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2024-2025学年陕西师大附中高二（上）月考物理试卷（10月份）
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.“富兰克林铃”可以简化成如图所示的模型，当与毛皮摩擦过的气球靠近金属钉甲时，铝箔小球就会在塑料管内“左右横跳”。下列关于“富兰克林铃”的说法中正确的是( )
A. 与毛皮摩擦过的气球带正电
B. 气球靠近金属钉甲时，金属钉甲左侧感应出电荷，右侧带等量的异种电荷
C. 气球靠近金属钉甲时，金属钉甲吸引铝箔小球，说明电荷可以创生
D. 铝箔小球会在塑料管内“左右横跳”，说明能量可以创生
2.如图所示，在一椭圆的两焦点、和短轴上的一个端点，固定有三个电荷量相等的点电荷，其中、处的电荷带正电，处的电荷带负电，为椭圆中心，、是椭圆上关于点对称的两个点。取无穷远处电势为零。下列说法中正确的是( )
A. A、两点的电势不相同
B. A、两点的电场强度相同
C. 一质子从靠近点处沿直线到点再到点，电势能一直增大
D. 一电子从靠近点处沿直线到点再到点，电势能先减小后增大
3.如图所示，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为，则( )
A. 通过两棒的电流不相等
B. 细棒的电压等于粗棒的电压
C. 两棒的自由电子定向移动的平均速率
D. 两棒内的电场强度不同，细棒内场强大于粗棒内部场强
4.某区域存在沿轴方向的电场，轴上各点电势随位置变化的关系如图所示。一质子从点由静止释放，仅在电场力作用下沿轴运动，下列说法不正确的是( )
A. 质子在之间周期性运动
B. 质子从到的过程中所受电场力先增大后减小
C. 质子从到的过程中其电势能减小
D. 点电场方向沿轴正方向
5.电容式加速度传感器的原理如图所示，和为电容器两极板：极板固定，板两端与两轻弹簧连接，图中点为两极板中一点且固定不动，当加速度变化时，极板只能按图中标识的前后方向运动。下列对传感器描述正确的是( )
A. 保持向前匀速运动，电阻将以恒定功率发热
B. 由匀速突然向前减速时，静电计指针张角变大
C. 由静止突然加速后退时，电流由向流过电流表
D. 保持向前匀减速运动时，点电势持续减小
6.如图所示，在匀强电场中有一正四面体，、、、分别是正四面体的四个顶点，四面体的棱长，、、、分别为棱、、、的中点，它们的电势分别为，，，下列说法正确的是( )
A. 点电势
B. 电场强度大小
C. 场强方向垂直于、、所确定的平面向上
D. 将一个电子从点移到点，电势能减少
7.如图所示，电源电动势、内阻恒定，定值电阻的阻值等于，定值电阻的阻值等于，闭合开关，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器滑片向上滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是( )
A. 理想电压表示数增大，理想电压表示数增大，理想电流表示数减小
B. 带电液滴将向下运动，定值电阻中有从流向的瞬间电流
C.
D. 电源的输出功率可能先变大后变小
8.如图所示，图甲中表示电动机，当滑动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所示，已知电流表读数在以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是( )
A. 电路中电源电动势为 B. 滑动变阻器的滑片向右滑动时，电压表的读数逐渐减小
C. 时，电动机的机械功率为 D. 滑动变阻器的最大阻值为
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.比值法定义是指用两个量的比值来定义一个新的物理量，而新的物理量反映物质的属性，与参与定义的两个物理量无关。下列各物理量的表达式中，是用比值法定义该物理量的是( )
A. 电容 B. 电流强度 C. 电场强度 D. 电阻
10.某同学将一直流电源的总功率、电源内部的发热功率和输出功率随电流变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的、、所示。以下判断正确的是( )
A. 在、、三条图线上分别取横坐标相同的、、三点，这三点的纵坐标一定满足关系
B. 、图线的交点与、图线的交点的横坐标之比一定为：，纵坐标之比一定为：
C. 电源的最大输出功率
D. 电源的电动势，内电阻
11.如图所示，、是两块水平放置的平行金属板，为定值电阻，和为可变电阻，开关闭合。质量为的带正电荷的微粒从点以水平速度射入金属板间，沿曲线打在板上的点。若经下列调整后，微粒仍从点以水平速度射入，则关于微粒打在板上的位置说法正确的是( )
A. 断开开关，极板稍微上移，粒子依然打在点
B. 断开开关，极板稍微下移，粒子打在点右侧
C. 保持开关闭合，减小，粒子依然打在点
D. 保持开关闭合，增大，粒子打在点右侧
12.如图所示，一长为的轻质绝缘细线一端固定于点，另一端拴一质量为、带电量为的小球，小球在竖直平面内绕点做完整的圆周运动，是水平直径，空间存在与小球运动平面平行的匀强电场。已知小球在、两点所受细线的拉力大小分别为，为重力加速度，不计空气阻力。则以下说法正确的是( )
A. 小球运动中机械能最小的位置可能是点
B. 若点是小球运动中速度最小的位置，则电场强度
C. 若小球运动中机械能最小的位置是点，则小球运动过程中的最小速度是
D. A、两点的电势差一定等于
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.在“描绘电场等势线”的实验中。
给出下列器材，电源和传感器应选用______用字母表示。
A.的交流电源电流传感器
B.的直流电源电流传感器
C.的交流电源电压传感器
D.的直流电源电压传感器
按图示连接电路，在电极、的连线上等距离的取、、、、共个基准点。
已知传感器正接线柱的电势高于负接线柱时，计算机读数显示为正。若在图中连接传感器正接线柱的红探针接触点，连接负接线柱的黑探针接触点时，读数为正，则可以判断电极接在电源的______极上选填“正”或“负”。
在寻找基准点的等势点时，将红探针固定于点，黑探针在纸上移动，当移动到某点时读数为负，为了找到基准点的等势点，则黑探针应平行于、连线向______选填“”或“”端移动。
如果将红探针固定在电极上，黑探针沿连线移动，每移动一小段相等距离记录一次传感器读数，以到的距离为横坐标，传感器读数为纵坐标，作出的图可能为图中的______。
14.如图甲是研究电容器电容大小的电路图。电压传感器内阻可看作无穷大可以实时显示、间电压大小，电流传感器内阻可看作零可实时显示出电流大小。连接好电路检查无误后进行了如下操作：
将拨至，接通足够长的时间直至、间电压等于零。
将拨至，观察并保存计算机屏幕上的、图，得到图乙和图丙。
操作的目的是______；
进行操作时，通过的电流方向是向______选填“左”或“右”，电流随时间______选填“增大”或“减小”；
充满电时所带的电荷量为______，该电容器的电容约为______。
四、计算题：本大题共4小题，共36分。
15.如图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的阻值的关系如图乙所示。滑动变阻器最大阻值为，求：
图乙中滑动变阻器的最大功率；
图乙中的阻值；
求出滑动变阻器的功率最大时的电源效率。
16.如图所示，质量均为、电荷量分别为、的小球、，中间用绝缘轻绳连接，两球在竖直向上的匀强电场中以速度匀速上升。忽略两电荷间的库仑力，重力加速度为，求：
电场强度的大小；
某时刻轻绳断开，断开后、两球各自的加速度；
自轻绳断开到球速度为零的过程，、两球组成的系统电势能的变化量。
17.如图所示，带电量C、质量的滑块以的速度滑上静置在光滑水平面上的质量的绝缘木板，滑块与木板间的动摩擦因数，一段时间后滑块与木板以共同速度进入方向水平向左的电场区域，以水平面为轴、电场区域左侧竖直边界为轴建立直角坐标系，不同位置的电场强度大小随变化的规律为，其中。滑块可视为质点，电量保持不变，且始终未脱离木板；最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。求：
滑块与木板进入电场前因摩擦产生的热量；
滑块进入电场后即将与木板产生相对滑动时的横坐标与此时滑块的速度大小；
已知滑块与木板在电场中未再次达到共同速度，则滑块从进入电场到向左运动到速度最大的过程中，电场力对其做的功和滑块向左运动过程中的最大速度大小。
18.如图甲所示，、为极板，为荧光屏足够长，极板上处有一粒子源，时刻开始连续释放初速度为零、比荷为的正粒子。粒子经过、间的加速电场后，从极板上的细缝进入和之间的偏转电场。已知、间的电压图像如图乙所示，连线的延长线与交于，间距离为，不计粒子在、间的加速时间，不计粒子重力和粒子间相互作用，求：
粒子到达细缝时速度的大小范围；
若和间的偏转电场方向平行向上，场强大小，粒子打到上形成的亮线长度；
若和间的偏转电场为图丙所示的周期性变化电场，取平行向上为正方向。从时刻释放的粒子恰好打到，则时刻释放的粒子打到上的位置。
参考答案
1.
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10.
11.
12.
13. 正
14.让电容器充分放电，或保证电容器初始所带电荷量为零 左 减小
15.解：设外电阻为，电源的输出功率为：
根据数学知识可得：时分母最小，电源的输出功率最大，此时有：
所以当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大。
根据“等效法”，将定值电阻也看作电源内阻，当外电阻等于内电阻时，即电源的输出功率最大，同时滑动变阻器的功率也是最大，此时有：
滑动变阻器的最大功率：；
结合图乙可知，当滑动变阻器阻值为时候，滑动变阻器的功率最大，再结合对选项的分析，所以可以得知：
当滑动变阻器接入电路的有效阻值为与阻值为时消耗的功率相等，则有：
解得：或，舍去；
滑动变阻器阻值为时滑动变阻器的功率最大，电源的效率为：
代入数据解得：
答：图乙中滑动变阻器的最大功率为；
图乙中的阻值为；
滑动变阻器的功率最大时的电源效率为
16.解：设电场强度为，把小球、两球看作一个整体，由于绳未断前作匀速运动，受力平衡有
解得
细绳断后，设向上为正方向，根据牛顿第二定律，对球有
解得
方向向上
对球，根据牛顿第二定律有
解得
负号表示方向向下。
设自绳断开到球速度为零的时间为，则
解得
当球速度为零时，球的速度大小
联立解得
在该时间内球的位移为
联立解得
由功能关系知，电场力对球做了正功
联立解得
球的位移为
联立解得
电场力对球做了负功
联立解得
在这一过程中，系统的电势能变化量为
联立解得
答：电场强度的大小为；
某时刻轻绳断开，断开后球的加速度为，方向向上，球的加速度为，方向向下；
自轻绳断开到球速度为零的过程，、两球组成的系统电势能的变化量。
17.解：进入电场前，滑块与木板组成的系统动量守恒，有
解得
由能量守恒有
解得
即将发生相对滑动时，由牛顿第二定律有
，
解得
由动能定理有
解得
滑块向左运动到速度最大时，有
解得
电场力对其做的功
解得
当滑块向左运动至速度大小与相同时，由于对称性，此时所处位置横坐标仍为，从此处运动至速度最大处，由动能定理有
解得
答：滑块与木板进入电场前因摩擦产生的热量为；
滑块进入电场后即将与木板产生相对滑动时的横坐标为，此时滑块的速度大小为；
已知滑块与木板在电场中未再次达到共同速度，则滑块从进入电场到向左运动到速度最大的过程中，电场力对其做的功为，滑块向左运动过程中的最大速度大小为。
18.解：粒子在极板间加速，根据动能定理有
根据图乙可知，粒子到达细缝时速度的大小范围为
粒子进入偏转电场后做类平抛运动，则有
水平方向有
竖直方向有
将速度的两个极值代入可解得
，
粒子打到上形成的亮线长度
解得
从时刻释放的粒子恰好打到，根据竖直方向的运动规律可知，粒子在向上加速，向上减速，向下加速，向下减速，直至打到，则时刻释放的粒子打到上用时为，根据竖直方向的运动规律有
解得
答：粒子到达细缝时速度的大小范围为；
粒子打到上形成的亮线长度为；
则时刻释放的粒子打到上的位置为。
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