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（含解析）

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
考试时间：75分钟 分数：100分
试卷说明：试卷共二部分：第一部分：选择题型（1－10题 46分）
第二部分：非选择题型（11－15题 54分）
第Ⅰ卷（选择题 共46分）
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
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，图中央的竖直黑线代表了避雷针，为水平地面，是电场中三个点，其中是关于直线对称的两个点，下列说法正确是（ ）
A．点的电势比点的电势高
B．点的场强和点的场强相同
C．将一个试探电荷从点移动到点，电场力做正功
D．试探电荷在点的电势能大于在点的电势能
3．在轴上两点分别放置电荷量为的点电荷，两电荷连线上的电势随变化的关系如图所示，其中两点的电势为零，段中点电势最大，则下列判断正确的是（ ）
A．点放置的是带正电的点电荷
B．
C．点的电场强度大于点的电场强度
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
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，其中为磁导率，为电流大小，为该点到直线电流的距离。如图所示，是半径为的圆的五等分点，其中四点有垂直于纸面向里的恒定直线电流，大小均为，A点直线电流大小也为，方向垂直于纸面向外。磁导率可以认为是常量，则圆心点的磁感应强度大小为（ ）
A． B． C． D．0
5．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻的图线。用该电源直接与电阻相连组成闭合电路，由图下面说法错误的是（ ）
A．电源的电动势为，内阻为 B．电阻的阻值为
C．电源的效率为 D．电源的输出功率为
6．一个用满偏电流为的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量的标准电阻时，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，指针指在处，则被测电阻的阻值为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，电路中的电阻均为，电源电动势为，内阻为，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． B． C． D．
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，一质量为、长为的导体棒垂直于导轨放置，整个装置处于“垂直于两导轨所在斜面向上的”匀强磁场中。当导体棒中通有方向从到的恒定电流时，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 D．可能为
9．如图所示，电路中为电源的电动势和内阻，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处于静止状态。当滑动变阻器的滑片向端滑动时，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．电阻消耗的功率增大
D．若电流表、电压表的示数变化量分别为和，则
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，在接线柱间通以如图乙所示的交变电压，其中电压已知，周期可以根据需要调节。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，质量为，1、2号板间距为，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
B．交变电压的周期为
C．3、4号板间距为
D．整个运动过程中质子做匀加速直线运动
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
二、实验题本题共2小题，共14分。
11．（7分）某同学要测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。步骤如下：
（1）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________；
（2）用螺旋测微器测量其横截面积的直径为D；
（3）用多用电表的电阻“”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________；
（4）该同学想用伏安法更精确地测量圆柱体电阻，现有的器材及其代号和规格如下：
A．电流表（量程，内阻约）；
B．电流表（量程，内阻约）；
C．电压表（量程，内阻约）；
D．电压表（量程，内阻约）；
E．直流电源（电动势，内阻不计）；
F．滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流）；
G．滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流）；
H．待测圆柱体；
I．开关；导线若干；
（5）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）
（6）由该电路图测量出待测圆柱体的电阻；
（7）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”）。
（8）圆柱体的电阻率的表达式为________（用所给字母表示）。
12．（7分）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，内阻约为十几欧）；
电流表（量程为，内阻）；
电阻箱（最大电阻值）；
定值电阻（约为几十欧）；
开关一个、单刀双掷开关一个、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”），将接到1端，闭合S，记下电流表的读数，再将接到2端，调节电阻箱，使电流表的读数仍为，记下电阻箱此时的阻值为，则定值电阻的阻值________。
（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，为电流表示数，根据测量的数据做出图线如图丁所示，图线的斜率为，则电源的电动势________（用和表示）。
三、解答题本题共3小题，共40分。
13．（10分）直流电动机在生产、生活中有着广泛的应用。如图所示，一直流电动机和电灯并联之后接在直流电源上，电动机内阻，电灯灯丝电阻（阻值认为保持不变），电源电动势，内阻，开关闭合，电动机正常工作时，电压表读数为。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。
14．（14分）在光滑的绝缘水平桌面上有一直角坐标系，现有一个质量、电量为的带电小球，经电势差为的加速电场加速后，从轴正半轴上的处以速度沿轴正方向射入的空间，在的空间有沿轴负方向的匀强电场，经的点射入的空间，在、的空间存在与轴负方向夹角为、大小为的匀强电场，小球从轴负半轴上的点射出。如图所示，求：
（1）加速电场电势差的大小；
（2）带电小球经过时的速度；
（3）的坐标。
15．（16分）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，轨道的倾斜部分倾角，水平部分与倾斜轨道平滑连接，圆心为、半径为的圆弧轨道与相切于点。现有一质量为、电荷量为的带电小球（可视为质点）从点由静止释放，小球可沿轨道运动。已知电场强度大小，轨道水平段长度，重力加速度为，空气阻力不计，。
（1）当小球释放高度时，求小球到达点时的速度大小；
（2）当小球释放高度时，求小球运动到与点等高的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，要使小球在运动过程中不脱离圆弧轨道，求小球释放高度的取值范围。
沈阳市五校协作体2023-2024学年高二上学期期中考试
物理试卷答案
考试时间：75分钟 考试分数：100分
1．D
2．C 【详解】A．沿电场线电势逐渐降低，可知点的电势比点的电势高，故A错误；
B．电场方向沿电场线的切线方向，则两点电场强度方向不同，故B错误；
C．正的试探电荷从点到点，电场力方向与位移方向相同，电场力做正功，故C正确；
D．试探电荷从点到点电场力与运动夹角为针角，电场力做负功，电势能增大，点的电势能小于在点的电势能，故D错误。故选C。
3．B 【详解】A．由图知从到电势先不断降低后先升高再降低，则两个点电荷必定是异种电荷，且点电势为最低，可知该放置的是负的点电荷，故A错误；
BC．根据图像切线的斜率等于场强，可知点合场强为零，点的合场强不等于零，则点的场强比点的大，由于点与的点电荷的距离较近，根据，可知
故B正确，C错误；
D．将一负点电荷从移到点，电势先升高后降低，根据可知，电势能先减小后增大，故错误。
故选B。
4．A 【详解】若点直线电流方向垂直于纸面也向里，大小也为，则根据磁感应强度的矢量运算法则，圆心点的磁感应强度大小为0。但实际点直线电流大小为，方向垂直于纸面向外，则其它四个点的直线电流在圆心点的磁感应强度的矢量合与点直线电流在点的磁感应强度的等大同向。故实际圆心点的磁感应强度大小为
故选A。
5．C 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得
图像中直线Ⅰ示电源的路端电压与电流的关系图线，可知当时，，读出电源的电动势，图线的斜率大小表示内阻大小，则，A正确；
B．根据欧姆定律可知，伏安特性曲线的斜率表示电阻值，则电阻
B正确；
C．当电源直接与电阻相连组成闭合电路时，由于电源内部和外电路电流大小相同，则电源的效率
C错误；
D．图线的交点表示该电源直接与电阻相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压，电流，则电源的输出功率为
D正确。
选错误的，故选C。
6．A
【详解】根据中值电阻定义可知欧姆表内阻
表内电源的电动势
由闭合电路欧姆定律得
解得
故选A。
7．B 【详解】画出等效电路如图所示：
电流表所在支路的电阻为
可得外电路总电阻为
电压表示数等于电路的路端总电压
则电流表的读数为
故选B。
8．AC
【详解】AB．经分析知，导体棒受到重力、支持力和安培力，且三力的合力为零，如图所示
从图中可以看出，在磁场方向变化的过程中，安培力一直变大，由于
其中电流和导体棒的长度均不变，故磁感应强度渐渐变大，故A正确，B错误；
CD．当磁场方向垂直斜面向上时，安培力沿斜面向上，此时安培力最小，最小值
则
当磁场方向水平向左时，安培力方向竖直向上，此时对应的安培力最大，得磁感应强度的最大值
故C正确，D错误。
故选AC。
9．BD
【详解】A．由图可知，与滑动变阻器串联后与并联，再与串连接在电源两端；电容器与并联；当滑片向端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，路端电压变大，电容器两极板间电势差变小，A错误；
B．电压表的示数变大，金属板板间的电场变强，电场力变大，电场力大于小液滴的重力，则小液滴向上运动，B正确；
C．滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流减小；路端电压增大，同时两端的电压也减小；故并联部分的电压增大；由欧姆定律可知流过的电流增大，故电流表的示数减小；根据
电阻消耗的功率减小，C错误；
D．根据电路可知
很容易看出
由于
有
D正确。
故选BD
10．AC
【详解】质子沿直线保持加速运动状态，质子从1号板由静止释放到离开3号板的过程
由动能定理得：，离开3号板时的动量，解得：，A正确；要使质子沿直线保持加速运动状态，则质子在两板间的运动时间，即：，解得：，B错误；设3、4号板间距为，则有：，联立解得：，C正确；质子在板间的加速度为，其中板间距L是变化的，所以加速度a是变化的，所以质子不会做匀加速直线运动，D错误．
故选AC。
11．50.15 220 偏小
详解】（1）[1]由图示游标卡尺可以知道其示数为
（3）[2]用多用电表的电阻“”挡测电阻，由图示表盘可以知道，其示数为
（6）[3][4][5]电源电动势为，如用电压表指针偏转太小，故电压表应选，电路最大电流约为
电流表应选，为方便实验操作滑动变阻器应选，待测电阻阻值大于滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器采用分压接法，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表采用外接法；
（7）该电路图由于系统误差使电阻的测量值偏小。
（8）由得，圆柱体的电阻率的表达式为。
12．最大阻值 50或50.0 丙
【详解】（1）[1]为保证电路安全，应将变阻箱的阻值调至最大后接入电路。
[2]将接到1端调整为K接到2端，改变滑动变阻器阻值，电流表的读数不变，则开关调整前后总电阻不变，则
（2）[3]若选择乙同学的电路图，为保证测量值不超过电流表的量程，则调节范围约为之间，测量范围过小；丙同学电路图中，电量表与定值电阻并联后，相当于扩大电流表的量程，调节范围更大，更合理。
（3）[4][5]按丙同学所选的电路图分析推到得电动势表达式
变形整理可得
根据已知条件可得，
解得，
13．（1）3A； （2）2A； （3）
【详解】（1）
流过电源的电流
（2）流过灯泡的电流
则流过电动机的电流
（3）电动机输入功率
电动机的热功率
电动机对外输出的机械功率
电动机机械效率
14．（1）；（2），方向与轴正方向夹角为；（3）
【详解】（1）带电小球在加速电场加速过程中，由动能定理得
在电场中有
联立解得
（2）设带电小球经过时的速度为与轴正方向夹角为，沿轴负方向的速度为
解得
故：经过时的速度为，方向与轴正方向夹角为
（3）设带电小球在轴负半轴上的点的坐标为，在中运动的时间，
解得
因此坐标为
15．（1）； （2）； （3）或
【详解】（1）小球受的电场力为
当小球释放高度时，从释放到达点的过程，由动能定理可得
代入数据解得
（2）小球从到，由动能定理可得
在点，根据牛顿第二定律可得
联立解得
（3）若小球能做完整的圆周运动，小球受到重力和电场力的合力为
合力与竖直方向夹角的正切值为
则
如图所示
小球在运动过程中不脱离轨道，且做完整的圆周运动，则小球在圆轨道的等效最高点需要的最小向心力恰好由提供，则有
由动能定理可得
联立可得
若小球不脱离圆弧轨道且不能做完整的圆周运动，则小球运动到与圆心点的等效等高处点的过程中，根据动能定理有
解得
故为使小球在运动过程中不脱离轨道，则应满足或