2021届河北省正定中学高三上学期第三次半月考物理试题（word版）

这是一份2021届河北省正定中学高三上学期第三次半月考物理试题（word版），共13页。

一．选择题（本题共12小题，共40分。其中1-8为单选，每题3分；9-12为多选，每题4分，全部选对得满分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）
1.图象是高中物理三大语言之一，常常是处理复杂物理问题的重要方法之一，物理图象中经常涉及图象面积的问题，图象中面积的运用也是处理实际问题的重要手段之一，坐标轴物理量的不同就决定着物理图象中“面积”的含义的差异，深刻理解其物理含义是利用面积有效处理物理难题的关键所在，我们得到了一个物理图象如图所示，关于图中阴影部分的面积的意义，下列说法不正确的是（ ）
A．由（电压–电流）图线和横轴围成的面积可求出电流的功率
B．若是（加速度–时间）图，则图中阴影部分的面积可以求出对应时间内做直线运动的物体的速度的增量
C．若是（力–位移）图，则图中阴影部分的面积可以求出对应位移内力所做的功
D．若是（电流–时间）图，则图中阴影部分的面积可以求出对应时间内的电荷量
2. 在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为4.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（ ）
A．64W B．96W C．80W D．88W
3. 如图所示，在原来不带电的金属细杆附近P处，放置一个正点电荷，d为连线上的一点，达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．b端感应正电荷B．b端的电势比d点的电势低
C．a端的电势比d点的电势高D．杆内c处场强的方向由a指向b
4.如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为＋Q和－Q,在它们的水平中垂线上竖直固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q的小球以初速度v0从上端管口射入，则小球（ ）
A．速度先增大后减小 B．受到的电场力先做负功后做正功
C．受到的电场力最大值为 D．管壁对小球的弹力最大值为
5.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象，图线b是某电阻R的U–I图象。当它们组成闭合回路时，下列说法错误的是（ ）
A．电池的内阻 B．电池的效率为
C．硅光电池的内阻消耗的热功率
D．电源的输出功率
6.将一个满偏电流为10mA，内阻为120Ω的电流计改装为量程为0.06A和15V的电流表和电压表两用表，如图所示为该表的内部结构，则电阻R2的阻值（ ）
A．24Ω B．250Ω C．130Ω D．230Ω
7.如图所示，电路中有五个完全相同的电阻，当电压U升高时，先烧坏的电阻应是（ ）
A．R1和R2 B．R3和R4 C．R5 D．不能确定
8.如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管（正向电阻为0，反向电阻为）连接，电源负极接地，开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中P点。在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是（ ）
A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向下运动
B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动
C．当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变
D．当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高
9.如图，电源内阻为r，两个定值电阻R1、R2阻值均为R，闭合开关，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V3示数变化量的绝对值是ΔU3，理想电流表A1、A2示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2，则正确的是( )
A．A2示数增大 B．V2示数与A1示数的比值减小
C．ΔU3与ΔI1的比值小于 D．ΔI1小于ΔI2
10.如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧直立于地面上，弹簧上放一个质量为m且带正电的小球，小球与弹簧不连接．现加外力F将小球向下压至某一位置．当撤去外力F后，小球由静止开始运动到离开弹簧的过程中，小球克服重力做功为W1、电场力对小球做功为W2，小球离开弹簧时的速度为v，不计空气阻力，则该过程中（ ）
A．小球的重力势能增加W1 B．小球动能的最大值一定为mv2
C．弹簧弹性势能的最大值小于W1+ mv2 D．小球的机械能增加W2
11.如图所示的两个平行板电容器水平放置，A板用导线与M板相连，B板和N板都接地。让A板带电后，在两个电容器间分别有P、Q两个带电油滴都处于静止状态。AB间电容为C1 ，电压为U1 ，带电量为Q1 ，MN间电容为C2，电压为U2，带电量为Q2。若将B板稍向下移，下列说法正确的是（ ）
A．P向下动，Q向下动B．U1增大，U2增大
C．Q1减小，Q2增大D．C1减小，C2增大
12.某同学设计了一个加速度计，如图所示。电池电动势均恒为E，内阻不计，滑动变阻器阻值均匀，总电阻为R，总长度为L，滑块2质量为m，轻质滑动片4与电阻接触良好。轻质弹簧3的弹劲度系数均为k，按图连接电路后，电压表指针的零点调到中央，此时弹簧恰处在原长位置，滑动片4恰好在电阻中间位置。当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转，则

A．当物体向左加速时，电压表的指针向右偏转
B．当物体向左减速时，电压表的指针向右偏转
C．当电压表的读数大小为U时，弹簧形变量均为
D．当电压表的读数大小为U时，物体加速的大小为
二．实验题(本题共2小题，13题6分，14题6分。)
13.（6分） 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除标有“5V，2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有以下器材可供使用：
A．直流电源（电动势约为5V，内阻不计）
B．直流电流表（量程0~3A，内阻约为0.1Ω）
C．直流电流表（量程0~600mA，内阻约为5Ω）
D．直流电压表（量程0~5V，内阻约为10kΩ）
E．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，允许通过的最大电流为2A）
F．滑动变阻器（最大阻值为1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A）
(1)实验中应选用的电流表是_________，应选用的滑动变阻器是______（填字母）；
(2)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据，请按要求将图甲中的实验电路图连线补充完整__________________；
(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，曲线向U轴弯曲的原因是_____________；
(4)由图乙可知，当通过小灯泡的电流为0.4A时，小灯泡的实际功率_________W（结果保留两位有效数字）。
14.（6分）现要测定一段粗细均匀、电阻约为60Ω的合金丝的电阻率，若已测得其长度，要尽量精确的测量其电阻值R，器材有：
图甲
电池组（电动势3.0V，内阻约1Ω）；
电流表（量程0～100mA，内阻约0.5Ω）；
电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）；
滑动变阻器R1（0～10Ω，允许最大电流2.0A）；
滑动变阻器R2（0～500Ω，允许最大电流0.5 A）；
电键一个、导线若干。
（1）以上器材中，所用的滑动变阻器应选_______。（填“R1”或“R2”）
（2）用螺旋测微器测量合金丝直径时的刻度位置如图甲所示，读数为 mm。
（3）如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应移到 。(填“最左端”或“最右端”)
（4）闭合开关后，滑动变阻器的滑片从一端移到另一
端，电压表示数变化明显，但电流表示数始终几
乎为零，由此可以推断：电路中 (填“1、2、
3”或“4、5、6”或“6、7、8”)之间出现了 。
(填“短路”或“断路”)
（5）在电路故障被排除后，为了更准确地测出合金丝
的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应
改进的是 。（填选项前的字母）
A．电流表连接方式改为内接法
B．滑动变阻器连接方式改为限流式
三．解答题（计算题必须有方程及必要的文字说明，只写出答案的不得分。其中15题10分，16题10分，17题12分，18题16分，共48分.）
15.（10分）有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况，如图所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ＝0.314 Ω·m，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U＝100 V，I＝100 mA。求：
(1)该钻孔的深度。
(2)若截取一段含盐水的圆柱体与电动势为200 V、内阻为100 Ω的电源相连，通电10 min，当截取的圆柱体长度为多少时，盐水产生的热量最多，最多为多少？
16.（10分）如图所示，竖直平面内有一个半径为R的光滑圆轨道，另外空间有一平行于圆周平面的匀强电场，一质量为m，带电量为q的正电小球（可视为质点）从最低点A点以一定初速度在圆轨道内侧开始运动，已知小球运动到M点时动能最大，重力加速度为g。求：
(1)满足条件的电场强度的最小值及对应的场强方向；
(2)若匀强电场方向水平，要使小球作完整的圆周运动，v0的取值范围.
17.（12分）如图所示，位于竖直面内的xOy直角坐标系的第二象限内存在一匀强电场，电场方向平行于xOy平面，与x轴正方向的夹角θ=60°且斜向上方。一质量为m，电荷量为+q的带电粒子在x轴负半轴上的P点以初速度v0沿方向竖直发射，当其经过y轴正半轴时的速度最小。已知带电粒子所受重力大小为其所受电场力大小的倍，重力加速度为g。求：
（1）粒子自x轴发射后，在电场中运动时的加速度大小和方向；
（2）自P点发射的粒子经过y轴时的速度大小.
18.（16分）如图甲所示，A、B两块金属板水平放置，且A在B的正上方，两板相距为d=0.6cm，两板间加有一周期性变化的电压，当B板接地时，A板电势φA随时间变化的情况如图乙所示。现有一带负电的微粒在t=0时刻从B板中央小孔射入电场，若该带电微粒受到的电场力为重力的两倍，且射入电场时初速度可忽略不计。（g=10m/s2）求：
(1)若粒子在板间的运动时间大于，在0~和~T这两段时间内微粒的加速度大小和方向；
(2)要使该微粒不与A板相碰，所加电压的周期最长为多少；
(3)若该微粒以初速度v0=0.8m/s紧贴B板（不考虑电量的变化），从左边缘水平向右进入(2)中电场，为使微粒能在AB板间的右侧射出时的速度最大，则AB板需多长？最大速度多少？
答案
1.A 2.A 3.B 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 9.ABD 10.AC 11.BC 12.AC
13.【答案】C E 随着电压的升高，灯丝的温度越高，阻值越大 1.0
14. ①R1；②0.730；③最右端；④4、5、6；断路；⑤A
15.(1)盐水电阻R＝U/I＝1 000 Ω。
由电阻定律R＝ρh/S，S＝πr2＝3.14×10－2m2，
解得h＝100 m。
(2)当圆柱体电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，盐水产生热量最多。电源内阻r＝100 Ω，则截取的圆柱体内阻也应该等于R′＝100 Ω，
圆柱体长度L＝R′S/ρ＝10 m。
圆柱体与电源组成闭合电路，电流I′＝E/(r＋R′)＝1 A
热量最多为Q＝I′2R′t＝6×104 J。
16.(1)由于小球在M点动能最大，因此OM为小球重力所电场力合力方向，M点为等效最低点，H点为等效最高点，当电场力与OM垂直向右上时，E最小
垂直OM向右上；
(2)若匀强电场方向水平
重力和电场力的合力
F=2mg
等效最高点临界∶


A—>等效最高点

即
17.(1)如图1所示，对带电粒子进行受力分析，根据题意可知粒子所受电场力为
现将电场力沿轴和轴方向正交分析，可得电场力沿轴方向的分力为
将与重力合成得到轴方向的合力为
方向沿轴负方向
然后将与电场力沿轴方向的分力合成的得到最终的合力
方向与轴成角斜向下
根据牛顿第二定律，粒子的加速度
方向与轴成角斜向右下方。
(2)带电粒子在电场中做类斜抛运动，把该运动分解成沿方向的类竖直上抛运动和垂直于方向的匀速直线运动。如图2所示，将速度沿方向和垂直于方向正交分解。可知当方向上的速度减为零时粒子的速度最小，最小速度为
18.【答案】(1)g，方向向上；3g，方向向下；(2)6×10-2s；(3)不能超过4.8cm，1m/s
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设电场力大小为F，由题意得
F=2mg
对于t=0时刻射入的微粒，在前半个周期内，有
F-mg=ma1
解得：a1=g，方向向上
后半个周期的加速度a2满足
F+mg=ma2
解得：a2=3g，方向向下
(2)前半周期上升的高度
前半周期微粒的末速度为
后半周期向上做匀减速运动，设减速运动时间t1，则
v1=a2t1
解得：
此段时间内上升的高度
则上升的总高度为
要使该微粒不与A板相碰，必有≤d
解得所加电压的周期最长为Tm==6×10-2s
(3)后半周期的时间内，微粒竖直方向向下加速运动，下降的高度
上述计算表明，微粒在一个周期内的竖直位移为零且速度向下，速度大小为
如果继续下一周期的运动则会碰到B板，即在板间运动的最长时间为1T
因v2>v1，所以在这一个周期时间内v2最大时合速度最大
对应水平方向
x=v0T=0.048m=4.8cm
所以板长不能超过4.8cm
最大速度为