辽宁省沈阳市五校协作体2023-2024学年高二上学期期中考试物理试卷

试卷更新日期：2023-12-28 类型：期中考试

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一、单选题本题共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，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 下列说法正确的是（）

A、密立根通过油滴实验测定了元电荷，质子和电子都是元电荷 B、库仑利用扭秤实验装置测出了万有引力常量 C、安培提出了电场的概念，并提出用电场线来描述电场 D、避雷针利用了带电导体凸起尖锐的地方电荷密集、附近空间电场较强的特点

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2. 避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中央的竖直黑线 $A B$ 代表了避雷针， $C D$ 为水平地面， $M 、 N 、 P$ 是电场中三个点，其中 $M 、 P$ 是关于 $A B$ 直线对称的两个点，下列说法正确是（）

A、 $N$ 点的电势比 $M$ 点的电势高 B、 $M$ 点的场强和 $P$ 点的场强相同 C、将一个试探电荷 $+ q$ 从 $M$ 点移动到 $N$ 点，电场力做正功 D、试探电荷 $- q$ 在 $P$ 点的电势能大于在 $N$ 点的电势能

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3. 在 $x$ 轴上 $O 、 P$ 两点分别放置电荷量为 $q_{1} 、 q_{2}$ 的点电荷，两电荷连线上的电势 $φ$ 随 $x$ 变化的关系如图所示，其中 $A 、 B$ 两点的电势为零， $B D$ 段中 $C$ 点电势最大，则下列判断正确的是（）

A、 $P$ 点放置的是带正电的点电荷 B、 $q_{1} > q_{2}$ C、 $C$ 点的电场强度大于 $A$ 点的电场强度 D、将一带负电的检验电荷从B点移到D点，其电势能先增大后减小

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4. 电流可以在其周围空间激发出磁场，直线电流在空间某点激发的磁场磁感应强度大小满足 $B = \frac{μ I}{2 π r}$ ，其中 $μ$ 为磁导率， $I$ 为电流大小， $r$ 为该点到直线电流的距离。如图所示， $A 、 B 、 C 、 D 、 E$ 是半径为 $R$ 的圆的五等分点，其中 $B 、 C 、 D 、 E$ 四点有垂直于纸面向里的恒定直线电流，大小均为 $I_{0}$ ， A点直线电流大小也为 $I_{0}$ ，方向垂直于纸面向外。磁导率 $μ$ 可以认为是常量，则圆心 $O$ 点的磁感应强度大小为（）

A、 $\frac{μ I_{0}}{π R}$ B、 $\frac{\sqrt{3} μ I_{0}}{2 π R}$ C、 $\frac{3 μ I_{0}}{2 π R}$ D、0

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5. 在如图所示的 $U - I$ 图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻 $R$ 的 $U - I$ 图线。用该电源直接与电阻 $R$ 相连组成闭合电路，由图下面说法错误的是（）

A、电源的电动势为 $3 V$ ，内阻为 $0.5 Ω$ B、电阻 $R$ 的阻值为 $1 Ω$ C、电源的效率为 $50 %$ D、电源的输出功率为 $4 W$

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6. 一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量500 Ω的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间。如用它测量一个未知电阻时，指针指在2mA处，则被测电阻的阻值为（　　）

A、250 Ω B、500 Ω C、750 Ω D、1000 Ω

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7. 如图所示，电路中的电阻均为 $2 Ω$ ，电源电动势为 $3 V$ ，内阻为 $0.5 Ω$ ，电流表、电压表均为理想电表，则电流表和电压表的读数分别为（）

A、 $2.0 A ， 2.5 V$ B、 $1.0 A ， 2.0 V$ C、 $2.0 A ， 2.0 V$ D、 $1.5 A ， 2.5 V$

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8. 如图所示，两根光滑导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为 $θ$ ，一质量为 $m$ 、长为 $L$ 的导体棒 $a b$ 垂直于导轨放置，整个装置处于“垂直于两导轨所在斜面向上的”匀强磁场中。当导体棒 $a b$ 中通有方向从 $a$ 到 $b$ 的恒定电流 $I$ 时，磁场的方向由垂直于斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，导体棒始终静止，则磁感应强度的大小（重力加速度为g）（）

A、一直增大 B、先减小后增大 C、可能为 $\frac{m g s i n θ}{I L}$ D、可能为 $\frac{m g}{I L s i n θ}$

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9. 如图所示，电路中 $E 、 r$ 为电源的电动势和内阻， $R_{1} 、 R_{2} 、 R_{3}$ 为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。开关闭合时，水平放置的平行金属板中间带电小液滴 $P$ 处于静止状态。当滑动变阻器 $R_{4}$ 的滑片向 $a$ 端滑动时，则（）

A、电容器两极板间电势差变小 B、小液滴一定会向上运动 C、电阻 $R_{1}$ 消耗的功率增大 D、若电流表、电压表的示数变化量分别为 $Δ I$ 和 $Δ U$ ，则 $| \frac{Δ U}{Δ I} | < R_{1} + r$

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10. 现有某种直线加速器结构如图甲所示，编号为14号的4块电极板平行放置，极板中心均有一小孔供粒子通过。其中1号和3号板与A接线柱相连，2号和4号板与B接线柱相连，在 $A 、 B$ 接线柱间通以如图乙所示的交变电压，其中电压 $U$ 已知，周期 $T$ 可以根据需要调节。现有一质子从1号板由静止释放，沿直线保持加速运动状态，穿过小孔达到4号板。设质子的电荷量为 $e$ ，质量为 $m$ ， 1、2号板间距为 $d$ ，忽略电场边缘效应及电压变化瞬间所产生的影响，不计质子重力，则（）

A、质子离开3号板时的动量大小为 $2 \sqrt{m e U_{0}}$ B、交变电压的周期为 $d \sqrt{\frac{2 m}{e U_{0}}}$ C、3、4号板间距为 $(\sqrt{2} + \sqrt{3}) d$ D、整个运动过程中质子做匀加速直线运动

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二、实验题本题共2小题，共14分。

11. 某同学要测量一新材料制成的圆柱体的电阻率 $ρ$ 。步骤如下：
⑴用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度 $L =$ $m m$ ；
⑵用螺旋测微器测量其横截面积的直径为D；
⑶用多用电表的电阻“ $\times 10$ ”挡来粗略测量圆柱体的电阻，按正确的步骤操作，表盘示数如图2所示，则该电阻的阻值约为 $Ω$ ；
⑷该同学想用伏安法更精确地测量圆柱体电阻 $R$ ，现有的器材及其代号和规格如下：
A．电流表 $A_{1}$ （量程 $0 \sim 5 m A$ ，内阻约 $50 Ω$ ）；
B．电流表 $A_{2}$ （量程 $0 \sim 15 m A$ ，内阻约 $30 Ω$ ）；
C．电压表 $V_{1}$ （量程 $0 \sim 3 V$ ，内阻约 $10 k Ω$ ）；
D．电压表 $V_{2}$ （量程 $0 \sim 15 V$ ，内阻约 $25 k Ω$ ）；
E．直流电源 $E$ （电动势 $4 V$ ，内阻不计）；
F．滑动变阻器 $R_{1}$ （阻值范围 $0 \sim 15 Ω$ ，允许通过的最大电流 $2.0 A$ ）；
G．滑动变阻器 $R_{2}$ （阻值范围 $0 \sim 5 k Ω$ ，允许通过的最大电流 $0.5 A$ ）；
H．待测圆柱体；
I．开关 $S$ ；导线若干；
⑸为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在下面框中画出测量的电路图。（所选器材要标明器材后的符号）
⑹由该电路图测量出待测圆柱体的电阻 $R$ ；
⑺该电路图由于系统误差使电阻的测量值（填“偏小”、“偏大”或“不变”）。
⑻圆柱体的电阻率的表达式为 $ρ =$ （用所给字母表示）。

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12. 叠层电池具有体积小输出电压高的特点，某实验小组欲测量一块叠层电池的电动势和内阻，所用器材如下：
待测叠层电池（电动势约为 $9 V$ ，内阻约为十几欧）；
电流表（量程为 $1 m A$ ，内阻 $R_{A} = 30 Ω$ ）；
电阻箱（最大电阻值 $R_{m} = 9999.9 Ω$ ）；
定值电阻 $R_{0}$ （ $R_{0}$ 约为几十欧）；
开关 $S$ 一个、单刀双掷开关 $K$ 一个、导线若干。

(1)、如图所示是甲同学设计的测量定值电阻阻值的电路图，按图连接好器材后，先将电阻箱的阻值调到（填“最大阻值”或“零”），将 $K$ 接到1端，闭合S，记下电流表的读数 $I_{1}$ ，再将 $K$ 接到2端，调节电阻箱，使电流表的读数仍为 $I_{1}$ ，记下电阻箱此时的阻值为 $9949.9 Ω$ ，则定值电阻的阻值 $R_{0} =$ $Ω$ 。

(2)、如图所示是乙、丙两位同学设计的测量电源电动势和内阻的实验电路图，其中（填“乙”或“丙”）同学的实验电路更加合理。

(3)、按（2）中所选的电路图连接器材，进行实验， $I$ 为电流表示数，根据测量的数据做出 $\frac{1}{I} - R$ 图线如图丁所示，图线的斜率为 $k$ ，则电源的电动势 $E =$ （用 $k 、 R_{0}$ 和 $R_{A}$ 表示）。

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三、解答题本题共3小题，共40分。

13. 直流电动机在生产、生活中有着广泛的应用。如图所示，一直流电动机 $M$ 和电灯 $L$ 并联之后接在直流电源上，电动机内阻 $r_{1} = 0.5 Ω$ ，电灯灯丝电阻 $R = 9 Ω$ （阻值认为保持不变），电源电动势 $E = 12 V$ ，内阻 $r = 1 Ω$ ，开关 $S$ 闭合，电动机正常工作时，电压表读数为 $9 V$ 。求：

(1)、流过电源的电流为多大？

(2)、流过电动机的电流为多大？

(3)、电动机的机械效率。

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14. 如图所示，竖直固定的光滑绝缘轨道处在水平向右的匀强电场中，轨道的倾斜部分 $M N$ 倾角 $θ = 53 °$ ，水平部分 $N P$ 与倾斜轨道 $M N$ 平滑连接，圆心为 $O$ 、半径为 $R$ 的圆弧轨道 $P Q J K$ 与 $N P$ 相切于 $P$ 点。现有一质量为 $m$ 、电荷量为 $+ q$ 的带电小球（可视为质点）从 $M$ 点由静止释放，小球可沿轨道运动。已知电场强度大小 $E = \frac{3 m g}{4 q}$ ，轨道水平段 $N P$ 长度 $S_{N P} = 4 R$ ，重力加速度为 $g$ ，空气阻力不计， $s i n 53 ° = 0.8 ， c o s 53 ° = 0.6$ 。

(1)、当小球释放高度 $h = 9.6 R$ 时，求小球到达 $P$ 点时的速度大小；

(2)、当小球释放高度 $h = 9.6 R$ 时，求小球运动到与 $O$ 点等高的 $Q$ 点时受到轨道弹力的大小；

(3)、如果其他条件不变，仅将小球带电量变为 $- q$ ，要使小球在运动过程中不脱离圆弧轨道，求小球释放高度 $h$ 的取值范围。

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