人教版高中物理必修二高三力学和电学专题

高中物理学习材料

（马鸣风萧萧**整理制作）

河北省衡水市景县梁集中学2014-2015学年高三力学和电学专题

练习

(90分钟100分)

第Ⅰ卷(选择题共50分)

一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。多选题已在题号后标出)

1.(滚动单独考查)如图所示,一块橡皮用细线悬挂于O点,用

铅笔靠着线的左侧向右上方45°方向匀速移动,运动中始终

保持悬线竖直,则橡皮运动的速度( )

A.大小和方向均不变

B.大小不变,方向改变

C.大小改变,方向不变

D.大小和方向均改变

2.(滚动单独考查)如图所示,B为竖直圆轨道的左端点,它和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α。一小球在圆轨道左侧的A点以速度v0平抛,恰好沿B点的切线方向进入圆轨道。已知重力加速度为g,则A、B之间的水平距离为( )

A. B. C. D.

3.(滚动单独考查)(2014·安徽名校联考)我国前期发射的第

16颗北斗导航卫星是一颗地球静止轨道卫星,它将与先期发

射的15颗北斗导航卫星组网运行,形成区域服务能力。下列

关于这颗卫星的说法正确的是( )

A.该卫星正常运行时一定处于赤道正上方,角速度小于地球

自转角速度

B.该卫星正常运行时轨道也可以经过地球两极

C.该卫星的速度小于第一宇宙速度

D.如果知道该卫星的周期与轨道半径可以计算出其质量

4.如图所示,+Q和-Q是两个等量异种点电荷,以点电荷+Q

为圆心作圆,A、B为圆上两点,MN是两电荷连线的中垂线;

与两电荷连线交点为O,下列说法正确的是( )

A.A点的电场强度大于B点的电场强度

B.电子在A点的电势能大于在B点的电势能

C.把质子从A点移动到B点,电场力对质子做功为零

D.把质子从A点移动到MN上任何一点,质子的电势能变化都相同

5.(2014·肇庆模拟)如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R0为定值电阻,R为变阻器,已知R0>r。为使R0上消耗的电功率最大,应将变阻

器阻值调整到(

)

A.R 0

B.R 0+r

C.R 0-r

D.0

6.(2013·安徽高考)用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中R x 是待测电阻,R 0是定值电阻,是灵敏度很高的电流表,MN 是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头P 的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP= l 1,PN=l 2,则R x 的阻值为

(

)

A.12

l l R 0 B.1

12+l l l R 0 C.21l

l R 0 D.

2

12

+l l l R 0 7.(多选)(2014·安徽名校联考)两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线中垂线上有A 、B 、C 三点,如图甲所示。一个电量为2C,质量为1kg 的小物块从C 点静止释放,其运动的v-t 图像如图乙所示,其中B 点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)。则下列说法正确的是( )

A.B点为中垂线上电场强度最大的点,场强E=1V/m

B.由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大

C.由C到A的过程中,电势逐渐升高

D.A、B两点电势差U AB=-5V

8.(多选)(滚动交汇考查)如图所示,一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电场中,以初速度v0沿ON在竖直面内做匀变速直线运动。ON与水平面的夹角为30°,重力加速度为g,且mg=Eq,则( )

A.电场方向竖直向上

B.小球运动的加速度大小为g

C.小球上升的最大高度为

D.若小球在初始位置的电势能为零,则小球电势能的最大值为

9.(多选)如图所示电路中,4个电阻阻值均为R,开关S闭合时,有质量为m、带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间。现断开开关S,则下列说法正确的是( )

A.小球带负电

B.断开开关后电容器的带电量减小

C.断开开关后带电小球向下运动

D.断开开关后带电小球向上运动

10.(多选)电动势为E,内阻为r的电源,向可变电阻R供电,关于路端电压说法正确的是( )

A.因为电源电动势不变,所以路端电压也不变

B.因为U=IR,所以当I增大时,路端电压也增大

C.因为U=E-Ir,所以当I增大时,路端电压减小

D.若外电路断开,则路端电压为E

第Ⅱ卷(非选择题共50分)

二、实验题(本题共2小题,共12分)

11.(4分)(2014·兰州模拟)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电压表(内阻很大)、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图所示电路进行实验,测得的数据如下表所示。

实验次数 1 2 3 4 5 R/Ω 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 U/V 1.00 1.19 1.27 1.31 1.35 /A 0.50 0.30 0.21 0.16 0.13 (1)根据表中提供的数据,若利用图像确定电池的电动势和内阻,则应作

图像。

A.U-

B.R-U

C.R-

D.-U

(2)根据(1),利用测得的数据,在坐标纸上画出适当的图线。由作出的图像可知,该电池的电动势E= V,内阻r= Ω。

12.(8分)(2013·广东高考)如图甲是测量电阻R X的原理图。学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm。

(1)根据原理图连接图乙的实物图。

(2)断开S2,合上S1;调节电源输出电压为3.0 V时,单位长度电阻丝的电压u=

V/cm。记录此时电流表A1的示数。

(3)保持S1闭合,合上S2;滑动c点改变ac的长度L,同时调节电源输出电压,使电流表A1的示数与步骤(2)记录的值相同,记录长度L和A2的示数I。测量6组L和I值,测量数据已在图丙中标出。写出R X与L、I、u的关系式R X= ;

根据图丙用作图法算出R X= Ω。

三、计算题(本题共4小题,共38分。需写出规范的解题步骤)

13.(8分)(2014·西安模拟)在如图所示的电路中,电容器

C1=4.0μF,C2=3.0μF,电阻R1=8.0Ω,R2=6.0Ω。闭合开关

S1,给电容器C1、C2充电,电路达到稳定后,再闭合开关S2,

电容器C1的极板上所带电荷量的减少量与电容器C2的极板

上所带电荷量的减少量之比是16∶15。开关S2闭合时,电

流表的示数为1.0A。求电源的电动势和内阻。

14.(10分)(2014·烟台模拟)如图所示,质量为2 kg的

小车在光滑水平面上处于静止状态。小车的上表面由水

平面和斜面构成,斜面顶端和底端的高度差为1.8 m。小

车左边缘的正上方用长2.5 m的细绳拴一质量为0.5 kg

的物块,将细绳拉离竖直方向60°角后由静止释放,当物块运动到悬点的正下方时细绳断开,物块从小车的左边缘滑上小车后,先在其表面上沿水平方向运动,经过1 s时间物块离开小车,已知小车与物块间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g取10m/s2。求：

(1)细绳断开前所受最大拉力的大小;

(2)小车上表面水平部分的长度。

15.(10分)(滚动交汇考查)真空中有一匀强电场,方向沿Ox轴正方向,若一带电粒子质量为m,电荷量为q,从O点以初速度v0沿Oy轴正方向进入电场,经一定时间到达A点。此时速度大小也为v0,方向沿Ox轴正方向,如图所示,已知重力加速度为g,试求：

(1)从O到A的时间Δt及OA连线与Ox轴的夹角θ;

(2)该匀强电场的电场强度E;

(3)若设O点电势为零,则A点电势为多少?

16.(10分)如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆形轨道组成翘S

形尾巴的轨道。已知两个半圆轨道的半径均为R,端点B、C、D、E在同一竖直线上,连接处C、D间有较小空隙,刚好能够让小球通过,C、D 间的距离可忽略。粗糙弧形轨道最高点A与圆形轨道最低点B的高度差为h。从A点由静止释放一个可看作质点的小球,小球过B点时无能量损失,小球沿轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点F到B点的水平距离为s。已知小球的质量为m,不计空气阻力,求：

(1)小球从E点水平飞出时的速度大小。

(2)小球运动到E点时对轨道的压力大小。

(3)小球沿轨道运动过程中克服摩擦力所做的功。

答案解析

1.A 橡皮同时参与两个方向的运动：一个是水平方向的匀速直线运动,另一个是竖直方向的匀速直线运动,由于这两个方向上的分运动都是匀速直线运动,因此这两个运动的合运动也是匀速直线运动,即橡皮的速度大小和方向都保持不变,所以A 正确。

2.A 设小球到B 点时其速度为v,如图所示,在B 点分解其速度可知：v x =v 0,v y =v 0tan α,又知小球在竖直方向做自由落体运动,则有v y =gt,联立得：t=,A 、B 之间

的水平距离为x AB =v 0t=

,所以只有A 项正确。

3.C 由题意知这是一颗地球同步卫星,所以其轨道一定处于赤道正上方,角速度与地球自转角速度相同,选项A 、B 错误;该卫星高度很大,不是贴近地球表面运行,所以其速度远小于第一宇宙速度,选项C 正确;如果知道该卫星的周期与轨道半径,根据G

=mr

可以计算出地

球质量M,但不能计算出卫星质量,选项D 错误。

4.D 由等量异种电荷的电场线和等势线分布可知：E A φB ,A 、B 错误。W AB =U AB q=(φA -φB )q>0,故C 错误。MN 为一条等势线,D 正确。

5.D 当变阻器电阻最小时,电路中的电流最大,R 0上消耗的功率P=I 2R 0最大,D 正确。

6.C 设MN 之间的电压为U,则R 0上的电压为： U R =

R 0

MP 上的电压为：U M =

112U

S S S

ρρ+ρl

l l

由题意U R =U M 得：R x =21

l l R 0,C 项正确。

7.A 、D 由图乙知,小物块在B 点时加速度最大,故B 点场强最大,加速度大小为2m/s 2,据qE=ma 得E=1V/m,选项A 正确;由C 到A 的过程中小物块的动能一直增大,电势能始终在减小,故电势逐渐降低,选项B 、C 错误;根据动能定理有qU AB =m -m

,解得：U AB =-5V,选项D 正

确。

8.B 、D 由于带电小球在竖直面内做匀变速直线运动,其合力沿ON 方向,而mg=qE,由三角形定则,可知电场方向与ON 方向成120°角,A 错误;由图中几何关系可知,其合力为mg,由牛顿第二定律可知a=g,方向与初速度方向相

反,B 正确;设带电小球上升的最大高度为h,由动能定理可得：-mg ·

=0-m ,解得：h=,C 错误;电场力做负功,带电小球的电

势能变大,当带电小球速度为零时,其电势能最大,则E p =-qE ·

cos120°=qEh=mg ·=

,D 正确。

9.A 、B 、C 带电量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间,说明所受电场力向上,小球带负电,选项A 正确;断开开关后电容器两端电压减小,电容器的带电量减小,带电小球所受电场力减小,带电小球向下运动,选项B 、C 正确,D 错误。

10.C 、D 根据U=E-Ir 可知,当电路中电流增大时,路端电压减小,C 正确,A 、B 错误;当电路中电流为0时,路端电压等于电源电动势,D 正确。

11.【解析】由闭合电路欧姆定律可得E=U+r,整理可得U=E-r,由于

E、r是不变量,所以U-图线是直线,故应作出U-图线,从图线上取两点代入U=E-r,可解得E、r的值。

答案：(1)A (2)如图所示

1.47(1.46～1.48均可) 0.94(0.90～1.00均可)

12.【解析】(1)电路连接如图所示：

(2)断开S2,闭合S1,当电源输出电压为3.0V时,单位长度电阻丝的电压u==0.1V/cm。

(3)闭合S2后,R X=,而U X=u·L,故R X=;作L-I图并求出图线的斜率k=60cm/A,而由R X=ku,解得R X=6.0Ω。

答案：(1)见解析图(2)0.1 (3) 6.0

13.【解析】只闭合开关S1时,电容器C1的电荷量

Q1=C1E, (1分)

C2的电荷量Q2=C2E, (1分)

式中E为电源的电动势,再闭合开关S2后,电流表的示数为I,则C1的电荷量

Q′1=C1IR1, (1分)

C2的电荷量Q′2=C2IR2(1分)

根据题意有：==(1分)

由闭合电路的欧姆定律,有：E=I(R1+R2+r) (1分)

联立解得：E=16V,r=2.0Ω。(2

分)

答案：16V 2.0Ω

14.【解析】(1)物块摆动过程中,mg l(1-cosθ)=mv2

解得v=5m/s (2分)

物块在弧形轨道的最低点时,F-mg=2v

m

l

解得F=10N (2分)

(2)物块在小车上面运动时加速度a1==2m/s2(1分)

位移x1=vt-a1t2=4m (1分)

小车的加速度a2==0.5m/s2(1分)

位移x2=a2t2=0.25m (1分)

小车上表面水平部分长度Δx=x1-x2=3.75m (2分)

答案：(1)10N (2)3.75 m

15.【解析】(1)粒子从O到A的运动

Oy方向：0-v0=-gΔt,0-=2(-g)y ①(1分)

Ox方向：v 0=Δt,=2x ②(1分)

而=tanθ③(1分)

联立①②③可得θ=45°,Δt=(1分)

(2)据①②得=g (2分)

该匀强电场的电场强度E=(1分)

(3)若设O点电势为零,则A点电势为φA,在水平方向上只受电场力作用,则电场力做正功,电势能减少,动能增加。

由W OA=q(φO-φA)=m(2分)

得φA=-(1分)

答案：(1)45°(2)(3)-

16.【解析】(1)小球从E点飞出后做平抛运动,设在E点的速度大小为v,则：4R=gt2

(1分)

s=vt (1分)

解得：v=s(1分)

(2)设小球在E点时轨道对小球的压力为F,对小球有：F+mg=m(2分)

解得：F=(-1)mg (1分)

由牛顿第三定律得：F′=F=(-1)mg (1分)

(3)设小球沿轨道运动过程中克服摩擦力做的功为W,则从A点到E点由动能定理得：

mgh-W-mg·4R=mv2(2分)

解得：W=mgh-4mgR-(1分)

答案：(1)s(2)(-1)mg

(3)mgh-4mgR-