上海市上海中学2025-2026学年高二上学期9月月考物理试题

这是一份上海市上海中学2025-2026学年高二上学期9月月考物理试题，共9页。试卷主要包含了感应起电机，充电宝，御电飞行的蜘蛛侠，锂电池，触心之电等内容，欢迎下载使用。
（考试时间60分钟 满分100分）
考生注意：
本试卷标有“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，未特别标注的选择性类试题，均只有1个正确选项
在列式计算，逻辑推理以及简答题的过程书写中，必须给出必要的文字说明，公式，演算和图示
试卷共6页，答题纸共4页，在答题纸上准确填写个人信息，所有选涂部分均在选择题作答区。
若无特殊说明，本卷所用重力加速度g大小均取10m/s2
一、感应起电机
1．感应起电机，又名静电起电机，是一种能连续获取并可积累较多正、负电荷的实验装置。其旋转盘由两块圆形有机玻璃叠在一起组成，中有空隙，每块向外的表面上都贴有铝片，铝片以圆心为中心对称分布。感应起电机所产生的电压较高，与其他仪器配合后，可进行静电感应、雷电模拟实验、演示尖端放电等有关静电现象的实验。
（1）为观察手摇起电机产生电火花，实验时应（ ）
A．保持空气湿度、器材良好接地B．保持空气湿度、器材不接地
C．保持空气干燥、器材良好接地D．保持空气干燥、器材不接地
（2）用感应起电机使两个相互靠近的验电羽带上电后，出现如图所示的现象，M、N、P分别为丝线上的三个点，下列说法正确的是（ ）（多选题）
A．两个验电羽带同种电荷B．M点位置的电势高于N点
C．M点位置的电场强度大于P点D．N点位置的电场强度的方向为所在电场线的切线方向
（3）在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟感应起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。摇动起电机时，塑料瓶内 的电场强度最大。若锯条接电源负极，易拉罐（金属）片接电源正极，这些烟尘最终会到 。（均选填序号：A．锯条附近 B．易拉罐片附近 C．瓶中心）
二、充电宝
2．充电宝，又称为移动电源，是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以随时随地给手机等数码设备充电或待机供电。充电宝一般由锂电芯或者干电池作为储电单元。充电宝自身的充电插头可直接通过交流电源对移动设备充电且自身具有储电功能，相当于一个充电器和备用电池的混合体。
（1）充电宝可以给手机充电。如图1所示，用内阻r的充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（ ）
A．手机电池产生的焦耳热为 B．手机的输入功率为UI
C．充电宝产生的热功率为I2r D．手机电池储存的化学能为UIt
（2）机场严禁携带能量超过160 W⋅h的充电宝搭乘飞机。160 W⋅h相当于 kg重物下落1 m所具有的动能（重力加速度g取10 m/s2）。一标有“30000 mA⋅h，5 V”的充电宝 （选填“能”或“不能”）携带乘机。
（3）如图，用输出电压为1.4V、输出电流为100mA的充电宝对内阻为的电池充电。充电时，电池消耗的热功率为 W，电能转化为化学能的功率为 W，每秒通过的电子数为_________。
（4）“用DIS测量充电宝的电动势和内阻”的实验电路如图（a）所示。
①：图中A，B分别为 传感器和 传感器。闭合开关前，滑动变阻器的滑动头P应置于 端（选填“a”或“b”）；
②：闭合开关后，调节滑动变阻器，测得两个电表的多组数据，作出的图像如图（b）所示。根据图像可求出该充电宝的电动势 V，内阻 。（结果均保留两位小数）
三、御电飞行的蜘蛛侠
3．大气层中存在着电场，在近地区域可视为匀强电场，平时电场强度为100V/m，阴雨天气时甚至能达10000V/m。电势仅在竖直方向产生变化，高处电势更高。蜘蛛带上和地面相同性质的电荷后，可利用电场起飞。某些小蜘蛛可以在空中“飞行”几十公里。为了验证上述猜想，将一只质量m的蜘蛛放在密闭的容器中，隔绝空气流动、外部电场。在容器内施加竖直方向的电场后，蜘蛛果然飞了起来！已知蜘蛛运动中受到空气阻力大小为f=kv。
（1）地表所带电荷性质、电场线方向是（ ）
A．带正电，电场线竖直向上 B．带负电，电场线竖直向上
C．带正电，电场线竖直向下 D．带负电，电场线竖直向下
（2）实验中采用两片间距d、正对面积为S的水平金属板。闭合电键K用电压U充电，完成后每片金属板带电量绝对值为Q，中间产生匀强电场，如图所示。完成充电后（ ）
A．K保持闭合，仅增大d，则Q增大 B．K保持闭合，仅减小S，则Q增大
C．断开K，仅增大d，则两板之间电压大于U D．断开K，仅减小S，则两板之间电压小于U
（3）调整电场强度的大小，蜘蛛在容器中竖直方向上匀速运动时其速度v（向上为正）与场强E满足如图所示的图线Ⅰ。则增加蜘蛛带电量后，其E-v图线Ⅱ可能是（ ）
A． B． C． D．
（4）蜘蛛匀速竖直上升中，若突然减小电场强度（方向不变），在蜘蛛撞击容器壁之前，蜘蛛的电势能可能（ ）
A．一直增大B．一直减小C．先增大后减小D．先减小后增大
（5）用的电场使蜘蛛在容器底部从静止起竖直上升高度，再改为的电场（方向不变，忽略改变时间），蜘蛛以速度v匀速落回容器底部。求：整个过程中，蜘蛛共克服空气阻力做功多少？（结果用表示）
（计算题，需写出必要过程）
四、锂电池
4．随着科学技术的发展，锂电池迎来了它的辉煌，成为了电池使用的主流。
（1）锂电池可以作为电源，维持电路中稳定的电流。关于某一根金属导线中的电流，下列说法正确的是（ ）
A．电流是矢量，其方向与电子定向移动的方向相反
B．电流越大，表示单位时间通过该导体横截面的电荷量越多
C．电流与通过导体横截面的电荷量成正比
D．电流与电子运动的平均速率成正比
（2）为了更好地说明“电动势”的概念，有的教材中提到了如图所示的游乐系统模型。系统中有A、B两个高台，分别高和，里面各有一部电梯。当质量为的人处在A顶端时，会经滑梯R滑向B的地面，然后在B坐电梯上升到顶部，再滑向距地面的A台底部，然后乘电梯而上回到A台顶端。若将人的质量类比为点电荷的电荷量，则 可类比为电池中电荷受到的“静电力”， 可类比为电池中电荷受到的“非静电力”。系统中有一个能与电源电动势类比的物理量，其具体值为 。
（3）电池的容量是衡量电池性能的重要指标之一，即电池充满电后全部放电的电荷量。某种可充电锂电池的部分参数如图，由此可以估算这种电池的容量约为 ；一节锂电池以的电压正常工作，能以最大放电电流连续工作 分钟。
（4）某同学用图（a）装置测量锂电池的电动势和内阻，电池组由两节相同的锂电池串联。
图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片置于一端，还需要在电路中用导线将电流表的负接线柱c和 相连，开关上的e和 相连（选择图中的点）。在完成上述导线连接后，可以直接闭合开关开始测量，并记录实验数据绘制成如图（b）的图像，该图像的问题是___________。
（5）用锂电池作为电源，完成“观察电容器的充、放电现象”实验，实验原理图如右图所示。若通过图中的电流传感器电流方向向右，电容器处于 （选填“A．充电”或“B．放电”）状态，电压传感器示数 （选填“A．增大”、“ B．不变”或“C．减小”），电流传感器示数 （选填“A．增大”、“ B．不变”或“C．减小”），在此过程中，整个电路中的能量是如何转化的： 。
（6）用锂电池对给定电容为C的电容器在不同电压下进行充电，分别记录电容器两极板间的电势差u和相应的电容器所带的电荷量q，得到的u-q图像如图所示，则当两极板间电压为U时电容器所储存的电势能为（ ）（多选题）
A． B．C．D．
（7）若用充电器给1节锂电池充电，若等效电路如图所示。在充电开始后的一段时间t内，充电器的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，锂电池的内阻为r，则时间t内，锂电池存储的化学能为 ，充电器给锂电池充电的效率为 。
五、触心之电
5. 一天上午，一男子赤脚走到靠近输电线支撑塔的湿地上，突然倒下。该男子在目击者赶到时正处于心室纤维性颤动中，并在救护车到来前就去世了。相关部门调查男子是因心脏病还是触电而死的真相；已知：
①：“电流密度”j。某点处的电流密度，方向为该点处的电流方向，大小为垂直于该方向上单位面积内的电流大小。
②：可能用到的公式：带电量为的点电荷，以无穷远为零势能面，距其r处的电场强度大小为，电势为，其中k表示静电力常量。半径为R的球体，体积，表面积。
【相关材料】：极度恐惧引发的兴奋可能导致心脏病：当兴奋在心肌传播，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化，可等效为两等量电荷产生的电场。如图丙是人体表面的瞬时电势分布图，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，、、、为等势面上的点，、为两电荷连线上对称的两点，、为两电荷连线中垂线上对称的两点。
图甲 图乙 图丙
（1）如下图所示，圆柱形均匀金属导体的横截面积为S，将其左、右截面接入直流电路，稳定后内部有大小为I且分布均匀的电流，则导体内的电流密度大小为 。设导体材料的电阻率为，材料内某一点处附近极小范围内的电场可视为匀强电场，则该点的电场强度大小用电流密度j可表示为 。
（2）在丙图中画出同一正电荷在b,c中电势能较高点的电场方向与负电荷在b,d中与a点电势差为−1.5mV的点的受力方向；
（3）电力公司的调查记录显示，该男子遇害时支撑塔确实有漏电故障。假定大小为i的电流从漏电杆通过半径为b的半球体电极均匀地传入地面，在各个方向上均匀分散并流向无穷远处，如图甲所示。大地的电阻率为ρ，遇难者距漏电杆的距离为r。则可得到遇难者处的：电流密度大小为 ；电场强度大小为 ；该点与半球形电极边缘间的电势差大小为 。
（4）经调查发现，上一问中各物理量的具体参数为：，，，。如图乙所示电流向上通过遇难者的一只脚，横过其躯干（包括心脏），并向下通过另一只脚的导电通路。两脚间距，湿地上每只脚与地面的接触电阻均约为，电流在人体中通路的等效电阻约为，通过躯干的电流达到即可引发心脏的纤维性颤动，请通过计算，确认该男子的死亡是因为心脏病发作还是触电 （简答题）
参考答案： A+≥79分
一. 感应起电机（共11分）
1. （1） C （3分）
（2） CD （4分）
（3） A （2分） B （2分）
详解如下：
瓶内俯视图如图：
尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场；且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，当静电除尘装置接通静电高压时，存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到易拉罐附近，这样消除了烟尘中的尘粒。
二. 充电宝（共22分）
2. （1） B （3分）
（2） 5.76×104 （2分） 能 （1分）
（3） 0.02 （2分） 0.12 （2分） 6.25×1017 （2分）
（4） ①： 电流 （2分） 电压 （2分） a （2分） ②：1.48 （2分） 1.29 （2分）
三. 御电飞行的蜘蛛侠（共16分）
3. （1） D （3分）
（2） C （3分）
（3） D （3分）
（4） BD （4分）
（5） （3分）
详解如下：
蜘蛛匀速下降时受力如图所示：
根据平衡条件可得
（1分）
整个过程，根据动能定理可得
（1分）
可得
（1分）
四. 锂电池（共36分）
4. （1） B （3分）
（2） 受到的重力（2分） 电梯对人的升力（2分） 70 （2分）
（3） 1850 （2分） 37 （2分）
（4） h （2分） d （2分） 横坐标没标明物理量和单位 （2分）
（5） A （2分） A （2分） C （2分）
干电池的化学能转化为存储在电容器中的电能和电阻R上产生的内能 （3分）
（6） AC （4分）
（7） （2分） （2分）
五. 触心之电（共18分）
5. （1） （4分）
（2） （2×2=4分）
（3） （3×2=6分）
（4） 心脏病（4分）
详解如下：
[6]人体两脚间的电阻为
（1分）
人体两脚间的电压为
（1分）
所以通过人体的电流为
（1分）
因此确认该男子的死亡是因为心脏病不是触电。（1分）