【期中真题】山东省青岛第二中学2022-2023学年高二上学期期中物理试题.zip

青岛二中2022—2023学年第一学期期中考试—高二试题

物理

一、单项选择题：本题包括8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 如图，厚薄均匀的长方体金属导体ab、bc的长度之比为。将C与D接入电压不变的电路中时，通过该导体的电流为I，若换A与B接入原电路中，则通过该导体的电流为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】根据电阻决定式可知，将A、B接入电路中时，电阻大小为

将C、D接入电路中时，电阻大小为

故两种情况下电阻之比为

且电压不变，由欧姆定律可知电压不变，电流与电阻成反比，电流之比为4：9，将C与D接入电压不变的电路中时，通过该导体的电流为I，若换A与B接入原电路中，则通过该导体的电流为，故D正确ABC错误。

故选D。

2. 实现粒子间的高速碰撞是研究粒子的基本实验手段。北京正负电子对撞机的储存环可视作近似圆形轨道，当环中运行的电子数目为个，环中电子以光速的运动时形成10mA的电流。由此可知：此存储环的周长为（　　）（已知光速，电子的电荷量）

A. 100米 B. 120米 C. 240米 D. 480米

【答案】C

【解析】

【详解】设存储环的周长为l，有

又

根据电流的定义，有

联立，可得

故C正确；ABD错误。

故选C。

3. 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，电灯灯丝电阻（阻值保持不变），电源电动势E=24V，内阻。开关S闭合，电动机正常工作时，电压表读数为18V。则下列说法不正确的是（　　）

A. 流过电源的电流6A B. 电动机的输入功率等于25W

C. 流过电动机的电流5A D. 电动机对外输出的机械功率65W

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，有

解得

故A正确，与题意不符；

C．流过灯泡的电流为

则流过电动机的电流为

故C正确，与题意不符；

B．电动机的输入功率

故B错误，与题意相符；

D．电动机发热功率为

则对外输出的机械功率为

故D正确，与题意不符。

本题选不正确的故选B。

4. 电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，电容器的电容为C，如图所示。闭合开关S，增大电阻箱R阻值的过程中，电压表示数的变化量为U，电流表示数的变化量为I，则下列说法中正确的是（   ）

A.  B.

C. 电容器电量的增加量为2CU D. 电阻R0两端电压的减小量小于U

【答案】D

【解析】

【详解】A．由电路图可知，电压表测得是滑动变阻器两端的电压，电流为干路电流，所以利用电压表的值与电流表的值相比算出的是滑动变阻器的阻值，即

A错误；

B．根据闭合电路欧姆定律得

U = E－I(R0＋r)

由数学知识得知

B错误；

CD．闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电路中电流减小，由欧姆定律分析得知

U = E－I(R0＋r)

电阻R0两端的电压减小，R两端的电压增大，而它们的总电压即路端电压增大，所以电阻R0两端的电压减小量小于U，电容器两极板间的电压等于R两端的电压，可知电容器板间电压增大，带电量增大，增大量为CU，C错误，D正确。

故选D。

5. 在如图所示的U-I图像中，直线I为某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，曲线Ⅲ为某一小灯泡L的U-I曲线，曲线Ⅲ与直线I的交点为（1.5A，0.75V），该点的切线与横轴交点坐标为（1.0A，0），用该电源直接与电阻R或小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（　　）

A. 电源电动势为3V，内阻为0.5Ω

B. R为定值电阻，其阻值为0.5Ω

C. L接入电源时的电阻为1.5Ω

D. R接入电源时电源的输出功率大于L接入电源时电源的输出功率

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图像I可知，电源电动势：E=3.0V，短路电流：I短=2.0A，电源内阻

Ω=1.5Ω

故A错误；

B．由图像Ⅱ可知，定值电阻

Ω=1.5Ω

故B错误；

C．曲线Ⅲ与直线Ⅰ的交点为（1.5A，0.75V），电源的路端电压为0.75V，干路电流为1.5A，L接入电源时的电阻

Ω=0.5Ω

故C错误；

D．R接入电源时电源的输出功率

=UI=1.5×1.0W=1.5W

L接入电源时电源的输出功率

=0.75×1.5W=1.125W

故R接入电源时电源的输出功率大于L接入电源时电源的输出功率，故D正确。

故选D。

6. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器总电阻为R，所有电表均为理想表。当滑片由左向右滑动时，关于各表示数变化描述正确的是（　　）

A. 示数一直减小 B. 示数先增大再减小

C. 示数先减小再增大 D. V示数先增大再减小

【答案】A

【解析】

【详解】AC．滑片由左向右滑动时，变阻器在干路中左端部分电阻增大，在右端部分电阻减小，由于右端部分与电阻R1并联，并联电阻小于支路电阻，可知并联部分减小量小于变阻器左端部分电阻的增加量，则总电阻增大，总电流减小，故示数一直减小。变阻器右端部分的电阻减小，根据并联电路电流分配关系，可知电阻R1分得的电流减小，则的示数一直在减小，故A正确，C错误；

B．设变阻器右部分电阻为x，且取值大小范围为

则左部分为，由闭合电路欧姆定律可知

由并联电路的电流分配关系可知

解得

化简可得

由数学知识可得，此式分母中的关于x的二次解析式的对称轴为，因电源内阻r与R大小未知，无法确定对称轴在x的范围内，故无法确定此式分母大小如何变化，则示数无法判断，故B错误；

D．总电流减小，内电压减小，则路端电压增大，故电压表V示数一直增大，故D错误。

故选A。

7. 为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上、下底面方向加一磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（　　）

A. 若污水中带正电离子较多，则前表面比后表面电势高

B. 若污水中带负电离子较多，则前表面比后表面电势高

C. 污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大

D. 污水流量Q与U成正比，与a、b无关

【答案】D

【解析】

【详解】AB．正、负离子向右移动，受到洛伦兹力，根据左手定则，正离子向后表面偏，负离子向前表面偏，所以前表面比后表面电势低，故AB错误；

CD．最终正、负离子会受到电场力、洛伦兹力而处于平衡，有

即

而污水流量

可知与离子的浓度无关，与成正比，与无关，故C错，D正确。

故选D。

8. 如图甲所示，线圈ab中通有如图乙所示的电流，电流正方向为从a到b，在这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，则（　　）

A. 从左向右看，感应电流的方向先为顺时针，后为逆时针

B. 从左向右看，感应电流的方向先为逆时针，后为顺时针

C. 从左向右看，感应电流的方向始终为顺时针

D. 从左向右看，感应电流的方向始终为逆时针

【答案】C

【解析】

【详解】根据题意可知，由于电流从a到b为正方向，当电流是从a流向b，由右手螺旋定则可知，螺线管的磁场的方向水平向右，则穿过铝环的磁场水平向右，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环上的感应电流顺时针（从左向右看）；当电流是从b流向a，由右手螺旋定则可知，穿过铝环的磁场水平向左，当电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可得，所以感应电流顺时针（从左向右看），故电流方向不变，故C正确ABD错误。

故选C。

二、多项选择题：本题包括4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

9. 如图，一根绝缘细杆固定在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，杆和磁场垂直，与水平方向成角。杆上套一个质量为m、电量为＋q的小球。小球与杆之间的动摩擦因数为，从A点开始由静止释放小球，使小球沿杆向下运动。设磁场区域很大，杆足够长。已知重力加速度为g。则下列叙述中正确的是（　　）

A. 小球运动的速度先增大后不变

B. 小球运动的加速度先增大到，然后减小到零

C. 小球的速度达到最大速度一半时加速度一定是

D. 小球的速度达到最大速度一半时加速度可能是

【答案】ABC

【解析】

【详解】AB．由题意，小球由静止释放后沿杆向下运动，一定先做加速运动，根据左手定则可知小球受到洛伦兹力方向垂直杆向上，随着小球速度增大，洛伦兹力增大，球与杆之间的弹力减小，所受摩擦力减小，所以加速度增大，当小球速度增大至满足时，小球与杆之间弹力减小至零，加速度达到最大值，为

之后随着速度进一步增大，小球速度开始满足，则小球开始与杆之间再次产生弹力且逐渐增大，小球所受摩擦力增大，当摩擦力增大至与重力沿杆向下的分力平衡时，小球加速度减小至零，速度达到最大值，且此后保持速度不变，故AB正确；

CD．设小球最大速度为vm，则根据前面分析可知

解得

小球加速度最大时的速度大小为

因为小球释放瞬间一定满足

联立以上三式可得

所以当小球速度达到时，小球已经进入加速度从最大值减小至零的运动阶段，此时杆对球的弹力垂直于杆向下，根据牛顿第二定律有

解得

故C正确，D错误

故选ABC。

10. 、两个离子同时从匀强磁场的直边界的、点分别以和（与边界的夹角）射入磁场，又同时分别从、点穿出，如图所示．设边界上方的磁场范围足够大，下列说法中正确的是（    ）

A. 为正离子，的负离子

B. 、两离子运动半径之比

C. 、两离子速率之比为

D. 、两离子的比荷之比为

【答案】BD

【解析】

【详解】A向右偏转，根据左手定则知，A为负离子，B向左偏转，根据左手定则知，B为正离子，故A错误．

离子在磁场中做圆周运动，由几何关系可得r=，l为PQ距离，sin60°：sin30°＝：1，则A、B两离子的半径之比为1：，故B正确．离子的速率v=，时间相同，半径之比为1：，圆心角之比为2：1，则速率之比为2：，故C错误．根据r=知，，因为速度大小之比为2：，半径之比为1：，则比荷之比为2：1．故D正确．故选BD．

点睛：本题考查了粒子在磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程，掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及掌握粒子在磁场中的半径公式，并能灵活运用．

11. 如图甲所示，水平传送带足够长，沿顺时针方向匀速运动，某绝缘带电物块无初速度地从最左端放上传送带。该装置处于垂直纸面向外的匀强磁场中，物块运动的图像如图乙所示，物块带电量保持不变，下列说法正确的是（　　）

A. 物块带负电

B. 1s后物块与传送带共速，所以传送带的速度为0.5m/s

C. 若增大传送带的速度，其他条件不变，则物块最终达到的最大速度也会增大

D. 传送带的速度可能比0.5m/s大

【答案】AD

【解析】

【详解】A．若物块带正电，洛伦兹力向下，根据牛顿第二定律得

解得 ，随着v增大，加速度a增大，速度图像的斜率增大，图像向上弯曲，与乙图不符合；

若物块带负电，洛伦兹力向上，根据牛顿第二定律得

解得 ，随着v增大，加速度a减小，速度图像的斜率减小，图像向下弯曲，与乙图符合；

综上所述，物块一定带负电，A正确；

BCD．1s后物块开始做匀速直线运动，合力等于零，有两种可能：

①与传送带共速，随传送带一起做匀速直线运动，传送带的速度一定等于0.5m/s；

②物块飘起来，洛伦兹力等于重力，物块以0.5m/s做匀速直线运动，传送带的速度大于或等于0.5m/s，若增大传送带的速度，其他条件不变，物块仍然以0.5m/s运动，速度不会增大，BC错误，D正确。

故选AD。

12. 下图是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频交流电源相连。现分别加速氘核（）和氦核（），下列说法正确的是（　　）

A. 它们的最大速度相同

B. 它们的最大动能相同

C. 两次所接高频交流电源的频率相同

D. 仅增大高频交流电源的频率即可增大粒子的最大动能

【答案】AC

【解析】

【详解】A．设回旋加速器D形盒的半径为R，粒子的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有

解得

因为氘核和氦核的比荷相同，所以它们的最大速度相同，故A正确；

BD．粒子最大动能为

因为氘核和氦核的不同，所以它们的最大动能不同，且最大动能与高频交流电源的频率无关，仅增大高频交流电源的频率无法增大粒子的最大动能，故BD错误；

C．粒子做匀速圆周运动的周期为

粒子每运动一个周期都被加速两次，而交变电场的方向每个周期改变两次，且粒子每次经过电场都会被加速，所以高频交流电源的周期等于粒子运动的周期，即二者频率相等，因为氘核和氦核的比荷相同，所以两次所接高频交流电源的频率相同，故C正确。

故选AC。

三、实验题：本题共18分。把答案填在答题卡的横线上或按题目要求做答。

13. 如图：用螺旋测微器测得导体棒的直径为________mm；用游标卡尺测得导体棒的长度为________cm。

【答案】    ①. 4.585    ②. 4.245

【解析】

【详解】[1]图中螺旋测微器的示数为

[2]图中游标卡尺的示数为

14. 图甲使用0.6A量程时，表针示数是___________A；图乙使用3V量程，表针示数为___________V。

【答案】    ①. 0.35    ②. 1.70

【解析】

【详解】[1]使用0.6A量程时，分度值为0.02A，需要估读到0.01A，图甲中指针指在0.34A和0.36A之间，所以读数为0.35A。

[2]使用3V量程，分度值为0.1V，需要估读到0.01V，所以读数为

15. 某同学用如图所示电路探究小灯泡的伏安特性，

要求小灯泡的电压在0V-2.5V范围内均可测量，所用器材有：

小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）

电压表（量程300mV，内阻）

电流表（量程300mA，内阻约）

定值电阻

滑动变阻器（阻值）    滑动变阻器（阻值）

滑动变阻器（阻值）    电阻箱（最大阻值）

电源E（电动势6V，内阻约）    开关S、导线若干。

完成下列填空：

（1）有3个阻值分别为、、的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的曲线，应选取阻值为___________的定值电阻；

（2）图示电路中，滑动变阻器应选_______（填“、”或“”）；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的________（填“a”或“b”）端；

（3）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端电压为3V，该同学经计算知，应将的阻值调整为___________。

（4）由于存在误差，a线为本实验依据实验数据描绘的实验图线。若消除误差后，你认为小灯泡的真实U-I图线应为图中图线___________（选填“b”或“c”）。

【答案】    ① 10    ②.     ③. a    ④. 2700##    ⑤. b

【解析】

【详解】（1）[1]因为小灯泡额定电压为2.5V，电动势为6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压为

则

则需要描绘小灯泡在0~300mA的曲线，需要选取的阻值为。

（2）[2][3]滑动变阻器阻值选取总阻值明显小于测量路段总电阻的，则选取，为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的最左端a。

（3）[4]由题可知，电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，则

解得

（4）[5]电流表外接使阻值偏小，则消除误差后图线应为b。

四、计算题：本题共3小题，共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

16. 如图所示，电流表读数0.75A，电压表读数2V，。若某个电阻发生断路，将使安培表读数变为0.8A，电压表读数变为3.2V，（安培表、电压表均为理想电表）求：

（1）烧断的电阻是哪一只？

（2）电动势E和电阻的数值各是多少？

【答案】（1）；（2）4V；8

【解析】

【详解】（1）电阻烧断前后，电压表均有读数，说明电压表与电源接触良好，故电阻R3不可能被烧断，电流表始终有读数说明R1完好，被烧断的电阻只能是R2。

（2）烧断后，对R1分析，根据欧姆定律可得

烧断前，有

对R2分析，可得

解得

电路中干路电流为

根据闭合电路欧姆定律，有

烧断后，同理可得

联立，可得

17. 某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间磁感应强度的大小均为B，磁极宽度均为L。忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接、当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触），随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。此时根据对应的供电电流I，可确定重物的质量。已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。

（1）供电电流I是从C端，还是从D端流入；

（2）求重物质量与电流的关系。

【答案】(1)从D端流入；(2)

【解析】

【详解】(1)设线圈受到的安培力为F，据左手定则知外加电流从D端流入；

(2)由

和

得

18. 东方超环，俗称“人造小太阳”，是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置。该装置需要将加速到较高速度的离子束变成中性粒子束，没有被中性化的高速带电离子需要利用“偏转系统”将带电离子从粒子束剥离出来。假设“偏转系统”的原理如图所示，混合粒子束先通过加有电压的两极板再进入偏转磁场中，中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；未被中性化的带电离子一部分打到下极板，剩下的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知离子带正电、电荷量为q，质量为m，两极板间电压为U，间距为d，极板长度为2d，吞噬板长度为2d，离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用。

（1）要使的离子能直线通过两极板，则需在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场B1，求B1的大小；

（2）直线通过极板的离子以进入垂直于纸面向外的矩形匀强磁场区域。已知磁场，若离子全部能被吞噬板吞噬，求矩形磁场B2的最小面积；

（3）若撤去极板间磁场B1，且B2边界足够大。若粒子束由速度为、、的三种离子组成，有部分带电离子会通过两极板进入偏转磁场，最终被吞噬板吞噬，求磁场B2的取值范围。

【答案】（1）；（2）Smin = 3d2；（3）

【解析】

【详解】（1）离子能直线通过两极板，则洛伦兹力等于电场力

将代入得

（2）由

离子在偏转磁场中的运动半径为

r = d

即从上极板边缘进入磁场离子，正好打到其正下方2d处的吞噬板上；从下极板边缘进入磁场的离子，正好打到其正下方2d处的吞噬板上。则矩形磁场的两边长分别为3d和d，B2的最小面积为

Smin = 3d2

（3）对于沿上极板运动的离子，在两极板间做类平抛运动，则

，，

得

离子做类平抛运动的过程中，根据动能定理

得

离子进入偏转电场时的速度偏向角的余弦值为

①当初速度时

y1 = d

θ1 = 45°

故该离子正好从两极板的右侧下边缘进入偏转磁场，且当该离子刚好打在吞噬板下边缘时，偏转半径最大，磁场B2最小，其余进入的离子均打在吞噬板上，画出该离子的运动轨迹如图

则该离子在磁场B2中，由几何关系有

联立解得

②当初速度时

离子射出偏转电场时，与吞噬板上端相距为，且当该离子恰好打到吞噬板上端时，偏转半径最小，磁场B2最大，其余进入的离子将均打在吞噬板上，由几何关系得

根据

得

若从距离上极板射入的离子，将恰好从两极板的右侧下边缘进入偏转磁场，且当该离子刚好打在吞噬板下边缘时，偏转半径最大，磁场B2最小，其余进入的离子将均打在吞噬板，画出该离子的运动轨迹如图

则该离子在磁场B2中，由几何关系有

联立解得

③当初速度时

离子射出偏转电场时，与吞噬板上端相距为，且当该离子恰好打到吞噬板上端时，偏转半径最小，磁场B2最大，其余进入的离子将均打在吞噬板上，由几何关系得

根据

得

若从距离上极板射入的离子，将恰好从两极板的右侧下边缘进入偏转磁场，且当该离子刚好打在吞噬板下边缘时，偏转半径最大，磁场B2最小，其余进入的离子将均打在吞噬板，画出该离子的运动轨迹如图

则该离子在磁场B2中，由几何关系有

联立解得

综上所述，B2的取值范围为