大连市第二十四中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试卷(含答案)

这是一份大连市第二十四中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试卷(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在匀强磁场中，现将线圈a从磁场中匀速拉出，关于线圈a、b中产生的感应电流及方向的判断正确的是( )
A.线圈a中逆时针，线圈b中无电流B.线圈a中顺时针，线圈b中无电流
C.线圈a中顺时针，线圈b中顺时针D.线圈a中顺时针，线圈b中逆时针
2．如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )
A.静止不动B.向纸外摆动
C.N极向纸内、S极向纸外转动D.N极向纸外、S极向纸内转动
3．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中。已知ab边长为，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行。该导线受到的安培力为( )
A.0B.C.D.
4．如图,一水平放置的矩形闭合线框,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持边在纸外,边在纸内,如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流( )
A.沿流动
B.沿流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿流动
5．如图所示，正方形区域abcd内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从ad边的中点M以速度v垂直于ad边射入磁场，并恰好从ab边的中点N射出磁场。不计粒子的重力，下列说法正确的是( )
A.粒子带负电
B.若粒子射入磁场的速度增大为，粒子将从a点射出
C.若粒子射入磁场的速度增大为，粒子将从b点射出
D.若粒子射入磁场的速度增大为，粒子在磁场中的运动时间将变短
6．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆固定在竖直平面内，且与水平面的夹角为37°，空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，质量为的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向上的、大小为的压力。已知小环的带电荷量为，重力加速度大小，，，下列说法正确的是( )
A.小环带正电
B.小环下滑的加速度大小为
C.小环滑到P处时的动能为
D.小环滑至P处上方时恰好与杆没有相互作用
7．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角.现将带电粒子的速度变为，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( )
A.B.C.D.
二、多选题
8．如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，直角边ac长度为L，磁感应强度大小为B。在c点有一粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为+q的粒子，所有粒子不计重力、速度大小均为。其中从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场。关于粒子的运动下列说法正确的是( )
A.粒子速度的大小满足
B.从a点射出磁场的粒子在c点的速度方向与bc夹角为60°
C.与bc夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动时间为
D.所有从ab边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间为
9．如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙是宽为a，长为c，高为h的半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，图丁是回旋加速器的原理示意图，不计粒子的重力，下列说法正确的是( )
A.图甲中将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，A板电势高
B.图乙中、、三种粒子经加速电场射入磁场，在磁场中的偏转半径最大
C.图丙中前、后表面间的电压U与h成反比，前表面电势高
D.图丁中粒子在回旋加速器中增加的动能来源于磁场能，与加速电压的大小无关
10．如图所示，在xOy平面内存在着磁感应强度大小均为B的匀强磁场，其中第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向外，第三象限内的磁场方向垂直纸面向里，P（-L，0）、Q（0，-L）为坐标轴上的两个点。现有一电量大小为q、质量为m的带正电粒子（不计重力），以与x轴正向成45°的速度从P点射出，恰好经原点O并能到达Q点，则下列对PQ段运动描述正确的是( )
A.粒子运动的最短时间为
B.粒子运动的总路程一定为
C.粒子在Q点的速度方向可能与y轴垂直
D.粒子从P点到O点的时间与从O点到Q点的时间之比可能为1:3
三、实验题
11．某学习小组对某种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下：
学生电源（输出电压）
滑动变阻器（最大阻值，额定电流）；
电压表V（量程，内阻未知）；
电流表A（量程，内阻未知）；
待测铅笔芯R；
游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。
回答以下问题：
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为________；
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到________（填“1”或“2”）端；
(3)正确连接电路，得到铅笔芯图像如图丙所示，求得电阻________Ω（保留3位有效数字）；
12．如图甲所示为一物理兴趣小组制作的水果电池组，为了准确测量该电池组的电动势和内阻，进行了以下操作：
（1）该小组先用多用电表直流2.5V挡粗略测量水果电池组的电动势，电表指针如图乙所示；
（2）为了更准确地测量水果电池组的电动势和内阻，实验室提供了以下器材：
A.待测水果电池组（内阻约为1000Ω）
B.电流表A（0~5mA，内阻为25Ω）
C.电压表（0~3V，内阻约为1000Ω）
D.电压表（0~15V，内阻约为5000Ω）
E.滑动变阻器（0~10Ω）
F.滑动变阻器（0~1500Ω）
G.开关、导线各若干
①应该选择的实验电路是图中的_________（选填“丙”或“丁”）；
②实验中电压表应选_________（填“”或“”），滑动变阻器应选_________（填“”或“”）；
（3）确定好的电路后，调节滑动变阻器滑片位置以得到电压表的示数U与电流表的示数I的多组数据，作出U—I图像如图戊所示，根据图像和题中所给信息可知该水果电池组的电动势E=_________V，内电阻r=_________Ω。（结果均保留三位有效数字）
四、计算题
13．“祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示，其中太阳能电池电动势，电动机线圈电阻，电热丝定值电阻。当火星车正常行驶时，电动机两端电压，电热丝R消耗功率。求：
(1)火星车正常行驶时，通过电热丝的电流；
(2)太阳能电池的内阻；
(3)火星车正常行驶时，电动机的效率。
14．如图所示，U形金属杆上边长为，质量为，下端插入导电液体中，导电液体连接电源，金属杆所在空间有垂直纸面向里的匀强磁场。
（1）若插入导电液体部分深，闭合电键后，金属杆飞起后，其下端离液面高度，设杆中电流不变，求金属杆离开液面时的速度大小和金属杆中的电流有多大；
（2）若金属杆下端刚与导电液体接触，改变电动势的大小，通电后金属杆跳起高度，通电时间，求通过金属杆截面的电荷量。
15．如图，空间中存在着匀强磁场和匀强电场，空间位置有边长的正方体，其中点电势分别为,匀强磁场的方向沿平面斜向上。一带正电小球以速度从b点沿bc方向匀速运动，重力加速度。（结果可用根式）
（1）求匀强电场E的大小与方向和磁感应强度大小B；
（2）若同时撤去电场和磁场，小球从正方体哪条边离开；
（3）若仅撤去电场，小球从正方体的什么位置离开。
参考答案
1．答案：C
解析：线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小，则根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针，由于线圈a从磁场中匀速拉出则a中产生的电流为恒定电流，则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b产生的电流为顺时针。
故选C。
2．答案：D
解析：假设磁体不动，导线运动，则有：根据右手螺旋定则可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场是斜向上，那么在导线两侧取两小段，根据左手定则可知，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90°时，导线所受的安培力方向向上，所以导线的运动情况为，顺时针转动，同时上升；如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，则有磁体逆时针转动（从上向下看），即N极向纸外转动，S极向纸内转动。故D正确，ABC错误。
故选D。
3．答案：C
解析：
4．答案：A
解析：线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中，穿过线圈的向上的磁通量减小，根据楞次定律可知，产生感应电流的磁场方向向上，由右手定则知电流沿abcd方向；线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，线圈内穿过的向下的磁通量增加，则感应电流的磁场方向向上，由右手定则知感应电流方向沿abcd方向.
5．答案：D
解析：A.根据左手定则可知粒子带正电。故A错误；
BC.根据
解得
设正方形边长为L，粒子以速度v和速度2v进入磁场，有
轨迹如图
可知若粒子射入磁场的速度增大为，射出的位置在Nb之间。故BC错误；
D.根据C选项分析可知，若粒子射入磁场的速度增大为，则在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角将变小，由
又
粒子在磁场中的运动时间将变短。故D正确。
故选D。
6．答案：C
解析：A.小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向上的压力，说明小环此时受到的洛伦兹力方向垂直于杆向上，则根据左手定则判断可知，小环带负电，故A错误；
B.对小环受力分析，如下图所示
根据牛顿第二定律有
解得，小环下滑的加速度大小为
故B错误；
C.垂直于杆的方向有
解得，小环在P处时的速度为
则此时小环的动能为
故C正确；
D.当小环恰好与杆没有相互作用，则有
则此时小环的速度为
则根据机械能守恒有
可得，此时小环在P点上方的高度为
故D错误。
故选C。
7．答案：B
解析：如图所示，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有，解得粒子第一次通过磁场区时的半径为，圆弧AC所对应的圆心角，经历的时间为（T为粒子在匀强磁场中运动周期，大小为，与粒子速度大小无关）；当粒子速度减小为后，根据可知其在磁场中的轨道半径变为，粒子将从D点射出，根据图中几何关系得圆弧AD所对应的圆心角，经历的时间为，由此可知B正确。
8．答案：BC
解析：A.根据题意，从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场，如图1所示
根据几何关系可知，a点为圆心，则粒子做圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力有
联立解得
故A错误；
B.粒子从a点射出磁场，根据题意，粒子的运动轨迹如图2所示
根据几何关系可知
如图2可知
即粒子在c点的速度方向与bc夹角为60°，故B正确；
C.根据题意，与bc夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动轨迹，如图3所示
根据几何关系可知，粒子运动轨迹所对圆心角为45°，则粒子在磁场中的运动时间为
故C正确；
D.根据题意可知，所有从ab边界出射的粒子中在磁场中运动，当弦长最短时，即弦与ab垂直时，运动的时间最短，则最短时间的运动轨迹为弧线cd，如图4所示；
根据几何关系解得对应圆心角
可知
结合C选项分析可知，从ab边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间
故D错误。
故选BC。
9．答案：BC
解析：A.图甲中，将一束等离子体喷入磁场，根据左手定则判断可知，带正电的离子向B板偏转，则B板电势高，故A错误；
B.图乙中，、、三种粒子经加速电场射入磁场，设加速电场的电压为U，则有
在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有
可得，粒子在磁场中的偏转半径为
粒子的比荷最小，则在磁场中的偏转半径最大，故B正确；
C.图丙是霍尔元件，由图可知电子向左移动，根据左手定则、结合图丙判断可知，电子在后表面集聚，所以后表面电势低，前表面电势高，则根据洛伦兹力等于电场力有
霍尔元件的厚度为h，则通过的电流为
联立可得，后表面与前表面的电势差为
即前、后表面间的电压U与h成反比，故C正确；
D.粒子在磁场中受到的洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，洛伦兹力不做功，粒子在电场中被加速，动能增大，所以粒子在回旋加速器中增加的动能来源于电场能，故D错误。
故选BC。
10．答案：AD
解析：C.若粒子从P点出发恰好经原点O到达Q点，运动轨迹可能如图所示
第一种情况粒子在Q点速度方向与y轴负向的夹角为45°；第二种情况粒子在Q点速度方向与y轴正向的夹角为45°，故C错误；
A.根据粒子的运动轨迹图可知第一种情况粒子运动的时间最短，则
故A正确；
B.第一种情况粒子运动的总路程为
第二种情况粒子运动的总路程为
故B错误；
D.由于粒子在磁场中运动的周期相同，则粒子运动的时间之比等于圆心角之比，根据粒子的运动轨迹图可知第一种情况粒子从P到O的时间与从O到Q的时间之比为1:1；第二种情况粒子从P到O的时间为粒子与从O到Q的时间为1:3，故D正确。
故选AD。
11．答案：(1)2.451
(2)1
(3)
解析：（1）根据螺旋测微器的精确度为0.01mm可知，其读数为
（2）由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端；
（3）根据图丙的图像，结合欧姆定律有
12．答案：（2）丁；；（3）2.23/2.24/2.25/2.26；////
解析：（2）因水果电池的内阻远大于电流表内阻，且与电压表内阻相差不大，且电流表内阻已知，则应该选择的实验电路是图中的丁；
实验中电池的电动势约为1.50V，电压表应选量程3V的，滑动变阻器应选阻值与电池内阻相当的；
（3）根据闭合电路欧姆定律可得
即
则图像的纵截距即为电动势
图像斜率的绝对值即为内阻和电流表内阻之和
13．答案：(1)5A
(2)4Ω
(3)90%
解析：（1）根据
代入数据解得
（2）根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得
（3）火星车正常行驶时，电动机的效率为
14．答案：（1），4.17A；（2）0.085C
解析：（1）对金属杆，跳起的高度为H，竖直上抛运动由运动学关系式
解得
通电过程金属杆收到的安培力大小为
由动能定理得
解得
（2）对金属杆，通电时间，由动量定理有
由运动学公式
通过金属杆截面的电荷量
联立解得
15．答案：（1），方向沿着方向，；（2）小球从正方体边上的M点距点离开；（3）小球从正方体的点离开
解析：（1）根据各点电势分布可知
则电场沿着方向，场强的大小为
带正电小球以速度从b点沿bc方向匀速运动，受力分析如图所示
由几何关系可知，由平衡条件可知
解得
（2）若同时撤去电场和磁场，小球只受重力，在平面内做平抛运动，设时间为，bc方向匀速直线运动，有
解得
，
则小球落到底边上，有
，
解得
，
则小球从正方体边上的M点距点离开。
（3）若仅撤去电场，将重力分解，如图所示
因满足
则小球受等效重力沿方向，故小球在平面内做类平抛运动，如图所示
有
联立解得
，
则小球从正方体的点离开。