长 郡 中学 学 2020—2021 学 学 年度高二第一学期期中考试 物理 时量：90 分钟
满分：100 分 得分_______ 题 一、单项选择题（每小题 3 分，共 24 分. 每小题只有一个选项符合题目要求. ）
★1.把一根通电的硬直导线 ab 放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示，导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由 a 指向 b.虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，磁场源都放在导线正下方且呈中间对称，则下列图中的磁场源不可能是（
）
A.蹄形磁铁
B.通电螺线管
C.条形磁铁
D.环形电流 2.如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c 三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是（
）
A.a、b、c 的 S 极都向纸里转 B.b 的 S 极向纸外转，而 a、c 的 S 极向纸里转 C.b、c 的 N 极都向纸里转，而 a 的 N 极向纸外转 D.b 的 S 极向纸里转，而 a、c 的 S 极向纸外转 3.如图所示的圆形区域内匀强磁场方向垂直于纸面向里，有一束速率各不相同的质子自 A 点沿半径方向射入磁场，这些质子在磁场中（
）
A.运动时间越长，其轨迹对应的弦长越大 B.运动时间越长，其轨迹越长 C.运动时间越短，射出磁场区域时速度越小 D.运动时间越短，射出磁场区域时速度的偏转角越小 4.如图是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图.将铜盘放在磁场中，让磁感线竖直向下垂直穿 过铜盘，在 a、b 两处用电刷将导线分别与铜盘的边缘和转轴良好接触，逆时针匀速转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流，让小灯泡发光.则（
）
A.回路中电流从 b 导线流进小灯泡 B.回路中有大小和方向周期性变化的电流 C.回路中感应电流产生的原因是铜盘内磁通量的变化 D.回路中 a 处的电势比 b 处的电势高 5.新冠疫情期间，额温枪广泛应用于各种场所.4 月开学后，学校实行体温每日三检制度，体温检测员小明仔细研究了班里的额温枪及其技术参数（如图所示），发现它以 2 节干电池（内阻不能忽略）为电源，工作电流为 5mA ，能通过传感器检测人体向外辐射的红外线，根据红外线能量的强弱，快速、准确且无接触的测量体温，那么关于该额温枪的说法中正确的是（
）
A.额温枪工作时，电池组两极间的电压为 3V
B.额温枪工作时，电路中每通过 1C 电荷，每节电池都能把 1.5J 化学能转化为电能 C.额温枪工作时，电源的输出功率为 15mW
D.若换用两节充满电的 800mAh 充电电池，则最多可测温约为610 次 6.如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁场区域在 y 轴方向足够宽，在 x 轴方向宽度为 a.直角三角形导线框 ABC （ BC 边的长度为 a）从图示位置沿 x 轴向右匀速穿过磁场区域，下列关于 BC 两端的电势差BCU与线框移动的距离 x 的关系图象正确的是（
）
A.
B.
C.
D.
7.如图所示是有两个量程的电流表.已知表头的内阻g1000 R ，满偏电流g1mA I ，电阻150 R ，2200 R ，则使用 A、B 两个端点时，电流表的量程为（
）
A. 0 ~ 8mA
B. 0 ~ 50mA
C. 0 ~12mA
D. 0 ~ 25mA
8.利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势 6V E ，电源内阻 1 r ，电阻 3 R ，重物质量 0.20kg m .当将重物固定时，电压表的示数为 5V .当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为 5.5V .不计摩擦，g 取210m/s .下列说法正确的是（
）
A.电动机内部线圈的电阻为 1
B.稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为 1A
C.重物匀速上升时的速度为 0.75m/s
D.匀速提升重物时电动机输出的机械功率是 2W
题 二、多项选择题（每小题 4 分，共 16 分，全部选对得 4 分，选对但不全得 2 分，有选错的得 0 分. ）
9.将三个不同的电源的 U I 图线画在同一坐标系中，如图所示，其中 1 和 2 平行，以下说法正确的是（
）
A.电动势1 2 3E E E
B.电动势1 2 3E E E
C.电源内阻1 2 3r r r
D.短路电流1 2 3I I I
10.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的.电磁驱动原理如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小，则合上开关 S 的瞬间（
）
A.铝环向左运动，铜环向右运动 B.两个金属环都向右运动
C.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力 D.从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向 11.如图所示，电路中定值电阻阻值 R 大于电源内阻阻值 r，闭合开关 S，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表1V 、2V 、3V 数变化量的绝对值分别为1U 、2U 、3U ，理想电流表示数变化量的绝对值 I ，则下列结论正确的是（
）
A.A 的示数减小
B.2V 的示数增大 C.3U 与 Ⅰ 的比值等于 R r
D.1ΔU 大于2ΔU
12.如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为 B，方向相反的水平匀强磁场， PQ 为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大.一个边长为 a、质量为 m、电阻为 R 的单匝正方形金属线框，以速度 v垂直磁场方向从如图实线位置Ⅰ开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度为 0.则下列说法正确的是（
）
A.在位置Ⅱ时线框中的电功率为2 2 2B a vR B.此过程线框的加速度最大值为2 24B a vmR C.此过程中回路产生的电能为212mv
D.此过程中通过导线横截面的电荷量为2BaR
空 三、实验题（每空 2 分，共 20 分）
13.（4 分）有一种新式游标卡尺，它的刻度与传统的游标卡尺明显不同——刻度看起来很“稀疏”，使用时读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据.新式游标卡尺的刻度也有 10 分度、20 分度、50 分度三种规格，但刻度却是 19mm 分成 10 等分， 39mm 分成 20 等分， 99mm 分成 50 等分.以“ 39mm 分成 20 等分”新式游标卡尺为例，如下图，试分析其精确度是_____ mm ，如图的读数是_____ mm .
14.（8 分）如图所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“ 100 ”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：
（1）所测电阻的阻值为_____ ；如果要用此多用电表测量一个阻值约为42.0 10 的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是______（选填“ 10 ”“ 100 ”或“ 1k ”）. （2）用此多用电表进行测量，当选用量程为 50mA 的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为_____ mA ； （3）当选用量程为 10V 的直流电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为_____ V . 15.（8 分）某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表1V 的内阻，可选用的器材如下：
A.待测电压表1V ：量程 3V ，内阻约 3k
B.电压表2V ：量程 15V ，内阻约 20k
C.定值电阻0R ：
9.0k
D.滑动变阻器1R ：
0 ~100
E.滑动变阻器2R ：
0 ~ 2k
F.电源 E：电动势约为 12V ，内阻忽略不计 G.开关、导线若干 （1）为了准确测量电压表 V 的内阻，两位同学根据上述实验器材分别设计了如图甲和乙两个测量电路，你认为__________（选填“甲”或“乙”）更合理，并在实物图丙中用笔画线代替导线将电路图补充完整. （2）该实验中滑动变阻器应该选用______（选填“1R ”或“2R ”）. （3）用已知量2R 和1V 、2V 的示数1U 、2U 来表示电压表1V 的内阻：1VR _____.
四、计算题（8 分+10 分+10 分+12 分=40 分，请写出必要的方程、步骤和文字说明）
★16.某人把电流表、干电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置.两支表笔直接接触时，电流表读数为 5.0mA ，两支表笔与 200 的电阻连接时，电流表读数为 3.0mA .现在把表笔与一个未知电阻连接，电流表读数为 2.5mA ，则这个未知电阻是多大？ 17.如图所示，半径为 a 的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度 0.2 B T ，磁场方向垂直纸面向里，半径为b 的金属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，其中 0.4m a , 0.6m b ，金属环上分别接有灯泡1L 、2 L ，两灯泡的电阻都为 4 ，一金属棒 MN 与金属环接触良好，棒与环的电阻均不计.
（1）若棒以 5m /s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬间， MN 中的感应电流的大小； （2）撒去中间的金属棒 MN ，将右边的半圆环以 OO 为轴向外翻转 90°，若此后磁场随时间均匀变化，
其变化率为4T /sBt ，求此时通过灯泡1L 的感应电流. 18.质谱仪原理如图所示，a 为粒子加速器，电压为1U ；b 为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为1B ，板间距离为 d；c 为偏转分离器，磁感应强度为2B .今有一质量为 m、电荷量为 e 的正电子（不计重力），静止开始经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动.求：
（1）粒子的速度 v 为多少？ （2）速度选择器的电压2U 为多少？ （3）粒子在2B 磁场中做匀速圆周运动的半径 R 为多大？ 19.如图所示，圆心为 O、半径为 R 的圆形磁场区域中存在垂直纸面向外的匀强磁场，以圆心 O 为坐标原点建立坐标系，在 3 y R 处有一垂直 y 轴的固定绝缘挡板，一质量为 m、带电荷量为 q 的粒子，与 x 轴成60°角从 M 点（ R ，0）以初速度0v 斜向上射入磁场区域，经磁场偏转后由 N 点离开磁场（N 点未画出）恰好垂直打在挡板上，粒子与挡板碰撞后原速率弹回，再次进入磁场，最后离开磁场.不计粒子的重力，求：
（1）磁感应强度 B 的大小； （2）N 点的坐标； （3）粒子从 M 点进入磁场到最终离开磁场区域运动的总时间. 学 长郡中学 2020 —2021 学年度高二第一学期期中考试
物理参考答案 题 一、单项选择题（每小题 3 分，共 24 分. 每小题只有一个选项符合题目要求. ）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D D D A B B D C 1.D
【解析】在磁铁外部，磁感线是从磁场的 N 极出发回到 S 极，故 A、C 可能；通电螺线管相当于条形磁铁，由右手定则可知左边为 N 极，故 B 可能；由右手定则判断如图环形电流形成的磁场垂直纸面方向，不能形成图示中磁场，故 D 不可能. 2.D
【解析】圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c 所在处磁场方向垂直于纸面向里，b 处磁场方向垂直于纸面向外，故 a、c 处的小磁针的 N 极朝纸内转动，S 极朝纸外转动，b 处小磁针的 N 极朝纸外转动 S 极朝纸内转动，故 D 正确，A、B、C 错误.故选 D. 3.D 4.A
【解析】设铜盘半径为 R，转动的角速度为 ，磁感应强度为 B，可将铜盘看作是由一条条辐条组成，则回路中产生的感应电动势是辐条切割产生，大小为212E BR ，所以电动势不变，通过灯泡 L 的电流大小不变，铜盘内磁通量没有变化；当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，圆盘中心为电源正极，盘边缘为负极，通过灯泡 L 的电流方向由 b 到 a，b 处的电势高，故 B、C、D错误，A 正确. 5.B
【解析】额温枪工作时，电池组两极间的电压为路端电压，小于电源的电动势，故电池组两极间电压小于 3V ，故 A 错误；每节电池的电动势为 1.5V ，根据电动势的定义可以知道电路中每通过 1C 电荷，消耗的电能为 1 1.5J 1.5J W qE ，则有 1.5J 的化学能转化为电能，故 B 正确；额温枪工作时电源消耗的总功率为 2 2 1.5V 5mA 15mW P EI ，电源的输出功率小于电源消耗的总功率，故 C 错误；若换用两芇充满电的 800mAh 的充电电池，最多可测温的次数为800mAh 800 36005mAs 5n 次55.76 10 ，故 D 错误.故选 B. 6.B
【解析】导体棒切割磁感线产生感应电动势 E BLv ，感应电流E BLvIR R ，在 0 a 内，有效长度 L 逐渐变大，感应电流 I 逐渐变大，则BCU 增大；在 2 a a 内，有效长度 L 逐渐变大，感应电流逐渐变大，则BCU 增大；由楞次定律可知，在线框进入磁场的过程中，感应电流沿逆时针方向，电流是正的，则
0BCU ；在线框离开磁场的过程中，感应电流沿顺时针方向，感应电流是负的，则 0BCU ，故 B 正确、A、C、D 错误.故选 B. 7.D
【解析】使用 A、B 两个端点时，当表头达到满偏电流时，电路中的总电流为 g g 2g125mAI R RI IR ，故电流表的量程为 0 ~ 25mA ，故 D 正确，ABC 错误.故选 D. 8.C
【解析】当将重物固定时，电动机没有机械能输出，整个电路是纯电阻电路，根据闭合电路欧姆定律可知电路中内电压为1
6V 5V 1V U E U 内，则电路中的电流为 1A 0.5A1UIr 内，设电动机线圈电阻为Mr ，又MEIr R r ，代入数据解得M2Ω r ，故 A 错误；当电动机匀速提升重物时，电路的内电压为 6V 5.5V 0.5V U E U 内，则电路中的电流为 0.5A 0.5A1UIr 内，所以稳定匀速提升重物时，通过电动机的电流为 0.5A ，故 B 错误；重物匀速上升时，电动机两端的电压为M5.5V 0.5 3V 4V U U IR ，电动机的机械功率为2M M
4 0.5W P U I I r 机20.5 2W 1.5W ，当重物匀速上升时，其电动机的牵引力等于重物的重力，即 2N F mg .由 P Fv 机得重物匀速上升的速度为 1.5m/s 0.75m/s2PvF 机，故 C 正确，D 错误；故选 C. 题 二、多项选择题（每小题 4 分，共 16 分，全部选对得 4 分，选对但不全得 2 分，有选错的得 0 分. ）
题号 9 10 11 12 答案 AD AD CD BCD 9.AD
【解析】根据闭合电路欧姆定律得：
U E Ir ，由数学知识可知，图象的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值等于电源的内阻 r；对照图象知，1 2 3 1 2 3, E E E r r r ，故 A 正确，B、C 错误；图象与横轴的交点表示短路电流，由图可知，短路电流关系为1 2 3I I I ，故 D 正确.故选 AD. 10.AD
【解析】合上开关 S 的瞬间，穿过两个金属环的磁通量变大，为阻碍磁通量的增大，铝环向左运动，铜环向右运动，A 正确、B 错误；由于铜环和铝环的形状、大小相同，铜的电阻率较小，故铜环的电阻较小，两环对称地放在固定线圈两侧，闭合 S 瞬间，穿过两环的磁通量的变化率相同，两环产生的感应电动势大小相同，铜环电阻较小，则铜环中的感应电流较大，故铜环受到的安培力较大，C 错误；由右手螺旋定则可知，闭合 S 瞬间，穿过铝环的磁通量向左增大，由楞次定律知，从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时
针方向，D 正确. 11.CD
【解析】理想电压表内阻无穷大，相当于断路，理想电流表内阻为零，相当于短路，所以 R 与滑动变阻器串联，电压表1V 、2V 、3V 分别测量 R、路端电压和滑动变阻器两端的电压，当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则 A 的示数增大，故 A 错误；电源的内电压增大，则路端电压减小，所以2V 的示数减小，故 B 错误；根据闭合电路欧姆定律得：2U E Ir ，则得2ΔΔUrI ，又1ΔΔURI ，又 R r ，则1 2Δ ΔΔ ΔU UI I ，故1 2Δ Δ U U ，故 D 正确；根据闭合电路欧姆定律得：3( ) U E I R r ，则得3ΔΔUR rI ，故 C 正确.故选 CD. 12.BCD
【解析】线框经过位置Ⅱ时，线框的速度为零，则此时的感应电动势为零，线框中的电功率为零，选项 A 错误；线圈的右边刚进入磁场Ⅱ时感应电动势最大，安培力最大，线圈的加速度最大，则2 2m?2 42Bav B a vF B aR R 安，最大加速度为2 2m?4 F B a vam mR 安，选项 B 正确；此过程中减小的动能为212mv ，则回路产生的电能为212mv ，选项 C 正确；由ΔΦΔ , ,ΔEq I t I ER t ，三式联立，解得ΔΦqR ，线框在位置Ⅰ时其磁通量为2Ba ，而线框在位置Ⅱ时其磁通量为零，故2BaqR ，选项 D 正确.故选 BCD. 空 三、填空题（每空 2 分共 20 分）
13.（4 分）0.05
31.25 14.（8 分）（1）1500
1k
（2）30.9 或 31.0
（3）6.1 或 6.2 15.（8 分）（1）乙
见解析图
（2）1R
1 02 1U RU U 【解析】（1）甲图中，因为电压表2V 的内阻与0R 阻值相当，通过电压表2V 的电流不能忽略，故用通过0R
的电流作为通过1V 的电流，误差较大，故用乙电路较合理，电路连接如图所示.（2）实验中滑动变阻器要用分压接法，故应选取阻值较小的1R . （3）根据欧姆定律可知：11 1 0v2 12 10U U RRU UU UR . 四、计算题 16. （8分）
【解析】设电源的电动势为E，内电阻为r，定值电阻为0R ，电流表内阻为gR ，设0 g
R r R R 内，由闭合电路欧姆定律可知：1 EIR内
2 分 2 EIR R内
2 分 3 xEIR R内
2 分 解三式得：
300ΩxR
2 分 17.（10 分）
【解析】（1）若棒以 5m /s 的速率在环上向右匀速滑动，棒滑过圆环直径的瞬间：
12 0.2 0.8 5V 0.8V E B a v
3 分 1 11 20.4AE EIR R
2 分 （2）磁场随时间均匀变化，此时感应电动势为：
22ΔΦ Δ 1 Δ0.32VΔ Δ 2 ΔB BE S at t t
3 分 211 20.04AEIR R
2 分
18.（10 分）
【解析】根据动能定理可求出速度 v，根据电场力和洛伦兹力相等可得到2U ，再根据电子在磁场中做匀速圆周运动的知识可求得半径 R. （1）在 a 中，正电子被加速电场1U 加速，由动能定理有2112eU mv
2 分 得12eUvm
1 分 （2）在 b 中，正电子受到的电场力和洛伦兹力大小相等，即21Ue evBd
2 分 代入 v 值，得12 12eUU Bdm
1 分 （3）在 c 中，正电子受洛伦兹力作用而做圆周运动，2mvqvBR
2 分 回转半径12 21 2 mv mUReB B e
2 分 19.（12 分）
【解析】（1）设粒子在磁场中运动的半径为 r，根据题设条件画出粒子的运动轨迹，如图所示，由几何关系得 r R
2 分 由洛伦兹力等于向心力200vqv B mr
1 分 解得0mvBqR
1 分 （2）由几何关系可得 3sin602x R R
1 分 1cos602y R R
1 分 N 点的坐标为3 1,2 2R R
1 分
（3）粒子在磁场中运动的周期2 mTqB
1 分 由几何知识得粒子在磁场中运动的圆心角共为 180°，粒子在磁场中运动时间12Tt
1 分 粒子在磁场外的运动，由匀速直线运动可得：从出磁场到再次进磁场的时间202stv ，其中132s R R
1 分 粒子从 M 点进入磁场到最终离开磁场区域运动的总时间1 2t t t ，解得0(5 )Rtv
2 分