
【答案】(1) ；(2) ；(3)
【解析】
【详解】(1)加速电场加速。由动能定理得
解得
(2)电子在偏转电场里水平方向匀速运动，水平方向有
所以运动时间
则时刻射入偏转电场的电子，在竖直方向匀加速运动，竖直方向有
(3)由上问可知电子在电场中的运动时间均为，设电子在时加速度大小为，时加速度大小为，由牛顿第二定律得：
，
在时间内，设时刻射入电场中的电子偏转位移刚好为，则：
解得
在时间内，时间内射入电场中的电子均可从中垂线上方飞出。
这段时间内，设能够从中垂线上方飞出粒子的时间间隔为，时刻射入的电子刚好偏转位移为，则有
解得
所以
所以从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比