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