北京市西城区北京师范大学附属中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题（含解析）
文档属性
| 名称 | 北京市西城区北京师范大学附属中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-02-17 23:07:17 | ||
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文档简介
北京市西城区北京师范大学附属中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题
一、单选题：本大题共12小题，共48分。
1.下面物理量中属于矢量的是( )
A. 电势 B. 电势能 C. 磁感应强度 D. 电动势
2.关于电源电动势的下列说法中正确的是( )
A. 电动势，可知电源内部非静电力做功越多，电动势越大
B. 电动势的单位与电势差的单位相同，所以电动势就是电势差
C. 电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移到正极，非静电力所做的功
D. 电源的电动势与外电路结构有关，外电路变化，电动势也要变化
3.如图所示是两个不同电阻的图像，则图像、表示的电阻及两电阻串联或并联后的图像所在区域分别是( )
A. 表示大电阻值的图像，并联后在区域Ⅲ
B. 表示小电阻值的图像，并联后在区域Ⅰ
C. 表示大电阻值的图像，并联后在区域Ⅱ
D. 表示小电阻值的图像，串联后在区域Ⅱ
4.下列图示中绘出了电流周围的一条磁感线，图中电流方向与磁感线绕向符合物理规律，没有错误的是
A. B.
C. D.
5.如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里．一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板．若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变？
A. 粒子速度的大小 B. 粒子所带的电荷量 C. 电场强度 D. 磁感应强度
6.如图所示的电路，是用一个灵敏电流计和一个变阻器改装成的量程更大的电表，下列判断正确的是( )
A. 改装成了电流表，增大时量程减小 B. 改装成了电流表，增大时量程增大
C. 改装成了电压表，增大时量程减小 D. 改装成了电压表，增大时量程增大
7.如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其它连接不变的情况下，他将电压表连接位置的导线端分别试触、、三个位置，发现试触、时，电压表有示数；试触时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则下面选项中正确的是( )
A. 导线断路 B. 滑动变阻器断路 C. 导线断路 D. 滑动变阻器短路
8.利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中为电源，为定值电阻，为电容器，为电流表，为电压表。下列说法正确的是( )
A. 充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B. 充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定
C. 放电过程中，电流表的示数均匀减小至零
D. 放电过程中，电压表的示数均匀减小至零
9.在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，若( )
A. 双手捏住两表笔金属杆，测量值将不受影响
B. 测量时发现指针偏角过大，则需增大倍率，重新调零后再进行测量
C. 选择“”倍率测量时指针位于与正中间，则测量值大于
D. 测量二极管正向电阻时，应该把黑表笔与二极管正极相连
10.将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路，闭合开关后调节电阻箱的阻值，测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
A. 该电源电动势为 B. 该电源内阻为
C. 调整，电源最大输出功率为 D. 电阻箱功率最大时电源效率为
11.如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻，则内( )
A. 充电宝输出的电功率小于 B. 充电宝产生的热功率为
C. 手机电池储存的化学能为 D. 手机电池产生的焦耳热为
12.某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器可等效为可变电阻。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当、两端的电压小于时，控制开关自动开启高水位预警；当、两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警、为定值。下列说法正确的是( )
A.
B. 为压力传感器
C. 若定值电阻的阻值越小，开启低水位预警时的水位越低
D. 若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
13.已知电场线分布如下图，则以下说法正确的是( )
A. 场强 B. 电势
C. 把一正电荷从移到，电场力做正功 D. 同一负电荷在两点受的电场力
14.在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板与一个静电计相接，极板接地，下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是( )
A. 极板上移 B. 极板左移
C. 极板右移 D. 极板间插入一云母片
15.在如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，闭合开关，电灯正常发光。两块电表均为理想电表。在滑片向右移动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变小 B. 电源的总功率变大 C. 灯泡变暗 D. 电压表的示数变小
16.如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，左右两端点等高，分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。、为轨道的最低点。则下列分析正确的是( )
A. 两个小球到达轨道最低点的速度
B. 两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力可能为
C. 小球第一次到达点的时间小于小球第一次到达点的时间
D. 磁场中小球能到达轨道另一端最高处，电场中小球不能到达轨道另一端最高处
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
17.某实验小组尝试测量某款电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。
某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将的定值电阻串入电路中，如图_____选填“乙”或“丙”，解决了这一问题。
多次调节滑动变阻器的阻值，读出相应的电压表和电流表示数和，用测得的数据描绘出如图丁所示的图像，则该电池的电动势____，内阻______结果均保留两位有效数字。
该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，与真实值相比，电动势的测量值_____，内阻的测量值_____。选填“偏大”、“偏小”或“准确”
18.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。
螺旋测微器和游标卡尺的示数如图中甲和乙所示，由图读得圆柱体的直径为________，长度为________。
若流经圆柱体的电流为，圆柱体两端的电压为，圆柱体的直径和长度分别用、表示，则用、、、表示的电阻率的关系式为__________________。
该合金圆柱体的额定电压为阻值大约为。为测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材：
电流表量程，内阻为
电流表量程，内阻约
电压表量程，内阻约
滑动变阻器最大阻值为
滑动变阻器最大阻值为
电源电动势，内阻可忽略
开关、导线若干
要求电表调节范围尽可能大一点，尽可能减小误差，操作方便。请根据提供的器材，设计一个实验电路，尽可能精确测量该圆柱体的阻值。
电流表应选择_____，滑动变阻器应选择_____。
电路图应选择___选填图中的、、或。请按照已选电路在图中正确连接实物图___。
如果将两种滑动变阻器分别接入图所示的电路中，调节滑动变阻器滑片的位置，以表示滑动变阻器可接入电路的最大电阻值，以表示滑动变阻器与金属丝并联部分的电阻值，以表示两端的电压值。在图所示的三条曲线中，表示滑动变阻器接入电路时随变化的图像是_____，表示滑动变阻器接入电路时随变化的图像是_____选填“”、“”或“”。
电导率是电阻率的倒数，是反映水质的一项重要指标。某种饮用水的电导率约为，将该饮用水灌满一个高约、容积约的薄壁塑料瓶如图所示，瓶的两端用两个略小于瓶底面积的固定金属圆片电极密封。若采用上一问中所选的电路，请分析说明利用中的实验器材能否较为精确地测量该饮用水的电导率_____？
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
19.规格为“、”的小灯泡与小型直流电动机其线圈内阻为并联后，接至电动势为，内电阻的电源上，小灯泡恰好正常发光，求：
通过小灯泡的电流和电源的内电压；
电路中的总电流和通过电动机的电流；
电动机的输入功率，发热功率热和电动机的输出功率出。
20.如图所示，长为的绝缘细线一端悬于点，另一端系一质量为、电荷量为的小球。现将此装置放在水平的匀强电场中，小球静止在点，此时细线与竖直方向成角。已知电场的范围足够大，空气阻力可忽略不计，重力加速度为。
请判断电场强度的方向，并求电场强度的大小；
求、两点间的电势差；
若在点对小球施加一个拉力，将小球从点沿圆弧缓慢向左拉起，直至与点处于同一水平高度且该过程中细线始终张紧，则所施加的拉力至少要做多少功？
21.如图所示，两根倾斜直金属导轨、平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角，两导轨之间的距离。一根质量的均匀直金属杆放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与杆垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势、内阻的直流电源和电阻箱。已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，，，重力加速度取。
若金属杆和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻时，金属杆静止在导轨上。
如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；
如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；
如果金属杆和导轨之间的摩擦不可忽略，金属杆受到的最大静摩擦力为，整套装置处于垂直于导轨平面斜向下、磁感应强度大小的匀强磁场中，要使金属杆仍保持静止，求电阻箱接入电路中的电阻取值范围。
22.如图所示，平行板电容器极板长度为，板间距为，极板接地即电势。在电容器两极板间接交变电压，极板的电势随时间变化的图像如图所示，其最大值为。电子以速度沿图中虚线方向射入两板间，并从另一侧射出。已知电子质量为，电荷量为，重力不计。
每个电子穿过偏转电场的时间极短，可以认为这个过程中两极板间的电压是不变的，偏转电场可看做匀强电场。求在 时刻进入偏转电场的电子从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离；
分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法。在解决问时忽略了每个电子穿过电场过程中两极板间电压的变化，请结合下列数据分析说明其原因。已知 ，。
电势可以随时间变化，也可以随空间发生变化。自然界中某量的变化可以记为，发生这个变化所用的时间间隔可以记为 ；变化量与的比值就是这个量对时间的变化率。若空间中存在一静电场，轴与某条电场线重合。
请你类比上述变化率的概念写出电势对空间位置的变化率的表达式；
该静电场的电势随的分布可能是图所示甲、乙两种情况中的一种。请你根据电势随空间的变化情况分析比较两种情况的电场在 区域内的相同点和不同点。
答案和解析
1.【答案】
【解析】磁感应强度既有大小又有方向，合成时满足平行四边形定则，是矢量；
电势、电势能、电动势只有大小、没有方向，合成时不满足平行四边形定则，是标量。
故选C。
2.【答案】
【解析】A.电动势 为比值定义法，电动势是描述电源对外做功本领大小的物理量，电动势的大小与电源内部非静电力做功的多少没有直接关系，故A错误；
B.电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，电势差描述电场的能的性质的物理量，二者的本质不同，故B错误；
C.根据电动势定义式 ，可知电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移到正极时，非静电力所做的功，故C正确；
D.电动势只由电源本身决定，与外电路无关，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】由图像看出图像的斜率大于图像的斜率，根据图像的斜率等于电阻的倒数得知，图像表示的电阻较小，图像表示的电阻较大。两个电阻并联后，总电阻比任何一个电阻都小，图线的斜率图像还大，所以并联后图像在区域Ⅰ。两电阻串联后总比任何一个电阻都大，图像的斜率比图像还小，所以串联后图像在区域Ⅲ，故ACD错误，B正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】A.螺线管的电流环绕方向向下，根据安培定则可判断，螺线管内部磁场方向向右，A错误；
B.通电导线的方向垂直纸面向里，根据安培定则判断，磁感线环绕方向为顺时针，B错误；
C.通电圆环的电流方向为逆时针，根据安培定则，中心轴线处的磁场方向为垂直纸面向外，C错误；
D.通电导线的方向竖直向下，根据安培定则判断，磁感线环绕方向为顺时针，D正确；
故选D。
5.【答案】
【解析】带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，有 所以粒子所带电荷量改变，粒子运动轨迹不会改变，故B正确，ACD错误．
6.【答案】
【解析】A、改装成了电流表，增大时电流表量程减小，故A正确，B错误；
C、把电流计改装成电压表应给电流计串联一个分压电阻，串联电阻越大，电压表量程越大，由图示电路图可知，电流计与电阻并联，改装后电压表量程不变，故CD错误；
故选A。
7.【答案】
【解析】在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数，说明在电路中有断路的地方。在其它连接不变的情况下，他将电压表连接位置的导线端分别试触、、三个位置，发现试触、时，电压表有示数；试触时，电压表没有示数，则说明导线断路，故C正确，ABD错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.电容器充电过程中，随着电容器两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，故A错误；
B.电容器充电过程中，随着电容器两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，故B正确；
电容器放电过程中，两极板间的电荷量越来越少，电压越来越小，电荷所受电场力越来小，则其移动的速度越来越小，故电流越来越小，所以电压表、电流表的示数都是不均匀减小至零，故CD错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】A.双手捏住两表笔金属杆，测量值为被测电阻与人体电阻并联的阻值，将偏小，故A错误；
B.测量时指针偏角过大，结合表盘即可知对应的电阻示数偏小，应减小倍率，使电阻表盘对应的示数偏大，故B错误；
C.选择“”倍率测量时，若指针位于与正中间，根据刻度值从右往左逐渐变密可知，测量值小于，故C错误；
D.当测量二极管正向电阻时，通过二极管的电流应从二极管的正极流入，而黑表笔为流出电表的方向，红表笔为流入电表的方向，即可知应为从黑表笔流出电表后流入二极管，即黑表笔与二极管正极相连，故D正确；
故选D。
10.【答案】
【解析】B.将看成电源的内阻，根据图乙可知，当电阻箱的电阻等于时，电阻箱消耗的电功率最大，此时
所以电源内阻为
故B正确；
A.电阻箱的功率最大时，有
根据串联电路的分压规律得
解得电源电动势为
故A错误；
C.当外电阻与内电阻相等时，电源的输出功率最大，由于定值电阻的阻值大于电源的内阻，故当变阻箱的阻值为时，电源的输出功率最大，且最大功率为
故C错误；
D.电阻箱所消耗功率最大时，电源的输出效率为
解得
故D错误。
故选B。
11.【答案】
【解析】A.充电宝的输出电压为、输出电流为，所以充电宝输出的电功率为
故A错误；
B.充电宝内的电流为，但其内阻未知，所以产生的热功率无法计算，故B错误；
C.由题意及能量守恒定律，可得手机电池储存的化学能为
代入数据解得
故C正确；
D.根据焦耳定律，可知手机电池产生的焦耳热为
故D错误。
故选C。
12.【答案】
【解析】水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警时水位越低，压力传感器的电阻值越大，压力传感器两端电压越大，定值电阻两端电压越小，由于、两端此时的电压大于，根据串联电路分压特点可知，为压力传感器，高水位时压力传感器的电阻值较小，压力传感器两端电压较小，，故AB错误；
根据闭合电路欧姆定律知，、两端的电压为
定值电阻的阻值越大，、两端的电压为或时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低，故C错误，D正确。
故选 D。
13.【答案】
【解析】电场线的疏密表示场强大小，则
根据
可知同一负电荷在两点受的电场力
故A错误，D正确；
B.顺着电场线电势降低，则
故B正确；
C.把一正电荷从移到，电场力的方向与位移同向，则电场力做正功，故C正确；
故选BCD。
14.【答案】
【解析】由于静电计所带电荷量远小于电容器所带电荷量，所以可认为电容器所带电荷量不变，根据
，
A.将极板上移，正对面积减小，电容器电容减小，板间电压增大，则静电计指针张角变大，故A正确；
B.将极板左移，板间距离增大，电容器电容减小，板间电压增大，则静电计指针张角变大，故B正确；
C.将极板右移，板间距离减小，电容器电容增大，板间电压减小，则静电计指针张角变小，故C错误；
D.极板间插入一云母片，电容器电容增大，板间电压减小，则静电计指针张角变小，故D错误。
故选AB。
15.【答案】
【解析】在滑片向右移动的过程中，变阻器接入电路中的电阻变小，则电路中的总电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的总电流变大，即电流表示数变大。根据可知，电源的总功率变大，故A错误，B正确；
C.根据
可知，路端电压变小，所以灯泡两端的电压变小，则通过灯泡的电流变小，所以灯泡变暗，故C正确；
D.根据
可知，通过电阻的电流变大，根据可知电阻两端的电压变大，而路端电压变小，所以变阻器两端的电压变小，即电压表示数变小，故D正确。
故选BCD。
16.【答案】
【解析】A.由动能定理，在磁场中，小球从释放到最低点的过程中
在电场中，小球
从释放到最低点的过程中
可知
故A错误；
B.小球在磁场中最低点时，对小球受力分析可知
小球在电场中最低点时，对小球受力分析可知
又由于
可知
故B错误；
C.由选项分析可知，小球从释放到最低点的过程中
弧长相同，故小球第一次到达 点的时间小于小球第一次到达 点的时间，故C正确；
D.磁场中小球从释放到另一端最高处的过程中，总功为，动能变化量为，小球到另一端刚好速度减为，电场中小球从释放到另一端最高处的过程中，总功为
动能变化量为负，而初动能为，末动能为负，不合理，即不能到达轨道另一端，故D正确；
故选CD。
17.【答案】乙
偏小 偏小
【解析】实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，则可能是电源内阻太小造成的，可以在电源上串联一个定值电阻，则图乙可以解决这一问题。
根据闭合电路的欧姆定律可知
则由图像可知该电池的电动势为
内阻为
如图所示
图像与横轴交点表示短路电流，当电源短路时，电表的内阻不影响短路电流，与横坐标轴交点的数值不变；电压表和电源并联，测量的内阻是电压表和电源并联后的电阻，比电源内阻的真实值小，图像斜率偏小，修正后图像斜率变大，与纵坐标轴交点的数值将变大，则电动势、内阻的测量值均偏小。
18.【答案】
不能
【解析】螺旋测微器的精确度为，圆柱体直径
分度游标卡尺的精确度为，圆柱体长度
根据欧姆定律，圆柱体的电阻
根据电阻定律
联立解得电阻率
根据欧姆定律，通过待测电阻的电流
因此电流表选择；为了保证电路安全和方便调节，使电表调节范围尽可能大些，滑动变阻器采用分压式接法，因此滑动变阻器选择；
由于
因此电流表采用外接法；滑动变阻器采用分压式接法。
故选B。
根据电路图连接的实物图如图所示
由图可知，随着滑动变阻器接入电路电阻增大，电压表示数逐渐变大，滑动变阻器与待测电阻丝阻值差距不大，因此电压变化比较均匀，滑动变阻器接入电路时随 变化的是图像；滑动变阻器与待测电阻丝阻值差距很大， 越大，电压变化越快，滑动变阻器接入电路时随 变化的图像是图像。
由电阻定律
电导率
圆柱体的横截面积
可得塑料瓶中装满该饮用水后的电阻为
采用上述进行检测时，电路中最大电流为
几乎无法使电流表指针发生偏转，因此不能用上述实验装置完成精确测量。
19.【答案】 ， ； ，；， ，出
【解析】由题意规格为“、”的小灯泡恰好正常发光，可知电路的路端电压，则内电压
由于灯泡正常发光，所以灯泡的电流为
电路的总电流
电动机的电流为
电动机的输入功率为
电动机线圈的发热功率
所以电动机的输出的功率为
出
20.【答案】水平向右，
【解析】由图可知，带电小球静止时电场力水平向左，因为小球带负电，故电场力方向与场强方向相反，所以电场强度方向水平向右。对小球进行受重力、根据平衡条件有
整理得
根据匀强电场中电势差与场强的关系可得
解得
小球从点沿圆弧缓慢向左拉起至与点处于同一水平高度的过程，设拉力做的功为，由动能定理有
整理得
21.【答案】，，方向垂直于轨道平面斜向下
【解析】磁场的方向向下，由左手定则可知，棒受到的安培力的方向水平向右，受力如图
由平衡条件得
电流为
联立可得磁感应强度大小为
由受力分析可知当安培力方向与支持力的方向垂直时，安培力最小，磁感应强度最小，有
则磁感应强度的最小值为
根据左手定则知，磁感应强度方向垂直于轨道平面斜向下；
最大静摩擦力向下时，有
联立解得
最大静摩擦力向上时，有
联立解得
则电阻箱接入电路中的电阻取值范围为
22.【答案】 见解析 或 见解析
【解析】由图可知时两极板间的电压
电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动
在垂直于极板的方向上做初速度为的匀加速直线运动
其中
代入解得
电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动
可知电子通过电场所用的时间为
由图可知电场变化的周期
可见电子通过电场所用的时间远远小于电场变化的周期，因此电子穿过平行板的过程中可以认为两板间的电压是不变的。
或
由图可知甲、乙两种情况中电势沿轴的正方向均降低，由此可知两种情况的电场方向是相同的，均沿轴的正方向。不同点是电势随空间位置的变化快慢不同，甲电场的电势在沿轴的正方向上随空间位置均匀降低，为匀强电场；乙电场的电势在沿轴的正方向上随空间位置降低得越来越慢，电场强弱分布不均匀，沿轴的正方向电场强度逐渐减小。
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一、单选题：本大题共12小题，共48分。
1.下面物理量中属于矢量的是( )
A. 电势 B. 电势能 C. 磁感应强度 D. 电动势
2.关于电源电动势的下列说法中正确的是( )
A. 电动势，可知电源内部非静电力做功越多，电动势越大
B. 电动势的单位与电势差的单位相同，所以电动势就是电势差
C. 电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移到正极，非静电力所做的功
D. 电源的电动势与外电路结构有关，外电路变化，电动势也要变化
3.如图所示是两个不同电阻的图像，则图像、表示的电阻及两电阻串联或并联后的图像所在区域分别是( )
A. 表示大电阻值的图像，并联后在区域Ⅲ
B. 表示小电阻值的图像，并联后在区域Ⅰ
C. 表示大电阻值的图像，并联后在区域Ⅱ
D. 表示小电阻值的图像，串联后在区域Ⅱ
4.下列图示中绘出了电流周围的一条磁感线，图中电流方向与磁感线绕向符合物理规律，没有错误的是
A. B.
C. D.
5.如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里．一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板．若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变？
A. 粒子速度的大小 B. 粒子所带的电荷量 C. 电场强度 D. 磁感应强度
6.如图所示的电路，是用一个灵敏电流计和一个变阻器改装成的量程更大的电表，下列判断正确的是( )
A. 改装成了电流表，增大时量程减小 B. 改装成了电流表，增大时量程增大
C. 改装成了电压表，增大时量程减小 D. 改装成了电压表，增大时量程增大
7.如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其它连接不变的情况下，他将电压表连接位置的导线端分别试触、、三个位置，发现试触、时，电压表有示数；试触时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则下面选项中正确的是( )
A. 导线断路 B. 滑动变阻器断路 C. 导线断路 D. 滑动变阻器短路
8.利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中为电源，为定值电阻，为电容器，为电流表，为电压表。下列说法正确的是( )
A. 充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B. 充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定
C. 放电过程中，电流表的示数均匀减小至零
D. 放电过程中，电压表的示数均匀减小至零
9.在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，若( )
A. 双手捏住两表笔金属杆，测量值将不受影响
B. 测量时发现指针偏角过大，则需增大倍率，重新调零后再进行测量
C. 选择“”倍率测量时指针位于与正中间，则测量值大于
D. 测量二极管正向电阻时，应该把黑表笔与二极管正极相连
10.将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路，闭合开关后调节电阻箱的阻值，测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
A. 该电源电动势为 B. 该电源内阻为
C. 调整，电源最大输出功率为 D. 电阻箱功率最大时电源效率为
11.如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻，则内( )
A. 充电宝输出的电功率小于 B. 充电宝产生的热功率为
C. 手机电池储存的化学能为 D. 手机电池产生的焦耳热为
12.某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器可等效为可变电阻。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当、两端的电压小于时，控制开关自动开启高水位预警；当、两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警、为定值。下列说法正确的是( )
A.
B. 为压力传感器
C. 若定值电阻的阻值越小，开启低水位预警时的水位越低
D. 若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
13.已知电场线分布如下图，则以下说法正确的是( )
A. 场强 B. 电势
C. 把一正电荷从移到，电场力做正功 D. 同一负电荷在两点受的电场力
14.在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板与一个静电计相接，极板接地，下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是( )
A. 极板上移 B. 极板左移
C. 极板右移 D. 极板间插入一云母片
15.在如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，闭合开关，电灯正常发光。两块电表均为理想电表。在滑片向右移动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变小 B. 电源的总功率变大 C. 灯泡变暗 D. 电压表的示数变小
16.如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，左右两端点等高，分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。、为轨道的最低点。则下列分析正确的是( )
A. 两个小球到达轨道最低点的速度
B. 两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力可能为
C. 小球第一次到达点的时间小于小球第一次到达点的时间
D. 磁场中小球能到达轨道另一端最高处，电场中小球不能到达轨道另一端最高处
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
17.某实验小组尝试测量某款电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。
某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将的定值电阻串入电路中，如图_____选填“乙”或“丙”，解决了这一问题。
多次调节滑动变阻器的阻值，读出相应的电压表和电流表示数和，用测得的数据描绘出如图丁所示的图像，则该电池的电动势____，内阻______结果均保留两位有效数字。
该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，与真实值相比，电动势的测量值_____，内阻的测量值_____。选填“偏大”、“偏小”或“准确”
18.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。
螺旋测微器和游标卡尺的示数如图中甲和乙所示，由图读得圆柱体的直径为________，长度为________。
若流经圆柱体的电流为，圆柱体两端的电压为，圆柱体的直径和长度分别用、表示，则用、、、表示的电阻率的关系式为__________________。
该合金圆柱体的额定电压为阻值大约为。为测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材：
电流表量程，内阻为
电流表量程，内阻约
电压表量程，内阻约
滑动变阻器最大阻值为
滑动变阻器最大阻值为
电源电动势，内阻可忽略
开关、导线若干
要求电表调节范围尽可能大一点，尽可能减小误差，操作方便。请根据提供的器材，设计一个实验电路，尽可能精确测量该圆柱体的阻值。
电流表应选择_____，滑动变阻器应选择_____。
电路图应选择___选填图中的、、或。请按照已选电路在图中正确连接实物图___。
如果将两种滑动变阻器分别接入图所示的电路中，调节滑动变阻器滑片的位置，以表示滑动变阻器可接入电路的最大电阻值，以表示滑动变阻器与金属丝并联部分的电阻值，以表示两端的电压值。在图所示的三条曲线中，表示滑动变阻器接入电路时随变化的图像是_____，表示滑动变阻器接入电路时随变化的图像是_____选填“”、“”或“”。
电导率是电阻率的倒数，是反映水质的一项重要指标。某种饮用水的电导率约为，将该饮用水灌满一个高约、容积约的薄壁塑料瓶如图所示，瓶的两端用两个略小于瓶底面积的固定金属圆片电极密封。若采用上一问中所选的电路，请分析说明利用中的实验器材能否较为精确地测量该饮用水的电导率_____？
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
19.规格为“、”的小灯泡与小型直流电动机其线圈内阻为并联后，接至电动势为，内电阻的电源上，小灯泡恰好正常发光，求：
通过小灯泡的电流和电源的内电压；
电路中的总电流和通过电动机的电流；
电动机的输入功率，发热功率热和电动机的输出功率出。
20.如图所示，长为的绝缘细线一端悬于点，另一端系一质量为、电荷量为的小球。现将此装置放在水平的匀强电场中，小球静止在点，此时细线与竖直方向成角。已知电场的范围足够大，空气阻力可忽略不计，重力加速度为。
请判断电场强度的方向，并求电场强度的大小；
求、两点间的电势差；
若在点对小球施加一个拉力，将小球从点沿圆弧缓慢向左拉起，直至与点处于同一水平高度且该过程中细线始终张紧，则所施加的拉力至少要做多少功？
21.如图所示，两根倾斜直金属导轨、平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角，两导轨之间的距离。一根质量的均匀直金属杆放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与杆垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势、内阻的直流电源和电阻箱。已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，，，重力加速度取。
若金属杆和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻时，金属杆静止在导轨上。
如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；
如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；
如果金属杆和导轨之间的摩擦不可忽略，金属杆受到的最大静摩擦力为，整套装置处于垂直于导轨平面斜向下、磁感应强度大小的匀强磁场中，要使金属杆仍保持静止，求电阻箱接入电路中的电阻取值范围。
22.如图所示，平行板电容器极板长度为，板间距为，极板接地即电势。在电容器两极板间接交变电压，极板的电势随时间变化的图像如图所示，其最大值为。电子以速度沿图中虚线方向射入两板间，并从另一侧射出。已知电子质量为，电荷量为，重力不计。
每个电子穿过偏转电场的时间极短，可以认为这个过程中两极板间的电压是不变的，偏转电场可看做匀强电场。求在 时刻进入偏转电场的电子从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离；
分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法。在解决问时忽略了每个电子穿过电场过程中两极板间电压的变化，请结合下列数据分析说明其原因。已知 ，。
电势可以随时间变化，也可以随空间发生变化。自然界中某量的变化可以记为，发生这个变化所用的时间间隔可以记为 ；变化量与的比值就是这个量对时间的变化率。若空间中存在一静电场，轴与某条电场线重合。
请你类比上述变化率的概念写出电势对空间位置的变化率的表达式；
该静电场的电势随的分布可能是图所示甲、乙两种情况中的一种。请你根据电势随空间的变化情况分析比较两种情况的电场在 区域内的相同点和不同点。
答案和解析
1.【答案】
【解析】磁感应强度既有大小又有方向，合成时满足平行四边形定则，是矢量；
电势、电势能、电动势只有大小、没有方向，合成时不满足平行四边形定则，是标量。
故选C。
2.【答案】
【解析】A.电动势 为比值定义法，电动势是描述电源对外做功本领大小的物理量，电动势的大小与电源内部非静电力做功的多少没有直接关系，故A错误；
B.电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，电势差描述电场的能的性质的物理量，二者的本质不同，故B错误；
C.根据电动势定义式 ，可知电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移到正极时，非静电力所做的功，故C正确；
D.电动势只由电源本身决定，与外电路无关，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】由图像看出图像的斜率大于图像的斜率，根据图像的斜率等于电阻的倒数得知，图像表示的电阻较小，图像表示的电阻较大。两个电阻并联后，总电阻比任何一个电阻都小，图线的斜率图像还大，所以并联后图像在区域Ⅰ。两电阻串联后总比任何一个电阻都大，图像的斜率比图像还小，所以串联后图像在区域Ⅲ，故ACD错误，B正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】A.螺线管的电流环绕方向向下，根据安培定则可判断，螺线管内部磁场方向向右，A错误；
B.通电导线的方向垂直纸面向里，根据安培定则判断，磁感线环绕方向为顺时针，B错误；
C.通电圆环的电流方向为逆时针，根据安培定则，中心轴线处的磁场方向为垂直纸面向外，C错误；
D.通电导线的方向竖直向下，根据安培定则判断，磁感线环绕方向为顺时针，D正确；
故选D。
5.【答案】
【解析】带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，有 所以粒子所带电荷量改变，粒子运动轨迹不会改变，故B正确，ACD错误．
6.【答案】
【解析】A、改装成了电流表，增大时电流表量程减小，故A正确，B错误；
C、把电流计改装成电压表应给电流计串联一个分压电阻，串联电阻越大，电压表量程越大，由图示电路图可知，电流计与电阻并联，改装后电压表量程不变，故CD错误；
故选A。
7.【答案】
【解析】在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数，说明在电路中有断路的地方。在其它连接不变的情况下，他将电压表连接位置的导线端分别试触、、三个位置，发现试触、时，电压表有示数；试触时，电压表没有示数，则说明导线断路，故C正确，ABD错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.电容器充电过程中，随着电容器两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，故A错误；
B.电容器充电过程中，随着电容器两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，故B正确；
电容器放电过程中，两极板间的电荷量越来越少，电压越来越小，电荷所受电场力越来小，则其移动的速度越来越小，故电流越来越小，所以电压表、电流表的示数都是不均匀减小至零，故CD错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】A.双手捏住两表笔金属杆，测量值为被测电阻与人体电阻并联的阻值，将偏小，故A错误；
B.测量时指针偏角过大，结合表盘即可知对应的电阻示数偏小，应减小倍率，使电阻表盘对应的示数偏大，故B错误；
C.选择“”倍率测量时，若指针位于与正中间，根据刻度值从右往左逐渐变密可知，测量值小于，故C错误；
D.当测量二极管正向电阻时，通过二极管的电流应从二极管的正极流入，而黑表笔为流出电表的方向，红表笔为流入电表的方向，即可知应为从黑表笔流出电表后流入二极管，即黑表笔与二极管正极相连，故D正确；
故选D。
10.【答案】
【解析】B.将看成电源的内阻，根据图乙可知，当电阻箱的电阻等于时，电阻箱消耗的电功率最大，此时
所以电源内阻为
故B正确；
A.电阻箱的功率最大时，有
根据串联电路的分压规律得
解得电源电动势为
故A错误；
C.当外电阻与内电阻相等时，电源的输出功率最大，由于定值电阻的阻值大于电源的内阻，故当变阻箱的阻值为时，电源的输出功率最大，且最大功率为
故C错误；
D.电阻箱所消耗功率最大时，电源的输出效率为
解得
故D错误。
故选B。
11.【答案】
【解析】A.充电宝的输出电压为、输出电流为，所以充电宝输出的电功率为
故A错误；
B.充电宝内的电流为，但其内阻未知，所以产生的热功率无法计算，故B错误；
C.由题意及能量守恒定律，可得手机电池储存的化学能为
代入数据解得
故C正确；
D.根据焦耳定律，可知手机电池产生的焦耳热为
故D错误。
故选C。
12.【答案】
【解析】水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警时水位越低，压力传感器的电阻值越大，压力传感器两端电压越大，定值电阻两端电压越小，由于、两端此时的电压大于，根据串联电路分压特点可知，为压力传感器，高水位时压力传感器的电阻值较小，压力传感器两端电压较小，，故AB错误；
根据闭合电路欧姆定律知，、两端的电压为
定值电阻的阻值越大，、两端的电压为或时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低，故C错误，D正确。
故选 D。
13.【答案】
【解析】电场线的疏密表示场强大小，则
根据
可知同一负电荷在两点受的电场力
故A错误，D正确；
B.顺着电场线电势降低，则
故B正确；
C.把一正电荷从移到，电场力的方向与位移同向，则电场力做正功，故C正确；
故选BCD。
14.【答案】
【解析】由于静电计所带电荷量远小于电容器所带电荷量，所以可认为电容器所带电荷量不变，根据
，
A.将极板上移，正对面积减小，电容器电容减小，板间电压增大，则静电计指针张角变大，故A正确；
B.将极板左移，板间距离增大，电容器电容减小，板间电压增大，则静电计指针张角变大，故B正确；
C.将极板右移，板间距离减小，电容器电容增大，板间电压减小，则静电计指针张角变小，故C错误；
D.极板间插入一云母片，电容器电容增大，板间电压减小，则静电计指针张角变小，故D错误。
故选AB。
15.【答案】
【解析】在滑片向右移动的过程中，变阻器接入电路中的电阻变小，则电路中的总电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的总电流变大，即电流表示数变大。根据可知，电源的总功率变大，故A错误，B正确；
C.根据
可知，路端电压变小，所以灯泡两端的电压变小，则通过灯泡的电流变小，所以灯泡变暗，故C正确；
D.根据
可知，通过电阻的电流变大，根据可知电阻两端的电压变大，而路端电压变小，所以变阻器两端的电压变小，即电压表示数变小，故D正确。
故选BCD。
16.【答案】
【解析】A.由动能定理，在磁场中，小球从释放到最低点的过程中
在电场中，小球
从释放到最低点的过程中
可知
故A错误；
B.小球在磁场中最低点时，对小球受力分析可知
小球在电场中最低点时，对小球受力分析可知
又由于
可知
故B错误；
C.由选项分析可知，小球从释放到最低点的过程中
弧长相同，故小球第一次到达 点的时间小于小球第一次到达 点的时间，故C正确；
D.磁场中小球从释放到另一端最高处的过程中，总功为，动能变化量为，小球到另一端刚好速度减为，电场中小球从释放到另一端最高处的过程中，总功为
动能变化量为负，而初动能为，末动能为负，不合理，即不能到达轨道另一端，故D正确；
故选CD。
17.【答案】乙
偏小 偏小
【解析】实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，则可能是电源内阻太小造成的，可以在电源上串联一个定值电阻，则图乙可以解决这一问题。
根据闭合电路的欧姆定律可知
则由图像可知该电池的电动势为
内阻为
如图所示
图像与横轴交点表示短路电流，当电源短路时，电表的内阻不影响短路电流，与横坐标轴交点的数值不变；电压表和电源并联，测量的内阻是电压表和电源并联后的电阻，比电源内阻的真实值小，图像斜率偏小，修正后图像斜率变大，与纵坐标轴交点的数值将变大，则电动势、内阻的测量值均偏小。
18.【答案】
不能
【解析】螺旋测微器的精确度为，圆柱体直径
分度游标卡尺的精确度为，圆柱体长度
根据欧姆定律，圆柱体的电阻
根据电阻定律
联立解得电阻率
根据欧姆定律，通过待测电阻的电流
因此电流表选择；为了保证电路安全和方便调节，使电表调节范围尽可能大些，滑动变阻器采用分压式接法，因此滑动变阻器选择；
由于
因此电流表采用外接法；滑动变阻器采用分压式接法。
故选B。
根据电路图连接的实物图如图所示
由图可知，随着滑动变阻器接入电路电阻增大，电压表示数逐渐变大，滑动变阻器与待测电阻丝阻值差距不大，因此电压变化比较均匀，滑动变阻器接入电路时随 变化的是图像；滑动变阻器与待测电阻丝阻值差距很大， 越大，电压变化越快，滑动变阻器接入电路时随 变化的图像是图像。
由电阻定律
电导率
圆柱体的横截面积
可得塑料瓶中装满该饮用水后的电阻为
采用上述进行检测时，电路中最大电流为
几乎无法使电流表指针发生偏转，因此不能用上述实验装置完成精确测量。
19.【答案】 ， ； ，；， ，出
【解析】由题意规格为“、”的小灯泡恰好正常发光，可知电路的路端电压，则内电压
由于灯泡正常发光，所以灯泡的电流为
电路的总电流
电动机的电流为
电动机的输入功率为
电动机线圈的发热功率
所以电动机的输出的功率为
出
20.【答案】水平向右，
【解析】由图可知，带电小球静止时电场力水平向左，因为小球带负电，故电场力方向与场强方向相反，所以电场强度方向水平向右。对小球进行受重力、根据平衡条件有
整理得
根据匀强电场中电势差与场强的关系可得
解得
小球从点沿圆弧缓慢向左拉起至与点处于同一水平高度的过程，设拉力做的功为，由动能定理有
整理得
21.【答案】，，方向垂直于轨道平面斜向下
【解析】磁场的方向向下，由左手定则可知，棒受到的安培力的方向水平向右，受力如图
由平衡条件得
电流为
联立可得磁感应强度大小为
由受力分析可知当安培力方向与支持力的方向垂直时，安培力最小，磁感应强度最小，有
则磁感应强度的最小值为
根据左手定则知，磁感应强度方向垂直于轨道平面斜向下；
最大静摩擦力向下时，有
联立解得
最大静摩擦力向上时，有
联立解得
则电阻箱接入电路中的电阻取值范围为
22.【答案】 见解析 或 见解析
【解析】由图可知时两极板间的电压
电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动
在垂直于极板的方向上做初速度为的匀加速直线运动
其中
代入解得
电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动
可知电子通过电场所用的时间为
由图可知电场变化的周期
可见电子通过电场所用的时间远远小于电场变化的周期，因此电子穿过平行板的过程中可以认为两板间的电压是不变的。
或
由图可知甲、乙两种情况中电势沿轴的正方向均降低，由此可知两种情况的电场方向是相同的，均沿轴的正方向。不同点是电势随空间位置的变化快慢不同，甲电场的电势在沿轴的正方向上随空间位置均匀降低，为匀强电场；乙电场的电势在沿轴的正方向上随空间位置降低得越来越慢，电场强弱分布不均匀，沿轴的正方向电场强度逐渐减小。
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