山东省济南第一中学2024-2025学年高二（上）期中考试物理试卷（含解析）

山东省济南第一中学2024-2025学年高二（上）期中考试物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共30分。
1.电位器是变阻器的一种。如图所示，如果把电位器与灯泡串联起来，利用它改变灯泡的亮度，下列说法正确的是( )
A. 串接、使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗
B. 串接、使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮
C. 串接、使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗
D. 串接、使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮
2.如图所示为电阻和的伏安特性曲线，并且把第一象限分为了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域．现把和并联在电路中，消耗的电功率分别用和表示；并联的总电阻设为下列关于与的大小关系及的伏安特性曲线应该在的区域正确的是( )
A. 特性曲线在Ⅰ区， B. 特性曲线在Ⅲ区，
C. 特性曲线在Ⅰ区， D. 特性曲线在Ⅲ区，
3.如图是监控汽车安全带使用情况的一种简化报警电路。汽车启动时，开关闭合；驾驶员系好安全带时，开关将断开。是报警指示灯，是蜂鸣报警器，为安装在座垫下方的压敏元件电阻值与所受压力大小成反比，是一种触发开关当、两端电压升高时，、两个端口间将像普通开关一样直接接通，当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时，下列描述正确的是( )
A. 电阻变小，、两端电压降低 B. 电阻变小，、两端电压升高
C. 电阻变大，、两端电压降低 D. 电阻变大，、两端电压升高
4.在课堂中，三位同学合作完成了一个惊奇小实验：他们手拉手与一节电动势为的干电池、若干导线、一个开关、一个有铁芯且匝数较多的线圈按图示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关瞬间，人有触电的感觉
B. 电路稳定时，流过人体的电流大于线圈的电流
C. 断开开关瞬间，流过人的电流方向为
D. 断开开关瞬间，线圈两端的电压突然增大
5.如图所示，电源电动势，内阻，滑动变阻器总阻值为，定值电阻，电流表以及电压表、是理想电表。在调整滑动变阻器的过程中，下面说法正确的是( )
A. 电压表读数改变量与电流表读数改变量之比为
B. 电压表读数改变量与电流表读数改变量之比为
C. 电阻消耗的最小功率为
D. 电源的最大输出功率为
6.如图所示，两根平行放置、长度均为的直导线和，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，当导线通有电流强度为，导线通有电流强度为，且电流方向相反时，导线受到磁场力大小为，导线受到的磁场力大小为，则通电导线的电流在导线处产生的磁感应强度大小为( )
A.
B.
C.
D.
7.如图所示，边长为的正三角形内存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为。的中心处有一粒子源，能够沿平面向任意方向发射速率为的粒子，粒子的质量为，电荷量为，不计粒子的重力。则粒子在磁场中运动的最短时间为( )
A.
B.
C.
D.
8.物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，左图为它的示意图。它由两个铝制的形盒组成，两个形盒正中间开有一条狭缝。两个形盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。右图为俯视图，在形盒上半面中心处有一正粒子源，它发出的正粒子，经狭缝电压加速后，进入形盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达形盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子电荷量为，质量为，加速时电极间电压大小为，磁场的磁感应强度大小为，形盒的半径为。每次加速的时间极短，可忽略不计。正粒子从离子源出发时的初速度为零，不计粒子所受重力。则( )
A. 高频交变电压变化的周期为
B. 粒子在回旋加速器中的总的时间为
C. 在下半个形盒中粒子第一次与第次运动的轨道半径之比为
D. 粒子可获得的最大动能为
9.如图所示，一单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电动势表达式为。已知线圈电阻为，与线圈相连的外电路电阻。下列说法正确的是( )
A. 交流电的电动势有效值为
B. 时，穿过线圈磁通量为零
C. 从至内，通过电阻的电荷量为
D. 个周期内电阻上产生的焦耳热为
10.将一根绝缘硬质细导线绕成如图所示的闭合线圈，其中大圆半径为，小圆半径为。大圆处在垂直线圈平面向里的磁场中，小圆处在垂直线圈平面向外的磁场中。两磁场的磁感应强度大小均为，且，和均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
11.理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机线圈电阻为，它与电热丝电阻值串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为，电流为，消耗的功率为，则有( )
A. B. C. D.
12.在光滑水平桌面上有一边长为的正方形线框，边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域，三角形腰长为，磁感应强度垂直桌面向下，可在同一直线上，其俯视图如图所示，线框从图示位置在水平拉力作用下向右匀速穿过磁场区，线框中感应电流及拉力随时间的变化关系可能是以逆时针方向为电流的正方向，时间单位为( )
A. B.
C. D.
13.一理想变压器原、副线圈匝数比：：，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压随时间变化如图所示，副线圈仅接入一个的电阻。则下列说法正确的是( )
A. 流过电阻的最大电流是 B. 电压表的示数是
C. 变压器的输入功率是 D. 副线圈中电流变化的频率是
14.如图所示，两根间距为的足够长光滑金属导轨，平行放置在倾角的斜面上，导轨的上端接有阻值为的电阻，整个装置放在磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有一质量为、电阻也为的金属棒与两导轨垂直且接触良好，金属棒以一定的初速度在沿着导轨上滑，上滑的最大距离为，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。取，，下列说法正确的是( )
A. 导体棒返回时先做匀加速运动，最后做匀速直线运动
B. 导体棒沿着导轨上滑过程中最大加速度为
C. 导体棒沿着导轨上滑过程中克服安培力做的功
D. 导体棒沿着导轨上滑过程中阻值为的电阻生热
15.两个带等量异种电荷的粒子分别以速度和射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为和，磁场宽度为，两粒子同时由点出发，同时到达点，如图所示，则 ( )
A. 粒子带正电，粒子带负电
B. 两粒子的轨道半径之比
C. 两粒子的质量之比
D. 两粒子的质量之比
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
16.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下：
用游标为分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度 ______；用螺旋测微器测量其直径如图所示，由图可知其直径 ______。
用多用电表的电阻““挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图所示，则该电阻的阻值约为______。
该同学想用伏安法更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下：
电流表量程，内阻约；
电流表量程，内阻约；
电压表量程，内阻约；
滑动变阻器阻值范围，允许通过的最大电流；
滑动变阻器阻值范围，允许通过的最大电流；
直流电源电动势，内阻不计；
开关；导线若干。
为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，电流表选取______，滑动变阻器选取______填写所用器材的代号。
请将电路实物连线补充完整。
闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端填“”或“”；若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用和表示，则用此法测出该圆柱体材料的电阻率 ______。不要求计算，用题中所给字母表示
17.某物理兴趣小组的同学从一款电子产品中拆下一个特殊电池，通过查阅说明书了解到该电池的电动势约为左右，内阻约为左右。他们欲通过实验尽量准确的测出该电池的电动势和内阻。除了待测电池，实验室可提供的器材还有：
A.电流表量程为，内阻为
B.电流表量程为，内阻为
C.定值电阻阻值为
D.定值电阻阻值为
E.电阻箱
F.导线和开关。
为了顺利完成测量，电流表应选________，定值电阻应选_________；填所选仪器前的字母序号
在方框中画出设计的电路图；( )
该小组同学按设计的电路图连接好电路，测得几组所选电流表的读数，以及相应的电阻箱的读数，做出图线如图所示。通过计算可以求得该电池电动势_______，内阻________结果保留位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
18.如图所示，光滑平行金属导轨和之间距离为且足够长，都处于同一水平面内，和之间连接一电阻，阻值，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。现垂直于导轨放置一根导体棒，其电阻，电路中导线电阻不计，用一水平向右的力拉动导体棒从静止开始运动，则：
导体棒中的电流方向如何？回答还是
求导体棒最终的速度及此时、两点间的电压。
19.如图所示电路中，，，，。当开关闭合，断开，电路稳定时，电源的总功率为，当开关、都闭合，电路稳定时，电源的总功率为，求：
电源电动势和内电阻；
当开关、都闭合时电源的输出功率；
当开关闭合，分别计算在闭合与断开开关时，电容器所带的电荷量各为多少？
20.如图所示，直角坐标系平面内，轴左侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，第一象限存在平行于轴方向的匀强电场，第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场、的磁感应强度大小相等．一电子以速度从轴上的点射入磁场，与轴负方向间的夹角，经点图中未画出垂直于轴射入电场，然后从点图中未画出进入第四象限．已知匀强电场的电场强度大小，电子的质量为、电荷量为，，，不计电子重力．求：
匀强磁场的磁感应强度大小；
经过点时电子的速度大小；
从点射出后电子第次经过轴时的位置横坐标．
答案和解析
1.
【解析】A.连接、使滑动触头顺时针转动时，根据电阻定律，电位器接入电路的电阻增大，电流减小，灯泡的功率，减小，灯泡变暗，故A正确；
连接、，电位器接入电路的电阻不变，电流不变，灯光亮度不变，故BC错误；
D.连接、使滑动触头逆时针转动时，电位器接入电路的电阻变大，电流减小，灯泡变暗，故D错误。
故选A。
2.
【解析】把和并联在电路中，并联的总电阻比和都小，则的伏安特性曲线的斜率大于和的伏安特性曲线的斜率，则的伏安特性曲线应该Ⅰ区。和并联在电路中，电压相等，由图读出流过电阻的电流较大，则功率。
故选：。
3.
【解析】当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时，开关闭合；驾驶员对座位的压力增大，则电阻变小，根据欧姆定律可得通过的电流增大，则、两端电压升高，、两个端口直接接通，连通、所在支路，指示灯点亮，蜂鸣器报警，故ACD错误，B正确；
故选：。
4.
【解析】A.当开关闭合瞬间，多匝线圈与人并联，由于电源为的新干电池，所以电流很小，人没有触电感觉，故A错误；
B.当开关闭合瞬间，因为人体的电阻远大于线圈的电阻，因此人体的电流小于线圈的电流，故B错误；
C. 当断开开关瞬间，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左即从向，故C错误；
D. 断开开关瞬间，由于电流变化太快，导致线圈产生的感应电动势非常大，所以线圈两端的电压突然增大，故D正确。
5.
【解析】A.把 看作是等效内阻，电压表读数改变量与电流表读数改变量之比等于：，故A错误；
B.同理电压表读数改变量与电流表读数改变量之比为电阻：，故B错误；
C.电流最小时，电阻消耗的功率最小，此时，滑动触头应在最右端，此时总电流：
电阻消耗的功率为：，故C错误；
D.当电源的内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，但本题外电阻总是大于内电阻，因此，外电阻最接近内电阻时，电源有最大输出功率，此时滑动触头应在最左端：
电源的最大输出功率为：，故D正确。
故选：。
6.
【解析】两个导线间的作用力是相互作用力，根据牛顿第三定律，等大、反向、共线，大小设为；
对左边电流，有：
对右边电流，有：
两式联立解得：
则通电导线的电流在导线处产生的磁感应强度大小为：
故选C。
7.
【解析】根据洛伦兹力提供向心力可得：，粒子的速率为，解得粒子的轨迹半径
由于粒子源在三角形的中心，粒子在磁场中运动的时间最短时，粒子轨迹对应的圆心角最小，即轨迹最短、轨迹所对应的弦长最短，其中一条轨迹如图所示：
根据几何关系可得：，根据图中几何关系可得是最短的弦长之一，所以最小的圆心角：
粒子在磁场中运动的最短时间为：，故C正确、ABD错误。
故选：。
根据洛伦兹力提供向心力求解粒子的轨迹半径，粒子在磁场中运动的时间最短时，粒子轨迹对应的圆心角最小，根据几何关系求解最小的圆心角，由此得到粒子在磁场中运动的最短时间。
对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量；根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间。
8.
【解析】A.加速电场变化的周期与粒子在磁场中运动周期相等，则有：，故A错误；
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有，解得，粒子获得的最大动能，故B错误；
C.粒子在电场中第一次加速，则有，解得，则粒子以第一次在下半盒中运动，根据，解得；粒子在第次进入下半盒运动前，已在电场中加速了次，则有，解得，则半径为，故半径之比为，故C正确；
D.粒子在加速器中运动的总时间为，故D错误。
故选C。
9.
【解析】
A.交流电的电动势有效值为，故A错误；
B.时，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，故B错误；
C.线圈的转动周期为，从 至 内，线框转动 ，通过电阻的电荷量为，由闭合电路欧姆定律得，根据法拉第电磁感应定律得，由题意得，又有，代入数据联立解得，故C错误；
D.个周期内电阻上产生的焦耳热为，电流为，联立解得，故D正确。
10.
【解析】左右两侧磁场均均匀增加，根据楞次定律可知，左右两侧圆环产生的感应电动势方向相同，
则线圈中总的感应电动势大小为，
故选D。
11.
【解析】电吹风机消耗的电功率是总的功率，总功率的大小应该是用来计算，所以总功率，故A正确，C错误；
电吹风机中发热的功率要用来计算，所以总的发热功率为 ，因为总功率一部分转化为机械功率，一部转化热功率，则吹风机的总功率要大于发热部分的功率，故B错误，D正确。
故选AD。
12.
【解析】．边的位置坐标在过程，根据楞次定律判断可知感应电流方向沿，为正值。线框边有效切线长度为，感应电动势为
感应电流
即感应电流均匀增大。同理，在过程，根据楞次定律判断出来感应电流方向沿，为负值，感应电流均匀增大。A错误，B正确。
在水平拉力作用下向右匀速穿过磁场区，因此拉力等于安培力，而安培力的表达式
而，则有：
非线性增大，故C错误，D正确；
13.
【解析】、输出电压的最大值为，则，其中，解得，所以流过电阻的最大电流为，故A正确；
B、电压表测量的是输出电压的有效值，所以电压表的示数为，故B错误；
C、变压器的输入功率和输出功率相等，则变压器的输入功率为，故C正确；
D、由图可知输入电流的周期为，变压器不改变电流的频率，所以副线圈中电流的变化频率为，故D正确。
故选：。
14.
【解析】、导体棒返回时随着速度的增大，导体棒产生的感应电动势增大，感应电流增大，棒受到的安培力增大，加速度减小，所以导体棒先做加速度减小的变加速运动，最后做匀速直线运动，故A错误；
B、导体棒开始上滑时，加速度最大，由牛顿第二定律得

故B正确；
、导体棒沿着导轨上滑过程中克服安培力做的功等于回路中产生的总热量，由能量守恒定律得

根据题意分析可知，导体棒沿着导轨上滑过程中阻值为的电阻生热
故C正确，D错误。
故选：。
15.
【解析】A.作出两粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图，粒子顺时针旋转，粒子逆时针旋转，由左手定则可知粒子带负电，粒子带正电，A错误；
B.由几何关系可知，两粒子轨道半径分别为，，则，B正确；
两粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，则，粒子运动周期，运动时间为，粒子运动轨迹对应的圆心角为，粒子运动轨迹对应的圆心角为，联立可得两粒子的质量之比为，C错误，D正确．
故选BD。
16.
【解析】游标卡尺的精确度为，圆柱体的长；螺旋测微器的精确度为，圆柱体的直径
欧姆挡的倍率为“”，则该电阻的阻值约为
电路中的最大电流，故选择电流表，滑动变阻器起分压作用，为了方便调节选择小阻值即可，故选择滑动变阻器；
由于，故被测电阻属于小电阻，电流表应选外接法；又题目要求尽量精确测量故变阻器应用分压式接法，电路实物连线如图所示
为了保证电压表和电流表的安全，在闭合开关前滑动变阻器的滑片置于端；由欧姆定律可得，电阻阻值为，由电阻定律得，则电阻率为。
故答案为：，；；，；实物连线如上图所示；，。
根据游标卡尺和螺旋测微器、欧姆表的读数规则完成读数；
根据估算的最大电流选择电流表，根据滑动变阻器的接法选择滑动变阻器的最大阻值；
根据电表的相关参数结合待测电阻阻值大小选择电流表的接法和滑动变阻器的接法，并完成实物连线；
根据欧姆定律和电阻定律列式推导电阻率表达式。
考查基本仪器的使用和读数问题，会根据题意选择合适的器材，灵活运用电流表的和滑动变阻器的接法，熟悉电阻率测量的基本原理。
17. ． ． ． ． ．
【解析】根据题意，由公式
可知，电路中的电流最大值约为
可知，电流表量程太大，故选电流表，而电流表的量程太小，需并联一个比电流表内阻小的电阻扩大量程，则定值电阻选择。
由分析，结合题意，设计的电路图如图所示
电流表与并联之后的电阻为
设电流表的电流为，干路电流为，则有
由电路图，根据闭合回路欧姆定律有
整理得
结合可得
，
解得
，
18.【解析】根据右手定则可知，导体棒中的电流方向为
当导体棒匀速运动时，速度最大为
导体棒产生的感应电动势为
此时电路中的电流为，根据闭合电路的欧姆定律有
根据平衡条件有
导体棒两端的电压为
联立以上各式代入数据可得
答：导体棒中的电流方向是；
求导体棒最终的速度为，此时、两点间的电压为。
19【解析】当开关闭合，断开，电路稳定时，电源消耗的总功率为
当开关、都闭合，电路稳定时，电阻和并联，并联以后的总电阻为
电源消耗的总功率为
代入数据解得
，
当开关、都闭合时，电路中的总电流为
则电源的输出功率为
当开关、都闭合时，根据电路图可知电容器两板间电压为零，则电容器所带电荷量为
当开关闭合，断开时，电路稳定后，外电路总电阻为
电路电流为
电容器两板间电压和电阻两端电压相等，即
电容器此时所带电荷量为
答：电源电动势为，内电阻为；
当开关、都闭合时电源的输出功率为；
当开关闭合，在闭合与断开开关时，电容器所带的电荷量分别是和。
20【解析】由题意得在磁场中运动轨迹如下图
圆心在点，设在磁场中运动的半径 ，由几何关系可知
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
进入电场后，电子做类平抛运动，从点到点的过程中，设沿电场方向运动距离为，则
解得
由动能定理有
解得
设垂直于电场力方向的距离为，电子在电场中的运动时间为，由类平抛运动规律有 ， ，
解得
由
得
设方向与轴正方向夹角为 ，则
设电子在第四象限中做匀速圆周运动的半径为 ，
由洛伦兹力提供向心力有
得
经分析知，电子第次经过轴上点进入第四象限做匀速圆周运动后，第次过轴进入第一象限做斜抛运动后第次经过轴得位置坐标
联立以上各式，代入数据得

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