安徽省合肥市第一中學(xué)2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期素質(zhì)拓展物理(二) Word版含解析.docx

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合肥一中2022級高二上學(xué)期素質(zhì)拓展2物理試卷一、選擇題(本題共10小題,共46分。1-7題為單選題,每小題4分;8-10題為多選題,每小題6分,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)。1.均勻帶電絕緣圓環(huán)所帶電荷量為Q?,F(xiàn)使圓環(huán)繞垂直圓環(huán)所在平面且過圓心的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動。則環(huán)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的等效電流為( ?。〢.B.C.D.【答案】D【解析】【詳解】ABCD.根據(jù)電流定義式有圓環(huán)繞垂直圓環(huán)所在平面且過圓心的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動,則有可求出等效電流故A、B、C錯誤;D正確故選D。2.如圖所示,長方體金屬塊邊長之比a:b:c=3:1:2,將A與B接入電壓為U的電路中時,電流為I;若將C與D接入電壓為U的電路中,則電流為(設(shè)金屬塊的電阻率不變)()A.IB.9I/4C.4I/9D.2I【答案】B 【解析】【分析】根據(jù)電阻定律可確定AB及CD時電阻,再由歐姆定律即可確定電流.【詳解】設(shè)b長為l;根據(jù)電阻定律可知:;則接AB時,電阻;當(dāng)接CD時,電阻;由歐姆定律可知:;則;故選B.3.如圖所示是將滑動變阻器用作分壓器的電路,A、B為分壓器的輸出端,電源電壓U恒定,若把變阻器的滑片放在變阻器的中間,下列判斷正確的是(  )A.AB間不接負(fù)載時輸出電壓UAB=B.當(dāng)AB間接上負(fù)載R時,輸出電壓UAB>C.負(fù)載電阻R越小,UAB越接近D.接上負(fù)載后要使UAB=,則滑片P應(yīng)向下移動【答案】A【解析】【詳解】A.滑片放在變阻器的中間則變阻器的上半部分和下半部分的電阻相同,都為,AB間不接負(fù)載時輸出電壓就是變阻器下半部分電阻兩端的電壓,上、下部分為串聯(lián),串聯(lián)分壓且與電阻成正比,即UAB=。故A正確;B.當(dāng)AB間接上負(fù)載R時,R與變阻器下半部分的電阻是并聯(lián)關(guān)系。此時并聯(lián)部分的總電阻為所以并聯(lián)部分的電壓小于滑動變阻器的上半部分的電壓。即UAB<。故B錯誤;C.負(fù)載電阻R越小,R與變阻器下半部分電阻并聯(lián)后的總電阻就越小。所以并聯(lián)部分分到的電壓就越小。當(dāng)負(fù)載電阻趨近于零時,并聯(lián)部分的總電阻也趨近于零,并聯(lián)部分分到的電壓也趨近于0。故C錯誤; D.接上負(fù)載后并聯(lián)部分總電阻為UAB<,滑片P向上移動時,滑動變阻器上半部分的電阻減小。下半部分的電阻增大,則并聯(lián)部分的電阻也增大。這樣才有可能使UAB=。故D錯誤。故選A。4.如圖所示為某金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線,MN是曲線上的兩點,過M點的切線和M、N兩點對應(yīng)坐標(biāo)圖中已標(biāo)出,下列說法正確的是( ?。〢.該金屬導(dǎo)體的電阻隨電壓的增大而減小B.該金屬導(dǎo)體兩端的電壓是2.0V時對應(yīng)的電阻是C.該金屬導(dǎo)體的電阻是D.該金屬導(dǎo)體在M點和N點對應(yīng)電阻之比是3:2【答案】B【解析】【詳解】A.根據(jù)歐姆定律I-U圖線上各點與原點連線的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率逐漸減小,說明該金屬導(dǎo)體的電阻隨電壓的增大而增大,故A錯誤;B.該金屬導(dǎo)體M點對應(yīng)的電壓是2.0V,對應(yīng)的電流是0.3A,由電阻的定義得故B正確;C.由于伏安特性曲線不是直線,所以該金屬導(dǎo)體的電阻是變化的,故C錯誤;D.由圖可知,N點對應(yīng)電阻是 金屬導(dǎo)體在M點和N點對應(yīng)的電阻之比是故D錯誤。故選B。5.如圖所示,大量程電壓表、電流表都是由靈敏電流表G和變阻箱改裝而成。已知靈敏電流表G的滿偏電流為,內(nèi)阻為,變阻箱接入電路的阻值為。下列說法正確的是( ?。〢.改裝為0.6A量程的電流表,選擇圖甲,B.改裝為0.6A量程的電流表,選擇圖乙,C.改裝為15V量程的電壓表,選擇圖甲,D.改裝為15V量程的電壓表,選擇圖乙,【答案】D【解析】【詳解】AB.改裝為0.6A量程的電流表,需要并聯(lián)一個電阻,選擇圖甲,根據(jù)歐姆定律有解得AB錯誤;CD.改裝為15V量程的電壓表,需串聯(lián)一個電阻,選擇圖乙,根據(jù)歐姆定律有解得 C錯誤,D正確。故選D。6.一根長為、橫截面積為、電阻率為的金屬棒,棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為,電子的質(zhì)量為,電荷量為。在棒兩端加上恒定的電壓時,棒內(nèi)產(chǎn)生電流,自由電子定向運動的平均速度為,則棒兩端所加電壓的大小為( ?。〢.B.C.D.【答案】C【解析】【詳解】電流的微觀表達(dá)式,電阻定律,根據(jù)歐姆定律得,聯(lián)立得棒兩端所加電壓的大小故選C。7.把兩個相同的靈敏電流計分別改裝成了兩個量程不同的電壓表V1、V2,若把V1、V2分別采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式接入電路,如圖甲、乙所示,兩電路中滑動變阻器與電源均相同,則閉合開關(guān)后,下列說法正確的是()A.圖甲中的V1、V2的示數(shù)不同,指針偏角相同B.圖乙中的V1、V2的示數(shù)不同,指針偏角相同C.圖甲V1和圖乙V1的示數(shù)不可能相同D.圖甲V1和圖乙V2的指針偏角一定相同【答案】B【解析】 【詳解】A.兩個電壓表量程不同,所以內(nèi)阻不同,在圖甲中兩個電壓表是并聯(lián)關(guān)系,根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等,所以兩只電表的示數(shù)相同,但是由于兩只電表的內(nèi)阻不同,故流過兩只電表的電流不同,又因為指針偏轉(zhuǎn)角與流過表頭的電流有關(guān),電流越大,偏轉(zhuǎn)角越大,故A錯誤;B.兩個電壓表量程不同,所以內(nèi)阻不同,在圖乙中兩個電壓表是串聯(lián)關(guān)系,根據(jù)串聯(lián)電路電流相等,又因為指針偏轉(zhuǎn)角與流過表頭的電流有關(guān),所以兩只電表的指針偏轉(zhuǎn)角相同,但是由于兩只電表的內(nèi)阻不同,所以兩個電表的分壓不同,所以兩個表的示數(shù)不同,故B正確;C.圖甲和圖乙兩個電路中總電阻不可能相同,甲圖中定值電阻與滑動變阻器串聯(lián),當(dāng)滑動變阻器的電阻調(diào)節(jié)到比較小時,定值電阻分壓可以與圖乙中電壓表的分壓相同,所以圖甲V1和圖乙V1的示數(shù)可能相同,C錯誤;D.流過圖甲V1中電流可能和圖乙V2中的電流相同,也可能不同,所以指針偏角可能相同,也可能不同,故D錯誤;故選B。8.如圖所示是等量異種點電荷形成電場中的一些點,O是兩電荷連線的中點,E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點,B、C和A、D也相對O對稱。則( ?。〢.B、O、C三點比較,O點場強(qiáng)最弱,B點電勢最高B.E、O、F三點比較,O點電勢最高、場強(qiáng)最弱C.A、D兩點場強(qiáng)相同,電勢不相同D.正試探電荷沿連線的中垂線由E點運動到F點,電場力先做負(fù)功后做正功【答案】AC【解析】【詳解】A.根據(jù)等量異種電荷的電場線分布規(guī)律可知,B、O、C三點位置處,O點處電場線分布要稀疏一些,即B、O、C三點比較,O點場強(qiáng)最弱,B、O、C三點位置處的電場線由,根據(jù)沿電場線電勢降低,可知,B點電勢最高,故A正確;B.根據(jù)等量異種點電荷的等勢線分布規(guī)律可知,中垂線本身就是一條等勢線,即E、O、F三點電勢相等,根據(jù)等量異種電荷的電場線分布規(guī)律可知,E、O、F三點位置處,O點處電場線分布要密集一些,即O點場強(qiáng)最大,故B錯誤; C.A、D對O對稱,根據(jù)等量異種電荷的電場線分布規(guī)律可知,A、D兩點位置處場強(qiáng)大小相等,方向相同,即這兩位置的場強(qiáng)相同,根據(jù)等量異種電荷的電場線分布規(guī)律可知,A位置處電場線由A處指向無窮遠(yuǎn),即A位置的電勢比無窮遠(yuǎn)沿高,而D位置處電場線由無窮遠(yuǎn)指向D位置,即D位置的電勢比無窮遠(yuǎn)沿低,則A點電勢比D點高,故C正確;D.根據(jù)等量異種點電荷的等勢線分布規(guī)律可知,中垂線本身就是一條等勢線,則正試探電荷沿連線的中垂線由E點運動到F點,電場力不做功,故D錯誤。故選AC。9.如圖所示,虛線a、b、c是電場中的三個等勢面,相鄰等勢線間的電勢差相等,實線為一個帶負(fù)電的質(zhì)點僅在電場力作用下的運動軌跡,P、Q是軌跡上的兩點。下列說法正確的是(  )A.質(zhì)點在Q點時電勢能比P點時大B.質(zhì)點在Q點時加速度方向與等勢面a垂直C.三個等勢面中等勢面a的電勢最低D.Q點的電場強(qiáng)度小于P點的電場強(qiáng)度【答案】BD【解析】【詳解】A.由于質(zhì)點所受合力,即電場力垂直于等勢線且指向軌跡的內(nèi)側(cè),即質(zhì)點所受電場力方向垂直于等勢線向下,質(zhì)點由Q到P電場力做負(fù)功,電勢能增大,即質(zhì)點在Q點時電勢能比P點時小,故A錯誤;B.根據(jù)上述可知,質(zhì)點在Q點時的電場力方向與等勢線垂直,方向指向軌跡內(nèi)側(cè),根據(jù)牛頓第二定律可知,質(zhì)點在Q點時加速度方向與等勢面a垂直,故B正確;C.根據(jù)上述質(zhì)點所受電場力方向垂直于等勢線向下,質(zhì)點帶負(fù)電,可知,電場線方向垂直于等勢線整體向上,根據(jù)沿電場線電勢降低,可知三個等勢面中等勢面a的電勢最高,故C錯誤;D.等差等勢線分布的疏密程度能夠間接反映電場的強(qiáng)弱,根據(jù)圖像可知,Q點位置等勢線分布比P點位置要稀疏一些,則Q點的電場強(qiáng)度小于P點的電場強(qiáng)度,故D正確。故選BD。10.在如圖所示的電路中,開關(guān)S閉合后,一帶電油滴恰能靜止于一水平固定的平行板電容器中的P 點。下列說法正確的是( ?。〢.油滴帶負(fù)電荷B.僅將極板M緩慢下移,油滴將向上運動C.僅將極板M緩慢下移,靜電計指針的張角變小D.S斷開后,僅將極板M緩慢下移,油滴靜止不動【答案】AD【解析】【詳解】A.電容器上極板帶正電,可知油滴帶負(fù)電荷,選項A正確;B.僅將極板M緩慢下移,則板間距增加,根據(jù)可知,場強(qiáng)減小,電場力減小,則油滴將向下運動,選項B錯誤;C.僅將極板M緩慢下移,電容器兩板電勢差不變,則靜電計指針的張角不變,選項C錯誤;D.S斷開后,僅將極板M緩慢下移,兩板帶電量Q不變,根據(jù)可得兩板場強(qiáng)不變,則油滴靜止不動,選項D正確。故選AD。二、非選擇題(共54分。其中第11題15分,第12題10分,第13題13分,第14題16分)。11.某實驗小組為測量某種合金絲的電阻率,進(jìn)行了如下操作:(1)用刻度尺測得合金絲的長度為,用螺旋測微器測量合金絲的直徑,示數(shù)如圖1所示,則合金絲的直徑為__________; (2)設(shè)計如圖2所示的實驗電路,用電流表和電壓表測量金屬絲的電阻值。請用筆畫線代替導(dǎo)線,將滑動變阻器接入圖3實物電路中的正確位置__________;(3)正確連接電路后,某次測量時電壓表(量程)和電流表(量程)指針的位置分別如圖4、圖5所示,則電壓__________V,電流__________A;(4)由題給數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)計算該合金絲的電阻率為__________。(保留兩位有效數(shù)字)【答案】①.0.628##0.626##0.627##0.629②.③.1.20④.0.50⑤.【解析】【詳解】(1)[1]合金絲的直徑為 (2)[2]根據(jù)電路圖連接如圖所示:(3)[3]由圖4知,電壓表(量程)示數(shù)為[4]由圖5知,電流表(量程)的示數(shù)為(4)[5]由歐姆定律可得,合金絲的電阻為根據(jù)電阻定律可得帶入數(shù)據(jù)解得12.如圖所示,在該電路施加U=5V的電壓,R1=4Ω,R2=6Ω,滑動變阻器最大值R3=10Ω,則當(dāng)滑動觸頭從a滑到b的過程中,電流表示數(shù)的最小值為多少?【答案】1A【解析】【詳解】解:設(shè)觸頭上部分電阻為,則下部分為 總電阻:當(dāng)時,最大,此時電流表示數(shù)的最小值為:13.密立根用如圖所示的實驗裝置來測定很小的帶電油滴所帶的電荷量。油滴從噴霧器噴出時由于摩擦而帶電,并落入兩塊相互平行的極板M、N之間的區(qū)域(M板帶正電、N板帶負(fù)電),透過顯微鏡尋找那些剛好懸浮在極板間的油滴。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)算出油滴的質(zhì)量,再根據(jù)油滴懸浮時受到的電場力和重力平衡,可計算出油滴所帶的電荷量。(1)若P為從顯微鏡中觀察到的懸浮油滴,則可推知P帶哪種電荷?(2)已知極板M、N之間的距離為d,電壓為U,求兩板之間的電場強(qiáng)度E的大?。唬?)油滴P可視為球體,并測得其半徑為R。已知油的密度為ρ,重力加速度為g,極板M、N之間的距離為d,電壓為U。求該油滴的電荷量q。(提示:球的體積公式)【答案】(1)負(fù)電(2)(3)【解析】【詳解】(1)油滴受向上的電場力,而上極板帶正電,可知P帶負(fù)電.(2)兩板之間的電場強(qiáng)度(3)∵油滴P懸浮∴油滴P受到的重力和電場力平衡即:而: 聯(lián)立以上各式,可得:14.在現(xiàn)代科學(xué)實驗和技術(shù)設(shè)備中,常常利用電場來改變或控制帶電粒子運動。如圖甲所示的裝置由加速區(qū)、靜電分析器和偏轉(zhuǎn)電場三部分組成。在發(fā)射源S處靜止釋放質(zhì)量為m,電荷量為q的正離子,經(jīng)過豎直放置的A、B板間的加速電壓U0后進(jìn)入電場均勻輻射方向分布的靜電分析器,從C點射入沿半徑為R的圓心角為53°的圓弧做勻速圓周運動,且從D點射出,經(jīng)DP從偏轉(zhuǎn)電場的P點射入,水平放置的G、H板間距為d,兩板間加上如圖乙的變化電壓,G為正極板,該變化電壓的最大值也為U0,且周期T遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動時間,G、H板足夠長,離子重力不計。已知,。求:(1)離子到達(dá)C點速度v的大小;(2)圓弧虛線CD所在處電場強(qiáng)度E的大小;(3)若離子源S在T時間內(nèi)均勻發(fā)射N個正離子,則T時間內(nèi)在G板上收集到的離子數(shù)n;(4)離子打到H板上的長度?!敬鸢浮浚?);(2);(3)0.64N;(4)1.08d【解析】【詳解】(1)離子的加速電場中,由動能定理得從而求得 (2)離子在輻射電場中做勻速圓周運動,電場力提供向心力,由牛頓第二定律得聯(lián)立(1)中結(jié)果得到(3)離子在偏轉(zhuǎn)電場中做類斜拋運動,設(shè)電壓為Uc時,離子的軌跡剛好與G板相切,則加速度為豎直速度為豎直速度減小為零時聯(lián)立可得即恰好打到板上的粒子的出發(fā)時刻為那么打到G板的粒子的出發(fā)時刻范圍為0~t,而U與t成線性關(guān)系。則T內(nèi)在G板上收集到的離子數(shù)為(4)使離子打到H板上,偏轉(zhuǎn)電壓有要求,U取0.64U0~U0由于是斜拋運動(可看作兩個平拋組成),離子的運動時間為離子的水平位移為加速度為 離子的水平速度為從而得到則離子打到H板的長度是

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