高考物理一轮复习第十单元恒定电流单元检测(含详解)

恒定电流

一、选择题

1.(2018江苏南通11月联考)2018年6月5日,中国“风云二号H星”发射升空,它是一颗静止轨道气象卫星(同步卫星)。则该卫星(　　)。

A.通过地球南北极的上空

B.离地面的高度可以是任意值

C.运行速度大于7.9 km/s

D.发射速度大于7.9 km/s且小于11.2 km/s

【解析】“风云二号H星”为地球的同步卫星,因为周期等于地球自转的周期,所以必须定点在赤道的上空,且离地面的高度是固定的,运行速度小于第一宇宙速度,发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s,A、B、C三项错误,D项正确。

【答案】D

2.(2018福建宁德期末)地面上的物体以一定的初速度做竖直上抛运动,经过时间t0落回地面。此过程物体的位移s、速度v、加速度a和动能Ek随时间变化的图象如图所示,其中正确的是(　　)。

【解析】根据位移时间公式可知x=v0t-gt2,物体向上运动的过程中位移曲线为抛物线,同理物体向下运动的位移曲线也是抛物线,A项错误;小球的加速度不变,所以v-t图象的斜率不变,小球先向上做匀减速直线运动,后向下做匀加速直线运动,其v-t图线为一条斜线,B项正确,C项错误;根据动能公式Ek=mv2,由于速度v随时间的变化为直线,所以动能随时间的变化图象应为曲线,D项错误。

【答案】B

3.(2018吉林长春四校联考)将一抛球入框游戏简化如下:在地面上竖直固定一矩形框架,框架高1 m、长3 m,抛球点位于框架底边中点正前方2 m处,离地高度为1.8 m,如图所示,假定球被水平抛出,方向可在水平面内调节,不计空气阻力,g=10 m/s2,忽略框架的粗细,可将球视为质点,球要在落地前进入框内,则球被抛出的速度大小可能为(　　)。

A.3 m/s B.9 m/s

C.6 m/s D.7 m/s

【解析】无论向哪个方向水平抛球,球都做平抛运动。当速度v最小时,球打在框架底边的中间位置,则有h2=g,x=v1t1,解得v1≈3.33m/s。当速度v最大时,球打在框架顶边的边缘位置,则有h2-h1=g,=v2t2,解得v2=6.25m/s。故球被抛出的速度大小范围为3.33m/s<v<6.25m/s,C项正确。

【答案】C

4.(2018重庆期末)一轻绳系住一质量为m的小球悬挂在O点,在最低点给小球一水平初速度,小球恰能在竖直平面内绕O点做圆周运动,如图所示。若在水平半径OP的中点A处钉一枚光滑的钉子,仍在最低点给小球同样的初速度,则小球向上通过P点后将绕A点做圆周运动,则到达最高点N时,绳子的拉力大小为(　　)。

A.0 B.2mg C.4mg D.3mg

【解析】小球恰能在竖直平面内绕O点做圆周运动,在最高点由重力提供向心力,则有mg=m,解得v=,设小球在最高点N的速度为v1,根据机械能守恒定律有mv2+2mgR=m+mg(R+R),根据向心力公式有T+mg=m,联立得T=3mg,D项正确。

【答案】D

5.(2018重庆期末)如图所示的电路,电源电动势为E,内阻为r,R1和R3为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关,一带电液滴恰好悬浮在电容器之间。保持其他条件不变,则(　　)。

A.若将滑动变阻器滑片向b端滑动,带电液滴将向上运动

B.若将滑动变阻器滑片向b端滑动,电流将从c流向d

C.若将金属块抽出,抽出过程中,带电液滴将向上运动

D.若将金属块抽出,抽出过程中,电路将从d流向c

【解析】由图可知,当滑片向b端滑动时,接入电路中的电阻R2增大,根据闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小,则电阻R3两端电压减小,即电容器两端电压减小,电容器内电场强度减弱,故带电液滴向下运动,A项错误;电容器电压减弱,则带电荷量减小,电容器放电,放电电流将从d流向c,B项错误;将金属块抽出,相当于电容器极板间距离增大,则电容减小,由于电压不变,则电场强度减弱,故带电液滴向下运动,C项错误;电容减小,由于电压不变,则电荷量减小,电容器放电,放电电流将从d流向c,D项正确。

【答案】D

6.(2019四川成都零诊)如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=6 Ω,R2=5 Ω,R3=3 Ω,电容器的电容C=2×10-5 F。若将开关S闭合,电路稳定时通过R2的电流为I;断开开关S后,通过R1的电荷量为q。则(　　)。

A.I=0.25 A B.I=0.5 A

C.q=1×10-5 C D.q=2×10-5 C

【解析】开关S闭合电路稳定时,外电路中总电阻R=R2+=7Ω,根据闭合电路欧姆定律得I==0.75A,电容器两端的电压U=I=1.5V,电荷量Q=CU=3×10-5C。断开开关S后,电容器通过R1与R3放电,设通过R1与R3的放电电流分别为I1和I3,则=,由q=It可知,通过R1与R3的电荷量之比=,又q1+q3=Q,联立解得通过R1的电荷量q1=Q=1×10-5C,A、B、D三项错误,C项正确。

【答案】C

7.(2019天津月考)如图所示,质量M=1 kg的木板静止在光滑水平面上,一个质量m=3 kg滑块以初速度v0=2 m/s从木板的左端向右滑上木板,木板与滑块之间的动摩擦因数μ=0.1,滑块始终未离开木板。则下列说法正确的是(　　)。

A.滑块和木板的加速度之比是3∶1

B.整个过程中因摩擦产生的内能是1.5 J

C.可以求出木板的最小长度是1.5 m

D.从开始到滑块与木板相对静止的这段时间内,滑块与木板的位移之比是7∶1

【解析】滑块和木板受到的合外力相等,根据牛顿第二定律可知,加速度与各自的质量成反比,故加速度之比为1∶3,A项错误;水平面光滑,则滑块和木板组成的系统所受的合外力为零,两者水平方向动量守恒,滑块相对木板静止时,取向右为正方向,根据动量守恒定律得mv0=(m+M)v1,解得v1=1.5m/s,根据能量守恒定律得,整个过程中因摩擦产生的内能Q=m-(M+m)=1.5J,B项正确;设木板的最小长度为L,则有Q=μmgL,解得L=0.5m,C项错误;从开始到滑块与木板相对静止这段时间内,滑块与木板的位移之比就等于平均速度之比,所以位移之比为7∶3,D项错误。

【答案】B

8.(2019江苏苏州期初调研)(多选)A、B两个电源的路端电压U和电流I的关系图象如图甲所示,设两个电源的内阻分别为rA、rB。若将一定值电阻R分别接到两个电源上,设R消耗的功率分别为PA、PB,则关于两个物理量大小关系的判断正确的是(　　)。

甲

A.rA>rB B.rA<rB C.PA>PB D.PA<PB

【解析】由图甲可知,图线B斜率的绝对值大于图线A斜率的绝对值,因此rA<rB,A项错误,B项正确;在同一坐标系内作出电阻R的U-I图象,如图乙所示,图象与两个电源的U-I图象的交点为电路的工作点,根据P=IU可知R消耗的功率PA>PB,C项正确,D项错误。

乙

【答案】BC

9.(2019江西南昌七校联考)(多选)如图所示,一轻弹簧的左端固定,右端与一带电小球相连接,小球静止在光滑绝缘的水平面上,施加一个水平方向的匀强电场,使小球从静止开始向右运动,则向右运动的这一过程中(运动过程中始终未超过弹簧的弹性限度)(　　)。

A.小球动能最大时,小球电势能最小

B.弹簧弹性势能最大时,小球和弹簧组成的系统机械能最大

C.小球电势能最小时,小球动能为零

D.当电场力和弹簧弹力平衡时,小球的动能最大

【解析】小球向右运动时,电场力做正功,电势能减小;当电场力与弹力平衡时,小球的动能最大,电势能不是最大,在最右端电势能最大,A项错误。小球运动过程中只有电场力和弹簧弹力做功,故小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能总量守恒,在最右端,电势能最小,故小球和弹簧组成的系统机械能最大,B项正确。小球向右运动时,电场力做正功,电势能减小,故最右端电势能最小,此时动能为零,C项正确。在电场力和弹簧弹力平衡前,电场力大于弹簧的弹力,小球做加速运动;当弹力等于电场力时,速度达到最大,小球的动能最大,D项正确。

【答案】BCD

10.(2019河北衡水中学二调)(多选)如图所示,光滑水平面上有一个四分之三圆弧管,内壁光滑,半径R=0.2 m,质量M=0.8 kg,管内有一个质量m=0.2 kg的小球,小球直径略小于弯管的内径,将小球用外力锁定在图示位置,即球和环的圆心连线与竖直方向成37°角,对圆弧管施加水平恒定外力F,同时解除锁定,系统向右加速,发现小球在管中位置不变,当系统运动一段距离后管撞击到障碍物上突然停下,以后小球继续运动通过最高点后又落入管中,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。则下列说法正确的是(　　)。

A.拉力F的大小为6 N

B.小球在轨道最高点时速度为1 m/s

C.系统运动一段距离后管撞击到障碍物时的速度为2 m/s

D.拉力F做的功为4.1 J

【解析】对小球有mgtan37°=ma,对系统有F=(m+M)a=7.5N,A项错误;小球离开管做平抛运动,则有R=vt,R=gt2,由以上两式解得v==1m/s,B项正确;设系统与障碍物撞击时系统的速度为v2,由机械能守恒定律得m=mv2+mgR(1+cos37°),解得v2=m/s,C项错误;F做的功W=(m+M)=4.1J,D项正确。

【答案】BD

二、非选择题

11.(2018河北唐山10月模拟)光滑水平地面上,木板A左端与竖直墙壁接触处于静止状态,可视为质点的小木块B停在木板的右端,如图所示。对木块施加水平向左的瞬时冲量使其获得初速度v0=7 m/s,经时间t=0.5 s木块运动到竖直墙壁处,速度大小减为v1=5 m/s。木块与墙壁发生弹性碰撞后,恰能停在木板右端。重力加速度g=10 m/s2,求:

(1)木板的长度L和木板与木块间的动摩擦因数μ。

(2)木板和木块的质量的比值。

【解析】(1)木块向左运动

L=(v0+v1)t

v1=v0-at

μmg=ma

解得木板长度L=3m

动摩擦因数μ=0.4。

(2)木块在木板上向右滑动的过程中,A、B物体组成的系统动量守恒,则有

mv1=(M+m)v

m=μmgL+(M+m)v2

可得=24。

【答案】(1)3m　0.4　(2)24

12.(2019河北衡水二调)如图所示,一内壁光滑的绝缘圆管ADB固定在竖直平面内,圆管的圆心为O,D点为圆管的最低点,A、B两点在同一水平线上,AB=2L,圆环的半径r=L(圆管的直径忽略不计),过OD的虚线与过AB的虚线垂直相交于C点,在虚线AB的上方存在水平向右的、范围足够大的匀强电场;虚线AB的下方存在竖直向下的、范围足够大的匀强电场,电场强度大小为。圆心O正上方的P点有一质量为m、电荷量为-q(q>0)的绝缘小物体(可视为质点),PC间距为L。现将该小物体无初速度释放,经过一段时间,小物体刚好沿切线无碰撞地进入圆管内,并继续运动,重力加速度用g表示。求:

(1)虚线AB上方匀强电场的电场强度大小。

(2)小物体由P点运动到B点的时间。

【解析】(1)小物体在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动,小物体从A点切线方向进入,则此时速度方与竖直方向的夹角为45°,即加速度方向与竖直方向的夹角为45°,则有

tan45°=

解得E=。

(2)小物体由P点运动到A点做匀加速直线运动,设所用时间为t1,P、A之间的距离s=L

小物体的加速度a==g

由运动学公式可得

s0=a

解得t1=

设小物体到达A点时的速度为vA,由运动学公式可得

vA=at1

设小物体在圆管内做匀速圆周运动的时间为t2,则

t2=

联立各式可得t2=

所以小物体由P到B所用总时间

t总=t1+t2=。

【答案】(1)　(2)