吉林省长春市2023-2024学年高二上学期期中物理试题（含答案）

吉林省长春2023-2024学年高二上学期期中物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三总分评分一、选择题（本题共12小题，共48分。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，每小题4分；第9-12题有多项符合题目要求，每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1．下列说法正确的是（  ）A．磁场中某点磁感应强度的方向与放入磁场中的通电直导线所受安培力的方向相同B．电场线和磁感线都是客观存在的闭合曲线C．一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零D．穿过线圈的磁通量为零时，该处的磁感应强度不一定为零2．如图所示，竖直向下的匀强磁场磁感应强度为B，边长为L的正方形线框abcd绕ab边从水平位置Ⅰ顺时针转至竖直位置Ⅱ，再转过30°至位置Ⅲ，则下列说法中正确的是（）A．在位置Ⅱ线框磁通量最大B．从位置Ⅰ转至位置Ⅲ，线框磁通量不断减小C．从位置Ⅱ转至位置Ⅲ，线框磁通量增大了1D．在位置Ⅲ，线框磁通量大小为33．理发用的电吹风有电热丝和电风扇，电热丝给空气加热，电风扇产生热风将头发吹干．电热丝与电风扇串联，设电风扇电机线圈电阻为R1，电热丝电阻为R2，将电吹风接在电压为U的电源上，工作电流为I，消耗电功率为P，则有（）A．P=I2（R1＋R2） B．P=U2/(R1＋R2)C．P=IU D．I=U/（R1＋R2）4．如图所示，在匀强磁场中，磁感应强度B1＝2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的（）A．速率将加倍 B．轨迹半径加倍C．周期将不变 D．做圆周运动的角速度将加倍5．如图所示，在空间中存在一方向竖直向上、磁感应强度大小为2T的匀强磁场。为使水平放置的导体棒能够靠在墙面上保持静止，现给导体棒通入电流。已知导体棒的质量为0.2kg、长度为1m，导体棒与竖直墙壁的动摩擦因数为0.4，取重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。所通入的电流大小和方向可能为（）A．2A，垂直于纸面向里 B．3A，垂直于纸面向里C．2A，垂直于纸面向外 D．3A，垂直于纸面向外6．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法错误的是（）A．三个粒子都带正电荷 B．c粒子速率最小C．c粒子在磁场中运动时间最短 D．它们做圆周运动的周期Ta=Tb=Tc7．a、b、c是竖直平面内等腰直角三角形的三个顶点，bc边水平，d是bc中垂线上的一点且在a点下方，且ab=ac=L，在b、c、d三点分别固定三根垂直于三角形abc所在平面的通电直导线，b、c处导线中的电流大小为I，d处导线中的电流大小为2I，方向如图所示。已知通电直导线在周围产生的磁感应强度大小与导线中电流大小成正比，与到导线的距离成反比（即B=kIA．垂直于纸面向里，距离为22L C．垂直于纸面向外，距离为22L 8．如图所示，一个带电的物体从光滑绝缘斜面顶点静止释放，处在垂直纸面向外的磁场之中，磁感应强度为B，斜面固定，运动一段时间，物体将离开斜面，已知斜面倾角θ，离开时的速度v，重力加速度g，可以判断或计算出来的是（）A．物体带负电 B．物体的带电量大小C．物体的质量 D．物体在斜面上运动的时间9．如图所示，质量一定的导体棒ab放置于倾角为θ的导轨上，导轨上端连接电源和定值电阻形成闭合回路，空间内加垂直于导体棒的大小相等、方向不同的匀强磁场，导体棒ab均静止，则下列判断正确的是（）A．四种情况下，导体棒受到的安培力大小不相等B．甲中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零C．乙中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零D．丙和丁中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零10．如图所示为一电源路端电压与电流关系的函数图象，把此电源接在图示的电路中，其中R1=1Ω，R2=R3=2Ω。则下列正确的是（）A．此电源电动势为3V，内阻为2ΩB．若在C、D间连一个理想电流表，其读数是0.75AC．若在C、D间连一个理想电压表，其读数是1.2VD．若在C、D间连一电容为20μF的电容器，则电容器所带电荷量是1.5×10-5C11．如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，R1、R2、R3均为定值电阻，带电粒子P在平行板电容器中恰处于静止状态。不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，下列说法正确的是（）A．电流表读数增大 B．电压表读数减小C．粒子P将向下运动 D．R1上消耗的功率减小12．如图，在一个边长为a的正六边形区域内，存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，三个相同的带正电粒子，比荷为qmA．从F点飞出磁场的粒子速度大小为3B．所有从AF边上飞出磁场的粒子，在磁场中的运动时间都相同C．从E点飞出磁场的粒子，在磁场中的运动时间为πmD．从ED边上的某一点垂直ED飞出磁场的粒子，其轨道半径为2二、填空题（本题共两小题，第13题8分，第14题12分，共计20分。）13．在“测量干电池的电动势和内阻”实验中（1）电路连线如图甲所示，其中有一根导线（选填“①”、“②”或“③”）连接有误。正确连接后，某次测量中电流表指针位置如图乙所示，其示数为A。（2）测得的7组数据已标在如图丙所示的U—I坐标系上，用作图法求得干电池的电动势E＝V和内阻r＝Ω。（结果均保留两位数）14．某同学设计了两种电路测电阻Rx.。（1）利用图甲测电阻时：①先将滑动变阻器R3的滑动触头移动到最（填“左”或“右”）端，再接通开关S；保持S2断开，闭合Sl，调节滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置，并记下电流表示数I1。②断开Sl，保持滑动变阻器阻值不变，调整电阻箱R0阻值在100Ω左右，再闭合S2，调节R0阻值，使得电流表读数为时，R0的读数即为电阻的阻值。（2）利用图乙测电阻时：实验器材如下：干电池E（电动势1.5V，内阻未知）；电流表A1（量程10mA，内阻为90Ω）；电流表A2（量程30mA，内阻为30Ω）；定值电阻R0（阻值为150Ω）；滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）；待测电阻Rx；开关S，导线若干。①断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端。将定值电阻R0接入电路；闭合开关，调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的12处。该同学选用的电流表为（填“A1”或“A2”）；若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为②断开开关，保持滑片的位置不变。用Rx替换R0，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的35处，若不考虑电池内阻，则Rx的测量值为③本实验中未考虑电池内阻，对Rx的测量值（填“有”或“无”）影响。三、计算题（本题共3小题，共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。）15．在下图的电路中，若R1=4Ω，R3=6Ω，电池内阻r=0.6Ω，电源产生的总功率为40W，效率为94%。求：电池电动势和电阻R2。16．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=1m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=30°，空间中存在垂直于导轨所在平面向上，磁感应强度B=2T的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=6V、内阻不计的直流电源。现把一根质量m=0.4kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。若导体棒接入电路中电阻R=3Ω，导轨电阻不计，g取10m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：（1）导体棒受到的安培力大小；（2）画受力分析图并说明分析过程；（3）导体棒与轨道间的滑动摩擦因数。17．如图所示，纸面内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，纸面内存在一半径为R的圆形区域，圆心为O，该区域内无磁场。P处有一装置，可在纸面内垂直OP方向向上发射速率不同的带负电粒子，粒子质量为m，电荷量的绝对值为q，O、P间的距离为2R，不计粒子重力和粒子间的相互作用，sin37°=0.（1）若粒子打不到圆形区域边界上，求粒子发射速率的范围；（2）求能经过圆心O的粒子从发射到第一次经过圆心的时间。

答案解析部分1．【答案】D【解析】【解答】A.磁场中某点磁感应强度的方向与放入磁场中的通电直导线所受安培力的方向垂直，故A不符合题意，

B.电场线和磁感线都是假象的，电场线不是闭合曲线，磁感线是闭合曲线，故B不符合题意，

C.一运动电荷在某处不受磁场力的作用，可能是速度方向与磁场平行，该处的磁感应强度不一定为零，故C不符合题意；

D.穿过线圈的磁通量为零时，该处的磁感应强度不一定为零，可能时线圈与磁场平行，故D符合题意。

故答案为：D

【分析】根据左手定则，通电直导线所受安培力的方向与磁场方向垂直，实际上并不存在；电荷运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力；线圈平面与磁场平行时，穿过线圈的磁通量为零。2．【答案】C【解析】【解答】ABD.在位置Ⅰ时，线框平面与磁感线垂直，磁通量大小为

ΦⅠ=BL2

在位置Ⅱ时，线框平面与磁感线平行，磁通量的大小为ΦⅡ=0，在位置Ⅲ时，磁通量的大小为∆Φ=故C符合题意。

故答案为：C

【分析】根据Φ=BSsinθ（3．【答案】C【解析】【解答】D.电动机的电路不是纯电阻电路，所以I≠故D不符合题意；

A.电吹风的发热功率为P=故A不符合题意；

BC.电吹风消耗的电功率为P=UI≠故B不符合题意，C符合题意。

故答案为：C

【分析】非纯电阻电路，I≠UR1+R4．【答案】B【解析】【解答】A.洛伦兹力与速度方向垂直，只改变带电粒子的速度方向，不改变速度大小，所以粒子的速率不变，故A不符合题意；

B.根据R=mvBq，结合题意知，半径加倍，故B符合题意；

CD.根据T=2πmBq，结合题意知，周期加倍，根据ω=2πT知，角速度ω减半，故CD不符合题意。

故答案为：B

【分析】洛伦兹力与速度方向垂直，只改变带电粒子的速度方向，不改变速度大小；根据5．【答案】D【解析】【解答】受力分析如图：

要使导体棒静止，需f解得I≥2.5根据左手定则知，电流方向垂直于纸面向外，故D符合题意，ABC不符合题意。

故答案为：D

【分析】导体棒受力平衡，根据平衡条件知，最大静摩擦力大于等于重力时导体棒处于静止状态，据此求得电流的大小，根据左手定则判断电流的方向。6．【答案】B【解析】【解答】解：A、三个带电粒子均向上偏转，射入磁场时所受的洛伦兹力均向上，根据左手定则判断得知：三个粒子都带正电荷．故A正确．B、粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据qvB=mv2r，可得：r=C、D三个带电粒子的质量和电荷量都相同，由粒子运动的周期T=2πmqB及t=θ2πT，θ是粒子轨迹对应的圆心角，也等于速度的偏转角，可知，三粒子运动的周期相同，即Ta=Tb=T由图知，a在磁场中运动的偏转角最大，运动的时间最长，c在磁场中运动的偏转角最小，c粒子在磁场中运动时间最短，故CD正确．本题选错误的，故选：B．【分析】三个质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率垂直进入匀强磁场中，则运动半径的不同，导致运动轨迹也不同．运动轨迹对应的半径越大，粒子的速率也越大．而运动周期它们均一样，运动时间由圆弧对应的圆心角决定．7．【答案】D【解析】【解答】如图

根据题意B由几何关系得B=方向水平向右。根据a点的磁感应强度为0知，d导线电流方向垂直于纸面向外，且B=解得l=故D符合题意，ABC不符合题意。

故答案为：D

【分析】根据右手定则判断b、c通电导线在a点产生的磁场的方向，利用矢量的叠加分析d点的磁场方向及距离。8．【答案】D【解析】【解答】A.由题意知，洛伦兹力垂直于斜面向上，根据左手定则知，物体带正电，故A不符合题意；

BC.物体离开斜面时有qvB=mg解得q=物体的带电量大小、质量都未知，所以都不能算出来，故BC不符合题意；

D.物体在离开斜面前，受重力、弹力和洛伦兹力，物体沿斜面向下做初速度为零的匀加速运动，根据牛顿第二定律得a=物体在斜面上运动的时间为t=故D符合题意。

故答案为：D

【分析】根据物体运动的特点判断物体受力情况，进而判断物体的电性；根据物体离开斜面的受力特点，求物体的带电量和加速度，进而求解时间。9．【答案】B,C【解析】【解答】A.导体棒受到的安培力F=BIL，由于四种情况中导体棒的电流相同，所处的磁场磁感应强度相同，故受到的的安培力大小相等，A不符合题意；B.甲图中导体棒受到竖直向下的重力、水平向右的安培力、垂直于倾斜导轨向上的弹力，若这三个力平衡，则导体棒与导轨间的摩擦力可能为零，B符合题意；C．乙图中，导体棒受竖直向下的重力、竖直向上的安培力，若这两个力大小相等，则处于平衡状态，导体棒与导轨间的摩擦力可能为零，C符合题意；D．丙图中，导体棒受到竖直向下的重力、竖直向下的安培力、垂直导轨向上的弹力；丁图中，导体棒受到竖直向下的重力、水平向左的安培力。两种情况中，三个力均无法使导体棒平衡，故导体棒一定受到导轨提供的摩擦力，即导体棒与导轨间摩擦力不可能为零，D不符合题意；故答案为：BC。

【分析】利用安培力的表达式可以判别四种情况安培力的大小相等；利用平衡条件可以判别摩擦力的大小及方向。10．【答案】A,C【解析】【解答】A.由U-I图像知：电源的电动势E=3内阻r=故A符合题意；

B.在C、D间连一个理想电流表，则外电路的连接方式是：R2与R3并联后与I=电流表的读数为I故B不符合题意；

C.在C、D间连一个理想电压表，电压表测R2两端的电压，电压表的读数为

UV=EU电容器所带电量为Q=C【分析】U-I图像的纵轴截距表示电动势，斜率大小表示内阻；结合电路结构求电流、电压和电荷量。11．【答案】A,D【解析】【解答】AB.当滑动变阻器的滑片向a端移动时，R4增大，电路的总电阻R增大，根据

I=ER+r

知，电路的总电流I减小，根据

U2=E-I（R1+r）

知，R2两端电压U2增大，所以电流表示数增大；根据

I3=I-I2

I2增大知，I3减小，U3减小，而并联部分的电压增大，所以电压表的示数增大，故A符合题意，B不符合题意；

12．【答案】B,C,D【解析】【解答】A、从F点飞出的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，洛伦兹力提供向心力，运动轨迹如图所示

由牛顿第二定律得qvB=m由几何关系可得r联立解得v=故A错误。

B、粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T=所有从AF边上飞出磁场的粒子，在磁场中转过的圆心角均为120°，则在磁场中的运动时间均为t=故B正确；

C、由几何关系可得，从E点飞出的粒子在磁场中转过的圆心角60°，粒子在磁场中的运动时间为t=故C正确；

D、由几何关系可得，从ED边上的某一点垂直ED飞出磁场的粒子，在磁场中转过的圆心角为30°，则有AE=2ar故D正确。

故答案为：BCD。

【分析】根据题意画出粒子的运动轨迹图，再根据几何关系粒子运动轨迹对应的半径及圆心角大小，再根据带电粒子在磁场中运动规律进行解答。13．【答案】（1）①；0.40（2）1.50；1.04【解析】【解答】（1）电压表测量的电压应为路端电压，开关应能控制电路，所以导线①连接有误，应该连接到开关的右端；电流表量程为0~0.6A，分度值为0.02A，故图中示数为0.40A；

（2）根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir根据图像

可知，纵截距为1.50V，故E=1.50斜率的绝对值表示内阻，则r=【分析】熟悉各部分元件在电路中的用途，再结合电路图分析各部分导线的连接是否正确。读数时注意仪器的分度值。根据实验原理结合电路图分析图像斜率及截距的物理意义，再结合图像进行数据处理。14．【答案】（1）左；I1（2）A1；60；100；无【解析】【解答】（1）①本实验滑动变阻器用的分压式接法，操作前应将其滑动触头置于输出电压最小的最左端，即让支路短路电流为零，保护电表达到安全的作用；

②根据实验原理可知，变阻器的输出电压U应保持不变，根据欧姆定律，断开S2闭合S1时应有U=断开S1闭合S2时应有U=比较可知，当I1=I2时R即调节R0阻值使得电流表读数为I1时，R0的读数即为电阻的阻值。

（2）①若不考虑电源内阻，且在电源两端只接R0时，电路中的电流约为I=由题知，闭合开关，调节滑片位置，要使电流表指针指在满刻度的12处，则该同学选到的电流表应为A1E=计算出R=60Ω②断开开关，保持滑片的位置不变，用Rx替换R0，闭合开关后，有E=代入数据有R③若考虑电源内阻，根据闭合电路的欧姆定律有E=Im联立计算出的Rx不受电源内阻r的影响。

【分析】本实验图甲的实验原理为等效替代法，即确保分别闭合s1和s2时，电流表的示数不变。根据闭合电路的欧姆定律及串联电路规律确定图乙的待测电阻和已知电阻之间的关系。15．【答案】E=20V，R2=7Ω解：电源产生的总功率为40W，效率为94%。内阻上功率为P故回路电流I=输出功率为P=94%×40W=37故路端电压U=故电动势E=U+Ir=20V外电路总电阻为R=而R=解得：R2=7Ω【解析】【分析】明确电路的连接方式，电源效率等于电源输出功率与电源总功率之比。根据电源的总功率、内部消耗功率及输出效率的关系确定电路中的总电路，再结合闭合电路的欧姆定律及串并联电路规律进行解答。16．【答案】（1）解：根据闭合电路欧姆定律得I=导体棒受到的安培力为F（2）解：根据左手定则可知安培力沿导轨向上，导体棒