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定远县育才学校2022-2023学年高二上学期12月月考
物理
一、单选题（本大题共8小题，共32分）
如图所示，水平天花板上用长度相同的绝缘细线悬挂两个相同的带电小球、，左边放一个带正电的固定球时，两悬线都保持方向竖直，小球与固定球的距离等于小球与小球的距离．下列说法中正确的是( )
A. 球带正电，球带负电，并且球带电荷量较多
B. 球带负电，球带正电，并且球带电荷量较少
C. 球带负电，球带正电，并且球带电荷量较多
D. 球带正电，球带负电，并且球带电荷量较少
如图所示，真空中点有一点电荷，在它产生的电场中有、两点，点的电场强度大小为，方向与连线成角，点的电场强度大小为，方向与连线成角．关于、两点电场强度大小、的关系，以下结论正确的是 ( )
A. B. C. D.
如图所示，一个原来不带电的半径为的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为的点电荷，点电荷到金属球球心的距离为，达到静电平衡后，下列说法正确的是 ( )
A. 金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷
B. 点电荷在金属球内产生的电场的场强处处为零
C. 感应电荷在金属球球心处产生的电场强度
D. 用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，球两侧电荷将中和
平行板电容器与电源始终保持相连，在右极板由虚线位置平移到如图所示的实线位置的过程中，设两极板间的电压为、电场强度为，电容器的电容为、所带电荷量为，以下说法正确的是( )
A. 电路是断路，不可能有电荷定向移动
B. 有负电荷从到定向移动，电流方向为顺时针
C. 不变，变大，变小，变小
D. 不变，变小，变大，变大
如图甲所示，、为正对竖直放置的平行金属板，、为两板中心线上的两点。当、板间不加电压时，一带电小球从点由静止释放经时间到达点，此时速度为。若两板间加上如图乙所示的交变电压，时，将带电小球仍从点由静止释放。小球运动过程中始终未接触极板，则时，小球( )
A. 在点上方 B. 在点下方 C. 速度等于 D. 速度小于
如图所示的电路中，电阻，。在、间接入电源，经过一段时间，电容器被充入一定量的电荷，图中左端为电源正极，可以确定、间的电压大小为( )
A. B. C. D.
如图甲所示的电路中定值电阻，电源电动势，。如图乙所示，曲线为灯泡的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线，以下说法正确的是( )
A. 开关断开时电源的效率为
B. 开关闭合后电源的总功率会变小
C. 开关闭合后灯泡的亮度增强
D. 开关断开时小灯泡消耗的功率为
如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，电表均为理想电表，两定值电阻、的阻值相等，是电容器，是滑动变阻器。当滑动变阻器的滑动触头从端滑到端的整个过程中，下列说法中正确的是( )
A. 电流表示读先增大后减小，电压表示数先减小后增大
B. 电源的输出功率一定先减小后增大
C. 电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值先增大后减小
D. 电容器先充电后放电
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
如图所示，在轴上的、两点分别固定电荷量为和的点电荷，轴上、之间各点对应的电势如图中曲线所示，点为曲线最低点，点位于之间，间距离大于间距离。以下说法中正确的是( )
A. 大于，且和是同种电荷 B. 点的左侧不存在与点场强相同的点
C. 点的电场强度最大 D. 点的左侧一定有与点电势相同的点
多选如图所示，匀强电场中有一圆心角为的扇形，半径为，且扇形所在的平面平行于电场线，点为弧的中点把一个电荷量为的负点电荷由电势为零的某点移到点，克服静电力做功将该电荷从点移动到点，电势能增加将该电荷沿圆弧从点移到点，静电力做功，则( )
A. 点的电势为 B. 点的电势高于点的电势
C. 该电荷在点的电势能为 D. 电场强度大小为
如图所示，在绝缘水平面上固定着一光滑绝缘的圆形槽，在某一过直径的直线上有、、、四点，其中为圆心，在圆上，半径垂直于，。点固定电荷量为的点电荷，点固定一个电荷量未知的点电荷，使得圆周上各点电势相等。有一个质量为，电荷量为的带电小球在滑槽中运动，在点受的电场力指向圆心，下列判断正确的是（ ）
A. 小球在滑槽内做匀速圆周运动
B. 固定在点的电荷带正电
C. 固定在点的电荷其电荷量的大小为
D. 小球在、两处受到圆形槽弹力的大小相等
两位同学在实验室利用图甲所示的电路测定定值电阻、电源的电动势和内电阻，调节滑动变阻器的滑动触头向某一方向移动时，一同学记录电流表和电压表的测量数据，另一同学记录电流表和电压表的测量数据．根据数据描绘了如图乙所示的两条直线。则图象中两直线的交点表示的物理意义是( )
A. 滑动变阻器的滑动头滑到了最左端 B. 定值电阻上消耗的功率为
C. 电源的输出功率最大 D. 电源的效率达到最大值
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
（9分）某实验小组在练习使用多用电表的实验中。
用多用电表测量某元件的电阻，选用“”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针的偏转角度过小，因此需选择________填“”或“”倍率的电阻挡，并需________填操作过程后，再次进行测量，若多用电表的指针如图甲所示，测量结果为________。
如图乙所示，电学实验室的“黑盒子”表面有、、三个接线柱，盒内有一只定值电阻和一个二极管，每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，实验小组用多用电表的欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱、、连接，测量结果如表所示。
红表笔
黑表笔
阻值
请在图乙中画出黑箱内的电路结构图。
实验小组最后将一量程为的电压表改装成可测量电阻的仪表欧姆表。
先用如图丙所示的电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关，将电阻箱的阻值调到时，电压表恰好满偏；将电阻箱的阻值调到时，电压表的指针恰好半偏，由以上信息可求得电压表的内阻________。
将图丙所示的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图丁所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：将两表笔断开，闭合开关，调节电阻箱，使指针指在“”处，此处刻度应标阻值为；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻，找出对应的电压刻度，则“”处对应的电阻刻度为________。
（6分）某研究小组用实验测量水果电池的电动势和内阻，把铜片和锌片相隔约插入一个柠檬中，就可制成一个水果电池，查阅资料后得该水果电池的电动势约为，内阻约为。
该小组设计了如下两种测量方案，如图甲所示，为减少测量误差，应选用方案________填“一”或“二”
某同学选用方案二测量电路进行测量。闭合开关，改变电阻箱的阻值，并记录电阻箱阻值和对应的电流表的示数，然后作出图像，就可以求出水果电池电动势和内阻。
已知电流表量屋为，某次测量，电流表的示数如图乙所示，则电流表的示数为________
把测量数据标在坐标中，获得如图丙所示图像，根据图像可得水果电池的电动势为________保留位有效数字，同时可以求得水果电池内阻；
若考虑电流表的内阻，则水果电池电动势的测量值________真实值填“大于”“等于”或“小于”。
四、计算题（本大题共3小题，共37分）
（11分）在一个点电荷的电场中，坐标轴与它的一条电场线重合，如图甲所示，坐标轴上、两点与点的距离分别为和。放在、两点的试探电荷受到的电场力方向都跟轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷所带电荷量的关系图像如图乙中直线、所示，放在点的电荷带正电，放在点的电荷带负电。求：
点的电场强度的大小和方向；
试判断点电荷的电性，并说明理由；
点电荷的位置坐标。
（13分）在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，电阻，，，为平行板电容器，其电容，虚线到两极板的距离相等，极板长，两极板的间距，取。
若最初开关处于断开状态，则将其闭合后，流过的电荷量为多少？
若开关断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以的初速度射入平行板电容器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则当开关闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间后，能否从极板间射出？要求写出计算和分析过程
（13分）在如图所示的电路中，是由某金属氧化物制成的导体棒，实验证明通过它的电流与电压遵循的规律式中、为普通电阻都遵循欧姆定律，且，，电源内电阻，电容开始时和均断开，当闭合开关后理想电流表示数为．
试求：
电源的电动势；
电源的效率；
已知电容器储存的电场能可表示为为电容器的电容，为电容器两端的电压现断开，闭合，待电路稳定后，求电容器的带电量和此过程中闭合回路产生的焦耳热不考虑电磁辐射．
答案和解析
1. 【解析】根据电荷间的相互作用规律可知，球带负电，球带正电，球才能受到固定球的向左的吸引力和球向右的吸引力而平衡，球受到固定球向右的排斥力和球向左的吸引力而平衡，所以选项A、D错误；
．球与两边带电球的间距相等，根据库仑定律可知，两边带电球带电荷量相等，即球带电荷量与固定球的带电荷量相等，对于球，因为离较近，故要想使对的库仑力与固定球对的库仑力大小相等，球的带电荷量需要比固定球的带电荷量少，所以选项B正确，C错误．
2. 【解析】设点的点电荷所带电荷量为，之间的距离为，则点到点的距离，点到点距离，根据点电荷的场强公式，可得，，A正确，、、D错误．
3. 【解析】由于静电感应，金属球的电荷重新分布，左侧感应出正电荷，右侧感应出负电荷，故A错误；
感应电荷在金属球内激发的电场场强与点电荷在该处产生的电场场强大小相等，方向相反，金属球内部合电场强度为零，则点电荷在金属球内产生的电场的场强不为零；球心处的合场强为零，则感应电荷在球心处产生的场强大小等于点电荷在球心处产生的场强大小，则，故B错误，C正确；
用导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，金属球两侧仍然有感应电荷，不会被中和，故D错误。
4. 【解析】、当电容器的电量变化时，则电容器会处于充电，或放电的，故电容器在充放电时，电路中有电荷定向移动的，故A错误；
B、平行板电容器与电池相连，其电压保持不变，当右极板由虚线位置平移到如图所示的实线位置的过程中，即极板间距离增大，由分析可知，板间场强变小；根据电容决定式，随着间距增大，电容减小，根据，不变，则电量变小，因此电容器处于放电，即负电荷从从到定向移动，那么电流方向为顺时针，故B正确；
、由上分析，可知，不变，变小，变小，变小，故CD错误。故选：。
5. 【解析】、在、两板间加上如图乙所示的交变电压，小球受到重力和电场力的作用，电场力作周期性变化，且电场力在水平方向，所以小球竖直方向做自由落体运动，与不加电场时相同。
在水平方向小球先做匀加速直线运动，后沿原方向做匀减速直线运动，时速度为零，接着，沿相反方向先做匀加速直线运动，后继续沿反方向做匀减速直线运动，时速度为零。根据对称性可知在时小球的水平位移为零，所以时，小球恰好到达点，故AB错误；
、在时间内，电场力做功为零，小球机械能变化量为零，所以时，小球速度等于，故C正确，D错误。
6. 【解析】两端的电压为，两端的电压为；
故间的电压大小为；
故ABD错误，C正确。故选C。
7. 【解析】开关断开时，题图乙交点数值为灯泡实际工作的电压和电流，，，实际功率，电源总功率，所以电源的效率为，A错误，D正确；
B.闭合开关后，电路外电阻减小，，干路电流增大，总功率增大，B错误；
C.闭合开关后，干路电流增大，增大，路端电压减小，灯泡亮度减弱，C错误。故选D。
8. 【解析】、当滑动变阻器的滑动触头从端滑到端的过程中，总电阻先增大后减小，电源的电动势和内阻不变，根据闭合电路欧姆定律，总电流先减小后增大，则内电压先减小后增大，外电压先增大后减小，所以电流表的读数先减小后增大，电压表的读数先增大后减小；故A错误；
B、由题意，由于电源的内阻与外电阻的关系未知，电源的输出功率变化情况未知，故B错误；
C、因为内外电压之和不变，所以外电压的变化量的绝对值和内电压变化量的绝对值相等，所以，保持不变，故C错误；
D.由电容器端电压先变大后变小及电容的定义式可知，电容器先充电后放电，故D正确。故选D。
9. 【解析】、从坐标到电势先减小后增大，根据点电荷场强公式，得的电荷量一定大于的电荷量，根据场强方向得出两电荷一定是正电荷，故A正确；
B、根据点电荷形成的场强的特点，点的左侧到无穷远处电场为，且点左侧与点的场方向均向左，则一定存在与点场强相同的点，故B错误；
C、图线的切线斜率表示电场强度的大小，就知道处场强为零，故C错误；
D、点的左侧到无穷远处电势为，故一定有与点电势相同的点，故D正确。故选：。
10. 【解析】设匀强电场中点的电势为零；
A.，则，解得，故A错误；
B.，则点电势比点低，，故B错误；
C.，则，可知，
由几何关系结合匀强电场的特点知，，得：，电荷在点的电势能为，故C正确；
D.场强大小为，故D正确。
11. 【解析】C.由小球在点处恰好与滑槽内、外壁均无挤压且无沿切线方向的加速度知：小球在点的合力方向一定沿，且指向点；
对小球吸引，对小球排斥，因此小球带负电、带负电；
由知：；
； ；
由力的合成可得：；
即：；
，故C正确；
B.由前面分析：对小球吸引，对小球排斥，带负电，小球带负电，故B错误；
A.以为原点，为轴正方向，为轴正方向，槽上某点的坐标为，则该点的电势为： ；
而，代入上式解得：；说明圆周上各点电势相等，小球在运动过程中电势能不变，根据能量守恒得知，小球的动能不变，小球做匀速圆周运动，故A正确；
D.根据场强的叠加可知，两点场强大小不同，而小球做匀速圆周运动，向心力相等，则小球在、两处受到圆形槽弹力的大小不相等，故D错误。故选AC。
12. 【解析】A.由图乙可得，电源的电动势，，交点位置：，，，滑动变阻器的滑动头滑到了最左端，故A正确；
B.消耗的功率，故B错误；
C.当电路中外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题，改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率最大，故C正确；
D.电源的效率，电流越小效率越大，可见滑动变阻器的滑动头 滑到最右端时效率最大，故D错误。
13.；欧姆调零；；
如图所示：；
；。
14.（1）二
（2） 等于
15.解：由题图乙可知，点的电场强度
，
方向指向轴负方向，
同理点的电场强度，
方向指向轴正方向；
放在、两点的试探电荷受到的电场力方向都跟轴的正方向相同，而正电荷所受电场力与电场强度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反。若点电荷在的左侧或在的右侧，正、负电荷所受电场力方向不可能相同，所以点电荷应位于、两点之间，根据正、负电荷所受电场力的方向，知该点电荷带负电；
设点电荷与点的距离为，
由
可知：
，
解得另解舍去，
所以点电荷的位置坐标为。
16.解： 断开时，电阻两端的电压
闭合后，外电路的总电阻
路端电压
电阻两端的电压
闭合开关后流过的电荷量
设带电微粒的质量为、带电荷量为，
当开关断开时，有
当开关闭合后，设带电微粒的加速度为，
则有
假设带电微粒能从极板间射出，
则水平方向有
竖直方向有
由以上各式联立解得
故带电微粒不能从极板间射出。

17.解：当闭合开关后，电流，由闭合电路欧姆定律：
又
联立知，电源电动势；
电源的斜率
断开，闭合，电路稳定时，电容器两端的电压等于电源电动势，则
电容器所带的电荷量
故回路产生的焦耳热。

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