浙江省杭州市源清中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题

试卷更新日期：2024-03-07 类型：期中考试

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一、单选题Ⅰ（每小题3分，共39分。每个小题只有一个选项正确）

1. 下列物理量是矢量的（　　）

A、电压 B、磁感应强度 C、电流强度 D、磁通量

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2. 下列物理学史说法正确的是（　　）

A、麦克斯韦预言并通过实验捕捉到了电磁波，证实了自己提出的电磁场理论 B、安培发现了电流磁效应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入 C、电磁感应定律是由法拉第提出的 D、普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念

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3. 某导体中的电流与其两端电压的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、导体是非线性元件，曲线上某点切线的斜率表示相应状态的电阻 B、导体两端加5V电压时，导体的电阻为10Ω C、随着导体两端电压的增大，导体的电阻不断减小 D、导体两端加12V电压时，每秒内通过导体横截面的电量为1.5C

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4. 甲、乙为不同材料制成的两个长方体金属导电板，长、宽、高均分别为a、b、c，其中a＞b＞c，如图，它们的外形完全相同。现将甲、乙两金属导电板按下图两种方式接入同一电源时，若回路中的电流相同，那么甲、乙两金属导电板的电阻率之比为（　　）

A、 $\frac{c^{2}}{a^{2}}$ B、 $\frac{a^{2}}{b^{2}}$ C、 $\frac{a c}{b^{2}}$ D、 $\frac{a^{2}}{b c}$

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5. 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“iRobot”扫地机器人，已知其电池容量2000mAh，额定工作电压15V，额定功率30W，则下列说法正确的是（　　）

A、扫地机器人的电阻是10Ω B、题中“mAh”是能量的单位 C、扫地机器人正常工作时的电流是2A D、扫地机器人充满电后一次工作时间约为4h

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6. 如图所示，某同学测量未知电阻R时，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点，他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化，则下列说法中正确的是（　　）

A、应选择电流表内接电路，测量值等于真实值 B、应选择电流表内接电路，测量值大于真实值 C、应选择电流表外接电路，测量值大于真实值 D、应选择电流表外接电路，测量值小于真实值

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7. 高邮是全国最大的路灯生产基地，图甲是某公司生产的太阳能+电池一体化路灯，其内部原理图如图乙，R₂为光敏电阻（光照强度减小时，其电阻值增大）。当天逐渐变亮时，下列判断正确的是（　　）

A、电路的总电阻变大 B、通过光敏电阻的电流变小 C、小灯泡变暗 D、电压表的示数变小

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8. “中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。关于电磁波下列说法正确的是（）

A、电磁波不能在水中传播 B、红外线的波长比紫外线的长 C、用手机通话时没有利用电磁波 D、不同电磁波在真空中传播速度不同

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9. 如图所示，一螺线管的线圈匝数为n，横截面积为S，当接入稳定直流电源时，螺线管内部磁场可看作匀强磁场，磁感应强度大小为B，放在螺线管上方的小磁针的N极指向左侧，由此可判断（　　）

A、导线a端接电源负极 B、螺线管内部磁场的方向向左 C、通过线圈的磁通量为 $n B S$ D、通过线圈的磁通量为 $B S$

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10. 利用如图所示的电流天平，可以测量匀强磁场中的磁感应强度 $B$ 。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为 $n$ ， $b$ 段导线水平且长为 $l$ ，磁感应强度方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态。当从外界向线圈中通入图示电流 $I$ 时，通过在右盘加质量为 $m$ 的小砝码使天平重新平衡，重力加速度为 $g$ 。下列说法中正确的是（）

A、若仅将电流反向，可以再往右盘内加入质量为 $m$ 的小砝码使天平平衡 B、磁场的磁感应强度越强，通以图示电流后，为使天平平衡往右盘加入的小砝码质量越小 C、线圈受到的安培力大小为 $m g$ ，方向竖直向下 D、由以上测量数据可以求出磁感应强度 $B = \frac{m g}{n I l}$

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11. 如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O₁ ，乙的圆心为O₂ ，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO₁=O₁b=bO₂=O₂c，此时a点的磁感应强度大小为B₁ ， b点的磁感应强度大小为B₂。当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为（　　）

A、 $B_{1} - \frac{B_{2}}{2}$ B、 $B_{2} - \frac{B_{1}}{2}$ C、B₂﹣B₁ D、 $\frac{B_{1}}{3}$

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12. 如图甲所示，圆形线圈 $P$ 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管 $Q$ ， $P$ 和 $Q$ 共轴， $Q$ 中通有变化的电流 $i$ ，电流随时间变化的规律如图乙所示， $t_{1}$ 时刻电流方向如图甲中箭头所示。 $P$ 所受的重力为 $G$ ，桌面对 $P$ 的支持力为 $F_{N}$ ，则（　　）

A、 $t_{1}$ 时刻 $F_{N} ＞ G$ ， $P$ 有扩张的趋势 B、 $t_{2}$ 时刻 $F_{N} = G$ ，此时穿过 $P$ 的磁通量变化率为 $0$ C、 $t_{3}$ 时刻 $F_{N} = G$ ，此时 $P$ 中无感应电流 D、 $t_{4}$ 时刻 $F_{N} ＜ G$ ，此时穿过 $P$ 的磁通量最小

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13. 如图所示，圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿直径AB方向从A点射入磁场中，分别从圆弧上的P、Q两点射出，下列说法正确的是（　　）

A、两粒子分别从A到P、Q经历时间之比为3∶1 B、粒子在磁场中做匀速圆周运动周期之比为2∶1 C、粒子在磁场中速率之比为1∶3 D、粒子在磁场中运动轨道半径之比为3∶1

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二、选择题Ⅱ（每小题3分，共6分，每个小题至少有一个选项符合题目要求。全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

14. 如图甲所示，一对光滑平行金属导轨与水平面成 $α$ 角，两导轨的间距为l，两导轨顶端接有电源，将一根质量为m的直导体棒ab垂直放在两导轨上。已知通过导体棒的电流大小恒为I，方向由a到b，图乙为沿 a→b方向观察的侧视图。若重力加速度为g，在两导轨间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在导轨上保持静止，则（　　）

A、导体棒受2个力的作用 B、安培力的方向沿斜面向上 C、安培力的大小为 $m g \tan α$ D、保持通过导体棒的电流不变，改变两导轨间的磁场方向，导体棒在导轨上仍保持静止，磁感应强度B的最小值是 $\frac{m g \sin α}{I l}$

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15. 磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A、甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压成正比 B、乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同 C、丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，N侧带负电荷 D、丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压与a、b有关

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三、实验题（本题有2个小题，共15分）

16. 某同学要测量一个由均匀新材料制成的实心圆柱体电阻的电阻率，步骤如下：

(1)、用螺旋测微器测量其直径d如图甲所示，可知其直径为mm。用游标卡尺测量其长度l如图乙所示，可知其长度为mm。

(2)、用多用电表的欧姆挡测量金属电阻R_x ，选择欧姆挡“×10”后，发现指针如丙图a所示，以下给出的是接下来可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆调零旋钮，把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上。
a.将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔
b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出R_x的阻值后，断开两表笔
c.旋转S使其尖端对准欧姆挡“×100”
d.旋转S使其尖端对准欧姆挡“×1”
e.旋转S使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔
按正确的操作步骤测此电阳，表盘的示数如图丙b，则该圆柱体的阻值约为Ω。

(3)、为更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下：
A.电流表（0~200mA，约1.0Ω）
B.电流表（0~0.6A，约0.1Ω）
C.电压表（0~3V，约6kΩ）
D.电压表（0~15V，约6kΩ）
E.滑动变阻器（0~10kΩ，2A）
F.滑动变阻器（0~20Ω，0.5A）
G.蓄电池（5V，0.05Ω）
H.开关一个，带夹子的导线若干
为使测量尽量准确，电压表应选，电流表应选，滑动变阻器应选（填器材代号）。

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17. 某同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材和参考电路：
电压表 $V_{1}$ （量程 $3 V$ ，内阻约 $6 k Ω$ ）             电压表 $V_{2}$ （量程 $15 V$ ，内阻约 $6 k Ω$ ）
电流表 $A_{1}$ （量程 $0.6 A$ ，内阻约 $0.1 Ω$ ）          电流表 $A_{2}$ （量程 $3 A$ ，内阻约 $1 Ω$ ）
滑动变阻器 $R_{1}$ （最大阻值 $3 k Ω$ ）                 滑动变阻器 $R_{2}$ （最大阻值 $10 Ω$ ）
开关，导线若干
A.                  B.

(1)、选用合适器材后，应选择（填写A或B）。

(2)、另外一个同学为了减小计算误差，将测得的数据在坐标纸上描点如图。求出电动势E为V，内阻r为 $Ω$ 。（均保留小数点后两位）

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四、解答题（本题有4个小题，共40分）

18. 如图，一电荷量 $q = 3 \times 10^{- 4} C$ 带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点。S合上后，小球静止时，细线与竖直方向的夹角 $α = 37 °$ 。已知两板相距 $d = 0.2 m$ ，电源电动势 $E = 6 V$ ，内阻 $r = 2 Ω$ ，电阻 $R_{1} = 4 Ω$ ， $R_{2} = R_{3} = R_{4} = 12 Ω$ ， g取 $10 m / s^{2}$ ， $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，求：
（1）流过电源的电流；
（2）两板间电场强度的大小；
（3）小球的质量。

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19. 间距为 $L = 20 cm$ 的光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计电动势为E的电源相连，右端与半径为L的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量 $m = 60 g$ 电阻 $R = 1 Ω$ 、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为 $B = 0.5 T$ ，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时细线水平，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，不考虑导体棒切割磁感线的影响，导轨电阻不计， $\sin 53 ° = 0.8$ ， $\cos 53 ° = 0.6$ 。回答下列问题：
（1）磁场方向如何?
（2）求电源电动势E大小：
（3）若只将磁感应强度变为 $B' = \frac{2}{3} T$ ，导体棒在向上摆动过程中的最大速度是多大?（计算结果可用根号表示）

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20. 如图所示，一质量为 $m$ 、电荷量为 $q (q > 0)$ 的粒子从静止开始经加速电压为 $U$ 的电场加速后，进入速度选择器，速度选择器中的匀强磁场的磁感应强度大小为 $B_{1}$ ，粒子射出速度选择器后进入静电分析器，静电分析器两端中心位置 $M$ 和 $N$ 处各有一个小孔，通道中心轴线的半径为 $R$ ，通道内存在均匀辐向电场，粒子从 $N$ 孔射出后沿半径方向进入环形匀强磁场且刚好未进入小圆区域。已知环形磁场的外半径为 $R$ ，内半径为 $\frac{R}{2}$ 。可能用到的数据 $sin 53 ° = 0.8$ 。求：
（1）速度选择器和静电分析器中的电场强度大小 $E_{1}$ 和 $E_{2}$ ；
（2）环形磁场的磁感应强度的大小 $B_{2}$ ；
（3）粒子在环形磁场中的运动时间 $t$ 。

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21. 如图所示是一个研究带电粒子在磁场中运动的实验仪器原理图。在y轴上坐标为（0，a）的A点上有一电子发射源，能向与y轴正方向左右夹角各在90°范围内均匀发射速度大小为v₀的电子。在x轴上BC范围内有电子接收装置，B点的坐标为（ $\sqrt{3} a$ ， 0），在整个空间加上垂直纸面的匀强磁场时，发现从A点垂直于y轴水平向右射出的速度大小为v₀的电子恰好在接收装置上的B点上侧被接收。已知元电荷为e，电子质量为m，只考虑电子在纸面内的运动，忽略相对论效应，不计重力。
（1）求空间分布的匀强磁场磁感应强度的大小和方向；
（2）若从A点向第一象限射出的速度大小为v₀的所有电子恰好全部被接收装置上侧接收，试求接收装置BC的长度L；
（3）试求从A点射出被BC收集的电子占所有电子的百分比。

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