辽宁省实验中学2023-2024学年高二物理上学期10月月考试题(Word版附答案)
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高二物理
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。
1. 一根长为L,横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为( )
A. B. C. ρnev D.
2. 如图所示,灯泡L1、L2原来都正常发光,在两灯突然熄灭后,用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高,故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)( )
A. a、c间断路
B. c、d间断路
C. b、d间断路
D. b、d间短路
3. 在图所示的四个电路中,电源内阻不计,两灯泡的阻值相等并小于滑动变阻器的最大阻值,当分别闭合开关S,移动滑动变阻器触头从最左端移至最右端时,能使其中一个灯一直由暗变亮同时,另一个灯一直由亮变暗,则符合要求的电路是( )
A. B.
C D.
4. 如图所示为一玩具起重机的电路示意图。电源电动势为6V,内阻为0.5Ω,电阻R=2.5Ω,当电动机以0.5m/s的速度匀速向上提升一质量为320g的物体时(不计一切摩擦阻力,g=10m/s2),标有“3V 0.6W”的灯泡恰好正常发光,则电动机的内阻为( )
A. 1.25Ω B. 3.75Ω
C 5.625Ω D. 1Ω
5. 在生活中经常用电池作直流电源,探究电源的功率和内阻消耗功率如何随电流变化是一个重要课题。如图所示,直线OMQ为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线ONQ为该直流电源内部的热功率Pr随电流I变化的图线,M、N两点对应的横坐标均为2 A。随着外电路电阻的增大( )
A. 电源输出功率一直增大
B. 电源输出功率一直减小
C. 电源内阻消耗的功率一直增大
D. MN表示的功率为4 W
6. 如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r一定,A、B为平行板电容器的两块正对金属板,R1为光敏电阻,电阻随光强的增大而减小。当R2的滑动触头P在a端时,闭合开关S,此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。以下说法正确的是( )
A. 若仅将R2的滑动触头P向b端移动,则I不变,U增大
B. 若仅增大A、B板间距离,则电容器所带电荷量增大
C. 若仅用更强的光照射R1,则I增大,U增大,电容器所带电荷量增加
D. 若仅用更强的光照射R1,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变
7. 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.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 为了探究变化电阻消耗的功率随其电阻值的变化规律,设计电路如图1所示,电源电动势恒定,定值电阻R0=2 Ω。测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图2所示,随着电阻箱电阻值R的增大,下列判断正确的是( )
A. 电源电动势为45 V,内阻为3 Ω
B. 电源的输出功率一直增大
C. 电源输出功率最大值为75 W
D. 电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率大于50%
9. 为了打击酒驾行为,交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试,如图甲是一款酒精浓度检测仪的简化电路,其电源电动势与内阻保持不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻,其阻值随酒精浓度c成反比关系如图乙所示。当驾驶员呼出气体中酒精浓度c1=20mg/mL时,刚好达到酒驾标准;当驾驶员呼出气体酒精浓度为c2=80mg/mL时,则刚好达到醉驾标准。根据以上信息,下列判断正确的是( )
A. 当测试者呼出的气体中酒精浓度越低,电压表示数与电流表示数比值越大
B. 当测试者呼出的气体中酒精浓度越低,电源的输出功率越大
C. 呼出气体中酒精的浓度为c2时电路中电流等于呼出气体中酒精的浓度为c1时电路中电流的4倍
D. 呼出气体中酒精的浓度为c2时电路中电流小于呼出气体中酒精的浓度为c1时电路中电流的4倍
10. 在如图所示的电路中,闭合开关,当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用、、和表示,电表示数变化量的大小分别用、、和表示。下列比值正确的是( )
A. 不变,不变 B. 变大,变大
C. 变大,不变 D. 变大,不变
三、非选择题:本题共5小题,共57分。11、12、13题每空各3分。14题5分,15题7分。考生根据要求做答。
11. 实验中的各种量程的电流表和电压表都是通过将灵敏电流计(表头)与电阻串并联改装而来的。对电表改装时必须知道表头的内阻,一般可采用半偏法测量表头电阻。某同学将一灵敏电流计(量程250µA,标记的内阻为600Ω)改装成量程6V的电压表,并利用标准电压表进行校准。图甲是校准电表的电路图。虚线框内的部分是改装后的电压表,V0是标准电压表(量程6V)。已知电阻箱R1、R2调节范围为0~9999.99Ω。
(1)若将图甲中电阻箱R1阻值调为200Ω,则R2=__________Ω。
(2)对比校准正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,当标准电压表的示数如图乙所示时,微安表(改装后电压表)的示数如图丙所示,由此可以推测出改装电压表量程的真实值____________(选填“大于”或“小于”)6V。
(3)重新调整:通过检测发现电阻箱R1、R2阻值是准确,而微安表标记的内阻不准确,这是改装电压表量程的真实值不是6V的原因。为了精确测量灵敏电流计的电阻,该同学设计的如下电路并进行测量:
A.先将R1的阻值调到最大,闭合S1,调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度;
B.闭合S2,调节R1和R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半;
C.记下R2的阻值。
指出上述步骤中的错误:________________________________________________________。
12. 某实验小组做“测量某一均匀新材料制成金属丝的电阻率”实验。
(1)先用螺旋测微器测量电阻丝的直径,示数如图甲所示,其直径_______;用图乙的毫米刻度尺测出电阻丝的长度_______;
(2)再用多用电表粗测的电阻,当用“”挡时发现指针偏转角度过大,应该换用________(选填“”或“”)挡,进行正确操作后,指针静止时位置如图丙所示,其读数为________;
(3)为了能比较精确地测量的阻值,实验小组设计电路图如图丁所示,实验室提供了如下的实验器材,电流表应选用_______,定值电阻应选用________;为了滑动变阻器调节方便,并让电压变化范围尽量大一些,滑动变阻器应选用_______;(均填仪器前的字母代号)
A.直流电源(电动势,内阻可忽略不计);
B.电流表(量程为,内阻);
C.电流表(量程为,内阻);
D.电压表(量程为,内阻);
E.定值电阻();
F.定值电阻();
G.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为);
H.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为);
I.开关一个,导线若干。
13. 一实验小组要测量某电源的电动势和内阻。所用器材为:电压表(量程1V;内阻未知),电阻箱(最大阻值9999.9Ω),定值电阻R01=300Ω,定值电阻R02=3000Ω。先利用图甲所示电路测量电压表的内阻,再利用图乙所示电路测量电源的电动势和内阻(甲、乙两图中使用的是同一电源)。
(1)按图甲连接好电路,将电阻箱的阻值调到最大,闭合S。调节电阻箱的阻值,当电压表示数为0.5V时,电阻箱接入电路的阻值为7470Ω;继续调节,当电压表示数为1V时,电阻箱接入电路的阻值为2985Ω。若忽略电源内阻的影响,则电压表的内阻为___________Ω,此值__________(填“大于”、“小于”或“等于”)实际值。
(2)图乙电路中,用定值电阻R0扩大电压表的量程,使其接近电源电动势,则应选取___________(填“R01”或“R02”)。
(3)将图乙电路中S闭合,调节电阻箱阻值R,读取电压表对应的示数U(原刻度盘没变),利用R、U数据绘制图像如图丙,所得图线为直线,其纵截距为a,直线上某点的坐标为(c,b)。原电压表内阻用RV、定值电阻的阻值用R0表示,忽略改装后电压表对电路的影响,则电源电动势的测量值可表示为_________,内阻的测量值可表示为__________。
14. 如图所示,电源电动势,电源内阻,电阻,,,电容器的电容,。电路中均断开,当合上,求该过程通过的电量。
15. 如图所示,电源电动势E=27 V,内阻r=2 Ω,固定电阻R2=4 Ω,R1为光敏电阻.C为平行板电容器,其电容C=3pF,虚线到两极板距离相等,极板长L=0.2 m,间距d=1.0×10-2m.P为一圆盘,由形状相同透光率不同的二个扇形a、b构成,它可绕AA′轴转动.当细光束通过扇形a、b照射光敏电阻R1时,R1的阻值分别为12 Ω、3 Ω.有带电量为q=-1.0×10-4C微粒沿图中虚线以速度v0=10 m/s连续射入C的电场中.假设照在R1上的光强发生变化时R1阻值立即有相应的改变.重力加速度为g=10 m/s2.
(1)求细光束通过a照射到R1上时,电容器所带的电量;
(2)细光束通过a照射到R1上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,求细光束通过b照射到R1上时带电微粒能否从C的电场中射出.
2023—2024学年度上学期十月月考
高二物理
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。
1. 一根长为L,横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为( )
A. B. C. ρnev D.
【答案】C
【解析】
【分析】考查电路和电场知识
【详解】,I=neSv,,,联立得E=ρnev,故选C。
2. 如图所示,灯泡L1、L2原来都正常发光,在两灯突然熄灭后,用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高,故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)( )
A. a、c间断路
B. c、d间断路
C. b、d间断路
D. b、d间短路
【答案】B
【解析】
【详解】D.因电路中L1、L2、R及电源串联,电路中只有一处故障且两灯不亮,电路中必是断路,故D错误.
ABC.电路中无电流,但c、d间电压升高,是因为c、d间断路,c、d两点分别与电源正、负极等电势.故B正确,AC错误;
故选B.
3. 在图所示的四个电路中,电源内阻不计,两灯泡的阻值相等并小于滑动变阻器的最大阻值,当分别闭合开关S,移动滑动变阻器触头从最左端移至最右端时,能使其中一个灯一直由暗变亮同时,另一个灯一直由亮变暗,则符合要求的电路是( )
A. B.
C D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.对电路A,在变阻器由左向右滑动时,分得的电压越来越大,灯泡逐渐变亮,对来说,当P在最左端时,它与L1并联的电阻会小于当P在最右端时的电阻,分得的电压也越来越大,故它也会变亮,A错误;
B.对电路B,当P在最左端时,不发光,它会随P向右移动而发亮,当P在最右端时电路中的总电阻与P在最左端时要小,故电流变大,也会变亮,B错误;
C.对电路C,当P在最左端时,不亮,亮,当P在最右端时,亮,而不亮,移动滑动变阻器触头从最左端移至最右端时,能使一直由暗变亮同时,一直由亮变暗,故C正确;
D.对电路D,当P在最左端时,被短路,不亮,当P向右滑动时,始终被短路,故始终不亮,D错误。
故选C。
4. 如图所示为一玩具起重机的电路示意图。电源电动势为6V,内阻为0.5Ω,电阻R=2.5Ω,当电动机以0.5m/s的速度匀速向上提升一质量为320g的物体时(不计一切摩擦阻力,g=10m/s2),标有“3V 0.6W”的灯泡恰好正常发光,则电动机的内阻为( )
A. 1.25Ω B. 3.75Ω
C. 5.625Ω D. 1Ω
【答案】A
【解析】
【详解】由电路图可知,灯泡与电动机并联,灯泡正常发光,电压为3V,电流为:
故电动机两端的电压为3V;R及r两端的电压为3V,由欧姆定律可得,总电流为
电动机的电流为:
;
电动机的输出功率为:
代入数据解得
故选A。
5. 在生活中经常用电池作直流电源,探究电源的功率和内阻消耗功率如何随电流变化是一个重要课题。如图所示,直线OMQ为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线ONQ为该直流电源内部的热功率Pr随电流I变化的图线,M、N两点对应的横坐标均为2 A。随着外电路电阻的增大( )
A. 电源输出功率一直增大
B. 电源输出功率一直减小
C. 电源内阻消耗的功率一直增大
D. MN表示的功率为4 W
【答案】D
【解析】
【详解】AB.Q点表示电源的总功率全部转化为热功率,即Q点表示外电路短路,外电阻为零,电源的总功率
P=EI
可知电源的电动势E=6 V。在Q点,I=3 A、U=E=6 V,根据欧姆定律可知内阻r=2 Ω。根据电源内外电阻相等时输出功率最大知,当外电路电阻r=2 Ω时电源输出功率最大,则电源输出功率先增大后减小,A、B两项错误;
C.电源内阻为定值电阻,其功率随外电路电阻增大而减小,C项错误;
D.MN段对应电流I0=2 A,此段表示功率
P0=EI0-r=4 W
D项正确。
故选D。
6. 如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r一定,A、B为平行板电容器的两块正对金属板,R1为光敏电阻,电阻随光强的增大而减小。当R2的滑动触头P在a端时,闭合开关S,此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。以下说法正确的是( )
A. 若仅将R2的滑动触头P向b端移动,则I不变,U增大
B. 若仅增大A、B板间距离,则电容器所带电荷量增大
C. 若仅用更强的光照射R1,则I增大,U增大,电容器所带电荷量增加
D. 若仅用更强的光照射R1,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.若仅将R2的滑动触头P向b端移动,R2所在支路有电容器,是被断路的,则I、U均保持不变;故A错误;
B.根据
因电容器两端电压U不变,若仅增大A、B板间距离,则电容器所带电荷量减少,故B错误;
C.若仅用更强的光照射R1,电阻随光照强度的增大而减小,总电阻减小,总电流变大,则I增大,U应当减小;R3的电压变大,电容器两端的电压减小,根据
Q=CU
可知,电容器电荷量减小,故C错误;
D.根据全电路的欧姆定律有
E=U+Ur
则外电路电压变化量的绝对值等于内电压变化量绝对值,即
∆U=∆Ur
故有
即U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值表示电源的内电阻,是不变的;故D正确。
故选D
7. 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3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 为了探究变化电阻消耗的功率随其电阻值的变化规律,设计电路如图1所示,电源电动势恒定,定值电阻R0=2 Ω。测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图2所示,随着电阻箱电阻值R的增大,下列判断正确的是( )
A. 电源电动势为45 V,内阻为3 Ω
B. 电源的输出功率一直增大
C. 电源输出功率最大值为75 W
D. 电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率大于50%
【答案】CD
【解析】
【详解】A.把R0等效成内阻(r+R0),电阻箱所消耗的功率P等于电源的输出功率,由图2可知,当R=5 Ω时,R消耗的功率最大为45 W,可知
r+R0=5 Ω
解得
r=3 Ω
根据R消耗的最大功率
P=I2R
解得
I=3 A
则电源电动势
E=I(R+r+R0)=30 V
故A错误;
BC.当电源内外电阻相等时电源输出功率最大,此时电路总电阻为2r,电路中电流
I2==5 A
最大输出功率
Pm=r=75 W
可知电源输出功率先增大后减小,最大功率为75 W,故B错误,C正确;
D.电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率η=×100%=70%,故D正确。
故选CD。
9. 为了打击酒驾行为,交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试,如图甲是一款酒精浓度检测仪的简化电路,其电源电动势与内阻保持不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻,其阻值随酒精浓度c成反比关系如图乙所示。当驾驶员呼出气体中酒精浓度c1=20mg/mL时,刚好达到酒驾标准;当驾驶员呼出气体酒精浓度为c2=80mg/mL时,则刚好达到醉驾标准。根据以上信息,下列判断正确的是( )
A. 当测试者呼出的气体中酒精浓度越低,电压表示数与电流表示数比值越大
B. 当测试者呼出的气体中酒精浓度越低,电源的输出功率越大
C. 呼出气体中酒精的浓度为c2时电路中电流等于呼出气体中酒精的浓度为c1时电路中电流的4倍
D. 呼出气体中酒精的浓度为c2时电路中电流小于呼出气体中酒精的浓度为c1时电路中电流的4倍
【答案】AD
【解析】
【详解】A. 由图线得,测试者呼出的气体中酒精浓度越低,气敏电阻的阻值越大,根据欧姆定律,电阻的阻值越大,电压表示数与电流表示数比值越大,A正确;
B. 因为电源的内阻未知,无法确定电源的输出功率的变化情况,B错误;
CD. 因为气敏电阻的阻值随酒精浓度c成反比
根据闭合电路欧姆定律得
解得
D正确,C错误。
故选AD。
10. 在如图所示的电路中,闭合开关,当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用、、和表示,电表示数变化量的大小分别用、、和表示。下列比值正确的是( )
A. 不变,不变 B. 变大,变大
C. 变大,不变 D. 变大,不变
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.R1是定值电阻,有
都不变,故A正确;
BC.当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,R2变大,R2是可变电阻,有
所以变大,根据闭合电路欧姆定律得
则
不变,故B错误,C正确;
D.根据欧姆定律得
R1不变,R2变大,可知变大,又根据闭合电路欧姆定律得
则知
保持不变,故D正确。
故选ACD。
三、非选择题:本题共5小题,共57分。11、12、13题每空各3分。14题5分,15题7分。考生根据要求做答。
11. 实验中的各种量程的电流表和电压表都是通过将灵敏电流计(表头)与电阻串并联改装而来的。对电表改装时必须知道表头的内阻,一般可采用半偏法测量表头电阻。某同学将一灵敏电流计(量程250µA,标记的内阻为600Ω)改装成量程6V的电压表,并利用标准电压表进行校准。图甲是校准电表的电路图。虚线框内的部分是改装后的电压表,V0是标准电压表(量程6V)。已知电阻箱R1、R2调节范围为0~9999.99Ω。
(1)若将图甲中电阻箱R1的阻值调为200Ω,则R2=__________Ω。
(2)对比校准正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,当标准电压表的示数如图乙所示时,微安表(改装后电压表)的示数如图丙所示,由此可以推测出改装电压表量程的真实值____________(选填“大于”或“小于”)6V。
(3)重新调整:通过检测发现电阻箱R1、R2阻值是准确的,而微安表标记的内阻不准确,这是改装电压表量程的真实值不是6V的原因。为了精确测量灵敏电流计的电阻,该同学设计的如下电路并进行测量:
A.先将R1的阻值调到最大,闭合S1,调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度;
B.闭合S2,调节R1和R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半;
C.记下R2的阻值。
指出上述步骤中的错误:________________________________________________________。
【答案】 ①. 5850 ②. 小于 ③. 闭合S2后不应该再调节R1的阻值
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由欧姆定律得
代入数据可得
(2)[2]由图乙可得标准电压表示数为3.2V,由图丙可以看出微安表的示数为
改装电压表两端电压
即改装后电压表的示数大于实际值,所以改装后电压表量程的真实值小于6V;
(3)[3]题中是使用半偏法测电表内阻,故调节的阻值,先使电流表的指针偏转到满刻度,然后闭合S2,保持不变,调节的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半,并记下的阻值,所以闭合S2后,不应该再调节R1的阻值。
12. 某实验小组做“测量某一均匀新材料制成的金属丝的电阻率”实验。
(1)先用螺旋测微器测量电阻丝的直径,示数如图甲所示,其直径_______;用图乙的毫米刻度尺测出电阻丝的长度_______;
(2)再用多用电表粗测的电阻,当用“”挡时发现指针偏转角度过大,应该换用________(选填“”或“”)挡,进行正确操作后,指针静止时位置如图丙所示,其读数为________;
(3)为了能比较精确地测量的阻值,实验小组设计电路图如图丁所示,实验室提供了如下的实验器材,电流表应选用_______,定值电阻应选用________;为了滑动变阻器调节方便,并让电压变化范围尽量大一些,滑动变阻器应选用_______;(均填仪器前的字母代号)
A.直流电源(电动势,内阻可忽略不计);
B.电流表(量程,内阻);
C.电流表(量程为,内阻);
D.电压表(量程为,内阻);
E.定值电阻();
F.定值电阻();
G.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为);
H.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为);
I.开关一个,导线若干。
【答案】 ①. 0.399##0.400##0.401 ②. 9.14##9.15##9.16 ③. “” ④. 10.0 ⑤. B ⑥. E ⑦. G
【解析】
【详解】(1)[1]电阻丝直径为
[2]电阻丝的长度
(2)[3]用“”挡时发现指针偏转角度过大,可知电阻丝的电阻较小,应该换用“”挡。
[4]图丙的读数为
(3)[5][6][7]由电压表的量程值6V、待测电阻粗测值可知,待测电流的最大值约为0.6A,因此两个电流表均不能直接选用,可将量程为30mA的电流表与定值电阻并联,改装成量程为0.6A的电流表,此时接入定值电阻阻值为
故电流表选B,定值电阻选E。待测电阻阻值较小,为了滑动变阻器调节方便,并让电压变化范围尽量大一些,滑动变阻器应采用分压式接法,选用阻值较小的G。
13. 一实验小组要测量某电源的电动势和内阻。所用器材为:电压表(量程1V;内阻未知),电阻箱(最大阻值9999.9Ω),定值电阻R01=300Ω,定值电阻R02=3000Ω。先利用图甲所示电路测量电压表的内阻,再利用图乙所示电路测量电源的电动势和内阻(甲、乙两图中使用的是同一电源)。
(1)按图甲连接好电路,将电阻箱的阻值调到最大,闭合S。调节电阻箱的阻值,当电压表示数为0.5V时,电阻箱接入电路的阻值为7470Ω;继续调节,当电压表示数为1V时,电阻箱接入电路的阻值为2985Ω。若忽略电源内阻的影响,则电压表的内阻为___________Ω,此值__________(填“大于”、“小于”或“等于”)实际值。
(2)图乙电路中,用定值电阻R0扩大电压表的量程,使其接近电源电动势,则应选取___________(填“R01”或“R02”)。
(3)将图乙电路中S闭合,调节电阻箱阻值R,读取电压表对应示数U(原刻度盘没变),利用R、U数据绘制图像如图丙,所得图线为直线,其纵截距为a,直线上某点的坐标为(c,b)。原电压表内阻用RV、定值电阻的阻值用R0表示,忽略改装后电压表对电路的影响,则电源电动势的测量值可表示为_________,内阻的测量值可表示为__________。
【答案】 ①. 1500 ②. 大于 ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1] [2]忽略电源内阻的情况下,电压表与电阻箱的电压之和为定值,即
代入数据解得
考虑电源内阻情况下
得
测量值大于实际值。
(2)[3]由(1)可知,电源电动势约为2.99V,选取阻值为3000Ω的定值电阻可以将电压表量程扩大为3V。
(3)[4] [5]根据闭合电路欧姆定律
即
结合图像有
,
所以
,
14. 如图所示,电源电动势,电源内阻,电阻,,,电容器的电容,。电路中均断开,当合上,求该过程通过的电量。
【答案】
【解析】
【详解】电路中均断开,当合上,R3相对于导线,则电路中电阻R1、R2串联,电容器C1的电压等于电阻R2的电压,即为
电容器C2的电压等于路端电压,为
根据
Q=CU
得电容器C1的电量
Q1=C1U1=4×10-6×4C=1.6×10-5C
电容器C2电量
Q2=C2U=1×10-6×10C=1.0×10-5C
电容器C1右侧与电容器C2下侧都带负电,电流都通过电阻R3,因此通过R3的电量为
15. 如图所示,电源电动势E=27 V,内阻r=2 Ω,固定电阻R2=4 Ω,R1为光敏电阻.C为平行板电容器,其电容C=3pF,虚线到两极板距离相等,极板长L=0.2 m,间距d=1.0×10-2m.P为一圆盘,由形状相同透光率不同的二个扇形a、b构成,它可绕AA′轴转动.当细光束通过扇形a、b照射光敏电阻R1时,R1的阻值分别为12 Ω、3 Ω.有带电量为q=-1.0×10-4C微粒沿图中虚线以速度v0=10 m/s连续射入C的电场中.假设照在R1上的光强发生变化时R1阻值立即有相应的改变.重力加速度为g=10 m/s2.
(1)求细光束通过a照射到R1上时,电容器所带的电量;
(2)细光束通过a照射到R1上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,求细光束通过b照射到R1上时带电微粒能否从C的电场中射出.
【答案】(1)(2)带电粒子能从C的电场中射出
【解析】
【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流,再由欧姆定律求出电容器的电压,即可由Q=CU求其电量;细光束通过a照射到R1上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,电场力与重力二力平衡.细光束通过b照射到R1上时,根据牛顿第二定律求粒子的加速度,由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从C的电场中射出.
【详解】(1)由闭合电路欧姆定律,得
又电容器板间电压,得UC=6V
设电容器的电量为Q,则Q=CUC解得
(2)细光束通过a照射时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,则有
解得
细光束通过b照射时,同理可得
由牛顿第二定律,得解得
微粒做类平抛运动,得,
解得,所以带电粒子能从C的电场中射出.
【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动,解题的关键是明确带电粒子的受力情况,判断其运动情况,对于类平抛运动,要掌握分运动的规律并能熟练运用.
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