精品解析：山东省济南市第一中学2021-2022学年高二上学期期中物理试题（解析版）

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第Ⅰ卷（共40分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度不一定为零
B. 把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱
C. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零
D. 把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受到的磁场力与该段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱
【答案】B
【解析】
【详解】A．电荷在电场中某处不受电场力，可知电场强度为零，故A错误；
B．根据
知，电荷受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱，故B正确；
C．一小段通电导线在磁场中不受磁场力，可能是导线的方向与磁场方向平行，磁感应强度不一定为零，故C错误；
D．只有当导线中电流的方向与磁场的方向垂直时，导线所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值才能表示该处磁场的强弱，故D错误。
故选B。
2. 一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为 ( )
A. U／2B. UC. 2UD. 4U
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析：根据电阻定律可得：拉长后电阻变为,所以根据欧姆定律可得：,故,所以选D
考点：考查了欧姆定律和电阻定律的应用
点评：做本题的关键是知道导线在拉长时体积不变，然后根据公式判断面积和长度的变化
3. 四根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于一个正方形abcd的四个顶点处，导线中通有方向如图所示的电流，若每根通电导线在正方形中点处产生的磁感应强度大小均为B，则正方形中点处实际磁感应强度的大小为（ ）
A. 0B. 2BC. BD. B
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】由右手螺旋定则可知，a、c导线在中点处的场强均指向右下方，场强均为B，b、d导线在中点处的场强均指向左下方，场强均为B，故中点处的场强为
C正确。
故选C。
4. 如图所示为速度选择器示意图，为其两个极板。某带电粒子电荷量为q，以速度v0从S1射入，恰能沿虚线从S2射出。不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子一定带正电
B. 该粒子以速度v0从S2射入，也能沿虚线从S1射出
C. 该粒子以速度2v0从S1射入，仍能沿虚线从S2射出
D. 该粒子电荷量变为2q，以速度v0从S1射入，仍能沿虚线从S2射出
【答案】D
【解析】
【详解】A．因上下极板的极性不确定，则不能确定粒子的电性，选项A错误；
B．该粒子以速度v0从S2射入，只有洛伦兹力方向改变，而电场力方向不变，受力不平衡，因而不沿虚线运动，故B错误；
C．该粒子以速度2v0从S1射入，洛伦兹力变大，而电场力不变，则粒子不能沿虚线从S2射出，选项C错误；
D．根据
可知
则该粒子电荷量变2q，以速度v0从S1射入，仍能沿虚线从S2射出，选项D正确。
故选D。
5. 如图所示的图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，直线b为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（ ）
A. R的阻值为0.5Ω
B. 电源电动势为4.0V，内阻为0.5Ω
C. 2s内电阻R上消耗的电能为4J
D. 若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流变为之前的一半
【答案】C
【解析】
【详解】A．R的图线的斜率大小等于R的阻值，则=2.0Ω，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律得，U=E−Ir，当I=0时，U=E，由图可读出电源的电动势E=4.0V,内阻等于图线a的斜率大小，则=2.0Ω，故B错误；
C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电阻两端电压U=2.0V，电路中电流I=1.0A，则电阻在2s内消耗的电能E=UIt=4J，故C正确；
D．由于电源内阻的存在，若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流比原来的一半大，故D错误。
故选C
6. 图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1、A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是
A. 该带电粒子带负电
B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．粒子垂直磁场向下进入磁场，根据左手定则可以知道粒子带正电，所以A错误.
B．粒子带正电，则受电场力向右，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，故B错误.
C．由：
得：
此时离子受力平衡，可沿直线穿过选择器，所以C错误.
D．由：
知R越小比荷越大，故D正确.
7. 在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡（其灯丝电阻可视为不变），R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表．若将照射R3的光的强度减弱，则 （ ）
A. 电压表的示数增大
B. 通过R2的电流减小
C. 小灯泡消耗功率减小
D. 电源内阻的电压增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．光敏电阻光照减弱，故光敏电阻的阻值增大，电路中的总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流减小，故R1两端的电压减小，电压表的示数减小；故A错误。
C．由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流一定减小，故由P=I2R可知，小灯泡消耗的功率变小；故C正确。
BD．因电路中电流减小，故电源内阻的电压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大；则流过R2的电流增大；故B、D错误。
故选C。
8. 如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里匀强磁场，质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知O是PQ的中点，不计粒子重力，下列说法中正确的是（ ）
A. 粒子a带负电，粒子b、c带正电
B. 粒子c在磁场中运动的时间最长
C. 粒子a在磁场中运动的周期最小
D. 射入磁场时粒子a的速率最小
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知α粒子带正电，b、c粒子带负电，故A错误；
BC．根据
可知
即各粒子的周期一样，粒子c的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，故B正确，C错误；
D．由洛伦兹力提供向心力
可知
可知b的速率最大，c的速率最小，故D错误。
故选B。
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。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，通电线圈处于竖直悬挂状态，现突然加一水平向右的磁场，则此时各边所受安培力的情况为（ ）
A. ab边受水平向左的安培力，cd边受水平向右的安培力
B. ad边和bc边不受安培力
C. ab边受垂直纸面向外的安培力，cd边受垂直纸面向里的安培力
D. abcd各边受到的安培力的效果使线圈处于静止状态
【答案】BC
【解析】
【详解】AC．由左手定则可知，ab边受垂直纸面向外的安培力，cd边受垂直纸面向里的安培力，故A错误，C正确；
B．由于ad边和bc边中的电流方向与磁场方向平行，则ad边和bc边不受安培力，故B正确；
D．由于ad边和bc边不受安培力，ab边受垂直纸面向外的安培力，cd边受垂直纸面向里的安培力，则各边受到的安培力的效果使线圈逆时针转动（从上往下面），故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，电源电动势E=6 V，小灯泡L的规格为“3 V，0.9 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R=8 Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R0=2 Ω。则（ ）
A. 电源内阻为2 Ω
B. 电动机正常工作的电压为3 V
C. 电动机输出的机械功率为0.54 W，其效率为75%
D. 电源的效率约为75%
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．小灯泡正常发光时的电阻
流过小灯泡的电流
当开关S接1时
电源内阻
故A正确；
B．当开关S接2时，灯泡正常发光，电路中的电流与开关S接1时的电流相同，所以电动机的正常工作电压
故B错误；
C．电动机的输入功率
而它的热功率
则它输出的机械功率
电动机的效率
故C正确；
D．电源的效率
故D错误。
故选AC。
11. 如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是（ ）
A. 电源的电动势为50V
B. 电源的内阻为Ω
C. 电流为2.5A时，外电路的电阻为15Ω
D. 输出功率为120W时，输出电压是30V
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图像可知，电源的电动势为50V，选项A正确；
B．由图像可知，电源的内阻为
选项B错误；
C．电流为2.5A时，外电路的电阻为
选项C正确；
D．输出功率为120W时，根据
解得输出电流为4A或6A，则电压
为30V或20V，选项D错误。
故选AC。
12. 两个带等量异种电荷的粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为60°和30°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，如图所示则
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. 两粒子的轨道半径之比Ra：Rb=：1
C. 两粒子的质量之比ma：mb=1：2
D. 两粒子的质量之比ma：mb=2：1
【答案】BD
【解析】
【分析】根据粒子偏转方向，由左手定则判断电性，根据粒子做匀速圆周运动，由几何关系求得轨道半径，根据几何关系得到中心角，即可由运动时间相同得到周期之比，从而由洛伦兹力做向心力得到质量；
【详解】A、由左手定则可得：a粒子带负电，b粒子带正电，故A错误；
B、由粒子做匀速圆周运动可得：粒子运动轨道圆心在AB的垂直平分线和过A点的速度垂直方向的交点，故，，所以，，故B正确；
C、由几何关系可得：从A运动到B，a粒子转过的中心角为，b粒子转过的中心角为，根据运动时间相同可得运动周期为：，再根据洛伦兹力做向心力可得：
所以，运动周期为：；
根据电荷量相等可得，故C错误，D正确．
【点睛】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题，一般根据几何关系求得轨道半径及中心角，即可由洛伦兹力做向心力求得速度、运动时间等问题．
第Ⅱ卷（共60分）
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 小杜家里新装修时使用了一批照明卤钨灯泡，如图所示，小杜利用多用电表测量该灯泡的电阻：
（1）小杜拿到多用电表后，选好“×100”，红黑表笔短接后指针位置如图所示，则他应该调节_______（填“S”或“T”或“K”）。
（2）校准之后，用红黑表笔分别接触卤钨灯泡的两脚，发现指针偏角太大，为了使测量结果更准确，则需要更换_______（填“×1k”或“×10”）档位，正确操作后，指针位置如图所示，则该灯泡电阻为_______Ω。
（3）小杜翻阅了该产品的说明书，说明书上写着“额定电压220V，65W”，小杜根据计算得知电阻约为744Ω，该计算结果与实际测量结果相差较大的主要原因可能是_______。
【答案】 ①. T ②. ×10 ③. 240 ④. 灯泡发光时温度很高，使得灯丝电阻率变大，因此导致计算结果中的电阻比多用电表计算结果大很多
【解析】
【详解】（1）[1]红黑表笔短接后指针没有满偏，说明需要欧姆调零，即调节T旋钮即可；
（2）[2] [3]指针偏角太大，说明挡位选择过大，则应该换用“×10”档位，根据多用电表读数方法，测量结果为
24×10Ω=240Ω
（3）[4]灯泡发光时温度很高，使得灯丝电阻率变大，因此导致计算结果中的电阻比多用电表计算结果大很多。
14. 现要测定一段粗细均匀、电阻约为60Ω的合金丝的电阻率，若已测得其长度，要尽量精确的测量其电阻值R，器材有：
电池组（电动势3.0V，内阻约1Ω）；
电流表（量程0～100mA，内阻约0.5Ω）；
电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）；
滑动变阻器R1（0～10Ω，允许最大电流20A）；
滑动变阻器R2（0～500Ω，允许最大电流0.5 A）；
电键一个、导线若干．
①以上器材中，所用的滑动变阻器应选_______．（填“R1”或“R2”）
②用螺旋测微器测量合金丝直径时的刻度位置如图甲所示，读数为 mm．
③如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应移到 ． (填“最左端”或“最右端”)
④闭合开关后，滑动变阻器的滑片从一端移到另一 端，电压表示数变化明显，但电流表示数始终几乎为零，由此可以推断：电路中 (填“1、2、3”或“4、5、6”或“6、7、8”)之间出现了 ．(填“短路”或“断路”)
⑤在电路故障被排除后，为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应改进的是 ．（填选项前的字母）
A．电流表连接方式改为内接法
B．滑动变阻器连接方式改为限流式
【答案】①；②0.730(0.728--0.732)；③最左端；④4、5、6；断路；⑤ A ；
【解析】
【详解】试题分析：①滑动变阻器用分压电路，故应选阻值较小的R1；②合金丝直径为：0.5mm+0.01mm×23.0=0.730mm；③闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应移到最左端；④可以推断：电路中4、5、6之间出现了断路；⑤因，故采用电流表内接电路误差较小，故选A.
考点：伏安法测电阻.
15. 如图所示，光滑的平行导轨与水平面的夹角为θ＝37°，两平行导轨间距为L＝1m，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。导轨中接入电动势为E=4.5V、内阻为r=0.5Ω的直流电源，电路中有一阻值为R=1Ω的电阻，其余电阻不计。将质量为m=4kg，长度也为L的导体棒放在平行导轨上恰好处于静止状态，（取g=10m/s2，sin37=0.60，cs37=0.80），求：
（1）匀强磁场的磁感应强度为多大？
（2）若突然将匀强磁场的方向变为垂直导轨平面向上，求此时导体棒的加速度大小及方向。
【答案】（1）10T；（2）1.5m/s2，方向沿斜面向上
【解析】
【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律可得
导体棒静止，根据共点力平衡可得
BILcs37°=mgsin37°
解得:
B=10T
（2）由牛顿第二定律可得
BIL-mgsin37°=ma
解得
a=1.5m/s2
方向沿斜面向上。
16. 热敏电阻的阻值会随温度的变化而发生明显的改变，可以用来监控周围温度的变化。如图甲所示是某金属热敏电阻的阻值随温度变化的图像。将热敏电阻接入如图乙所示电路，用于监控一线圈电阻的小型电动机的温度，定值电阻，电源电动势，内阻不计。当断开，稳定后理想电流表的示数；当闭合，稳定后理想电流表的示数，电动机输出的机械功率为。求：
(1)当断开，热敏电阻的温度；
(2)当闭合，热敏电阻的温度。

【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)当 S 断开，由图像可知

由

得

(2)当 S闭合，电动机两端的电压
电动机输出的机械功率

通过金属热敏电阻的电流

金属热敏的电阻

由以上各式得，当 S闭合，热敏电阻的温度
17. 如图所示，矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的粒子（不计重力），从ad边的中点O处，垂直磁场进入，速度方向与ad夹角30°。已知ad边长为L，ab、dc足够长。
（1）若粒子带负电，且恰能从d点射出磁场，求粒子速度v0的大小；
（2）若粒子带正电，且能使带电粒子从ab边射出磁场，求粒子速度的大小范围。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）若粒子带负电，且恰能从d点射出磁场，根据几何关系有
根据洛仑兹力提供向心力，得
则
（2）当v0最大时，从ab边射出，根据几何关系有
得
则
当v0最小时，粒子的运动轨迹与ab边相切，根据几何关系有
得
则
故
18. 如图所示，在x轴上方有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E。一质量为m，电量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出。射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L。求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s（重力不计）。
【答案】；。
【解析】
【详解】由题意知第3次到达x轴运动如图所示，
由几何关系，圆周运动半径为：
粒子做圆周运动，洛伦兹力提供圆周运动向心力，由牛顿第二定律得：
，
解得：
；
在电场中做匀变速直线运动，由速度位移公式得：
v2=2al，
由牛顿第二定律得：
，
解得：
，
运动的总路程：
s=2πr+2l=。