辽宁省大连市2023-2024学年高二上学期期中物理试题（含答案）

辽宁省大连市2023-2024学年高二上学期期中物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二总分评分一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分。1．加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（）A．P B．Ur C．P2r2．如图所示的电路中，O点接地，当滑动变阻器滑片向左滑动时，电路中A、B两点的电势变化情况是（）A．都降低 B．都升高C．UA升高，UB降低 D．UA降低，UB升高3．如图所示为某闭合电路电源的输出功率随电流变化的图像，由此图像可以判断（）A．电源的输出功率最大时，电源效率为100%B．电源的内阻为3ΩC．输出功率最大时，外电路的总电阻一定为4ΩD．电源的电动势为12V4．如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过xOy平面，1、2、3、4直导线与xOy平面的交点成边长为2a的正方形且关于x轴和y轴对称，各导线中电流方向已标出，已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比，设1导线在O点产生的磁感应强度为B0，下列说法正确的是（）A．4根直导线在O点的磁感应强度大小为0B．直导线1、2之间的相互作用力为吸引力C．直导线1、2在O点的合磁场的磁感应强度大小为2B0D．直导线2受到直导线1、3、4的作用力合力方向指向O点5．将一段通电直导线abc从中点b折成120°，分别放在甲、乙所示的匀强磁场中，甲图中导线所在平面与磁场的磁感线平行，乙图中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中两导线所受的安培力大小相等，则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比B1A．33 B．233 C．36．如图，一个可以自由运动的圆形线圈水平放置并通有电流I，电流方向俯视为顺时针方向，一根固定的竖直放置直导线通有向上的电流I，线圈将（）A．a端向上，b端向下转动，且向左运动B．a端向上，b端向下转动，且向右运动C．a端向下，b端向上转动，且向左运动D．a端向下，b端向上转动，且向右运动7．如图所示，abcd为边长为L的正方形，在四分之一圆abd区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从b点沿ba方向射入磁场，结果粒子恰好能通过c点，不计粒子的重力，则粒子的速度大小为（）A．qBLm B．2qBLm C．(8．不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过。设产生匀强电场的两极板间电压为U，距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度为v，以下说法正确的是（）A．若v>UB．若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能直线穿过C．若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子动能一定减小D．若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变9．如图所示，矩形OMPN空间内存在垂直于平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。有大量速率不同的电子从O点沿着ON方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，OM长度为3d，ON长度为2d，忽略电子之间的相互作用，电子重力不计。下列说法正确的是（）A．电子速率越小，在磁场里运动的时间一定越长B．电子在磁场里运动的最长时间为πmC．MP上有电子射出部分的长度为3D．MP上有电子射出部分的长度为(10．半径为R的一圆柱形匀强磁场区域的横截面如图所示，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，磁场外有一粒子源，能沿一直线发射速度大小在一定范围内的同种带电粒子。带电粒子质量为m，电荷量为q(q>0)。现粒子沿正对cO中点且垂直于cO方向射入磁场区域，发现带电粒子仅能从bd之间的14A．从圆弧bd间的中点飞出的带电粒子运动时间最长B．从d点飞出的带电粒子的运动时间最长C．粒子源发射粒子的最大速度为(1+D．在磁场中运动的时间为πm2qB的粒子，粒子的速度为二、非选择题：本题共5小题，共54分。11．在“测定金属电阻率”的实验中，图甲为用螺旋测微器测量金属丝直径的刻度位置。采用了如图乙所示的实验电路。（1）从图中读出该金属丝的直径D=mm；（2）测电阻的过程中，首先，闭合开关S1，将开关S2接2，调节滑动变阻器Rp和R，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U1、I1；然后，将开关S（3）本实验中，测得金属丝的长度为L，直径为D，电阻为Rx，则该金属丝电阻率的表达式ρ=（用L、D、R（4）不考虑偶然误差，此探究实验中，被测金属的电阻率的测量值真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。12．随着全世界开始倡导低碳经济的发展，电动自行车产品已越来越受到大家的青睐，某同学为了测定某电动车电池的电动势和内电阻，设计了如图所示电路，提供的实验器材有：方案编号电阻箱的阻值R/Ω1300.0250.0200.0150.0100.02100.085.070.055.040.0340.030.025.020.015.0A．电动车电池一组，电动势约为12V，内阻未知B．直流电流表量程300mA，内阻很小C．电阻箱R，阻值。范围为0~999.9ΩD．定值电阻R0，阻值为10ΩE．导线和开关（1）断开电源开关S，将多用表选择开关置于×10Ω档，调零后，将红黑表笔分别接电阻箱两端，发现指针读数如图所示，则所测阻值为Ω。（2）改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值为R0=10Ω的定值电阻的电流I，下列三、组关于R的取值方案中，比较合理的方案是（3）根据实验数据描点，绘出的1I−R图像是一条直线。若直线的斜率为k，在1I坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=，内阻r=13．如图所示的电路中，电路消耗的总功率为40W，电阻R1为4Ω；R2为6Ω，电源的内阻r为0.6Ω，电源的效率为94%，求：（1）a、b两点间的电压（2）电源的电动势14．磁流体发电技术是一种新型的高效发电方式，产生的环境污染少，图中表示出了它的发电原理。在两面积足够大的平行金属极板M、N之间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，将一束一价正离子流以速度v沿垂直于B的方向喷入磁场，在M、N两板间便产生电压。如果把M、N和用电器连接，M、N就是一个直流电源的两个电极，若M、N两板之间距离为d，元电荷电量为e，定值电阻R被短接时，闭合开关S电路中电流为I。回答下列问题：（1）判断直流电源的两个电极M、N的极性并计算发电机的内阻；（2）当正确连接定值电阻R并闭合开关S后，求在t时间内打在极板上的离子。15．如图甲所示，是一台质谱仪的简化结构模型。大量质量为m=6.4×10−27kg、电荷量为q=+3.2×10−19C的α粒子（即24He核），从容器A下方飘入电势差为（1）α粒子出加速电场时速度v1（2）为使α粒子经偏转电场后能全部进入偏转磁场，偏转电场极板长度的取值范围；（3）当偏转电场极板长度L=8cm时，若容器A中除了题干中已知的α粒子外，还存在另一种粒子氚核(1

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】电动机电路是非纯电阻电路，流过电动机线圈的电流I=线圈上消耗的热功率为PC符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C。

【分析】电动机电路是非纯电阻电路，电动机消耗功率必须用P=UI计算，线圈的热功率必须用P=I2．【答案】B【解析】【解答】当滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电路中的总电阻减小，总电流增大，则R1U增大，因O点接地，电势为零，沿电流方向电势降低，所以A点的电势比O点电势高，可得A点电势升高，OB间的电压大小U所以UOB减小，由于沿电流方向电势降低，所以B点电势升高，B符合题意，ACD不符合题意。

故答案为：B。

3．【答案】D【解析】【解答】A.若外电路是纯电阻电路，则电源输出功率P=可知当R=r时，电源输出功率最大，最大输出功率为P此时电源效率为η=A不符合题意；

BD.由图可知电源的最大输出功率P短路电流I解得E=12V，r=4ΩB不符合题意，D符合题意；

C.电源的内阻为4Ω，由于不能明确外电路是否为纯电阻电路，故无法求得输出功率最大时，外电路的总电阻大小，C不符合题意。

故答案为：D。

【分析】推导电源输出功率的表达式，得到电源输出功率最大时，内、外电阻的阻值关系，求出此时电源的效率；根据图中的最大输出功率和短路电流，求解电源电动势和内阻；结论：R=r时电源输出功率最大，只适合纯电阻电路，不适合非纯电阻电路。4．【答案】A【解析】【解答】AC.由安培定则可知，四根导线在O点产生的磁感应强度的方向分别为：1导线产生的磁感应强度方向由O指向4；2导线产生的方向由O指向3，3导线产生的磁感应强度方向由O指向2；4导线产生的方向由O指向1，则根据磁场的叠加原理可得，四根导线在O点的产生的合场强大小为0，直导线1、2在O点的合磁场的磁感应强度大小为2B0，A符合题意，C不符合题意。

B.根据平行反向的电流相互排斥，平行同向的流相互吸引，可知直导线1、2之间的相互作用力为排斥力，B不符合题意；

D.由题意可知，无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比，即B则1、3在2的磁感应强度大小为B方向分别为2→3和1→2方向；故1、3在2的磁感应强度合成为B沿1→3方向；直导线4在2的磁感应强度为B方向沿3→1方向，直导线1、3、4在2处的合磁场为B方向1→3，则由左手定则，直导线2受到直导线1、3、4的作用力合力方向沿着4→2方向，不指向O点，D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】由安培定则判断出四根导线分别在O点产生的磁场方向，再由场强的叠加原理，求出四根导线在O点产生的磁场的合场强和直导线1、2在O点的合场强；平行反向的电流相互排斥，平行同向的流相互吸引；求出直导线1、3、4在2处的合磁场方向，再由左手定则分析直导线2受到直导线1、3、4的作用力合力方向。5．【答案】B【解析】【解答】设导线的总长为2L，通过导线的电流为I，图甲中导线受到的安培力大小为B1IL+B1cos60°·IL=3故答案为：B

【分析】根据导线的电流方向和磁场的方向，结合安培力公式求解导体棒受到的安培力大小，结合安培力公式求解磁感应强度。6．【答案】A【解析】【解答】将水平放置的通电线圈假设成放在线圈圆心出的小磁铁，由安培定则可知，小磁铁的N极向下，S极向上，再由安培定则判断通电直导线的磁场，可知通电直导线在线圈圆心处的磁场垂直纸面向外，故等效小磁铁的N极应垂直指向纸面外，可得a端向上，b端向下转动；当圆形线圈转过90°时，通电线圈在直导线处产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可知，直导线受到的安培力向右，由牛顿第三定律可知，线圈受到的安培力向左，故线圈向左运动，A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】将通电导线假设成小磁铁，根据安培定则判断出直导线的磁场，确定线圈的偏转方向，再由特殊位置法，分析圆形线圈转过90°时，直导线受到的安培力方向，得到线圈受到的安培力方向，确定线圈的运动方向。7．【答案】C【解析】【解答】由于粒子能经过c点，做出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示

粒子射出磁场时的速度方向一定沿ac方向，设粒子做圆周运动的半径为r，由几何关系可知2则r=(根据牛顿第二定律得q联立解得vC符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据题意做出粒子的运动轨迹，由几何关系求出粒子的轨迹半径，再由洛伦兹力充当向心力，结合向心力公式，求出粒子的速度大小。8．【答案】B,C【解析】【解答】A.若v>则有qvB>q即粒子受到的洛伦兹力大于电场力，由于粒子带负电，可知粒子受到的电场力向上，由左手定则可知，粒子受到的洛伦兹力向下，故粒子向下偏，A不符合题意；

B.粒子沿直线运动，必须需满足qvB=qE=q若同时减小d和增大v，其他条件不变，粒子仍可能受力平衡，则粒子可能直线穿过，B符合题意；

CD.若粒子向下偏，能够飞出极板间，则电场力做负功，洛伦兹力不做功，由动能定理可知，粒子动能一定减小，C符合题意，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】根据粒子的速度值推导粒子受到的洛伦兹力与电场力的大小关系，再由洛伦兹力和电场力的方向，判断粒子的偏转方向；根据粒子沿直线运动，必须需满足的受力关系式，推导若同时减小d和增大v，其他条件不变，粒子可能的运动轨迹；由动能定理判断，若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子动能的变化情况。9．【答案】B,C【解析】【解答】AB.电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力充当向心力，可得evB=m运动周期T=粒子在磁场中的运动时间t=由此可知电子运动时间与运动的圆心角有关，当电子速度较小时从OM边射出，圆心角均为π，且此时对应的圆心角最大，故运动时间最长为t=A不符合题意，B符合题意；

CD.随着速度增大，电子运动半径逐渐增大，轨迹如图所示

由图可知MP边有电子射出的范围为BM长度，当电子轨迹与上边界相切时半径为2d，由几何关

系可知BM=C符合题意，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】根据粒子在磁场中的运动时间t=θ10．【答案】B,D【解析】【解答】由洛伦兹力提供向心力可得qvB=m解得粒子的运动半径为r=运动的周期为T=设轨迹所对圆心角为θ，则粒子的运动时间为t=AB.根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示

由t=θmqB可知，粒子运动轨迹所对圆心角越大，运动时间越长，由图可知，从d点出磁场的粒子轨迹对应圆心角最大，实验从d点飞出的带电粒子的运动时间最长，A不符合题意，B符合题意；

C.由r=mvqB可知，从b点出磁场的粒子轨迹半径最大，所以从b点出磁场的粒子速度最大，如图所示，

设从b点飞出的粒子其轨道半径为r2，对应的圆心为O''，由几何关系可知∠gO''O=15°sin由数学知识解得r由粒子的运动半径公式r=mvr解得vC不符合题意；

D.由粒子在磁场中的运动时间表达式t=θmqB可知，在磁场中运动的时间为πm2qB的粒子，则粒子轨迹对应圆心角为π2，设其半径为r3，轨迹圆心为O'''，如图所示：

R可得cos解

得sin即α=30°则有r根据粒子的运动半径公式r=mvr解得粒子的速度为v=D不符合题意。

故答案为：BD。

【分析】根据粒子在磁场中的运动时间t=θ2πT11．【答案】（1）2.927（2）U（3）π（4）等于【解析】【解答】（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，图甲中螺旋测微器主尺读数为2.5mm，可动尺读数为42.7×0.01mm=0.427mm故金属丝的直径为D=2.5mm+0.427mm=2.927mm（2）根据题意，由欧姆定律可得，闭合开关S1，将开关SR将开关S2R联立解得R（3）由电阻定律可得R其中S=π解得该金属丝的电阻率为ρ=（4）在不考虑偶然误差的情况下，实验过程中，电压表和电流表的示数均没有误差，电表的电阻也没有被忽略，所以测的电阻Rx的阻值为真实值，则测得的金属电阻率的测量值等于真实值。

12．【答案】（1）70（2）2（3）1k；【解析】【解答】（1）由题意知，将多用表选择开关置于×10Ω档，图中指针读数为7.0，则所测阻值为R（2）由于电流表指针偏转角度大于量程三分之一时，测量值才比较准确，所以电路中电流范围应控制在100根据欧姆定律I=E40Ω≤R≤120Ω减去定值电阻R0=10Ω，即电流表内阻和电源内阻加上电阻箱电阻应该大于等于30Ω而小于等于110Ω，由于电流表内阻和电源内阻很小，可忽略不计，故应该选方案2。E=I(r+可得1可知1I