重庆市第一中学2022-2023学年高二上学期期中考试物理试题

2022年重庆一中高2024届高二上期期中考试物理测试试题卷注意事项：1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号码填写在答题卡上。、作答时，务必将答案写在答题卡上。写在本试卷及草稿纸上无效。3、考试结束后，将答题卡交回。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.关于磁场和电场，下列说法正确的是（）A.电场线是闭合曲线，磁感线是不闭合曲线B.某点磁场方向与该点的正电荷所受磁场力方向相同C.将一小段直导线放在磁场中，若导线不受安培力则此处磁感应强度一定为0D.将一试探电荷放在电场中，若电荷不受电场力则此处电场强度一定0【答案】D【解析】【详解】A．静电场的电场线是不闭合曲线，磁感线是闭合曲线，故A错误；B．磁场中某点的磁感应强度的方向与电荷在该点所受磁场力的方向互相垂直，故B错误；C．将一小段直导线放在磁场中，若导线不受安培力，则可能是此处磁感应强度为0，也可能是导线与磁场方向平行，故C错误；D．将一试探电荷放在电场中，若电荷不受电场力则此处电场强度一定为0，故D正确。故选D。2.一个条形磁铁放在桌面上，磁铁左上方固定一个垂直纸面方向的长直导线，当导线中有电流流过时，磁铁对桌面的压力减小但仍保持静止，则下列说法正确的是（）A.电流方向指向纸面内侧，磁铁受到向左的摩擦力B.电流方向指向纸面内侧，磁铁受到向右的摩擦力C.电流方向指向纸面外侧，磁铁受到向左的摩擦力D.电流方向指向纸面外侧，磁铁受到向右的摩擦力【答案】B【解析】【详解】根据题意可知，当导线中有电流流过时，磁铁对桌面的压力减小，则导线对磁铁的安培力方向为向左上方，由于磁铁仍保持静止，则磁铁受到向右的摩擦力，由牛顿第三定律可知，导线所受安培力的方向为斜右下方向，由左手定则可知，电流方向指向纸面内侧。故选B。3.将一根长为的直导线，从处折成夹角为，将导线放在磁感应强度为的匀强磁场中，导线所在平面与磁场垂直，则当导线中通以大小为I的电流时，磁场对导线作用力的大小为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】根据题意可知，将一根长为的直导线，从处折成夹角为，导线的有效长度为，由于，导线所在平面与磁场垂直，由公式可得，磁场对导线作用力的大小为故选C。4.质量为，带电小球在水平方向的磁场中开始下落，已知初始的下落高度为，经过时间下落到地面，达到地面时速度大小为，下列说法正确的是（）A.下落过程中，洛伦兹力做负功 B.小球到达地面时的速度C.下落过程中小球机械能不守恒 D.小球下落的时间t【答案】D【解析】【详解】ABC．根据题意可知，下落过程中，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直不做功，只有重力做功，小球机械能守恒，则有解得故ABC错误；D．根据题意，若不受洛伦兹力，小球做自由落体运动，由可得，下落时间为由于下落过程中受洛伦兹力作用，使小球在竖直方向上的加速度小于，则下落时间故D正确。故选D。5.一个带电荷量为的小球，从两竖直的带电平行板上方处从静止开始释放，两极板间存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度为，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是（）A.一定做直线运动 B.一定做曲线运动C.有可能做匀加速运动 D.有可能做匀速运动【答案】B【解析】【详解】小球刚进入板间时，受到水平向左的电场力和水平向右的洛伦兹力，若小球进入磁场时电场力和洛伦兹力相等，由于小球向下运动时，受到重力作用，速度会增加，由可知，小球所受的洛伦兹力增大，将不会再与小球所受的电场力平衡，小球所受合力不恒定，其方向也不会运动方向共线，小球做曲线运动，不可能做匀加速直线运动，也不可能做匀速直线运动；若小球进入磁场时电场力和洛伦兹力不等，则合力方向与速度方向不在同一条直线上，小球做曲线运动。综上所述，小球一定做曲线运动。故选B。6.在x轴上的M点和N点分别固定电荷量为q1和q2的点电荷，则x轴上M、N之间的电势分布如图所示，P为MN间电势最低点且P距离N更近，则下列说法正确的是（  ）A.q1为正电荷，q2为负电荷 B.q1电荷量小于q2C.P点处电场强度最大 D.N点的右侧存在电势与P相同的点【答案】D【解析】【详解】ABC．图线的切线斜率表示电场强度的大小，P点切线斜率为零，则P点的电场强度为零，即两电荷在P点的合场强为零，P点距离q1较远，根据点电荷的场强公式知，q1的电量大于q2的电量，从坐标M到N电势先减小后增大，因为沿电扬线方向电势逐渐降低，知q1和q2一定是同种电荷，且都为正电荷，故ABC错误；D．N点处是点电荷，电场线的方向由电荷向外，因为等势面和电场线垂直，所以在q2周围肯定能画出和P点电势相同等势面，即N点的右侧存在电势与P相同的点，故D正确。故选D。7.用来加速带电粒子的回旋加速器的结构示意图如图甲所示，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。从静止加速的带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（  ）A.粒子在t1至t2和t2至t3时段的轨道半径之比为：B.加速电压越大，粒子最后获得的动能越大C.加速电压越大，t1越小D.高频电源的频率【答案】A【解析】【详解】A．根据只有电场力做功，粒子第2次和第3次经过两D形盒间狭缝后的动能之比是2：3，所以速度之比是：，轨道半径之比为：，故A正确；B．根据粒子获得的动能可知粒子最后获得的动能与加速电压无关，故B错误；C．周期粒子回旋周期不变，t1与加速电压无关，故C错误；D．根据则高频电源的频率故D错误。故选A。8.如图所示，一段长方体金属导电材料，左右两端面的边长为a和b内有带电量为的自由电子，已知该导电材料单位体积内自由电子数为；导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度为。当通以从左到右的稳恒电流时，导电材料上、下表面之间的电势差为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】根据题意，由左手定则可知，负电荷向上表面偏转，上表面带负电，下表面带正电，所以上表面比下表面电势低，最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡有由电流微观表达式有联立解得故选A。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题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。9.两个带等量正电荷点电荷，固定在P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于点O，a、b为中垂线上两点，c、d为PQ连线上两点，a、b、c、d四点与O点距离相等，将带负电的试探电荷1从a由静止开始释放，之后将带正电的试探电荷2从c由静止开始释放，不计重力，下列说法正确的是（）A.试探电荷1由a向O的运动过程中加速度一定一直减小B.试探电荷1由a向O的运动过程中电势能逐渐减小C.试探电荷2运动到d点时速度为0D.试探电荷2运动到O点时电势能最大【答案】BC【解析】【详解】A．根据题意可知，中垂线上，从无穷远到点，电场强度先增大后减小，则试探电荷1由a向O的运动过程中加速度可能先增大后减小，也可能一直减小，故A错误；B．试探电荷1由a向O的运动过程中，电场力做正功，则电势能减小，故B正确；C．由对称性可知，试探电荷2由运动到d点时，电场力做功为0，由动能定理可知，动能变化量为0，则到d点时速度为0，故C正确；D．探电荷2由运动到d点过程中，从电场力做正功，电势能减小，从电场力做负功，电势能增加，则试探电荷2运动到O点时电势能最小，故D错误。故选BC。10.地球可以看作一个巨大的磁体，产生的磁场可以使太阳射出的高能带电粒子流（通常叫太阳风）发生偏转而非直射地球，保护了地球上的生命。此外，宋代的沈括在《梦溪笔谈》中记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。关于地磁场，下列说法正确的是（）A.在重庆歌乐山顶自由悬挂一枚小磁针，静止后小磁针N极指向南方B.地磁的南北极与地理的南北极不重合，地磁的北极在地理的北极附近C.在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极D.对直射赤道地面的高能质子流，在地磁场的作用下将向东偏转【答案】CD【解析】【详解】A．地球是一个巨大的磁体，地理的南极是地磁场的北极，地理的北极是地磁场的南极，静止后小磁针N极指向北方，故A错误；B．地磁的南北极与地理的南北极不重合，地磁的北极在地理的南极附近，故B错误；C．在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极，故C正确；D．质子流的方向从上而下射向地球表面，地磁场方向在赤道的上空从南指向北，根据左手定则，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转，故D正确。故选CD。11.如图所示电路中，电源电动势为，内阻为，两个定值电阻阻值为，滑动变阻器最大阻值为，两个电表均为理想电表，滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，下列说法正确的是（）A.电流表读数I先增大后减小B.电压表读数U先增大后减小C.电压表读数U与电流表读数I的比值不变D.电压表读数的变化量与电流表读数的变化量的比值不变【答案】BD【解析】【详解】AB．根据题意，由电路图可知，当滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，外电路的总电阻先增大后减小，则由闭合回路的欧姆定律可知，电流表读数I先减小后增大，电压表读数U先增大后减小，故A错误，B正确；C．根据题意可知，电压表读数U与电流表读数I的比值为外电路的总电阻，在当滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，先增大后减小，故C错误；D．根据题意，由闭合回路欧姆定律可知，电压表读数的变化量与电流表读数的变化量的比值为电源的内阻，在当滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，保持不变，故D正确。故选BD。12.如图所示，MWO为圆心角为60°的扇形区域，O为圆心，半径为，P点为圆弧MN的中点，区域内有垂直指向纸面外侧的匀强磁场，完全相同的两个粒子a和b以相同的速度从M点和P点进入磁场区域，速度方向与OP成60°角。已知粒子a刚好从N点离开磁场，则下列判断正确的是（）A.粒子a和b带正电荷B.粒子a和b在磁场中做圆周运动的半径为C.粒子b也刚好从N点离开磁场D.粒子a与粒子b在磁场中运动的时间之比为【答案】BD【解析】【详解】A．根据题意可知，粒子a刚好从N点离开磁场，由左手定则可知，粒子a和b带负电荷，故A错误；B．根据题意，假设磁场区域是半径为的圆，画出两个粒子的轨迹图，如图所示因为，则是等边三角形，粒子a的速度方向与MO成角，粒子a的速度方向与MN成角，圆心角等于弦切角的2倍，则有，即也是等边三角形，可知，粒子a在磁场中做圆周的半径也为，故B正确；C．完全相同的两个粒子a和b以相同的速度分别从M、P两点飞入磁场区域，粒子b的轨道半径也为R，由图可知，粒子b从NO之间飞出磁场区域，故C错误；D．完全相同的两个粒子a和b以相同的速度分别从M、P两点飞入磁场区域，粒子b的轨道半径也为R，则也是等边三角形，，则有粒子b在磁场中做圆周运动的弧长等于粒子a在磁场中做圆周运动的弧长的一半，则粒子a与粒子b在磁场中运动的时间之比为，故D正确。故选BD。三、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。13.甲乙两位同学想要测量一个量程为3V的电压表V1的内阻（约为几千欧），除了待测电压表，提供的器材还有：A.电阻箱R（最大阻值9999.9Ω）B.滑动变阻器R1（最大阻值50Ω）C.滑动变阻器R2（最大阻值500Ω）D.量程为6V的电压表V2（内阻约为几千欧）E.直流电源E（电动势4V）F.开关一个，导线若干（1）甲同学根据提供的器材，设计了如图甲所示电路。电路中滑动变阻器应选用___________（填“R1”或“R2”）。实验时，将电路图中的滑动变阻器滑片移到最左端，电阻箱的电阻调为零，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2V，若此时电阻箱的示数为500Ω，则电压表的内阻为___________；（2）小李同学设计了如图乙所示的电路。实验时，将电路图中的滑动变阻器滑片移到最左端，闭合开关S，调节滑动变阻器，同时调节电阻箱，使两个电压表均有合适的示数，若电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，电阻箱的阻值为R，则电压表V1的内阻为___________；（3）经过分析可知，实验方案存在系统误差的是___________（填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。【答案】①.R1②.1000Ω③.④.甲【解析】【详解】（1）[1]本实验中认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，但实际情况是由于并联部分的电阻增大造成分压略微增大，从而造成系统误差，为了能尽量减小这一误差，需要使分压部分的等效电阻（即滑动变阻器负责分压部分的电阻与支路电阻的并联电阻）近似不变，根据电阻并联规律可知，这就需要滑动变阻器负责分压部分的电阻远小于支路电阻，所以滑动变阻器应选择最大阻值较小的；[2]根据分压原理可知，电压表的内阻（2）[3]根据测得的电阻（3）[4]甲同学的电路中，当改变电阻箱的电阻时，电压表和电阻箱两端电压之和要发生变化，即大于3V，实验认为电压表和电阻箱之间的电压保持不变，则导致测量的结果存在系统误差。14.实验室里有一蓄电池，小明尝试测量蓄电池的电动势和内阻，实验室里可以使用的器材如下：A.待测蓄电池（电动势约为6V，内阻约为10Ω）B.滑动变阻器R（最大阻值10Ω）C.电压表V（量程03V，内阻约1000Ω）D.电流表A1（量程040mA，内阻45Ω）E.电流表A2（量程3A，内阻约9Ω）F.定值电阻R1（阻值5Ω）G定值电阻R2（阻值50Ω）H.开关、导线若干（1）小明设计了如图甲所示实验电路图，为了保证实验测量的精度，图甲中的定值电阻应当选择___________（填仪器前面字母序号）（2）按照电路图连接好实验电路后，闭合开关，调节滑动变阻器阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，将测得的实验数据绘制成了如图乙所示的UI图像。则由图乙可以计算得到，电源的电动势为___________，电源的内阻为___________。（结果均保留两位有效数字）（3）小明设计的实验方法___________（填“存在”或“不存在”）系统误差。【答案】①.R1②.5.8③.9.6④.不存在【解析】【详解】（1）[1]图乙中最大电流为41mA，电流表选电流表A1，由于电流表A1的量程040mA，而待测蓄电池电动势约为6V，内阻约为10Ω，最大电流为了保证实验测量的精度，需要与电流表A1并联一个电阻，图甲中的定值电阻应当选择阻值较小的R1；（2）[2][3]电源的电动势为纵截距为电动势，即E=5.8V解得（3）[4]计算中各数据均为真实值，则小明设计的实验方法不存在系统误差。四、计算题：本题共4小题，共44分。第15题8分，第16题10分，第17题10分，第18题16分。15.质谱仪的基本构造如图所示。待测离子束经过速度选择器（其中有相互垂直的电场和磁场）进入匀强磁场区域方向偏转而折回，打到胶片上被记录下来。已知离子束的质量为，电荷量为。（1）若偏转的距离已知，求离子的质量。（2）一次实验中氧离子的偏转距离为，另一种氧的同位素离子的偏转距离为。已知氧离子的质量为，则另一种同位素离子的质量是多少？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意可知，离子通过速度选择器，则有解得进入偏转磁场中，由牛顿第二定律有解得又有联立解得（2）根据（1）中结果可知，离子的质量与偏转的距离成正比，设另一种同位素离子的质量为，则有解得16.如图，两根倾斜光滑金属导轨M、N与地面的夹角，两导轨间距为，金属棒ab的质量为，接入电路部分电阻为，放在导轨上且与导轨垂直。导轨上端接一电阻，阻值。磁场的磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向下，电源的电动势为，内阻不计，为滑动变阻器，调节滑动变阻器，使金属棒在导轨上静止。（，）（1）滑动变阻器的阻值为多少？（2）若将磁场方向改为竖直向下，刚改方向瞬间，求金属棒的加速度大小？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意，对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示由平衡条件可得设通过金属棒的电流为，由于金属棒电阻和的电阻相等，则通过的电流也为，通过滑动变阻器的电流为，由闭合回路欧姆定律有又有联立代入数据解得（2）若将磁场方向改为竖直向下，刚改方向瞬间，对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示由牛顿第二定律有代入数据解得17.边长为L的正方形区域内有场强为E0的匀强电场，方向垂直于x轴向上，O为正方形左边界的中点，如图甲所示。某种带正电的粒子从O点以速度v0沿+x方向射入电场后，恰好从电场上边界的中点A射出电场，整个环境为真空且忽略粒子重力。（1）求该带电粒子的比荷；（2）将原匀强电场区域改为如图乙所示的交变电场，周期为，场强方向向上为正。大量的上述粒子仍然以速度v0从O点沿+x方向持续射入有界电场，所有粒子恰好全部能从右边界离开电场，求图乙中E1的值；（忽略粒子间的相互作用力）（3）在图甲中电场右边存在一个边长为L的正三角形匀强磁场区域（边界与CN重合），磁感强度，方向垂直纸面向里，在（2）中从电场右边界离开电场的粒子经过磁场后会打在CD边部分区域，求该区域长度。【答案】（1）；（2）E0；（3）【解析】【详解】（1）粒子在电场中沿水平方向做匀速运动，竖直方向做匀加速运动，则解得（2）若电场的周期则粒子在电场中运动的时间