辽宁省本溪市部分中学2023-2024学年高二上学期11月期中考试物理试题（含答案）

本溪市部分中学2023-2024学年高二上学期11月期中考试
物 理 试 题
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：必修第三册第十一，十二章，选择性必修第二册第一章至第二章第2节。
一、选择题（本题共 10小题，共 46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中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。全部选对的得6分。选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1.2022年12月10日，被誉为“我国生命科学诺贝尔奖”的“谈家桢生命科学奖”第十五届颁奖典礼在上海举行。科学史上许多科学家的研究推动了人类文明的进程，例如磁场对电流的作用力通常称为安培力，这是为了纪念法国物理学家安培。关于安培力，下列说法正确的是
A．安培力和洛伦兹力是性质完全不同的两种力
B．通电直导线跟磁场方向平行时所受安培力最大
C．洛伦兹力可以做正功，不能做负功
D．磁场对通电导线的作用力的方向一定与磁场方向垂直
2.在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由东向西的电流导线，则该导线所受安培力的方向为
A．向东 B．向西 C．竖直向上 D．竖直向下
3.如图所示，正三角形ABC 内有垂直纸面向外的匀强磁场。 O点为 AB中点，M点为OB 中点，N点为 BC 中点，P 点为 NC 中点。一束质子在纸面内以不同的速率从O点垂直于AB边射入匀强磁场后，分别从 M、N、P点射出磁场，则它们在磁场中的运动时间tM、tN、tP的关系为
A. B. C. D.
4.如图所示，用一根粗细均匀的细铜导线做成一个半径为r的闭合圆环，把圆环的一半置于均匀变化的匀强磁场中，磁场方向始终垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化规律为 B不变，k为一恒量且满足0A．圆环中产生顺时针方向的感应电流
B．圆环具有扩张的趋势
C． a、b两点间的电势差
D．在t=0时，右半圆环受到的安培力大小为
5.如图所示，由四段粗细相同的同种材料导体棒构成等腰梯形线框ABCD，其中AB=BC=AD．∠A=∠B=120°，水平方向的匀强磁场垂直线框所在平面，当在线框中C、D两端加恒定电压时，水平导体棒CD受安培力大小为F。，以下说法正确的是
A． AB棒受安培力为 方向向上
B． AB棒受安培力为 方向向下
C．整个线框受的安培力大小为 方向向上
D．整个线框受的安培力大小为 2F0，方向向下
6.如图所示，置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A 相连，套在铁芯下部的线圈 B引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，导轨上有一根金属棒 ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法正确的是
A．圆盘顺时针加速转动时， ab棒将向右运动
B．圆盘逆时针减速转动时， ab棒将向右运动
C．圆盘顺时针匀速转动时， ab棒将向右运动
D．圆盘逆时针加速转动时， ab棒将向右运动
7.如图所示，两个同心圆是匀强磁场的边界，内圆半径为 r，外圆半径为 2r，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为 B．一质量为 m、电荷量为q的带负电的粒子（重力不计）从圆心O沿图中箭头表示的初速度方向射入磁场，OA 与初速度方向夹角为 60°，要使粒子不穿出环形区域外侧，则粒子的初速度大小不能超过
A. B. C. D.
8.如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b导线产生的磁场作用下静止，则下列说法正确的是
A． a、b中通有同向电流 B． a、b中通有反向电流
C． a、b两导线相互吸引 D． a、b两导线相互排斥
9.如图所示，光滑水平面上方有互相垂直的匀强电场与匀强磁场，电场方向水平向右，场强为E。 a、b两绝缘物体质量分别为3m、4m，叠放在一起置于水平面上，b不带电，a带电荷量为+Q。将两物体同时释放后，最初两物体能一起运动，下列说法正确是
A．两物体相对静止时之间的弹力逐渐减小，摩擦力也逐渐减小
B．两物体相对静止时之间的弹力逐渐减小，摩擦力不变
C．当两物体间的最大静摩擦力等于 时即将开始相对滑动
D．当两物体间的最大静摩擦力等于日时即将开始相对滑动
10.如图所示， abcd为水平放置的平行“U”形光滑金属导轨，间距为l。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，导轨电阻不计。已知金属杆 MN 倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度 v沿平行于 cd 的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则
A．电路中感应电动势的大小为 Blv
B．电路中感应电流的大小为
C．金属杆所受安培力的大小为
D．金属杆的热功率为
二、实验题（本题共2小题，共 14分）
11.（6 分）某同学设计了一个多量程多用电表，其内部结构原理图如图所示，表头的内阻为 10 Ω，量程为 100 mA。
（1）当选择开关接“3”、“4”时对应欧姆表的倍率分别为“×1”、“×10”，则两个挡位对应的电路中的电源电动势之比为 。
（2）若选择开关接“5”、“6”时，对应的电压表量程为3 V 和 15 V，则R1= Ω，R2= Ω。
12.（8分）某实验小组测量一电池的电动势 E和内阻r，可选择的器材有：
A．待测电池 E（电动势约为 3 V，内阻约为1Ω）；
B．滑动变阻器 R1，最大阻值 30 Ω；
C．滑动变阻器 R2，最大阻值 100 kΩ；
D．电阻箱 R0，最大阻值 99 999.9 Ω；
E．电流表 A1（量程为0.6 A，内阻为 0.5 Ω）；
F．电流表 A2（量程为 100 μA，内阻为 500 Ω）；
G．开关、导线若干。
该小组设计了如图甲所示的电路图，请回答下列问题：
（1）滑动变阻器应选 （填“R1”或“R2”）。
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于 （填“左”或“右”）端。
（3）根据图甲用笔画线代替导线将图乙中的实物连接。
（4）电阻箱 R0连入电路的阻值如图丙所示。保持电阻箱连入电路的阻值不变，调节滑动变阻器，读出 A1、A2的示数 I1、I2。根据实验数据作出 图像如图丁所示。由图像可得电源电动势E测= V（保留2位小数），内阻r测= Ω 。（保留1位小数）
三、计算题（本题共 3小题。共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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）
13.（10分）如图所示，在磁感应强度 B=2.0T、方向竖直向上的匀强磁场中，有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨，滑轨上放置一个电阻R0=2Ω，、长为1m 、质量m=0.4kg金属杆CD。已知接在滑轨中的电源电动势E=12 V，内阻r=1 Ω，和一个阻值可调的变阻器R。杆与滑轨间的动摩擦因数μ=0.5，滑轨的电阻忽略不计，重力加速度 g取 可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。开关闭合后，可使CD杆在滑轨上保持静止。求变阻器 R 的调节范围。
14.（14分）如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上。质量为 m=0.2kg的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的阻值为r。现从静止释放杆ab，测得最大速度为 vm。改变电阻箱的阻值R，得到 vm，与R的关系如图乙所示。已知MN、PQ两平行金属轨道间距离为L=1m，重力加速度 g取 10m/s2，轨道足够长且电阻不计。求：
（1）金属杆ab运动过程中所受安培力的最大值；
（2）磁感应强度 B的大小和r 的阻值；
（3）当变阻箱 R取4Ω，且金属杆ab在下滑9.0m 前速度已达最大， ab杆下滑9.0m的过程中，电阻 R上产生的焦耳热。
15.（16分）如图甲所示，在xOy坐标系所在的平面内，第一象限内有沿x轴负方向的匀强电场，第二、三象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。在x轴上C点沿y轴正方向发射一比荷为k（带电粒子的电荷量q和其质量m的比值）的带正电粒子，粒子速度为 v0，C点坐标为（d，0），粒子从 y轴上的 D 点离开电场，D点坐标为（0，2d），粒子经磁场后再次到达 y轴时刚好从坐标原点O处经过。不计粒子重力。求：
（1）匀强电场的场强E的大小和匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）粒子从C 运动到O经历的时间；
（3）若让该粒子从x轴上x>0的任意位置P处沿y轴正方向仍以速度 v0发射，求它第二次通过 y轴时的纵坐标。
本溪市部分中学2023-2024学年高二上学期11月期中考试
物理试题
参考答案、提示及评分细则
1. D
安培力是洛伦兹力的宏观表现，其本质都是磁场对运动电荷的作用，选项 A 错误；当通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大，选项B错误；洛伦兹力永不做功，选项C错误；磁场对通电导线的作用力即安培力方向与磁场方向一定垂直。选项D正确。
2. D
根据左手定则，安培力方向向下。
3. A
作出从 M、N、P点射出磁场对应的粒子运动轨迹图，假设轨迹圆弧对应的圆心角分别为θM、θN、θP，由迹图可知 由 可知 故选项 A 正确。
4. D
根据楞次定律电流方向为逆时针，选项A 错误；圆环具有收缩趋势，选项 B错误Uab 选项 D正确。
5. C
设导体棒AB=L，由几何关系得CD=2L，通过 CD棒电流强度为I1，CD棒受安培力F0AB+BC=3L，由于并联，则通过 DABC棒电流强度 ，AB棒受的安培力 由左手定则，方向向上，A、B错误；则 DABC棒的有效长度为2L，受的安培力 整个线框受的安培力大小 根据左手定则，安培力方向竖直向上，C正确，D错误。
6. D
由楞次定律可知，圆盘顺时针加速转向，产生磁场向下且增强，故 B线圈产生磁场向上，电流 a→b，安培力向左，向左运动，A 错误；同理可知D正确。
7. C
如图所示，设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为 R，则由几何关系有 可得 又 可得 故要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度不能超过 只有选项C 正确。
8. BD
当a、b电流方向相同时，矩形导线框左右两侧所受安培力方向相同，无法平衡，故a、b中电流方向相反，选项A错误；B正确；根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，选项C错误，D正确。
9. BC
两物体一起向右运动的过程中，根据左手定则可判断物体a受到的洛伦兹力的方向竖直向上，所以两物体间的弹力随速度的增大而减小，对两物体根据牛顿第二定律则有 可知两物体一起运动的加速度不变，所以a与b之间的摩擦力f=mba不变，选项 A 错误。 B正确；物体a相对于物体b刚开始滑动时，对物体a则有QE-fm=maa，对物体b则有 联立可得 选项 D错误，C 正确。
10. AC
11.（1）1：10（2分） （2）20（2分） 120（2分）
12.（1）R1（1分） （2）右（1分）
（3）如图所示（2分）
（4）2.96~2.97（2分） 1.0（2分）
13-15略