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四川省江油市太白中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题（原卷版+解析版）
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一、单选题（每小题4分，共32分）
1. 下列关于电磁波和声波以及机械波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 高频机械波和低频机械波相遇能发生干涉现象
D. 只有障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，波才能发生衍射
【答案】A
【解析】
【详解】A．电磁波是一种物质，也具有能量，故A正确；
B．电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误；
C．两列频率相同的机械能相遇才能产生干涉，则高频机械波和低频机械波相遇不能发生干涉现象，选项C错误；
D．波在任何情况下都能发生衍射，只是当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，波才能发生明显的衍射，选项D错误。
故选A。
2. 下列各叙述中，正确的是（ ）
A. 库仑提出了用电场线描述电场的方法
B. 用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强，电容，加速度都是采用比值法定义的
C. 电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大
D. 温度不变时，金属丝拉长为原来的两倍，电阻变为原来的四倍
【答案】D
【解析】
【详解】A．法拉第提出了用电场线描述电场的方法，故A错误；
B．用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强，电容，都是采用比值法定义的；加速度不是采用比值法定义的，故B错误；
C．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大其导电性能越差；但导体对电流的阻碍作用取决于电阻的大小，而电阻与导体的长度和横截面积有关，所以电阻率越大的导体对电流的阻碍作用不一定越大，故C错误；
D．温度不变时，金属丝拉长为原来的两倍，则横截面积变为原来的，根据电阻定律
可知电阻变为原来四倍，故D正确。
故选D。
3. 如图，线圈平面与水平方向夹角，磁感线方向水平向右，线圈平面面积，匀强磁场磁感应强度。现将线圈以为轴按图中所示方向旋转至水平方向，则穿过线圈的磁通量的变化量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】将线圈以为轴按图中所示方向旋转至水平方向，则穿过线圈的磁通量的变化量为
故选A。
4. 波速均为的甲、乙两列简谐横波都沿轴正方向传播，某时刻波的图象分别如图甲、乙所示，其中P、Q处的质点均处于波峰。关于这两列波，下列说法正确的是（ ）
A. 从图示的时刻开始经过1.0s，P质点沿轴正方向发生的位移为2m
B. 甲图中P处质点比M处质点先回到平衡位置
C. 从图示时刻开始，P处质点比Q处质点后回到平衡位置
D. 如果这两列波相遇，可以发生干涉现象
【答案】B
【解析】
【详解】A．从图示的时刻开始经过1.0s，P质点在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，故A错误；
B．甲图中P处质点处于波峰，P处质点将向下振动，简谐横波沿轴正方向传播，根据上下坡法可知M处质点向上振动，故甲图中P处质点比M处质点先回到平衡位置，故B正确；
C．甲波的周期为
乙波的周期为
从图示时刻开始，P处质点回到平衡位置的时间为
Q处质点回到平衡位置的时间为
故从图示时刻开始，P处质点比Q处质点先回到平衡位置，故C错误；
D．两列波的周期不同，频率不同，不能发生稳定的干涉，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，虚线a、b、c代表电场中一簇等势线，相邻等势面之间电势差相等，实线为一带电质点（重力不计）仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P，Q是这条轨迹上的两点，据此可知 ( )
A. a、b、c三个等势面中，a的电势最高
B. 电场中Q点处的电场强度大小比P点处大
C. 该带电质点在P点处的动能比在Q点处大
D. 该带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大
【答案】C
【解析】
【详解】电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于不知道质点带正电还是带负电，因此无法确定电场的方向，无法判断电势的高低，故A错误．等势线密的地方电场线密场强大，故P点位置电场强，故B错误．从P到Q过程中运动的方向与电场力的方向之间的夹角是钝角，所以电场力做负功，电势能增加，所以带电质点在P点处的动能比在Q点处大；而在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小，故C正确，D错误．故选C．
6. 两电荷量分别为和的点电荷放在轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，C点是ND段电势最高的点，则（ ）
A. N点的电场强度大小可能为零
B. 小于
C. NC间场强方向向轴正方向
D. 将负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据φ-x图像的斜率表示场强E的大小和方向可知，N点斜率不是零，电场强度不为零，故A错误；
B．C点是ND段电势最高的点，该点场强为零，所以
解得大于，故B错误；
C．根据沿电场方向电势逐渐降低，可以得出NC间电场强度方向指向x轴负方向，故C错误；
D．将负点电荷从N点移到D点，根据
可知，电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，故D正确。
故选D。
7. 如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）
A. O点处的磁感应强度为零
B. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D. a、c两点处磁感应强度的方向不同
【答案】C
【解析】
【详解】A．由安培定则和磁场叠加原理可判断出O点处的磁感应强度方向向下，一定不为零，A错误；
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，均向下，B错误；
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，均向下，C正确；
D．a、c两点处磁感应强度的方向相同，D错误。
故选C。
8. 如图所示为汽车启动电路原理图，汽车电动机启动时车灯会瞬间变暗。在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10A；电动机启动时电流表的示数为58A。已知电源的电动势为12.5V，内阻为，设电流表的内阻不计、车灯的电阻不变。则（ ）
A. 车灯的电阻为
B. 电动机的内阻为
C. 打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为480W
D. 打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为60%
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，车灯电阻为
A错误；
B．电动机启动时，电路外电压为
流过车灯电流为
流过电动机电流为
由于电动机启动时会产生反向电动势，可知电动机的内阻应满足
B错误；
C．打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为
C正确；
D．打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为
D错误；
故选C。
二、多选题（每小题4分，少选、漏选得2分，多选、错选得0分）
9. 关于物理学史和物理思想、方法，下列说法正确的是（ ）
A. 库仑利用扭秤实验测定了元电荷的数值
B. 法拉第发现了电磁感应现象，并发明了人类历史上第一台感应发电机
C. 电场强度E＝、磁感应强度B＝都采用了比值定义法
D. 点电荷的建立采用了理想模型法，任何小带电体都可视为点电荷
【答案】BC
【解析】
【详解】A．密立根利用油滴实验测定了元电荷的数值，库仑利用库伦扭秤实验测定了静电力常量，A错误；
B．法拉第发现了电磁感应现象，并发明了人类历史上第一台感应发电机，B正确；
C．电场强度、磁感应强度都采用了比值定义法，C正确；
D．点电荷的建立采用了理想模型法，当带电体的形状、体积和电荷量对所研究的问题影响可以忽略时，带电体才可以看成点电荷，D错误。
故选BC。
10. 如图所示电路，是定值电阻，是滑动变阻器，L是小灯泡，C是电容器，电源内阻为。开关S闭合后，在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中（ ）
A. 小灯泡变亮
B 电压表示数变小
C. 电容器所带电荷量增大
D. 电源的输出功率一定先变大后变小
【答案】AB
【解析】
【详解】在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小
A．根据“串反并同”规律，由电路关系可知，小灯泡消耗的电功率增加，小灯泡变亮，A正确；
B．根据“串反并同”规律，由电路关系可知，电压表示数变小，B正确；
C．根据“串反并同”规律，由电路关系可知，电容器两端的电压减小，电容器的电容在该过程中保持不变，根据公式可知，电容器所带电荷量减小，C错误；
D．设外电路的总电阻为，则有
电源的输出功率为
可知，当时电源的输出功率最大，在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，即外电路的总电阻减小，因此电源的输出功率有可能先变大后变小，也有可能一直减小，D错误。
故选AB。
11. 将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率与电阻箱读数变化的曲线如图所示，由此可知（ ）
A. 当电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率一定增大
B. 电源内阻一定等于
C. 电源电动势为
D. 电阻箱所消耗功率最大时，电源效率等于
【答案】BD
【解析】
【详解】A．将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率等于电源的输出功率，当电阻箱的电阻小于电源内阻，电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率可能逐渐增大；当电阻箱的电阻大于电源内阻，电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率逐渐减小，故A错误；
B．当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即测得电阻箱所消耗功率最大，电源内阻为
故B正确；
C．电阻箱所消耗的最大功率为
解得电流为
根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势为
故C错误；
D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为
故D正确。
故选BD。
12. 如图，一水平放置的平行板电容器充电后，一带电粒子以初速度水平飞入电场，落在下极板的P点。在下列情况下，此带电粒子仍以从原处飞入，（不计重力）下列说法正确的是（ ）
A. 若在断开电源后将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子仍落在P点
B. 若在断开电源后将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点右侧
C. 若极板仍与电源相连，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点左侧
D. 若极板仍与电源相连，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．在断开电源后将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），电容器两极板间的电场强度为
可知电容器两极板间的电场强度不变，带电粒子受到的电场力不变，带电粒子运动轨迹不变，带电粒子仍落在P点，故A正确，B错误；
CD．极板仍与电源相连，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），电容器两极板间的电场强度为
可知电容器两极板间的电场强度变大，带电粒子受到的电场力变大，加速度增大，根据
可知带电粒子在电容器中运动时间变短，带电粒子落在P点左侧，故C正确，D错误。
故选AC。
三、实验题（共16分）
13. 某小组在“用单摆测量重力加速度”实验中。
（1）安装好实验装置后，先用刻度尺测量摆线长l，再用游标卡尺测量摆球直径d，其示数如图甲所示，则d=_______mm；
（2）若完成n次全振动的时间为t，用题目所测物理量的符号写出测重力加速度的一般表达式g=___________；
（3）该组同学测出几组单摆振动周期T与摆长L的数据，并作出T2—L关系如图乙。则根据图像可得重力加速度g=________m/s2。（结果保留2位小数）
【答案】 ①. 14.5 ②. ③. 9.86（9.83~9.89）
【解析】
【详解】（1）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图可知摆球直径为
（2）[2]若完成n次全振动的时间为t，则周期为
根据单摆周期公式
又
联立可得重力加速度的表达式为
（3）[3]根据单摆周期公式
可得
可知图像的斜率为
解得重力加速度为
14. 用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻。要求尽量减小实验误差。
（1）实验电路应该选择下图中的________（选填“甲”或“乙”）；
（2）现有电流表（0～0.6A，内阻约0.5Ω）、开关和导线若干，以及以下器材：
A. 电压表（0～3V，内阻约3kΩ）
B. 电压表（0～15V，内阻约15kΩ）
C. 滑动变阻器（0～20Ω）
D. 滑动变阻器（0～200Ω）
实验中电压表应选用________，滑动变阻器应选用________；（选填相应器材前的字母）
（3）实验中电流表读数为I，电压表的直接读数为U，画出如图所示的U—I图像，则干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。
【答案】 ①. 乙 ②. A ③. C ④. 1.5 ⑤. 2.0
【解析】
【详解】（1）[1]因为电流表内阻和干电池内阻都较小，且两者相差不大，所以采用相对于电源的电流表外接法测量实验系统误差较小，则实验电路应该选择下图中的乙图。
（2）[2]由于一节干电池的电动势约为1.5V，所以应选用最大量程为3V的电压表，即实验中电压表应选用A。
[3]由于电流表最大量程为0.6A，则电路中总电阻的最小值约为
则为了方便调节，滑动变阻器应选用C。
（3）[4][5]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
结合图像可得，干电池的电动势为
干电池的内阻为
四、解答题（共36分）
15. 如图所示为一等腰直角棱镜截面图，一束单色光从直角边AB上的D点以入射角θ=60°入射，已知棱镜折射率为，AB边长为L，AD距离为，光在真空中的传播速度为c。不考虑被AC、BC内表面第二次反射后的光线。求：
（1）单色光从D点到AC面的传播时间；
（2）单色光射到BC面时的入射角。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光在D点折射过程有
解得
根据几何关系，由于
可知，折射光与AC交点到A的间距为，作出光路图如图所示
单色光从D点到AC面的传播距离为
根据折射率与光传播速度的关系式有
则单色光从D点到AC面的传播时间
解得
（2）由于
解得
由于
则光到达AC界面发生全反射，如上图所示，单色光射到BC面时的入射角为，根据几何关系有
，
解得
16. 如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，定值电阻R=2Ω，电容C=30μF，直流电动机M线圈的电阻R0=1Ω。闭合开关S，电路稳定后，电动机正常工作，电容器C上所带的电荷量。求：
（1）电源的路端电压；
（2）这台电动机每分钟有多少电能转化机械能。
【答案】（1）9V；（2）360J
【解析】
【详解】（1）对电容器，根据电容的定义式有
根据欧姆定律，电路中的电流
根据闭合电路欧姆定律，电源的路端电压
解得
（2）电动机两端电压
对电动机，根据能量守恒定律有
解得
则这台电动机每分钟输出的机械能
17. 如图所示，竖直固定的半径R＝0.32m的光滑绝缘圆弧轨道在B点与粗糙绝缘水平轨道AB相切。整个轨道处于水平向左的匀强电场中。将一个质量m＝0.4kg、带电量q＝＋3×10－3C的物块P（可视为质点）从水平轨道上B点右侧距离B点x＝0.64m的位置由静止释放，物块运动到B点时对圆弧轨道的压力大小为。圆弧轨道右下方留有开口，物块进入圆弧轨道后，开口将自动关闭形成一个闭合的圆轨道。已知物块P与水平轨道AB间的动摩擦因数μ＝0.25，，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8.求：
（1）物块P运动到B点时的速度大小以及匀强电场的场强大小；
（2）为了让物块P进入圆弧轨道后恰好能做完整的圆周运动，需要将物块P从B点右侧多远处由静止释放？
（3）通过计算分析物块P进入圆弧轨道后的运动过程是否会与圆弧轨道分离。
【答案】（1）；；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）依题意，物块运动到B点时，所受轨道的支持力大小为，由牛顿第二定律，可得
解得
物块P从静止运动到B点过程，根据动能定理可得
解得
（2）设物块P在圆弧轨道运动的等效最低点为D点，设电场力和物块的重力的合力与竖直方向的夹角为，如下图所示：
则有
解得
等效最高点在D点关于圆心对称的F点，依题意，物块P进入圆弧轨道后恰好能做完整的圆周运动的条件为
解得
即物块P进入圆弧轨道后恰好能做完整的圆周运动的临界速度为，设将物块P从B点右侧处由静止释放运动到F点过程，由动能定理可得
联立，解得
（3）根据（1）中分析，物块P从B点运动到等效最高点的速度设为，由动能定理可得
解得
即物块P进入圆弧轨道后的运动过程会与圆弧轨道分离。
一、单选题（每小题4分，共32分）
1. 下列关于电磁波和声波以及机械波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 高频机械波和低频机械波相遇能发生干涉现象
D. 只有障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，波才能发生衍射
【答案】A
【解析】
【详解】A．电磁波是一种物质，也具有能量，故A正确；
B．电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误；
C．两列频率相同的机械能相遇才能产生干涉，则高频机械波和低频机械波相遇不能发生干涉现象，选项C错误；
D．波在任何情况下都能发生衍射，只是当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，波才能发生明显的衍射，选项D错误。
故选A。
2. 下列各叙述中，正确的是（ ）
A. 库仑提出了用电场线描述电场的方法
B. 用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强，电容，加速度都是采用比值法定义的
C. 电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大
D. 温度不变时，金属丝拉长为原来的两倍，电阻变为原来的四倍
【答案】D
【解析】
【详解】A．法拉第提出了用电场线描述电场的方法，故A错误；
B．用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强，电容，都是采用比值法定义的；加速度不是采用比值法定义的，故B错误；
C．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大其导电性能越差；但导体对电流的阻碍作用取决于电阻的大小，而电阻与导体的长度和横截面积有关，所以电阻率越大的导体对电流的阻碍作用不一定越大，故C错误；
D．温度不变时，金属丝拉长为原来的两倍，则横截面积变为原来的，根据电阻定律
可知电阻变为原来四倍，故D正确。
故选D。
3. 如图，线圈平面与水平方向夹角，磁感线方向水平向右，线圈平面面积，匀强磁场磁感应强度。现将线圈以为轴按图中所示方向旋转至水平方向，则穿过线圈的磁通量的变化量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】将线圈以为轴按图中所示方向旋转至水平方向，则穿过线圈的磁通量的变化量为
故选A。
4. 波速均为的甲、乙两列简谐横波都沿轴正方向传播，某时刻波的图象分别如图甲、乙所示，其中P、Q处的质点均处于波峰。关于这两列波，下列说法正确的是（ ）
A. 从图示的时刻开始经过1.0s，P质点沿轴正方向发生的位移为2m
B. 甲图中P处质点比M处质点先回到平衡位置
C. 从图示时刻开始，P处质点比Q处质点后回到平衡位置
D. 如果这两列波相遇，可以发生干涉现象
【答案】B
【解析】
【详解】A．从图示的时刻开始经过1.0s，P质点在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，故A错误；
B．甲图中P处质点处于波峰，P处质点将向下振动，简谐横波沿轴正方向传播，根据上下坡法可知M处质点向上振动，故甲图中P处质点比M处质点先回到平衡位置，故B正确；
C．甲波的周期为
乙波的周期为
从图示时刻开始，P处质点回到平衡位置的时间为
Q处质点回到平衡位置的时间为
故从图示时刻开始，P处质点比Q处质点先回到平衡位置，故C错误；
D．两列波的周期不同，频率不同，不能发生稳定的干涉，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，虚线a、b、c代表电场中一簇等势线，相邻等势面之间电势差相等，实线为一带电质点（重力不计）仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P，Q是这条轨迹上的两点，据此可知 ( )
A. a、b、c三个等势面中，a的电势最高
B. 电场中Q点处的电场强度大小比P点处大
C. 该带电质点在P点处的动能比在Q点处大
D. 该带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大
【答案】C
【解析】
【详解】电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于不知道质点带正电还是带负电，因此无法确定电场的方向，无法判断电势的高低，故A错误．等势线密的地方电场线密场强大，故P点位置电场强，故B错误．从P到Q过程中运动的方向与电场力的方向之间的夹角是钝角，所以电场力做负功，电势能增加，所以带电质点在P点处的动能比在Q点处大；而在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小，故C正确，D错误．故选C．
6. 两电荷量分别为和的点电荷放在轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，C点是ND段电势最高的点，则（ ）
A. N点的电场强度大小可能为零
B. 小于
C. NC间场强方向向轴正方向
D. 将负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据φ-x图像的斜率表示场强E的大小和方向可知，N点斜率不是零，电场强度不为零，故A错误；
B．C点是ND段电势最高的点，该点场强为零，所以
解得大于，故B错误；
C．根据沿电场方向电势逐渐降低，可以得出NC间电场强度方向指向x轴负方向，故C错误；
D．将负点电荷从N点移到D点，根据
可知，电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，故D正确。
故选D。
7. 如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）
A. O点处的磁感应强度为零
B. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D. a、c两点处磁感应强度的方向不同
【答案】C
【解析】
【详解】A．由安培定则和磁场叠加原理可判断出O点处的磁感应强度方向向下，一定不为零，A错误；
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，均向下，B错误；
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，均向下，C正确；
D．a、c两点处磁感应强度的方向相同，D错误。
故选C。
8. 如图所示为汽车启动电路原理图，汽车电动机启动时车灯会瞬间变暗。在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10A；电动机启动时电流表的示数为58A。已知电源的电动势为12.5V，内阻为，设电流表的内阻不计、车灯的电阻不变。则（ ）
A. 车灯的电阻为
B. 电动机的内阻为
C. 打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为480W
D. 打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为60%
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，车灯电阻为
A错误；
B．电动机启动时，电路外电压为
流过车灯电流为
流过电动机电流为
由于电动机启动时会产生反向电动势，可知电动机的内阻应满足
B错误；
C．打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为
C正确；
D．打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为
D错误；
故选C。
二、多选题（每小题4分，少选、漏选得2分，多选、错选得0分）
9. 关于物理学史和物理思想、方法，下列说法正确的是（ ）
A. 库仑利用扭秤实验测定了元电荷的数值
B. 法拉第发现了电磁感应现象，并发明了人类历史上第一台感应发电机
C. 电场强度E＝、磁感应强度B＝都采用了比值定义法
D. 点电荷的建立采用了理想模型法，任何小带电体都可视为点电荷
【答案】BC
【解析】
【详解】A．密立根利用油滴实验测定了元电荷的数值，库仑利用库伦扭秤实验测定了静电力常量，A错误；
B．法拉第发现了电磁感应现象，并发明了人类历史上第一台感应发电机，B正确；
C．电场强度、磁感应强度都采用了比值定义法，C正确；
D．点电荷的建立采用了理想模型法，当带电体的形状、体积和电荷量对所研究的问题影响可以忽略时，带电体才可以看成点电荷，D错误。
故选BC。
10. 如图所示电路，是定值电阻，是滑动变阻器，L是小灯泡，C是电容器，电源内阻为。开关S闭合后，在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中（ ）
A. 小灯泡变亮
B 电压表示数变小
C. 电容器所带电荷量增大
D. 电源的输出功率一定先变大后变小
【答案】AB
【解析】
【详解】在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小
A．根据“串反并同”规律，由电路关系可知，小灯泡消耗的电功率增加，小灯泡变亮，A正确；
B．根据“串反并同”规律，由电路关系可知，电压表示数变小，B正确；
C．根据“串反并同”规律，由电路关系可知，电容器两端的电压减小，电容器的电容在该过程中保持不变，根据公式可知，电容器所带电荷量减小，C错误；
D．设外电路的总电阻为，则有
电源的输出功率为
可知，当时电源的输出功率最大，在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，即外电路的总电阻减小，因此电源的输出功率有可能先变大后变小，也有可能一直减小，D错误。
故选AB。
11. 将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率与电阻箱读数变化的曲线如图所示，由此可知（ ）
A. 当电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率一定增大
B. 电源内阻一定等于
C. 电源电动势为
D. 电阻箱所消耗功率最大时，电源效率等于
【答案】BD
【解析】
【详解】A．将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率等于电源的输出功率，当电阻箱的电阻小于电源内阻，电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率可能逐渐增大；当电阻箱的电阻大于电源内阻，电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率逐渐减小，故A错误；
B．当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即测得电阻箱所消耗功率最大，电源内阻为
故B正确；
C．电阻箱所消耗的最大功率为
解得电流为
根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势为
故C错误；
D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为
故D正确。
故选BD。
12. 如图，一水平放置的平行板电容器充电后，一带电粒子以初速度水平飞入电场，落在下极板的P点。在下列情况下，此带电粒子仍以从原处飞入，（不计重力）下列说法正确的是（ ）
A. 若在断开电源后将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子仍落在P点
B. 若在断开电源后将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点右侧
C. 若极板仍与电源相连，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点左侧
D. 若极板仍与电源相连，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．在断开电源后将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），电容器两极板间的电场强度为
可知电容器两极板间的电场强度不变，带电粒子受到的电场力不变，带电粒子运动轨迹不变，带电粒子仍落在P点，故A正确，B错误；
CD．极板仍与电源相连，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），电容器两极板间的电场强度为
可知电容器两极板间的电场强度变大，带电粒子受到的电场力变大，加速度增大，根据
可知带电粒子在电容器中运动时间变短，带电粒子落在P点左侧，故C正确，D错误。
故选AC。
三、实验题（共16分）
13. 某小组在“用单摆测量重力加速度”实验中。
（1）安装好实验装置后，先用刻度尺测量摆线长l，再用游标卡尺测量摆球直径d，其示数如图甲所示，则d=_______mm；
（2）若完成n次全振动的时间为t，用题目所测物理量的符号写出测重力加速度的一般表达式g=___________；
（3）该组同学测出几组单摆振动周期T与摆长L的数据，并作出T2—L关系如图乙。则根据图像可得重力加速度g=________m/s2。（结果保留2位小数）
【答案】 ①. 14.5 ②. ③. 9.86（9.83~9.89）
【解析】
【详解】（1）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图可知摆球直径为
（2）[2]若完成n次全振动的时间为t，则周期为
根据单摆周期公式
又
联立可得重力加速度的表达式为
（3）[3]根据单摆周期公式
可得
可知图像的斜率为
解得重力加速度为
14. 用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻。要求尽量减小实验误差。
（1）实验电路应该选择下图中的________（选填“甲”或“乙”）；
（2）现有电流表（0～0.6A，内阻约0.5Ω）、开关和导线若干，以及以下器材：
A. 电压表（0～3V，内阻约3kΩ）
B. 电压表（0～15V，内阻约15kΩ）
C. 滑动变阻器（0～20Ω）
D. 滑动变阻器（0～200Ω）
实验中电压表应选用________，滑动变阻器应选用________；（选填相应器材前的字母）
（3）实验中电流表读数为I，电压表的直接读数为U，画出如图所示的U—I图像，则干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。
【答案】 ①. 乙 ②. A ③. C ④. 1.5 ⑤. 2.0
【解析】
【详解】（1）[1]因为电流表内阻和干电池内阻都较小，且两者相差不大，所以采用相对于电源的电流表外接法测量实验系统误差较小，则实验电路应该选择下图中的乙图。
（2）[2]由于一节干电池的电动势约为1.5V，所以应选用最大量程为3V的电压表，即实验中电压表应选用A。
[3]由于电流表最大量程为0.6A，则电路中总电阻的最小值约为
则为了方便调节，滑动变阻器应选用C。
（3）[4][5]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
结合图像可得，干电池的电动势为
干电池的内阻为
四、解答题（共36分）
15. 如图所示为一等腰直角棱镜截面图，一束单色光从直角边AB上的D点以入射角θ=60°入射，已知棱镜折射率为，AB边长为L，AD距离为，光在真空中的传播速度为c。不考虑被AC、BC内表面第二次反射后的光线。求：
（1）单色光从D点到AC面的传播时间；
（2）单色光射到BC面时的入射角。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光在D点折射过程有
解得
根据几何关系，由于
可知，折射光与AC交点到A的间距为，作出光路图如图所示
单色光从D点到AC面的传播距离为
根据折射率与光传播速度的关系式有
则单色光从D点到AC面的传播时间
解得
（2）由于
解得
由于
则光到达AC界面发生全反射，如上图所示，单色光射到BC面时的入射角为，根据几何关系有
，
解得
16. 如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，定值电阻R=2Ω，电容C=30μF，直流电动机M线圈的电阻R0=1Ω。闭合开关S，电路稳定后，电动机正常工作，电容器C上所带的电荷量。求：
（1）电源的路端电压；
（2）这台电动机每分钟有多少电能转化机械能。
【答案】（1）9V；（2）360J
【解析】
【详解】（1）对电容器，根据电容的定义式有
根据欧姆定律，电路中的电流
根据闭合电路欧姆定律，电源的路端电压
解得
（2）电动机两端电压
对电动机，根据能量守恒定律有
解得
则这台电动机每分钟输出的机械能
17. 如图所示，竖直固定的半径R＝0.32m的光滑绝缘圆弧轨道在B点与粗糙绝缘水平轨道AB相切。整个轨道处于水平向左的匀强电场中。将一个质量m＝0.4kg、带电量q＝＋3×10－3C的物块P（可视为质点）从水平轨道上B点右侧距离B点x＝0.64m的位置由静止释放，物块运动到B点时对圆弧轨道的压力大小为。圆弧轨道右下方留有开口，物块进入圆弧轨道后，开口将自动关闭形成一个闭合的圆轨道。已知物块P与水平轨道AB间的动摩擦因数μ＝0.25，，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8.求：
（1）物块P运动到B点时的速度大小以及匀强电场的场强大小；
（2）为了让物块P进入圆弧轨道后恰好能做完整的圆周运动，需要将物块P从B点右侧多远处由静止释放？
（3）通过计算分析物块P进入圆弧轨道后的运动过程是否会与圆弧轨道分离。
【答案】（1）；；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）依题意，物块运动到B点时，所受轨道的支持力大小为，由牛顿第二定律，可得
解得
物块P从静止运动到B点过程，根据动能定理可得
解得
（2）设物块P在圆弧轨道运动的等效最低点为D点，设电场力和物块的重力的合力与竖直方向的夹角为，如下图所示：
则有
解得
等效最高点在D点关于圆心对称的F点，依题意，物块P进入圆弧轨道后恰好能做完整的圆周运动的条件为
解得
即物块P进入圆弧轨道后恰好能做完整的圆周运动的临界速度为，设将物块P从B点右侧处由静止释放运动到F点过程，由动能定理可得
联立，解得
（3）根据（1）中分析，物块P从B点运动到等效最高点的速度设为，由动能定理可得
解得
即物块P进入圆弧轨道后的运动过程会与圆弧轨道分离。
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