1、阶段综合检测(四)(第七、八章)(90分钟100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.如图所示是某验电器的结构图。下列相关说法正确的是()A.金属箔张开过程,电势能一定减少B.金属箔张开过程,电场力一定做负功C.两片金属箔张开,说明金属盘带正电D.两片金属箔张开时,可能带异种电荷【解析】选A。验电器利用同种电荷互相排斥的原理,当用带电体接触验电器的金属盘时,就有一部分电荷转移到验电器的金属箔片上,金属箔带上了同种电荷,这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开,在张开的过程中电场力做正功,电势能减小,而验电器只能判断物体是
2、否带电,不能说明是哪种电荷,故也不能说明金属盘带哪种电荷,故A正确,B、C、D错误。2.如图所示,分别在M、N两点固定放置两个等量异种点电荷+Q和-Q,以MN连线的中点O为圆心的圆周上有四点A、B、C、D,关于这四点的场强和电势,下列说法中不正确的是()A.A点电势高于B点电势B.A点场强大于B点场强C.C点电势等于D点电势D.C点场强等于D点场强【解析】选B。M、N间的电场线方向从M指向N,根据顺着电场线电势逐渐降低,则知A点电势高于B点电势,所以A选项正确;M、N两点固定放置两个等量异种点电荷+Q和-Q,A点和B点关于O点对称,A、B两点处电场线的疏密程度相同,则A点场强等于B点场强,故B
3、不正确;C、D两点位于同一等势面上,电势相等,所以C选项正确;C、D两点关于O点对称,电场强度相同,所以D选项正确。3. (2020宁德模拟)将一个带电荷量为+Q的点电荷P固定在空间中的某一位置处,两个质量相等的带电小球A、B分别在该点电荷下方不同高度的水平面内做匀速圆周运动,且运动轨迹均处在以P为球心的同一球面上,如图所示。若A、B所带的电荷量很少,两者间的作用力可忽略不计,取无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是()A.小球A、B所带的电荷量相等B.小球A、B运动轨迹上的各点电势分别相等C.小球A、B运动轨迹上的各点场强分别相同D.库仑力刚好提供小球做匀速圆周运动所需的向心力【解析】选B。
4、两个质量相等的带电小球A、B分别在P下方不同高度的水平面内做匀速圆周运动,且运动轨迹均处在以P为球心的同一球面上,所需向心力由重力和库仑力的合力提供,选项D错误;在竖直方向,设小球和球心的连线与竖直方向的夹角为,有kcos=mg,由于两小球轨道不同,不同,但所受的重力相等,所以小球A、B所带的电荷量不相等,选项A错误;小球A、B运动轨迹上的各点电势分别相等,场强大小分别相等,但方向不同,B正确,C错误。4.如图所示,竖直固定的光滑绝缘细杆上O点套有一个电荷量为-q(q0)的小环,在杆的左侧固定一个电荷量为Q(Q0)的点电荷,杆上a、b两点与Q正好构成等边三角形,c是ab的中点。使小环从O点无初
5、速度释放,通过a点的速率为v。若已知ab=Oa=l,静电力常量为k,重力加速度为g。则()A.在a点,小环所受弹力大小为B.在c点,小环的动能最大C.在c点,小环的电势能最大D.在b点,小环的速率为【解析】选D。在a点,小环所受的库仑力沿aQ方向,大小为k,水平方向小环受力平衡,所以小环受到向右的弹力大小等于库仑力沿水平方向的分力,sin60=,A错误;在c点时,小环水平方向受到电场力和杆的弹力作用,竖直方向受到重力作用,合力竖直向下,小环有竖直向下的加速度,所以在c点时小环的动能不是最大,B错误;c点距离点电荷Q最近,电势最高,带负电荷的小环在c点的电势能最小,C错误;因为a、b两点到Q的距
6、离相等,所以a、b两点电势相等,小环从a点到b点,电场力做功为0,应用动能定理得mgl=m-mv2,vb=,D正确。5.小雷同学家里购买了一款扫地机器人,小雷同学仔细检查了这个新机器人,发现铭牌上标有如图所示数据,则该机器人()主机基本参数产品尺寸345 mm345 mm96 mm电池14.4 V/5 200 mAh锂电池产品质量约3.8 kg无线连接WiFi智能快连额定电压14.4 V额定功率55 WA.额定工作电流为0.25 AB.充满电后正常工作的时间为2.5 hC.电池充满电后储存的总电荷量为18 720 CD.以额定电流工作时每小时消耗能量为55 J【解析】选C。由铭牌知,扫地机器人
7、工作的额定电压为14.4 V,额定功率为55 W,则额定电流I= A=3.82 A,每秒钟消耗能量W=Pt=55 J,故A、D错误;根据电池容量5 200 mAh知,电量Q=5.2 A3 600 s=18 720 C,正常工作的时间t=1.36 h,故B错误,C正确。6.(2019海淀区模拟)图1是实验室的可拆卸铅蓄电池装置,图2是其示意图。利用铅与稀硫酸的化学反应,该装置可以将化学能转化为电能。图中M为电池正极(二氧化铅棒上端),N为电池负极(铅棒上端),P、Q分别为与正、负极非常靠近的探针(探针是为测量内电压而加入电池的,它们不参与化学反应)。用电压传感器(可看作理想电压表)测量各端间的电
8、势差,数据如表。则下列说法正确的是()UMPUPQUQN外电路断开时1.51 V约为00.59 V在M、N之间接入10 电阻时1.47 V-0.42 V0.63 VA.外电路接通时稀硫酸溶液中的电流方向向右B.该电池的电动势约为0.59 VC.该电池的电动势约为1.51 VD.该电池的内阻约为2.5 【解析】选D。在电源内部电流从负极流向正极,外电路接通时稀硫酸溶液中的电流方向向左,故A错误;电源电动势等于电源没有接入电路时电源两极间的电压,由表中实验数据可知,电源电动势:E=1.51 V+0.59 V=2.1 V,故B、C错误;在M、N之间接入10 电阻时,电路电流:I=,即:=,解得:r=
9、2.5 ,故D正确。7.如图所示,P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管,直径为D,其镀膜的长度为L,镀膜的厚度为d。管两端有导电金属箍M、N。现把它接入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I。则镀膜材料的电阻率为()A.B.C.D.【解析】选C。根据部分电路欧姆定律I=,得R=,又根据电阻定律R=,其中S=Dd,解得=,故选项C正确。8. (2020宜昌模拟)如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r一定,平行板电容器的两块金属板正对水平放置,B为两极板间一固定点,R为光敏电阻(光照越强电阻越小)。图中滑动变阻器R1的滑片P在a端时,闭合开关K,稳定后电流表和电压表的示数分别为I和U,
10、以下说法正确的是()A.若此时仅将R1的滑片P向b端移动,则平行板电容器所带的电荷量将减小B.若此时仅将电容器上极板上移,则图中B点电势将降低C.若此时仅用更强的光照射R,则I增大,U增大,电容器所带的电荷量增大D.若此时仅用更强的光照射R,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值之比减小【解析】选B。滑动变阻器处于含电容器的支路中,相当于导线,所以移动滑动变阻器的滑片,I不变,U不变,电容器所带的电荷量不变,选项A错误;若此时仅将电容器上极板上移,极板间距离变大,电容器两端电压不变,两极板间的电场强度变小,所以B点到下极板的电势差减小,而下极板电势不变,所以B点电势将降低,选项B正确;用更强的光
11、线照射R,R的阻值变小,总电阻减小,电流增大,内电压增大,外电压减小,即U减小,根据Q=UC可知,Q减小,所以U的变化量的绝对值等于内电压的增加量,=r不变,选项C、D错误。二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,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)9.如图(a)所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷,t=0时,甲静止,乙以初速度6 m/s向甲运动。此后,它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v-t图象分别如图(b)中甲、乙两曲线所示。则由图线可知()A.两电荷的电性一定相反B.t
12、1时刻两电荷的电势能最大C.0t2时间内,两电荷的静电力先增大后减小D.0t3时间内,甲的动量一直增大,乙的动量一直减小,且整个过程中动量守恒【解析】选B、C。t=0时,甲静止,乙以初速度6 m/s 向甲运动,由图可知甲的速度在增大,乙的速度在减小,所以两电荷的电性一定相同,故A错误;t1时刻两电荷相距最近,电势能最大,故B正确;0t2时间内,两电荷之间的距离先减小后增大,由F=k可知两电荷的静电力先增大后减小,故C正确;0t3时间内,因为甲、乙两个点电荷在水平方向合力为零,所以在0t3时间内动量守恒,但甲的动量一直增大,乙的动量先减小到0后增大,故D错误。10.真空中的某装置如图所示,其中平
13、行金属板A、B之间有加速电场,C、D之间有偏转电场,M为荧光屏。今有质子、氘核和粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场,最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为124,电荷量之比为112,则下列判断中正确的是()A.三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同B.三种粒子打到荧光屏上的位置相同C.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为122D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为112【解析】选B、D。设加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转极板的长度为L,板间距离为d,在加速电场中,由动能定理得qU1=m,解得v0=,三种粒子从B板运动到荧光屏的过程,水平方向做速
14、度为v0的匀速直线运动,由于三种粒子的比荷不全相同,则v0不全相同,所以三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间不全相同,故A错误;根据推论y=、tan =可知,y与粒子的种类、质量、电荷量无关,故三种粒子偏转距离相同,打到荧光屏上的位置相同,故B正确;偏转电场的电场力做功为W=qEy,则W与q成正比,三种粒子的电荷量之比为112,则有电场力对三种粒子做功之比为112,故C错、D正确。11.如图所示的电路中,当开关S置于a处时,电流表(内阻不计)示数为I,额定功率为16 W的电动机正常工作,带动质量为0.7 kg的物体以2 m/s的速度匀速竖直上升。当开关置于b处时,电流表示数变为,灯泡正常发光,
15、已知电阻R=1.5 ,灯泡额定电压为10 V,额定功率10 W,重力加速度g取10 m/s2,则()A.电动机线圈的内阻为0.5 B.电动机的额定电压为0 VC.电源电动势为12 VD.电源内阻为1 【解析】选A、C。开关置于b处时,流过电源的电流为I1=1 A,电源电动势E=I1(R+r)+UL,开关置于a处时,流过电源的电流为I2=2 A,电动机的额定电压UM=8 V,电源电动势E=I2(R+r)+UM,联立解得E=12 V,r=0.5 ,故C正确,B、D错误;开关置于a处时,PM=RM+mgv,解得RM=0.5 ,故A正确。12. (2019武汉模拟)如图所示的电路中,电源电动势为E、内
16、阻为r,定值电阻R1r,静电计的金属小球通过导线与电路中的b点相连。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片向右滑动一段距离,电路稳定后,相对滑片未滑动前电压表示数的变化量为U,电流表示数的变化量为I,且两电表均为理想电表。下列判断中正确的是()A.电源的输岀功率减小B.静电计指针张角减小C.电压表的示数U和电流表的示数I的比值不变D.U与I的比值不变【解析】选B、D。滑片向右滑,R2的有效阻值增大,总外电阻R增大,但不一定大于电源内阻,故电源的输出功率不一定减小,故A错误;由于R1两端电压U1减小,稳定时电容器两端电压减小,静电计指针张角减小,故B正确;比值=R2增大,故C错误;比值=r+R1 不
17、变,故D正确。三、实验题(本题共2小题,共14分)13.(6分)(1)某同学要测量一电阻Rx的阻值,他首先用多用电表进行了粗略测量,测量时多用电表的旋钮及指针位置如图甲所示,则由多用电表读得的该电阻的阻值为_。(2)为使测量结果更精确,他又用实验室提供的如下器材重新进行了测量。电池组E:电动势为3 V,内阻不计电压表V:量程03 V,内阻约4 000 电流表A:量程010 mA,内阻为9 定值电阻R1:阻值为4.5 定值电阻R2:阻值为50 滑动变阻器R3:阻值范围020 ,额定电流为2 A开关S,导线若干。图乙为该同学设计的电路图的一部分,针对图乙请回答以下问题:虚线框内的元件为定值电阻_(
18、选填“R1”或“R2”);导线端点P应接在_(选填“a”或“b”)端;闭合开关S前滑动变阻器的滑片应处于_(选填“c”或“d”)端;将电路连接好,调节滑动变阻器滑片至某位置时,电压表V的示数为2.7 V,电流表A的示数为8.2 mA,则待测电阻Rx的阻值为_。(结果保留三位有效数字)【解析】(1)由图甲所示可知,欧姆表选择“10”挡位,待测电阻阻值为:1110 =110 ;(2)流过待测电阻的最大电流约为:Im=0.027 A=27 mA,电流表量程为10 mA,应把电流表改装成量程为30 mA的电流表,需要并联电阻阻值:R= =4.5 ,定值电阻应选择R1;电流表内阻已知,电流表可以采用内接
19、法,导线端点P应接在b端;由图示电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,为保护电路,闭合开关S前滑动变阻器的滑片应处于c端;改装后电流表量程为原电流表量程的3倍,电流表示数为8.2 mA,则流过待测电阻电流:Ix=8.23 mA=24.6 mA,改装后电流表内阻:RA= =3 ,待测电阻阻值:Rx=-RA=-3 107 。答案:(1)110(2)R1bc10714.(8分)当今人工智能技术迅猛发展,电池是新型人工智能机器人的重要部分,某新型机器人上的一节电池的电动势约为3 V,内阻约为27 ,为测量该电池的电动势和内阻,实验室可供选用的器材如下:A.待测电池B.定值电阻R0(R0=1.8 )C.电
20、压表(量程3 V,内阻约2 k)D.电流表(量程0.6 A,内阻RA=1.2 )E.电阻箱(099.99 ,额定电流1.5 A)F.开关一个、导线若干(1)甲、乙两位同学为测量出该电池的电动势和内阻,各自想出了自己的测量方法,设计电路分别如图1、图2所示,则你认为合理的是_。A.甲的设计B.乙的设计C.误差几乎一样,都可以D.两人的设计都不行(2)如果按甲同学所设计的电路进行测量得到电阻箱的电阻R和电流表的读数I以及计算出的多组数据后,作出了如图3所示的-R图象。请你帮助他分析计算电池的电动势E=_V,内阻r=_。(结果均保留一位小数)(3)已知某个小灯泡的U-I图象如图4所示,把三只这样的相
21、同的小灯泡并联后与R1一起接在第(2)问中已经测量的电池上,电路图如图5所示。已知R1=2 ,则闭合开关电路稳定后,其中一个小灯泡的电阻为_,功率为_W。(结果均保留三位有效数字)【解析】(1)由于甲同学所设计的电路中电流表内阻已知,可减小测量误差,故甲同学的实验电路更合理些;(2)根据E=I(R+r+RA+R0),得到:=R+,结合图象斜率和截距得到:E=3.0 V,r=3.0 ;(3)设每个小灯泡的电压、电流分别为UL、IL,结合电路,可得UL=E-3IL(r+R1),即UL=-15IL+3(V),在U-I图象中做出此图线,如图所示,交点(0.12 A,1.2 V)即为一个小灯泡的工作状态
22、,则得到一个小灯泡的电阻RL=10.0 ,一个小灯泡的工作时的功率为:PL=1.2 V0.12 A=0.144 W。答案:(1)A(2)3.03.0(3)10.00.144四、计算题(本题共4小题,共46分。需写出规范的解题步骤)15.(8分)如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径R=0.50 m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度的大小E=1.0104 N/C。现有质量m=0.20 kg、电荷量q=8.010-4 C的带电体(可视为质点),从A点由静止开始运动,
23、已知sAB=1.0 m,带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5。假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,求:(g取10 m/s2)(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度大小;(2)带电体最终停在何处。【解析】(1)设带电体到达C点时的速度为v,从A到C由动能定理得:qE(sAB+R)-mgsAB-mgR=mv2解得v=10 m/s。(2)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大距离为h;从C到D由动能定理得:-mgh-qEh=0-mv2解得h= m在最高点,带电体受到的最大静摩擦力Ffmax=qE=4 N,重力G=mg=2 N因为GFfmax所以带电体最终停在C点上方与C点的竖直
24、距离为 m处。答案:(1)10 m/s(2)停在C点上方与C点的竖直距离为 m处16.(8分)(2019莆田模拟)如图甲所示,在y=0和y=2 m之间有平行x轴的匀强电场,MN为电场区域的上边界,在x轴方向范围足够大。电场强度的变化如图乙所示,取x轴正方向为电场正方向。现有一个带负电的粒子,粒子的比荷=1.010-2 C/kg,在t=0时刻以速度v0=5102 m/s从O点沿y轴正方向进入电场区域,不计粒子的重力。求:(1)粒子通过电场区域的时间;(2)粒子离开电场的位置坐标;(3)粒子通过电场区域后沿x轴方向的速度大小。【解析】(1)因为粒子初速度方向垂直于匀强电场,在电场中做类平抛运动,所
25、以粒子通过电场区域的时间t=410-3 s。(2)由图乙可知,电场的变化周期T=410-3 s,粒子进入电场后,在x轴方向先加速后减速,加速时的加速度大小a1=4 m/s2减速时的加速度大小a2=2 m/s2x轴方向上的位移x=a1+a1-a2=210-5 m因此粒子离开电场的位置坐标为(-210-5 m,2 m)。(3)粒子通过电场区域后沿x轴方向的速度为vx=a1-a2=410-3 m/s。答案:(1)410-3 s(2)(-210-5 m,2 m)(3)410-3 m/s17.(14分)70年国庆群众游行队伍中的彩车,不仅气势磅礴而且还是一辆电动车,充一次电可以走100公里左右。假设这辆
26、电动彩车总质量为6.75103 kg,当它匀速通过天安门前500 m的检阅区域时用时250 s,驱动电机的输入电流I=10 A,电压为300 V,电动彩车行驶时所受阻力为车重的0.02倍。g取10 m/s2,不计摩擦,只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量,求:(1)驱动电机的输入功率。(2)电动彩车通过天安门前500 m的检阅区域时牵引电动彩车前进的机械功率。(3)驱动电机的内阻和机械效率。【解析】(1)驱动电机的输入功率P入=UI=30010 W=3 000 W(2)电动彩车通过天安门前的速度v=2 m/s,电动彩车行驶时所受阻力为f=0.02mg=0.026.7510310 N=1.35103
27、 N,电动彩车匀速行驶时F=f,故电动彩车通过天安门前时牵引电动彩车前进的机械功率P机=Fv=2 700 W(3)设驱动电机的内阻为R,由能量守恒定律得P入t=P机t+I2Rt解得驱动电机的内阻R=3 驱动电机的机械效率=100%=90%答案:(1)3 000 W(2)2 700 W(3)3 90%18.(16分)三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和2.5 V,它们的额定电流都为0.3 A。若将它们连接成图甲、图乙所示电路,且灯泡都正常发光。(1)试求图甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率;(2)分别计算两电路电源提供的电功率,并说明哪个电路更节能。【解析】(1)由题意,在图甲电路中:电路的总电流I总=IL1+IL2+IL3=0.9 AU路端=E-I总r=2.55 VUR2=U路端-UL3=0.05 VIR2=I总=0.9 A电阻R2消耗的功率PR2=IR2UR2=0.045 W(2)图甲电源提供的电功率P总=I总E=0.93 W=2.7 W图乙电源提供的电功率P总=I总E=0.36 W=1.8 W由于灯泡都正常发光,两电路有用功率相等,而P总P总,所以,图乙电路比图甲电路节能。答案:(1)0.9 A0.045 W(2)2.7 W1.8 W乙电路更节能关闭Word文档返回原板块