福建省莆田第一中学2021-2022学年高二上学期期中考试物理试题

这是一份福建省莆田第一中学2021-2022学年高二上学期期中考试物理试题，共7页。

第I卷（选择题）40分
一、单选题（每题4分，共4题16分）
1．如图所示，无限长直导线M、N均通有大小为I的恒定电流，其中M在纸面内水平放置，电流方向水平向右，N垂直于纸面放置，电流方向垂直纸面向里，两导线在纸面连线的中点A处产生的磁感应强度大小均为B，则A点的磁感应强度大小为( )
A．0 B．B C． B D．2B
2．如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向
偏转；若射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速
度方向偏转60°，不计重力，则为
A． B． C． D．
3．某同学描绘出小灯泡的I-U图像如图，若将两个完全相同的
小电珠串联接在电动势为6.0V，内阻为12Ω的电源两端，接通
电路，则每个灯泡的实际功率约为（ ）
A．0.32W B．0.64W
C．1.28W D．2.56W
4．如图所示，在0≤x≤3a的区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在t=0 时刻，从原点O发射一束等速率的相同的带电粒子，速度方向与y轴正方向的夹角分布在0°～90°范围内。其中，沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场右边界上P(3a, a)点离开磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为3a
B. 粒子的发射速度大小为
C. 磁场右边界上有粒子射出的长度为( +1)a
D. 带电粒子在磁场中运动的最长时间为2t0
二、多选题（每题6分，共4题24分）
5．如图所示，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已知导体棒MN受到的安培力大小为2N，下列说法
正确的是（ ）
A．线框受到的安培力的合力大小为3N
B．线框受到的安培力的合力大小为4N
C．线框受到的安培力方向竖直向上
D．线框受到的安培力方向竖直向下
6．如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，闭合电键S后，标有“8V，12W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R M =4Ω，下列正确的是（ ）
A.流过灯泡的电流为1.5A
B.流过电动机的电流为2A
C.电动机消耗的电功率为16W
D.电动机输出的机械功率为3W
7．平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示．一带负电
的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，
Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍．粒子从坐标原
点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，
P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等．不计粒子重力，
则（ ）
A.粒子到达O点时速度的方向与x轴正方向成30°斜向上
B.粒子到达O点时，沿y轴正方向的速度分量大小为v0
C.电场强度和磁感应强度的大小之比 
D.电场强度和磁感应强度的大小之比
8．如图，电路中R为定值电阻，电源内阻为r.将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、
ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则
( )
A．A的示数增大 B．V2的示数增大
C．ΔU3与ΔI的比值大于r D．ΔU1大于ΔU3
第II卷（非选择题）60分
三、填空题（8分，每空2分）
9.匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，矩形线圈abcd的面积S=0.5m2，开始B与S垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示。
现将线圈以ad、bc中点连线（图中虚线）为轴翻转180°，
此过程线圈的磁通量变化量为 Wb，
线圈中 （填“产生”或“不产生”）感应电流。
10.游标卡尺和螺旋测微器是较为精密的长度测量仪器.
（1）图甲中游标卡尺的读数为__________mm。
（2）图乙中螺旋测微器的读数为________mm。
四、实验题
11．（7分）某学习小组要测量一热敏电阻的阻值。可供选择的器材有：待测热敏电阻R T （实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；
电源E（电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω）；
电阻箱R（阻值范围0~9999.99Ω）；
滑动变阻器 R 1（最大阻值20Ω）；
滑动变阻器R 2（最大阻值2000Ω）；
微安表（量程100μA，内阻等于2500Ω）；
开关两个，导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
①按图示连接电路；
②闭合S1、S 2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2 ，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
④记录此时电阻箱的阻值。
回答下列问题：
（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用___ 填“R1”或“R2”）。
（2）请用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路。
（3）若微安表半偏时，电阻箱的读数为6000.00Ω，则该热敏电阻的测量值为_____Ω（结果保留到个位），该测量值____（填“大于”或“小于”）真实值。
12．(8分)某同学要测量一电源（电动势E约为3V）的电动势和内阻。实验室有以下器材：两个相同的电流表A1和A2 （量程为Ig=0.6A，内阻为Rg=1Ω）、滑动变阻器R0（最大阻值为5Ω、额定电流为3A）、两个定值电阻R1=R 2=5Ω、开关S和若干导线。
（1）该同学先将电流表A1 ，与定值电阻R1串联，可改装成量程 V的电压表。
（2）该同学设计了如图甲所示的电路图，通过改变滑动变阻器R 0的阻值，获得了多组数据如下表，第4次测量时，电流表A2的指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A。
（3）将5组实验数据描点画图如丙图所示。根据图线求出电源电动势E=________V，r=________Ω。（结果均保留两位小数）
五、解答题
13.（9分）如图所示，水平导轨间距为L=0.5m，导轨电阻忽略不计。导体棒ab垂直导轨放置，质量m=lkg，电阻R0=0.9Ω，与导轨接触良好。电源电动势E=10V，内阻r=0.1Ω，电阻R=4Ω。外加匀强磁场的磁感应强度B=5T，方向垂直于ab，与导轨平面成α=53°。ab与导轨间动摩擦因数为μ=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），不计其余摩擦。细绳垂直于ab且沿水平方向跨过一轻质定滑轮悬挂一重物。重力加速度g=10m/s2 ，ab处于静止状态．已知sin53°=0.8，cs53°=0.6．求：
（1）ab受到的安培力大小．
（2）重物重力G的取值范围．
14.（10分）如图所示，电路中电池的电动势E=3.0V，内电阻r=1.5Ω，电阻R1=0.5Ω，R2=1Ω，C1、C2为电容器。
（1）开关S断开，电容器C1、C2上的电压之比
（2）开关S由断开到闭合后的稳定状态，电容器C1上的电压变化量的绝对值
（3）开关S闭合后电路中电流表的示数变化如乙图所示，则电容器C1的电容多大？
15.（18分）如图甲所示，在xOy平面内存在均匀、大小随时间周期性变化的磁场和电场，变化规律分别如图乙、丙所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向、沿y轴正方向电场强度为正)．在t＝0时刻由原点O发射初速度大小为v0，方向沿y轴正方向的带负电粒子．已知v0、t0、B0，粒子的比荷为，不计粒子的重力．求：
(1)t＝t0时，求粒子的位置坐标；
(2)若t＝5t0时粒子回到原点，求t＝2t0时粒子的速度大小及电场强度E0值；
(3)若粒子能够回到原点，求满足条件的所有E0值．
莆田一中2021-2022学年度上学期第一学段试卷答案
一、单选题（16分）二、多选题（24分）
1.C 2.B 3.A 4.D 5.AC 6.AD 7.BC 8.AC
三、填空题（8分，每空2分）
9. 0.4Wb或-0.4Wb 产生
实验题（共15分）
（1）(1分) (2）(2分)
（3）3500 (2分)大于(2分)
（1）3.6 (2分)（2） 0.30 (2分)
（3） 2.64（2.58~2.76）(2分)2.30（2.14~2.50）(2分)
计算题（共37分）
（9分）（1）3分由闭合电路的欧姆定律可得，
通过ab的电流I==2A，(1分)方向：由a到b；
ab受到的安培力F=BIL=5N(2分)
（2）a最大静摩擦力fmax=μ（mg-Fcs53°）=3.5N，(1分)由平衡条件得：
当最大静摩擦力方向向右时，T=Fsin53°-fmax=0.5N，(2分)
当最大静摩擦力方向向左时，T=Fsin53°+fmax=7.5N，(2分)
则重物重力的取值范围为0.5N≤G≤7.5N；(1分)
14.（10分）（1）1:1（2）2.5V（3）
（1）(3分)开关S断开时，C1、C2两端的电压等于电源电动势，即1:1
（2）(3分)开关S断开时，电容器C1两端电压为(1分)
开关S闭合后，R1与R2串联，电容器C1两端电压为(1分)
电容器C1的电压变化了(1分)
（3）由i-t图像，可知：图像围成的面积就是电容器C1电荷量的变化量(2分)
则电容器C1的电容为(2分)
15.（18分） (1)(5分)(eq \f(2v0t0,π)，0) (2)(5分) (3)(8分)eq \f(v0B0,nπ)，(n＝1,2,3，…)
(1)由粒子的比荷eq \f(q,m)＝eq \f(π,B0t0)，则粒子做圆周运动的周期T＝eq \f(2πm,B0q)＝2t0(1分)
则在0～t0内转过的圆心角α＝π(1分)
由牛顿第二定律qv0B0＝meq \f(v\\al(2,0),r1)(1分)
得r1＝eq \f(v0t0,π)(1分)位置坐标(eq \f(2v0t0,π)，0)．(1分)
(2)粒子t＝5t0时回到原点，轨迹如图所示
r2＝2r1
r1＝eq \f(mv0,B0q) r2＝eq \f(mv2,B0q)(1分)
得v2＝2v0(1分)
又eq \f(q,m)＝eq \f(π,B0t0)(1分)
(1分)得(1分)
(3)如图所示，设带电粒子在x轴上方做圆周运动的轨道半径为r1，在x轴下方做圆周运动的轨道半径为r2′，由几何关系可知，要使粒子经过原点，则必须满足：
n(2r2′－2r1)＝2r1，(n＝1,2,3，…)(2分)
r1＝eq \f(mv0,B0q) r2′＝eq \f(mv,B0q)(1分)
联立以上各式解得v＝eq \f(n＋1,n)v0，(n＝1,2,3，…)(2分)
又由v＝v0＋eq \f(E0qt0,m)(1分)
得E0＝eq \f(v0B0,nπ)，(n＝1,2,3，…)．(2分)