山东省六校2020-2021学年高二上学期阶段性联合考试物理试题（A卷） Word版含解析 17页

- 1 - 辽宁省鞍山市一般高中协作校 2020-2021 学年高一（上）期中 物理试题 第 I 卷(选择题 共 40 分) 一、选择题(本题共 12 小题，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，每题 3 分；第 9－12 题有多项符合题目要求。每题 4 分。全部选对 的得 4 分；选对但不全的得 2 分；有选错或不答的得 0 分。本题共 40 分) 1. 关于电源和电动势，下列说法正确的是（ ） A. 电动势的大小，与非静电力所做功的大小成正比 B. 电源的电动势数值上就等于电源两端的电压 C. 电源的电动势与电源的体积和外电路无关 D. 锌汞电池的电动势为 1.2V，这表示电路中每经过 1s 电源把 1.2J 的化学能转变为电能 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．电源的电动势由电源本身决定，电源的电动势跟电源内非静电力做的功无关， 与电源的路端电压无关，与电源的体积和外电路无关，故 C 正确，AB 错误； D．据电源电动势的定义 WE q  非 和 q It ，得 W EIt非  锌汞电池的电动势为 1.2V，只有电路中的电流为 1A 时，电池每经过 1s 电源把 1.2J 的化学能 转变为电能，所以 D 错误； 故选 C。 2. 有根导线的横截面积为 S，已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为 M，电子电荷量为 e，阿 伏伽德罗常数为 NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动速率为 v，则通过电流为（ ） A. AN ev SM  B. AN evS M C. A evS MN  D.   AN evS M  【答案】D - 2 - 【解析】 【详解】设该导线中自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为 t，对导线进行研究： 导线的体积为 V Svt 导线的质量为 m V 每个原子只提供一个自由电子，则原子数与自由电子数目相等，则自由电子的数目为 A mn NM  t 时间内通过导体截面的电荷量为 q ne 则电流强度为 qI t  联立可得 AN evSI M  故选 D。 3. 一根粗细均匀的金属丝，当其两端所加电压为 U 时，通过其中的电流为 I。现将金属丝均匀 地拉长为原长的 4 倍，在其两端电压为 2U 的情况下，通过的电流为（ ） A. 16I B. 8I C. 1 8 I D. 1 16 I 【答案】C 【解析】 【详解】将金属丝拉长 4 倍，则横截面积同时也会变成原来的 1 4 ，根据 LR S  金属丝的电 阻变成原来的 16 倍；电压变为 2U 情况下，根据欧姆定律 UI R  ，则 2 1 16 8 UI IR    故选 C。 4. 近年来，机器人逐渐走人我们的生活。如图所示，一款微型机器人的直流电动机的额定电 压为 U，额定电流为 I，线圈电阻为 R，将它接在电动势为 E，内阻为 r 的直流电源的两极间， 电动机恰好能正常工作，下列说法正确的是（ ） - 3 - A. 电动机消耗的热功率为 UI B. 电源的输出功率为 I2R C. 电源的效率为 1－ Ir E D. 电动机消耗的总功率为 EI 【答案】C 【解析】 【详解】A．电动机消耗的热功率是 2P I R A 错误； B．电源的输出功率等于电动机的输入功率，得 P UI出 B 错误； C．电源的总功率为 IE，内部发热的功率为 2I r ，所以电源的效率为 2 1IE I r Ir IE E     C 正确； D．电动机消耗的总功率是 P IU D 错误。 故选 C。 5. 某同学研究白炽灯泡的 I－U 图像如图所示，下列判断正确的是（ ） - 4 - A. 加 5V 电压时，灯泡的电阻约是 5Ω B. 加 12V 电压时，灯泡的电阻约是 1.25Ω C. 由图可知，随着电压的增大，灯泡的电阻不断减小. D. 白炽灯是非线性元件，不能用欧姆定律计算它的电阻 【答案】A 【解析】 【详解】A．当 5VU  时，由图知电流为 1.0AI  则灯泡的电阻 5ΩUR I   故 A 正确； B．加 12V 时电压时，电流为 1.5A，则灯泡的电阻 12 Ω 8Ω1.5 UR I    故 B 错误； C．由图知，随着电压的减小，图象上的点与原点连线的斜率减小，此斜率等于电阻的倒数， 则知灯泡的电阻不断增大，故 C 错误； D．该白炽灯是非线性元件，但仍能用欧姆定律计算灯泡在某状态的电阻，故 D 错误； 故选 A。 6. 某同学用如图所示的电路测电阻，电压表和电流表的读数分别为 16V 和 0.2A，已知电流表 的内阻为 0.6Ω，那么有关待测电阻 Rx 的说法正确的是（ ） A. Rx 的测量值比真实值小 B. R.的真实值为 80Ω C. Rx 的真实值为 79.4Ω D. 由于电流表的分压，无法得到 Rx 的真实值 【答案】C 【解析】 【详解】因为电表内阻已知，根据串并联电路的规律，可以准确地得到出待测电阻 Rx 的真实 - 5 - 值 16( 0.6) 79.40.2x A UR RI        故 C 正确，ABD 错误； 故选 C。 7. 如图所示的电路中，电源电动势为 5V，当开关 S 接通后，灯泡 L1 和 L2 都不亮，用电压表测 得各部分电压是 Uab＝5V，Uac＝5V，Ucd＝0V，由此可判定（ ） A. L1 和 L2 的灯丝都烧断了 B. L2 的灯丝烧断了 C. L1 的灯丝烧断了 D. 变阻器 R 断路 【答案】C 【解析】 【详解】据题可知 5VabU  5VacU  说明 c 点经变阻器 R 到 b 点的电路和 b 点经电源到 a 点的电路是通的； 0VcdU  说明 d 点经灯泡 L2 到 c 点的可能短路，或 a 点经灯泡 L1 到 d 点的电路可能断路，所以 L1 的灯 丝烧断了，故 A、B、D 错误，C 正确； 故选 C。 8. 一个用满偏电流为 3mA 的电流表改装而成的欧姆表，调零后用它测 500Ω的标准电阻时， 指针恰好指在刻度盘的正中间，如果用它测量一个未知电阻时，指针指在 2mA 处，则被测电 阻的阻值为（ ） - 6 - A. 750Ω B. 250Ω C. 300Ω D. 1000Ω 【答案】B 【解析】 【详解】根据中值电阻定义可知欧姆表内阻 500R  内 表内电源的电动势 33 10 500V 1.5VE Ig R      内 由闭合电路欧姆定律得 EI R R   测内 解得 250ER RI    测 内 故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 9. 如图所示，E 表示电源电动势、I 表示电路中的电流、U 表示电源的路端电压、P 表示电源 的输出功率，当外电阻 R 变化时，下列图象中可能正确的是( ) A. B. - 7 - C. D. 【答案】CD 【解析】 【详解】电源的电动势与外电路的电阻无关，选项 A 错误；由闭合电路的欧姆定律： EI R r   可知 I-R 图像不是直线，选项 B 错误； 1 ER EU IR rR r R     ，则随 R 增加，U 增大，当 R →∞ 时 U→E，选项 C 正确； 2 2 2 22( ) 2 E R EP I R rR r R rR      ；因当 r=R 时，P 最大，可知图像 D 正确． 10. 用两个完全相同的电流表改装成量程分别为 0～3V 的电压表 V1 和 0～15V 的电压表 V2，串 联后接在 9V 的电压上，如图所示，下列说法正确的是（ ） A. V1、V2 的指针的偏角相同 B. V1、V2 的指针的偏角不相同 C. V1、V2 示数相同，均为 4.5V D. V1、V2 电压示数不同 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．电压表由电流表和电阻串联改装而成，故两电压表串联时，电流表也是串联关 系，由串联电路电流相等可知，流过电流表的电流相同，即两电压表的指针偏角相同，故 A 正确，B 错误； - 8 - CD．两电压表的量程不同，总电阻不同，故分压也不同，因此电压表的示数不同，故 C 错误， D 正确； 故选 AD。 11. 如图，在一个闭合回路中，电源电动势为 3V、内阻为 2Ω，灯的电阻为 2Ω，滑动变阻器变 化范围为 0～6Ω，如图所示连接，在滑动变阻器滑片从右向左滑动的过程中，下列描述正确的 是（ ） A. 灯的亮度逐渐先变暗后变亮 B. 电源的输出功率逐渐减小 C. 滑动变阻器的功率先变大后变小 D. 电源的效率逐渐减小 【答案】CD 【解析】 【详解】A. 在滑动变阻器滑片从右向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻减小， 电路中电流增大，小灯泡的电功率逐渐增大，则灯泡的亮度逐渐变亮，A 错误； B．当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即滑动变阻器接入电路中的电阻为 0 时，电源的输出功率最大。则滑动变阻器滑片从右向左移动过程中，电源的输出功率逐渐增 大，B 错误； C．将灯泡电阻看作电源的内阻，则等效电源的内阻等于滑动变阻器的电阻时，滑动变阻器的 功率最大，则滑动变阻器滑片从右向左移动过程中，滑动变阻器的电阻先大于等效内阻，然 后小于等效内阻，因此滑动变阻器的功率先增大后减小，C 正确； D．电源的效率为 UI U EI E    滑动变阻器从右向左移动过程中，外电阻逐渐减小，路端电压逐渐减小，故电源的效率逐渐 减小，D 正确； 故选 CD。 12. 如图所示，有 A，B 两块正对的金属板竖直放置，在金属板 A 的内侧表面系一绝缘细线， 细线下端系一带电小球(可视为点电荷)。两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的 R1 为光 - 9 - 敏电阻(其阻值随所受光照强度的增大而减小)，R2 为滑动变阻器，R3 为定值电阻。当 R2 的滑片 P 在中间时闭合电键 S，此时电流表和电压表的示数分别为 I 和 U，带电小球静止时绝缘细线 与金属板 A 的夹角为θ。电源电动势 E 和内阻 r 一定，下列说法中正确的是（ ） A. 若将 R2 的滑动触头 P 向 b 端移动，则θ不变 B. 若将 R2 的滑动触头 P 向 a 端移动，则 I 减小，U 减小 C. 保持滑动触头 P 不动，用较强的光照射 R1，则小球重新达到稳定后θ变小 D. 保持滑动触头 P 不动，用较强的光照射 R1，则 U 变化量的绝对值与 I 变化量的绝对值的比 值不变 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．滑动变阻器处于含容支路中，相当于导线，所以移动滑动触头，电容器两端的 电压不变，则 不变，此时电流表的示数 I 和电压表的示数U 不变，故 A 正确，B 错误； CD．保持滑动触头 P 不动，用较强的光照射 1R ， 1R 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，所以U 的变化量的绝对值等于内电压的增加量，其中 U rI   内 U 变化量的绝对值与 I 变化量的绝对值的比值不变；因为电流增大，则有 3R 电压增大，而外 电压减小，则 1R 两端电压减小，所以电容器两端的电压减小，所以小球重新达到稳定后 变 小，故 C、D 正确。 故选 ACD。 第 II 卷(非选择题 共 60 分) 二、实验题(本题共 2 小题，共 16 分。根据题目的要求在答题纸上相应的位置填 - 10 - 写各题的答案。) 13. 某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。 (1)用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径为______mm； (2)在测量电阻时，采用了如下方法： ①用多用电表粗测：该同学选择×10 倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太 大为了较准确地进行测量，应该选择______倍率(选填“×1k”、“×100”、“×1”)，并重 新欧姆调零，正确操作测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果 是______Ω； ②为了准确测定圆柱体的阻值，除被测电阻外，实验室提供了如下实验仪器： A.直流电源(电动势约为 3V，内阻可不计) B.直流电流表(量程 0～3A，内阻约为 0.1Ω) C.直流电流表(量程 0～100mA，内阻为 3Ω) D.直流电压表(量程 0～15V，内阻约为 10kΩ) E.直流电压表(量程 0～3V，内阻约为 5kΩ) F.滑动变阻器(最大阻值 10Ω，允许通过的最大电流为 2A) G.滑动变阻器(最大阻值 1kΩ，允许通过的最大电流为 0.5A) H.电阻箱(0～999Ω) I.电键一只，导线若干 为了方便调节，并要求电压表示数从零开始变化，电流表应选取______，电压表应选取______， 滑动变阻器应选取______。(填器材编号) 请你根据要求设计实验电路图______。 - 11 - 【答案】 (1). 4698mm(4.697mm~4.699mm) (2). ×1 (3). 6.0 (4). C (5). E (6). F (7). 【解析】 【详解】(1)[1]螺旋测微器的固定刻度读数为 4.5mm，可动刻度读数为 0.01×19.8mm=0.198mm， 所以最终读数为：4.5mm+0.198mm=4.698mm． (2)①[2][3]选择×10 倍率测电阻，指针偏转角度太大，说明所测电阻阻值减小，所需挡位太大， 为了较准确地进行测量，应该选择×1 倍率；由图所示可知，测量结果是 6.0×1Ω=6.0Ω。 ②[4][5][6]由题意可知，由于电源电压为 3V，故电压表应选择量程为 3V 的，故选 E；为了方便 调节，并要求电压表示数从零开始变化，应选用分压接法，故滑动变阻器应选小电阻，故滑 动变阻器应选 F；电阻阻值为 6Ω，故电路中电流 3 0.5A6I   故电流表应选 C 更合适。 [7]根据实验要求，本题应采用分压接法，同时，由于电阻较小，故应选用电流表外接法，原 理图如下图 14. 某同学利用伏安法测量一节干电池的电动势和内阻，除开关和导线若干外，现还提供以下 器材： A.电流表 A1(量程为 0～0.6A，内阻 RA 为 1.0Ω) B.电压表 V2(量程为 0～3V，内阻 RV2 约为 2kΩ) C.滑动变阻器(阻值范围为 0～20Ω，额定电流 2A) - 12 - (1)根据实验记录，画出干电池的 U－I 图像如图所示，则干电池电动势 E＝______，内阻 r＝ ______； (2)现有一小灯泡，其 U－I 特性曲线如图所示，若将此小灯泡和该干电池直接串联组成闭合电 路，小灯泡的实际功率是______W(结果保留两位小数)。 【答案】 (1). 1.5V (2). 1.0Ω (3). 0.53W~0.60W 【解析】 【详解】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律 = AU E I r R （ ）可知，U－I 曲线的纵轴截距为电源电 动势，由图可知 E=1.5V； [2]曲线斜率绝对值为电源内阻 r+RA，根据图像可求得 r+RA=2Ω，则 r=1.0Ω。 (2)[3]将小灯泡直接与此电源串联后有 +E U I r 灯 灯 即 1.5 +U I 灯 灯 即灯泡实际电流电压坐标之和为 1.5，在灯泡的 U－I 曲线中做出电源的 U－I 曲线如图 - 13 - 图中的交点坐标就是此时灯泡的实际电流电压值，如图坐标可读作（0.78A，0.72V），由此可 计算功率 0.56WP UI  由于读数误差，最终功率在 0.53W~0.60W 即可。 三、本题共 4 小题，共 44 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算 步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值 和单位。 15. 电路如图所示，电源电动势 E=24V，内阻为 r=1Ω，R1=11Ω，R2=6Ω，R3=8Ω。 (1)若在 C、D 间连一个理想电压表，其读数是多少? (2)若在 C、D 间连一个内阻为 RA=4Ω的电流表，其读数是多少? 【答案】(1)8V；(2)0.5A 【解析】 【详解】(1)在 C、D 之间连一个理想电压表，测量 R2 两端电压，根据串联分压则有 2 1 2 RU E R R r    解得 8VU  (2)在 C、D 间连一个内阻为 RA=4Ω的电流表，则 R3 与 RA 串联，之后与 R2 并联，则有 2 A 3 1 1 1 R R R R   并 - 14 - 并联电路两端电压为 1 RU ER R r     并 并 通过电流表电流为 3 A UI R R   联立可得 0.5AI  16. 如图所示，C1＝8μF，C2＝5×104pF，R1＝8Ω，R2＝4Ω，电源电动势 E＝24V，内阻不计， 求： (1)开关闭合时 C2 储存的电荷量 Q； (2)开关断开前后 C1 储存电荷量的变化量△Q。 【答案】(1)4×10-7C；(2)6.4×10-5C 【解析】 【详解】（1）开关闭合时 C2 与 R2 并联，R2 两端电压为 2 1 1 2 RU ER R   由电容器定义式 2 1 QC U  得 Q= 4×10-7C （2）开关断开前 C1 与 R1 并联，R1 两端电压为 1 2 1 2 RU ER R   由电容器定义式 1 1 2 QC U  得 - 15 - Q1= 1.28×10-4C 开关断开后 C1 直接接在电源两端 U3=E 电荷量为 Q2=C1U3=1.92×10-4C 开关断开前后 C1 储存电荷量的变化量 ΔQ=Q2-Q1= 6.4×10-5C 17. 小华在路上行走时发现，路边汽车发动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、 电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，车灯内阻为定值电阻。已知汽车电源电动 势为 12V，内阻为 0.2Ω。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为 10A；电动机启动的瞬间， 电流表示数达到 30A，电动机正常工作。求： (1)电动机启动前后，车灯的功率变化了多少? (2)若电动机内阻为 0.125Ω，利用这一电动机在正常工作的情况下匀速吊起一质量为 m＝2.4kg 的重物，吊起的速度是多少?（重力加速度 g＝10m/s2） 【答案】(1)64W；(2)3m/s 【解析】 【详解】(1)电动机启动前，S1 断开，路端电压为 1 1 10VU E I r   车灯电阻为 1 1 1ΩUR I   车灯功率为 1 1 1 100WP U I  电动机启动后，S1 闭合，路端电压为 2 2 6VU E I r   - 16 - 车灯功率为 2 2 2 36WUP R= = 车灯的功率变化了 1 2 64WP P P    (2)通过电动机的电流 2 3 2 24AUI I R    电动机输出功率 2 2 3 3 Mmgv U I I r  解得 v=3m/s 18. 如图的电路中，甲图中 R1 为一滑动变阻器，R2、R3 均为定值电阻，且 R2＝135Ω，R3 阻值 未知。当滑动变阻器滑片 P 从右端滑至左端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变 化图线如图乙所示，其中 A、B 两点是滑片 P 在变阻器的两个不同端点得到的。求： (1)电源的电动势 E 和内阻 r 分别为多少? (2)滑动变阻器的最大阻值； (3)当输出功率最大时滑动变阻器的阻值(保留两位有效数字)。 【答案】(1)E=6.0 ； r=12；(2)67.5Ω ；(3)9.6Ω 【解析】 【详解】(1)将乙图中 AB 线延长，交 U 轴于 6.0V 处，所以电源的电动势为 E=6.0 V。 图象斜率表示内阻为 4.8 1.2 Ω 12Ω0.4 0.1r   (2)当 P 滑到 R1 的右端时，电路参数对应乙图中的 B 点，只有电阻 R3 接入电路，由图乙所示图 象可知： U3=1.2V，I3=0.4A ，则定值电阻 R3 的阻值为 - 17 - 3 3 3 1.2 Ω 3Ω0.40 UR I    当 P 滑到 R1 的右端时，电路参数对应乙图中的 A 点，由图乙所示图象可知：此时路端电压 UA=4.8V，IA=0.10A 有欧姆定律得 1 2 3 1 2 A A U R RRI R R    解得：R1=67.5Ω (3)当 R1 的滑片从最右端滑到左端时，外电路总电阻从小于电源内阻 r 变至大于 r，当外阻和内 阻相等时，电源输出功率最大。则有 2 2 '3 1 ' 1R Rr R R R    代入数据解得: ' 1 9.6R  