浙江省杭州市第十四中学（风起校区）2023-2024学年高二上学期期中物理试题（原卷版+解析版）

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一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列物理量在国际单位制中是基本物理量的是（ ）
A. 电流B. 电荷量C. 磁感应强度D. 磁通量
【答案】A
【解析】
【详解】国际单位制中的7个基本物理量分别是：长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度和物质的量。
故选A。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
B. 法拉第最早通过通电导线使小磁针偏转发现了电流的磁效应
C. 一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关
D. 电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速
【答案】C
【解析】
【详解】A．赫兹通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在，A错误；
B．奥斯特最早通过通电导线使小磁针偏转发现了电流的磁效应，故B错误；
C．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关，故C正确；
D．电磁波的传播不需要介质，其在介质中的传播速度小于光速，故D错误。
故选C。
3. 小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的是
A. 制作这些图标的依据是静电屏蔽原理
B. 工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装
C. 化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患
D. 用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系
【答案】C
【解析】
【详解】试题分析：用塑料梳子梳头时会产生静电，会引起静电，用塑料梳子梳头时会产生静电，会引起静电，穿衣，脱衣也会产生静电．这些图标都是为了减少静电的产生；不是静电屏蔽．故A错误；工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装，会引起静电，故B错误；化纤手套与接触物容易摩擦起电，故会引起静电，从而引起油料燃烧的危险；故C正确；用塑料梳子梳头时会产生静电，会引起静电；故D错误；故选C．
考点：静电感应
【名师点睛】由于在干燥的季节，由于摩擦引起的静电会引发易燃物体的燃烧，故在加油站等地应避免产生静电，或及时将静电导走．
4. 如图所示，小郑同学正在垫排球。排球离开手臂后先竖直向上运动，再落回原位置，则此过程中（ ）
A. 重力对排球所做总功为零B. 空气阻力对排球所做总功为零
C. 重力对排球先做正功后做负功D. 空气阻力对排球先做正功再做负功
【答案】A
【解析】
【详解】A．排球落回原处，高度不变，重力对排球所做总功为零，A正确；
BD．空气阻力与运动方向始终相反，空气阻力对排球所做总功为负功，不为零，BD错误；
C．重力方向竖直向下，排球先上升后下降，重力对排球先做负功后做正功，C错误。
故选A。
5. 如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，其正上方略偏右处固定一根直导线，导线和磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，则（ ）
A. 磁铁对桌面的压力减小B. 磁铁对桌面的压力不变
C. 桌面受向左的摩擦力D. 桌面受向右的摩擦力
【答案】D
【解析】
【详解】在磁铁外部，磁感线从N极指向S极，导线所在处磁场向右斜向下，导线电流垂直于纸面向外，由左手定则可知，导线受到的安培力向右斜向上，由牛顿第三定律可知，导线对磁铁的作用力向左斜向下，磁铁保持静止，故磁铁对桌面的压力增大，有向左的运动趋势，磁铁受到向右摩擦力。
故选D。
6. 如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线。在电场力作用下，一带电粒子（不计重力）经A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带正电B. 粒子在A点加速度小
C. 粒子在B点动能大D. A、B两点相比，B点电势较低
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据曲线运动条件可知，粒子所受的合力应该指向曲线弯曲的内侧，所以粒子所受的电场力逆着电场线方向，与电场方向相反，所以粒子带负电，故A错误；
B．由于B点电场线密，场强大，所以粒子在B点受到的电场力大，则在B点的加速度较大，A点加速度较小，故B正确；
C．粒子从A到B，电场力对粒子做负功，电势能增加，动能减小，则粒子在B点动能小，故C错误；
D．根据电场线方向电势降低可知，B点电势较低，故D正确。
故选BD。
7. 如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120° 角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负分别是（ ）
A. ，正电荷B. ，正电荷C. ，负电荷
D. ，负电荷
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知粒子向右偏转，根据左手定则可知粒子带负电荷。作出粒子运动轨迹如图所示，设粒子的轨迹半径为r，根据几何关系有
r＋rsin30°＝a
根据牛顿第二定律有

联立解得
故选C。
8. 2020年春天全世界发生新冠肺炎疫情，人们居家隔离，由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据图甲人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关S，测试者两手分别握两手柄A、B，则（ ）
A. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小
B. 体型相近两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较小，电压表示数较小
C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高
D. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大
【答案】C
【解析】
【详解】AB．脂肪含量高者人体电阻较大，则对应的电流表示数较小，则内电压和R分得电压较小，则电压表示数较大，故AB错误；
C．脂肪含量高者电阻较大，根据
对应的电源效率较大，故C正确；
D．根据生活常识，人体电阻一定大于电源的内阻，脂肪含量高者人体电阻较大，外电路电阻与电源内阻相差越多，对应的电源输出功率较小，故D错误。
故选C。
9. 在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池（电动势为E，内阻不计）的两极相连（边缘接电池的正极），然后在玻璃皿中放入导电液体，导电液体的等效电阻为R。把玻璃皿放在磁场中，如图所示，液体就会旋转起来。则以下说法中正确的是（ ）
A. 从上往下看，液体顺时针旋转
B. 改变磁场方向，液体旋转方向不变
C. 通过液体的电流等于
D. 通过液体的电流小于
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据左手定则可以判断导电液体受到的安培力方向为逆时针，所以液体逆时针旋转，故A错误。
B．改变磁场方向，安培力方向反向，液体旋转方向也反向，故B错误。
CD．由于液体旋转，有部分电能转化为机械能，根据能量守恒，
EI=I2R+P机
所以
E>IR
即
故C错误，D正确。
故选D。
10. 单板大跳台是一项紧张刺激项目。2022年北京冬奥会期间，一观众用手机连拍功能拍摄运动员从起跳到落地的全过程，合成图如图所示。忽略空气阻力，且将运动员视为质点。则运动员（ ）
A. 在空中飞行过程是变加速曲线运动
B. 在斜向上飞行到最高点的过程中，其动能全部转化为重力势能
C. 运动员从起跳后到落地前，重力的瞬时功率先减小后增大
D. 运动员在空中飞行过程中，速度的变化率在不断变化
【答案】C
【解析】
【详解】A．忽略空气阻力，在空中飞行过程中，只受竖直向下的重力，而且因为初速度不在竖直方向上，故运动员在空中做匀变速曲线运动，故A错误；
B．在斜向上飞行到最高点时，竖直方向的速度为零，但水平方向的速度不为零，所以在斜向上飞行到最高点的过程中，其动能没有全部转化为重力势能，故B错误；
C．在空中飞行过程中，竖直方向的速度先减小后增大，根据
可知运动员从起跳后到落地前，重力的瞬时功率先减小后增大，故C正确；
D．运动员在空中飞行过程中，只受竖直向下的重力，速度的变化率为
所以速度的变化率不变，故D错误；
故选C。
11. 如图有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的（ ）
A. 动能B. 质量C. 电荷D. 荷质比
【答案】D
【解析】
【详解】这束正离子束流在区域Ⅰ中不偏转，则有
可得
进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，由洛伦兹力提供向心力可得
可得
可知这些正离子具有相同速度和荷质比。
故选D。
12. 如图所示，在竖直空间的一圆盘内有垂直圆盘平面向下的匀强磁场，磁感应强度为，圆盘半径为，长度为的金属棒在圆盘内绕着圆心做角速度为的匀速运动，在圆盘左侧连接一电容器，电容器内有一电荷量为的正电荷，若该正电荷处于静止状态，电容器两极板的距离为，电容量为，下列说法不正确的是（ ）
A. 电容器带电量为
B. 从上往下看，金属棒沿逆时针方向切割
C. 将电容器两极板的距离变为，该正电荷位置不动
D. 该正电荷的质量为
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据法拉第电磁感应定理可知，金属棒转动切割磁感线，产生的感应电动势为
则电容器所带的电荷量为
故A正确；
B．由于电容器内静止的电荷带正电，则电容器的上极板带负电，下极板带正电。根据右手定则可知，从上往下看，金属棒沿逆时针方向切割，故B正确；
C．由于金属棒匀速运动，则产生的感应电动势不变，故电容器的电势差也保持不变。将电容器两极板的距离变为，根据电场强度与电势差关系
可知，此时电容器间的电场强度减小，则电场力减小，该正电荷受到的重力大于电场力，向下运动，故C错误；
D．电容器间的电场强度为
根据平衡条件有
则该正电荷的质量为
故D正确。
本题选不正确的，故选C。
13. 如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能变化，若外力对环做的功分别为、，则为（ ）
A. B. C. D. 不能确定
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意可知闭合线圈、产生的感应电动势分别为
，
因为线圈的边长是线圈边长的2倍，所以周长也是线圈的2倍，根据电阻定律
可得用粗细相同的铜丝做成的两个线圈，电阻
所以根据
可得线圈、产生的电流之比为
线圈匀速拉出磁场的时间之比为
根据功能关系可知，外力对环做的功等于线框产生的焦耳热，即
故选A。
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
14. 如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入MN极板间，发现电子向M板偏转，则不可能是（ ）
A. 电键S闭合瞬间B. 电键S由闭合到断开瞬间
C. 电键S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动D. 电键S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动
【答案】AD
【解析】
【详解】A．开关S接通瞬间，根据安培定则，穿过线圈的磁通量向右增加，由楞次定律知，在右侧线圈中感应电流的磁场方向向左，M板与电源的正极相连，N板与电源负极相连，其内部的电场方向向右，电子受到向左的电场力，从而电子向M板偏转，故A正确；
B．断开开关S的瞬间，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，感应电流的磁场方向和原磁场方向相同，即右侧线圈左端为电源负极，右端为电源正极，MN板间电场向左，电子向N板偏转，故B错误；
C．接通S后，变阻器滑动触头向右迅速滑动，变阻器接入电路的电阻增大，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律知，右侧线圈产生左负右正的电动势，电子向N板偏转，故C错误；
D．接通S后，变阻器滑动触头向左迅速滑动，变阻器接入电路电阻减小，电流增大，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知，右侧线圈中产生左正右负的电动势，电子向M板偏转，故D正确。
故选AD
15. 如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法不正确的是（ ）
A. 甲图可通过增加电压U来增大粒子的最大动能
B. 乙图可通过增加等离子体的流速来增大电源电动势
C. 丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子只能从左侧沿直线匀速通过速度选择器
D. 丁图中产生霍尔效应时，若载流子带负电，稳定时D板电势高
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．粒子在磁场中满足
设回旋加速器D型盒的半径为R，可推导出粒子的最大动能为
由此可知，粒子的最大动能为加速电压无关，故A错误，符合题意；
B．当磁流体发电机达到稳定时，电荷在A、B板间受到的电场力和洛伦兹力平衡，即
所以电源电动势为
由此可知，增加等离子体的流速可以增大电源电动势，故B正确，不符合题意；
C．粒子从左侧沿直线匀速通过速度选择器时，电场力与洛伦兹力方向相反，但无法确定粒子的电性，故C错误，符合题意；
D．若载流子带负电，洛伦兹力指向D板，载流子向D板聚集，D板电势低，故D错误，符合题意。
故选ACD。
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
实验题（Ⅰ、Ⅱ两题共13分）
16. 实验小组测量由某种新材料制成的电热丝的电阻率，步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量电热丝的直径，其中某次测量结果如图甲所示，则电热丝的直径______mm。
（2）用毫米刻度尺测得电热丝的长度L。
（3）用多用电表欧姆挡测得电热丝的电阻约为，实验中所用直流电源电动势约为4V、内阻可忽略，电流表A的量程为30mA、内阻约为，电压表V的量程为3V、内阻约为，滑动变阻器的阻值变化范围为，则实验电路应采用图中的______。（代表电热丝）
A. B. C. D.
（4）选择合适电路，进行正确操作，测得电流表示数为I，电压表示数为U，则电热丝的电阻率______。（用d、L、I、U表示）
【答案】 ①. 0.870 ②. B ③.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数即电热丝的直径为
d=0.5mm+37.0×0.01mm=0.870mm
（3）[2]因为
所以电流表应采用外接法；待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，为测量多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，因此应选择图B所示电路图。
（3）[3]根据欧姆定律可得
根据电阻定律可得
又
解得
17. 某同学在用电流表和电压表测一节锂电池的电动势和内电阻的实验中，实验电路如图甲所示，电池的电动势约为3V，内阻约为，为了防止在调节滑动变阻器R时造成短路，电路中用一个定值电阻起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
A. 电流表（量程0.6A、3A）
B. 电压表（量程3V、15V）
C. 定值电阻（阻值、额定功率5W）
D. 定值电阻（阻值，额定功率5W）
E. 滑动变阻器（阻值范围、额定电流2A）
F. 滑动变阻器（阻值范围、额定电流1A）
请回答下列问题：
（1）要正确完成实验，电流表的量程应选择______A，应选择______（选填“C”或“D”），R应选择阻值范围是______（选填“E”或“F”）。
（2）该图电动势的测量值______（填“＞，＜，＝”），因安培表内阻不是零，伏特表内阻不是大，对实验造成了系统误差，该实验误差的原因是_____引起的。
A. 安培表内阻 B. 伏特表内阻 C. 两个表内阻都有影响
（3）本实验测得下列五组数据：
根据数据在坐标图上画出如图乙所示的图像；根据图像该电池电动势______V，内电阻为______（结果均保留2位有效数字）。
【答案】（1） ①. 0.6 ②. C ③. E
（2） ①. < ②. B
（3） ①. 2.8##2.9##3.0 ②.
【解析】
【小问1详解】
（1）[1][2][3]若选择电阻为20Ω的电阻，则电流过小，因此选择电阻为4Ω的电阻，则电流最多0.6A，因此电流表的量程应选择0.6A，应选择阻值较小的C即可，为便于调节，则R最大电阻不需要很大，应选择阻值范围是的E即可。
【小问2详解】
（2）[4][5]该图电动势的测量值，因电压表的分流作用，实际流过电源的电流应偏小，实际电动势的测量值为
即，即该实验误差的原因是伏特表内阻不是大引起的，故选B。
【小问3详解】
根据闭合电路欧姆定律，可得U-I函数关系式为
U=E-I（r+R0）
根据图象的物理意义，可知该电池电动势为
E=2.8V
图象的斜率表示
所以电源内电阻为
18. 如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘L处放着一质量为的小铁球（可看作质点），现用水平向右推力F作用于铁球，作用一段时间后撤去，铁球继续运动，到达水平桌面边缘A点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知，A、B、C、D四点在同一竖直平面内，水平桌面离B端的竖直高度，圆弧轨道半径，C点为圆弧轨道的最低点，求：（取，，）
（1）铁球运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小；
（2）铁球运动到B点时的速度大小以及此时轨道对铁球的支持力大小；
（3）铁球从B运动到D的过程中圆弧轨道BCD的对铁球所做的功。
【答案】（1）;（2）, ;（3）
【解析】
【详解】（1）小球恰好通过D点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得
可得
（2）小球从A点到B点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有
解得
小球沿切线进入圆弧轨道，则
小球在B点的向心力由支持力和重力在半径方向的分力的合力提供，则有
（3）设铁球从B运动到D的过程中圆弧轨道BCD的对铁球所做的功为，由动能定理得
解得
19. 如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积，匝数，线圈电阻的阻值为。线圈与阻值的定值电阻构成闭合回路。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，6.0~8.0s时间内图线为曲线，其余时间内图线为直线。求：
（1）时通过线圈的磁通量；
（2）时通过电阻R的感应电流的大小和方向；
（3）时刻，线圈端点a、b间的电压；
（4）在4.0~8.0s时间内通过电阻R的电荷量。
【答案】（1）；（2）0.1A；方向向上；（3）3.2V；（4）1.2C
【解析】
【详解】（1）时通过线圈的磁通量
（2）时感应电动势
通过电阻R的感应电流的大小
根据楞次定律可知，通过R的电流方向向上；
（3）时刻，感应电动势
根据楞次定律可知a端电势高，则线圈端点a、b间的电压
（4）在4.0~8.0s时间内通过电阻R的电荷量
20. 如图所示，光滑导轨竖直放置，匀强磁场的磁感应强度为，磁场方向垂直于导轨平面向外，导体棒ab的长度与导轨宽度均为，电阻，导轨电阻不计，当开关S打开，导体棒紧贴导轨匀速下滑时，标有“6V 3W”字样的两小灯泡恰好均正常发光，已知：重力加速度，灯泡电阻不变。则：
（1）导体棒ab的质量；
（2）导体棒ab运动速度的大小；
（3）若闭合开关S，移动滑动变阻器（阻值范围）滑片P，当导体棒ab再次稳定后，发现滑片P在不同位置，两灯泡和滑动变阻器一块消耗的功率不同。现要使稳定后两灯泡和滑动变阻器消耗的功率最大，则此时滑动变阻器阻值为多大，并求出此时导体棒ab两端的电压。
【答案】（1）0.01kg；（2）70m/s；（3）12Ω；4V
【解析】
【详解】（1）每个小灯泡的电阻为
两灯泡并联后的电阻
两小灯泡恰好均正常发光，每个灯泡的电流
则导体的电流为
I=2IL=1A
当导体棒稳定时满足
解得
m=0.01kg
（2）根据
解得
v=70m/s
（3）导体棒达到稳定状态时，根据
可知，通过导体棒的电流I是一定的，即通过两灯泡和滑动变阻器的总电流一定，根据
P=I2R总
可知，当总电阻最大时两灯泡和滑动变阻器消耗总功率最大，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，即
R=12Ω
此时总电阻
此时导体棒ab两端的电压
21. 如图所示为某实验装置图。离子源S在开口处不断出射初速度为，方向沿x轴正向，电荷量为q、、质量为m的正离子。Ⅰ区充满着沿y轴正方向的场强为E的匀强电场，其左边界过离子源S的开口处且平行于y轴，右边界与y轴重合。离子经Ⅰ区电场偏转后，由C点进入Ⅱ区，此时速度方向与x轴正向成角。Ⅱ区充满两个磁感应强度大小相等的匀强磁场，其中CD上方磁场垂直纸面向外，CD下方磁场垂直纸面向里，两磁场左边界均与y轴重合，右边界与x轴垂直交于点，宽度为L。离子经磁场作用后恰好打到与C等高的D点。忽略离子间的相互作用及离子的重力。
（1）求离子在Ⅰ区中运动的时间t；
（2）求Ⅱ区内磁感应强度B的大小；
（3）若把Ⅰ区的匀强电场替换成垂直纸面的匀强磁场，能否使离子仍然从C点进入Ⅱ区，若能，求此匀强磁场的磁感应强度的大小，若不能请说明理由。
【答案】（1）；（2），其中n＝1，2，3…；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）离子在电场力作用下，做类平抛运动
解得
（2）离子进入磁场后做圆周运动，洛仑兹力提供向心力
圆周运动的半径
经磁场一次偏转后在x方向上能前进
考虑到多解性
其中n＝1，2，3…
解得
其中n＝1，2，3…
（3）由（1）可得C点相对于离子源出口的位置
若把电场替换成磁场，则离在的运动轨迹为一圆弧，能进入Ⅱ区最下端的位置是圆弧恰好与y轴相切。故离子能否从C点进入，与C点的位置有关。
若时
即时
由几何关系可得
解得
因为
所以
若，即时，离子不可能进入Ⅱ区
U/V
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
I/A
0.08
0.16
0.24
0.27
0.40