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文档简介
本卷满分:100分考试时间:75分钟
第I卷(选择题共46分)
注意事项:
必须使用2B铅笔将答案标号填涂在答题卡上对应题目标号的位置上。如需改动,用橡皮擦干
净后,再选涂其他答案标号。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有
一项符合题目要求。)
1.关于电磁波,下列说法正确的是()
A.电磁波在真空中的传播速度等于光速
B.均匀变化的电场可以产生均匀变化的磁场
C.电磁波的传播需要介质
D.麦克斯韦提出了电磁场理论并证实了电磁波的存在
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据麦克斯韦电磁理论可知,电磁波在真空中的传播速度等于光速,故A正确;
B.根据麦克斯韦电磁理论可知,均匀变化的电场可以产生稳定的磁场,故B错误;
C.电磁波在真空中可以传播,不需要介质,故C错误;
D.麦克斯韦提出了电磁场理论并预言了电磁波,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,故D错误。
故选A。
2.真空中两个固定的带电金属小球A和B,可视为点电荷,两小球之间的静电力大小为F。现使A和B的
电荷量都增大到原来的2倍,则它们之间的静电力大小变为()
A.FB.4FC.8FD.16F
【答案】B
【解析】
【详解】根据库仑定律可得
A和B的电荷量都增大到原来的2倍,则
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B正确。
故选B。
3.如图所示的电路中,电源电动势为,内电阻为,、、和为四个可变电阻。要使电容器
和所带的电荷量都减少,下列措施中可行的是()
A.仅增大R1B.仅增大R2
C.仅增大R3D.仅增大R4
【答案】A
【解析】
【详解】A.仅增大,则电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流减小,路端电压增
大;则、的电压均减小,由于电容器电压等于的电压,电容器电压等于与的电压之和,
所以两个电容器的电压都减小,所带的电荷量都减小,故A正确;
B.仅增大,则电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流减小,路端电压增大;由于
、的电压均减小,则的电压增大,与的电压之和增大,所以两个电容器的电压都增大,所带
的电荷量都增大,故B错误;
C.仅增大,则电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流减小,路端电压增大;由于
、的电压均减小,则与的电压之和增大,所以电容器电压减小,电容器所带的电荷量减
小,电容器电压增大,电容器所带的电荷量增大,故C错误;
D.仅增大,电路中电流和电压不改变,所以电容器的电压和电量都不改变,故D错误。
故选A。
4.如图,三角形中,,。匀强电场的电场线平行于三角形所在
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平面,且、、点的电势分别为3V、1V、3V。下列说法中正确的是()
A.电场强度的方向沿ab方向
B.电场强度的大小为2V/cm
C.质子从a点移动到b点,电势能增加了4eV
D.电子从c点移动到b点,电场力做功为4eV
【答案】B
【解析】
【详解】A.已知在匀强电场中,、两点的电势相等,故可知连线即为等势面,且有,
故电场线的方向为垂直连线向上,故A错误;
B.过点作的连线,交于点,如图
则电场强度的大小为,故B正确;
C.质子从点移动到点,电势能的增量为,故C错误;
D.电子从点移动到点,电场力做功为,故D错误。
故选B。
5.如图所示,将粗细均匀的导线制成的正六边形导体框悬挂在弹簧测力计下端,并通以顺时针方向电流,
正六边形的顶点刚好在磁场边界上,平衡时弹簧测力计示数为F。下列说法正确的是()
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A.ao边和ab边所受安培力大小不等
B.正六边形每边所受安培力大小为
C.ab边和cd边所受安培力方向相反
D.aoc边所受安培力是ao边所受安培力的2倍
【答案】C
【解析】
【详解】A.当电流方向与磁场方向垂直时
边与边的电流相同,长度相同,且在同一磁场中,所以两边所受安培力大小相等,A错误;
B.正六边形所受安培力的合力为0,根据安培力公式,可知每条边所受安培力大小相等,根据平衡条件可
知重力大小等于,根据题意无法得出正六边形每条边所受安培力的大小,正六边形每条边所受安培力大
小不一定等于,B错误;
C.根据左手定则,边所受安培力方向水平向左,边所受安培力方向水平向右,C正确;
D.边为折线连接、两点,设正六边形的边长为,根据几何关系可知
所以边所受安培力大小
边所受安培力大小为
可知边所受安培力是边所受安培力倍,D错误。
故选C。
6.长方体金属块放在匀强磁场中,有电流通过金属块(载流子为自由电子),如图所示。则下面说法中正确
的是()
A.金属块中自由电子受洛伦兹力向上偏转
B.金属块上表面电势低,下表面电势高
C.金属块上表面电势高,下表面电势低
D.若磁场反向,金属块中自由电子受洛伦兹力方向不变
【答案】C
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【解析】
【详解】ABC.由于电子带负电,由左手定则可知,金属块中自由电子受洛伦兹力向下偏转,金属块下表
面积累电子,则金属块上表面电势高,下表面电势低,故AB错误,C正确;
D.若磁场反向,金属块中自由电子受到的洛伦兹力方向变为向上,与原来方向相反,故D错误。
故选C。
7.如图所示,在竖直平面内有水平向左的匀强电场,一根长L=0.4m的绝缘细线的一端固定在电场中的O
点,另一端系一质量m=0.4kg、带电量的小球,小球静止时细线与竖直方向成θ=37°角。
现给小球一个与细线垂直的初速度,使其从静止位置开始运动,发现它恰好能绕O点在竖直平面内做完整
的圆周运动。已知g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则()
A.匀强电场的电场强度大小为1.8×107N/C
B.小球获得的初速度大小为5m/s
C.小球从初始位置运动至轨迹最左端的过程中机械能减小了1.2J
D.小球从初始位置开始在竖直平面内顺时针转动一周的过程中,其电势能先增大后减小
【答案】B
【解析】
详解】A.小球静止时细线与竖直方向成角,对小球受力分析如图所示
根据平衡条件有
解得电场强度大小为。故A错误;
B.小球受重力和电场力的等效合力为
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小球恰能经过等效最高点A,则在A点时满足
从初始位置到A点由动能定理有
解得。故B正确;
C.小球从初始位置运动至轨迹最左端的过程中电场力做负功,机械能减小。机械
能减小量
。故C错误;
D.小球在竖直平面内顺时针运动一周回到初始位置的过程中,电场力先做负功,再做正功,再做负功,则
其电势能先增大后减小,再增加,故D错误。
故选B。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多
项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8.如图所示,下列说法正确的是()
A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,要想粒子获得的最大初动能增大,增加D型盒的半径
即可
B.图乙是磁流体发电机的结构示意图,可以判断出A极板是发电机的负极,B极板是发电机的正极
C.图丙是速度选择器,若电子(不计重力且只受电场和磁场作用)从左向右沿直线匀速通过速度选择器,
则电子也能从右向左匀速通过此速度选择器
D.图丁是质谱仪的工作原理示意图,若粒子的比荷越小,粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S3
【答案】AB
【解析】
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【详解】A.甲图中,根据
可知
粒子获得的最大动能为
可知要想粒子获得的最大初动能增大,增加D型盒的半径即可,故A正确;
B.乙图中根据左手定则,正电荷向下偏转,负电荷向上偏转,所以A极板带负电,B极板带正电,A极板
是发电机的负极,B极板是发电机的正极,故B正确;
C.图丙是速度选择器,若电子(不计重力且只受电场和磁场的作用)从左向右沿直线匀速通过速度选择器,
当电子从右向左穿过速度选择器时,受到的电场力和洛伦兹力均向上,不能匀速通过此速度选择器,故C
错误;
D.图丁中粒子通过速度选择器后,具有相同的速度,在偏转磁场中,有
可得
可知粒子的比荷越小,粒子在磁场的轨道半径越大,则粒子打在胶片上的位置越远离狭缝S3,故D错误。
故选AB。
9.为了探究变化电阻消耗的功率随其电阻值的变化规律,设计电路如图1所示,电源电动势恒定,定值电
阻R0=2Ω。测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图2所示,随着电阻箱电阻值R的增
大,下列判断正确的是()
A.电源电动势为30V,内阻为3Ω
B.电源的输出功率一直增大
C.电源输出功率最大值为75W
D.电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率等于50%
【答案】AC
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【解析】
【详解】A.把与电源看成一个等效电源,则等效内阻为,则电阻箱所消耗的功率P等于等效
电源的输出功率,由图2可知,当时,R消耗的功率最大为45W,则有
解得电源内阻为
根据R消耗的最大功率,解得此时电流为
则电源电动势为,故A正确;
BC.当外电阻等于内阻时,电源的输出功率最大,此时有
电路电流为
最大输出功率为
可知随着电阻箱电阻值R的增大,电源输出功率先增大后减小,最大功率为75W,故B错误,C正确;
D.电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率为,故
D错误。
故选AC。
10.如图所示,套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球,其质量为m,带电荷量为q,小球可在棒上滑
动,现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中,设小球电荷量不变,小球由静止
下滑的过程中()
A.初始时刻,小球加速度为g
B.杆对小球的弹力一直增大
C.小球先加速运动再匀速运动
D.小球所受洛伦兹力一直增大,直到最后不变
【答案】CD
【解析】
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【详解】小球下滑过程中,受力如图所示
水平方向由受力平衡得
竖直方向由牛顿第二定律得
初始时刻,小球的速度为0,洛伦兹力为0,则加速度为
小球向下加速,洛伦兹力增大,则杆对小球的弹力减小,杆对小球的摩擦力减小,故加速度增大,因
此小球先做加速度增大的加速运动;
当时,,,加速度等于重力加速度;小球继续加速,之后水平方向上有
随着小球继续加速,杆对小球的弹力反向增大,杆对小球的摩擦力增大,故加速度减小,因此小球做
加速度减小的加速运动,当加速度减为0时,小球做匀速直线运动;
综上分析可知,整个过程小球先做加速度增大的加速运动,然后做加速度减小的加速运动,最后匀速运动,
小球所受洛伦兹力一直增大,直到最后不变。
故选CD。
第II卷(非选择题,共54分)
三、实验题(共16分,每一小空2分)
11.在做“测定金属的电阻率”的实验中,若待测电阻丝的电阻约为5Ω,要求测量结果尽量准确:
(1)某同学采用了如图1所示的部分电路测量电阻,则测量值比真实值偏__________(选填“大”或“小”);
(2)在本实验中,某同学用游标卡尺(图2)和螺旋测微器(图3)测量该电阻丝的长度和直径如图所示,
则其长度为__________cm,直径为__________mm。
第9页/共15页
【答案】(1)小(2)①.10.025②.4.487##4.486##4.488
【解析】
【小问1详解】
电路图中电流表采用外接法,由于电压表的分流使得电流表的示数大于通过待测电阻的电流,根据欧姆定
律可知,电阻的测量值比真实值偏小。
【小问2详解】
[1]20分度游标卡尺的精确值为,由图2可知电阻丝的长度为
[2]螺旋测微器的精确值为,由图3可知电阻丝的直径为
12.为了测量某高内阻电源的电动势E和内阻r(电动势约5V、内阻约500Ω),现提供下列器材:
A.待测电源
B.电压表V(0~3V,内阻约几千欧)
C.电流表A(10mA,RA=10Ω)
D电阻箱R0(0~9999.9Ω)
E.滑动变阻器R1(0~20Ω)
F.滑动变阻器R2(0~1000Ω)
G.开关及导线
H.干电池若干节(内阻很小)
(1)实验中需要将电压表改装。首先测定其内阻,某同学采用图甲所示的电路,电源为干电池组(内阻很
小)。开关S闭合前,将电阻箱R0的阻值调到最大。闭合开关后,调节电阻箱,当电压表指针满偏时,阻
值为R01=2950Ω;当电压表指针半偏时,阻值为R02=8900Ω,则电压表内阻RV=_________Ω。
(2)采用图乙所示的电路测量电源电动势和内阻。电阻箱R0与电压表串联构成量程为6V的电压表,则
R0=_________Ω;滑动变阻器应选___________(选填“R1”或“R2”)。
第10页/共15页
(3)由实验数据做出改装后电压表读数U随电流I变化图像如图丙所示,由图像可知E=___________V,
r=___________Ω。
【答案】(1)3000
(2)①.3000.0②.R2
(3)①.5.0②.500
【解析】
【小问1详解】
闭合开关后,调节电阻箱,当电压表指针满偏时,阻值为R01=2950Ω;当电压表指针半偏时,阻值为R02=8900Ω,
由
解得电压表内阻为
【小问2详解】
[1]电阻箱R0与电压表串联构成量程为6V的电压表,则有
解得
[2]由于电源的内阻约500Ω,为了调节方便,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选阻值范围大的R2。
【小问3详解】
[1][2]由实验数据做出改装后电压表读数U随电流I变化图像如图丙所示,由闭合电路欧姆定律可得
由图丙纵轴截距可得
由图丙斜率的绝对值可得
四、解答题(本题有3小题,共38分。解答时应写出必要的文字说明,方程式和重要演算步
骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13.MN、PQ为水平放置、间距为1m的平行导轨,接有如图所示的电路。电源的电动势为32V,内阻为2Ω。
将导体棒ab静置于导轨上,整个装置处在匀强磁场中,磁感应强度大小为1T,方向竖直向上,匀质导体棒
质量为2kg,接入电路的部分阻值为4Ω。闭合开关S后,导体棒恰好未滑动。已知导体棒和导轨间的动摩
擦因数μ=0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计导轨的电阻,(g=10m/s2)试求:
第11页/共15页
(1)导体棒受到的安培力的大小;
(2)滑动变阻器接入电路中的电阻。
【答案】(1)
(2)
【解析】
小问1详解】
导体棒恰好未滑动,根据平衡条件可得导体棒受到的安培力的大小
【小问2详解】
根据安培力公式有
根据闭合电路欧姆定律有
联立解得滑动变阻器接入电路中的电阻为
14.如图所示,电源电动势E=18V,内阻r=2Ω,定值电阻R=4Ω,电动机M的线圈电阻R'=3Ω,电键S闭
合,电动机正常工作时,理想电压表示数为12V,求:
(1)通过电动机的电流是多少;
(2)电源的输出功率是多少;
(3)电动机输出的机械功率为多少;
(4)若电动机被卡死不能转动,则电动机的热功率为多少。
第12页/共15页
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
电动机正常工作时,理想电压表示数为12V,根据闭合电路欧姆定律可得
解得通过电动机的电流为
【小问2详解】
电源的输出电压为
则电源的输出功率为
【小问3详解】
电动机的电功率为
电动机的热功率为
则电动机输出的机械功率为
【小问4详解】
若电动机被卡死不能转动,根据闭合电路欧姆定律可得,流过电动机的电流为
则电动机的热功率为
15.在如图所示的坐标系中,第二、三象限内有一电场强度E=2.5×106V/m,方向竖直向下的有界匀强电场,
电场宽度为,O1O2为电场左边界。在y轴右侧的某一区域中有一垂直于纸面的矩形有界匀强磁
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