2023-2024学年上海中学高二（上）期末物理试卷(含答案）

2023-2024学年上海中学高二（上）期末物理试卷
一、单项选择题（共36分，每小题3分，每题只有一个正确选项）
1.下列物理量中，反映一段导体对电流阻碍作用的是( )
A. 电容 B. 电势 C. 电量 D. 电阻
2.下列有关电动势的说法正确的是( )
A. 电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电量成反比
B. 电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压
C. 干电池电动势为，表明将的正电荷从电源负极移到正极，通过非静电力做功，将电能转化为了其他性质的能量
D. 电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的
3.下列说法正确的是( )
A. 为了形象地描述磁场，法拉第引入了磁感线的概念
B. 由可知，电场中某点的电场强度大小与试探电荷受到的电场力大小成正比
C. 由可知，电容器的电容与加在电容器上的电压成反比
D. 由可知，若某处电流元所受的安培力为零，则该处的磁感应强度必为零
4.在下列验证“由磁产生电”的实验中，说法正确的是( )
A. 只要将条形磁铁往两端连接电流表的线圈中插入，就能观察到感应电流
B. 只要条形磁铁旁放置一连有电流表的闭合线圈，就能观察到感应电流
C. 只要将绕在条形磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路，就能观察到感应电流
D. 不管线圈是否闭合，只要通过它的磁通量发生变化，就能产生感应电流
5.横截面积为的导线中，通有大小为的电流，已知导线单位体积中有个自由电子，每个自由电子的电荷量是，自由电子定向移动的速率是，则在时间内通过导线截面的电子数是( )
A. B. C. D.
6.如图是将滑动变阻器作分压器用的电路，、为分压器的输出端，是负载电阻，电源电压为保持恒定，滑片位于变阻器的中央，下列判断正确的是( )
A. 空载不接时，输出电压为
B. 接上负载时，输出电压为
C. 负载电阻的阻值越大，输出电压越低
D. 接上负载后，要使输出电压为，滑片须向下移动至某一位置
7.在一根电流随时间均匀增加的长直导线周围存在( )
A. 恒定的匀强磁场 B. 恒定的非匀强磁场
C. 随时间变化的匀强磁场 D. 随时间变化的非匀强磁场
8.某同学自制一电流表，其原理如图所示。质量为的均匀细金属杆与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为，在矩形区域内有匀强磁场，，，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度。的长度大于，当中没有电流通过且处于静止时，与矩形区域的边重合，且指针指在标尺的零刻度；当中有电流时，指针示数可表示电流强度。始终在纸面内且保持水平，重力加速度为。下列说法中正确的是( )
A. 当电流表的示数为零时，弹簧的长度为
B. 标尺上的电流刻度是均匀的
C. 为使电流表正常工作，流过金属杆的电流方向为
D. 电流表的量程为
9.小灯泡通电后其电流随所加电压变化的图线如图所示，为图线上一点，为图线的切线，为轴的垂线，为轴的垂线，下列说法中正确的是( )
A. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
B. 对应点，小灯泡的电阻为
C. 对应点，小灯泡的电阻为
D. 对应点，小灯泡的功率为图中矩形所围“面积”
10.某同学在图中所示实验中，闭合开关后发现小灯泡不发光，该同学检查接线均良好。保持开关闭合，用多用电表直流电压挡进行检测。下列说法错误的是( )
A. 将多用电表红、黑表笔分别接触、，若电压表示数几乎为零，说明灯泡可能短路
B. 将多用电表红、黑表笔分别接触、，若电压表示数几乎为零，说明开关可能断路
C. 将多用电表红、黑表笔分别接触、，若电压表示数几乎为零，说明灯泡可能断路
D. 将多用电表红、黑表笔分别接触、，若电压表读数接近，说明灯泡和灯泡座可能接触不良
11.年月日，我国新一代战舰预计将会配备电磁轨道炮，其原理可简化为如图所示俯视图装置。两条平行的水平轨道被固定在水平面上，炮弹安装于导体棒上，由静止向右做匀加速直线运动，到达轨道最右端刚好达到预定发射速度，储能装置储存的能量恰好释放完毕。已知轨道宽度为，长度为，磁场方向竖直向下，炮弹和导体杆的总质量为，运动过程中所受阻力为重力的倍，储能装置输出的电流为，重力加速度为，不计一切电阻、忽略电路的自感。下列说法错误的是( )
A. 电流方向由到
B. 磁感应强度的大小为
C. 整个过程通过的电荷量为
D. 储能装置刚开始储存的能量为
12.如图电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，，；滑动变阻器的取值范围为。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使取不同的阻值接入电路，则下列说法正确的是( )
A. 时，定值电阻消耗的功率最大，为
B. 时，电源内阻消耗的功率最小，为
C. 时，消耗的功率最大
D. 时，电源的效率最低
二、填空题（每空2分，共16分）
13.运动电荷在磁场中所受到的力称为______力；发现磁能产生电流的物理学家是______。
14.等边三角形线框由三根相同的导体棒连接而成，置于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点、与电源两端相接。已知导体棒受到的安培力大小为，则另一支路受到的安培力的大小为______，整个回路受到的安培力大小为______。
15.两个带正电的粒子，以相同大小的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，已知它们的质量之比为：：、带电荷量之比为：：，则甲、乙圆周运动的轨道半径之比为： ______，加速度大小之比为： ______。
16.如图所示，电源电动势为、内阻为，为一定值电阻、为一滑动变阻器，电流表，的示数分别记为，。开关闭合时，一带电油滴恰好能静止在平行金属板之间。若将滑动变阻器的滑片向端移动，则 ______填“”、“”或“”，表示该物理量的变化，将______移动。填“向上”、“向下”或“不”
三、综合题（本大题共4小题，共48分）
17.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻图甲，要求尽量减小实验误差。
现有电流表，开关和导线若干，以及以下器材：
A.电压表
B.电压表
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
实验中电压表应选用______，滑动变阻器应选用______选填相应器材前的字母。
某同学记录的组数据如表所示，其中组数据的对应点已经标在图乙坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出图线。
序号
电压
电流
根据中所画图线可得出干电池的电动势 ______，内电阻 ______均保留两位有效数字。
18.如图甲所示是“研究电磁感应现象”的实验装置：
如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将线圈迅速插入线圈中，电流计指针将______填“向左”“向右”或“不”偏转；
连好电路后，并将线圈插入线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，变阻器的滑片应______填“向左”或“向右”移动；
为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图乙所示，即电流从电流表的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁铁的运动方向是向______填“上”或“下”；图乙中的条形磁铁下端为______填“”或“”极。
19.如图所示，电解槽和电炉并联后接到电源上，电源内阻，电炉电阻，电解槽电阻当闭合、断开时，电炉消耗功率；、都闭合时电炉消耗功率电炉电阻可看作不变试求：
电源的电动势；
、都闭合时，流过电解槽的电流大小；
、都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率．
20.离子速度分析器截面图如图所示。半径为的空心转筒可绕过点、垂直纸面的中心轴逆时针匀速转动角速度大小可调，其上有一小孔。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。转筒下方有一与其共轴的半圆柱面探测板，板与轴交于点。离子源能沿着轴射出质量为、电荷量为、速度大小不同的离子，其中速度大小为的离子进入转筒，经磁场偏转后恰好沿轴负方向离开磁场。落在接地的筒壁或探测板上的离子被吸收且失去所带电荷，不计离子的重力和离子间的相互作用。
求磁感应强度的大小；
若速度大小为的离子能打在板的处，求转筒角速度的大小；
较长时间后，转筒每转一周有个离子打在板的处，与轴负方向的夹角为；
求这些离子在磁场中的运动时间；
求转筒转动一周的时间内处受到平均冲力的大小。
参考答案
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13.洛伦兹 法拉第
14.
15.： ：
16. 向下
17.
18.向右 向右 下
19.当闭合断开时电炉功率为，电炉中电流为：
电源电动势为：
当、都闭合时电炉功率为，电炉中电流为：
电炉路端电压为：
通过电源的电流为：
通过电解槽的电流为：
电解槽消耗的电功率为：
电解槽内热损耗功率为：
电解槽转化成化学能的功率为：
答：电源的电动势为；
、都闭合时，流过电解槽的电流大小为；
、都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率为．
20.解：进入转筒内的离子在磁场中做匀速圆周运动，经磁场偏转后恰好沿轴负方向离开磁场，可知速度大小为的离子在磁场中的轨迹是圆周，可得离子的运动半径等于，由洛伦兹力提供向心力可得
解得
若速度大小为的离子能打在板的处，则离子在磁场中运动的时间为
可知转筒在此时间内转过的角度需满足
联立解得
转筒每转一周有个离子打在板的处，设离子在磁场中运动半径为，其速度大小为，运动轨迹如图所示，由几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力可得
解得
可知离子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为，可得离子在磁场中运动的时间为
设转筒的角速度大小为，要使此离子能打在板的处，转筒在此时间内转过的角度需满足
联立解得
设转筒转动一周的时间内，打在处的离子受到平均冲力的大小为，由动量定理可得
联立解得
由牛顿第三定律可知，处受到平均冲力的大小，即为。
答：磁感应强度的大小；
转筒角速度的大小；
这些离子在磁场中的运动时间；
转筒转动一周的时间内处受到平均冲力的大小。
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