辽宁省大连市2023_2024学年高二物理上学期期中试题含解析

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. C. D. 2. 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，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为A. B. C. D. 6. 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. B. C. D. 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，则粒子向上偏B. 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C. MP上有电子射出部分的长度为D. 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。现粒子沿正对中点且垂直于方向射入磁场区域，发现带电粒子仅能从之间的圆周飞出磁场，不计粒子重力，则（　　）A. 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D. 在磁场中运动的时间为的粒子，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________mm；（2）测电阻的过程中，首先，闭合开关，将开关接2，调节滑动变阻器和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；然后，将开关S2接1，读出这时电压表和电流表的示数，则待测金属丝的电阻。________（用题中字母表示）；（3）本实验中，测得金属丝的长度为L，直径为D，电阻为，则该金属丝电阻率的表达式________（用L、、表示）。（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：A．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________（选填方案编号1、2或3）。（3）根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=________，内阻r=________（用k、b和R0表示）。13. 如图所示电路中，电路消耗的总功率为40 W，电阻R1为4 ；R2为6 ，电源的内阻r为0.6 ，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、磁感应强度大小为的匀强磁场，将一束一价正离子流以速度沿垂直于的方向喷入磁场，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，定值电阻被短接时，闭合开关S电路中电流为。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，是一台质谱仪简化结构模型。大量质量为、电荷量为的粒子（即核），从容器A下方飘入电势差为的加速电场中，其初速度可视为0。若偏转电场不加电压，粒子经加速后，将沿偏转电场的中轴线（图中虚线路径）出射后紧跟着马上垂直屏的方向射入一垂直纸面向外的匀强磁场中，经磁场偏转后击中屏。现在偏转电场两极间加上如图乙所示随时间变化的电压，其中远大于粒子经过偏转电场的时间。偏转电场两板间宽度，两极板正对区域可视为匀强电场，正对区域以外的电场忽略不计。不计粒子所受重力和阻力，求：（1）粒子出加速电场时速度的大小；（2）为使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时，若容器中除了题干中已知的粒子外，还存在另一种粒子氚核，为使两种粒子均能击中屏且击中屏的位置没有重叠，则偏转磁场的磁感应强度不能超过多少？2023—2024学年度上学期高二年级期中考试物理科试卷一、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. C. D. 【答案】C【解析】【详解】电动机线圈上消耗的热功率为故选C。2. 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【答案】B【解析】分析】【详解】当滑动变阻器滑片向左滑动时，电路中电阻减小，总电流增大，则两端电压增大，因O点接地，所以A点的电势比O点电势高，可得A点电势升高，因的电压和内电压增大，则OB间的电压减小，而B点的电势低于O点的电势，故B点电势升高，故B正确，ACD错误。故选B。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12V【答案】D【解析】【详解】A．若外电路是纯电阻电路，则电源输出功率可知当时，电源输出功率最大，最大输出功率为此时电源效率为故A错误；BD．由图可知当输出功率为零时，外电路短路解得，故B错误，D正确；C．电源内阻为，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，故C错误。故选D。4. 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【答案】A【解析】【详解】AC．根据安培定则判断四根导线在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为O4方向；3导线产生的磁感应强度方向为O2方向；同理，2导线产生的方向为O3方向，4导线产生的方向为O1方向；则根据平行四边形定则进行合成可知，四根导线同时存在时O点的磁感应强度大小为0，直导线 1、2 在O点的合磁场的磁感应强度大小为B0，故A正确，C错误。B．直导线 1、2电流方向相反，根据平行通电导线作用规律，直导线 1、2 之间的相互作用力为排斥力，故B错误；D．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，1导线在O点产生的磁感应强度为B0，则 1、3在2的磁感应强度为，方向分别沿着23和12方向；故 1、3在2的磁感应强度合成为沿13方向；直导线 4在2的磁感应强度为，方向沿31方向，直导线 1、3、4 在2处的合磁场为，方向沿13方向，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42方向，不指向O点，故D错误；故选A。5. 将一段通电直导线abc从中点b折成，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为A. B. C. D. 【答案】B【解析】【详解】设导线的总长为，通过导线的电流为，图甲中导线受到的安培力大小为；图乙中导线受到的安培力的大小为，根据题意有，则有；故选B。6. 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【答案】A【解析】【详解】根据安培定则可知，通电导线在左侧产生的磁场方向垂直纸面向外。采用电流元法，将圆形线圈分成前后两半，根据左手定则可知，外侧半圆受到的安培力向上，内侧受到的安培力向下，圆形线圈将转动。再用特殊位置法：圆形线圈转过90°时，通电直导线对左半圆形线圈产生吸引力，对右半圆形线圈产生排斥力，圆形线圈靠近通电直导线，所以圆形线圈向左运动。故A正确，BCD错误；故选A。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. B. C D. 【答案】C【解析】【分析】【详解】粒子沿半径方向射入磁场，则出射速度的反向延长线一定过圆心，由于粒子能经过c点，因此粒子出磁场时一定沿ac方向，轨迹如图所示，设粒子做圆周运动的半径为r，由几何关系可知r＋r＝L则r＝（－1）L根据牛顿第二定律得qv0B＝m联立解得v0＝故选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，则粒子向上偏B. 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【答案】BC【解析】【详解】A．若，则有由于粒子带负电，受到的洛伦兹力向下，则粒子向下偏，故A错误；B．负粒子沿直线运动满足若同时减小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，故B正确；CD．若粒子向下偏，能够飞出极板间，由于粒子受到的电场力向上，洛伦兹力不做功，则只有电场力做负功，粒子动能一定减小，故C正确，D错误。故选BC。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C. MP上有电子射出部分的长度为D. MP上有电子射出部分的长度为【答案】BC【解析】【详解】AB．电子在磁场中做匀速圆周运动，则则运动周期运动时间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，且此时对应的圆心角最大，故运动时间最长为故A错误，B正确；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，由几何关系可知故C正确，D错误。故选BC。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。现粒子沿正对中点且垂直于方向射入磁场区域，发现带电粒子仅能从之间的圆周飞出磁场，不计粒子重力，则（　　）A. 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D. 在磁场中运动的时间为的粒子，粒子的速度为【答案】BD【解析】【详解】由洛伦兹力提供向心力有解得运动的周期为设轨迹所对圆心角为，则粒子的运动时间为AB．根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示运动轨迹所对圆心角越大，运动时间越长，由图可知，从点出磁场的粒子轨迹对应圆心角最大，则从点飞出的带电粒子的运动时间最长，故A错误，B正确；C．因为从点出磁场的粒子轨迹半径最大，即从点出磁场的粒子速度最大，如图当粒子从点飞出时，设其轨道半径为，对应的圆心为，由几何关系可知，由正弦定理有由数学知识解得又有解得故C错误；D．在磁场中运动的时间为的粒子，则粒子轨迹对应圆心角为，若要使粒子在磁场中运动的时间为四分之一周期，设其半径为，轨迹圆心为，如图所示设，由几何关系有可得解得即则有粒子的速度为故D正确。故选BD。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________mm；（2）测电阻的过程中，首先，闭合开关，将开关接2，调节滑动变阻器和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；然后，将开关S2接1，读出这时电压表和电流表的示数，则待测金属丝的电阻。________（用题中字母表示）；（3）本实验中，测得金属丝的长度为L，直径为D，电阻为，则该金属丝电阻率的表达式________（用L、、表示）。（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”）。【答案】 ①. 2.927 ②. ③. ④. 等于【解析】【详解】（1）[1]由图甲可得，该金属丝的直径为（2）[2]根据题意，由欧姆定律，闭合开关，将开关接2时有将开关S2接1时有联立解得[3]根据题意，由电阻定律有其中整理可得（4）[4]不考虑偶然误差，此探究实验中，所测电阻的阻值为真实值，则测金属的电阻率的测量值等于真实值。12. 随着全世界开始倡导低碳经济发展，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：A．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________Ω。（2）改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值为的定值电阻的电流I，下列三、组关于R的取值方案中，比较合理的方案是________（选填方案编号1、2或3）。（3）根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=________，内阻r=________（用k、b和R0表示）。【答案】 ①. 70 ②. 2 ③. ④. 【解析】【详解】（1）[1]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（2）[2]为减小电流表的读数误差，电流表指针偏转角度应该尽量大于三分之一，即电流范围为根据欧姆定律可知总电阻范围为减去定值电阻，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，由于电流表内阻很小，可忽略不计，故应该选方案2。（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律有可得可知图像的斜率为解得图像的纵轴截距为解得13. 如图所示的电路中，电路消耗的总功率为40 W，电阻R1为4 ；R2为6 ，电源的内阻r为0.6 ，电源的效率为94，求：（1）a、b两点间的电压（2）电源的电动势【答案】（1）4.8 V （2）20 V【解析】【分析】【详解】(1)电源的效率为94％，则电源内部消耗的功率为解得则a、b两点间的电压为再由解得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、磁感应强度大小为的匀强磁场，将一束一价正离子流以速度沿垂直于的方向喷入磁场，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，定值电阻被短接时，闭合开关S电路中电流为。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。【答案】（1）M板为正极板，N板为负极板，；（2）【解析】【详解】（1）根据左手定则，正离子所受洛伦兹力使正离子向M板偏转，则M板带正电，N板带负电。M、N两板间产生匀强电场，当得两板间电势差为定值电阻被短接时，有得发电机的内阻为（2）闭合开关后，设电流为，则在时间内打在极板上的离子数为得15. 如图甲所示，是一台质谱仪的简化结构模型。大量质量为、电荷量为的粒子（即核），从容器A下方飘入电势差为的加速电场中，其初速度可视为0。若偏转电场不加电压，粒子经加速后，将沿偏转电场的中轴线（图中虚线路径）出射后紧跟着马上垂直屏的方向射入一垂直纸面向外的匀强磁场中，经磁场偏转后击中屏。现在偏转电场两极间加上如图乙所示随时间变化的电压，其中远大于粒子经过偏转电场的时间。偏转电场两板间宽度，两极板正对区域可视为匀强电场，正对区域以外的电场忽略不计。不计粒子所受重力和阻力，求：（1）粒子出加速电场时速度的大小；（2）为使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时，若容器中除了题干中已知的粒子外，还存在另一种粒子氚核，为使两种粒子均能击中屏且击中屏的位置没有重叠，则偏转磁场的磁感应强度不能超过多少？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【分析】【详解】（1）根据动能定理（2）刚好全部出偏转电场，则偏转电场极板越长，粒子越容易击中侧板故极板长度的取值为（3）根据故在偏转电场中的偏转距离与粒子比荷无关随偏转电压的增大而增大，最大偏转位移为由于偏转电场只会改变粒子射入磁场时平行屏方向的速度，对于粒子在磁场中的偏转距离没有影响，即联立可得根据公式所以氚核在磁场中的偏转距离大不重叠的要求是‍方案编号电阻箱的阻值R/Ω1300.0250.0200.0150.0100.02100.085.070.055.040.0340.030.025.020.0150方案编号电阻箱的阻值R/Ω1300.0250.0200.0150.0100.02100.085.070.055.040.0340.030.025.020.015.0