安徽省阜阳市临泉县一中（高铁分校）2023-2024学年高二上学期1月第三次月考（期末考试）物理试题（含解析）

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临泉县高铁中学2023-2024高二第一学期第三次月考试卷
物理
考试范围：必修三第九章-第十二章第一节；考试时间：75分钟；
一、单选题（本大题共7小题，每小题4分，共28.0分）
1.下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中正确的是（ ）
A.根据场强的定义式，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比
B.由真空中点电荷场强公式，电场中某点场强和场源电荷的电荷量成正比
C.根据电阻定义式，电阻与电压成正比，与电流成反比
D.根据，可知在匀强电场中，电场强度与电压成正比
2.如图所示，平行板电容器与电源连接，规定下极板B为零电势点，开关S闭合，一带电油滴在电容器中的P点处于静止状态下列说法正确的是（ ）
A.保持开关S闭合，上极板A竖直上移一小段距离，电容器的电容增大
B.保持开关S闭合，上极板A竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向左
C.保持开关S闭合，上极板A竖直下移一小段距离，P点的电势将降低
D.开关S先闭合后断开，S断开后，上极板A竖直下移一小段距离，带电油滴向下运动
3.一横截面积为S的铜导线通有恒定电流。设每单位体积的导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速率为v，则在时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为（ ）
A. B. C. D.
4.如图所示为a、b两电阻的伏安特性曲线，图中a=45°，关于两电阻的描述正确的是（ ）
A.在两图线交点处，电阻a的阻值等于电阻b的阻值
B.电阻a的阻值随电流的增大而增大
C.因I—U图线的斜率表示电阻的倒数，故电阻b的阻值
D.在电阻b两端加2v电压时，流过电阻的电流是4A
5.已知一只表头的量程为0~100mA，内阻Rg=100Ω。现将表头改装成电流、电压两用的电表，如图所示，已知R1=100Ω，R2=1KΩ，则下列正确的说法是（ ）
A.用。a两端时是电压表，量程为110v B.用。b两端时是电压表，量程为110v
C.用。a两端时是电流表，量程为200mA D.用。b两端时是电流表，量程为200mA
6.两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，不计重力，则（ ）
A. A、N点的电场强度大小为零
B. NC间场强方向向x轴正方向
C.将一正点电荷静放在x轴负半轴，它将一直做加速运动
D.将一正电荷在C点由静止释放，它将沿x轴正方向运动
7.纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市空气质量．如图所示为纯电动汽车的电路示意简图，若汽车电池组的电动势为400V，能量容量为20kwh.当汽车以90km/h匀速行驶时，受到的阻力约为400N，此时直流驱动电机的输入电压为300V，输入功率15kw，则（ ）
A.当汽车以90km/h行驶，电流为100A
B.电池组的热功率为5kw
C.直流驱动电机的内阻约为1Ω
D.当汽车以90km/h行驶，最大行驶里程约为90km
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分，共18.0分，全部选对的得6分，少选漏选的得3分，错选不选的得0分）
8.在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当开关闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮。则下列对电路故障的分析正确的是（ ）
A.可能是定值电阻R1短路 B.可能是定值电阻R2断路
C.可能是定值电阻R3断路 D.可能是定值电阻R4短路
9.如图所示，空间分布着匀强电场，竖直方向的实线为其等势面，一质量为m，带电量为+q的小球从。点由静止开始恰能沿直线。p运动，且到达p点时的速度大小为v，重力加速度为g（规定。点的电势为零），下列说法正确的是（ ）
A.电场强度的大小 B. p点的电势
C. p点的电势能 D.小球机械能的变化量为
10.（多选）质量为m、电荷量为+q的小金属块A以初速度v0从光滑绝缘水平高台上飞出．已知在足够高的高台边缘右面空间中存在水平向左的匀强电场，电场强度大小.则（ ）
A.金属块不一定会与高台边缘相碰
B.金属块一定会与高台边缘相碰，相碰前金属块在做匀变速运动
C.金属块运动过程中距高台边缘的最大水平距离为
D.金属块运动过程的最小速度为
三、实验题（本大题共2小题，每空2分，共16.0分）
11.测量一量程为3V的电压表V1内阻（约为几千欧），除待测电压表外，提供的器材有：
A.电阻箱R（最大阻值9999.9Ω）
B.滑动变阻器R1（最大阻值50Ω）
C.滑动变阻器R2（最大阻值500Ω）
D.量程为6V的电压表V2（内阻约为几千欧）
E.直流电源E（电动势4V）
F.开关一个，导线若干
（1）小明同学根据提供的器材，设计了如图甲所示电路。电路中滑动变阻器应选用 （填“R1”或“R2”）。闭合开关前，应将电路图中的滑动变阻器滑片移到最左端，电阻箱R的阻值调为 （填“零”或“最大值”），闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为1.5V，若此时电阻箱的示数为2500Ω，则电压表内阻为 Ω；
甲 乙
（2）小华同学设计了如图乙所示电路。实验时，将电路图中滑动变阻器滑片移到最左端，闭合开关S，调节滑动变阻器和电阻箱，使两个电压表均有合适的示数，若V1示数为U1，V2示数为U2，电阻箱阻值为R，则V1内阻为 ；
（3）关于实验结果是否存在系统误差，下列说法正确的是 。
A.小明同学的实验结果存在系统误差，测量值大于真实值
B.小明同学的实验结果存在系统误差，测量值小于真实值
C.小华同学的实验结果存在系统误差，测量值大于真实值
D.小华同学的实验结果存在系统误差，测量值小于真实值
12.小李同学在“测定金属的电阻率”实验中。
（1）因电表内阻未知，用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1=1.65V，电流表的示数如图乙所示；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2=1.75V，I1=0.33A.由此可知应采用电流表 （填“内”或“外”）接法。
甲 乙
（2）完成上述实验后，小李同学进一步尝试用其他方法进行实验：
此时所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的平均长度为50.00cm。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径如丙图所示。
②用伏安法测金属丝的电阻R，实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约1Ω）、电流表、电压表、滑动变阻器R（0 20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。小李同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
图丁是测量R的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据上述表格的实验数据，补充完成图丁中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。
③小李同学在坐标纸上建立U、I坐标系。如图戊所示，图中已标出了与测量数据对应的坐标点。描绘出U I图线。由图线得到金属丝的阻值R可以估算出金属丝电阻率约为 （填选项前的序号）
A. B. C. D.
四、计算题（本大题共3小题，第13题10分，第14题12分，第15题16分，共38.0分）
13.如图所示，匀强电场中一带负电的点电荷在恒力F作用下，从A点沿水平方向匀速运动至B点。已知，，点电荷带的电荷量为，A、B之间的距离L=0.5m，A点的电势，，，不计点电荷的重力。求：
（1）匀强电场场强的大小和方向；
（2）从A到B的过程中，点电荷电势能的变化量；
（3）A、B间的电势差及B点的电势。
14.如图所示，在竖直平面内有一固定在水平地面上的足够长的光滑绝缘轨道ABC，它由两部分组成。AB部分与水平方向的夹角θ=53°，与圆弧BC部分相切，切点为B；BC轨道的圆心为O，半径为R，圆心角a=143°。压力传感器与轨道ABC连接，用来显示轨道ABC受到的压力大小，整个轨道处于方向水平向右的匀强电场中。现将一质量为m、电荷量为+q（q>0）的小球在轨道AB上与B点相距2R的位置由静止释放，小球在沿轨道AB下滑的过程中，压力传感器的示数始终为0。已知重力加速度为g，sin53°=0.8，cos53°=0.6。
（1）求匀强电场的电场强度E的大小；
（2）求小球在BC轨道上滑行的过程中，压力传感器示数的最大值。
15.如图所示，两带电平行板A、B间的电压U=400V，形成匀强电场，两板相距d=0.10m，板长L=0.30m。一带电荷量、质量的粒子沿平行于板的方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转，不计带电粒子所受重力。
（1）如图甲所示，粒子在平行板间运动时的加速度为多大？
（2）如图甲所示，要使粒子能飞出电场，粒子飞入电场时的速度v0至少为多大？
（3）如图乙所示，如果粒子是经电压U1加速后，再进入甲图的平行金属板间，若粒子从两板正中间垂直电场方向射入，且恰好能穿出电场，求加速电压U1的大小和粒子离开偏转电场时的动能。
临泉县高铁中学2023-2024高二第一学期第三次月考试卷
答案和解析
【答案】
1.B 2.C 3.A 4.A 5.C 6.C 7.D
8.BC 9.BD 10.BD
11.（1）R1；零；2500 （2） （3）A
12.（1）外；（2）②；③C；
13.解：（1）由平衡条件知：负电荷所受电场力大小为：
，
由场强定义
代入数据解得电场强度：
场强方向与F方向相同，如图所示
；
（2）A到B电场力做功为：，
电场力做负功，电势能增加，电势能增加；
（3）AB两点电势差，
因为，
则有：。
14.解：（1）小球在沿轨道AB下滑的过程中，压力传感器的示数始终为0，对小球进行受力分析，
有，解得；
（2）当压力传感器的示数最大时，小球位于所受电场力和重力的合力方向背离圆心的位置，设为G点，
则在小球从A点运动到G点的过程中，根据动能定理有，
在G点，根据牛顿第二定律有，
由牛顿第三定律有，解得压力传感器的最大示数。
15.解：（1）由牛顿第二定律可知，粒子在平行板间运动时的加速度
；
（2）粒子在平行板间做类平抛运动，竖直方向做匀加速直线运动，水平方向做匀速直线运动，若粒子在偏转到B板之前恰好飞出电场，竖直方向有：，解得：
水平方向有：，解得：
所以要使粒子能飞出电场，粒子飞入电场时的速度至少为；
（3）对加速过程由动能定理得：，解得：
从加速到离开偏转电场的过程，由动能定理得：
解得：。
【解析】
1.【分析】
电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，与场源电荷的电荷量成正比；电阻由导体本身决定，与电压、电流无关；在匀强电场中，电场强度处处相同。
解决本题的关键要掌握比值法定义的共性，来理解场强、电阻的特性。要明确场强定义式与决定式中各个量的准确含义，不能搞混。
【解答】
A.公式是场强的定义式，电场中某点的电场强度与试探电荷的电荷量无关，选项A错误；
B.由真空中点电荷场强公式，电场中某点场强和场源电荷的电荷量成正比，选项B正确；
C.导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，与导体两端的电压以及电流无关，选项C错误；
D.公式是电场强度的计算式，式中d是两点沿电场线方向的距离，而电场强度是由电场本身决定的，在匀强电场中两点间沿电场线方向的距离越大时，两点的电势差才一定越大，但电场强度保持不变，选项D错误。
故选B。
2.【分析】
将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，由电容器的决定式可判断电容的变化；而电容器两板间电压不变，根据分析板间场强的变化，根据判断电场力变化，确定油滴运动情况。
本题考查电容器的动态分析问题，要明确一直和电源相连，故电压不变；再由决定式及定义式分析电容、电量等的变化。
【解答】
A.保持开关S闭合，A板竖直上移一小段距离，由电容的决定式，可得电容器的电容减小，故A错误；
B.保持开关S闭合，电容器两端电压不变，由于上极板A竖直上移一小段距离电容器的电容减小，由可知U不变，则Q变小，因此电容器会放电，电流计中电流方向向右，故B错误；
C.保持开关S闭合，电容器两端电压不变，上极板A竖直下移一小段距离，由可知电容器间电场强度变大，因此B板到P点的电压变大，由于B板接地，电势为零，又B板接电源正极，所以P点的电势将降低，故C正确；
D.开关S先闭合后断开，S断开后，电容器带的电量不变。上极板A竖直下移一小段距离，由，可知电容器电容变大；由可知不变，带电油滴所受电场力不变，带电油滴静止不动，故D错误。
3.解：横截面积为S的铜导线，设流经其中的电流为I，每单位体积的导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速率为v，则；
时间内通过导体横截面的电量为：，
自由电子数目可表示为，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据电流的微观表达式，求出在时间内通过导体横截面的自由电子的电量，每个电子的电量为e，再确定通过导体横截面的自由电子的数目。
本题考查电流的微观表达式和定义式综合应用的能力，电流的微观表达式，是联系宏观与微观的桥梁，常常用到。
4.解：A、两图象的交点处，电流和电压均相同，则由欧姆定律可知，两电阻的阻值大小相等，故A正确；
B、根据欧姆定律可知图像的斜率，由图可知，电阻a的阻值随电流的增大而减小，故B错误；
C、两坐标的标度不同，所以不能直接将图线与x轴几何夹角的正切值作为斜率或斜率的倒数来求解电阻，故C错误；
D、由图可知，，在电阻b两端加2V电压时，流过电阻的电流：，故D错误。
故选：A。
在I-U图象中，图象的斜率表示电阻的倒数；两线交点时电流和电压相等，则由欧姆定律可求得电阻相等。本题考查伏安特性曲线的应用，要注意明确I-U图象的性质，同时注意图象的斜率可以表示电阻的倒数，但由于采用了不同的标度，故不能用图象斜率求解电阻大小，只能根据坐标值利用欧姆定律求解。
5.【分析】
电阻与表头并联时电流表，串联时电压表，根据欧姆定律计算满偏时通过电路的总电流和加载电路两端的总电压即可得到量程。
考查电表的改装。在将表头改装成电流、电压两用的电表时，要留意改装电压表时，先前并在电路中的电阻会产生影响，计算时不能忘记其影响。
【解答】
由电路图可知，用oa两端时，表头G与R1并联，是电流表，量程
；
由电路图可知，用ob两端时，表头G与R1串联，是电压表，量程
。
故ABD错误，C正确。
6. A. 图象的斜率等于电场强度E，由于A、N点的斜率不为零，所以A、N点的电场强度大小不为零，故A错误；
B.由图知由N到C电势升高，则由N到C为逆电场线方向，则N、C间场强方向沿x轴负方向，故B错误；
C.由图知AO之间的距离大于AM之间的距离，又A点的电势为零，则O点的点电荷的电量比M点的点电荷的电量大，且O点的电荷带正电，M点电荷带负电，结合库仑定律可知，在x轴的负方向上，电场强度的方向都沿x轴的负方向，所以若将一正点电荷在x轴负半轴上某处由静止释放，它将沿x轴负方向做加速运动。故C正确；
D.由图可知：N、C间场强方向沿x轴负方向，C、D间电场强度方向沿x轴正方向，所以一正点电荷在C点由静止释放，可能沿x轴正方向运动，也可能沿x轴负方向运动，故D错误。
故选C。
要知道图象的斜率等于电场强度E，根据两点电势高低的分布可知电场线的方向，从而决定场强的方向；由于沿着电场线电势降低，也可知两点电荷的电性。
7.【分析】
本题考查非纯电阻电路，知道电动机的输出功率，以及电动机的输入功率以及热功率的关系。
根据电动机的输入功率求出电路中的电流强度；
根据电路中的电流强度，求出电池组热功率；
先根据P=UI求出输入电机的总功率，根据P=Fv，求出电动机的机械功率，再求出电机内阻消耗的功率，由此求出电机内阻；
根据电池能量容量以及电池最大功率，求出用电所需的时间，在这个时间内，汽车行驶的里程可求得结果。
【解答】
A.汽车以90km/h行驶，电流为，故A错误；
B.电池组的热功率为，故B错误；
C.直流驱动电机的输出功率，内阻消耗的功率，直流驱动电机的内阻，故C错误；
D.汽车用电器的功率电池能量容量为，电池组总功率为，电池所用的时间，当汽车以90km/h行驶，最大行驶里程约为90km，故D正确。故选D。
8.AD.由于小灯泡A串联于干路中，且故障发生后小灯泡A变暗，可知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项AD选项，即AD错误；
B.若R2断路，则R1和小灯泡B所在支路的电压增大，而R2的断路又使小灯泡B分配的电压增大，故小灯泡B变亮，选项B正确；
C.若R3断路，必引起与之并联的支路（即R1所在支路）中电流增大，小灯泡B分得的电流也变大，小灯泡B变亮，故选项C正确。
故选BC。
9.A.小球沿直线运动OP，合力沿OP方向，如图所示
则有
解得，故A错误；
BC.设，根据动能定理得
解得电场力做功
根据
解得
根据
且，解得
则P点的电势能为
故B正确，C错误；
D.小球机械能的变化量等于电场力做的功，为
故D正确。
故选BD。
10.【分析】
小金属块水平方向向右做匀速下降直线运动，正确方向做自由落体运动；对水平分运动，根据速度位移公式可重新对准高台边缘的最大水平距离；水平方向向右减速到零时标题高将边缘金属的运动分解为水平和垂直方向分解，然后根据分运动的位移公式和速度公式列式求解。
【解答】
AB.小金属块水平方向先向右做匀减速直线运动，然后向左做匀加速直线运动，故一定会与高台边缘相碰，故阿错误，B正确；
C.小金属块水平方向上加速度为，根据速度位移关系公式，有，故C错误；
D.小金属块水平方向，分速度；正确方向做自由落体运动，分速度；合速度，根据二次函数知识，当时，有极小值，故D正确。
故选BD。
11.（1）图甲电路采用半偏法测电压表内阻，实验中认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，但实际情况是由于并联部分的电阻增大造成分压略微增大，从而造成系统误差，为了能尽量减小这一误差，需要使分压部分的等效电阻（即滑动变阻器负责分压部分的电阻与支路电阻的并联电阻）近似不变，根据电阻并联规律可知，需要滑动变阻器负责分压部分的电阻远小于支路电阻，所以滑动变阻器应选择阻值较小的R1；闭合开关前，应将电路图中的滑动变阻器滑片移到最左端，电阻箱R的阻值调为零；
闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为1.5V，若此时电阻箱的示数为2500Ω，根据分压原理可知，电压表V1的内阻为。
（2）根据图乙可得RV1，可得V1内阻为。
（3）AB.小明同学的实验结果存在系统误差，当改变电阻箱的电阻时，电压表和电阻箱串联支路的总电压变大，则当电压表的示数为1.5V时，电阻箱两端实际电压大于1.5V，则电压表实际内阻小于此时电阻箱阻值，即，故A正确，B错误；
CD.由图乙电路图可知小华同学的实验结果不存在系统误差，故CD错误。
故选A。
12.【详解】
（1）由电流表的表盘可知电流大小为0.34A，电压表的百分比变化为：
电流表的百分比变化为：
可知电压表的示数变化更明显，故采用电流表外接法。
（2）由图表数据可知，待测电阻阻值约为5Ω，若电路采用限流接法，回路最小电流：
代入数值约为0.11A，不可能达到0.020A，所以应该是分压接法。实物图如下：
实物连图时要注意：开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最左端，以使待测电阻的电压最小；应保证开关能控制整个电路的通断；电流从电压表和电流表正极流入。
③主尺半刻度线未露出，读数为0mm，螺旋尺的读数为
所以此螺旋测微器读数为
图线的斜率即为R的阻值，由图像可知，。由电阻定律知，则
故选C。
13.（1）由平衡条件求解电场力，由场强的定义式求电场强度的大小和方向；
（2）根据计算A到B电场力做功，可求电势能的变化量；
（3）根据求解AB两点电势差，根据计算电势。
本题考查电场力和能的性质。
14.本题为电力学综合题，正确对物体受力分析，明确运动过程是关键，对学生的综合分析能力要求较高。
（1）小球在沿轨道AB下滑的过程中，压力传感器的示数始终为0，对小球进行受力分析，根据平衡条件求解；
（2）当压力传感器的示数最大时，小球位于所受电场力和重力的合力方向背离圆心的位置，根据动能定理结合牛顿运动定律分析求解。
15.本题考查了带电粒子在电场中的加速和偏转，解题的关键是分析清楚运动过程，熟练运用类平抛运动规律和动能定理。
（1）由牛顿第二定律即可求出粒子在平行板间运动时的加速度；
（2）粒子在平行板间做类平抛运动，由平抛运动规律结合几何关系即可求出要使粒子能飞出电场，粒子飞入电场时的速度至少为多大；
（3）对加速过程运用动能定理求出加速电压，然后对整个过程运用动能定理即可求出粒子离开偏转电场时的动能。