2022-2023学年辽宁省实验中学等六校协作体高二上学期期中考试物理试题 解析版

2022-2023学年辽宁省实验中学等六校协作体高二上学期期中考试物理试题 解析版

考试时间：90分钟满分：100分

第一命题校：

第Ⅰ卷（选择题48分）

一、选择题（本题共2小题，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~12题有多项符合题目要求，每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错、多选或不选的得0分．）

1. 一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为30cm时，测得电阻为，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。现将管中盐水柱均匀拉长至40cm（盐水的体积不变，仍充满橡胶管），则盐水柱的电阻为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】将管中盐水柱均匀拉长至40cm，则溶液的横截面积为原来的，根据欧姆定律

，

得

故选D。

2. 如图所示，三根长度均为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里。电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为，直线电流C的质量为，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，C位于水平面恰好处于静止状态，则C受到的摩擦力方向和C与水平面的动摩擦因数分别是（　　）

A. 水平向右， B. 水平向左，

C. 水平向右， D. 水平向左，

【答案】A

【解析】

【详解】A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，C受力如图所示

根据力的平行四边形定则，结合几何的菱形关系，可得

再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为

C位于水平面恰好处于静止状态，则摩擦力的方向水平向右，且有

解得

故选A。

3. 如图所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻为，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则（　　）

A. 导体棒向左运动

B. 开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为

C. 开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为

D. 开关闭合瞬间导体棒的加速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．开关闭合，由左手定则可知，磁感线穿过掌心，则大拇指向为垂直磁感线向右，从而导致导体棒向右运动。故A错误；

BC．当开关闭合后，根据安培力公式

F=BIL

闭合电路欧姆定律

可得

故BC错误；

D．当开关闭合后，安培力的方向与导轨成90∘−θ的夹角，由牛顿第二定律可知

解得

故D正确。

故选D。

4. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据题意做出粒子的圆心如图所示

设圆形磁场区域的半径为R，根据几何关系有第一次的半径

第二次的半径

根据洛伦兹力提供向心力有

可得

所以

故选B。

5. 一质量为0.06kg、长为0.1m的金属棒MN用两根长度均为1m的绝缘细线悬挂于天花板的顶端，现在金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒从最低点向右摆动，当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为37°，已知一切阻力可忽略不计，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。下列正确的说法是（　　）

A. 金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能守恒

B. 金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少

C. 通入金属棒中的电流为9A

D. 通入金属棒中的电流为4A

【答案】D

【解析】

【详解】AB．金属棒的长度用l表示，细线的长度用R表示，则在金属棒上升过程中，安培力做正功，机械能一直增加，故AB错误；

CD．由动能定理知

W安－W重＝0

即

BIlRsin37°＝mgR（1－cos37°）

代入数据解得

I＝4A

故C错误，D正确。

故选D。

6. 如图所示，线圈a、b半径分别为r和2r，匝数分别为n匝和2n匝．圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（    ）

A. 1:1 B. 1:n C. 1:4 D. 1:4n

【答案】A

【解析】

【详解】由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为

半径为r的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为

结合图可知，穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的，所以磁通量都是

与线圈的大小无关，与线圈的匝数无关，故A正确，BCD错误。

故A正确。

7. 如图所示，一通电直导线在竖直向上的匀强磁场中静止于光滑斜面上，电流方向垂直于纸面向外。保持磁场强弱不变，仅把磁场方向按顺时针逐渐旋转，直至转到水平向右，若要通电导线始终保持静止，则应控制导线内的电流（　　）

A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大

【答案】D

【解析】

【详解】当磁场竖直向上时，由左手定则可判断安培力方向，对小球受力分析，小球受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力，和水平向右的安培力，如图所示

由图可知，磁场方向按顺时针逐渐旋转，直至转到水平向右，则安培力方向也顺时针旋转，直至转到竖直向上，由几何关系可知，安培力先减小后增大，由于安培力为

则导线内的电流先减小后增大。

故选D。

8. 如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于底面向里，磁感应强度的大小，磁场内有一块较大的平面感光板，板面与磁场方向平行，在距的距离处，有一个点状的粒子放射源，它向各个方向发射粒子，粒子的速度都是，已知粒子的电荷量与质量之比，现只考虑在图纸平面内运动的粒子，则感光板上被粒子打中区域的长度（　　）

A. 5cm B. 10cm C. 15cm D. 20cm

【答案】B

【解析】

【详解】粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径，有

解得

由于，因此，向不同方向发射的粒子的圆轨迹都过S，由此可知，某一圆轨迹在图中N左侧与相切，则此切点就是粒子能打中的左侧最远点；再考虑N的右侧。任何粒子在运动中离的距离不可能超过，以为半径、为圆心作圆，交于右侧的点，此即右侧能打到的最远点。粒子运动轨迹如图所示

根据几何关系可得

则感光板上被粒子打中区域的长度

故选B。

9. 如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　）

A. 油滴带负电，将向下运动

B. P点的电势升高

C. 电源的效率变低

D. 若电压表、电流表示数变化量分别为和，则

【答案】AC

【解析】

【详解】A．油滴原来静止在电容器内，受向上的电场力平衡重力，由图可知电容器内部电场方向向下，则油滴带负电。当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，路端电压减小，R1两端的电压增大，则电容器两端电压减小，电容器内场强减小，油滴所受电场力将小于重力，将向下运动， A正确；

B．P点的电势等于P点与下极板（接地，电势为零）的电势差，由U=Ed可知，E减小，P与下极板间距不变，所以电势差减小，P点电势降低，B错误；

C．电源的效率为

当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，R4的阻值减小，外电阻R减小，电源的效率变低，C正确；

D．根据闭合电路欧姆定律

解得

D错误。

故选AC

10. 某同学要将一小量程电流表（满偏电流为250μA，内阻为1.5kΩ）改装成有两个量程的电流表。设计电路如图所示，其中定值电阻R1= 60Ω，R2= 240Ω。则下列说法正确的是（   ）

A. 当开关S接A端时，该电流表的量程为1.5mA

B. 当开关S接A端时，该电流表的量程为1mA

C. 当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时大

D. 当开关S接A端时，该电流表的量程比接在B端时大

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．由图可知当S接A时，R1和R2串联接入电路，和电流表并联，满偏时电流表两端的电压为

Ug = IgRg = 250 × 10－6 × 1.5 × 103V = 0.375V

此时R1和R2的电流为

所以总电流为

I总 = Ig＋I = 1.5mA

即量程为0 ~ 1.5mA，A正确、B错误；

CD．当开关S接B端时，由图可知R1和电流表串联再和R2并联，由于和电流表并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过R2的电流变大，干路电流变大，即量程变大，所以比接在A端时大，C正确、D错误。

故选AC。

11. 图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。带电粒子从静止开始运动的速率v随时间t变化如图乙，已知乙tn时刻粒子恰射出回旋加速器，不考虑相对论效应、粒子所受的重力和穿过狭缝的时间，下列判断正确的是（　　）

A. 高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1

B.

C. 粒子在电场中加速次数为

D. 在粒子的质量m、电荷量q、磁感应强度B及D形金属盒的半径r不变的情况下，粒子的加速次数越多，粒子的最大动能一定越大

【答案】BC

【解析】

【详解】A．带电粒子在回旋加速器中每运行一周电场加速两次，高频电源的变化周期应该等于2（tn-tn-1），A错误；

B．根据动能定理得

解得

B正确；

C．粒子在电场中的加速次数为

解得

C正确；

D．粒子的最大动能为

根据牛顿第二定律得

解得

在粒子的质量m、电荷量q、磁感应强度B及D形金属盒的半径r不变的情况下，粒子的最大动能不变，D错误。

故选BC。

12. 如图所示，边长为2a的等边三角形ABC区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一束质量为m电荷量为（）的同种带电粒子（不计重力），从AB边的中点，以不同速率沿不同方向射入磁场区域（均垂直于磁场方向射入），下列说法正确的是（　　）

A. 若粒子均平行于BC边射入，则从BC边射出的粒子最大速率为

B. 若粒子均平行于BC边射入，则从BC边射出的粒子速率最小时，在磁场中运动的半径为

C. 若粒子均垂直于AB边射入，则粒子不可能从BC边上距B点处出射

D. 若粒子射入时的速率为，则粒子从BC边射出的最短时间为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．从BC边射出的粒子速度最大时，半径最大，则如图

由几何关系

解得

根据

解得

选项A错误；

B．当从BC边射出的粒子速率最小时，半径最小，此时轨迹与BC边相切，则

选项B错误；

C．若粒子均垂直于AB边射入，则当轨迹与BC相切时

解得

则粒子不可能从BC边上距B点a处射出，选项C正确；

D ．若粒子射入时的速率为，则轨道半径

粒子从BC边射出的时间最短时，轨迹对应的弦最短，最短弦为射入点到BC的距离，长度为，则由几何关系可知，轨迹对应的圆心角为，时间为

选项D正确。

故选CD。

第Ⅱ卷（非选择题52分）

二、实验题（本题共两小题，第13题8分，第14题8分，每空2分，共计16分．）

13. 某物理兴趣小组测量一段某材料制成的电阻丝的电阻率。

（1）先用螺旋测微器测量电阻丝的直径，示数如图甲所示，其直径______mm；再用刻度尺测出电阻丝的长度为L；

（2）用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用______（选填“×1”或“×100”）挡，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图乙所示；

（3）为了准确测量电阻丝的电阻，某同学设计了如图丙所示的电路；

①闭合，当接a时，电压表示数为，电流表示数为；当接b时，电压表示数为，电流表示数为，则待测电阻的阻值为______（用题中的物理量符号表示）；

②根据电阻定律计算出该电阻丝的电阻率______（用、d、L表示）。

【答案】    ①. 0.200    ②. ×1    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]甲图中，螺旋上的20对应主尺的水平线，主尺上露出的示数是零，所以直径为0.200mm；

（2）[2]用多用电表测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，说明倍率过高，被测电阻很小，应该换用小量程电阻挡，用“×1”挡；

（3） ①[3] 当S2接a时，电压表测的是Rx、RA和R0的电压，电流表测的是Rx、RA和R0的电流，则有

当S2接b时，电压表测的是R0和RA的电压，电流表测的是R0和RA的电流，则

联立两式可得

②[4] 根据电阻定律

可得

14. 学校物理兴趣小组为了测定某金属探测仪的电池的电动势（左右）和内阻（左右），设计了如图甲所示的电路，允许通过电池的最大电流为，为定值电阻，R为电阻箱．

（1）实验室备有的保护电阻有以下几种规格，本实验应选用_________；

A．    B．    C．

（2）该小组首先正确得出与的关系式为___________（用E、r、和R表示），然后根据测得的电阻值R和电压表的示数U，正确作出图像如图乙所示，则该电池的电动势________V，内阻____________。

【答案】    ①. B    ②.     ③. 10    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]当变阻箱短路时，电路中通过的最大电流为100mA，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最小阻值约为

所以定值电阻应选的，故选B。

（2）[2] 由闭合电路欧姆定律可得

变形得

由数学知识可知，图象中的截距

斜率

解得

三、计算题（本题共3小题，共36分．解答时应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）

15. 一提升重物用的直流电动机工作时的电路图如图所示．电动机内电阻，电路中另一电阻，电源电动势，内阻，电压表的示数．求：

（1）通过电动机的电流；

（2）输入电动机的电功率；

（3）若电动机以的速度匀速竖直向上提升重物，则该重物的质量。（g取）

【答案】（1）5A；（2）600W;（3）59kg

【解析】

【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律有

解得

电动机、电源和电阻R串联，通过的电流相等

（2）输入电动机的电功率为

（3）电动机的输出功率为

若电动机以的速度匀速竖直向上提升重物，拉力为

该重物的质量为

16. 如图所示电路中，电源电动势，电源内阻不计，电阻，，，，，电容器的电容，求：

（1）电容器哪个极板带正电，所带的电荷量多大；

（2）若突然断路，将有多少电荷量通过。

【答案】（1）下极板带正电，；（2）

【解析】

【详解】（1）由图可知

又因为

解得

，

由图可知

又因

解得

，

令d点的电势为零，即，则有

，

可知

，

b点电势高，下极板带正电

（2）断路后，则有

此时下极板带负电，则流过电荷量为

17. 如图所示，在光滑绝缘水平面上建立平面直角坐标系xOy，第一象限存在磁感应强度大小为B，方向竖直向下的匀强磁场；第四象限存在如图所示的匀强电场，电场线与x轴夹角为45°。一带负电的小球a，质量为m，电量绝对值为q，从坐标原点射入磁场，速度方向与x轴正方向夹角为45°，其恰好能与静止在（x0，0）处的质量为2m的带电小球b发生弹性正碰。已知碰撞前后两球的电量和电性均没有发生变化，碰撞后的两球不会再次相遇。求：

（1）小球a射入磁场时的初速度的大小；

（2）碰撞后小球b速度的大小；

（3）若碰后经过一段时间，小球b沿着碰前小球a的轨迹回到坐标原点，请确定小球b的电性和电量。

【答案】（1）；（2）；（3）正电，

【解析】

【详解】（1）设小球a射入磁场时的初速度为v0，小球进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则

由几何关系知

联立解得

（2）a、b发生弹性正碰，设碰后a球的速度为v1，b球的速度为v2，a、b球组成的系统，由动量守恒和机械能守恒得

联立解得

（3）对小球b在电场或磁场中的运动情况分析可知，小球b带正电。因为碰后小球b沿碰前小球a的运动轨迹，由几何关系得

小球b在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则

代入已知量解得