期末复习冲刺03 机械振动 机械波 （培优提升+最新题型）-2023-2024学年高二物理下学期期末复习专题（人教版2019）

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1．如图为某品牌电动牙刷，用充电器对牙刷电池充电，10h即可从零电量至充满。已知电池的电动势为2.4V，内阻为0.5Ω，容量为800mAh，电池剩余电量为总电量的20%时就无法正常使用而需要充电。充满电后每天使用两次，每次平均2分钟，可以连续正常使用30天。则（ ）
A．充电时通过电池的平均电流为64mA
B．正常工作时，电池平均输出功率约为0.72W
C．正常工作时，电池每天消耗的电能约为230J
D．充满电到无法正常使用过程中，电池内阻消耗的总电能约为460J
2．如图所示，电路中平行板电容器C两极板沿水平方向，间距为d，电源电动势为E，内阻忽略不计，电阻箱R1、R2、R3接入电路的阻值均调整为R。闭合开关，电容器充电完成后，一电荷量大小为q的带电粒子P恰好悬浮于两极板的正中间。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．粒子带正电 B．粒子质量为Eq2dg
C．增大R3的阻值，粒子会向下运动D．增大R1的阻值，粒子会向上运动
3．塔吊是建筑工地常用的一种起重设备。如图所示，塔吊将一质量1360kg的货物从地面由静止沿竖直方向匀加速吊起，经过5s功率增加到13.6kW，然后保持功率不变继续拉升货物，货物匀速上升一段距离，在快要到达所需高度时，使货物减速到0，整个过程货物上升的高度为H=20m。塔吊的电动机额定电压为380V，电动机内阻为1Ω。不计各处摩擦和空气阻力产生的能量损耗，重力加速度为g=9.8m/s2，则（ ）
A．货物匀加速运动的加速度为1ms2
B．货物匀速运动的速度为1m/s
C．电动机对货物做的总功为2.72×105J
D．货物匀速运动时，电动机消耗的电功率为15.2kW
4．学习了利用传感器制作简单的自动控制装置的知识后，小新同学马上想到家里过年挂的红灯笼，想把它们也改成光控，即天黑自动亮，天亮自动关。为此，小新利用了光敏电阻（光照增强时，其电阻值减小）设计了一个电路，如图所示。其中，电源内阻不计，电表为理想电表；流经灯泡电流低于某值时视为熄灭；除光敏电阻外，其余均是定值电阻。电压表、电流表示数变化量绝对值为△U、△I。关于此电路，下列说法正确的是（ ）
A．为了达到目的，R1应为光敏电阻
B．随着夜幕降临，电压表的示数会越来越小
C．R3在夜晚的功率高于白天 D．ΔUΔI=R1
5．小明发现摩托车启动过程中，当电动机启动时，摩托车的车灯会瞬时变暗。如图所示为摩托车蓄电池供电简化电路图。若蓄电池的电动势E=12V，内阻r=0.4Ω，车灯的电阻R=2Ω。启动该车时，先接通开关S1打开车灯，再接通开关S2启动电动机，此刻测得流过蓄电池的电流I=10A。在接通开关S1后，下列对电路的分析，正确的是（ ）
A．蓄电池的路端电压，在开关S2接通后比接通前大
B．流过蓄电池的电流，在开关S2接通后比接通前小
C．开关S2接通前，车灯的功率为72W
D．开关S2接通时，车灯的功率为32W
6．太阳能电池在空间探测器上广泛应用。某太阳能电池在特定光照强度下工作电流I随路端电压U变化的图线如图中曲线①，输出功率P随路端电压U的变化图线如图中曲线②。图中给出了该电池断路电压U0和短路电流I0。当路端电压为U1时，工作电流为I1，且恰达到最大输出功率P1，则此时电池的内阻为（ ）
A．r=U1I1B．r=P1I12
C．r=U0I1−P1I12D．r=U0−U1I0−I1
7．如图所示，电阻R1=2.0Ω，R2=3.0Ω，R为一滑动变阻器，电压表、电流表均为理想电表，且电源内阻恒定。现将开关S闭合，调节滑片P，观察电压表和电流表示数的变化。当滑片P距R3左端M点的长度为R3总长度的35时，两个电压表的示数均达到最大值。下面正确的是（ ）
A．滑片P从M端滑向N端过程中，电压表示数之比U1U2不断变大
B．滑片P从M端滑向N端过程中，电流表示数之比I1I2保持不变
C．由于电源内阻未知，所以R3的阻值无法确定
D．若电源内阻r=2.5Ω，电压表示数达到最大值时，电源的输出功率也达到最大值
8．如图甲所示为一个超声波加湿器，如图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12V，定值电阻R0的阻值为30Ω，电流表的量程为0∼200mA，电压表的量程为0∼9V，湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示，其阻值最大为120Ω（图中未画出）。则在电路安全工作的前提下，下列说法正确的是（ ）
A．湿敏电阻R的电流最小值为80mAB．定值电阻R0的电功率范围为0.3W∼1.2W
C．电路消耗的总功率最大值为3.6WD．此装置能监测的湿度范围为30%∼80%
9．一同学希望利用电学方法对长度进行测量，电路图如下，其中电源电动势为6V，内阻为1Ω，电流表量程为0~3A，内阻为1Ω，有一长方体导体材料R，x、y、z方向上棱长分别为d cm、2cm、1cm，先将R沿x轴方向接入电路， 电流表示数1A，再将R沿y轴方向接入电路，电流表示数2A，则下列说法错误的是（ ）
A．d=4cm
B．沿x、y、z三个方向接入R，电源效率最大约为83.3%
C．沿x、y、z三个方向接入R，电流表示数均不会超量程
D．沿x、y、z三个方向接入R，R的功率最小为2W
二、多选题
10．心脏除颤器，又称电复律机，其工作原理是利用高压整流后向储能电容C充电，使电容器获得一定的储能。治疗时，把两电极板放于患者心脏附近，按下放电按钮，在极短的时间内完成放电。一般体外除颤能量在200∼300J之间，最大不超过400J。若心脏除颤器的电容器的电容为C=16μF，在某次治疗时设定除颤能量为200J。在2ms内放电至两极板间电压为0，放电时忽略人体的电阻变化。已知充电后电容器贮存的电能表达式为E=12CU2，其中C表示电容器的电容，U表示充电后电容器极板间的电压，下列说法正确的是（ ）
A．充电完成后，两极板之间的电压为5×103V
B．放电完成后电容器的电容变为0
C．电容器最大的电压约为7×103V
D．该次治疗过程，平均放电电流为20A
11．亚运“黑科技”赛场“场务”机器狗凭借满满科技感出圈，成为“智能亚运”里的一道亮丽风景线。现了解，该机器狗专用的充电电池其部分参数如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．若按充电限制电压给电池充电，则最大充电电流为6A
B．该电池的电动势为22.2V
C．若该电池以2A的电流工作，最多可使用4.5个小时
D．将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能约为7.19×104J
12．2023年9月24日到26日，先进电子材料创新大会在深圳某酒店胜利召开，大会聚焦于“新材料与产业发展新机遇”，瞄准全球技术和产业制高点。某材料研究所把两根不同新材料做成的电阻丝分别接入电路中，A电阻丝电阻率恒为ρ，长为L，直径为D；B电阻丝电阻率恒为2ρ，长为4L，直径为4D。下列说法正确的是（ ）
A．当IA=12IB时，两电阻丝两端的电压相等
B．当UA=12UB时，两电阻丝中通过的电流相等
C．当UA=2UB时，两电阻丝消耗的功率相等
D．当IA=2IB时，两电阻丝消耗的功率相等
13．学习了闭合电路欧姆定律之后，小宇在家里柜中找到一电池，为了研究它的电动势和内阻，首先将该电池按电路图甲连接，R0=1Ω，调节滑动变阻器，通过测量得到该电路中的U−I图线如图乙所示（U和I为理想电压表和电流表的读数）；再用该电池直接与一迷你电动机串联供电使其转动，测得电流为0.5A，电动机线圈内阻为0.5Ω，则下列说法正确的是（ ）
A．电池电动势为1.4V，内阻为2.8Ω
B．电池电动势为1.4V，内阻为1.8Ω
C．电动机的输入功率为0.7W，发热功率为0.125W
D．电动机的机械效率为50%
14．如图甲所示，A、B间电压为U且恒定，滑动变阻器R与Rx并联部分电阻为R0，R0的最大值为Rm（即滑动变阻器总电阻为Rm），移动滑片P的位置，就可以改变Rx两端的电压Ux，多次操作后可以得到UxU−R0Rm图线（图乙中图线1）。更换滑动变阻器，重复实验，得到另一条UxU−R0Rm图线（图乙中图线2），可知：（ ）
A．图线1对应的滑动变阻器总阻值较大
B．图线2对应的滑动变阻器总阻值较大
C．采用图线1对应的滑动变阻器更易于调节Rx电压
D．采用图线2对应的滑动变阻器更易于调节Rx电压
【选做】15．如图所示，真空中有一长直细金属导线MN，沿垂直导线方向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为m、电荷量大小为e，不考虑出射电子间的相互作用，与导线同轴有一半径为R的假想圆柱面。柱面某位置放置一个弧长为a、长度为b的金属片，如图所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为I，电子流对该金属片的压强为P。下列说法正确的是（ ）
A．导线沿垂直导线方向均匀射出的电子速率v0=pabm
B．导线沿垂直导线方向均匀射出的电子速率v0=peabmI
C．单位长度导线单位时间内出射电子的总动能Ek=πReabp2mI
D．单位长度导线单位时间内出射电子的总动能Ek=p2e2a2b22mI2
三、实验题
16．某同学用图甲所示的电路研究通过玩具中小电动机的电流随电压变化规律。
（1）根据图甲所示电路图将图乙中实物连线补充完整 ；
（2）缓慢移动滑动变阻器滑片，使电动机两端的电压从零开始增大，同时观察电动机的运转状态并记录电压表示数U和电流表的示数I，根据实验数据得到电动机的I−U图像如图丙所示：
（3）由图丙可知，该电动机的内阻约为 Ω（结果保留两位有效数字）；
（4）由图丙可知，当电动机两端电压在2~3V之间逐渐增大时，若该电动机内阻阻值变化忽略不计，则电动机的机械效率逐渐 （选填“增大”或“减小”）。
17．为测定一硅光电池的电动势和内电阻，某兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，图中R为滑动变阻器，电压表的量程为0~3V，内阻约为3kΩ，电流表的量程为0~300mA，内阻为2Ω。在光照强度保持不变的条件下进行下述实验：
（1）根据所选实验电路图连接好电路，使滑动变阻器滑片位于适当位置，闭合开关，记录电流表和电压表对应的读数I和U；改变滑动变阻器滑片位置，记录多组电表读数；
（2）根据数据作出U−I图像，如图乙所示。可求得该硅光电池的电动势E= V；
（3）当U=2.00V，此时硅光电池的内阻为 Ω（结果保留2位有效数字）；根据图像可知，电池的内阻 （填“是”或“不是”）常数；
（4）若将阻值为24Ω的定值电阻接在该电池两端，则电阻的实际功率是 W。
18．现要测量一个量程为0~200μA电流表G的内阻rg，并对测量误差进行定量探究。实验室准备的仪器有：
待测电流表G；
电源（电动势3.0V，内阻不计）；
滑动变阻器R1（最大阻值为20kΩ）；
电阻箱R2（最大阻值为999.9Ω）；
开关S1、S2，导线若干。
（1）该同学的实验电路图如图甲所示，请在图乙中连接电路实物图 。
（2）有以下操作步骤：
①断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表G满偏。 ②将R1调到最大。
③连接好电路。 ④断开S1、S2，拆除导线，整理好器材。
⑤闭合S2，调节R2，使电流表G的示数为100μA，此时，电阻箱示数如图丙。
上述操作步骤正确的顺序为 ；测得电流表G的内阻rg＝ Ω。
（3）误差探究：设电源电动势为E，电流表G的满偏电流记为Ig，内阻记为rg，电流表G的指针指在100μA时电阻箱的读数记为R20。则rg−R20rg= （用Ig、rg、E表示）。根据探究结果知，为了减小本实验误差，应尽可能选用电动势 （填“较大”或“较小”）的电源。
19．单股单芯的电线根据其铜芯的横截面积可分为“1.5平方（毫米）”、“2.5平方（毫米）”、“4平方（毫米）”等规格，家庭照明电路一般选用1.5平方（毫米）的电线。小东同学家里在做电路改造，为了检验家里购买的“1.5平方（毫米）”电线铜芯是否合格，他从刚购买的电线中取米一圈进行检测。已知铜的电阻率ρ0=1.7×10−8Ω⋅m。
该同学手头有以下器材可供选择：
待测电线Rx：铜芯长度为L，直径为d 电流表A1：量程为0~30mA，内阻r1=40Ω
电流表A2：量程为0~2mA，内阻r2=100Ω 电阻箱R1：最大阻值为999Ω
定值电阻R2：阻值为10Ω 滑动变阻器R3：最大阻值为20Ω
电池：电动势E=1.5V，内阻r很小 开关K一个、导线若干。
(1)剥去部分电线的外皮，用螺旋测微器测铜芯的直径d，示数如图1所示，则d= mm。
(2)接着，小东设计电路测量电线铜芯的电阻Rx。为了提高精确度，小东先用多用电表的欧姆挡估测待测电线的电阻Rx，发现不管使用欧姆挡的哪个倍率挡，指针的偏角都太大，且示数几乎接近0Ω，于是小东将定值电阻R2与Rx串联后用欧姆挡“×1”挡进行测量，读数如图2所示，则Rx的值约为 Ω。
(3)小东设计如图3所示的电路精确测量Rx的阻值。为了提高测量的精确度，图中电流表A小东应选 （选填“A1”或“A2”），请再从以上器材中选出合适的器材，在虚线框内补充完整电路图，并标明所用器材的代号 。
(4)若电路设计中使用到电流表A1、A2、电阻箱，某次其示数分别用I1、I2、R1表示，则电线铜芯的电阻率ρ= （用题中物理量的字母表示）。计算该值，然后将该值与铜的电阻率进行比较，即可推断铜线是否合格。
(5)判断导线是否合格，还可以采用比较同长度导线电阻的方法。若相同长度的待检测电线的电阻小于等于标准铜导线的电阻，可判断该电线合格。已知长度为1000m的1.5平方毫米标准铜导线的电阻为12.1Ω，若实验中测得70m待检测电线的电阻值与（2）中Rx值相同，则该待检测电线 （选填“合格”或“不合格”）。
四、解答题
20．近年来，随着经济社会发展全面绿色转型步伐加快，绿色电力需求呈快速增长态势。高二物理兴趣小组探究某种型号的光控节能灯，相关电路图如图所示。光敏电阻R随光的亮度的变化如图表所示（遵循一次函数变化规律），电灯泡铭牌上标有“12V，36W”的字样，保护电阻R0=10Ω，图中所有电表均为理想电表。根据以上条件回答下列问题
（1）若将滑动变阻器的滑片向左移动，试判断光敏电阻消耗的功率是变大了还是变小了，电压表V2指针示数是变大了还是变小了？
（2）在光照强度为4cd时，滑动滑片P，当V1和V2示数相同时，电流表的示数为0.5A；当V1=4V2时，电流表的示数为0.6A，求电源电动势E和内阻r。
（3）滑动变阻器的阻值为16Ω时，光敏电阻消耗的功率最大，功率最大为多少？（保留两位有效数字）
21．随着汽车保有量的增多，洗车已经成为生活中的重要行业，如图所示为清洗汽车所用的装置。若水从水枪喷出时的速度大小v=100m/s，近距离垂直喷射到汽车表面，冲击汽车后水的速度为零。已知水枪出水口直径d=4mm，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2，电动机额定电压为220V，正常工作时电动机的效率为75%，π取3，不计水的重力势能的变化和其他阻力。求：
（1）水柱对汽车的平均冲力大小；
（2） 电动机的输入功率；
（3） 电动机的内阻。（结果保留两位有效数字）

22．图甲为某品牌的共享电动自行车，包括电源、纯电阻车灯、电动机的整车简化电路如图乙所示。电动车相关性能参数如下表所示，电池电动势E=48V，车灯电阻RL=90Ω。当S1、S2都接通时，电动车以整车额定功率（电池的总功率）正常工作，电机在额定电压下运转，试求：
（1）总电流I和电池内阻r；
（2）电机正常工作时的输出功率；
（3）70kg的人骑该车以额定功率在水平路面上匀速行驶，阻力为车总重的0.07倍，试求该车在充满电情况下的行驶里程（假设电池可以完全放电，g取10m/s2，结果保留三位有效数字）。
23．如图所示电路，电源电压为6V，两个定值电阻的阻值都是2Ω，滑动变阻器阻值范围为0~8Ω，则：
（1）从保护电路的角度，如果S断开，滑片应接a还是b端？S闭合的时候，滑片应接a还是b端？
（2）S断开的时候，R1两端的电压的最大值和最小值的差即为ΔU1；S闭合的时候，R2两端的最大值和最小值的差即为ΔU2，求二者之比等于多少？
（3）开关断开时，滑动变阻器阻值为多少时，功率最大？最大为多少？
【选做】24．随着生活水平的提升，人们对空气质量的要求也日渐提升，中央新风系统在国内已十分流行。它由风机、进风口、排风口及各种管道和接头组成。安装在吊顶内的风机通过管道与一系列排风口相连，风机启动后，室内受污染的空气经排风口及风机排往室外，使室内形成凹槽负压，这样室外新鲜空气便经进风口进入室内，从而使室内空气中二氧化碳的含量保持在占空气体积的0.03%左右。已知风机的风量Q指风机单位时间内排出空气的体积，风速v指风机排出空气的速度。已知风机的转速受电脑控制，与屋内空气中二氧化碳的含量ρ的平方根成正比。风机的部分参数如表一所示，风机的风速v，风量Q和空气中二氧化碳的含量ρ的关系如表二所示。请回答以下问题：
表一表二
（1）当风机以额定功率运转时，求1min内排出的空气质量及消耗的电能；（已知ρ空气=1.3kg/m3）
（2）当风机以额定功率运转时，求室内二氧化碳的含量；
（3）当风机的风量为0.5m3/s时，风机的转速为多少r/min；
（4）为了保持室内空气清新，小明制作了如图丙的控制风机断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丁所示的周期性变化的电压UAB，定值电阻R=8Ω，D为电子元件，当UAB