2024-2025学年高二上学期期中模拟考试物理（北京专用，人教版2019必修第三册第9~12章）试卷（Word版附解析）

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注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3．测试范围：第9~12章，人教版2019必修第三册（19题有动量）。
4．难度系数：0.6
第Ⅰ卷
一、选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~12题只有一项符合题目要求。第13~14题有多项符合题目要求，全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．比值定义法是定义物理概念常用的方法，下列哪个表达式属于比值定义式（ ）
A．电场强度E=UdB．电动势E=Wq
C．电阻R=ρlSD．电流I=UR
2．取一对用绝缘柱支撑的不带电的导体A和B，使它们彼此接触。A、B下方均连有两片金属箔片。手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A，下列判断正确的是（ ）
A．仅有A下方的金属箔片张开B．仅有B下方的金属箔片张开
C．导体A和B带等量异种电荷D．导体A带正电、导体B带负电
3．铅蓄电池的电动势为2V，内阻不为零，以下说法中正确的是（ ）
A．铅蓄电池每秒能把2J的化学能转变为电能
B．电路中每通过1C电量，铅蓄电池对外输出的电能为2J
C．电路中每通过1C电量，铅蓄电池内部非静电力做功为2J
D．该铅蓄电池把其他形式能转化为电能的本领比电动势为1.5V的干电池弱
4．图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点，下列说法正确的是（ ）
A．a点场强大于b点场强
B．该粒子带负电荷
C．该粒子在b点的电势能小于在c点的电势能
D．该粒子由a点到b点的动能变化小于由b点到c点的动能变化
5．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是（ ）
A．对应P点，小灯泡的电阻为R = U1I1
B．对应P点，小灯泡的电阻为R = U1I2−I1
C．对应P点，小灯泡的功率为图中三角形POQ所围面积大小
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小
6．在如图所示电路中，电源内阻不可忽略，且有r > R1，导线电阻不计，电流表为理想电表。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数一定变大B．电源的输出功率一定变大
C．变阻器的功率一定先变大后变小D．电容器C的电量一定先变大后变小
7．如图，R1、R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的金属导体，正方形的边长之比为2:1，通过这两个导体的电流方向如图所示，不考虑温度对电阻率的影响，则两个导体R1与R2（ ）
A．电阻率之比为2:1
B．电阻之比为4:1
C．串联在电路中，两端的电压之比为1:1
D．串联在电路中，自由电子定向移动的速率之比为2:1
8．如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该电场是孤立点电荷形成的电场
B．A点的电场强度小于B点的电场强度
C．电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=EpA−EpB
D．电子在A点的动能小于在B点的动能
9．一只毫安表的内阻Rg=500Ω，满偏电流Ig=1mA，现将它改装成电流、电压表，如图所示：接0、1接线柱，为电流表，量程为0~0.6A；接0、2接线柱，为电压表，量程为0~3V。则R1、R2的阻值约为（ ）
A．56Ω，2.5kΩB．56Ω，256ΩC．256Ω，2.5kΩD．256Ω，56Ω
10．如图所示，甲图中直线I为某电源的路端电压与电流的关系图像，直线II为某电阻R的U-I图像。现用此电源与电阻R连接成如图乙所示闭合电路。下列说法中不正确的是（ ）
A．电阻R的阻值为1ΩB．电源的内阻为0.5Ω
C．乙图所示电路中，电阻R的热功率为4WD．乙图所示电路中，电源的工作效率为60%
11．如图所示，在范围足够大的水平向右的匀强电场中，将一个带电小球以一定的初速度v 从M点竖直向上抛出，在小球从M 点运动至与抛出点等高的位置N点（图中未画出）的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．小球运动到最高点时的速度为零B．小球在M 点和N 点的动能相等
C．小球上升过程和下降过程水平方向位移相同D．小球上升过程和下降过程速度的变化量相同
12．如图所示，扫地机器人由主机和充电座两部分构成。充电座接在220V的插座上，可以对主机的电池进行充电。在某品牌扫地机器人的说明书上获得下表中的参数，由这些参数可知（ ）
A．主机电池充电完毕储存的电能约为5200J
B．主机以额定功率工作的时间约为2h
C．充电座以额定功率工作时1s内输出的电能约为28J
D．充电座以额定功率工作时1s内产生的内能约为4J
13．（多选）角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴OO'转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，整个装置连同电路以角速度ω绕轴转动时（ ）
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．电压表的示数随角速度的减小而增大
C．弹簧的伸长量为x=mlω2k−mω2
D．电压表表盘上各刻度对应角速度的值不是均匀的
14．（多选）电容器在生产生活中有广泛的应用。用如图甲所示的电路给电容器充电，其中C表示电容器的电容，R表示电阻的阻值，E表示电源的电动势（电源内阻可忽略）。改变电路中元件的参数对同一电容器进行三次充电，三次充电对应的电容器电荷量q随时间t变化的图像分别如图乙中①②③所示。第一次充电时电容器两端的电压u随电荷量q变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．①②两条曲线不同是E的不同造成的
B．②③两条曲线不同是R的不同造成的
C．改变R或者改变E，电容器两端的电压随电荷量变化的u-q图像都如图丙所示
D．类比直线运动中由v-t图像求位移的方法，由图丙所示u-q图像可求得电容器两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep=12CU2
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，每题9分，共18分。
15．在利用实验室提供的器材测量一种金属电阻丝的电阻率
(1)先用多用电表欧姆挡粗测了金属电阻丝的阻值，欧姆挡共有“1”“10”“100”“1k”四个挡。实验主要操作步骤有如下三步：
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”、“－”插孔，选择“10”倍率的欧姆挡；调节欧姆调零旋钮使指针指在 （“左”“右”）侧0刻度线；
②把红、黑表笔分别与金属电阻丝的两端相接，表针指在如图中虚线①的位置。为了能获得更准确的测量数据，应将倍率调整到 挡；
③在一系列正确操作后表针指在如图中虚线②的位置，则该金属电阻丝阻值的测量值是 Ω；
(2)用20分度游标卡尺测量电阻丝的直径，测量结果如图所示为 mm。
(3)现有电源（电动势E为3.0V，内阻不计）、开关和导线若干，有下列器材：
A．电流表（量程0∼0.6A，内阻约0.2Ω）
B．电压表（量程0∼3V，内阻约3kΩ）
C．滑动变阻器（0∼5Ω，额定电流2A）
D．滑动变阻器（0∼200Ω，额定电流1A）
为减小误差，且电压调节范围尽量大，滑动变阻器应选 。图中“a”“b”“c”三条连线，错误的是 ，导致的问题是 。
(4)关于上述实验，下列说法正确的是________。
A．用螺旋测微器多次测量金属丝直径并取平均值可以减小系统误差
B．用电压电流图像处理实验数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
C．只考虑电表内阻引起的误差，测量电路应该采用电流表内接法
D．因为电阻率受温度影响，实验时要控制实验时间，避免电阻丝温度升高过多
16．某实验小组用电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关S 后调节电阻箱，记录电阻箱阻值R 和电压表示数 U，并计算对应的电流值I。
(1)在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请作出U-I 图像。( )
(2)根据作出的 U-I 图像得出该电 池电动势E= V， 内阻 r = Ω。（结果保留两位有效数字）
(3)若只考虑电压表内阻的影响，图1中，通过电源的电流为I1，通过电阻箱的电流为I2，图3中实 线表示 U与I1的关系，虚线表示 U 与I2 的关系，则图3中所示图像可能正确的是 _________。
A．B．C．D．
(4)除了电动势和内阻，电池的另一个重要参数是容量。电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量。如图4所示，甲、乙两节锂电池所标参数真实可靠，对这两节充满电的电池进行比较，填写表格。（选填“大于”“等于”或“小于”）
三、计算题：本题共4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。
17．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，电阻R1=1Ω，R2=6Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U=6V，电动机内的线圈电阻RM=0.5Ω。求：
（1）通过电源的电流I；
（2）电源消耗的总功率P总；
（3）电动机正常工作时的机械功率P机。
18．如图所示是一个示波管工作原理示意图。电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量为h，板长为L。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度不计。求：
（1）电子进入偏转电场时速度的大小v；
（2）电子在偏转电场中运动的时间t；
（3）电子在通过偏转电场的过程中速度变化的大小∆v。
19．物理思想方法就是运用现有的物理知识找到解决物理问题的基本思路与方法。其中类比法、等效法、比值定义法、模型建构等都是常用的物理思想与方法。
（1）万有引力和库仑力有类似的规律，已知引力常量为G，类比静电场中电场强度的定义，写出一个质量为M的质点，在与之相距r处的引力场强度EG的表达式；
（2）如图所示，氢原子的核外只有一个电子，电子在距离原子核为R的圆轨道上做匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m，静电力常量为k。该模型与太阳系内行星绕太阳运转相似，被称为“行星模型”。求电子绕核运动的等效电流；
（3）篮球撞到墙面会对墙面产生力的作用，电子打到物体表面也会产生力的作用。在阴极射线管中，阴极不断放出电子，电子在电压为U的加速电场中由静止开始加速，形成等效电流为I，横截面积为S的电子束。电子束打到荧光屏上被荧光屏吸收速度变为0。若电子的电荷量为e、质量为m，求电子束垂直打到荧光屏上产生的压强p。
20．金属导体的两端加上恒定电压，导体内部会形成由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，它的基本性质与静电场相同。金属中的自由电子除了做无规则热运动外，还要在电场力的作用下定向移动，从而形成电流，所以金属导体的电流跟自由电子定向移动的速率有关。这些获得附加定向运动速度的电子不可避免的会与晶格上的正离子频繁地发生碰撞，这些碰撞的宏观表现可以用“电阻”衡量。为了从微观的角度研究电流和电阻，我们设某一金属导体的横截面积为S，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e。
（1）在该金属导体中，若自由电子定向移动的平均速率为v，试推导电流I和自由电子定向移动平均速率v的关系。
（2）经典统计理论认为：没有电场时，金属导体中的自由电子都以很大的速度做无规则热运动，自由电子沿导线方向的速度平均值为零。在导体两端加电压之后，该段导体内的电场可视为匀强电场，金属中的自由电子受到电场力的驱动，在原热运动基础上叠加定向加速运动。在定向加速运动过程中自由电子与导体内的金属离子不断碰撞，碰撞后电子的速度发生改变，沿各方向速度均可出现，因此可以认为这些自由电子沿导线方向的平均速度又变为零。能量的转移引起晶格振动加剧，金属温度升高。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速度不随时间变化，这就是电阻形成的原因。
如图所示，截取长度为L的金属导体，两端所加电压为U，平均一个电子从某一次碰撞后到下一次碰撞前经过的时间为t0。试求：
a.单个电子在电场力的作用下加速一次能够获得的最大速度vm；
b.请利用电阻的比值定义式和金属导体的电阻定律推导该金属材料的电阻率ρ。
（各小题的结果用题目叙述中出现的物理量符号表示）
主机
电池电动势、容量
14.4V、5200mA·h
额定电压
14.4V
额定功率
69W
充电座
额定功率
28W
额定输出电压
20V
额定输出电流
1.2A
电池的容量
电池储存的能量
甲 乙
甲 乙