2023-2024学年安徽省蚌埠市怀远县怀远禹泽、固镇汉兴高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年安徽省蚌埠市怀远县怀远禹泽、固镇汉兴高二（上）期末考试物理试卷（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图，电源电动势为9V，内阻为1Ω，“4V；2W”的灯泡与一个线圈电阻为0.4Ω的电动机串联。当电动机正常工作，灯泡也正常发光，下列说法正确的是( )
A. 电动机两端的电压为0.2VB. 电路中的电流为2A
C. 电源的总功率为4.5WD. 电动机的输出功率为2.25W
2.下列说法正确的是( )
A. 电势差的定义式UAB=WABq，说明两点间的电势差UAB与静电力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比
B. 由关系式R=UI可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值
C. 由公式I=UR可知，当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压无关
D. 由公式ρ=RSl可知，导体的电阻率与导体的电阻成正比
3.如图所示为一根粗细均匀、电阻率恒定的导体棒，在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流I，棒内的电场强度大小为E，现将导体棒均匀拉长为原来的2倍，在棒两端加上电压，使棒内电流大小仍为I，则金属棒内的电场强度大小为
( )
A. EB. 2EC. E2D. 4E
4.电阻R1、R2、R3串联在电路中。已知R1=10Ω、R3=5Ω，R1两端的电压为6V，R2两端的电压为12V，则( )
A. 电路中的电流为0.6AB. 电阻R2的阻值为10Ω
C. 三只电阻两端的总电压为25VD. 电阻R3的电压为6V
5.如图甲所示，a、b位于两个等量异种电荷的连线上，且a、b到O点的距离相等；如图乙所示，两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点，O′为MN的中点，c、d位于MN的连线上，且c、d到O点的距离相等，两导线中通有等大反向的恒定电流，下列说法正确的是( )
A. O点处的电场强度为零
B. a、b处的电场强度大小相等，方向相反
C. c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同
D. O′点处的磁感应强度为零
6.如图所示，定值电阻R0=2Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为30Ω，电源电动势E=40V，电源内阻r=10Ω，以下说法中正确的是( )
A. 当R1=8Ω时，电源的效率最大
B. 当R1=8Ω时，R0的功率最大
C. 当电源输出功率为P=30W时，R1一定为28Ω
D. 当R1=12Ω时，滑动变阻器R1的功率最大
7.秋冬时节空气干燥，容易摩擦起电。带有静电的人身上电压可达到几千伏，当人的手指靠近金属导体时会产生很强的电场从而击穿空气，发生放电现象。关于这种现象，下列说法正确的是( )
A. 发生放电现象时，金属导体内的正负电荷同时转移
B. 放电过程中，正电荷发生定向移动
C. 手指与金属导体距离越近，越容易发生放电现象
D. 放电过程中，移动电荷的电势能一定变大
8.在x轴上O、P两点分别固定两个点电荷，一个带负电的试探电荷在x轴正半轴上的电势能Ep随x变化关系如图所示，下列说法正确的是
( )
A. 固定在O处的点电荷带负电，固定在P处的点电荷带正电
B. 固定在O处的点电荷所带电荷量的绝对值小于固定在P处的点电荷所带电荷量的绝对值
C. A、B两点的电场强度为零
D. B、C间场强方向沿x轴负方向
9.如图所示，带电粒子从电场中a点以速度v0进入电场，仅在电场力作用下，沿虚线所示的轨迹运动到b点，下列说法正确的是( )
A. 粒子加速度先增大再减小B. 粒子先加速后减速
C. 粒子带正电荷D. 粒子的电势能先减小后增大
二、多选题：本大题共2小题，共12分。
10.下列选项中不能产生感应电流的是( )
A. B.
C. D.
11.在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E、内阻为r。设电流表A的读数为I，电流表A1的读数为I1，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向图中的a端移动时( )
A. I变小B. I1变小C. ΔUΔI1不变D. U变大
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
12.(1)某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量。
①甲同学用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示。若所选挡位为直流50mA挡，则示数为_____mA；若所选挡位为“×10Ω”挡，则示数为_____Ω。
②乙同学用该表正确测量了一个约150Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻。在测量这个电阻之前，请选择以下必须的操作步骤，其合理的顺序是______(填字母代号)。
A.将红表笔和黑表笔短接
B.把选择开关旋转到“×100Ω”挡
C.把选择开关旋转到“×1Ω”挡
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(2)在测量电源电动势和内电阻的实验中，有电压表V(量程为3V，内阻约3kΩ)；电流表A(量程为0.6A，内阻约为0.70Ω)；滑动变阻器R(10Ω,2A)。为了更准确地测出电源电动势和内阻设计了如图所示的电路图。
①在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的U−I图线，由图可得该电源电动势E=_____V，内阻r=_____Ω。(结果保留两位有效数字)
②一位同学对以上实验进行了误差分析。其中正确的是_____。
A.实验产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用
B.实验产生的系统误差，主要是由于电流表的分压作用
C.实验测出的电动势小于真实值
D.实验测出的内阻大于真实值
13.某实验小组发现一卷如图甲所示的金属线，为了测定金属线的电阻率。
(1)他们从金属线中抽取一根细金属丝，截取其中的一部分，拉直后用游标卡尺测金属丝的长度，如图乙所示，则金属丝长L=_____cm。用螺旋测微器测金属丝的直径，如图丙所示，则金属丝的直径d=_____mm。
(2)现要进一步测量其阻值RxRx约为10Ω)实验室提供了下列可选用的器材：
电流表A(量程0.3A，内阻约0.5Ω)
电压表V(量程3.0V，内阻约3kΩ)
滑动变阻器R
电源E(电动势3V，内阻可忽略)
电键、导线若干
为了尽可能提高测量准确度，且要求电表的示数从零开始。根据你所设计的实验电路，用笔画线代替导线补充连接实物图_____。
(3)某次实验中电压表、电流表的示数分别为U、I，则电阻率ρ=_____。(用所测物理量的符号表示)
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
14.如图所示，电源电动势E=22V、内阻r=4Ω，电阻R1=R2=R3=R=5Ω，电流表为理想电表，电容器的电容C=6μF。闭合开关S，电路稳定后，求：
(1)电流表的示数；
(2)R3两端的电压；
(3)S断开后通过R1的电荷量为多少？
15.如图所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B=0.8T。矩形线框面积S=0.5m2，匝数n=20，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，求：
(1)若线框从图示位置绕OO′转过60∘角，穿过线框的磁通量大小；
(2)若线框从图示位置绕OO′转过90∘角，穿过线框的磁通量大小及此过程的磁通量的变化量大小；
(3)若线框从图示位置绕OO′转过120∘角，穿过线框的磁通量的变化量大小。
16.一个初速度为零的电子在经U1=1125V的电压加速后，垂直于平行板间的匀强电场从两极板中心处射入。如图所示，两板间距d=1.0cm，板长L=2.0cm，两板间的电压U=450V。已知电子的带电量为e=1.6×10−19C，质量为m=0.9×10−20kg。只考虑两板间的电场，不计重力，求：
(1)电子经加速电压加速后进入偏转电场的速度v0；
(2)电子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y；
(3)若电子射出偏转电场后经过下极板所在平面上的P点，如图，求P点到下极板右端的距离x。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：AB、灯泡正常发光，则电路中的电流为：I=PLUL=24A=0.5A；
根据闭合电路的欧姆定律可得：UM=E−Ir−UL=9V−0.5×1V−4V=4.5V，故AB错误；
D、电动机的输出功率为P出=UMI−I2RM=4.5×0.5W−0.52×0.4W=2.15W，故D错误；
C、电源的总功率为：P=EI=9×0.5W=4.5W，故C正确。
故选：C。
灯泡正常发光，由此求解电路中的电流，根据闭合电路的欧姆定律求解电动机两端电压；根据电功率的计算公式求解电功率。
本题主要是考查电功率的计算，解答本题的关键是能够分析电路的连接情况，知道电动机为非纯电阻，欧姆定律不适用。
2.【答案】B
【解析】A.电场中两点的电势差只与电场本身有关，与移动电荷的电荷量q以及静电力做功 WAB 均无关，选项A错误；
B.导体的电阻由导体本身决定，由关系式 R=UI 可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值，选项B正确；
C.由公式 I=UR 可知，当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比，选项C错误；
D.导体的电阻率是由导体本身决定的，与导体的电阻无关，选项D错误。
故选B。
3.【答案】B
【解析】欧姆定律
I=UR
电阻定律
R=ρLS
则金属棒内场强大小为
E=UL=IRL=IρS
导体棒均匀拉长为原来的2倍，则横截面积S为原来的一半，故场强变为原来的2倍。
故选B。
4.【答案】A
【解析】A.根据欧姆定律可得，电路中的电流为
I=U1R1=610=0.6A
故A正确；
B.根据欧姆定律可得电阻R2的阻值为
R2=U2I=120.6=20Ω
故B错误；
CD.根据欧姆定律可得电阻R3的电压为
U3=IR3=0.6×5=3V
由于是串联电路，则三只电阻两端的总电压为
U=U1+U2+U3=6+12+3=21V
故C、D错误。
故选A。
5.【答案】C
【解析】A.正电荷在O点处的电场强度方向水平向右，负电荷在O点处的电场强度方向水平向右，根据场强叠加可知，O点处的总电场强度不为零，故A错误；
B.根据对称性可知，a、b处的电场强度大小相等，方向相同，均水平向右，故B错误；
CD.根据右手螺旋定则，M、N两点处长直导线在c、d、 O′ 点处的磁感应强度方向均竖直向下，根据对称性以及场强叠加可知，c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同； O′ 点处的磁感应强度不为零，故C正确，D错误。
故选C。
6.【答案】D
【解析】A.电源的输出效率为
η=P出P总=I2(R0+R1)I2(R0+R1+r)=11+rR0+R1
可知 R1 越大，效率 η 越大，故当R1=30Ω时，电源的效率最大。故A错误；
B.R0的功率为
P0=I2R0=(ER0+R1+r)2R0
可知 R1=0 时，R0的功率 P0 最大。故B错误；
C.电源的输出功率
P出=I2(R0+R1)=(ER0+R1+r)2(R0+R1)=E2(R0+R1−r)2R0+R1+4r
可知当R1为28Ω或R1为 43Ω 时电源输出功率均为 30W 。故C错误；
D.滑动变阻器R1的功率
P1=I2R1=E2[R1−(R0+r)]2R1+4(R0+r)
当
R1=R0+r=12Ω
时，滑动变阻器R1的功率 P1 取得最大值。故D正确。
故选D。
7.【答案】C
【解析】A.发生放电现象时，金属导体内的正电荷是原子核不能移动，只有负电荷运动，A错误；
B.放电过程中，负电荷发生定向移动，B错误；
C.手指与金属导体距离越近，电场强度越大，越容易发生放电现象，C正确；
D.放电过程中，电场力的方向与电荷的运动方向相同，电场力对移动的电荷做正功，电荷的电势能一定变小，D错误。
故选C。
8.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查电场中的Ep−x图像，解题关键是明确图像的切线斜率表示电场力，根据粒子的电性，结合Ep=qφ分析电势的变化情况，结合沿电场线方向电势降低可判断电场强度的方向。
【解答】
A.试探电荷带负电，则试探电荷电势能最大的位置为最低电势，电势能最小的位置为最高电势，固定在O处的点电荷带负电，固定在P处的点电荷带正电， A正确;
B.Ep−x图线切线斜率的绝对值表示电场力的大小，由题图可知，C点切线斜率为零，电场力为零，场强为零，根据库仑定律可知固定在O处的点电荷所带电荷量的绝对值大于固定在P处的点电荷所带电荷量绝对值， B错误;
C A、B两点切线斜率不为零，所以电场强度不为零， C错误;
D.由题图可知，从B到C电势能增加，试探电荷带负电，则电势降低，根据沿电场线方向电势降低可知，B、C间电场强度方向沿x轴正方向， D错误。
故选A。
9.【答案】C
【解析】【分析】
解决本题的关键通过轨迹的弯曲方向判断出电场力的方向，根据电场力做功判断出动能的变化和电势能的变化。
【解答】
A.根据电场线的疏密知道场强先小后大，故加速度先减小后增大，故A错误；
B.图象知粒子受电场力向右，所以先向左做减速运动后向右加速运动，故B错误；
C.粒子受到的电场力沿电场线方向，故粒子带正电，故C正确；
D.据轨迹弯曲程度，知电场力的方向沿电场线切线方向向右，从a点到b点，电场力先做负功，再做正功，粒子的电势能先增大后减小，故D错误。
10.【答案】ACD
【解析】A.该图中线圈不闭合，不能产生感应电流，选项A符合题意；
B.该图中导体棒向两边运动时，闭合回路的磁通量发生变化，能产生感应电流，选项B不符合题意；
C.该图中直导线产生的磁场，穿过下方线圈的磁通量为零，则增加通电导线中的电流时，线圈中磁通量不变，不会有感应电流，选项C符合题意；
D.该图中线圈在磁场中运动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项D符合题意。
故选ACD。
11.【答案】AC
【解析】当R5的滑动触点向图中a端移动时，R5变小，外电路总电阻变小，则由闭合电路欧姆定律知，总电流变大，即I1变大，根据
U=E−I1R3+r
知电压表的读数减小，即U变小；由于
ΔUΔI1=−R3+r
可知 ΔUΔI1 不变；根据闭合电路欧姆定律，电路中并联部分电压
U′=E−I1R1+R3+r
可得 U′ 变小，则并联部分的电压减小，电流表A的读数变小，即I变小。
故选AC。
12.【答案】(1)①24.0；160；②CAD ；(2)①1.5；1.0；②AC。
【解析】(1)
【分析】
①根据多用电表电流挡和欧姆表的读数方法进行读数；
②根据欧姆表的使用规则换挡必须重新进行欧姆调零来判断；
本题考查了多用电表读数、欧姆表的使用方法与步骤，要掌握常用器材的使用及读数方法；用欧姆表测电阻要选择合适的挡位，欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零；
【解答】
①根据多用电表电流挡读数方法，可知若所选挡位为直流50mA挡，则示数为：24.0mA；
根据欧姆表的读数方法，可知若所选挡位为“×10Ω”挡，则示数为：16.0×10Ω=160Ω；
②乙同学用欧姆表正确测量了一个约150Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻，需要换到×1挡，然后将红表笔和黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，故合理的顺序是CAD。
(2)
【分析】
①由作出的U−I图可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势；图象的斜率的绝对值表示内阻。
②根据实验电路图与实验原理分析实验误差。
在测量电动势和内电阻的实验中由于公式较多，在解题中要根据题意，灵活的选用相应的表达式。若用图象解时，基本思路是：用学过的物理定律列出表达式，再结合数学整理表达出有关一次函数式求解。
【解答】
①根据U=E−Ir以及图象可知，电源的电动势为：E=1.5V，电源内阻为：r=1.50−Ω；
②AB、由图示电路图可知，由于电压表的分流，电流表的测量值小于流过电源的电流，实验产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用造成的，故A正确，B错误；
CD、把电源与电压表看作一等效电源，则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压，由于电压表不是理想电表，所以路端电压要小于电动势，所以电动势测量值小于真实值;同理，此电路测得的内电阻是“等效电源”的内阻，即电压表与电池内阻的并联电阻，所以测得的内阻也小于真实值，故 C正确，D错误；
故选：AC。
13.【答案】 (1)10.750，3.205；(2)；(3)πUd24IL。
【解析】【分析】
(1)游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读。螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读。
(2)确定电流表和滑动变阻器的接法，即可确定电路图和实物连线；
(3)根据电阻定律和欧姆定律确定电阻率ρ。
【解答】
(1)金属丝长L=107mm+10×0.05mm=107.50mm=10.750cm；
金属丝的直径为d=3mm+20.5×0.01mm=3.205mm；
(2)电压表内阻远大于待测阻值，故电流表应采用外接法，要求电表的示数从零开始，滑动变阻器要求采用分压式接法，故电路图如图所示。
；
(3)待测电阻的阻值为R=UI
根据电阻定律R=ρLS=ρLπ(d2)2=4ρLπd2
电阻率为ρ=πUd24IL。
14.【答案】解：(1)闭合开关S，电路稳定后，外电路总电阻为R总=R3(R1+R2)R1+R2+R3=5×(5+5)5+5+5Ω=103Ω，
电流表示数为I=ER总+r=22103+4A=3A；
(2)R3两端的电压等于路端电压，为U=IR总=3×103V=10V；
(3)闭合开关S，电路稳定后，电容器的电压等于R1两端的电压，
为U1=R1R1+R2U=55+5×10V=5V，
电容器所带的电荷量为Q=CU1=6×10−6×5C=3.0×10−5C，
若S断开，电容器放电，相当于电源，R2与R3串联后再与R1并联，
通过R2与R3的电流与R1的电流之比为I23I1=R1R2+R3=55+5=12，
则通过R1的电荷量为Q1=23Q=23×3.0×10−5C=2.0×10−5C。
【解析】本题考查了含容电路这个知识点；
(1)根据闭合电路欧姆定律即可求解；
(2)根据欧姆定律求解即可；
(3)分析清楚电路，求出总电压，结合电流分配，进而求出电量。
15.【答案】(1) 0.2Wb ；(2)0， 0.4Wb ；(3) 0.6Wb
【解析】(1)转过 60∘ 后穿过线框平面的磁通量为
Φ=BS⊥=BS⋅cs60∘=12BS=0.2Wb
(2)线框绕 OO′ 转过 90∘ 角后，线框与磁场平行，穿过线框的磁通量为
Φ1=0
则此过程的磁通量的变化量为
ΔΦ1=0−BS=−BS=−0.4Wb
磁通量变化大小为 0.4Wb 。
(3)线框绕 OO′ 转过 120∘ 角后，穿过线框的磁通量为
Φ2=BScs120∘=−0.5BS
则此过程穿过线框的磁通量的变化量为
ΔΦ2=−0.5BS−BS=−1.5BS=−0.6Wb
所以磁通量的变化量大小为 0.6Wb 。
16.【答案】(1) 200m/s ；(2)0.4cm；(3)0.25cm
【解析】(1)由动能定理得
eU1=12mv02
解得
v0=200m/s
(2)水平方向
L=v0t
竖直方向
y=12Uedmt2
解得电子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离
y=4×10−3m=0.4cm
(3)设电子射出偏转电场时速度与水平方向夹角为 θ ，则
tanθ=2yL=0.82=0.4
根据电子出电场后做匀速直线运动，将电子出电场时的速度反向延长，延长线与板间的中心线相交于板的中点，设速度反向延长线与水平方向的夹角为θ，则根据几何关系可得
tanθ=d2L2+x
解得
x=0.25cm