安徽省合肥市第一中学2023-2024学年高二物理上学期素质拓展试题（二）（Word版附解析）

合肥一中2022级高二物理上学期素质拓展2一、选择题（本题共10小题，共46分。1-7题为单选题，每小题4分；8-10题为多选题，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。1.均匀带电绝缘圆环所带电荷量为Q。现使圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度匀速转动。则环转动产生的等效电流为（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】ABCD．根据电流定义式有圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度匀速转动，则有可求出等效电流故A、B、C错误；D正确故选D。2.如图所示，长方体金属块边长之比a：b：c=3：1：2，将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为（设金属块的电阻率不变）（）A.IB.9I/4C.4I/9D.2I【答案】B【解析】 【分析】根据电阻定律可确定AB及CD时电阻，再由欧姆定律即可确定电流．【详解】设b长为l；根据电阻定律可知：；则接AB时，电阻；当接CD时，电阻；由欧姆定律可知：；则；故选B．3.如图所示是将滑动变阻器用作分压器的电路，A、B为分压器的输出端，电源电压U恒定，若把变阻器的滑片放在变阻器的中间，下列判断正确的是（　　）A.AB间不接负载时输出电压UAB＝B.当AB间接上负载R时，输出电压UAB>C.负载电阻R越小，UAB越接近D.接上负载后要使UAB＝，则滑片P应向下移动【答案】A【解析】【详解】A．滑片放在变阻器的中间则变阻器的上半部分和下半部分的电阻相同，都为，AB间不接负载时输出电压就是变阻器下半部分电阻两端的电压，上、下部分为串联，串联分压且与电阻成正比，即UAB＝。故A正确；B．当AB间接上负载R时，R与变阻器下半部分的电阻是并联关系。此时并联部分的总电阻为所以并联部分的电压小于滑动变阻器的上半部分的电压。即UAB<。故B错误；C．负载电阻R越小，R与变阻器下半部分电阻并联后的总电阻就越小。所以并联部分分到的电压就越小。当负载电阻趋近于零时，并联部分的总电阻也趋近于零，并联部分分到的电压也趋近于0。故C错误；D．接上负载后并联部分总电阻为 UAB<，滑片P向上移动时，滑动变阻器上半部分的电阻减小。下半部分的电阻增大，则并联部分的电阻也增大。这样才有可能使UAB＝。故D错误。故选A。4.如图所示为某金属导体的伏安特性曲线，MN是曲线上的两点，过M点的切线和M、N两点对应坐标图中已标出，下列说法正确的是（　　）A.该金属导体的电阻随电压的增大而减小B.该金属导体两端的电压是2.0V时对应的电阻是C.该金属导体的电阻是D.该金属导体在M点和N点对应电阻之比是3：2【答案】B【解析】【详解】A．根据欧姆定律I-U图线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，斜率逐渐减小，说明该金属导体的电阻随电压的增大而增大，故A错误；B．该金属导体M点对应的电压是2.0V，对应的电流是0.3A，由电阻的定义得故B正确；C．由于伏安特性曲线不是直线，所以该金属导体的电阻是变化的，故C错误；D．由图可知，N点对应电阻是 金属导体在M点和N点对应的电阻之比是故D错误。故选B。5.如图所示，大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱改装而成。已知灵敏电流表G的满偏电流为，内阻为，变阻箱接入电路的阻值为。下列说法正确的是（　　）A.改装为0.6A量程的电流表，选择图甲，B.改装为0.6A量程的电流表，选择图乙，C.改装为15V量程的电压表，选择图甲，D.改装为15V量程的电压表，选择图乙，【答案】D【解析】【详解】AB．改装为0.6A量程的电流表，需要并联一个电阻，选择图甲，根据欧姆定律有解得AB错误；CD．改装为15V量程的电压表，需串联一个电阻，选择图乙，根据欧姆定律有解得C错误，D正确。故选D。 6.一根长为、横截面积为、电阻率为的金属棒，棒内单位体积自由电子数为，电子的质量为，电荷量为。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速度为，则棒两端所加电压的大小为（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】电流的微观表达式，电阻定律，根据欧姆定律得，联立得棒两端所加电压的大小故选C。7.把两个相同的灵敏电流计分别改装成了两个量程不同的电压表V1、V2，若把V1、V2分别采用并联或串联的方式接入电路，如图甲、乙所示，两电路中滑动变阻器与电源均相同，则闭合开关后，下列说法正确的是（）A.图甲中的V1、V2的示数不同，指针偏角相同B.图乙中的V1、V2的示数不同，指针偏角相同C.图甲V1和图乙V1的示数不可能相同D.图甲V1和图乙V2的指针偏角一定相同【答案】B【解析】【详解】A．两个电压表量程不同，所以内阻不同，在图甲中两个电压表是并联关系，根据并联电路电压相等，所以两只电表的示数相同，但是由于两只电表的内阻不同，故流过两只电表的电流不同，又因为指 针偏转角与流过表头的电流有关，电流越大，偏转角越大，故A错误；B．两个电压表量程不同，所以内阻不同，在图乙中两个电压表是串联关系，根据串联电路电流相等，又因为指针偏转角与流过表头的电流有关，所以两只电表的指针偏转角相同，但是由于两只电表的内阻不同，所以两个电表的分压不同，所以两个表的示数不同，故B正确；C．图甲和图乙两个电路中总电阻不可能相同，甲图中定值电阻与滑动变阻器串联，当滑动变阻器的电阻调节到比较小时，定值电阻分压可以与图乙中电压表的分压相同，所以图甲V1和图乙V1的示数可能相同，C错误；D．流过图甲V1中电流可能和图乙V2中的电流相同，也可能不同，所以指针偏角可能相同，也可能不同，故D错误；故选B。8.如图所示是等量异种点电荷形成电场中的一些点，O是两电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（　　）A.B、O、C三点比较，O点场强最弱，B点电势最高B.E、O、F三点比较，O点电势最高、场强最弱C.A、D两点场强相同，电势不相同D.正试探电荷沿连线的中垂线由E点运动到F点，电场力先做负功后做正功【答案】AC【解析】【详解】A．根据等量异种电荷的电场线分布规律可知，B、O、C三点位置处，O点处电场线分布要稀疏一些，即B、O、C三点比较，O点场强最弱，B、O、C三点位置处的电场线由，根据沿电场线电势降低，可知，B点电势最高，故A正确；B．根据等量异种点电荷的等势线分布规律可知，中垂线本身就是一条等势线，即E、O、F三点电势相等，根据等量异种电荷的电场线分布规律可知，E、O、F三点位置处，O点处电场线分布要密集一些，即O点场强最大，故B错误；C．A、D对O对称，根据等量异种电荷的电场线分布规律可知，A、D两点位置处场强大小相等，方向相同，即这两位置的场强相同，根据等量异种电荷的电场线分布规律可知，A位置处电场线由A处指向无穷 远，即A位置的电势比无穷远沿高，而D位置处电场线由无穷远指向D位置，即D位置的电势比无穷远沿低，则A点电势比D点高，故C正确；D．根据等量异种点电荷的等势线分布规律可知，中垂线本身就是一条等势线，则正试探电荷沿连线的中垂线由E点运动到F点，电场力不做功，故D错误。故选AC。9.如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势线间的电势差相等，实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是（　　）A.质点在Q点时电势能比P点时大B.质点在Q点时加速度方向与等势面a垂直C.三个等势面中等势面a的电势最低D.Q点的电场强度小于P点的电场强度【答案】BD【解析】【详解】A．由于质点所受合力，即电场力垂直于等势线且指向轨迹的内侧，即质点所受电场力方向垂直于等势线向下，质点由Q到P电场力做负功，电势能增大，即质点在Q点时电势能比P点时小，故A错误；B．根据上述可知，质点在Q点时的电场力方向与等势线垂直，方向指向轨迹内侧，根据牛顿第二定律可知，质点在Q点时加速度方向与等势面a垂直，故B正确；C．根据上述质点所受电场力方向垂直于等势线向下，质点带负电，可知，电场线方向垂直于等势线整体向上，根据沿电场线电势降低，可知三个等势面中等势面a的电势最高，故C错误；D．等差等势线分布的疏密程度能够间接反映电场的强弱，根据图像可知，Q点位置等势线分布比P点位置要稀疏一些，则Q点的电场强度小于P点的电场强度，故D正确。故选BD。10.在如图所示的电路中，开关S闭合后，一带电油滴恰能静止于一水平固定的平行板电容器中的P点。下列说法正确的是（　　） A.油滴带负电荷B.仅将极板M缓慢下移，油滴将向上运动C.仅将极板M缓慢下移，静电计指针的张角变小D.S断开后，仅将极板M缓慢下移，油滴静止不动【答案】AD【解析】【详解】A.电容器上极板带正电，可知油滴带负电荷，选项A正确；B.仅将极板M缓慢下移，则板间距增加，根据可知，场强减小，电场力减小，则油滴将向下运动，选项B错误；C.仅将极板M缓慢下移，电容器两板电势差不变，则静电计指针的张角不变，选项C错误；D.S断开后，仅将极板M缓慢下移，两板带电量Q不变，根据可得两板场强不变，则油滴静止不动，选项D正确。故选AD。二、非选择题（共54分。其中第11题15分，第12题10分，第13题13分，第14题16分）。11.某实验小组为测量某种合金丝的电阻率，进行了如下操作：（1）用刻度尺测得合金丝的长度为，用螺旋测微器测量合金丝的直径，示数如图1所示，则合金丝的直径为__________； （2）设计如图2所示的实验电路，用电流表和电压表测量金属丝的电阻值。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图3实物电路中的正确位置__________；（3）正确连接电路后，某次测量时电压表（量程）和电流表（量程）指针的位置分别如图4、图5所示，则电压__________V，电流__________A；（4）由题给数据和测量数据计算该合金丝的电阻率为__________。（保留两位有效数字）【答案】①.0.628##0.626##0.627##0.629②.③.1.20④.0.50⑤.【解析】【详解】（1）[1]合金丝的直径为 （2）[2]根据电路图连接如图所示：（3）[3]由图4知，电压表（量程）示数为[4]由图5知，电流表（量程）的示数为（4）[5]由欧姆定律可得，合金丝的电阻为根据电阻定律可得带入数据解得12.如图所示，在该电路施加U=5V的电压，R1＝4Ω，R2＝6Ω，滑动变阻器最大值R3＝10Ω，则当滑动触头从a滑到b的过程中，电流表示数的最小值为多少？【答案】1A【解析】【详解】解：设触头上部分电阻为，则下部分为 总电阻：当时，最大，此时电流表示数的最小值为：13.密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雾器喷出时由于摩擦而带电，并落入两块相互平行的极板M、N之间的区域（M板带正电、N板带负电），透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡，可计算出油滴所带的电荷量。（1）若P为从显微镜中观察到的悬浮油滴，则可推知P带哪种电荷？（2）已知极板M、N之间的距离为d，电压为U，求两板之间的电场强度E的大小；（3）油滴P可视为球体，并测得其半径为R。已知油的密度为ρ，重力加速度为g，极板M、N之间的距离为d，电压为U。求该油滴的电荷量q。（提示：球的体积公式）【答案】(1)负电(2)(3)【解析】【详解】（1）油滴受向上的电场力，而上极板带正电，可知P带负电.（2）两板之间的电场强度（3）∵油滴P悬浮∴油滴P受到的重力和电场力平衡即:而: 联立以上各式，可得:14.在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来改变或控制带电粒子运动。如图甲所示的装置由加速区、静电分析器和偏转电场三部分组成。在发射源S处静止释放质量为m，电荷量为q的正离子，经过竖直放置的A、B板间的加速电压U0后进入电场均匀辐射方向分布的静电分析器，从C点射入沿半径为R的圆心角为53°的圆弧做匀速圆周运动，且从D点射出，经DP从偏转电场的P点射入，水平放置的G、H板间距为d，两板间加上如图乙的变化电压，G为正极板，该变化电压的最大值也为U0，且周期T远远大于离子在偏转电场中的运动时间，G、H板足够长，离子重力不计。已知，。求：（1）离子到达C点速度v的大小；（2）圆弧虚线CD所在处电场强度E的大小；（3）若离子源S在T时间内均匀发射N个正离子，则T时间内在G板上收集到的离子数n；（4）离子打到H板上的长度。【答案】（1）；（2）；（3）0.64N；（4）1.08d【解析】【详解】（1）离子的加速电场中，由动能定理得 从而求得（2）离子在辐射电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，由牛顿第二定律得联立（1）中结果得到（3）离子在偏转电场中做类斜抛运动，设电压为Uc时，离子的轨迹刚好与G板相切，则加速度为竖直速度为竖直速度减小为零时联立可得即恰好打到板上的粒子的出发时刻为那么打到G板的粒子的出发时刻范围为0~t，而U与t成线性关系。则T内在G板上收集到的离子数为（4）使离子打到H板上，偏转电压有要求，U取0.64U0~U0由于是斜抛运动（可看作两个平抛组成），离子的运动时间为离子的水平位移为加速度为 离子的水平速度为从而得到则离子打到H板的长度是