高中物理选修3-1知识点归纳以及试卷解析.doc

物理选修3-1 一、电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷(e1.6010-19C）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：（真空中的点电荷）F:点电荷间的作用力(N)；k:静电力常量k9.0109Nm2/C2；Q1、Q2:两点电荷的电量(C)；r:两点电荷间的距离(m)；作用力与反作用力；方向在它们的连线上；同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引3.电场强度：（定义式、计算式)E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理）；q：检验电荷的电量(C) 4.真空点（源）电荷形成的电场 r：源电荷到该位置的距离（m），Q：源电荷的电量 5.匀强电场的场强 UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m) 6.电场力：FqE F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C) 7.电势与电势差：UABA-B，UABWAB/q 8.电场力做功：WABqUABqEdEP减WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)；EP减 ：带电体由A到B时势能的减少量 9.电势能：EPAqA EPA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，A:A点的电势(V) 10.电势能的变化EP减EPA-EPB 带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的减少量 11.电场力做功与电势能变化WABEP减qUAB (电场力所做的功等于电势能的减少量) 12.电容CQ/U(定义式,计算式) C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V) 13.平行板电容器的电容（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，：介电常数）常见电容器 14.带电粒子在电场中的加速(Vo0)：WEK增或15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V0进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用) ：类平抛运动(在带等量异种电荷的平行极板中：垂直电场方向:匀速直线运动LV0t平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动，注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分； (2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直； (3）常见电场的分布要求熟记； (4)电场强度（矢量）与电势（标量）均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关； (5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面； (6)电容单位换算：1F106F1012PF； (7）电子伏(eV)是能量的单位,1eV1.6010-19J； (8)其它相关内容：静电屏蔽、示波管、示波器及其应用、等势面 带电粒子在匀强电场中的类平抛运动一、模型原题+-+LdUm,qvv0y一质量为m，带电量为q的正粒子从两极板的中部以速度v0水平射入电压为U的竖直向下的匀强电场中，如图所示，已知极板长度为L，极板间距离为d。1初始条件：带电粒子有水平初速度v02受力特点：带电粒子受到竖直向下的恒定的电场力3运动特点：水平方向为匀速直线运动，竖直方向为初速度为零的匀加速直线运动。4运动时间：若带电粒子与极板不碰撞，则运动时间为；若带电粒子与极板碰撞，则运动时间可以从竖直方向求得，故二、模型特征1特征描述：侧移2能量特点：电场力做正功。电场力做多少正功，粒子动能增加多少，电势能减少多少。3重要结论：速度偏向角的正切，位移偏向角的正切，即，即带电粒子垂直进入匀强电场，它离开电场时，就好象是从初速度方向的位移中点沿直线射出来的。电容器（1）两个彼此绝缘，而又互相靠近的导体，就组成了一个电容器。（2）电容：表示电容器容纳电荷的本领。a 定义式：，即电容C等于Q与U的比值，不能理解为电容C与Q成正比，与U成反比。一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关。b 决定因素式：如平行板电容器（不要求应用此式计算）（3）对于平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论时要注意两种情况：a 保持两板与电源相连，则电容器两极板间的电压U不变b 充电后断开电源，则带电量Q不变（4）电容的定义式： （定义式）（5）C由电容器本身决定。对平行板电容器来说C取决于：（决定式）（6）电容器所带电量和两极板上电压的变化常见的有两种基本情况：第一种情况：若电容器充电后再将电源断开，则表示电容器的电量Q为一定，此时电容器两极的电势差将随电容的变化而变化。第二种情况：若电容器始终和电源接通，则表示电容器两极板的电压V为一定，此时电容器的电量将随电容的变化而变化。二、 恒定电流 1.电流强度：I:电流强度(A），q:在时间t内通过导体横载面的电量(C），t:时间(s）2.欧姆定律： I:导体电流强度(A)，U:导体两端电压(V)，R:导体阻值() 3.电阻、电阻定律：:电阻率(m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m2) 4.闭合电路欧姆定律：或EIr+ IR（纯电阻电路）；EU内 +U外 ；EU外 + I r ；（普通适用）I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻()，r:电源内阻()5.电功与电功率：WUIt，PUIW:电功(J)，U:电压(V)，I:电流(A)，t:时间(s)，P:电功率(W)6.焦耳定律：QI2RtQ:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电阻值()，t:通电时间(s) 7.纯电阻电路和非纯电阻电路 8.电源总动率P总IE；电源输出功率P出IU；电源效率P出/P总I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)，U:路端电压(V)，：电源效率 9.电路的串/并联： 串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)10.欧姆表测电阻：11.伏安法测电阻 1、电压表和电流表的接法2、滑动变阻器的两种接法：注：（1)单位换算：1A103mA106A；1kV103V106mV；1M103k106 (2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大；半导体和绝缘体的电阻率随温度升高而减小。 (3)串联时，总电阻大于任何一个分电阻；并联时，总电阻小于任何一个分电阻； (4)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(4r)； 三、磁场1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用二、磁感线为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线1疏密表示磁场的强弱2每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向3是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极磁线不相切不相交。4匀强磁场的磁感线平行且距离相等没有画出磁感线的地方不一定没有磁场5安培定则(右手定则)：姆指指向电流方向，四指指向磁场的方向注意这里的磁感线是一个个同心圆，每点磁场方向是在该点切线方向 *熟记常用的几种磁场的磁感线：三、磁感应强度1磁场的最基本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。2在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度l的乘积Il的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度表示磁场强弱的物理量是矢量大小：B=F/Il(决定式)（电流方向与磁感线垂直时的公式）方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向（根据实验得出的） 单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T点定B定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值匀强磁场的磁感应强度处处相等磁场的叠加:空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则.四、磁通量与磁通密度1磁通量：穿过某一面积磁力线条数，是标量2磁通密度B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感应强度，是矢量3二者关系：B/S（当B与面垂直时），BScos，Scos为面积垂直于B方向上的投影，是B与S法线的夹角磁场对电流的作用 一、安培力1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力2.安培力的计算公式：FBILsin（是I与B的夹角）；通电导线与磁场方向垂直时，即900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即00，此时安培力有最小值，F=0N;00B900时，安培力F介于0和最大值之间.3.安培力公式的适用条件:公式FBIL一般适用于匀强磁场中IB的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用I1I2 如图所示，电流I1/I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力FBI2L，方向向左，同理I2对I1，安培力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律二、左手定则1.用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向2.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直但B与I的方向不一定垂直规律方法 1。安培力的性质和规律；公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端如图所示，甲中：，乙中：L/=d(直径）2R（半圆环且半径为R)安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；2、安培力作用下物体的运动方向的判断分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况用左手定则确定各段通电导线所受安培力)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况磁场对通电线圈的作用:若线圈面积为S，线圈中的电流强度为I，所在磁场的孩感应强度为B，线圈平面跟磁场的夹角为，则线圈所受磁场的力矩为：M=BIScos磁场对运动电荷的作用基础知识 一、洛仑兹力磁场对运动电荷的作用力1.洛伦兹力的公式: f=qvB sin，是V、B之间的夹角.2.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F03.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时，f=qvB 4.只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0二、洛伦兹力的方向1.洛伦兹力F的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即F总是垂直于B和v所在的平面2.使用左手定则判定洛伦兹力方向时，伸出左手，让姆指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反）则姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向三、洛伦兹力与安培力的关系1.洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向称动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现2.洛伦兹力一定不做功，它不改变运动电荷的速度大小;但安培力却可以做功四、带电粒子在匀强磁场中的运动1.不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可分三种情况：一是匀速直线运动；二是匀速圆周运动；三是螺旋运动2.不计重力的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r=mv/qB；其运动周期T=2m/qB（与速度大小无关）3.不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动（类平抛运动）；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动（匀速圆周运动）带电粒子在匀强磁场中的运动规律：1、带电粒子的速度方向若与磁场方向平行，带电粒子不受洛伦兹力作用，将以入射速度做匀速直线运动。2、带电粒子若垂直进入匀强磁场且只受洛伦兹力的作用，带电粒子一定做匀速圆周运动，其轨道平面一定与磁场垂直。由洛伦兹力提供向心力，得轨道半径：。由轨道半径与周期的关系得：。可见，周期与入射速度和运动半径无关。荷质比相同的带电粒子，当它们以不同的速度在磁场中做匀速圆周运动时，无论速度相差多大，由于其运动半径，与速度成正比，所以它们运动的周期都相同。规律方法 1、带电粒子在磁场中运动的圆心、半径及时间的确定（1)用几何知识确定圆心并求半径 因为F方向指向圆心，根据F一定垂直v，画出粒子运动轨迹中任意两点（大多是射入点和出射点）的F或半径方向，其延长线的交点即为圆心，再用几何知识求其半径与弦长的关系 (2)确定轨迹所对应的圆心角，求运动时间 先利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于3600（或2）计算出圆心角的大小，再由公式t=T/3600（或T/2）可求出运动时间(3)注意圆周运动中有关对称的规律 如从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出专题:带电粒子在复合场中的运动基础知识 一、复合场的分类：1、复合场：即电场与磁场有明显的界线，带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动，即分段运动，该类问题运动过程较为复杂，但对于每一段运动又较为清晰易辨，往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度，具有承上启下的作用2、叠加场：即在同一区域内同时有电场和磁场，些类问题看似简单，受力不复杂，但仔细分析其运动往往比较难以把握。二、带电粒子在复合场电运动的基本分析1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理三、电场力和洛伦兹力的比较1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用2.电场力的大小FEq，与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小f=Bqvsin,与电荷运动的速度大小和方向均有关3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直4.电场力既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小5.电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能6.匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛伦兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧四、对于重力的考虑 重力考虑与否分三种情况（1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力（2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单（3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时，可采用假设法判断，假设重力计或者不计，结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确，否则假设错误五、复合场中的特殊物理模型1粒子速度选择器 如图所示，粒子经加速电场后得到一定的速度v0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则有qv0BqE,v0=E/B，若v= v0=E/B，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关 若vE/B，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加 若vE/B，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少2.磁流体发电机 如图所示，由燃烧室O燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速。喷入偏转磁场B中在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场两板间形成一定的电势差当qvB=qU/d时电势差稳定UdvB，这就相当于一个可以对外供电的电源3.电磁流量计电磁流量计原理可解释为：如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a,b间出现电势差当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定 由Bqv=Eq=Uq/d，可得v=U/Bd.流量Q=Sv=Ud/4B4.质谱仪如图所示组成：离子源O，加速场U，速度选择器（E,B），偏转场B2，胶片原理：加速场中qU=mv2选择器中:v=E/B1偏转场中:d2r，qvB2mv2/r比荷:质量作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素5.回旋加速器如图所示组成：两个D形盒，大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝间可形成电压U作用：电场用来对粒子（质子、氛核,a粒子等）加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速高能粒子是研究微观物理的重要手段要求：粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期关于回旋加速器的几个问题：(1)回旋加速器中的D形盒，它的作用是静电屏蔽，使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场的干扰，以保证粒子做匀速圆周运动(2)回旋加速器中所加交变电压的频率f,与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等:(3)回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式来计算，在粒子电量，、质量m和磁感应强度B一定的情况下，回旋加速器的半径R越大，粒子的能量就越大【注意】直线加速器的主要特征 如图所示，直线加速器是使粒子在一条直线装置上被加速2015-2016学年河南省洛阳一中高二（上）月考物理试卷（9月份）一选择题（每小题4分，40分，1-3题只有一个正确选项，4-10题有多个选项）1导体中形成电流的原因是（）A只要导体中有自由电荷，就一定有电流B只要电路中有电源，就一定有电流C只要导体两端有电压，导体中就会形成电流D只要电路中有电源，用电器两端就一定有电压2以下有关电动势的说法正确的是（）A电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电量成反比B电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压C非静电力做的功越多，电动势就越大DE= 只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的3一个内电阻可以忽略的电源，给一个圆管子内装满的水银供电，电流为0.1A，若把全部水银都倒在一个内径大一倍的圆管子内，再让同一电源对它供电，那么通过的电流将是（）A0.4AB0.8AC1.6AD3.2A4有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为（）AnvStBnvtC D 5某同学按如图电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是（） AR3短路BRP短路CR3断开DR2断开6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，则下列说法不正确的是（） 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R= C对应P点，小灯泡的电阻为R= D对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积7两电源的UI图象，下列说法正确的是（） A电源的电动势和内阻均比电源大B当外接同样的电阻时，它们的输出功率可能相等C当外接同样的电阻时，电源的效率可能相等D不论外接多大的相同电阻，电源的输出功率总比电源的输出功率大8如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是（） A当R2=R1+r时，R2获得最大功率B当R1=R2+r时，R1获得最大功率C当R2=0时，R1上获得最大功率D当R2=0时，电源的输出功率最大9在如图所示的电路中，R1、R2、R3均为可变电阻当开关S闭合后，两平行金属板MN中有一带电液滴正好处于静止状态为使带电液滴向上加速运动，可采取的措施是（） A增大R1B减小R2C减小R3D减小MN间距10如图所示，电源电动势为E，内阻为r当滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，下列说法不正确的是（） A电阻R3消耗的功率变大B电容器C上的电荷量变大C灯L变暗DR1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值二实验题（27分）11小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I/（A）0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在图1中画出实验电路图可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围010）、电源、小灯泡、电键、导线若干（2）在图2中画出小灯泡的UI曲线（3）若将该小灯泡接在电动势是1.5V，内阻是2.0的电池两端，根据图象（要体现在图上）小灯泡的实际功率是W（保留2位有效数字） 12（10分）（2015河南一模）某研究小组收集了两个电学元件：电阻R0（约为2k）和手机中的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）实验室备有如下器材：A电压表V（量程3V，电阻RV约为4.0k）B电流表A1（量程100mA，电阻RA1约为5）C电流表A2（量程2mA，电阻RA2约为50）D滑动变阻器R1（040，额定电流1A）E电阻箱R2（0999.9）F开关S一只、导线若干（1）为了测定电阻R0的阻值，小明设计了一电路，如图甲所示为其对应的实物图，图中的电流表A应选（选填“A1”或“A2”），请将实物连线补充完整（2）为测量锂电池的电动势E和内阻r，小红设计了如图乙所示的电路图根据测量数据作出 图象，如图丙所示若该图线的斜率为k，纵轴截距为b，则该锂电池的电动势E=，内阻r=（用k、b和R2表示）该实验的测量值偏小，造成此系统误差主要原因是 13（10分）（2015秋洛阳校级月考）要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下：A待测电压表V（量程3V，内阻未知）B电流表A（量程3A，内阻0.01）C定值电阻R（阻值2k，额定电流50mA）D蓄电池E（电动势略小于3V，内阻不计）E多用电表F开关K1、K2，导线若干有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：（1）首先，用多用电表进行粗测，选用100倍率，操作方法正确若这时刻度盘上的指针位置如图1所示，则测量的结果是 （2）为了更精确地测出此电压表内阻，该同学设计了如图2所示的甲、乙实验电路，你认为其中较合理的电路图是理由是（3）用你选择的电路进行实验时，需要直接测量的物理量是：；用上述所测量的各量表示电压表的内阻RV=三计算简答题（33分）14如图所示，R1=2，R2=6，R3=3，当S接通时，电压表读数为2.4V，S断开时，电压表读数为2V，则电源电动势和内阻各为多少？ 15（12分）（2006江苏模拟）一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A在30s内可使该物体被匀速提升3m若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：（1）电动机的输入功率；（2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；（3）线圈的电阻16（13分）（2011秋孟津县校级期中）如图所示电路中，电源电动势E=10V，内电阻不计，电阻R1=14，R2=6.0，R3=2.0，R4=8.0，R5=10，电容器的电容C=2.0 F求：（1）电容器所带的电量？说明电容器哪个极板带正电？（2）若R1突然断路，将有多少电荷通过R5？ 2015-2016学年河南省洛阳一中高二（上）月考物理试卷（9月份）参考答案与试题解析一选择题（每小题4分，40分，1-3题只有一个正确选项，4-10题有多个选项）1导体中形成电流的原因是（）A只要导体中有自由电荷，就一定有电流B只要电路中有电源，就一定有电流C只要导体两端有电压，导体中就会形成电流D只要电路中有电源，用电器两端就一定有电压【考点】电流、电压概念 【专题】恒定电流专题【分析】导体内部含有大量的自由电荷，但是这些电荷在做杂乱无章的运动即向各个方向运动，所以不能形成电流如果这些自由电荷能够都向一个方向运动，即发生定向移动，则就会产生电流【解答】解：A、导体中有自由电荷，但要使导体中的自由电荷定向移动形成电流，还要在导体的两端加上电压故A错误B、要使电路中有持续电流，电路还必须是通路故B错误C、导体两端有电压，电压迫使导体中的自由电荷定向移动形成电流，故C正确D、若电路是断开的，虽然电路中有电源，但用电器两端就没有电压，故D错误故选：C【点评】本题考查电流的形成条件，要明确形成电流的关键就在于电荷发生“定向”移动时，才能产生电流2以下有关电动势的说法正确的是（）A电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电量成反比B电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压C非静电力做的功越多，电动势就越大DE= 只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的【考点】电源的电动势和内阻 【专题】恒定电流专题【分析】根据电动势的定义式E= 可知，非静电力把单位正电荷从电源负极移送到正极所做的功等于电源的电动势电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压【解答】解：A、电源内部非静电力把正电荷从电源负极移送到正极，根据电动势的定义式E= 可知，电动势等于非静电力把单位正电荷从电源负极移送到正极所做的功属于比值定义，故A错误D正确； B、电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，因此电动势的单位跟电压的单位一致，但电动势不就是两极间的电压，故B错误 C、由E= 可知，电源把其他形式的能转化为电能越多，即W越大，电动势不一定就越高故C错误故选D【点评】本题考查电动势的物理意义要注意电动势与电压是两个不同的概念，不能说“电动势就是电压”3一个内电阻可以忽略的电源，给一个圆管子内装满的水银供电，电流为0.1A，若把全部水银都倒在一个内径大一倍的圆管子内，再让同一电源对它供电，那么通过的电流将是（）A0.4AB0.8AC1.6AD3.2A【考点】欧姆定律 【专题】恒定电流专题【分析】（1）导体的电阻的大小与材料、长度、横截面积和温度有关，在材料和温度不变时，导体越长、横截面积越小电阻越大，反之越小；（2）因电源的电压不变，根据欧姆定律表示出两种情况下电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出答案【解答】解：当将全部水银倒入另一个内径大一倍的绝缘圆管子里时，由S=r2可知，横截面积变为原来的4倍，由V=Sh可知，长度变为原来的 ，因导体的电阻的大小与材料、长度、横截面积和温度有关，所以，电阻变为原来的 ，因电源的电压不变，所以，由I= 可得，电源的电压：U=I1R1=I2R2，即：0.1AR=I R，解得：I=1.6A故选：C【点评】本题考查了欧姆定律的灵活应用，关键是根据电源的电压不变得出等式进行解答，难点是绝缘圆管子变化时水银电阻变化的判断4有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为（）AnvStBnvtC D 【考点】电流、电压概念 【专题】恒定电流专题【分析】根据电流的两个表达式来分析，首先从导体导电的微观角度来说，在t时间内能通过某一横截面的自由电子必须处于长度为vt的圆柱体内，由于自由电子可以认为是均匀分布，故此圆柱体内的电子数目为nvSt而从电流的定义来说，I= ，故在t时间内通过某一横截面的电荷量为It，通过横截面的自由电子数目为 【解答】解：A、从微观角度来说，在t时间内能通过某一横截面的自由电子必须处于长度为vt的圆柱体内，此圆柱体内的电子数目为nvSt，故A正确；B、vt是电子通过的距离，nvt没意义，缺少面积s，故B错误；C、从电流的定义式来说，I= ，故在t时间内通过某一横截面的电荷量为It，通过横截面的自由电子数目为 ，故C错误，D正确；故选：AD【点评】本题考查了电流的两个表达式，要特别注意微观表达式I=nvst中各物理量的意义5某同学按如图电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是（） AR3短路BRP短路CR3断开DR2断开【考点】闭合电路的欧姆定律 【专题】恒定电流专题【分析】根据四个选项逐一代入检查，分析哪种情况中两电压表测量哪部分电压，示数是否相同，再进行选择【解答】解：A、若R3短路时，由于电流表内阻看作零，两电压表都被短路，示数都为零，与题不符故A错误B、RP短路时，两电压表都测量R2的电压，示数相同，而且都不为零故B正确C、R3断开时，电压表V2测量Rp的电压，电压表V1测量Rp和R2串联的电压，电压表V1的示数大于电压表V2的示数故C错误D、R2断开时，由于电压表内阻看作无限大，RP中电流为零，电压为零，两电压表都测量R3的电压，示数相同，而且都不为零故D正确故选BD【点评】本题中两电表都是理想电表，电压表内阻看作无限大，与之串联的电阻没有电流电流表内阻看作零，与电流表并联的电阻被短路6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，则下列说法不正确的是（） 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R= C对应P点，小灯泡的电阻为R= D对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积【考点】欧姆定律 【专题】恒定电流专题【分析】由图象的斜率表示电阻的倒是，可判定电阻的变化；找到P点对应的电压和电流，根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻；由功率公式可对应图线的“面积”【解答】解：A、由图象可知，斜率表示电阻的倒数，而图象的斜率是减小的，故电阻是增大的，故A正确；BC、由图象可知，P点对应的电压为U1，电流为I2，则灯泡的电阻R= ，而 是错误的，故B错误，C正确；D、因P=UI，所以图象中矩形PQOM所围的面积为对应P点小灯泡的实际功率，故D正确本题选错误的，故选：B【点评】本题要考察图象的识别应用问题，此类问题，首先看清坐标轴的含义，其次弄清斜率含义，面积的含义7两电源的UI图象，下列说法正确的是（） A电源的电动势和内阻均比电源大B当外接同样的电阻时，它们的输出功率可能相等C当外接同样的电阻时，电源的效率可能相等D不论外接多大的相同电阻，电源的输出功率总比电源的输出功率大【考点】闭合电路的欧姆定律；电源的电动势和内阻 【专题】恒定电流专题【分析】根据闭合电路欧姆定律分析两电源的电动势和内阻大小过原点O作出一条倾斜的直线，该直线与两图线的交点表示两电源与同样的电阻连接时的工作状态，电源的输出功率P=UI，由交点纵坐标与横坐标乘积比较输出功率的大小电源的效率= 【解答】解：A、根据闭合电路欧姆定律得，U=EIr，当I=0时，U=E，即图线与纵轴交点表示断路状态，交点的纵坐标等于电源的电动势大小，图线的斜率大小等于电源的内阻，由图看出，电源的电动势和内阻均比电源大故A正确B、D过原点O作出一条倾斜的直线（3），该直线与图线、的交点就表示该电阻与两电源连接时的工作状态，由图看出，直线（3）与图线交点的两坐标的乘积大于直线（3）与图线交点的两坐标的乘积，说明不论外接多大的相同电阻，电源的输出功率总比电源的输出功率大故B错误，D正确C、电源的效率= ，当外接同样的电阻，由于内阻r不等，电源的效率不可能相等，电源的效率总大于电源的效率故C错误故选AD 【点评】本题根据图线的截距、交点、斜率等数学意义来理解图线的物理意义，技巧是作出电阻的伏安特性曲线8如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是（） A当R2=R1+r时，R2获得最大功率B当R1=R2+r时，R1获得最大功率C当R2=0时，R1上获得最大功率D当R2=0时，电源的输出功率最大【考点】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律 【专题】恒定电流专题【分析】当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大对于定值电阻，根据P=I2R，电流最大时，功率最大【解答】解：A、将R1等效到电源的内部，R2上的功率等于电源的输出功率，当外电阻等于内阻时，即R2=R1+r时，输出功率最大，即R2上的功率最大故A正确 B、根据P=I2R，电流最大时，R1上的功率最大当外电阻最小时，即R2=0时，电流最大故B错误C正确 D、当外电阻等于内阻时，即R1+R2=r时，电源的输出功率最大故D错误故选AC【点评】解决本题的关键掌握当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大对于定值电阻，根据P=I2R，电流最大时，功率最大9在如图所示的电路中，R1、R2、R3均为可变电阻当开关S闭合后，两平行金属板MN中有一带电液滴正好处于静止状态为使带电液滴向上加速运动，可采取的措施是（） A增大R1B减小R2C减小R3D减小MN间距【考点】闭合电路的欧姆定律 【专题】恒定电流专题【分析】R1、R2为滑动变阻器，而R3为变阻箱当开关闭合后，带电液滴正好处于静止，为使能加速向上，则电场力大于重力可以提高两极板的电压，即提高变阻箱R3的电压；也可以变化两极板的距离，从而实现提高两板间的电场强度【解答】解：A、当增大R1电阻时，没有作用，因为R1电阻与两平行金属板相串联，没有电流通过，所以R1电阻两端没有电势差故A错误；B、当R2减小时，导致总电阻减小，所以总电流变大，则变阻器R3电压变大，电容器板间电压增大，场强增大，液滴所受的电场力增大，将向上加速运动，故B正确；C、当R3减小时，导致总电阻减小，所以总电流变大，则R2电阻两端电压变大，那么R3变阻器电压变小，电容器板间电压减小，场强减小，液滴所受的电场力减小，将向下加速运动，故C错误；D、当减小MN间距时，由于平行板两端电压不变，则两板间的电场强度变大，所以电场力将大于重力，液滴向上加速运动，故D正确故选：BD【点评】电阻R1与两平行板相串联，由于没有电流，所以没有电势降落，因此可将R1电阻去除当改变间距时，会导致两板间的电容变化10如图所示，电源电动势为E，内阻为r当滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，下列说法不正确的是（） A电阻R3消耗的功率变大B电容器C上的电荷量变大C灯L变暗DR1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值【考点】闭合电路的欧姆定律 【专题】恒定电流专题【分析】首先明确电路结构，R2和L并联然后和R1串联，串联后与R3并联【解答】解：A、当滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，电阻变小，则外电路的总电阻变小，小电阻分小电压，则外电压变小，故R3消耗的功率：P= 变小，A错误；B、R2变小，外电路的总电阻变小，则干路总电流变大，而R3上电压变小则电流变小，故R1上电流变大，电压变大，故电容器两端电压变大，Q=CU，则电荷量变大，故B正确；C、R2变小，小电阻分小电压，则R2的电压变小，灯泡的电压变小，故灯L变暗，C正确；D、R1两端的电压变大，R2两端的电压变小，二者电压之和等于外电压，由前面分析之外电压变小，故R1两端增加的电压小于R2两端减小的电压，D正确；题目要求选不正确的，故选：A【点评】本题考查电路的动态分析，关键抓住电源的电动势和内阻不变，运用“局部整体局部”的思路进行分析二实验题（27分）11小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I/（A）0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在图1中画出实验电路图可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围010）、电源、小灯泡、电键、导线若干（2）在图2中画出小灯泡的UI曲线（3）若将该小灯泡接在电动势是1.5V，内阻是2.0的电池两端，根据图象（要体现在图上）小灯泡的实际功率是0.270.28W（保留2位有效数字） 【考点】测定金属的电阻率 【专题】实验题；恒定电流专题【分析】（1）为测量多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡电阻较小，远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，据此作出实验电路图（2）根据表中实验数据，应用描点法作图，作出小灯泡的伏安特性曲线（3）在小灯泡的伏安特性曲线上作出电源路端电压与电路电流关系图象，找出该图象与灯泡伏安特性曲线交点所对应的电压与电流值，由P=UI求出灯泡的实际功率【解答】解：（1）由于小灯泡灯丝的电阻值远小于电压表的内阻，如：电压为2.00V时，其阻值R灯= = ，为减少由于电表接入电路引起的系统误差，应采用电流表外接法为使小灯泡两端的电压的变化范围尽可能大，滑线变阻器应连接成分压电路，实验电路如图1所示（2）根据实验得到的数据在UI坐标系中描点，并将这些数据点连接成一条平滑的曲线，如图2所示（3）作出电源的UI图线，它与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标就是小灯泡的工作点，小灯泡的实际电流为0.330.35A电压为0.800.82V，功率P=IU=0.270.28W故答案为：（1）电路图如图1所示；（2）图象如图2所示；（3）0.270.28 【点评】本题考查了实验电路的设计，设计实验电路是实验常考问题，设计实验电路的关键是根据题目要求确定滑动变阻器采用分压接法还是采用限流接法，根据待测电路元件电阻大小与电表内阻间的关系确定电流表采用内接法还是外接法12（10分）（2015河南一模）某研究小组收集了两个电学元件：电阻R0（约为2k）和手机中的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）实验