高二物理上学期第一次月考（人教版2019必修第三册，第10~12章）

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（考试时间：90分钟，分值：100分）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．下列公式中，、、、、、、、分别表示静电力、电荷量、电场强度、电势差、点电荷之间的距离、沿电场线方向的距离、电场中某点的电势、电荷在电场中求点所具有的电势能：①②③④⑤，以下说法正确的是（ ）
A．它们都只对点电荷或点电荷的电场成立
B．①②只对点电荷成立，③④对任何电场都成立，⑤只对匀强电场成立
C．①②③④只对点电荷或点电荷电场成立，⑤对任何电场都成立
D．①②只对点电荷成立，③④⑤对任何电场都成立
【答案】B
【详解】①是库仑定律表达式，只对点电荷成立；②是点电荷电场强度表达式，只对点电荷成立；③是电场强度的定义式，对任何电场都成立；④是电势的定义式，对任何电场都成立；⑤是匀强电场中场强与电势差之间的关系式，只对匀强电场成立。
故选B。
2．如图所示，在一正的点电荷产生的电场中有A、B两点，一点电荷为的试探电荷从A点移动到B点的过程中，克服电场力做功为，则A、B两点间的电势差等于（ ）

A．B．C．D．
【答案】C
【详解】克服电场力做功即电场力做负功，可知A、B两点间的电势差为
故选C。
【点睛】本题关键要掌握电势差的定义式，还要注意计算时，各个量均要代入符号进行计算。
3．如图为某静电去污池的结构示意图，其中涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒连接电源后分别置于处理池底部和污水中，电场线分布如图所示，其中M、N和P为电场线上的点。则（ ）
A．M点电势高于N点电势
B．M、P两点的电场强度相同
C．带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小
D．带负电的微粒从M点移到N点，电场力对其做负功
【答案】C
【详解】A．随电场线方向电势降低，可知M点电势低于N点电势，故A错误；
B．根据电场线的疏密程度可知M点的电场强度比P点的小，故B错误；
C．由于M点电势低于N点电势，带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小，故C正确；
D．由于带负电的微粒从M点移到N点，其电势能减小，故电场力做正功，故D错误。
故选C。
4．空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示，B、C是x轴上两点，下列说法中正确的有（ ）
A．O点电势最高，电场也最强
B．同一个电荷放在B点受到的电场力大于放在C点时的电场力
C．同一个电荷放在B点时的电势能大于放在C点时的电势能
D．正试探电荷沿x轴从B移到C的过程中，电势能一直增加
【答案】B
【详解】由
可得在图像中斜率表示电场强度的大小，故在O点，电势最高，电场强度为0，故A错误；
B．由图可得B点的斜率比C点的斜率大，故B点的电场强度比C点的大，则同一个电荷放在B点受到的电场力大于放在C点时的电场力，故B正确；
C．不清楚电荷的电性，故不能比较同一个电荷放在B、C两点的电势能的大小，故C错误；
D．正试探电荷沿x轴从B移到C的过程中，电势能先增加后减少，故D错误。
故选B。
5．电容式按键的结构如图（a）所示。其中固定极板与活动极板构成电容器，电容器与电流表、直流电源连接成如图（b）所示电路。当键帽被按下时，电流表 G中有从a到b的电流，已知直流电源输出电压不变。则（ ）
A．电容器的电容减小
B．电容器所带电荷量增多
C．电容器极板间的电场强度减小
D．d端为电源的负极
【答案】B
【详解】A．根据平行板电容器电容
可知，当键帽被按下时，极板间距d变小，故平行板电容增大，A选项错误；
B．由于电容器直接与直流电源相连，故两极板间电势差不变，根据
可得
由于当键帽被按下时，电容增大，故电容器所带电荷量增多，B选项正确；
C．根据
可知，电势差不变时，极板间电场强度随板间距d的减小而增大，故C错误；
D．当键帽被按下时，电容增大，板上电荷量增大，即电容器充电，此时电流表G中有从a到b的电流，故电容器下极板带正电，d端为电源正极，D错误；
故选B。
6．两根长度相同、半径之比的均匀铜导线A、B按如图所示的方式接入电路，下列说法正确的是（ ）
A．A、B的电阻之比为
B．流过A、B的电流之比为
C．通过A、B的电子定向移动速率之比为
D．单位时间通过A、B的电量之比为
【答案】C
【详解】A．根据电阻定律有
可知，两导体的电阻之比为，故A错误；
B．A、B电阻串联，根据串联的特点可知，流过A、B的电流之比为1∶1，故B错误；
C．由电流的微观表达式有
结合上述分析解得
通过A、B的电子定向移动速率之比为1∶4，故C正确；
D．根据
单位时间通过A、B的电量之比为1∶1，故D错误。
故选 C。
7．如图所示是一个小灯泡的电流随小灯泡两端电压变化的关系图，根据小灯泡的伏安特性曲线可判定下列说法中正确的是（ ）
A．小灯泡的电阻随着所加电压的增大而减小
B．小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小
C．欧姆定律对小灯泡不适用
D．如果把三个这种相同的灯泡串联后接到电压恒为12V的电源上，则流过每个小灯泡的功率为1.6W
【答案】D
【详解】A．根据图像上某点与原点连线的斜率为
由图可知图像的斜率随着电压的增大而减小，故小灯泡的电阻R随着所加电压的增大而增大，故A错误；
B．由电阻定律
因L、S不变，所以灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大，故B错误；
C．对于图像中的每一点，欧姆定律都适用，故C错误；
D．若把三个这种相同的灯泡串联后，接到电压恒为12V的电源上，则每个灯泡分担的电压为4V，由图知电压是4V时，通过灯泡的电流是0.4A，则则流过每个小灯泡的功率为
故D正确。
故选D。
8．某同学设计改装了一电表，电路图如图所示，图中表头G的满偏电流为Ig=200μA，内阻Rg=100Ω，R1和R2为定值电阻。当使用A、B两个接线柱时，是量程为0~1mA的电流表；当使用A、C两个接线柱时，是量程为0~6V的电压表，则（ ）
A．R1的阻值为20Ω
B．R1的阻值为25Ω
C．R2的阻值为5900Ω
D．R2的阻值为6000Ω
【答案】B
【详解】当使用A、B两个接线柱时，为量程的电流表，则有
解得
当使用A、C两个接线柱时，为量程的电压表，则有
解得，故选B。
9．如图为静电透镜内部静电场中等差等势面的分布示意图，其中对称轴和互相垂直，点为它们的交点。一电子由点以某一初速度射入电场，曲线为其仅在电场力作用下的运动轨迹。、为上两点，它们的场强大小和电势分别为、、、；电子在、两点的电势能和动能分别为、、、。下列说法正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】BC
【详解】A．根据轨迹可知D点电子所受电场力沿M'N'向右，由于电子带负电，电场力方向与电场方向相反，即在M′N′线上电场方向向左，随着电场线方向电势降低，所以C点的电势高于D点的电势，即，故A错误；
B．根据题图中等差等势面的疏密程度可知C点处的场强大于D点处的场强，即，故B正确；
CD．由于电子受到的电场力偏右，可知电子从C点到D点过程，电场力做负功，则电子动能减小，电势能增大，即有，，故C正确，D错误。
故选BC。
10．如图所示，、A为某电场中一条平直电场线上的两个点，将负点电荷从点由静止释放，负点电荷仅在电场力作用下运动到A点，其电势能随位移变化的图像如图所示。在该负点电荷从点到A点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电场力对负点电荷先做负功后做正功
B．从点到A点，负点电荷先加速后减速
C．从点到A点，负点电荷的加速度先减小后增大
D．点的电势比A点的电势低
【答案】CD
【详解】AB．由题图可知负点电荷从O到A的过程中，电势能一直减小，电场力一直做正功，负点电荷动能一直增大，速度一直增大，则从点到A点，负点电荷一直加速，故AB错误；
C．图像的切线斜率大小反映电场力的大小，即电场强度的大小，则从O到A，电场强度先减小后增大，根据牛顿第二定律
可知，从点到A点，负点电荷的加速度先减小后增大，故C正确；
D． 负点电荷从O到A的过程中，电势能一直减小，根据由
可知从O到A电势升高，则O点电势比A点电势低，故D正确。
故选CD。
11．如图，两金属板平行放置，质量相等的粒子和分别静止在上下极板处。现在两极板间加恒定电压，两粒子仅在电场力作用下同时从静止开始运动，且同时经过图中水平虚线，虚线到上下极板的距离之比为1：3，忽略粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）

A．两粒子所带电荷量大小之比为1：3
B．两粒子所带电荷量大小之比为1：9
C．两粒子从开始运动到经过虚线的过程电场力做功之比1：3
D．两粒子从开始运动到经过虚线的过程电场力做功之比1：9
【答案】AD
【详解】AB．两粒子均做初速度为零的匀加速直线运动，在相等时间内的位移之比为，由可知，两粒子的加速度大小之比为，由可知，两粒子所带电荷量大小之比为，故A正确，B错误；
CD．两粒子从开始运动到经过虚线的过程电场力做功之比为，故C错误，D正确。
故选AD。
12．如图所示为某烟雾报警装置简易原理图，M为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的增大而减小，为定值电阻，滑动变阻器的滑片P调整至合适位置，电源电动势和内阻恒定不变。当烟雾浓度增大到一定程度时，电流表指针偏转到某区域，进而触发报警系统。已知电表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．当烟雾浓度增大时，电压表示数减小
B．当烟雾浓度增大时，电流表示数减小
C．滑片P向左移动可以提高报警灵敏度
D．当烟雾浓度增大时，烟雾传感器消耗的功率一定增大
【答案】AC
【详解】AB．当烟雾浓度增大时，M的电阻减小，则电路中的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的电流I增大，即电流表示数增大，根据U=E-I(R0+r)可知电压表示数减小，故A正确，B错误；
C．当滑片P向左移动时，变阻器接入电路中的电阻减小，则电路中总电流增大，这样RM降低很小就会触发报警（同等条件下更容易触发了），所以增大了灵敏度，故C正确；
D．把定值电阻R0以及滑动变阻器电阻R都等效为电源的内阻r等，则当RM=r等时，RM消耗的功率最大；而当烟雾浓度增大时，RM的阻值减小，但不知道r等与RM的阻值大小关系，无法确定RM功率如何变化，故D错误。
故选AC。
二、实验题：本题共2小题，共14分。
13．（6分）某兴趣小组利用如图1所示装置观察电容器的放电过程。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器（可视为理想电流表）将电流信息传入计算机，电流随时间变化图像如图2所示。
(1)在图2所示的电流随时间变化的图像中，曲线与两坐标轴围成的面积大小代表电容器的________。
A．电容
B．释放的电荷量
C．两极间的电压
(2)实验中所用电阻的阻值为，0.5s时电容器两端电压约为 V（结果保留2位有效数字）。若测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则电容器的电容约为 F。
(3)若只更换电阻R重复上述实验。当电阻为时，电容器放电的I-t图像如图3中的虚线所示。若将电阻更换为（），请在图3中用实线定性画出电容器放电的I-t图像 ，并简要说明作图依据 。
【答案】(1)B(2) (3) 见解析
【详解】（1）根据可知图像中，图线与坐标轴所围成的面积表示电容器放电过程中通过电阻的电荷量，即电容器总的电荷量，故选B。
（2）[1]根据图2可知，时，电路中的电流为，此时电阻两端的电压
此时电容器两端的电压为。
[2]放电的最大电流为，对电阻分析可得，最大电压为所以充电后电容器两端的电压为，根据可知
（3）
[1]
[2]电阻对电流有阻碍作用，电阻越小，对电流的阻碍作用也越小，通过电阻的电流就越大，而电容器总的电荷量不变，根据可知，当换成阻值更小的电阻时，电容器放电时间变短，最终放电完毕，图像与坐标轴所围成的面积不变。
14．（8分）某同学利用铜片、锌片和橙汁制作了橙汁电池，在玻璃器皿中盛有橙汁，在橙汁中相隔一定距离插入铜片和锌片作为电池的正极和负极。用如图甲所示的实验电路测量这种电池的电动势和内阻。调节电阻箱的阻值，测得多组对应的电流，并做出的图像如图乙所示，图线斜率为，图线在纵轴的截距为。
(1)某次测量，电阻箱的示数如图丙，其读数为 。
(2)由图像可得，该橙汁电池的电动势 ，内阻 。（用表示）
(3)内阻的测量值 真实值（选填“大于”或“等于”或“小于”）。
(4)请你简要说明产生系统误差的原因∶ 。
【答案】(1)5328
(2)
(3)大于
(4)电流表分压
【详解】（1）根据电阻箱的读数规则，可知此数据为
（2）[1][2]根据电路图，由闭合电路欧姆定律，可得到
整理得
故,
（3）电流表不是理想电表，设电流表的内阻为
实际的闭合电路欧姆定律应写为
整理后应为
可知，
（4）同小题3，误差来源于电流的内阻，电流表分压但数据中未体现，电源的电动势测量值不变，但内阻测量值为内阻与电流表内阻的和，内阻测量值偏大。
三、计算题：本题共4小题，共38分。
15．（6分）如图所示，在水平向右的匀强电场中，将带电荷量为的点电荷由A点沿直线移至B点，电场力做功，已知A、B间的距离为。直线与电场线的夹角为37°，，求：
(1)A、B两点间的电势差；
(2)该匀强电场的电场强度大小。
【答案】(1)40V
(2)100V/m
【详解】（1）由题意可知，点电荷从A到B电场力做功，则A、B两点间的电势差为
（2）AB沿电场线上的方向的距离
由
可得该匀强电场的电场强度大小
16．（8分）如图所示为某兴趣小组设计的电路图，已经电源电动势，内阻，电动机内阻，另一电阻，理想电流表示数，取。
(1)求电动机两端电压；
(2)求输入电动机的电功率；
(3)如电动机下悬挂的重物，求重物匀速上升时速度的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）因电阻和电动机两端的电压相同，由
解得
（2）由闭合电路欧姆定律
解得
通过电动机电流
电动机功率
（3）电动机的输出功率
解得
由功率计算式
解得
17．（10分）如图所示，甲图中变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示，电表均为理想电表。
(1)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少；
(2)求出电源的电动势和内阻；
(3)求滑动变阻器的最大输出功率。
【答案】(1)，
(2)8V，
(3)4W
【详解】（1）由AC图像可知，定值电阻
当变阻器的滑片在最右端时电压表V2读数最大，此时滑动变阻器的总电阻
（2）由BC直线可知，当U=7.5V时I=0.5A；当U=6.0V时I=2.0A；根据
U=E-Ir
可得
7.5=E-0.5r
6.0=E-2.0r
解得
E=8V，r=1Ω
（3）将R0看做是电源内阻，则当
R=R0+r=4Ω
时变阻器R的功率最大，最大功率为
18．（14分）如图所示，图中装置由一个加速器和偏转器I、II组成，偏转器由两对水平放置的相同平行金属板构成，极板长度均为l、间距均为d，两对极板间偏转电压的值相等、电场方向相反，偏转器I、II的间距为l。质量为m、电荷量为q（）的粒子经加速电压U0加速后，水平射入偏转器I，最终从P点水平射出偏转器Ⅱ。不考虑粒子受到的重力。
(1)若加速器两极板间的电压为U0，求粒子射出加速器时的速度大小；
(2)承接（1），若偏转器I、II两极板间的电压均为，求粒子从射入偏转器I至从P点射出偏转器II竖直方向的总位移大小；
(3)当加速器两极板间的电压变为时，欲使粒子仍能从P点水平射出偏转器II，求此时偏转器I、II两极板间的电压值；
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）粒子射出加速器过程，根据动能定理有
解得
（2）粒子在偏转器I做类平抛运动，则有，
根据牛顿第二定律有
令粒子在偏转器I射出时竖直方向的分速度
解得，
粒子在偏转器I射出后做匀速直线运动，则有，
解得
粒子进入偏转器II后做类斜抛运动，结合题意可知，其运动轨迹与偏转器I具有对称性，则粒子从射入偏转器I至从P点射出偏转器II竖直方向的总位移大小
解得
（3）当加速器两极板间的电压变为时，根据动能定理有
解得
粒子在偏转器I做类平抛运动，则有，
根据牛顿第二定律有
令粒子在偏转器I射出时竖直方向的分速度
解得，
粒子在偏转器I射出后做匀速直线运动，则有，
解得
粒子进入偏转器II后做类斜抛运动，结合题意可知，其运动轨迹与偏转器I具有对称性，则粒子从射入偏转器I至从P点射出偏转器II竖直方向的总位移大小
结合上述解得