2024~2025学年山东省百师联考高二上期中考试物理试卷（解析版）

这是一份2024~2025学年山东省百师联考高二上期中考试物理试卷（解析版），共24页。试卷主要包含了6A，4等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为90分钟，满分100分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 实验室经常使用的电流计是磁电式电流计。这种电流计的构造如图甲所示。U形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中的电流如图乙所示，则下列说法中不正确的是（ ）
A. 磁电式电流表的工作原理是电流的磁效应
B. 在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行
C. 线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
D. 当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
【答案】A
【解析】A．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用，故A错误，满足题意要求；
B．在量程内指针转到任一角度，线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故B正确，不满足题意要求；
C．电流计的调零使得当指针处于零刻度线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故C正确，不满足题意要求；
D．当线圈在如图乙所示的位置时，由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，安培力的作用将使线圈沿顺时针方向转动，故D正确，不满足题意要求。
故选A。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 同一通电导线在磁场中某处受到的磁场力越大，说明该处磁感应强度一定越大
B. 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流
C. 电磁波在生活中有很多应用，紫外线可以用来加热理疗，红外线可以消毒
D. 麦克斯韦提出：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍
【答案】B
【解析】A．同一通电导线在磁场中某处受到的磁场力越大，该处磁感应强度不一定越大，还得看电流方向与磁场方向之间的夹角，当电流方向与磁场方向平行时，电流受到的安培力为0，故A错误；
B．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流，故B正确；
C．电磁波在生活中有很多应用，红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒，故C错误；
D．普朗克提出：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，某物体在与水平方向成角恒定拉力的作用下沿光滑水平面做匀变速直线运动，在时间内（ ）
A. 物体所受支持力的冲量大小为0
B. 物体所受拉力的冲量大小为
C. 物体所受合力的冲量大小为
D. 物体的动量变化量大小为
【答案】D
【解析】AC．对物体进行受力分析，可得
，
物体所受支持力的冲量大小为
物体所受合力的冲量大小为
故AC错误；
B．物体所受拉力的冲量大小为
故B错误；
D．根据动量定理可知，物体的动量变化量大小为
故D正确。
故选D。
4. 某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为0.5m，磁感应强度大小为1.12T，质子加速后获得的最大动能为。根据给出的数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为（忽略相对论效应）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据洛伦兹力提供向心力有
质子加速后获得的最大动能为
联立可得最大速率约为
5. 如图甲所示，随着人工智能的发展，机器人用于生产生活中的场景越来越普遍。如图乙为某款配送机器人内部电路结构简化图，电源电动势，内阻。机器人整机净重30kg，在某次配送服务时载重20kg，匀速行驶速度为1.2m/s，行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.2倍，工作电流为4A。不计电动机的摩擦损耗，取，则下列说法正确的是（ ）
A. 电动机消耗的电功率为144WB. 电动机输出的机械功率为140W
C. 电动机的线圈电阻为D. 电动机内部的热功率为24W
【答案】C
【解析】A．根据闭合电路欧姆定律可知
则电动机消耗的电功率为
故A错误；
B．行驶过程中受到的阻力大小为
匀速行驶时牵引力和阻力相等，所以匀速运行时的机械功率为
故B错误；
D．电动机内部的热功率为
故D错误；
C．根据，可知电动机的线圈电阻为
故C正确。
故选C。
6. 质谱仪在物理研究中起着非常重要的作用。如图是质谱仪的工作原理示意图。粒子源（在加速电场上方，未画出）产生的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度和电场强度大小分别为和。平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片。平板下方有磁感应强度大小为的匀强磁场。不计带电粒子的重力和粒子间的作用力，下列表述正确的是（ ）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B. 能通过狭缝的带电粒子的速率等于
C. 粒子打在胶片上的位置离狭缝越远，粒子的比荷越小
D. 所有打在上的粒子，在磁感应强度为的磁场中运动的时间都相等
【答案】C
【解析】A．根据带电粒子在磁场中的偏转方向，及左手定则知，该粒子带正电，在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，故A错误；
B．在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有
可得
能通过狭缝P的带电粒子的速率等于，故B错误；
C．粒子进入磁场后，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
粒子打在胶片上的位置离狭缝P越远，粒子的轨迹半径越大，粒子的比荷越小，故C正确；
D．粒子在磁感应强度为的磁场中运动的时间为
与粒子比荷有关，并非都相等，故D错误。
故选C。
7. 如图甲连接电路，电表均为理想电表。闭合开关S，让滑动变阻器的滑片从端向左滑动的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示，、分别是电压表、电流表的示数，是变阻器间的电阻，是电源输出功率，是电源效率。下列选项中正确的是（ ）
A. 电源的电动势为4VB. 滑动变阻器最大阻值为
C. Ⅰ图点的坐标为D. Ⅱ图点的坐标为
【答案】C
【解析】A.由图乙中Ⅰ图可知短路电流
由
解得
根据图乙中Ⅱ图可知电源最大输出功率
则由
解得
，
故A错误；
B.电源效率最高时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，由Ⅲ图知电源的最大效率
由
解得
即滑动变阻器最大阻值为8Ω，故B错误；
C.Ⅰ图a点，此时电路中的电流
根据闭合电路欧姆定律可知
a点的坐标为（0.6A，4.8V），故C正确；
D.Ⅱ图c点表明滑动变阻器达到了最大值，即，，干路电流，故输出功率
故Ⅱ图c点的坐标为（4.8V，2.88W），故D错误。
故选C。
8. 如图所示，质量均为的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的点系一长的细线，细线另一端系一质量的球C，现将球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C，则下列说法正确的是（重力加速度取）（ ）
A. 运动过程中，A、B、C组成的系统动量守恒
B. A、B刚分离时，C球的速度大小为2m/s
C. C球第一次摆到最低点过程中，木块A、B向右移动的距离为0.8m
D. C球第一次到达轻杆左侧的最高处时，到点的竖直距离为
【答案】D
【解析】A．木块A、B和小球C组成的系统机械能守恒，但由于竖直方向动量不守恒，水平方向动量守恒，所以系统的总动量不守恒，故A错误；
B．小球C下落到最低点时，A、B将要开始分离，C球第一次摆到最低点过程中，以向左为正方向，由系统水平方向动量守恒可得
由系统机械能守恒可得
联立解得
，
故B错误；
C．C球第一次摆到最低点过程中，根据题意有
又
联立可得木块A、B向右移动的距离为
故C错误；
D．当C向左运动到达最大高度时，A、C共速，则有
，
联立解得
则C球第一次到达轻杆左侧的最高处时，到O点的竖直距离为
故D正确。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，长直导线通有的恒定电流，线框与长直导线共面，处于Ⅰ位置。下列说法正确的是（ ）
A. 长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里
B. 若线框中通以顺时针方向的电流，则线框受到的安培力方向向左
C. 若线框从Ⅰ位置平移到Ⅱ位置，则磁通量增大
D. 若线框从Ⅰ位置平移到关于长直导线对称的Ⅲ位置，则磁通量变化量为零
【答案】AB
【解析】A．根据安培定则可知，长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，故A正确；
B．若线框中通以顺时针方向的电流，根据左手定则及安培力计算公式可知，左边受到向左的安培力大于右边受到向右的安培力，可知线框受到的安培力方向向左，故B正确；
C．离长直导线越近的位置，磁感应强度越大，若线框从Ⅰ位置平移到Ⅱ位置，则磁通量减小，故C错误；
D．设线框在Ⅰ位置的磁通量为，则线框在Ⅲ位置的磁通量为，磁通量变化量大小为，故D错误。
故选AB。
10. 如图所示的电路中各电表均为理想电表，为理想二极管，为电容器，为定值电阻，为滑动变阻器。闭合开关S，待电路稳定后，记录各电表示数，将滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，待电路再次稳定后发现电压表的示数变化量绝对值为，电压表的示数变化量绝对值为，电流表A的示数变化量绝对值为，则下列判断正确的是（ ）
A. 电压表的示数变大，电流表A的示数变小
B. 电容器所带电荷量减少
C. 值变大，的值不变
D.
【答案】AD
【解析】CD．根据闭合电路的欧姆定律
可得
根据闭合电路的欧姆定律
可得
联立得
因为、不变，故C错误，D正确；
A．滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电流减小，电流表A的示数变小，电源内阻r和定值电阻两端的电压减小，滑动变阻器两端的电压增大，电压表的示数变大，故A正确；
B．滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，定值电阻两端的电压减小，电容器电容不变，根据
电容器将放电，由于二极管的单向导电性，电容器所带电荷量不变，故B错误。
故选AD。
11. 如图所示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流、内阻，可变电阻的最大阻值为，电池的电动势、内阻，下列说法正确的是（ ）
A. 与接线柱相连的是黑表笔
B. 按正确使用方法测量电阻时，指针指在刻度盘的正中央，则
C. 若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，但此表仍能调零，则测量的阻值时，测量值比真实值大
D. 测量电阻时，如果指针偏转角度过大，应将选择开关拨至倍率较大的挡位，重新调零后测量
【答案】BC
【解析】A．欧姆表是电流表改装的，电流需从红表笔流进多用电表，电流需从黑表笔流出多用电表，结合表内电源正负可知，所以与A相连的表笔颜色是红色，故A错误；
B．两表笔短接时，待测电阻为零，电流表调制满偏电流Ig，设此时表内阻为R内，则
解得
当指针指在刻度盘的正中央时，满偏电流的一半，结合闭合电路欧姆定律得
联立以上解得
故B正确；
C．当电池电动势变小时，欧姆表要重新调零，由于满偏电流Ig不变，由
可知欧姆表内阻R内变小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由
由于R内变小，电流I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了，即测量值比真实值大，故C正确；
D．测量电阻时，如果指针偏转角度过大，则说明待测电阻较小，应将选择开关拨至倍率较小的挡位重新调零后再进行测量，故D错误。
12. 如图所示，矩形边界内存在磁感应强度大小为的匀强磁场，方向垂直纸面向里，、边足够长，边长为。现有质量为、电荷量为的不同速率的带正电粒子，从的中点射入磁场且速度方向与成30°角，不计粒子重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子在磁场中运动的最长时间为
B. 从边射出的粒子的最小速度为
C. 从边射出的粒子的最小速度为
D. 边上有粒子射出的区域长度为
【答案】CD
【解析】A．当粒子从AD边离开时，粒子在磁场中运动的时间最长，如图1所示。由图可知粒子在磁场中运动的最长时间
故A错误；
B．当粒子运动轨迹刚好与AB边相切时，从AB边射出的粒子速度最小，轨迹如图2所示。根据几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力得
联立解得从AB边射出的粒子的最小速度
故B错误；
C．当粒子运动轨迹刚好与CD边相切时，从CD边射出的粒子速度最小，轨迹如图3所示。根据几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力得
联立解得从CD边射出的粒子的最小速度
故C正确；
D．由图2、图3中几何关系可得AB边上有粒子射出的区域长度
故D正确。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。
（1）下列关于本实验条件的叙述，正确的是________。
A. 同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B. 入射小球的质量必须小于被碰小球的质量
C. 入射小球半径应等于被碰小球的半径
D 斜槽轨道必须光滑，末端必须水平
（2）图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上同一位置由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置，测出平抛射程，然后，把被碰小球静置于轨道的水平末端，仍将入射小球从斜槽上位置由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，测得两小球平均落地点位置分别为、，实验中还需要测量的物理量有________。
A. 入射小球和被碰小球的质量、
B. 入射小球开始的释放高度
C. 小球抛出点距地面的高度
D. 两球相碰后的平抛射程、
（3）在实验误差允许的范围内，若满足关系式________________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。
【答案】（1）AC （2）AD （3）
【解析】（1）A．同一组实验中，为了保证每次碰撞前入射小球的速度相同，入射小球必须从同一位置由静止释放，故A正确；
B．为了保证碰后入射小球不反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故B错误；
C．为了保证两球正碰，两球半径应相等，故C正确；
D．斜槽轨道是否光滑不影响碰撞前入射小球的速度，故不需要光滑，为了保证小球抛出时做平抛运动，轨道末端必须水平，故D错误。
故选AC。
（2）设入射小球碰撞前的速度为，碰撞后入射小球的速度为，被碰小球的速度为，入射小球的质量为，被碰小球的质量为，若碰撞过程满足动量守恒，则有
因小球从同一高度做平抛运动，故运动时间都相同，设为t，则有
，，
联立可得
故实验中还需要测量的物理量有入射小球和被碰小球的质量、，两球相碰后的平抛射程OM、ON。
故选AD。
（3）由上一问，可知在实验误差允许的范围内，若满足关系式
则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。
14. 某实验小组为测量干电池电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：
电压表（量程，内阻很大）；
电流表（量程）；
电阻箱（阻值）；
干电池一节、开关一个和导线若干。

（1）根据图（a），完成图（b）中的实物图连线__________。
（2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的图像如图（c）所示，则干电池的电动势为__________V（保留3位有效数字）、内阻为__________（保留2位有效数字）。

（3）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为__________（保留2位有效数字）。
（4）由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值__________（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1） （2）1.58 0.64 （3）2.5 （4）偏小
【解析】（1）[1]实物连线如图：

（2）[2][3]由电路结合闭合电路的欧姆定律可得
由图像可知
E=1.58V
内阻
（3）[4]根据
可得
由图像可知
解得
（4）[5]由于电压表内阻不是无穷大，则实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值，即实验中测得的电池内阻偏小。
15. 如图所示，绝缘水平面上固定的两平行金属导轨间的距离，金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源和电阻箱。现把一导体棒垂直放在金属导轨上，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻。金属导轨电阻不计，导轨间分布着匀强磁场，其磁感应强度大小为、方向斜向上且与水平面的夹角。当电阻箱的阻值时，闭合开关S，导体棒恰好保持静止。已知导体棒与金属导轨间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度。求：
（1）导体棒受到的安培力大小；
（2）导体棒的质量。
【答案】（1）3N （2）0.8kg
【解析】（1）根据闭合电路欧姆定律，导体棒中通过的电流
解得
导体棒受到的安培力大小为
解得
（2）根据左手定则可得导体棒受到的安培力方向垂直导体棒斜向左上方，与水平面的夹角为30°，对导体棒进行受力分析可得，竖直方向有
导体棒恰好保持静止，可得此时摩擦力为最大静摩擦力，水平方向有
联立解得
16. 篮球运动深受同学们的喜爱，某同学将质量为的篮球从距水平地板1.25m的高度（从球的底部量起）静止释放，篮球与水平地板碰后反弹的高度为0.8m，篮球与水平地板的碰撞时间为0.3s。不计空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）碰撞过程中篮球动量的变化量；
（2）碰撞过程中篮球对地面的平均冲力的大小。
【答案】（1）5.4kg·m/s，方向竖直向上；（2）24N
【解析】（1）由自由落体运动速度与下落高度关系公式
可得篮球落地时的速度大小为
篮球反弹离地时的速度大小为
取竖直向上为正方向，篮球的动量变化量为
方向竖直向上。
（2）取竖直向上为正方向，由动量定理可得
解得
由牛顿第三定律得碰撞过程篮球对地面的平均冲力大小为
17. 如图，足够长的水平轨道光滑，在轨道上放着质量分别为、的物块A、B（均可视为质点），B的左端水平栓接一条轻质弹簧。轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量、长的小车，小车上表面与等高，现让B物块以的初速度向左运动。已知A滑上小车前已经与弹簧分离，弹簧的形变始终在弹性限度内，A与小车之间的动摩擦因数，取10m/s2，求：
（1）A、B压缩弹簧时，弹簧的最大弹性势能；
（2）A滑上小车时的速度大小；
（3）A在小车上滑动过程中产生的热量。
【答案】（1）3J （2）2m/s （3）2J
【解析】（1）根据题意可知，当A、B共速时，弹簧被压缩到最短，弹性势能最大，根据动量守恒定律有
由能量守恒可得
联立解得
（2）从B撞向A到A、B分开的这个过程，由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
联立解得
（3）假设A和小车能共速，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
假设成立，解得
18. 如图所示，在坐标平面内，半径为的圆形匀强磁场区域的边界与轴相切于原点，与相切于点，。、间存在着匀强电场，，。现有一个质量为、电荷量为的正离子，从点以某一初速度沿轴正方向射入磁场，并经过点打到了点。已知匀强磁场的磁感应强度大小为，离子到达上立即被吸收，不计离子重力。
（1）求离子射入磁场的初速度大小和匀强电场的电场强度大小；
（2）若其他条件不变，仅将该离子从点以偏向轴正方向左侧30°的方向射入磁场，求离子在磁场中运动的时间；
（3）若其他条件不变，将大量的上述离子从点均匀向各个方向射入的区域，不计离子间的相互作用。求区域接收到的离子数占发射出的总离子数的比例（结果可用分数表示）。
【答案】（1）， （2） （3）
【解析】（1）离子在磁场中做圆周运动，轨迹如图1所示。有
根据几何关系有
解得
从A点射出的离子打到了D点，有
解得
（2）由图1可知，离子在磁场中运动的圆心角，离子在磁场中运动的周期
运动的时间
解得
（3）如图2所示，由几何关系可知，离子射出磁场时速度均为水平方向，设打在C点的离子从磁场边界E点射出，在电场中做类平抛运动的水平位移为x，竖直位移为y，则有
联立可得
设离子射入磁场时偏向y轴正方向左侧的角度为，由几何关系可得
可知
所以在CD区域接收到的离子数占发射出的总离子数的比例