2024-2025学年山东省烟台市招远市第二中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年山东省烟台市招远市第二中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析），共12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。

一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.干电池和太阳能电池等不同电源产生电动势原理不同。下列关于电动势说法正确的是( )
A. 电动势是闭合电路中电源两极间的电压
B. 电动势越大，电源储存的能量越大
C. 电源电动势大小与连接的外电路有关
D. 在闭合电路中，电源电动势等于外电路电压与内电路电压之和
2.锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作。图为常用手机锂电池的内部结构，某过程中Li+从负极脱嵌通过膈膜嵌入正极。此锂电池的电动势为3.7V，则此过程
A. 将锂电池接入电路，锂电池两端电压为3.7V
B. 电池内部电流方向从正极到负极
C. 在电池中电荷量的单位通常表示为kW⋅ℎ
D. 电源内部每搬运一个Li+非静电力做功3.7eV
3.图甲为某电源的U−I图线，图乙为某小灯泡的U−I图线，则下列说法中正确的是( )
A. 电源的内阻为5Ω
B. 小灯泡的电阻随着功率的增大而减小
C. 把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.3W
D. 把电源和小灯泡组成闭合回路，电路的总功率约为0.4W
4.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与其接入电路的有效阻值Rr的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
A. 图乙中滑动变阻器的最大功率P2=4.5W
B. 滑动变阻器消耗功率最大时，定值电阻R也消耗功率最大
C. 图乙中R1=6Ω，R2=12Ω
D. 调整滑动变阻器Rr 的阻值，可以使电源的输出电流达到2A
5.如图所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电压表读数为7.0V.则以下判断中不正确的是( )
A. 电动机的电流为14A
B. 电动机的电功率为14W
C. 电动机输出功率为12W
D. 电源的输出功率为20W
6.如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，电阻R1：R2：R3：R4=3：2：1：1，开关S断开，现将S闭合，由S闭合到电路稳定的过程中通过R3的电量是( )
A. EC5B. 2EC5
C. 3EC5D. EC
二、多选题：本大题共6小题，共30分。
7.下列说法正确的是
A. 欧姆定律是个实验定律，所以它适用于所有的电学元件
B. 电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程，其实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功
C. 不同的电源，非静电力做功的本领不同，因而电源的电动势不同
D. 在闭合电路中，当外电路断开时，路端电压等于零；当外电路短路时，电路中的电流无穷大
8.如图所示为某型号的直轨式小吊机，其配备的电动机可以将重物吊起后转移至窗口或空间狭小的室内。电动机的输入电压为220V，当将质量为100kg的重物以0.6m/s的速度沿竖直方向匀速提升时，通过电动机的电流为4A。已知重力加速度g=10m/s2，不考虑其他阻力，下列说法正确的是( )
A. 电动机内部线圈电阻为55Ω
B. 此时电动机输出功率为600W
C. 刚启动时通过电动机的电流大于4A
D. 电动机空载时内部线圈消耗的功率为880W
9.如图所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内( )
A. 充电宝输出的电功率为UI+I2rB. 手机电池内阻r=UI
C. 手机电池产生的焦耳热为I2rtD. 手机电池储存的化学能为UIt−I2rt
10.在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，平行板电容器C的两金属板水平放置，R1和R2为定值电阻(R1>r)，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流表，A为理想电流表，开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态，在滑片P向下移动的过程中，下列说法正确的是( )
A. A表的示数减小B. 油滴向下运动
C. G中有b→a的电流D. 电源的效率减小
11.如图所示，电路中定值电阻R的阻值大于电源内阻r的阻值，开关S闭合，平行板电容器中带电质点P原处于静止状态，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3；的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A1示数变化量的绝对值为ΔI1，下列说法正确的是( )
A. 质点将向下运动，理想电流表A2中有从a流向b的瞬间电流
B. ΔU3ΔI1>U1I1>ΔU2ΔI1
C. 电源的输出功率减小
D. 电源的效率变小
12.如图所示，直线a、抛物线b和c分别为某一直流电源外接纯电阻电路中的总功率PE、外电路功率PR、电源内阻发热功率Pr随路端电压U变化的图线，但具体对应关系未知，根据图像可判断( )
A. PE−U图像对应图线a，由图知电源电动势为3V，内阻为1Ω
B. PR−U图像对应图线b，外电路电阻为1.5Ω时，输出功率有最大值为2.25W
C. Pr−U图像对应图线b，由图知电源电动势为9V，内阻为3Ω
D. PR−U图像对应图线c，由图知外电路最大功率为2.25W
三、实验题：本大题共1小题，共12分。
13.实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的U−I图像如图2所示。
(1)图1的电路图为下图中的__________。(选填“A”或“B”)
(2)如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图2得到该电池的电动势
E=__________V，内阻r=__________Ω。
(3)实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图2中重新绘制U−I图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将__________，与纵坐标轴交点的数值将__________。
(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
四、计算题：本大题共2小题，共34分。
14.如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U=12V，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5A，且电动机的内阻rM=1Ω；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4A，且电解槽内阻rA=2Ω。求：
(1)电炉子的电阻及发热功率；
(2)电动机的机械效率；
(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率。
15.如图所示，甲图中变阻器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中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。
(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U−I图像中的哪一条直线？
(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少？
(3)求出电源的电动势和内阻；
(4)滑动变阻器的最大功率是多少？
答案解析
1.D
【解析】AD.电动势等于电源没有接入电路时两端的电压，在闭合回路中，电源电动势等于外电路电压与内电路电压之和，故A错误，D正确；
B.电动势大小是反映非静电力做功能力大小的，与所储存的电能无关，故B错误；
C.电源电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关，故C错误。
故选D。
2.D
【解析】A、Li+从负极脱嵌通过膈膜嵌入正极，表明锂电池现在处于放电状态，将锂电池接入电路，锂电池两端电压为路端电压，要小于3.7V，故A错误；
B、电池内部电流方向从负极到正极，故B错误；
C、kW⋅ℎ是能量的单位，电荷量的单位为mA·ℎ，故C错误；
D、根据电源电动势的定义，可知电源内部每搬运一个Li+非静电力做功W=e×3.7V=3.7eV，故D正确。
故选D。
3.C
【解析】A、根据U=E−Ir可得图象与纵轴的交点表示电动势，图象的斜率绝对值表示内阻，则由图甲可知，电动势为：E=1.5V，内阻为：r=1.5−1.00.3Ω=53Ω，故A错误；
B、根据乙图，I越大时，功率(P=UI)越大，图乙上的点与原点连线的斜率表示电阻，随着I的增大，该斜率变大，则电阻变大，故B错误；
C、把电源和小灯泡组成闭合回路，将甲、乙两图叠加到一起，两U−I曲线的交点即小灯泡的电压、电流，故U=0.5V，I=0.6A，所以，小灯泡的功率为：P=UI=0.5×0.6W=0.3W，故C正确；
D、回路中的总功率为：P总=EI=1.5×0.6W=0.9W，故D错误。
故选：C。
4.C
【解析】AC.由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电源外电阻R等于内阻r时，输出功率最大，最大值为Pm=E24r，把定值电阻看成电源内阻，由图乙可知，当Rr=R1=R+r=6Ω，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2=E24R+r=1.5W，由乙图可知P1=E2×3 Ω(3 Ω+R+r)2=E2R2(R2+R+r)2，解得R2=12Ω，故A错误；C正确；
B.当回路中电流最大时，即Rr=0时，定值电阻R消耗的功率最大。故B错误；
D.当滑动变阻器Rr的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为Im=ER+r=1A，则调整滑动变阻器Rr的阻值，不可能使电源的输出电流达到2A。故D错误。
故选C。
5.A
【解析】解：A、根据闭合电路欧姆定律得：E=U+I(R0+r)，代入数据解得电路中的电流为：I=2A，根据串联电路的特点，可知电动机的电流为I=2A，故A错误；
BC、根据功率公式，可得电动机的电功率为：P总=UI=7×2W=14W
电动机的发热功率为：P热=I2R=22×0.5W=2W
所以电动机的输出功率为：P出=P总−P热=14W−2W=12W，故BC正确；
D、电源的输出的功率为：P输出=EI−I2r=12×2W−22×1W=20W，故D正确。
本题选择不正确的，
故选：A。
根据闭合电路欧姆定律求得电路中的电流，在计算电功率的公式中，电功率用P=IU来计算，发热的功率用P=I2R来计算，电动机的电动机的输出功率为P出=P总−P热；电源的输出的功率为P输出=EI−I2r。
本题考查非纯电阻电路问题，对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的。
6.D
【解析】解：设R4=R，则R1=3R，R2=2R，
开关S断开电路稳定时，电容器的电压就是R2的电压，
R2的电压为：U2=ER1+R2R2=25E，
电容器上极板带正电：Q2=CU2=25CE，
开关S闭合时，电容器的电压就是R1的电压，
R1两端的电压，U1=R1R1+R2E=35E，电容器下极板带正电：Q1=CU1=35CE，则流过R3的电量△Q=Q1+Q2=CE，故ABC错误，D正确。
故选D。
7.BC
【解析】A.欧姆通过实验得出欧姆定律，欧姆定律对金属和电解质溶液都适用，但对气体导电和半导体元件不适用，故 A错误;
B.电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程，其实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，故 B正确;
C.电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势E来表明电源的这种特性，故C正确;
D.当外电路断开时，电路中电流为零，电源的内电压为零，根据闭合电路欧妈定律可知，路端电压等于电动势，不等于零;当外电路短路时，R=0，可得I=Er，故电流不是无穷大，故 D错误。
8.BC
【解析】A.设电动机内部线圈电阻为r
UI=I2r+mgv
解得 r=17.5Ω ，A错误；
B. 此时电动机输出功率为
P出=mgv=600W
B正确；
C. 刚启动时，电动机不转，是纯电阻电路，通过电动机的电流为
I′=Ur=22017.5A=12.6A
C正确；
D. 电动机空载时的电流一定小于额定电流4A，输入功率一定小于880W，内部线圈消耗的功率一定小于880W，D错误。
故选BC。
9.CD
【解析】解：A、充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为UI，故A错误；
B、手机电池内阻r=U内I，而U内C、根据焦耳定律可得手机电池产生的焦耳热应为Q=I2rt，故C正确；
D、充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为：E=UIt−I2rt，故D正确。
故选：CD。
充电宝和手机都是非纯电阻，其电功率只能用P=UI计算，产生的焦耳热只能用Q=I2rt计算，根据能量守恒列式求解手机电池储存的化学能。
本题考查了闭合电路的欧姆定律，知道手机充电电路为非纯电阻，解题关键是区分热功率与电功率的计算式，掌握焦耳定律的计算公式。
10.BD
【解析】A.滑片向下移动，R的有效电阻变小，外电组减小，电路的总电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律，总电流变大，则A表的示数变大，A错误；
B.电容器两极板间的电压为
U=E−I(r+R1)
总电流变大，其他量不变，故U变小，根据
E=Ud
电容器板间场强变小，油滴受到的电场力变小，故油滴向下加速运动，B正确；
C.电容器两端的电压变小，根据
Q=CU
电容器所带电荷量减小，则电容器放电，故G中有由a→b的电流，C错误；
D.电源的效率
η=UIEI=UE
滑片向下移动，R的有效电阻变小，外电路的总电阻变小，则外电压变小，则电源的效率减小，D正确。
故选BD。
11.ABD
【解析】A.由闭合电路欧姆定律：U2+I1r=E，I1=ER滑+R+r，因R滑减小，则I1增加，U2减小，又U2=U3+I1R，所以U3减小，UC=U3，Q=CUC，则Q减小，电容器放电，理想电流表A2中有从a流向b的瞬间电流，又qE场强=F电，E场强=UCd，则E场强减小，qE场强B.又ΔU2=r·ΔI1，ΔU1=ΔI1·R，且U1=I1·R，U3+I1(R+r) =E，ΔU3=ΔI1(R+r)，则△U3ΔI1>U1I1>ΔU2ΔI1，故B正确；
CD．因为R外=R滑+R>r，又R滑减小，则P输出增大，η=R外R外+r×100％=11+rR外×100％，则η减小，故C错误，D正确。
12.AD
【解析】A.总功率PE=EI=E⋅E−Ur=−ErU+E2r，可知PE−U图象对应图线a。由数学知识得知，图象a的斜率大小k=−Er=−3；当U=0时，PE=E2r=9W，联立解得E=3V，r=1Ω，故A正确；
BD.当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为1Ω时，输出功率最大，最大输出功率为Pm=(12E)2R=E24r=324×1W=2.25W，故B错误 ，D正确；
C.由于电源内阻的发热功率为 Pr=(E−U)2r，由数学知识可知，Pr−U图象的对应图线b，得E=3V，故C错误。
13.(1)B ；
(2)4.5；1.8；
(3)不变；变大
【解析】(1)通过观察实物图可知电压表接在电源两端，故电路图为B；
(2)根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir
有U=−Ir+E
则 U−I 图线在纵轴上的截距表示电池的电动势E，斜率的绝对值是电池的内阻r，根据图像可知，纵轴截距为4.5，横轴截距为2.5，结合上述分析可知电池电动势 E=4.5V ；内阻r=4.52.5Ω=1.8Ω
(3)分析测量电路可知系统误差的来源是电压表的分流作用，使得电流表的示数小于流过电池的电流，考虑电压表内阻 RV 的影响，流过电压表的电流为IV=U测RV
可知流过电池的电流为I=I测+U测RV ， I>I测
因电压表内阻 RV 不变，随着电压 U测 值减小，电压表电流 IV 减小，当电压 U测 值趋于0时，I=I测 ，在图2中重新绘制的 U−I 图线如图所示
故新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将不变，与纵坐标轴交点的数值将变大。
14.(1)当 S1 闭合， S2 、 S3 断开时，电炉子接入电路。电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得电炉子的电阻
R=UI1=126Ω=2Ω
其发热功率
P=UI1=12×6W=72W
(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律，有
I2U=I22rM+P输出
所以
η=I2U−I22rMI2U×100%=5×12−52×15×12×100%≈58.3%
(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律知
P化学=I3U−I32rA
所以
P化学=4×12−42×2W=16W

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.解：(1)当变阻器的滑动片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，由图分析可得V1对应AC、V2对应BC；
(2)由题意得：U1=IR0，则R0= ΔU1 ΔI = 6−1.5 2−0.5Ω =3Ω，当滑动变阻器取最大值时，电流最小：Imin=0.5A，而UR=UB−UA=7.5V−1.5V=6V，所以：Rmax= UR Imin = 6 0.5 Ω=12Ω；
(3)根据闭合电路欧姆定律有：U2=E−Ir，即：E=7.5+0.5r，E=6+2r，解得：E=8V，r=1Ω；
(4)当R=R0+r=4Ω时，变阻器消耗的电功率最大，UR=E2=4V，PR=UR2R=424W=4W。
【解析】本题考查了闭合电路欧姆定律及其应用，解题的关键是对物理图象的理解，可以把本题看成动态分析问题，来选择两电表示数对应的图线。
(1)当变阻器的滑动片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，来判断两个电压表的示数对应的图线。
(2)定值电阻R0等于图线AC的斜率大小，由数学知识求出图线的斜率求解R0；当滑动变阻器取最大值时，电流最小，由图读出电流的最小值，由欧姆定律求出变阻器的总电阻R；
(3)图线BC反映路端电压与电流的关系，其斜率大小等于电源的内阻，由数学知识求出电源的内阻，再由闭合电路欧姆定律求出电源的电动势(4)将定值电阻和电源当作一个等效电源，当等效电源的内电阻和变阻器电阻相等时，等效电源输出功率最大。