2024年北京二十中高二（上）10月月考物理試題及答案

2024北京二十中高二10月月考物理（選考）2024.10一．單選題（本部分共題，每題3分，共30分。在每題給出的四個選項中，只有一個選項是正確的）1．在靜電場中有a、b兩點，試探電荷在兩點的靜電力F與電荷量q滿足如圖所示的關(guān)系，請問、b兩點的場強大小關(guān)系是（）A．Eab=B．D．Ea=2bEabC．Eab2．有兩段粗細均勻的電阻絲是由同種材料制成的。它們的質(zhì)量相同，它們的長度之比1:22:3。將它=U1:U們串聯(lián)在電路中，則它們兩端的電壓之比為（）2漏斗A．2:3B．4:9C．9:4D．3:2---+3.如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后，分落在收集板中央的兩側(cè)，對礦粉分離的過程，下列表述正確的有A.帶正電的礦粉落在右側(cè)+++-收集板B.電場力對礦粉做負功C.帶負電的礦粉電勢能變大D.帶正電的礦粉電勢能變小4.如圖所示，用金屬網(wǎng)把不帶電的驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近金屬網(wǎng)，則下列說法正確的是A．驗電器的箔片張開B．金屬球帶電荷足夠多時驗電器的箔片才會張開C．金屬網(wǎng)罩內(nèi)部電場強度為零D．金屬網(wǎng)罩不帶電5．研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.實驗前，只用帶電玻璃棒與電容器?板接觸，能使電容器帶電B.實驗中，只將電容器?板向上平移，靜電計指針的張角變小C.實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大D.實驗中，只增加極板帶電荷量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大6．均勻帶電絕緣圓環(huán)電荷量為Q，半徑為R?，F(xiàn)使圓環(huán)繞如圖所示過圓心的軸以v線速度勻速轉(zhuǎn)動，則圓環(huán)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的等效電流為（）vQvRA．QvB．C．D．R第1頁/共8頁7．超級電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置。與傳統(tǒng)電容器相比，它具有充電時間短、儲存電能多、放電功率大、使用壽命長等特點。如圖為一款超級電容器，其標有“2.7V3000F”。關(guān)于它的說法中正確的是（A．電容器可以儲存電荷，且電荷量越多電容越大）B．加在這個電容器兩端的電壓低于2.7V時它就不能工作C．這個電容器充電時，兩極板間的電場強度增大D．若這個電容器兩端的電壓變化1V，則它所帶的電荷量變化3C8．如圖所示，實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡。粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點，以下正確的是（）A．粒子在N點的加速度大于在M點的加速度B．該帶電粒子應該帶負電C．M點的電勢低于在N點的電勢D．粒子在M點的電勢能小于在N點的電勢能9．如圖所示，甲、乙兩個電路都是由一個靈敏電流表G和一個變阻器組成的，已知靈敏電流表的滿偏電I=2mAgR=300Ω，則下列說法正確的是（g流，內(nèi)電阻）A．甲表是安培表，R增大時量程增大B．乙表是安培表，R增大時量程增大C．在甲圖中，若改裝成的安培表的量程為0.6A，則R=D．在乙圖中，若改裝成的電壓表的量程為3V，則R=120010．某種負離子空氣凈化原理如圖所示。由空氣和帶負電的灰塵顆粒物（視為小球）組成的混合氣流進入由一對平行金屬板構(gòu)成的收集器。在收集器中，空氣和帶電顆粒沿板方向的速度保持不變。在勻強電場作用下，帶電顆粒打到金屬板上被收集，不考慮重力v影響和顆粒間相互作用。顆粒在垂直板方向所受阻力與其相對于空氣的速度方f=向相反，大小為間經(jīng)極短時間加速達到最大速度。已知顆粒的電荷量與其半徑的二次方成正20μmμm20μm，其中為顆粒的半徑，為常量。假設(shè)顆粒在金屬板rk比，進入收集器的均勻混合氣流包含了直徑為和的兩種顆粒，若的顆粒恰好100%被收m集，則的顆粒被收集的百分比為（）A．75%B．55%C．45%D．20.25%二．多選題（本部分共5題，每題3分，共15分。在每題給出的四個選項中，有的題只有一個選項是正確的，有的題有多個選項是正確的。全部選對的得3分，選不全的得2分）．圖中實線表示某靜電場的電場線，虛線表示該電場的等勢面。12和3點處電場強2··3E·度大小分別為E、E和E，電勢分別為φ、φ和φ。下列說法正確的是()1231231A．E>E>EB．E<E<E123123C．φφ>φD．φ<φ<φ12312312．導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一個電荷量為＋q的點電荷放在棒的中心軸線上，它距離導體棒的中心O為第2頁/共8頁L，如圖所示。靜電力常量為k，當導體棒達到靜電平衡后，下列說法正確的是(A．棒上感應電荷只分布在其表面)O＋qB．棒左、右兩端的電勢相等LO0kq2O13．如圖所示，a、b兩點間的電壓為9V，三個電阻的阻值分別為R=R=6Ω、R=3Ω。下列說法正確的是123（）A．R、RR兩端的電壓之比為11：1123B．R、RR消耗的電功率之比為：1：2123C．在相等的時間內(nèi)，通過R、R、R的電荷量之比為2：21123D．在相等的時間內(nèi)，R、R、R產(chǎn)生的焦耳熱之比為1：：212314．掃地機器人是智能家用電器的一種，它利用自身攜帶的小型吸塵部件進行吸塵清掃，如圖表所示為某款掃地機器人的銘牌標有的數(shù)據(jù)，則該掃地機器人（）A．工作額定電流為2AB．以額定功率工作時，每分鐘消耗電能為2400JC．以額定電壓工作時，電機的內(nèi)阻為10ΩD．電池充滿電后儲存的總電荷量為5000C15．金屬自由電子氣理論認為金屬中的自由電子好像氣體分子一樣，總是在不停地做無規(guī)則熱運動，由于自由電子會與金屬離子發(fā)生碰撞，其在金屬中的運動軌跡是“曲折”的路線。當存在外加電場E時，自由電子在雜亂無章的熱運動基礎(chǔ)上會疊加一個沿電場力方向的定向移動，如圖所示。大量自由電子沿同一方向的定向移動形成了宏觀的電流，通常情況下，電流穩(wěn)定時，自由電子定向移動的速率約為10-4m/s，自由電子熱運動的速率約為105m/s。可以將金屬導電問題簡化為下述過程：自由電子每次與金屬離子碰撞后，定向移動速率變?yōu)?；接著自由電子在電場力的作用下重新加速獲得定向移動速度，直到再次與金屬離子發(fā)生碰撞。()根據(jù)以上信息，下列說法正確的是：A．相較于自由電子的定向移動速率，熱運動速率對碰撞頻率影響更大第3頁/共8頁B．相較于自由電子的熱運動速率，定向移動速率對碰撞頻率影響更大C．E恒定時，若碰撞頻率升高，金屬中自由電子定向移動形成的電流不變D．E恒定時，若碰撞頻率升高，金屬中自由電子定向移動形成的電流變小三．實驗題（本部分共2題，共分）165分）某同學用電流傳感器和電壓傳感器研究電容器的放電情況，按圖連接電路。實驗時，先將開關(guān)S與1端相連，待電路穩(wěn)定后，將開關(guān)擲向2端，傳感器將信息傳入計算機，屏幕上可以顯示出電流、電壓隨時間變化的﹣t圖線、﹣t圖線。（1）由圖可知，傳感器2應為傳感器（選填“電流”或“電壓（2）計算機屏幕上顯示的i﹣t圖線可能為下圖中的，﹣t圖線可能為下圖中的。（3）結(jié)合屏幕顯示的it圖線、u﹣t圖線信息，可以估算出。A．電容器的電容B．電容器儲存的電荷量1710分）在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中，實驗小組的同學測量一段阻值約為5Ω、粗細均勻金屬絲的電阻率。（1）用螺旋測微器分別在三個不同的位置測量金屬絲的直徑，某次示數(shù)如圖所示，該次測量值為mm。（2）實驗小組的同學采用圖甲所示的電路圖，用伏安法測金屬絲的電阻Rx，現(xiàn)有電源（電動勢為3.0VA．電壓表V1（量程0，內(nèi)阻約3k）B．電壓表V2（量程015V，內(nèi)阻約15k）C．電流表A1（量程0，內(nèi)阻約0.025）D．電流表A2（量程00.6A，內(nèi)阻約0.125）E．滑動變阻器R10～，3A）F．滑動變阻器R20～1000，0.5A）①為減小測量誤差，在實驗中，電壓表應選用（選填各器材前的字母），電流表應選用，滑動變阻器應選用。②圖乙是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線。請根據(jù)圖甲電路圖，補充完成圖乙中實物間的連線。第4頁/共8頁乙甲（3）測量出金屬絲直徑為d、長度為L，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該金屬絲電阻率測量值的表達式ρ＝?？紤]電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差，該測量值真實值（選填“大于”或（4）在測量另一根阻值未知的金屬絲電阻率時，實驗小組的同學將電流表換成了量程為0～100mA的毫安表，依據(jù)圖甲連接了電路，調(diào)整滑動變阻器R后保持R的阻值不變。然后，將電壓表右側(cè)導線分別接在M點和N點，讀出相應的電壓表和毫安表示數(shù)，記錄在表格中。根據(jù)這兩組數(shù)據(jù)，同學們認為將電壓表右側(cè)導線接在M點比接在N點實驗誤差更小。請判斷他們得出的結(jié)論是否正確，并說明理由。四．計算題（本部分共5題，共分）186分）如圖所示，在勻強電場中，A、B為同一條電場線上的兩點。已知電場的電場強度大小E=V/m，A、B兩點之間的距離d=0.20m。4E（1）求AB兩點之間的電勢差UAB；AB（2）將電荷量q=+?8C的試探電荷沿電場線由A點移至B點，求在此過程中靜電力對試探電荷所做的功W。198分）如圖所示，電源電壓恒為U=6V，定值電阻R阻值20Ω，小燈泡L的額定電壓UL=4V；閉合開關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，求：(1)定值電阻R兩端的電壓UR；(2)電路的電流I；(3)L的額定功率PL；208分）如圖所示是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖。電動機內(nèi)電阻r=1Ω，電路中另一電阻R=20Ω，直流電壓U=200V，電壓表示數(shù)UV=100V。試求：（1）通過電動機的電流I；（2）輸入電動機的電功率PM；（3）電動機輸出的機械功率P機。218分）如圖所示，粒子發(fā)射器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q電壓U加速后，沿垂直于電場方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U作12用后，以某一速度離開電場。已知平行板長為L，兩板間距離為d，求：（1）粒子進入偏轉(zhuǎn)電場速度v0第5頁/共8頁（2）粒子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的縱向偏移量y；（3）粒子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的動能Ek。2210分）金屬導體的兩端加上恒定電壓，導體內(nèi)部會形成由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，它的基本性質(zhì)與靜電場相同。金屬中的自由電子除了做無規(guī)則熱運動外，還要在電場力的作用下定向移動，從而形成電流，所以金屬導體的電流跟自由電子定向移動的速率有關(guān)。這些獲得附加定向運動速度的電子不可避免的會與晶格上的正離子頻繁地發(fā)生碰撞，這些碰撞的宏觀表現(xiàn)可以用“電阻”衡量。為了從微觀的角度研究電流和電阻，我們設(shè)某一金屬導體的橫截面積為，自由電子數(shù)密度（單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)）為n，自由電子的質(zhì)量為m，所帶電荷量為。（1）在該金屬導體中，若自由電子定向移動的平均速率為，試根據(jù)電流的定義式推導電流I和自由電子定向移動平均速率v的關(guān)系。（2）經(jīng)典統(tǒng)計理論認為：沒有電場時，金屬導體中的自由電子都以很大的速度做無規(guī)則熱運動，自由電子沿導線方向的速度平均值為零。在導體兩端加電壓之后，該段導體內(nèi)的電場可視為勻強電場，金屬中的自由電子受到電場力的驅(qū)動，在原熱運動基礎(chǔ)上疊加定向加速運動。在定向加速運動過程中自由電子與導體內(nèi)的金屬離子不斷碰撞，碰撞后電子的速度發(fā)生改變，沿各方向速度均可出現(xiàn)，因此可以認為這些自由電子沿導線方向的平均速度又變?yōu)榱?。能量的轉(zhuǎn)移引起晶格振動加劇，金屬溫度升高。碰撞阻礙了自由電子的定向運動，結(jié)果是大量自由電子定向移動的平均速度不隨時間變化，這就是電阻形成的原因。如圖所示，截取長度為L的金屬導體，兩端所加電壓為U，平均一個電子從某一次碰撞后到下一次碰撞前經(jīng)過的時間為t試求：0。a.單個電子在電場力的作用下加速一次能夠獲得的最大速度vm；b.請利用電阻的比值定義式和金屬導體的電阻定律推導該金屬材料的電阻率（各小題的結(jié)果用題目敘述中出現(xiàn)的物理量符號表示）。第6頁/共8頁參考答案1D2B3D4C5A6D7C8A9D10C12ABD13AB14AB15AD16.5分）AV（1）電壓（2）B；DRxP（3）AB17.（10分）（1）0.550（2）①A；D；E②如答圖1答圖1（3）（4MN化為，電流表示數(shù)的相對變化為，可見電；小于M點誤差小。18）A、B兩點間的電勢差UAB=Ed=10（2）靜電力所做的功W=qUAB=10?53VJ191）根據(jù)串聯(lián)電路電壓關(guān)系，定值電阻R兩端電壓U=U-URLU2V20（2）對于，電流I=R==0.1ARUI4V（3）根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，L的電流I=0.1A，電阻L=L==400.1AL的額定功率PL=IL2RL=(0.1A）2×40Ω=0.4WU?U201）通過電動機的電流為I=V=5ARP=IU=5100W=500W（2）輸入電動機的電功率為MVP=M?I2r=500?521W=475W（3）電動機輸出的機械功率為12qU1m21．1）粒子在加速電場中，由動能定理得1=02解得0=2（2）粒子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動，水平方向上，有L=0t1y=at2豎直方向上，有2qU2md根據(jù)牛頓第二定律可得加速度為a=U2L2y=聯(lián)立解得U1d第7頁/共8頁U2d1（3）粒子從進入偏轉(zhuǎn)電場到離開偏轉(zhuǎn)電場的運動過程中，由動能定理，有qy=EK?022qU222LE=qU+解得粒子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的動能K12U1d22．1）設(shè)t時間內(nèi)通過截面電量qSvtne