2024-2025学年山东省泰安第二中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年山东省泰安第二中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析），共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.一台正在打扫房间卫生的扫地机器人，工作电压为20V，工作电流为10A。在它打扫一分钟的时间里，电流做的功为( )
A. 200JB. 1200JC. 2000JD. 12000J
2.扫地机器人能有效清除地板上的灰尘等颗粒垃圾．若扫地机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，则
A. 通过线圈的电流小于UrB. 通过线圈的电流等于Ur
C. 电动机的电功率为I2rD. 电动机输出的机械功率为UI
3.如图所示的U−I图像中，直线a为一个电源的路端电压与电流的关系，直线b是电阻R的电压与电流的关系。下列判断正确的是( )
A. 该电源的电动势为3V
B. 该电源的内阻为2Ω
C. 该电阻R为2Ω
D. 若该电阻与电源连接成闭合电路，电源的输出功率为12W
4.在如图所示的电路中，电源电动势E和内阻r均为定值，当外电路电阻R发生变化时，回路电流I、路端电压U、内电压U′都将随之发生变化．下列图像能正确表示其变化规律的是( )
A. B. C. D.
5.如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变)，R1和R2为定值
电阻，R3为光敏电阻，其阻值的大小随照射光强度的增强而减小．闭合开关S后，将照射光强度增强，则( )
A. 电路的路端电压将增大B. 灯泡L将变暗
C. R2两端的电压将增大D. R1两端的电压将增大
6.如图所示，当电路里滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时( )
A. 电容器C两端的电压增大B. 电容器C两极板间的电场强度减小
C. 电压表的读数减小D. R1消耗的功率增大
7.如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10W、10W、4W，则此电路中允许消耗的最大功率为( )
A. 14WB. 15WC. 18WD. 24W
8.某同学利用理想电流表、电阻箱和定值电阻(阻值为R0)等器材测量电源的电动势和内阻，实验电路如图所示，闭合开关S，调节电阻箱R改变其阻值，可测得多组I、R数据。为了减少偶然误差，用图像法处理数据，以1I为纵轴、R为横轴，作出1I−R图像。若图像的斜率为k，纵坐标截距为b，则电源的电动势E和内阻r分别为( )
A. 1k,bk+R0B. 1k,bk−R0
C. k,kb+R0D. k,kb−R0
9.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( )
A. 电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B. W=UIt适用于任何电路，而W=I2Rt=U2Rt只适用于纯电阻电路
C. 在非纯电阻电路中，UI>I2R
D. 焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路
10.如图所示为某一电源的U−I图像，由图可知( )
A. 电源电动势为2V
B. 电源内阻为0.3Ω
C. 电源短路时电流为5A
D. 路端电压为1.2V时，电路中的外电阻为0.6Ω
11.某电动机提升重物的装置如图所示，电源的电压为120V，不计内阻。重物的质量m=50kg。当电动机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I=5A，重力加速度g取10m/s2，则下列判断正确的是( )
A. 电动机消耗功率600WB. 电动机的机械功率450W
C. 电动机线圈电阻为6ΩD. 电动机的效率为65%
12.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。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=2W
B. 图乙中R1=6Ω,R2=12Ω
C. 滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大
D. 调整滑动变阻器RP的阻值从最右端滑到最左端，电源的效率一直增大
二、非选择题：本大题共4小题，共44分。
13.（8分）某实验小组同学利用以下器材设计改装制作欧姆表，改装电路如图所示，通过调节开关S所接位置，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。
A.电池(电动势E)
B.电流表G(满偏电流Ig=2mA，内阻Rg=120Ω)
C.滑动变阻器R1
D.定值电阻Ra
E.定值电阻Rb
F.开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干
(1)用该欧姆表测电压表内阻时，红表笔应接电压表的_____(填“+”或“−”)接线柱。
(2)当开关S掷向_____(填“a”或“b”)，欧姆表的倍率是“×10”倍率，现将两表笔短接，调节滑动变阻器R1，使电流表G满偏，此时通过滑动变阻器的电流为40mA，则定值电阻Ra+Rb=_____Ω
(3)再将此欧姆表调至“×100”倍率，两表笔短接，调节滑动变阻器R1，使电流表G满偏，再测量电压表内阻，电流表G指针向右偏转整个表盘满刻度的23，此时电压表示数为4V，通过计算可知，该电压表内阻为_____Ω。
14.（10分）某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验。
(1)他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得到电压表的内阻为3.00×103Ω，此时电压表的指针也偏转了。已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5V，则电压表的示数应为______________V(结果保留两位有效数字)。
(2)为了更准确地测量该电压表的内阻Rv，该同学设计了图2所示的电路图，实验步骤如下：
A.断开开关S，按图2连接好电路； B.把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；
C.将电阻箱R0的阻值调到零； D.闭合开关S；
E.移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V的位置；
F.保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V，读出此时电阻箱R０的阻值，此值即为电压表内阻Rv的测量值；
G.断开开关S．
实验中可供选择的实验器材有：
a.待测电压表 b.滑动变阻器：最大阻值2000Ω c.滑动变阻器：最大阻值10Ω
d.电阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
e.电阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
f.电池组：电动势约6V，内阻可忽略 g.开关，导线若干
按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：
①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用____(填“b”或“c”)，电阻选用_____(填“d”或“e”)。
②电压表内阻的测量值R测和真实值R真相比，R测____R真(填“>”或“<”)；若RV越大，则|R测−R真|R真越____(填“大”或“小”)
15.（13分）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，电解槽内阻RA=2Ω，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，且电动机输出功率为35W；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4A.求：
(1)电炉子的电阻及发热功率；
(2)电动机的内阻；
(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少．
16.（13分）如图所示，已知电源的电动势为E=10V，内阻r=2Ω，定值电阻R1=0.5Ω，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，求：
(1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大为多少？
(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大为多少？
(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大为多少？
答案解析
1.D
【解析】电流做功为W=UIt=20×10×60J=12000J。
故选D。
2.A
【解析】AB、电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不再成立，通过线圈的电流小于Ur，故A正确，B错误；
C、电动机的电功率为P电=UI，故C错误；
D、电动机的发热功率P热=I2r，输出功率P出=P电−P热=UI−I2r，故D错误。
故选A。
3.B
【解析】AB.由闭合电路欧姆定律可得U=E−Ir，a图线与纵轴交点表示电动势，图线斜率绝对值表示内阻，可得E=6V，r=ΔUΔI=2Ω，A错误，B正确；
C.由电阻R的电压与电流的关系可得R=UI=1Ω，C错误；
D.若该电阻与电源连接成闭合电路，a、b图像的交点即为电路的电流及电源输出电压，则电源的输出功率为P=2V×2A=4W，D错误。
故选B。
4.AB
【解析】由闭合电路欧姆定律有
I=ER+r ①
U=E−Ir=E−ER+r=RR+rE ②
U′=Ir=rR+rE ③
A.根据①式可知，I随R的增大单调递减，但不是线性变化，故A正确．
BD.将②式变形可得 U=11+rRE ，利用数学知识可知B正确，D错误．
C.根据③式可知，C错误．
故选AB．
5.D
【解析】解：A、光敏电阻光照增强，故光敏电阻的阻值减小，电路中的总电阻减小；
由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流增大，所以电源内阻所占电压增大，所以路端电压减小，电流增大，所以R1两端的电压增大，故A错误，D正确；
B、因路端电压减小，同时R1两端的电压增大，故并联电路部分电压减小，则流过R2的电流减小，而总电流增大，所以通过灯泡L的电流增大，所以L变亮，故BC错误；
故选：D。
闭合电路的动态分析问题一般按外电路、内电路再外电路的分析思路进行；分析内电路主要根据总电流及内阻分析内压，而外电路较为复杂，要注意灵活应用电路的性质．
6.A
【解析】D.P下滑时R2接入电路的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，即通过R1的电流减小，根据P=I2R可知R1消耗的功率减小，故D错误；
C.根据闭合电路欧姆定律可知内电压减小，路端电压增大，电压表的读数增大，C错误；
AB.由于通过R1的电流减小，所以R1两端的电压减小，由于路端电压电压增大，故电容器两端的电压增大，根据E=Ud可得电容器C两极板间的电场强度增大，故A正确B错误。
7.B
【解析】由题意知R1=R2=R3=R，P1=10W，P2=10W，P3=4W，
首先分析两个并联电阻R2、R3所允许的最大消耗功率，因为R2与R3并联，则两端电压相等，所以由公式P=U2R知道，R2与R3所消耗的功率一样。已知告诉我们，R2与R3本身允许的最大功率分别是10W和4W，所以R2、R3在电路中允许最大功率只能是4W，否则会超过R2的允许功率；
再分析R1在电路中允许的最大功率。把R2与R3看成一个并联电阻R′，则电路就是R1与R′串联，而串联电路所流过的电流一样，再由P=I2R知道，R1与R′所消耗功率之比等于RR′=2，所以R1上消耗的功率是并联电阻R′上的两倍。如果R2、R3的功率都为4W，则R′的功率就是4W+4W=8W，则R1的功率是2×8W=16W，这样就大于10W，显然不可以。所以只能是R1功率为10W，则R′是R1的功率一半就是5W，而R2与R3的消耗功率一样，所以R2与R3的消耗功率均是R′的一半，为2.5W；
最后计算，R1功率为10W，则R2为2.5W，R3为2.5W，所以总功率最大为10W+2.5W+2.5W=15W，故ACD错误，B正确。
故选B。
8.B
【解析】由题意，根据闭合电路欧姆定律，可得
I=ER+R0+r
整理得
1I=1E⋅R+R0+rE 作出 1I−R 图像，可得
k=1E ， b=R0+rE 则电源的电动势E和内阻r分别为
E=1k ， r=bk−R0
故选B。
9.BCD
【解析】解：
A、电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关，所以A错误；
B、公式W=UIt是计算电路的总功的大小，适用于任何的电路，当为纯电阻电路时，根据欧姆定律I=UR，可以推到出W=I2Rt，W=U2Rt，所以W=I2Rt，W=U2Rt只能适用于纯电阻电路，所以B正确。
C、在不是纯电阻的电路中，UI表示的是总的功率的大小，而I2R只是电路中发热的功率，还有对外做功的功率的大小，所以UI>I2R，所以C正确；
D、焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，所以D正确。
故选：BCD。
电功是表示电流做功的多少，电功率是表示电流做功的快慢，焦耳定律是表示电流产生的热量的多少．
每个公式的使用的条件是不同的，掌握住公式的使用的条件，这是做题的前提条件．
10.ACD
【解析】解：AB、由闭合电路欧姆定律得：U=E−Ir，当I=0时，U=E，由图读出电源电动势E=2.0V，电源的内阻r=|ΔUΔI|=2−0.83Ω=0.4Ω，故A正确，B错误；
C、电源短路时电流为I短=Er=20.4A=5A，故C正确；
D、电路路端电压为1.2V时，代入U=E−Ir，得I=2.0A，根据U=IR，解得R=0.6Ω，故D正确。
故选：ACD。
根据闭合电路欧姆定律得到U与I的关系式U=E−Ir，U−I曲线与纵轴交点表示I=0，是断路状态，纵坐标表示电源的电动势，图线的斜率大小等于电源的内阻。短路时，外电阻R=0，由闭合电路欧姆定律求出短路电流。根据U=E−Ir求出电路路端电压为1.0V时电路中的电流，从而解得外阻。
本题中电源的短路电流，是学生读图时经常出现的错误，把(3,0.8)点的状态当成短路，说明对短路的特点不了解，短路时，路端电压应为U=0。
11.ABC
【解析】A.电动机消耗功率
P=UI=600W
故A正确；
B.电动机的机械功率
P机=mgv=450W
故B正确；
C.对电动机
P−P机=I2r
解得电动机线圈电阻为
r=6Ω
故C正确；
D.电动机的效率
η=P机P×100%=75%
故D错误。
故选ABC。
12.BD
【解析】A.根据电路图，把定值电阻 R 等效看成电源内阻的一部分，即
r等=R+r=6Ω
由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电源外电阻等于内阻时，电源输出功率最大，即
RP=r等=6Ω
时，滑动变阻器此时消耗的功率最大为
P2=E24r等=624×6=1.5W
故A错误；
B.由选项A分析可知
R1=r等=6Ω
时，滑动变阻器此时消耗的功率达最大。根据图乙，可知当 RP=3Ω 时，滑动变阻器消耗的功率等于 R2 时消耗的功率，根据
P=ERP+r等2⋅RP
有
E23+62×3=E2R2+62×R2
求得
R2=12Ω
故B正确；
C.对于定值电阻电流越大功率越大，因此滑动变阻器的阻值为零时功率最大，故C错误；
D.电源的效率为
η=UIEI×100%=R外R外+r=11+rR外
调整滑动变阻器的阻值从最右端滑到最左端时，RP变大，则R外变大，电源的效率一直变大，故D正确。
故选BD。
13.(1)−
(2) a 120
(3)1500

【解析】1)[1]欧姆表黑表笔接电源正极，红表笔接电源负极，由电路图可知红表笔应接电压表的−接线柱。
(2)[1]设欧姆表中值刻度为 R中 ，则欧姆表为“×1”倍率时的欧姆内阻为
R欧1=R中×1=R中
欧姆表为“×10”倍率时的欧姆内阻为
R欧10=R中×10=10R中
欧姆表为“×100”倍率时的欧姆内阻为
R欧100=R中×100=100R中
欧姆表进行欧姆调零时，有
Im=ER欧
欧姆表倍率越高，欧姆表的内阻越大，可知电路的满偏电流越小；由电路图可知，当开关S合向a端，电路的满偏电流较大，欧姆表的倍率是“×10”挡。
[2]因此a档位的干路最大电流是b档位的干路最大电流的十倍，即b档位的电流最大值为4mA，此时有
Ig+IgRgRa+Rb=4mA
得
Ra+Rb=120Ω
(3)[1]将开关S合向b端，欧姆表的倍率是“×100”挡，测量电压表内阻，电流表G指针向右偏转整个表盘满刻度的 23 ，此时电路总电流为
I=23Ig+23IgRgRa+Rb=83mA
又
I=UVRV
联立得
RV=1500Ω
14.(1)1.0
(2)
①c d
②> 小
【解析】
(1)欧姆表的内电阻等于中值电阻，为：R=15×100Ω=1500Ω，
电压表的内电阻为：RV=3000Ω，
故电压表读数为：U=IRV=ER+RV·RV=1.0V；
(2)
①采用电压表半偏法测量电压表内电阻，要保证电压表与电阻箱的总电压保持不变，需要使电压表电阻远大于滑动变阻器的电阻，故滑动变阻器选择小电阻，故选择c，
电阻箱最大电阻不能小于电压表电阻，电压表的电阻约为3000Ω，故电阻箱选择d；
②试验中要保证电压表与电阻箱的总电压不变，但实际上该电压是变化的，
当电阻箱电阻增大时，电压表与电阻箱的总电压略微增加，实验中认为电阻箱和电压表电阻相等，故调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置，此时电阻箱的电压大于1.5V，故电阻箱的电阻大于电压表的电阻，即测量值偏大，
当Rv越大，电压表与电阻箱的总电压偏差越小，系统误差越小，故当Rv越大，则R测−R真R真越小。
15.解：
(1)电炉子为纯电阻，由欧姆定律：r=UI1=2Ω
其发热功率为：PR=UI1=12×6 W=72W
(2)电动机为非纯电阻，由能量守恒定律得：UI2=I22⋅rM+P输出
带入数据解得：rM=1Ω
(3)电解槽工作时，由能量守恒定律得：P化=UI3−I32⋅rA
带入数据解得：P化=(12×4−42×2)W=16W
【解析】对于电动机电路，要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路。
(1)电炉子为纯电阻，根据欧姆定律及发热功率公式即可求解；
(2)电动机为非纯电阻，由能量守恒定律即可求解；
(3)化学能的功率等于总功率减去内阻消耗的功率。
16.(1)电阻 R1 是定值电阻，消耗的功率
P=I2R1=ER1+r+R22R1
当滑动变阻器的阻值 R2=0 时，电阻 R1 消耗的功率最大，此时消耗的电功率为
P1max=E2R1+r2R1=8W
(2)滑动变阻器消耗的功率为
P2=I2R2=(ER1+r+R2)2R2=E2(R1+r)2R2+R2+2(R1+r)
可知当
R2=R1+r=2.5Ω
时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为
P2max=E24R1+r=10W
(3)电源的输出功率为
P出=I2(R1+R2)=(ER1+R2+r)2(R1+R2)=E2R1+R2+r2R1+R2+2r
可知当
R1+R2=r
即
R2=r−R1=1.5Ω
电源的输出功率最大，最大功率为
P出max=E24r=12.5W

【解析】详细解答和解析过程见【答案】