浙江省杭州师大学附属名校2023-2024学年高二上学期期中物理试题

试卷更新日期：2024-04-03 类型：期中考试

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一、单项选择（共13题，每小题3分；满分39分）

1. 历史上第一次发现电流磁效应的科学家是（　　）

A、法拉第 B、奥斯特 C、麦克斯韦 D、安培

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2. 下列说法正确的是（　　）

A、磁感应强度是矢量，其单位是Wb B、磁通量是矢量，其正负代表方向 C、电感线圈的自感系数与电流的变化率成正比 D、金属探测器是利用涡流工作，而变压器铁芯用硅钢片替代是为了减小涡流

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3. 一线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，得到的交变电流的电动势瞬时值表达式为 $e = 220 s i n 314 t (V)$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、该交变电流电动势的有效值为220V B、该线圈匀速转动的转速约为3000r/min C、当仅将线圈的转速提高时，电动势的峰值不发生变化 D、将该交变电流加在标称为220V的灯泡上时，灯泡能正常发光

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4. 扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫。如图为某款扫地机器人，其由 $D C 14.8 V / 2200 m A \cdot h$ 的锂电池供电，额定功率为 $35 W$ 。当锂电池剩余电量为总容量的20%时，扫地机器人就自动回座机充电。结合上述信息，下列说法中正确的是（　　）

A、题中“ $m A \cdot h$ ”是电能的单位 B、该机器人电机的额定电流为 $2.46 A$ C、正常工作时机器人电动机每秒钟输出 $35 J$ 动能 D、电池充满后机器人正常工作约 $45 m i n$ 后回座机充电

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5. 下面是某同学对一些概念及公式的理解，其中正确的是（　　）

A、根据公式 $C = \frac{Q}{U}$ 可知，电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比 B、根据公式 $ρ = \frac{S R}{l}$ 可知，金属电阻率与导体的电阻成正比 C、根据电动势 $E = \frac{W}{q}$ 可知，电动势E的大小等于W和q的比值，但与W的大小和q的大小无关，只由电源本身决定 D、根据公式 $W = U I t$ 可知，该公式只能求纯电阻电路的电流做功

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6. 如图所示，一重力不计的带电粒子由平行板的极板边缘以平行极板的速度射入，经过一段时间由下极板的边缘离开，已知两极板之间的距离为d、两极板的长度为L、粒子在极板间运动的时间为t。则下列说法正确的是（　　）

A、水平方向上前 $\frac{L}{2}$ 与后 $\frac{L}{2}$ 电场力做功比值为1：1 B、竖直方向上前 $\frac{d}{2}$ 与 $\frac{d}{2}$ 所需时间的比值为1：1 C、前 $\frac{t}{2}$ 与后 $\frac{t}{2}$ 电势能变化量的比值为1：1 D、前 $\frac{t}{2}$ 与后 $\frac{t}{2}$ 竖直方向下落的高度比值为1：3

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7. 回旋加速器是一种加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。下列说法中正确的是（　　）

A、只增大金属盒的半径，带电粒子离开加速器的动能不变 B、只增大磁场的磁感应强度，接交流电源的周期变大 C、只增大狭缝间的加速电压，带电粒子离开加速器时的动能增大 D、只增大狭缝间的加速电压，带电粒子在加速器中运动的时间变小

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8. 如图甲所示，一根电阻R＝4Ω的导线绕成半径d＝2m的圆环，在圆内部分区域存在变化的匀强磁场，中间S形虚线是两直径均为d的半圆，磁感应强度随时间的变化如图乙所示（磁场垂直于纸面向外为正，电流顺时针方向为正），关于环中感应电流—时间图像，下列选项中正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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9. 半径分别为r和2r同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、电阻为R的均匀金属棒 $A B$ 置于圆导轨上面， $B A$ 的延长线通过圆导轨中心O ，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B ，方向竖直向下。在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器。金属棒在水平外力作用下以角速度 $ω$ 绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。导轨电阻不计。下列说法正确的是（　　）

A、金属棒中电流从A流向B B、金属棒两端电压为 $\frac{3}{4} B ω r^{2}$ C、电容器的M板带负电 D、电容器所带电荷量为 $\frac{3}{2} C B ω r^{2}$

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10. 低碳环保是我们追求的生活方式。如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被铝板吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是（　　）

A、烟尘带正电 B、同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大 C、同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小 D、同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大

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11. 下列关于磁场的应用，正确的是（　　）

A、图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电场的电压U B、图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极 C、图丙是速度选择器示意图，速度方向从P到Q，不考虑重力的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 $v = \frac{B}{E}$ D、图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转

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12. 如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为 $n : 1$ ，原线圈接电压为 $u = U_{0} s i n ω t$ 的正弦交流电压，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时理想电流表的示数为I ，已知重力加速度为g ，下列说法正确的是（　　）

A、电动机两端电压为IR B、原线圈中的电流为nI C、电动机消耗的电功率为 $\frac{U_{0} I}{\sqrt{2} n}$ D、重物匀速上升的速度为 $\frac{I (U_{0} - n I R)}{\sqrt{2} n m g}$

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13. 某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S ，匝数为N ，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间 $t_{1}$ 后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为 $θ$ 处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（　　）

A、 $\frac{N B S s i n θ}{t_{1}}$ ，逆时针 B、 $\frac{N B S c o s θ}{t_{1}}$ ，逆时针 C、 $\frac{N B S s i n θ}{t_{1}}$ ，顺时针 D、 $\frac{N B S c o s θ}{t_{1}}$ ，逆时针

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二、不定项选择（共2小题，每小题至少有一个答案正确，每小题3分，多选，错选均不给分，共6分）

14. 关于电场，下列说法正确的是（）

A、电场是物质存在的一种形式 B、电场力一定对正电荷做正功 C、电场线是实际存在的线，反映电场强度的大小和方向 D、静电场的电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面

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15. 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、高为b、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场B中，当通入方向向右的电流I后，元件的前、后表面间出现电压U ，以此控制屏幕的熄灭。则元件的（　　）

A、前表面的电势比后表面的高 B、前、后表面间的电压U与I无关 C、前、后表面间的电压U与b成反比 D、自由电子受到的洛伦兹力大小为 $\frac{e U}{a}$

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三、填空题（共2小题，共14分）

16. 某同学要测量一均匀新材料制成的导电圆柱体的电阻率ρ ，进行了如下实验操作：

(1)、用螺旋测微器测量圆柱体直径如图甲所示，由图可知其直径D= $m m$ ；用游标卡尺测量圆柱体的长度L如图乙所示，由图可知其长度L= $c m$ 。

(2)、用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测量此圆柱体的电阻，表盘示数如图丙所示，则该电阻的阻值为Ω；

(3)、该同学想用伏安法更精确地测量其电阻，现有器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻R_x：
电流表A（量程 $0 \sim 30 m A$ ，内附约 $30 Ω$ ）；
电压表V（量程 $0 \sim 3 V$ ，内阻约 $10 k Ω$ ）；
直流电源E（电动势4V，内阻不计）；
滑动变阻器R（阻值范围 $0 \sim 15 Ω$ ，允许通过的最大电流 $2.0 A$ ）；
开关S以及导线若干
为减小测量误差，请在图中虚线框内画出完整的实验原理电路图；

(4)、正确连接实验电路，测得多组电压表示数U和对应电流表的示数I ，通过描点作出的U-I图像为一条过原点的倾斜直线，其斜率为k ，则该材料的电阻率ρ=（用k、L、D三个物理量表述）；

(5)、由于电表内阻的影响，实验中电阻率的测量值（选填“大于”或“小于”）真实值。

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17. 某学习小组利用图甲电路测量干电池的电动势E和内阻r（约 $2 Ω$ ），其中R为电阻箱， $R_{1}$ 为定值电阻，其实验步骤如下：

(1)、测量R的阻值，断开开关S，先将多用电表选择开关旋至欧姆挡“×1”倍率，进行欧姆调零，测量 $R_{1}$ 时的示数如图乙所示，则其读数为 $Ω$ ；

(2)、将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，闭合开关S，调节并记下电阻箱阻值R和电压表的示数U ，则接a点的那支表笔是（选填“红”或“黑”）表笔；

(3)、多次改变电阻箱的阻值R ，记录下对应的电压U；

(4)、以 $\frac{1}{U}$ 为纵轴、 $\frac{1}{R}$ 为横轴，根据实验数据作出 $\frac{1}{U} - \frac{1}{R}$ 图线如图丙所示；

(5)、若不考虑多用电表对电路的影响，结合图丙可知，干电池的电动势 $E =$ V，内阻 $r =$ $Ω$ （计算结果均保留两位有效数字）。

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四、计算题（共4小题，18-20每题10分，21题11分共41分）

18. 用细线将质量为4×10^-3kg的带电小球P悬挂在O点下，当空中有方向为水平向右，大小为1×10⁴N/C的匀强电场时，小球偏转37°后处在静止状态。

(1)、分析小球的带电性质；

(2)、求小球的带电量。

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19. 如图所示的电路中， $R_{1} = 0.5 Ω$ ， $R_{2} = 3 Ω$ ，电源电动势 $E = 6 V$ ，电动机线圈电阻为 $r_{0} = 0.6 Ω$ ，若开关闭合后铭牌上标有“3V、6W”的电动机刚好正常工作，求：

(1)、电源内阻为多少？

(2)、电动机的机械效率为多少？

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20. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻 $R = 0.1 Ω$ ，边长 $l = 0.2 m$ 。求

(1)、在 $t = 0$ 到 $t = 0.1 s$ 时间内，金属框中的感应电动势E；

(2)、 $t = 0.05 s$ 时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；

(3)、在 $t = 0$ 到 $t = 0.1 s$ 时间内，金属框中电流的电功率P。

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21. 如图为离子探测装置示意图．区域I、区域Ⅱ长均为L=0.10m，高均为H=0.06m．区域I可加方向竖直向下、电场强度为E的匀强电场；区域Ⅱ可加方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，区域Ⅱ的右端紧贴着可探测带电粒子位置的竖直屏．质子束沿两板正中间以速度v=1.0×10⁵m/s水平射入，质子荷质比近似为 $\frac{q}{m}$ =1.0×10⁸C/kg．（忽略边界效应，不计重力）

(1)、当区域I加电场、区域Ⅱ不加磁场时，求能在屏上探测到质子束的外加电场的最大值E_max；

(2)、当区域I不加电场、区域Ⅱ加磁场时，求能在屏上探测到质子束的外加磁场的最大值B_max；

(3)、当区域I加电场E小于（1）中的E_max ，质子束进入区域Ⅱ和离开区域Ⅱ的位置等高，求区域Ⅱ中的磁场B与区域I中的电场E之间的关系式．

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