湖北省襄阳市宜城二中2016-2017学年高二（下）开学物理试卷（解析版）

2016-2017学年湖北省襄阳市宜城二中高二（下）开学物理试卷
　
一、选择题
1．某同学设计了一个转向灯电路，其中L为指示灯，L1、L2分别为左、右转向灯，S为单刀双掷开关，E为电源，当S置于位置1时，以下判断正确的是（　　）
A．L的功率小于额定功率
B．L1亮，其功率等于额定功率
C．L2亮，其功率等于额定功率
D．含L支路的总功率较另一支路的小
2．如图所示，a、b、c为纸面内等边三角形的三个顶点，在a、b两顶点处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直于纸面向里，则c点的磁感应强度B的方向为（　　）
A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边平行，竖直向下
C．与ab边垂直，水平向右 D．与ab边垂直，水平向左
3．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）
A．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了万有引力定律
B．英国物理学家焦耳在热学、电磁学等方面做出了杰出贡献，成功地发现了焦耳定律
C．英国物理学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确的测定了静电力常量
D．古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定，牛顿利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境
4．如图所示，在某一点电荷Q产生的电场中，有a、b两点，其中a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成30°角；b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成60°角．则关于a、b两点场强大小及电势高低，下列说法中正确的是（　　）
A．Ea=3Eb，φa＜φb B．Ea=，φa＞φb C．Ea=2Eb，φa＞φb D．Ea=，φa＜φb
5．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是（　　）
A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大
C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零
D．磁通量发生变化一定是磁场发生变化引起的
6．在如图所示的U﹣I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路．由图象可知（　　）
A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为1Ω
C．电源的输出功率为2W
D．电源的效率为66.7%
7．如图所示，真空中存在范围足够大的匀强电场，A、B为该匀强电场的两个等势面．现有三个完全相同的带等量正电荷的粒子a、b、c，从等势面A上的某点同时以相同速率v0向不同方向开始运动，其中a的初速度方向垂直指向等势面B；b的初速度方向平行于等势面；c的初速度方向与a相反．经过一段时间，三个粒子先后通过等势面B．已知三个粒子始终在该匀强电场中运动，不计重力，下列判断正确的是（　　）
A．等势面A的电势高于等势面B的电势
B．a、b、c三粒子通过等势面B时的速度大小相等
C．开始运动后的任一时刻，a、b两粒子的动能总是相同
D．开始运动后的任一时刻，三个粒子电势能总是相等
8．把一条导线平行地放在如图所示的磁针的上方附近，当导线中有电流时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　）
A．奥斯特 B．爱因斯坦 C．牛顿 D．伽利略
9．如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b 与电池相连，在距离两板等远的M点有一个带电液滴处于静止状态．若b板不动，将a板向下平移一小段距离，但仍在M点上方，稳定后，下列说法中正确的是（　　）
A．液滴将加速向下运动
B．M点电势升高，液滴在M点时电势能将减小
C．M点的电场强度变小了
D．在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功不同
10．如图所示，匀强电场方向平行于xOy平面，在xOy平面内有一个半径为R=5cm的圆，圆上有一动点P，半径OP与x轴方向的夹角为θ，P点沿圆周移动时，O、P两点的电势差满足UOP=25sinθ（V），则该匀强电场的大小和方向分别为（　　）
A．5 V/m，沿x轴正方向 B．25 V/m，沿y轴负方向
C．500 V/m，沿y轴正方向 D．250 V/m，沿x轴负方向
11．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（　　）
A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电
12．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡（阻值恒定不变）的电阻和定值电阻相同，阻值均为R，电压表为理想电表，K为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表读数将变大 B．L1亮度不变，L2将变亮
C．L1将变亮，L2将变暗 D．电源的发热功率将变小
　
二、实验题
13．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡标有“6V　3W”，其他可供选择的器材有：
A．电压表V1（量程6V，内阻20kΩ）
B．电压表V2（量程20V，内阻60kΩ）
C．电流表A1（量程3A，内阻0.2Ω）
D．电流表A2（量程0.6A，内阻1Ω）
E．滑动变阻器R1（0～1000Ω，0.5A）
F．滑动变阻器R2（0～20Ω，2A）
G．学生电源E（6V～8V）
H．开关S及导线若干
某同学通过实验测得小灯泡两端的电压U和通过它的电流I，绘成U﹣I关系曲线如图甲所示．
（1）实验中电压表应选用　　，电流表应选用　　，滑动变阻器应选用　　；
（2）在虚线框乙中画出实验所用的电路图；
（3）若将该小灯泡接在电动势为6V，内阻为4Ω的电源两端，则灯泡实际消耗的功率为　　W．
14．要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．已选用的器材有：
直流电源（电压为4V）；
电流表（量程为0﹣0.6A．内阻约0.2Ω）；
电压表（量程为0﹣﹣3V）；
电键一个、导线若干．
①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的　　（填字母代号）．
A．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流1A）
B．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.3A）
②（1）为了设计合理的实验方案，某同学用多用电表来粗略测量电压表的内阻，表盘读数及开关选择档位，如图1所示，则其阻值约为　　；测量时多用电表的红表笔应接电压表的　　（填正或者负）接线柱．
（2）选出既满足实验要求，又要减小误差的实验电路图图2中　　．
图3为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接．（电路中仅缺少2条导线，请用笔代替导线连上）
　
三、计算题
15．如图平行带电金属板A、B间可看成匀强电场，场强E=1.2×102V/m，板间距离d=5cm，电场中C点到A板和D点到B板的距离均为0.5cm，B板接地，求：（不考虑重力）
（1）C、D两点的电势各为多少？
（2）将点电荷q=2×10﹣2C从C点匀速移到D点时外力做了多少功？
16．如图，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．一个不计重力的正离子从M点垂直磁场方向，以垂直于y轴的速度v射入磁场区域，从N点以垂直于x轴的方向进入电场区域，然后到达y轴上P点，
（1）若OP=ON，则入射速度应多大？
（2）若正离子在磁场中运动时间为t1，在电场中运动时间为t2，则t1：t2多大？
17．倾角为37°的光滑斜面上水平放置一条长0.2m的直导线PQ，两端以很软的导线通入5A的电流，如上图所示．当有一个竖直向上的B=0.6T的匀强磁场时，PQ恰好平衡，则导线PQ的重力为多少？（sin37°=0.6）
18．如图所示的电路中，电源的电动势为2V，内阻为0.5Ω，R0为2Ω，变阻器的阻值变化范围为0～10Ω，当S闭合后，求：
（1）变阻器阻值多大时，R0消耗的功率最大，其最大功率为多少？
（2）变阻器阻值多大时，变阻器消耗的功率最大．其最大功率为多少？
　

2016-2017学年湖北省襄阳市宜城二中高二（下）开学物理试卷
参考答案与试题解析
　
一、选择题
1．某同学设计了一个转向灯电路，其中L为指示灯，L1、L2分别为左、右转向灯，S为单刀双掷开关，E为电源，当S置于位置1时，以下判断正确的是（　　）
A．L的功率小于额定功率
B．L1亮，其功率等于额定功率
C．L2亮，其功率等于额定功率
D．含L支路的总功率较另一支路的小
【考点】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律．
【分析】当开关接1时，L与L2串联后与L1并联；则由闭合电路的欧姆定律及串并联电路的规律可得出各灯的功率情况．
【解答】解：A、因L与L2串联后接在电源两端，而两灯的额定电压均为6V，两灯的电压均小于6V，所以L的功率一定小于额定功率，故A正确；
B、因电源电压为6V，而电源有内电阻，故电源的输出电压一定小于6V，所以L1功率小于额定功率．故B错误；
C、由A的分析可知，L2的功率要小于额定功率，故C错误；
D、因两并联支路两电压相等，故由P=可知，含L支路的电阻要大，故其功率比另一支路要小，故D正确；
故选：AD
　
2．如图所示，a、b、c为纸面内等边三角形的三个顶点，在a、b两顶点处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直于纸面向里，则c点的磁感应强度B的方向为（　　）
A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边平行，竖直向下
C．与ab边垂直，水平向右 D．与ab边垂直，水平向左
【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．
【分析】根据右手螺旋定则判断出直导线在C点的磁场方向，根据平行四边形定则，对磁感应强度进行合成，得出C点的合场强的方向．
【解答】解：根据右手螺旋定则，a电流产生的磁场垂直于ac，b电流产生的磁场垂直于bc，如图，根据平行四边形定则，则合场强的方向竖直向下，与ab边平行．故B正确，A、C、D错误．
故选B．
　
3．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）
A．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了万有引力定律
B．英国物理学家焦耳在热学、电磁学等方面做出了杰出贡献，成功地发现了焦耳定律
C．英国物理学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确的测定了静电力常量
D．古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定，牛顿利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境
【考点】物理学史．
【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
【解答】解：A、德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了行星运动规律，牛顿得出了万有引力定律，故A错误；
B、英国物理学家焦耳在热学、电磁学等方面做出了杰出贡献，成功地发现了焦耳定律，故B正确；
C、英国物理学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确的测定了万有引力常量，故C错误；
D、古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定，伽利略利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境，故D错误；
故选：B．
　
4．如图所示，在某一点电荷Q产生的电场中，有a、b两点，其中a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成30°角；b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成60°角．则关于a、b两点场强大小及电势高低，下列说法中正确的是（　　）
A．Ea=3Eb，φa＜φb B．Ea=，φa＞φb C．Ea=2Eb，φa＞φb D．Ea=，φa＜φb
【考点】电场强度；电势．
【分析】将Ea、Eb延长相交，即得到Q点的位置，由几何知识求出ab两点到Q的距离之比，由E=k求解场强之比．根据两点到Q距离的大小关系，比较电势高低．
【解答】解：将Ea、Eb延长相交，交点即为Q点的位置．设ab两点到Q的距离分别为ra和rb，由几何知识得到：Ra=abcos30°；Rb=absin30°，则=
故根据公式E=k得，Ea=．
由电场线的方向可知，场源电荷为负电荷，故有：φa＞φb；
故选：B．
　
5．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是（　　）
A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大
C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零
D．磁通量发生变化一定是磁场发生变化引起的
【考点】磁通量．
【分析】对于匀强磁场中穿过回路的磁通量：当回路与磁场平行时，磁通量Φ为零；当线圈与磁场平行时，磁通量Φ最大，Φ=BS．当回路与磁场方向的夹角为α时，磁通量Φ=BSsinα．根据这三种情况分析．
【解答】解：A、当回路与磁场平行时，磁通量Φ为零，则磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不一定越大．故A错误．
B、当回路与磁场平行时，磁感应强度越大，线圈面积越大，但磁通量Φ为零．故B错误．
C、磁通量Φ为零时，可能回路与磁场平行，则磁感应强度不一定为零．故C正确．
D、根据磁通量Φ=BSsinα，磁通量的变化可能由B、S、α的变化引起．故D错误．
故选C
　
6．在如图所示的U﹣I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路．由图象可知（　　）
A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为1Ω
C．电源的输出功率为2W
D．电源的效率为66.7%
【考点】闭合电路的欧姆定律．
【分析】由电源的路端电压与电流的关系图象与纵轴的交点读出电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻．电阻R的伏安特性曲线的斜率等于电阻．两图线的交点读出电流与电压，求出电源的输出功率和效率．
【解答】解：
A、根据闭合电路欧姆定律得U=E﹣Ir，当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则r=．故A正确．
B、电阻R=．故B正确．
C、两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为P出=UI=4W．故C错误．
D、电源的效率η==66.7%．故D正确．
故选：ABD
　
7．如图所示，真空中存在范围足够大的匀强电场，A、B为该匀强电场的两个等势面．现有三个完全相同的带等量正电荷的粒子a、b、c，从等势面A上的某点同时以相同速率v0向不同方向开始运动，其中a的初速度方向垂直指向等势面B；b的初速度方向平行于等势面；c的初速度方向与a相反．经过一段时间，三个粒子先后通过等势面B．已知三个粒子始终在该匀强电场中运动，不计重力，下列判断正确的是（　　）
A．等势面A的电势高于等势面B的电势
B．a、b、c三粒子通过等势面B时的速度大小相等
C．开始运动后的任一时刻，a、b两粒子的动能总是相同
D．开始运动后的任一时刻，三个粒子电势能总是相等
【考点】电势；电场强度；电势能．
【分析】由题三个带正的小球不计重力，只受电场力作用，都能通过等势面B，即可知电场力方向和电场方向．三个小球通过等势面B时，电场力做功相等，由动能定理可判断速度关系．在同一时刻，a、b两小球竖直位移不同，电场力做功不同，即可得知动能不同，电势能也不同．
【解答】解：A、由a、b、c三球经过一段时间后均通过等势面B，可得：电场力方向竖直向下，则电场方向也竖直向下．故A等势面电势较高，故A正确．
B、由动能定理得，a、b、c两个小球通过等势面B时，电场力做功相等，三个球的速度大小．故B正确．
C、可以将三个小球的运动分解为初速度为零的匀加速直线运动和速度为v0的匀速直线运动，同一时间内，a、b两小球竖直位移不同，则电场力做功不同，因此同一时刻的两球的动能不相同，故C错误．
D、可以将三个小球的运动分解为初速度为零的匀加速直线运动和速度为v0的匀速直线运动，同一时间内，三个小球竖直位移不同，则电场力做功不同，因此同一时刻的电势能是不相等的，故D错误．
故选：AB．
　
8．把一条导线平行地放在如图所示的磁针的上方附近，当导线中有电流时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　）
A．奥斯特 B．爱因斯坦 C．牛顿 D．伽利略
【考点】物理学史．
【分析】本实验是1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流磁效应的实验．
【解答】解：首先观察到这个实验现象的物理学家丹麦物理学家奥斯特．故A正确，B、C、D错误．
故选A
　
9．如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b 与电池相连，在距离两板等远的M点有一个带电液滴处于静止状态．若b板不动，将a板向下平移一小段距离，但仍在M点上方，稳定后，下列说法中正确的是（　　）
A．液滴将加速向下运动
B．M点电势升高，液滴在M点时电势能将减小
C．M点的电场强度变小了
D．在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功不同
【考点】电容器的动态分析；电势能．
【分析】电容器与电源相连，板间电压不变；根据极板的移动方向可知电容器内电场强度的变化，得出带电粒子的受力变化，从而判断其运动状态；由U=Ed判断电势的变化，从而得出电势能的变化．
【解答】解：
A、C：原来液滴受力平衡，电场力向上，与场强方向相反，故液滴带负电；
电容器板间的电压不变，a板下移时，两板间的距离减小，则由U=Ed可知，E增大，所以粒子受到的电场力增大，故液滴将向上加速运动；故A、C错误；
B、下极板接地，M点的电势等于M与b之间的电势差，因E增大，d不变，由U=Ed可知，M点的电势增大；因带电液滴带负电，故电势能将减小，故B正确；
D、因两板间的电势差不变，由W=Uq知，前后两种状态下移动电荷时，电场力做功相同，故D错误；
故选：B
　
10．如图所示，匀强电场方向平行于xOy平面，在xOy平面内有一个半径为R=5cm的圆，圆上有一动点P，半径OP与x轴方向的夹角为θ，P点沿圆周移动时，O、P两点的电势差满足UOP=25sinθ（V），则该匀强电场的大小和方向分别为（　　）
A．5 V/m，沿x轴正方向 B．25 V/m，沿y轴负方向
C．500 V/m，沿y轴正方向 D．250 V/m，沿x轴负方向
【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；点电荷的场强．
【分析】任意一点P的电势U=25sinθ（V），当θ和180°﹣θ的时候，电势相等，
从数学角度可以看出关于y轴正向是θ与180°﹣θ的对称，电势总相等．
匀强电场的电场强度E=，根据U=Ed，表示出两点间的电势差，d表示两点沿电场线方向上的距离．
【解答】解：任意一点P的电势U=25sinθ（V），当θ和180°﹣θ的时候，电势相等，
从数学角度可以看出关于y轴正向是θ与180°﹣θ的对称，电势总相等．
那么就是说每1条垂直于y轴正向都是等势面，
那么y轴正向方向就是场强方向．
当θ=90°时，P的电势最大，为25V，
当θ=180°或0°时，P的电势最小，为0V，
根据U=Ed得
E==500V/m，
故选：C
　
11．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（　　）
A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电
【考点】法拉第电磁感应定律；电容；楞次定律．
【分析】现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，导致线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，线圈中出现感应电流，由楞次定律可判定电流的方向．当线圈中有电动势后，对电阻来说通电后发热，对电容器来说要不断充电直至稳定．
【解答】解：当磁铁N极向下运动时，导致向下穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电下极板带正电．
故选：D．
　
12．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡（阻值恒定不变）的电阻和定值电阻相同，阻值均为R，电压表为理想电表，K为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表读数将变大 B．L1亮度不变，L2将变亮
C．L1将变亮，L2将变暗 D．电源的发热功率将变小
【考点】闭合电路的欧姆定律；电功、电功率．
【分析】当开关由1位置打到2位置时，分析外电阻的变化，根据欧姆定律分析总电流和路端电压的变化，确定电压表示数的变化．根据两灯电压的变化，判断亮度的变化．根据总电流的变化，分析电源发热功率的变化．
【解答】解：A、当开关打在1位置时，外电路的总电阻为R1=R+=1.5R，当开关打在2位置时，外电路的总电阻为R2=≈0.67R．所以外电路总电阻变小，根据全电路欧姆定律得，总电流I增大，路端电压变小，则电压表读数将变小．电源的发热功率P=I2r，I增大，P增大．故AD错误，
D、当开关打在1位置时，两灯的电压均为U1==0.2E，当开关打在2位置时，灯L1的电压U1′==0.2E，灯L2的电压U2′==0.4E，可见，L1的电压不变，L2的电压变大，则L1亮度不变，L2将变亮．故B正确；C错误．
故选：B
　
二、实验题
13．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡标有“6V　3W”，其他可供选择的器材有：
A．电压表V1（量程6V，内阻20kΩ）
B．电压表V2（量程20V，内阻60kΩ）
C．电流表A1（量程3A，内阻0.2Ω）
D．电流表A2（量程0.6A，内阻1Ω）
E．滑动变阻器R1（0～1000Ω，0.5A）
F．滑动变阻器R2（0～20Ω，2A）
G．学生电源E（6V～8V）
H．开关S及导线若干
某同学通过实验测得小灯泡两端的电压U和通过它的电流I，绘成U﹣I关系曲线如图甲所示．
（1）实验中电压表应选用　A　，电流表应选用　D　，滑动变阻器应选用　F　；
（2）在虚线框乙中画出实验所用的电路图；
（3）若将该小灯泡接在电动势为6V，内阻为4Ω的电源两端，则灯泡实际消耗的功率为　1.89　W．
【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线．
【分析】（1）根据灯泡额定电压选择电压表，根据电路最大电流选择电流表，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据题目要求确定滑动变阻器与电流表的接法，然后作出实验电路图．
（3）作出电源的U﹣I图象，求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后由P=UI求出灯泡实际消耗的功率．
【解答】解：（1）灯泡额定电压为6V，电压表选择A；由图甲所示图象可知，最大电流为0.5A，电流表选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择F．
（2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡电阻约为R==12Ω，电流表内阻为1Ω，电压表内阻为20kΩ，相对来说电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示．
（3）在同一坐标系内作出电源的U﹣I图象如图所示；两图象的交点坐标值是该电源给灯泡供电时灯泡两端电压与通过灯泡的电流，由图象可知，灯泡两端电压U=4.2V，电流I=0.45A，灯泡实际功率P=UI=4.2V×0.45A=1.89W．
故答案为：（1）A；D；F；（2）电路图如图所示；（3）1.89．
　
14．要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．已选用的器材有：
直流电源（电压为4V）；
电流表（量程为0﹣0.6A．内阻约0.2Ω）；
电压表（量程为0﹣﹣3V）；
电键一个、导线若干．
①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的　A　（填字母代号）．
A．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流1A）
B．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.3A）
②（1）为了设计合理的实验方案，某同学用多用电表来粗略测量电压表的内阻，表盘读数及开关选择档位，如图1所示，则其阻值约为　3.6KΩ　；测量时多用电表的红表笔应接电压表的　负　（填正或者负）接线柱．
（2）选出既满足实验要求，又要减小误差的实验电路图图2中　丙　．
图3为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接．（电路中仅缺少2条导线，请用笔代替导线连上）
【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线．
【分析】①明确滑动变阻器的作用以及电路接法，从而选择正确的滑动变阻器；
②（1）根据欧姆表的读数方法即可得出正确的读数，同时明确欧姆表内部结构，从而确定红表笔位置；
（2）根据实验原理明确电路结构，注意滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法．
【解答】解：①由于本实验采用滑动变阻器外接法，故滑动变阻器应选用总阻值较小的A；
②（1）由图可知，指针示数为3.6，故最终读数为：3.6×1k=3.6kΩ；欧姆表内部电源的正极指黑表笔，负极接经红表笔，则可知，为了让电压表正常工作，应用红表笔接电压表的负极接线柱；
（2）本实验中应采用滑动变阻器分压接法，同时灯泡内阻较小，故应采用电流表外接法，故应选丙电路；
根据原理图得出对应的实物图，如图所示；
故答案为；①A；②（1）3.6KΩ； 负；（2）丙；如图所示；
　
三、计算题
15．如图平行带电金属板A、B间可看成匀强电场，场强E=1.2×102V/m，板间距离d=5cm，电场中C点到A板和D点到B板的距离均为0.5cm，B板接地，求：（不考虑重力）
（1）C、D两点的电势各为多少？
（2）将点电荷q=2×10﹣2C从C点匀速移到D点时外力做了多少功？
【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；动能定理的应用；电势能．
【分析】（1）下极板接地，所以下极板的电势为零，C、D的电势等于C、D之间与下极板间的电势差，由公式U=Ed求解．
（2）根据电场力做功公式W=qU求出电场力所做的功，点电荷匀速运动时外力做功等于克服电场力做功．
【解答】解：（1）由于B板接地，所以B的电势为零，φB=0．
又由于B板是正极板，所以电场线的方向是竖直向上的，因顺着电场线电势降低，所以C、D两点的电势都小于B板的电势，为负值．
对于C点，φC=UCB=﹣EdCB=﹣1.2×102×0.045V=﹣5.4V．
对于D点，φD=UDB=﹣EdDB=﹣1.2×102×0.005V=﹣0.6V．
（2）将点电荷q=2×10﹣2C从C点匀速移到D点时，根据动能定理得：
W+qUCD=0
又qUCD=φC﹣φD；
则得外力做功 W=q（φD﹣φC）=2×10﹣2×（﹣0.6+5.4）J=9.6×10﹣2 J
答：（1）C、D两点的电势分别为﹣5.4V，﹣0.6V．（2）将点电荷q=2×10﹣2C从C点匀速移到D点时外力做了9.6×10﹣2 J的功．
　
16．如图，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．一个不计重力的正离子从M点垂直磁场方向，以垂直于y轴的速度v射入磁场区域，从N点以垂直于x轴的方向进入电场区域，然后到达y轴上P点，
（1）若OP=ON，则入射速度应多大？
（2）若正离子在磁场中运动时间为t1，在电场中运动时间为t2，则t1：t2多大？
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．
【分析】正离子在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径等于ON、OM的长度，进入电场后做类平抛运动，根据粒子在磁场中的周期公式求出粒子在磁场中运动的时间，结合半径公式，以及在垂直电场方向和沿电场方向运用牛顿第二定律和运动学公式求出在电场中的运动时间，联立求出入射速度的大小以及时间之比．
【解答】解：正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，从M经圆弧到N，
由得，R=①
由题意得，MO=NO=R ②
在磁场中的运动时间③
正离子垂直于电场方向进入匀强电场后做类平抛运动，
在垂直于电场方向有：OP=vt2④
沿电场方向有：ON=⑤
由以上各关系可解得，v=
则．
答：（1）入射速度为；
（2）时间之比为．
　
17．倾角为37°的光滑斜面上水平放置一条长0.2m的直导线PQ，两端以很软的导线通入5A的电流，如上图所示．当有一个竖直向上的B=0.6T的匀强磁场时，PQ恰好平衡，则导线PQ的重力为多少？（sin37°=0.6）
【考点】安培力；共点力平衡的条件及其应用．
【分析】导体ab静止在斜面上，受力平衡，磁场的方向竖直向上，对导体受力分析，根据平衡条件求解即可；
【解答】解：若磁场方向竖直向上，从a向b观察，导体受力情况如图所示．
由平衡条件得：
在水平方向上：F﹣Nsinθ=0
在竖直方向上：mg﹣Ncosθ=0
其中：F=BIL
联立解得：
答：导线PQ的重力为0.8N．
　
18．如图所示的电路中，电源的电动势为2V，内阻为0.5Ω，R0为2Ω，变阻器的阻值变化范围为0～10Ω，当S闭合后，求：
（1）变阻器阻值多大时，R0消耗的功率最大，其最大功率为多少？
（2）变阻器阻值多大时，变阻器消耗的功率最大．其最大功率为多少？
【考点】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律．
【分析】（1）R0为定值电阻，根据P=I2R，当电流最大时，电阻R0消耗的功率最大．
（2）对于电源，当外电路的电阻等于内电阻时电源的输出功率最大．将电阻R0看成电源的内阻，等效成一个等效电源，根据这个结论进行分析求解．
【解答】解：（1）根据P=I2R，当电流最大时，电阻R消耗的功率最大，故当滑动变阻器的阻值为零时，电阻R0消耗的功率最大；
（2）对于电源，有这样的结论：当外电路的电阻等于内电阻时电源的输出功率最大．
将电阻R0与电源等效成一个电源，故当滑动变阻器的阻值R=R0+r=2.5Ω时，等效电源的输出功率最大，即滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为：
P=W=0.4W
答：（1）当滑动变阻器的阻值为零时，R1消耗的功率最大．
（2）当滑动变阻器的阻值为2.5Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，其最大功率为0.4W．
　

2017年2月24日