长春市重点中学2023-2024学年高二上学期第一次月考
物理学科试卷
一、选择题（本大题共10小题，共46分。1-7题为单项选择，每个小题4分，8-10题为多项选择，每个小题6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1. 关于电流，下列说法中正确的是
A. 通过导线横截面的电荷量越多，电流越大
B. 电子运动的速度越大，电流越大
C. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大
D. 因为电流有方向，所以电流是矢量
2. 下列说法中正确是( )
A. 由可知，电阻与电压、电流都有关系
B. 由可知，电阻只与导体的长度和横截面积有关系
C. 各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小
D. 所谓超导现象，就是当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率突然变为零的现象
3. 一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为（ ）
A. B. C. ρnev D.
4. 某元件的一段伏安特性曲线如图所示，当通过元件的电流由0.10A变为0.15A时，元件电阻变化了（ ）
A. B. C. D.
5. 如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是
A. 将多用表的电压挡并联在ac两端，示数0，说明ac间断路
B. 将多用表电压挡并联在cd两端，有示数，说明cd间完好
C. 将多用表的电压挡并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路
D. 断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆挡，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好．
6. 两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分别为l和d；乙电阻丝的长度和直径分别为2l和2d.将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压的比值应满足( )
A. =1 B.
C. D. =2
7. 如图所示，D是一只理想二极管，电流只能从a流向b，而不能从b流向a．平行板电容器的A、B两极板间有一电荷，在P点处于静止状态．以E表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ep表示电荷在P点的电势能．若保持极板B不动，将极板A稍向上平移，则下列说法中错误的是
A. E变小
B. U变大
C. Ep不变
D. 电荷仍保持静止
8. 如图所示，甲、乙两个电路都由一个灵敏电流计G和一个电阻箱R组成，它们中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是（ ）
A. 甲表是电流表，R增大时量程增大 B. 甲表是电流表，R增大时量程减小
C. 乙表是电压表，R增大时量程减小 D. 乙表是电压表，R增大时量程增大
9. 如图所示，M、N为两个等大的均匀带电圆环，其圆心分别为A、C，带电量分别为＋Q、－Q，将它们平行放置，A、C连线垂直于圆环平面，B为AC的中点，现有质量为m、带电量为＋q的微粒（重力不计）从左方沿A、C连线方向射入，到A点时速度vA＝1 m/s，到B点时速度vB＝m/s，则（ ）
A 微粒从B至C做加速运动，且vC＝3 m/s
B. 微粒从A到C先做减速运动，后做加速运动
C. 微粒最终可能返回至B点，其速度大小 m/s
D. 微粒在整个运动过程中的最终速度为 m/s
10. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合开关，小灯泡能发光．现将滑动变阻器滑片向右滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则( )
A. 电容的带电量变大
B. 灯泡亮度变亮
C. 与均保持不变
D. 当电路稳定后，断开开关，小灯泡立刻熄灭
二、实验题（本题共2小题，共14分。）
11. 某同学想要了解导线在质量相等时，电阻与横截面积的关系，他选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：
（1）用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示，读得直径______mm。
（2）该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：
电阻 121.0 50.0 23.9 10.0 3.1
导线直径d/mm 0.801 0.999 1.200 1.494 1.998
导线横截面积 0.504 0.783 1.131 1.752 3.134
请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与横截面积S是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系：____________。
12. 如图1所示为某兴趣小组测量电池组电动势和内阻的实验原理图，已知电池组的电动势约，内阻约。现提供的器材如下：
A．电池组
B．电压表（量程，内阻约）
C．电压表（量程，内阻约）
D．电阻箱（）
E．定值电阻
F．定值电阻
G．开关和导线若干
（1）如图1所示，要尽可能精确测量电源的电动势和内阻，电压表V应选择__________（选填“B”或“C”）；定值电阻应选择__________（选填“E”或“F”）；
（2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图2所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为、a，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为__________，内阻为__________（用字母表示）；
（3）该实验测得的电动势与真实值相比__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”），内阻的测量值与真实值相比__________（选填“偏大“偏小”或“不变”）。
三、计算题（本题共3小题，共40分。解答时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，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. 小型直流电动机（其线圈内阻为）与规格为“4V~4W”的小灯泡并联，再与阻值为的电阻串联，然后接至的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
（1）流过电阻R的电流；
（2）电动机的发热功率。
14. 电源的电动势，内电阻，外电路由定值电阻和可变电阻并联组成，。求：
（1）当调到何值时，电源输出功率最大？最大输出功率是多少？
（2）要使电源输出功率为16W，应调到何值？（结果可用分数表示）。这时电源的效率是多少？
15. 如图甲所示，某装置由金属圆板（序号为0）、八个横截面积相同的金属圆筒、平行金属板和荧光屏构成，八个圆筒依次排列，长度照一定的规律依次增加，则筒的中心轴线，平行金属板的中心线和荧光屏的中心Q在同一直线上，序号为奇数的圆筒和下金属板与交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和上金属板与该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示，电压的绝对值为，周期为T。时，位于和偶数圆筒相连的金属圆板中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，电子到达圆筒各个间隙的时刻，恰好是该间隙的电场强度变为向左的时刻，电子通过间隙的时间可以忽略不计。电子离开金属圆筒8后立即进入两平行金属板之间，离开平行金属板之间的电场，做匀速直线运动，直至打到荧光屏上某位置。已知电子的质量为m、电荷量为e，不计重力两平行金属板之间的距离为d，忽略边缘效应。求：
（1）第六个金属圆筒的长度；
（2）电子在整个运动过程中最大速度的大小；
（3）电子打在荧光屏上的位置到O点的距离。
长春市重点中学2023-2024学年高二上学期第一次月考
物理学科试卷 答案解析
一、选择题（本大题共10小题，共46分。1-7题为单项选择，每个小题4分，8-10题为多项选择，每个小题6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1. 关于电流，下列说法中正确的是
A. 通过导线横截面的电荷量越多，电流越大
B. 电子运动的速度越大，电流越大
C. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大
D. 因为电流有方向，所以电流是矢量
【答案】C
【解析】
【详解】A.电流的大小取决于电量与时间的比值，即单位时间内通过的电量，电荷量多也可能是时间长导致的，故A错误；
B.由可知，电流不但与电子定向移动的速率有关，还与单位体积内的自由电荷数n以及截面积S有关，所以电子定向移动速率越大，电流不一定越大，故B错误；
C.根据电流的定义可知单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大，故C正确；
D.电流虽然有方向，但电流的运算法则不遵循平行四边形定则，故电流是标量，故D错误。
故选C。
2. 下列说法中正确的是( )
A. 由可知，电阻与电压、电流都有关系
B. 由可知，电阻只与导体的长度和横截面积有关系
C. 各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小
D. 所谓超导现象，就是当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率突然变为零的现象
【答案】D
【解析】
【详解】A．是电阻的定义式，R与电压和电流无关，故A错误；
B．而是电阻的决定式，即电阻与ρ、l、S都有关系，故B错误；
C．电阻率一般与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而增大，故C错误；
D．当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率突然变为零的现象叫超导现象，故D正确。
故选D。
3. 一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为（ ）
A. B. C. ρnev D.
【答案】C
【解析】
【分析】考查电路和电场知识
【详解】，I=neSv，，，联立得E=ρnev，故选C。
4. 某元件的一段伏安特性曲线如图所示，当通过元件的电流由0.10A变为0.15A时，元件电阻变化了（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可读出，当电流，电压时，其电阻为
当电流，电压时，其电阻为
则电阻的改变量
故选A。
【点睛】理解图形所表示的物理意义，对于元件的特性曲线，任一点电压与电阻的比值均代表元件在该电压下的电阻值。
5. 如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是
A. 将多用表的电压挡并联在ac两端，示数0，说明ac间断路
B. 将多用表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cd间完好
C. 将多用表的电压挡并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路
D. 断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆挡，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好．
【答案】C
【解析】
【分析】根据电表接到某两端时电压表的读数来判断电路的故障.
【详解】若ac间断路，则将多用表的电压挡并联在ac两端，示数应该等于电源的电动势E，选项A错误；将多用表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cd间断路，选项B错误；将多用表的电压挡并联在ad两端，有示数，则可能是L1或L2其中之一断路；并联在ac两端，示数0，说明cd间的L2断路，选项C正确；断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆挡，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1断路，选项D错误；故选C.
6. 两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分别为l和d；乙电阻丝的长度和直径分别为2l和2d.将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压的比值应满足( )
A. =1 B.
C. D. =2
【答案】C
【解析】
【详解】根据 可知：，所以加在两根电阻丝上的电压的比值应满足
A．=1，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．=2，与结论不相符，选项D错误；
7. 如图所示，D是一只理想二极管，电流只能从a流向b，而不能从b流向a．平行板电容器的A、B两极板间有一电荷，在P点处于静止状态．以E表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ep表示电荷在P点的电势能．若保持极板B不动，将极板A稍向上平移，则下列说法中错误的是
A. E变小
B. U变大
C. Ep不变
D. 电荷仍保持静止
【答案】A
【解析】
【详解】将极板A稍向上平移，板间距离d增大，根据电容的决定式得知，电容C减小；若电容器的电压不变时，则电容器所带电量将要减小，由于二极管具有单向导电性，电容器上电荷放不掉，电荷不能流回电源，所以电容器的电量保持不变，由于电容C减小，由电容的定义式可知，U变大．根据推论可知，板间场强E不变，电荷所受的电场力不变，仍保持静止状态．P与B板间电势差UPB=Ed，E、d都不变，UPB保持不变，P点的电势保持不变，则电荷在P点电势能EP不变．故A错误，B，C，D正确．本题选错误的，故选A.
【点睛】本题分析电容器的电容如何变化是常规思路，要抓住二极管单向导电性判断电容器的电量能否发生变化，要防止思维定势的影响，注意条件的变化．
8. 如图所示，甲、乙两个电路都由一个灵敏电流计G和一个电阻箱R组成，它们中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是（ ）
A. 甲表是电流表，R增大时量程增大 B. 甲表是电流表，R增大时量程减小
C. 乙表是电压表，R增大时量程减小 D. 乙表是电压表，R增大时量程增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．甲表中电流计与电阻并联，由于电阻的分流作用使总电流增大，故甲是电流表，R增大时分流变小。则量程减小。故B正确，A错误；
CD．乙表中电流表与电阻串联，由于电阻的分压作用，可以测量电压，故为电压表，当R增大时分压变大，量程增大。故D正确，C错误；
故选BD
9. 如图所示，M、N为两个等大的均匀带电圆环，其圆心分别为A、C，带电量分别为＋Q、－Q，将它们平行放置，A、C连线垂直于圆环平面，B为AC的中点，现有质量为m、带电量为＋q的微粒（重力不计）从左方沿A、C连线方向射入，到A点时速度vA＝1 m/s，到B点时速度vB＝m/s，则（ ）
A. 微粒从B至C做加速运动，且vC＝3 m/s
B. 微粒从A到C先做减速运动，后做加速运动
C. 微粒最终可能返回至B点，其速度大小为 m/s
D. 微粒在整个运动过程中的最终速度为 m/s
【答案】AD
【解析】
【分析】由图可以知道AC之间电场是对称的，A到B的功和B到C的功相同，依据动能定理可求微粒在C点的速度；过B做垂直AC的线，此线为等势面，微粒出C之后，依据能量守恒可以得到微粒最终的速度应该与B点相同．
【详解】AC之间电场是对称的，A到B的功和B到C的功相同，依据动能定理可得：qd＝mvB2 mvA2，2qd＝mvC2 mvA2，解得：vC=3m/s．故A正确．在到达A点之前，微粒做减速运动，而从A到C微粒一直做加速运动，从C到无穷远处做减速运动，故B错误．过B做垂直AC的线，此线为等势面，微粒出C之后，会向无穷远处运动，而无穷远处电势为零，故B点的动能等于无穷远处的动能，依据能量守恒可以得到微粒最终的速度应该与B点相同，故C错误，D正确．故选AD．
【点睛】该题关键：一、要会识别电场分布，对于这种对称分布的电荷，其电场应该是对称的；二、要会识别电场的等势面，这个图有点相等量异种点电荷的电场和等势面分布，解题时候就是要类比它来解决．
10. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合开关，小灯泡能发光．现将滑动变阻器滑片向右滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则( )
A. 电容的带电量变大
B. 灯泡亮度变亮
C. 与均保持不变
D. 当电路稳定后，断开开关，小灯泡立刻熄灭
【答案】BC
【解析】
【分析】想电压表内阻无穷大，相当于断路．理想电流表内阻为零，相当短路．分析电路的连接关系，根据欧姆定律分析．
【详解】A．将滑动变阻器滑片向右滑动时接入电路的电阻减小，电路中电流增大，电源的内电压以及R上的电压增大，则灯泡和滑动变阻器两端的电压之和减小，即电容器两端的电压减小，根据Q=CU可知，电容器带电量减小，选项A错误；
B．电路中电流增大，通过灯泡的电流增大，所以灯泡变亮，故B正确；
C．根据U2=E-Ir，得=r，保持不变．=R，保持不变，故C正确；
D．当电路稳定后，断开电键，电容器通过灯泡和变阻器放电，所以小灯泡不会立即熄灭，故D错误；
故选BC
【点睛】本题是电路的动态分析问题，关键要搞清电路的结构，明确电表各测量哪部分电路的电压或电流，根据闭合电路欧姆定律进行分析．
二、实验题（本题共2小题，共14分。）
11. 某同学想要了解导线在质量相等时，电阻与横截面积的关系，他选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：
（1）用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示，读得直径______mm。
（2）该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：
电阻 121.0 50.0 23.9 10.0 3.1
导线直径d/mm 0.801 0.999 1.200 1.494 1.998
导线横截面积 0.504 0.783 1.131 1.752 3.134
请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与横截面积S是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系：____________。
【答案】 ①. 1.200 ②. R与S2成反比（或RS2=常量），理由见解析
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器先读可动刻度左边界露出的主刻度为1mm，再看主尺水平线对应的可动刻度为20.0，故直径为
d=1mm+20.0×0.01mm=1.200mm
（2）[2]选用表中两组R、S值相乘可得
500×0.783=39.15
10.0×1.752=17.52
可见R、S成绩明显不相等，则可判断电阻R与横截面积S不满足反比关系；
因5卷导线质量相等、材料相同，则它们的体积V相等，由可得
由得
可知R与S2成反比（或RS2=常量）。
而通过表中数据简单计算有
50.0×0.9994≈50×1=50
10.0×1.4944≈10×1.54=50
两者接近相等，即R与d4成反比，可得出R与S2成反比，与题表中数据相符。代入其他组数据验证，得出此关系成立。
12. 如图1所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图，已知电池组的电动势约，内阻约。现提供的器材如下：
A．电池组
B．电压表（量程，内阻约）
C．电压表（量程，内阻约）
D．电阻箱（）
E．定值电阻
F．定值电阻
G．开关和导线若干
（1）如图1所示，要尽可能精确测量电源的电动势和内阻，电压表V应选择__________（选填“B”或“C”）；定值电阻应选择__________（选填“E”或“F”）；
（2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图2所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为、a，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为__________，内阻为__________（用字母表示）；
（3）该实验测得的电动势与真实值相比__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”），内阻的测量值与真实值相比__________（选填“偏大“偏小”或“不变”）。
【答案】 ①. C ②. E ③. ④. ⑤. 偏小 ⑥. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]由于电源电动势约为3V，故电压表选择C；
[2]R2＝1000 Ω的定值电阻太大，使得电压表指针的偏角太小，且在改变电阻箱阻值时，电压表的示数变化不明显，故定值电阻选择E。
（2）[3][4]由闭合电路欧姆定律得
化简得
则有
得
，
（3）[5][6]考虑到电压表的分流作用，则有
变形得
纵轴截距变大，为，计算时依然用求解E和r，则求得的值均偏小。
三、计算题（本题共3小题，共40分。解答时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，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. 小型直流电动机（其线圈内阻为）与规格为“4V~4W”的小灯泡并联，再与阻值为的电阻串联，然后接至的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
（1）流过电阻R电流；
（2）电动机的发热功率。
【答案】（1）2A；（2）1W
【解析】
【详解】（1）小灯泡恰好正常发光，则加在电阻两端的电压
因此流过电阻R的电流
（2）根据功率公式可知流过灯泡的电流为
则流过电机的电流为
电动机的发热功率为
14. 电源的电动势，内电阻，外电路由定值电阻和可变电阻并联组成，。求：
（1）当调到何值时，电源输出功率最大？最大输出功率是多少？
（2）要使电源输出功率为16W，应调到何值？（结果可用分数表示）。这时电源的效率是多少？
【答案】（1）；（2）或；或
【解析】
【详解】（1）要使电源的输出功率最大，则
即
解得
最大输出功率
（2）输出功率为
代入数据解得
或
由
可得
或
当时
当时
【点睛】当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，根据功率公式即可求解。
15. 如图甲所示，某装置由金属圆板（序号为0）、八个横截面积相同的金属圆筒、平行金属板和荧光屏构成，八个圆筒依次排列，长度照一定的规律依次增加，则筒的中心轴线，平行金属板的中心线和荧光屏的中心Q在同一直线上，序号为奇数的圆筒和下金属板与交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和上金属板与该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示，电压的绝对值为，周期为T。时，位于和偶数圆筒相连的金属圆板中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，电子到达圆筒各个间隙的时刻，恰好是该间隙的电场强度变为向左的时刻，电子通过间隙的时间可以忽略不计。电子离开金属圆筒8后立即进入两平行金属板之间，离开平行金属板之间的电场，做匀速直线运动，直至打到荧光屏上某位置。已知电子的质量为m、电荷量为e，不计重力两平行金属板之间的距离为d，忽略边缘效应。求：
（1）第六个金属圆筒的长度；
（2）电子在整个运动过程中最大速度的大小；
（3）电子打在荧光屏上的位置到O点的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由题意可知，电子在每个金属圆筒的运动时间均为，由于屏蔽作用，电子在每个金属圆筒中做匀速直线运动，电子在每个间隙过程做加速运动，电子刚进入第六个金属圆筒的速度为，根据动能定理可得
解得
第六个金属圆筒的长度为
（2）设电子进入平行金属板的速度为，根据动能定理可得
解得
电子从静止开始到离开金属圆筒8所用时间为
可知电子在时刻进入两平行金属板，在时刻离开平行金属板，电子在平行金属板间的运动可分解为沿金属板方向的匀速直线运动，在内，电子垂直金属板方向向下做匀加速运动，在内，电子垂直金属板方向向下做匀减速运动，可知当时，电子具有最大速度，在内，垂直金属板方向上有
电子在整个运动过程中最大速度
（3）电子在内垂直金属板方向向下做匀加速运动，在内垂直金属板方向向下做匀减速运动，根据对称性可知，两段时间内向下运动的位移相等，在时电子离开电场，此时的速度等于刚进入平行金属板的速度，可知电子离开电场后以平行于金属板方向做匀速直线运动，故电子打在荧光屏上的位置到点的距离为
