2024-2025学年陕西师大附中高二（上）月考物理试卷（10月份）（含答案）

这是一份2024-2025学年陕西师大附中高二（上）月考物理试卷（10月份）（含答案），共11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.“富兰克林铃”可以简化成如图所示的模型，当与毛皮摩擦过的气球靠近金属钉甲时，铝箔小球就会在塑料管内“左右横跳”。下列关于“富兰克林铃”的说法中正确的是( )
A. 与毛皮摩擦过的气球带正电
B. 气球靠近金属钉甲时，金属钉甲左侧感应出电荷，右侧带等量的异种电荷
C. 气球靠近金属钉甲时，金属钉甲吸引铝箔小球，说明电荷可以创生
D. 铝箔小球会在塑料管内“左右横跳”，说明能量可以创生
2.如图所示，在一椭圆的两焦点M、N和短轴上的一个端点P，固定有三个电荷量相等的点电荷，其中M、N处的电荷带正电，P处的电荷带负电，O为椭圆中心，A、B是椭圆上关于O点对称的两个点。取无穷远处电势为零。下列说法中正确的是( )
A. A、B两点的电势不相同
B. A、B两点的电场强度相同
C. 一质子从靠近P点处沿直线到O点再到A点，电势能一直增大
D. 一电子从靠近P点处沿直线到O点再到B点，电势能先减小后增大
3.如图所示，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为U，则( )
A. 通过两棒的电流不相等
B. 细棒的电压U1等于粗棒的电压U2
C. 两棒的自由电子定向移动的平均速率v1ΔU1ΔI=ΔU2ΔI
D. 电源的输出功率可能先变大后变小
8.如图所示，图甲中M表示电动机，当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是( )
A. 电路中电源电动势为3.5V B. 滑动变阻器的滑片向右滑动时，电压表V2的读数逐渐减小
C. I=0.3A时，电动机的机械功率为0.54W D. 滑动变阻器的最大阻值为40Ω
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.比值法定义是指用两个量的比值来定义一个新的物理量，而新的物理量反映物质的属性，与参与定义的两个物理量无关。下列各物理量的表达式中，是用比值法定义该物理量的是( )
A. 电容C=QUB. 电流强度I=URC. 电场强度E=UdD. 电阻R=UI
10.某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是( )
A. 在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PC
B. b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为1：2，纵坐标之比一定为1：4
C. 电源的最大输出功率Pm=9W
D. 电源的电动势E=3V，内电阻r=1Ω
11.如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，R0为定值电阻，R1和R2为可变电阻，开关S闭合。质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点。若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度v0射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是( )
A. 断开开关S，M极板稍微上移，粒子依然打在O点
B. 断开开关S，N极板稍微下移，粒子打在O点右侧
C. 保持开关S闭合，减小R1，粒子依然打在O点
D. 保持开关S闭合，增大R2，粒子打在O点右侧
12.如图所示，一长为L的轻质绝缘细线一端固定于O点，另一端拴一质量为m、带电量为+q的小球，小球在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，AB是水平直径，空间存在与小球运动平面平行的匀强电场。已知小球在A、B两点所受细线的拉力大小分别为TA=2mg，TB=5mg(g为重力加速度)，不计空气阻力。则以下说法正确的是( )
A. 小球运动中机械能最小的位置可能是A点
B. 若A点是小球运动中速度最小的位置，则电场强度E=5mg2q
C. 若小球运动中机械能最小的位置是A点，则小球运动过程中的最小速度是va= 72gL− 5gL
D. A、B两点的电势差一定等于mgLq
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.在“DIS描绘电场等势线”的实验中。
(1)给出下列器材，电源和传感器应选用______(用字母表示)。
A.6V的交流电源电流传感器
B.6V的直流电源电流传感器
C.6V的交流电源电压传感器
D.6V的直流电源电压传感器
(2)按图示连接电路，在电极A、B的连线上等距离的取a、b、c、d、e共5个基准点。
(a)已知传感器正接线柱的电势高于负接线柱时，计算机读数显示为正。若在图中连接传感器正接线柱的红探针接触a点，连接负接线柱的黑探针接触b点时，读数为正，则可以判断电极A接在电源的______极上(选填“正”或“负”)。
(b)在寻找基准点e的等势点时，将红探针固定于e点，黑探针在纸上移动，当移动到某点时读数为负，为了找到基准点e的等势点，则黑探针应平行于A、B连线向______(选填“A”或“B”)端移动。
(3)如果将红探针固定在电极A上，黑探针沿AB连线移动，每移动一小段相等距离记录一次传感器读数，以到A的距离x为横坐标，传感器读数y为纵坐标，作出的图可能为图中的______。
14.如图甲是研究电容器电容大小的电路图。电压传感器(内阻可看作无穷大)可以实时显示A、B间电压大小，电流传感器(内阻可看作零)可实时显示出电流大小。连接好电路检查无误后进行了如下操作：

①将S拨至2，接通足够长的时间直至A、B间电压等于零。
②将S拨至1，观察并保存计算机屏幕上的I−t、UAB−t图，得到图乙和图丙。
(1)操作①的目的是______；
(2)进行操作②时，通过R的电流方向是向______(选填“左”或“右”)，电流随时间______(选填“增大”或“减小”)；
(3)充满电时所带的电荷量为______C，该电容器的电容约为______μF。
四、计算题：本大题共4小题，共36分。
15.如图甲所示的电路，其中电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，定值电阻R=4Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值Rp的关系如图乙所示。滑动变阻器最大阻值为20Ω，求：

(1)图乙中滑动变阻器的最大功率P2；
(2)图乙中R2的阻值；
(3)求出滑动变阻器的功率最大时的电源效率。
16.如图所示，质量均为m、电荷量分别为+2q、−q的小球A、B，中间用绝缘轻绳连接，两球在竖直向上的匀强电场中以速度v0匀速上升。忽略两电荷间的库仑力，重力加速度为g，求：
(1)电场强度的大小；
(2)某时刻轻绳断开，断开后A、B两球各自的加速度；
(3)自轻绳断开到B球速度为零的过程，A、B两球组成的系统电势能的变化量。
17.如图所示，带电量q=+1.0×10−2C、质量m1=1kg的滑块以v0=6m/s的速度滑上静置在光滑水平面上的质量m2=0.5kg的绝缘木板，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.1，一段时间后滑块与木板以共同速度进入方向水平向左的电场区域，以水平面为x轴、电场区域左侧竖直边界为y轴建立直角坐标系，不同位置的电场强度大小E随x变化的规律为E=kx，其中k=1×102V/m2。滑块可视为质点，电量保持不变，且始终未脱离木板；最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)滑块与木板进入电场前因摩擦产生的热量；
(2)滑块进入电场后即将与木板产生相对滑动时的横坐标x1与此时滑块的速度大小；
(3)已知滑块与木板在电场中未再次达到共同速度，则滑块从进入电场到向左运动到速度最大的过程中，电场力对其做的功和滑块向左运动过程中的最大速度大小。
18.如图甲所示，M、N为极板，PQ为荧光屏(足够长)，M极板上O1处有一粒子源，t=0时刻开始连续释放初速度为零、比荷为qm的正粒子。粒子经过M、N间的加速电场后，从N极板上的细缝O2进入N和PQ之间的偏转电场。已知M、N间的电压UMN−t图像如图乙所示，O1O2连线的延长线与PQ交于O3，O2O3间距离为L，不计粒子在M、N间的加速时间，不计粒子重力和粒子间相互作用，求：
(1)粒子到达细缝O2时速度v的大小范围；
(2)若N和PQ间的偏转电场方向平行PQ向上，场强大小E=16U03L，粒子打到PQ上形成的亮线长度Δy；
(3)若N和PQ间的偏转电场为图丙所示的周期性变化电场，取平行PQ向上为正方向。从t=0时刻释放的粒子恰好打到O3，则t=T时刻释放的粒子打到PQ上的位置。
参考答案
1.B
2.C
3.D
4.B
5.C
6.B
7.C
8.C
9.AD
10.ABD
11.AB
12.ACD
13.D 正 B B
14.让电容器充分放电，或保证电容器初始所带电荷量为零 左 减小 2.24×10−3 187
15.解：(1)设外电阻为R外，电源的输出功率为：P出=I2R外=(ER外+r)2R外=E2R外+r2R外+2r
根据数学知识可得：R外=r2R外时分母最小，电源的输出功率最大，此时有：R外=r
所以当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大。
根据“等效法”，将定值电阻也看作电源内阻，当外电阻等于内电阻时，即电源的输出功率最大，同时滑动变阻器的功率也是最大，此时有：
RP=r+R=2Ω+4Ω=6Ω
滑动变阻器的最大功率：P2=E24(R+r)=624×(4+2)W=1.5W；
(2)结合图乙可知，当滑动变阻器阻值为R1时候，滑动变阻器的功率最大，再结合对A选项的分析，所以可以得知：R1=6Ω
当滑动变阻器接入电路的有效阻值为3Ω与阻值为R2时消耗的功率相等，则有：(ER+r+3)2×3=(ER+r+R2)2×R2
解得：R2=12Ω(或3Ω，舍去)；
(3)滑动变阻器阻值为R1时滑动变阻器的功率最大，电源的效率为：η=R+R1R+R1+r×100%
代入数据解得：η=83.3%
答：(1)图乙中滑动变阻器的最大功率为1.5W；
(2)图乙中R2的阻值为12Ω；
(3)滑动变阻器的功率最大时的电源效率为83.3%
16.解：(1)设电场强度为E，把小球A、B两球看作一个整体，由于绳未断前作匀速运动，受力平衡有
2qE−qE−2mg=0
解得
E=2mgq
(2)细绳断后，设向上为正方向，根据牛顿第二定律，对A球有
2qE−mg=maA
解得
aA=3g
方向向上
对B球，根据牛顿第二定律有
−qE−mg=maB
解得
aB=−3g
负号表示方向向下。
(3)设自绳断开到B球速度为零的时间为t，则
0=v0+aBt
解得
t=v03g
当B球速度为零时，A球的速度大小
vA=v0+aAt
联立解得vA=2v0
在该时间内A球的位移为
xA=v0+vA2t
联立解得xA=v022g
由功能关系知，电场力对A球做了正功
WA=2qExA
联立解得WA=2mv02
B球的位移为
xB=v0+02t
联立解得xB=v026g
电场力对B球做了负功
WB=−qExB
联立解得WB=−13mv02
在这一过程中，系统的电势能变化量为
ΔEp=−(WA+WB)
联立解得ΔEp=−53mv02
答：(1)电场强度的大小为2mgq；
(2)某时刻轻绳断开，断开后A球的加速度为3g，方向向上，B球的加速度为3g，方向向下；
(3)自轻绳断开到B球速度为零的过程，A、B两球组成的系统电势能的变化量−53mv02。
17.解：(1)进入电场前，滑块与木板组成的系统动量守恒，有
m1v0=(m1+m2)v1
解得
v1=4m/s
由能量守恒有
Q=12m1v02−12(m1+m2)v12
解得
Q=6J
(2)即将发生相对滑动时，由牛顿第二定律有
qkx1=(m1+m2)a，m2a=μm1g
解得
x1=3m
由动能定理有
−qkx12⋅x1=12(m1+m2)v22−12(m1+m2)v12
解得
v2= 10m/s
(3)滑块向左运动到速度最大时，有
qkx2=μm1g
解得
x2=1m
电场力对其做的功
W=−qkx22⋅x2
解得
W=−12J
当滑块向左运动至速度大小与v2相同时，由于对称性，此时所处位置横坐标仍为x1=3m，从此处运动至速度最大x2=1m处，由动能定理有
qkx1+qkx22(x1−x2)−μm1g(x1−x2)=12m1v32−12m1v22
解得
v3= 14m/s
答：(1)滑块与木板进入电场前因摩擦产生的热量为6J；
(2)滑块进入电场后即将与木板产生相对滑动时的横坐标为3m，此时滑块的速度大小为 10m/s；
(3)已知滑块与木板在电场中未再次达到共同速度，则滑块从进入电场到向左运动到速度最大的过程中，电场力对其做的功为−12J，滑块向左运动过程中的最大速度大小为 14m/s。
18.解：(1)粒子在极板间加速，根据动能定理有
qU=12mv2
根据图乙可知，粒子到达细缝O2时速度v的大小范围为
2qU0m≤v≤2 2qU0m
(2)粒子进入偏转电场后做类平抛运动，则有
a=qEm
水平方向有
L=vt
竖直方向有
y=12at2
将速度的两个极值代入可解得
y1=43L，y2=163L
粒子打到PQ上形成的亮线长度
Δy=y2−y1
解得Δy=4L
(3)从t=0时刻释放的粒子恰好打到O3，根据竖直方向的运动规律可知，粒子在0～T向上加速，T～2T向上减速，2T～3T向下加速，3T～4T向下减速，直至打到O3，则t=T时刻释放的粒子打到PQ上用时为T，根据竖直方向的运动规律有
L= 2qU0m×4T
a=qEm
y=12aT2
解得
y=112L
答：(1)粒子到达细缝O2时速度v的大小范围为 2qU0m≤v≤2 2qU0m；
(2)粒子打到PQ上形成的亮线长度为4L；
(3)则t=T时刻释放的粒子打到PQ上的位置为112L。