【物理】福建省莆田九中2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）

【物理】福建省莆田九中2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）

高二年段物理试卷 一、选择题（1—10 为单项选择，每小题 3 分；11—15 为多选题，每小题 4 分，选不全得 2 分，错选不得分；本大题共 50 分） 1. 在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学研究方法，如控制变量法、等效法、 类比法、理想模型法、微元法等等，这些方法对我们学好物理有很大帮助。以下关于所用物 理学研究方法的叙述不正确的是 （ ） A. 在探究电阻与材料、长度和横截面积三者之间的关系时应用了控制变量法 B. 在电路中，可以用几个合适的小电阻串联来代替一个大电阻，这利用了等效法 C. 在研究带电体时满足一定条件可以把带电体当做点电荷，这利用了建立理想模型法 D. 在研究电场时，常用人为假设的电场线来描述真实的电场，这用的是微元法。 【答案】D 【解析】 试题分析：在研究电场时，常用人为假设的电场线来描述真实的电场，这用的建立理想模型 的方法 。微元法则是将某个过程、研究对象分成若干个微小部分来研究并找出其中的规律， 则 D 错，选 D。 考点： 本题考查物理学中的科学方法。 2.一个内电阻可以忽略的电源，给一个绝缘的圆管子里装满的水银供电，电流为 0.1 A，若 把全部水银倒在另一个内径大一倍的绝缘圆管子里也刚好装满，用同一个电源给这个绝缘圆 管子里的水银供电，那么通过的电流将是( ) A. 0.4 A B. 0.8 A C. 1.6 A D. 3.2 A 【答案】C 【解析】 【详解】根据电阻定律可知， LR S  ；全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管子里，则 水银的截面积变为原来的 4 倍，由V Sh 可知，长度变为原来的 1 4 ；所以电阻变为原来的 1 16 ；再由欧姆定律 UI R  可知，因电压不变，故电流将变为原来的 16 倍，故为 1.6A，故 C 正确，ABD 错误； 3.在 NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得 2s 内分别有 1.0×1018 个 Na+ 和 Cl-通过溶液内部的横截面 M，以下解释正确的是（ ） A. 正离子定向移动形成电流，方向从 A 到 B，负离子定向移动形成电流方向从 B 到 A B. 溶液内正负离子沿相反方向运动，电流相互抵消 C. 溶液内电流方向从 A 到 B，电流 I=0.08A D. 溶液内电流方向从 A 到 B，电流 I=0.16A 【答案】D 【解析】 【详解】AB.电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反。所以正 离子定向移动形成电流，方向从 A 到 B，负离子定向移动形成电流方向也从 A 到 B，不会 相互抵消。故 AB 错误； CD.溶液内电流方向从 A 到 B。 2s 时间内通过通过溶液截面的电荷量  1 2 1 2q n e n e n n e    ， 则根据电流的定义式   18 -19 1 2 2 1 18 1.6 10 A=0.16A2 n n eqI t t        ， 故 C 错误，D 正确； 4.小灯泡通电后其电流 I 随所加电压 U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线 的切线,PQ 为 U 轴的垂线,PM 为 I 轴的垂线。则下列说法中正确是( ) A. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B. 对应 P 点,小灯泡的电阻为 1 2 1 UR I I   C. 对应 P 点,小灯泡的电阻为 1 1 UR I  D. 对应 P 点，小灯泡的电功率值等于图中阴影部分面积大小 【答案】A 【解析】 【详解】A.图线上的点与原点连线的倒数等于电阻大小，由数学知识可知，随着所加电压的 增大，小灯泡的电阻增大。故 A 正确； B.此电阻是非线性元件，其电阻不等于图象切线斜率的倒数,所以小灯泡的电阻为 1 2 1 UR I I   .故 B 错误； C.根据电阻的定义式可知,对应 P 点,小灯泡的电阻为 1 2 UR I  .故 C 错误； D.由恒定电流的功率公式 P UI ，推广可知，对应 P 点，小灯泡的功率为图中矩形 PQOM 所围的面积。故 D 错误； 5.如图所示，直导线 AB、螺线管 E、电磁铁 D 三者相距较远，其磁场互不影响，当开关 s 闭合后，则小磁针北极(黑色一端)指示磁场方向正确的是( ) A. a B. b C. c D. d 【答案】C 【解析】试题分析：小磁针 N 极的指向为磁感线方向，直导线 AB 部分，电流从下到上， 所以从上往下看，直导线产生的磁场方向应为逆时针方向，所以 a 指针应斜指向纸面内，a 错误；在通电螺线管部分，电流是从上面进来，然后从下边出去，可知左端为螺旋管 S 极， 右端为 N 极，在外部磁感线从 N 到 S，所以 b 错误，在内部磁感线从 S 到 N，c 正确；在 U 型螺线管，电流从右端进，左端出，所以右端为 S，左端为 N，d 错误； 考点：考查了右手定则 【名师点睛】根据右手螺旋定则可确定，通电螺线管的磁场分布，及通电直导线磁场的分布， 并由小磁针的静止时，N 极的指向即为磁场的方向 6.如图所示，通有恒定电流的导线 MN 与闭合金属框共面，第一次将金属框由位置Ⅰ平移到 位置Ⅱ，第二次将金属框绕 cd 边翻转到位置Ⅱ，设先、后两次穿过金属框的磁通量变化分 别为 1 和 2 ，则（） A. 1 2    B. 1 2    C. 1 2    D. 不能判断 【答案】C 【解析】 【详解】第一次将金属框由位置 I 平移到位置Ⅱ，磁感线穿过金属框的方向没有改变，磁通 量变化量等于在这两个位置时的磁通量的差值；第二次将金属框绕边翻转到位置Ⅱ，磁感. 线穿过金属框的方向发生改变，磁通量变化量等于两个位置时的磁通量绝对值之和，所以 1 2    ，选项 C 正确.ABD 错 故选 C 7.如图所示，电源和电压表都是好的，当滑片由 a 滑到 b 的过程中，电压表的示数都为 U， 下列判断正确的是 [ ] A. a 处接线断开 B. 触头 P 开路 C. a、b 间电阻丝开路 D. b 处接线开路 【答案】D 【解析】 试题分析：若 a 处接线断开，电压表的示数为零，不符合题意．故 A 错误．若触头 P 开路， 电压表的示数为零，不符合题意．故 B 错误．若 a、b 间电阻丝开路，电压表示数几乎为 U， 后变为零，不符合题意．故 C 错误．若 b 处接线开路，ab 上没有电压，电压表的示数几乎 都为 U．故 D 正确．故选 D． 考点：电路的故障分析 【名师点睛】本题是电路中故障分析问题，考查判断推理能力．关键是能根据题目提供的现 象来分析故障；本题电压可以用电势差理解。 8. 用电动势ε=6V、内电阻 r=4Ω的直流电源依次分别对下列四个电珠供电，最亮的电珠是 （ ） A. 6V，12W B. 6V，9W C. 6V，4W D. 6V，3W 【答案】B 【解析】 【详解】内外电阻相等时电源输出功率最大，即小灯泡最亮。根据 可知 A、电阻为 3Ω，B、4 Ω，C、9 Ω，D、12 Ω，故选 B 9.如图所示的电路中,电源电动势为12V,内阻为2Ω,四个电阻的阻值已在图中标出,闭合开关S, 下列说法正确的有( ) A. 路端电压 U=12V B. 电源的总功率 P=10W C. a、b 间电压 Uab=5V D. a、b 间用导线连接后，电路的总电流 I=1A 【答案】C 【解析】 【详解】A.外电阻为 1 10Ω1 1 20 20 R     ， 则 12 A=1A10+2 EI R r   ， 则路端电压为 1 10V=10VU IR   ， 故 A 错误； B.电源的总功率为 12 1W=12WP EI   ， 故 B 错误； C.选电源负极为 0 电势点，则 a 点电势为 5 ×10V=2.5V5+15a  ， b 点的电势 10 ×10V=7.5V5+15b  ， a、b 两点间的电压为 7.5-2.5V=5Vab b aU     ， 故 C 正确； D.a、b 间用导线连接后外电阻为 R′，则 5 152 7.5Ω5 15R      ， 则电流 12 12A= A 1A7.5+2 9.5 EI R r     ， 故 D 错误； 10.如图，在磁感应强度大小为 B0 的匀强磁场中，两长直导线 P 和 Q 垂直于纸面固定放置， 两者之间的距离为 L。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流 I 时，纸面内与两导线 距离均为 L 的 a 点处的磁感应强度为零。如果让 P 和 Q 中的电流都反向、其他条件不变， 则 a 点处磁感应强度的大小为（ ） A. 02 3 3 B B. 03 3 B C. 0 D. 2B0 【答案】D 【解析】 【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流 I 时，a 点处的磁感应强度为零，则 P 和 Q 电流产生的合磁场和 B0 等大反向，现在如果让 P 和 Q 中的电流都反向、其他条件不 变，则 P 和 Q 电流产生的合磁场和 B0 等大并且反向相同，所以，合磁场为 2B0；故 ABC 错 误，D 正确； 11.一束粒子沿水平方向平行飞过小磁针上方，如图所示，此时小磁针 S 极向纸内偏转，这 一束粒子可能是（ ） A. 向右飞行的正离子束 B. 向左飞行的正离子束 C. 向右飞行的负离子束 D. 向左飞行的负离子束 【答案】BC 【解析】 试题分析： 向左飞行的正离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子在下方产 生的磁场方向向外，则 N 极转向外，S 极转向里，符合题意，故 B 正确；同理，可知 D 错 误；向右飞行的负离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子在下方产生的磁场 方向向外，则 N 极转向外，S 极转向里，符合题意，故 C 正确，同理可知 A 错误。 考点：安培定则. 12.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线，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% 【答案】ABD 【解析】 【详解】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 3 0.56 Ur I       故 A 符合题意。 B．根据欧姆定律可得电阻为： 2 Ω 1Ω2 UR I    故 B 符合题意。 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 不符合题意。 D．电源的效率 2 66.7%3 P UI P EI      总 出 故 D 符合题意。 13.如图所示是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的 I－R 图象．现将甲、乙串联后 接入电路中，则( ) A. 甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大 B. 甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小 C. 在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少 D. 甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率少 【答案】AC 【解析】 试题分析：串联电路电流处处相等，由图象判断出电流相等时两电阻丝的电阻大小，然后由 欧姆定律判断其两端电压大小关系，由电阻定律判断其电阻率关系；由焦耳定律判断其产生 的热量关系，由电功率公式判断功率关系． 由图象可知，在电流 I 相同时，R R甲 乙 ，两电阻丝串联．通过它们的电流 I 相等，而 R R甲 乙 ， 由U IR 可知，U U甲 乙 ，故 A 正确；由于两电阻丝的横截面积与长度相同， R R甲 乙 ， 因为长短，粗细相同，由电阻定律 LR S  可知，甲的电阻率大于乙的电阻率，故 B 错误； 两电阻串联 I 相同， R R甲 乙 ，由焦耳定律可知，相同时间W W甲 乙 ，故 C 正确；两电阻 串联，通过它们的电流 I 相同， R R甲 乙 ，由 2P I R 可知 P P甲 乙 ，故 D 错误． 14.如图所示，E 为电源，其内阻不可忽略，RT 为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L 为指示灯泡，C 为平行板电容器，G 为灵敏电流计。闭合开关 S，当环境温度明显升高时， 下列说法正确的是（ ） A. L 变亮 B. RT 两端电压变大 C. C 所带的电荷量保持不变 D. G 中电流方向由 a 到 b 【答案】AD 【解析】 试题分析：环境温度明显升高时，RT 的阻值减小，电路电流增大，灯泡 L 变亮，所以 A 正 确；RT 的阻值减小，根据串联电路的分压规律，RT 的电压减小，所以 B 错误；外电路的电 阻减小，故路端电压减小，电容器的电压减小，电量减少，所以 C 正确；电容器的电量减 少，发生放电现象，故 G 中电流方向由 a 到 b，所以 D 正确 考点：本题考查传感器、电容器、闭合电路的欧姆定律 15.A、B 是某电场中一条电场线上的两点，一正电荷仅在静电力作用下，沿电场线从 A 点运 动到 B 点，速度图像如图所示。下列关于 A、B 两点电场强度 E 的大小和电势φ的高低的判 断，正确的是（ ） A. EA＞EB B. EA＜EB C. φA＜φB D. φA＞φB 【答案】AC 【解析】 【详解】从 v-t 图象可以知道正电荷仅在电场力作用下沿电场线从 A 点到 B 点做加速度不断 减小的减速运动，故电荷在 A 点受到的电场力大于电荷在 B 点的电场力，所以 A 点的场强 大于 B 点的场强，故 A 正确，B 错误；由于电荷做减速运动，故电场力与速度方向相反， 即电场力由 B 指向 A，故电场线由 B 指向 A，所以 B 点电势较高，故 C 正确，D 错误。所 以 AC 正确，BD 错误。 二．填空题：（每个空格 2 分，共 28 分） 16.如图所示，有一个表头 G，内阻为 100Ω，满偏电流为 10mA，它和另一个电阻连接可以 改装成电压表或电流表，若要将它改装成量程为 0.6A 的电流表，要按_________（填“甲” 或“乙”）图，该图里的电阻____________Ω,要使它的量程加大，应使电阻______（填“增大” 或“减小”）；若要将表头改装成量程为 3V 的电压表，要按_________（填“甲”或“乙”）图， 该图里的电阻____________Ω,要使它的量程加大，应使电阻______（填“增大”或“减小”）。 【答案】 (1). 甲 (2). 1.69 (3). 减小 (4). 乙 (5). 200 (6). 增大 【解析】 【详解】[1][2][3]表头改装电流表时，需要给他并联一个分流电阻，所以选择甲图；并联电 路的电阻值为： -3 1 -3 10 10 100 Ω 1.69Ω0.6-10 10 IgRgR I Ig      ； 要使电流表的量程加大，应该是并联分流变大，则并联的电阻应该减小； [4][5][6] 表头改装电压表时，需要给他串联一个分压电阻，所以选择乙图；串联电路的电阻 值为： 3 2 3 3 10 10 100 Ω=200Ω10 10 U IgRgR Ig         ； 要使电压表的量程加大，应该是串联分压变大，则串联的电阻应该变大； 17.如图所示的电路中，输入电压 U 恒为 12 V，灯泡 L 上标有“6 V，12 W”字样，电动机线 圈的电阻 RM＝0.5 Ω。若灯泡恰能正常发光，则灯泡的电阻 R＝__________Ω，电路中的电 流 I＝__________A，整个电路消耗的总功率 P 总＝__________W 电动机消耗的功率为 P=__________W，电动机输出功率 P 出＝__________ W。 【答案】 (1). 3Ω (2). 2A (3). 24W (4). 12W (5). 10W 【解析】 【详解】[1] 灯泡 L 上标有“6 V，12 W”，所以通过灯泡的电流： 12 A=2A6 L L L PI U   ， 所以灯泡的电阻为： 6 =3Ω2 L L L UR I    ； [2]灯泡和电动机串联，则留过灯泡的电流为电路中的电流： =2ALI I ； [3]整个电路消耗的功率为： 12 2W=24WP UI   ； [4]电动机消耗的功率为： =24-12W=12WM LP P P  ； [5]电动机的热功率为： 2 22 0.5W=2WMP I R  热 ， 电动机的输出功率为： =12-2W=10WP P P 出 热 ； 18.在图电路中，已知 R1=3Ω，R2=R3=6Ω，路端电压 U=30V，则 （1）K1、K2 都断开时，三个电阻两端的电压之 U1∶U2∶U3= __________ （2）K1、K2 都闭合时，通过三个电阻的电流之比 I1∶I2∶I3=_________ （3）K1 闭合，K2 断开时，电路消耗总功率 P =__________ 【答案】 (1). 1∶2∶2 (2). 2∶1∶1 (3). 150W 【解析】 【详解】[1] K1、K2 都断开时，三个电阻串联到一起，所以通过三个电阻的电流相同，由U IR 可知，电压比等于电阻比，又电阻比为 1:2:2，所以电压比为 1:2:2； [2] K1、K2 都闭合时，三个电阻并联到一起，所以三个电阻两端的电压相同，由U IR 可知， 电流比等于电阻的反 比，又电阻比为 1:2:2，所以电流比为 2:1:1； [3] K1 闭合，K2 断开时，R1，R2 被短路，整个电路只有 R3 接入电路，电路消耗总功率为： 2 2 3 30= W=150W6 UP R  ； 三、计算题（10 分+12 分＝22 分） 19. 如图所示电路中，电阻 R1＝R2＝3.0 Ω，R3＝6.0 Ω，S 扳至 1 时，电流表的示数为 1.0 A，S 扳至 2 时，电流表的示数为 1.5 A，求电源的电动势和内阻(电流表的内阻不计)。 【答案】6.0 V 1.0 Ω 【解析】 试题分析：19.解析：运用闭合电路的欧姆定律进行电路计算时，首先要对外电路的结构进 行分析，并据此求出外电路的总电阻。S 扳至 1 时，电阻 R1 和 R3 并联后与 R2 串联，外电路 的总电阻为： R 外＝ ＋R2＝ Ω＋3.0 Ω＝5.0 Ω。 电流表测出电路中的总电流 I1＝1.0 A，根据闭合电路欧姆定律有：E＝I1(R 外＋r)＝1.0 A×(5.0 Ω＋r)① S 扳至 2 时，电阻 R1 和 R2 串联后与 R3 并联，外电路的总电阻为： R 外′＝ ＝ Ω＝3.0 Ω 电流表测出电路中的总电流 I2＝1.5 A，根据闭合电路欧姆定律有：E＝I2(R 外′＋r)＝1.5 A×(3.0 Ω＋r)② 由①②两式解得电源的电动势和内阻分别为 E＝6.0 V，r＝1.0 Ω。 考点：闭合电路欧姆定律 【名师点睛】关于电源的电动势和内电阻的求解，经常出现两种情况，根据闭合电路欧姆定 律列两个方程，组成方程组求解．开关 S 扳至 1 时，电阻 R1、R3 并联后与 R2 串联．S 扳至 2 时，电阻 R1、R2 串联联后与 R2 并联．分别求出外电路总电阻，根据闭合电路欧姆定律列 出两个方程，组成方程组求解电源的电动势 E 和内阻 r． 20.电路图如图中甲所示,图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象,滑 动变阻器的最大阻值为 10Ω,定值电阻 R0=3Ω. (1)当 R 为何值时,R0 消耗的功率最大，最大值为多少? (2)当 R 为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少? (3)当 R 为何值时,R 消耗的功率最大，最大值为多少? 【答案】(1) 18.75W (2) 20W (3) 20W 【解析】 【详解】(1)由乙图知电源的电动势和内阻： 20VE  ， 20-5 Ω=5Ω3r  ， 由甲图分析知道,R0 为定值电阻，由 2P I R ，得当电路中电流最大，R0 消耗的功率最大， 所以，当 R=0 时,R0 消耗的功率最大，最大为 2 0 0 ( )EP RR r   ， 代入数据解得 P=18.75W； (2)当 r=R+R0 时，即 2ΩR  ，电源的输出功率最大 最大为 P=   2 0 0 E R RR R r       ， 代入数据求得 P=20W； （3） 把 R0 和内阻 r 的和视为等效内阻，即 0 8Ωr R r    ， 当 8ΩR r  时 R 消耗的功率最大。 最大为 P= 2E 4r = 2 0 E 4 R )r（ =12.5W； 21.如图所示的电路中，两平行金属板 A、B 水平放置，极板长 l=80cm，两板间的距离 d=40cm 电源电动势 E=40V，内电阻 r=1Ω，电阻 R=15Ω，闭合开关 S，待电路稳定后，将一带负电 的小球从 B 板左端且非常靠近 B 板的位置以初速度 0 4 /v m s 水平向右射入两板间，该小 球可视为质点。若小球带电量 q=1×10－2C，质量为 m=2×10－2kg，不考虑空气阻力，电路中 电压表、电流表均是理想电表。若小球恰好从 A 板右边缘射出(g 取 10m/s2)。求 （1）滑动变阻器接入电路的阻值为多少？ （2）此时电流表、电压表的示数分别为多少？ （3）此时电源的输出功率是多少？ 【答案】（1）24Ω（2）1A，39V（3）39W 【解析】 试题分析：（1）设小球在板间飞行时间为 t， ，根据 d＝ at2， 得飞行加速度 对小球根据牛顿第二定律得 ， 解得： ， 所以滑动变阻器的两端电压 U 滑＝UAB＝24 V． 设通过滑动变阻器的电流为 I，由欧姆定律得 滑动变阻器接入电路的阻值 R 滑＝ ＝24 Ω． （2）此时电流表的示数为 1 A，电压表的示数为 U＝E－Ir＝（40－1×1）V＝39 V． （3）电源的输出功率 P 出＝IU＝39 W． 考点：带电粒子在电场中的运动；欧姆定律；电功率 【名师点睛】本题是带电粒子在电场中类平抛运动和电路问题的综合，容易出错的是受习惯 思维的影响，求加速度时将重力遗忘，要注意分析受力情况，根据合力求加速度。