（清華附中朝陽學(xué)校望京學(xué)校） 2024年11月
一、單選題（本題共10個小題，每題3分，共30分）
1．比值定義法，就是用兩個基本的物理量的“比”來定義一個新的物理量的方法，下列表達(dá)式中不屬于比值定義的是（ ）
A．B．C．D．
2．用C表示電容器的電容，Q表示電容器所帶的電荷量，U表示電容器兩極板間的電勢差。給一固定電容器充電，在下面四幅圖中，能正確反映上述物理量之間關(guān)系的是（ ）
A．B．C．D．
3．如圖所示，因線路故障，按通K時，燈和均不亮，用電壓表測得，，。由此可知斷路處為（ ）
A．燈B．燈C．變阻器D．不能確定
4．一個帶電量為＋Q的點電荷，放在長為L的不帶電的導(dǎo)體棒中心軸線上，距離棒的左端距離為r。如圖所示，當(dāng)棒運到靜電平衡后，導(dǎo)體棒上感應(yīng)電荷在棒的中心點O處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小和方向為（ ）
A．，水平向右B．，水平向左
C．0D．，水平向左
5．如圖所示，兩個等量異種點電荷分別位于M、N兩點，P、Q是MN連線上的兩點，且MP＝QN．下列說法正確的是（ ）
A．P點電場強(qiáng)度比Q點電場強(qiáng)度大
B．P點電勢與Q點電勢相等
C．若兩點電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍，P點電場強(qiáng)度大小也變?yōu)樵瓉淼?倍
D．若兩點電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍，P、Q兩點間電勢差不變
6．在如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)電阻為r。將滑動變阻器的滑片P從圖示位置向右滑動的過程中，關(guān)于各電表示數(shù)的變化，下列判斷正確的是（ ）
A．電壓表V的示數(shù)變小B．電流表的示數(shù)變小
C．電流表的示數(shù)變小D．電流表A的示數(shù)變大
7．通過兩粗細(xì)相同的同種金屬電阻絲、的電流I和其兩端的電壓U的關(guān)系圖線如圖所示，則下列說法正確的是（ ）
A．兩電阻絲的電阻大小之比為B．兩電阻絲的電阻大小之比為
C．兩電阻絲長度之比為D．兩電阻絲長度之比為
8．如圖所示，電路中、均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置。閉合開關(guān)S，電路達(dá)到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動。如果僅改變下列某一個條件，油滴仍能靜止不動的是（ ）
A．增大的阻值B．增大的阻值C．增大兩板間的距離D．?dāng)嚅_開關(guān)S
9．如圖所示是一個擁有10mA和50mA兩個量程的電流表，當(dāng)使用a，b兩個端點時，對應(yīng)其中一個量程：當(dāng)使用a，c兩個端點時，對應(yīng)另外一個量程。已知表頭的內(nèi)阻為1000Ω，滿偏電流為2mA。則（ ）
A．當(dāng)使用a、b兩個端點時，對應(yīng)量程為10mAB．當(dāng)使用a、c兩個端點時，對應(yīng)量程為50mA
C．的阻值為50ΩD．的阻值為250Ω
10．如圖所示為密立根油滴實驗示意圖。實驗中要設(shè)法使帶負(fù)電的油滴懸浮在電場中。若在實驗中觀察到某一個帶負(fù)電的油滴向下加速運動。在該油滴向下運動的過程中，下列說法正確的是（ ）
A．靜電力做正功B．重力和靜電力的合力做負(fù)功
C．重力勢能的減少量大于電勢能的增加量D．重力勢能的減少量小于動能的增加量
二、多項選擇題（本題共4小題，每小題3分，共12分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得3分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）
11．一個負(fù)電荷僅在靜電力作用下沿直線運動，其運動的v-t圖像如圖所示。、時刻粒子分別經(jīng)過A、B兩點，A、B兩點的場強(qiáng)大小分別為、，電勢分別為、，則可以準(zhǔn)確判斷出（ ）
A．B．C．D．
12．在如圖所示的U-I圖中，直線a為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系，直線b為某電阻R的電壓與電流的關(guān)系；現(xiàn)用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，由圖可知（ ）
A．該電阻的阻值為4.0Ω
B．該電源的電動勢為6.0V，內(nèi)阻為0.5Ω
C．該電源的路端電壓為4.0V，輸出功率為4.0W
D．用比R電阻大的電阻與該電源組成閉合回路，電源的輸出功率可能增大
13．如圖，一個靜止的電子（電荷量大小為e，質(zhì)量為m）經(jīng)電壓為的電場加速后，沿平行于板面方向進(jìn)入A、B兩極板間的勻強(qiáng)電場，兩極板的長度為l，相距為d，極板間的電壓為。電子射出電場時速率為v，電子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離為y。則下列判斷正確的是（ ）
A．B．
C．D．
14．地磅工作原理圖如圖所示，地磅空載時變阻器滑片P位于A點，滿載時滑片P位于B點，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。下列說法正確的是（ ）
A．電壓表兩端電壓與被測汽車的質(zhì)量成反比
B．電池長時間使用后，稱量值會偏小
C．若稱量值偏小，可在上并聯(lián)一個電阻進(jìn)行校正
D．若將一個電阻與電壓表串聯(lián)，可增大地磅量程
三、實驗題（本題共2小題，共18分）
15．（8分）某學(xué)習(xí)小組做“測量金屬絲的電阻率”的實驗。
（1）使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，某次測量時螺旋測微器的示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為________mm。
（2）圖中（甲）和（乙）是測量金屬絲電阻的兩種電路，其主要區(qū)別是滑動變阻器的連接方式不同，一般稱甲為“分壓電路”，乙為“限流電路”。若需要待測電阻兩端電壓從零開始連續(xù)變化，應(yīng)選用________（選填“甲”或“乙”）電路。
（3）測量金屬絲的電阻時，某同學(xué)按“分壓電路”連接實驗器材，如圖所示。其中________（選填“①”“②”或“③”）連線是錯誤的。
（4）該同學(xué)正確地完成了實驗操作，在U-I坐標(biāo)系中標(biāo)出了測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點，并描繪出了U-I圖線，如圖所示。根據(jù)圖線可知，該金屬絲的電阻值________Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
（5）關(guān)于實驗誤差的分析，下列說法正確的是________。
A．多次測量金屬絲直徑求平均值可以減小系統(tǒng)誤差
B．用U-I圖像處理實驗數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差
C．電流表外接時，電壓表分流會導(dǎo)致電阻測量值偏小
D．電流表外接時，電流表分壓會導(dǎo)致電阻測量值偏大
16．（10分）實驗課中同學(xué)們要完成“測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻”的任務(wù)，被測電池的電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約為1.0Ω。某小組計劃利用圖1的電路進(jìn)行測量，已知實驗室除待測電池、開關(guān)、導(dǎo)線外，還有下列器材可供選用：電流表：量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω；電流表：量程0～3A，內(nèi)阻約0.025Ω；電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ；滑動變阻器R：0～20Ω，額定電流2A。
（1）為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用________（填寫儀器的字母代號）。
（2）圖2是該組同學(xué)根據(jù)所獲得的6組實驗數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上繪制的反映路端電壓隨電流變化的U-I圖線，請據(jù)此圖線判斷被測干電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。（結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位）
（3）利用圖1中實驗電路測電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，所測量的實際是圖3中虛線框所示“等效電源”的電動勢和內(nèi)電阻。若電壓表內(nèi)電阻用表示，而電源開路時兩極的電壓等于電源的電動勢，因此可知________，又電路中的短路電流等于電動勢與電源內(nèi)阻的比值，因此可知________。
四、解答題（共4小題，共40分）解題要求：寫出必要的文字說明、方程式、演算步驟和答案。有數(shù)值計算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位。
17．如圖所示，長l＝1m的輕質(zhì)絕緣細(xì)繩上端固定，下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場中時，繩與豎直方向的夾角θ＝37°。已知小球所帶電荷量，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)，取重力加速度，，。求：
（1）小球所受靜電力的大小F；
（2）小球的質(zhì)量m；
（3）若小球在外力作用下從B點移動到細(xì)繩豎直位置的A點，求該過程中靜電力對小球做的功W。
18．（8分）直流電動機(jī)是一個把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。如圖所示，電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，電動機(jī)M的線圈電阻為R＝0.5Ω，限流電阻，電鍵S閉合，電動機(jī)處于正常工作狀態(tài)，理想電壓表的示數(shù)為4.5V，求：
（1）通過電動機(jī)的電流；
（2）電動機(jī)輸出的機(jī)械功率；
（3）如果電動機(jī)突然卡住，則電動機(jī)的熱功率是多少？（電動機(jī)未被燒壞）
19．（10分）某同學(xué)設(shè)計了一臺靜電除塵裝置，如圖1所示，裝置中有一長為L、寬為b、高為d的矩形通道，其前、后面極板使用絕緣材料，上、下面極板使用金屬材料．圖2是裝置的截面圖，上、下兩極板與電壓恒定的高壓直流電源相連．質(zhì)量為m、電荷量為－q、分布均勻的球形塵埃顆粒以水平速度進(jìn)入矩形通道，當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下極板后其所帶電荷被中和，同時被收集。通過調(diào)整兩極板間電壓U可以改變收集效率η（即被收集的塵埃顆粒與總塵埃顆粒數(shù)的比值）。忽略一切摩擦、不計塵埃的重力及塵埃之間的相互作用力。
（1）求收集效率為100%時，兩極板間電壓的最小值；
（2）請推導(dǎo)收集率η與兩極板間電壓U的函數(shù)關(guān)系；
（3）已知塵埃顆粒的電荷量與其半徑的平方成正比、質(zhì)量與半徑的立方成正比、單位時間內(nèi)進(jìn)入矩形通道的塵埃顆粒個數(shù)恒定．兩次進(jìn)入矩形通道的塵埃顆粒的直徑不同，當(dāng)10μm的塵埃顆粒完全被收集時，高壓直流電源消耗的最小功率為；當(dāng)2.5μm的塵埃顆粒完全被收集時，高壓直流電源消耗的最小功率為，求。
20．（12分）能量在轉(zhuǎn)化的過程中往往與做功密切相關(guān)，電容器充電過程中的功能關(guān)系同樣如此。電容器不僅可以儲存電荷，也是重要的儲能器件。對電容為C的電容器（原來不帶電）充電，如圖1所示，已知電源的電動勢為E。
（1）圖2中畫出了電容器兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像，在圖中取一電荷量的微小變化量，請類比直線運動中由v-t圖像求位移的方法，說明圖中小陰影矩形的“面積”所表示的物理含義：并計算電容器電壓為U時電容器儲存的電能。
（2）請結(jié)合電動勢的定義，求電容器充電過程中電源內(nèi)部非靜電力所做的功W：并與充電過程中電容器增加的電能相比較，說明兩者“相等”或“不相等”的原因。
（3）電容器的電能是儲存在電場中的，也稱電場能。若定義單位體積內(nèi)的電場能量為電場能量密度ρ。某同學(xué)猜想ρ應(yīng)當(dāng)與該處的場強(qiáng)的平方成正比，即。已知平行板電容器的電容，s為兩極板的正對面積，d為極板間距，k為常數(shù)，兩極板間為真空，板間電場可視為勻強(qiáng)電場。不計電容器電場的邊緣效應(yīng)。請以電容器內(nèi)儲存的電場能為例論證該同學(xué)的猜想是否正確。

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