精品解析：北京市大峪中学2024-2025学年高二上学期期中物理试卷（选考）

北京市大峪中学2024—2025学年度高二年级第一学期 物理期中考试（选考） 本卷为100分，考试时间为90分钟。 第I卷（选择题，共42分） 一、单选题：本题共10小题，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题选对得3分，选错或不选得0分。 1. 下面四幅图中标出了匀强磁场中通电直导线所受安培力的方向，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 在一条沿水平方向放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁针。实验中观察到，当导线中没有通电流时，小磁针的指向如图所示；当导线中通恒定电流时，小磁针N极向纸内转动，则（　　） A. 导线沿东西方向放置 B. 导线中的电流方向向右 C. 若将小磁针放置在导线的上方，也能观察到小磁针N极向纸内转动 D. 若将小磁针放置在导线的延长线上，也能观察到小磁针N极向纸内转动 3. 某同学把电流表、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，如图所示．两支表笔直接接触时，电流表的读数为；两支表笔与的电阻相连时，电流表的读数为．由此可知，这个测量电阻装置的内阻是（ ） A. B. C. D. 4. 如图电路中，当合上开关S后，两个标有“3V、1W”的灯泡均不发光，用电压表测得Uac=Ubd=6V，如果各段导线及接线处均无问题，这说明（　　） A. 开关S未接通 B. 灯泡L1的灯丝断了 C. 灯泡L2的灯丝断了 D. 滑动变阻器R电阻丝断了 5. 实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ） A. 带正电粒子所受洛伦兹力方向向上 B. b、a两点电压会一直变大 C. 污水流量计的流量与管道直径无关 D. 只需要再测出b、a两点电压就能够推算废液的流量值Q 6. 如图所示，在匀强磁场中垂直于磁场方向放置一段导线ab。磁场的磁感应强度为B，导线长度为l、截面积为S、单位体积内自由电子的个数为n。导线中通以大小为I的电流，设导线中的自由电子定向运动的速率都相同，则每个自由电子受到的洛伦兹力（　　） A. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向上 B. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向上 C. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向下 D. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向下 7. 一个电流表的满偏电流，内阻，要把它改装成一个量程为1V的电压表，则应在电流表上（　　） A. 串联一个99kΩ的电阻 B. 并联一个99Ω的电阻 C. 串联一个9.9kΩ的电阻 D. 并联一个9.9Ω的电阻 8. 速度选择器是质谱仪的重要组成部分，由电场和磁场的联合作用，从各种速率的带电粒子中选择出具有一定速率的粒子。已知所加的电压为U，磁感应强度为B，板间距为d，板的长度为L。下列说法正确的是（　　） A. 两板间的匀强电场的场强 B. 筛选出的运动粒子的速率 C. 只能筛选特定速率正粒子，不能筛选特定速率负粒子 D. 筛选出的粒子是沿PQ做匀加速直线运动 9. 如图所示，金属杆的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角斜向上，结果静止于水平导轨上。已知重力加速度为g。关于金属杆所受力的大小，下列说法正确的是（  ） A. 安培力大小为 B. 安培力大小为 C. 摩擦力大小为 D. 支持力大小为 10. 用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场。下列实验现象和分析正确的是（ ） A. 励磁线圈应通以逆时针方向的电流 B. 仅升高电子枪加速电场的电压，运动径迹的半径变大 C. 仅增大励磁线圈中的电流，运动径迹的半径变大 D. 仅升高电子枪加速电场的电压，电子运动的周期将变大 二、多选题：本题共4小题，共12分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题意的。每小题全选对得3分，选对但不全得2分，有选错或不选得0分 11. 如图所示，有一圆形匀强磁场区域，O为圆心，磁场方向垂直于纸面向里。一个正电子和一个负电子（正、负电子的质量相等，电量大小也相等，但是电性相反）以不同的速率沿着PO方向垂直磁场方向射入，其运动轨迹如图所示，a、b两点分别表示两种电子离开磁场区域时的位置。下列判断中正确的是（　　） A. 经过a点的为正电子，经过b点的为负电子 B. 经过b点的电子在磁场中的运动时间较长 C. 经过b点的电子在磁场中的运动速率较小 D. 经过a点的电子在磁场中受到的洛伦兹力较小 12. 如图所示，直线MN上方存在范围足够大的磁感应强度为B的匀强磁场，一质子（质量为m、电荷量为e）以速度v从O点沿与MN成30°角的方向射入磁场中，若不计质子重力，则（　　） A. 质子从磁场中射出时距O点的距离为 B. 质子从磁场中射出时距O点距离为 C. 质子在磁场中运动的时间为 D. 质子在磁场中运动的时间为 13. 如图所示，电源与电动机连接成闭合回路。已知，电源电动势为E、内阻为r，电动机额定电压为U、额定电流为I、线圈电阻为R。开关闭合后，电动机恰好正常工作，则（　　） A. 电动机的额定电流 B. 电动机的额定电流 C. 电动机输出的机械功率 D. 电动机输出的机械功率 14. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，将一厚度为d的半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面E、F间通以电流I时，另外两侧M、N间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中定向移动形成电流的载流子受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，在M、N间产生霍尔电压UH。半导体的载流子有自由电子或空穴（相当于正电荷）两种类型。结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　） A. 若该半导体是电子导电，则M侧电势低于N侧电势 B. 若增大半导体薄片的厚度d，则霍尔电压UH也将增大 C. 若增大磁场的磁感应强度B，则霍尔电压UH也将增大 D. 若增大电流I，则霍尔电压UH也将增大 第II卷（非选择题，共58分） 三、实验题：本题共2小题，共18分 15. 某小组测一金属丝的电阻率。 （1）在实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值d=________mm。 （2）使用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻，倍率选择“×1”挡，指针位置如图乙所示，则该金属丝的电阻为________Ω。 （3）为了进一步测量金属丝的电阻，除多用电表、刻度尺、螺旋测微器、开关、导线外，还能提供的其它器材规格如下： A.电源E（电动势3.0V，内阻约0.5Ω） B.电压表V1（0~3V，内阻约3kΩ） C.电压表V2（0~15V，内阻约15kΩ） D.电流表A1（0~0.6A，内阻约0.125Ω） E.电流表A2（0~3A，内阻约0.025Ω） F.滑动变阻器R1（0~5Ω，3A） G.滑动变阻器R2（0~1750Ω，15A） 为了调节方便，测量准确，并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，滑动变阻器应选择___________（选填R1或R2），电流表应选择___________（选填A1或A2） （4）请在图丙中用连线代替导线完成实验器材的连接___________； （5）若通过实验测量获得了数据：某次测金属丝两电压为U，电流为I，金属丝的长度L，以及金属丝的直径d。那么本次实验得到金属丝电阻率ρ=___________（用题中所给的符号表示）。 16. 用如图中所示的电路，测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： 电流表：A（量程0~0.6A） 电压表：V（量程0~3V） 滑动变阻器：R1（阻值范围0~20Ω，额定电流2A） （1）通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图乙中画出了U—I图线。由图线可以得出此干电池的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω； （2）引起该实验的系统误差的主要原因是下列选项中的（　　） A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 （3）按照图甲的测量方法，某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在图3中，实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像：虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。下列图像中哪一个是该实验的分析（　　） A B. C. D. 四、解答题：本题包括4小题，共40分，解答时，在等题纸上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。 17. 充电宝作为一种便携的移动电源，在生活中得到了广泛的使用。某同学用电动势E = 5 V，内阻r = 0.1 的充电宝给小台灯L供电，小台灯的电阻R = 9.9 ，电路图如图所示。闭合开关S，求： （1）回路中的电流I； （2）10 s内通过小台灯的电荷量q； （3）10 s内充电宝中产生的热量Q。 18. 如图所示为质谱仪的示意图，在容器A中存在若干种电荷量相同而质量不同的带电粒子，它们可从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，它们的初速度几乎为0，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上．若这些粒子中有两种电荷量均为q、质量分别为m1和m2的粒子（m1＜m2）． （1）分别求出两种粒子进入磁场时的速度v1、v2的大小； （2）求这两种粒子在磁场中运动的轨道半径之比； （3）求两种粒子打到照相底片上的位置间的距离。 19. 磁流体发电是一项新兴技术，如图所示是它的示意图，相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场，一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P、Q板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。若P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B，不计重力。 （1）求该发电机的电动势E； （2）请你提出一种可以提高该发电机电动势的方法； （3）若发电机的内电阻为r，在它的输出端a，b间接有阻值为R的电阻，在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R的电流方向和电流大小I。 20. 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术发展，回旋加速器的结构如图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒。D形盒内的匀强磁场磁感应强度为B，粒子在盒间加速时的电压为U，质量为m、电荷量为q的粒子从间隙中心附近M极的某点以近似为零的初速度在加速器中被加速，求： （1）D形盒间交变电压的周期T； （2）粒子在D形盒内获得的最大动能Ekmax； （3）粒子离开回旋加速器时被收集，已知在时间t内收集到粒子的质量为M，求这段时间内粒子束离开回旋加速器时的等效电流I。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市大峪中学2024—2025学年度高二年级第一学期 物理期中考试（选考） 本卷为100分，考试时间为90分钟。 第I卷（选择题，共42分） 一、单选题：本题共10小题，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题选对得3分，选错或不选得0分。 1. 下面四幅图中标出了匀强磁场中通电直导线所受安培力的方向，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，该图所受安培力方向为垂直于导线向上，故A错误； B．根据左手定则可知，该图所受安培力方向为垂直于导线向下，故B正确； C．根据左手定则可知，该图所受安培力方向为垂直于磁场向下，故C错误； D．根据左手定则可知，该图所受安培力方向为垂直于导线向外，故D错误； 故选B。 2. 在一条沿水平方向放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁针。实验中观察到，当导线中没有通电流时，小磁针的指向如图所示；当导线中通恒定电流时，小磁针N极向纸内转动，则（　　） A. 导线沿东西方向放置 B. 导线中的电流方向向右 C. 若将小磁针放置在导线的上方，也能观察到小磁针N极向纸内转动 D. 若将小磁针放置在导线的延长线上，也能观察到小磁针N极向纸内转动 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为小磁针静止N极的指向为地磁场的方向，由图可知当导线中没有通电流时，小磁针的N极指向地理北极，所以小磁针沿南北方向，这时导线也应该沿南北方向放置与小磁针平行时，当导线通电小磁针才会观察到转动情况，故A错误； B．当导线中通恒定电流时，小磁针N极向纸内转动，根据右手螺旋定则可得导线中的电流方向向右；故B正确； C．根据右手螺旋定则可得导线通电后在导线上方的磁场方向为垂直纸面向外，小磁针N极会向纸外转动，故C错误； D．若将小磁针放在导线延长线上，小磁针只受地磁场作用，而要继续保持原有状态，不会转动，故D错误。 故选B。 3. 某同学把电流表、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，如图所示．两支表笔直接接触时，电流表的读数为；两支表笔与的电阻相连时，电流表的读数为．由此可知，这个测量电阻装置的内阻是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设测量电阻的该装置的内阻为，根据闭合电路欧姆定律可得：，则，可求得内阻，故A项正确． 故选A． 4. 如图电路中，当合上开关S后，两个标有“3V、1W”的灯泡均不发光，用电压表测得Uac=Ubd=6V，如果各段导线及接线处均无问题，这说明（　　） A. 开关S未接通 B. 灯泡L1的灯丝断了 C. 灯泡L2的灯丝断了 D. 滑动变阻器R电阻丝断了 【答案】C 【解析】 【详解】用电压表测得Uac=Ubd=6V，根据电压表有读数说明与电压表串联的电路是没有故障的，所以故障是灯泡L2的灯丝断了，则C正确；ABD错误； 故选C。 5. 实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ） A. 带正电粒子所受洛伦兹力方向向上 B. b、a两点电压会一直变大 C. 污水流量计的流量与管道直径无关 D. 只需要再测出b、a两点电压就能够推算废液的流量值Q 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则判断，带负电粒子所受洛伦兹力方向向上，故A错误； B．废液流速稳定后，粒子受力平衡，有 解得 易知MN两点电压与液体流速有关，若流速不变，则b、a两点电压会不变，故B错误； CD．废液的流量为 联立，可得 易知流量与管道直径有关，只需要再测出MN两点电压就能够推算废液的流量，故C错误，D正确。 故选D。 6. 如图所示，在匀强磁场中垂直于磁场方向放置一段导线ab。磁场的磁感应强度为B，导线长度为l、截面积为S、单位体积内自由电子的个数为n。导线中通以大小为I的电流，设导线中的自由电子定向运动的速率都相同，则每个自由电子受到的洛伦兹力（　　） A. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向上 B. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向上 C. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向下 D. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向下 【答案】A 【解析】 【详解】设自由电子定向运动的速率为v，根据电流的微观表达式，有 又 联立解得 根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向垂直于导线沿纸面向上。 故选A。 7. 一个电流表的满偏电流，内阻，要把它改装成一个量程为1V的电压表，则应在电流表上（　　） A. 串联一个99kΩ的电阻 B. 并联一个99Ω的电阻 C. 串联一个9.9kΩ的电阻 D. 并联一个9.9Ω的电阻 【答案】C 【解析】 【详解】把电流表改装成电压表需要串联一个大电阻。因为电表量程为1V，有 故选C。 8. 速度选择器是质谱仪的重要组成部分，由电场和磁场的联合作用，从各种速率的带电粒子中选择出具有一定速率的粒子。已知所加的电压为U，磁感应强度为B，板间距为d，板的长度为L。下列说法正确的是（　　） A. 两板间的匀强电场的场强 B. 筛选出的运动粒子的速率 C. 只能筛选特定速率正粒子，不能筛选特定速率负粒子 D. 筛选出的粒子是沿PQ做匀加速直线运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．两板间的匀强电场的场强 故A错误； B．筛选出的运动粒子受力平衡，有 筛选出的运动粒子的速率 故B正确； CD．不管是正粒子还是负粒子，粒子满足特定速率时，粒子受到电场力与受到的洛伦兹力二力平衡，粒子是沿PQ做匀速直线运动。故CD错误。 故选B。 9. 如图所示，金属杆的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角斜向上，结果静止于水平导轨上。已知重力加速度为g。关于金属杆所受力的大小，下列说法正确的是（  ） A. 安培力大小为 B. 安培力大小为 C. 摩擦力大小为 D. 支持力大小为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．金属杆电流方向与磁场方向垂直，安培力大小为 根据左手定则可判断，安培力与竖直方向夹角为斜向左上，故A错误，B正确； C．根据水平方向平衡条件得 故C错误； D．竖直方向，由平衡条件得 故D错误。 故选B。 10. 用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场。下列实验现象和分析正确的是（ ） A. 励磁线圈应通以逆时针方向的电流 B. 仅升高电子枪加速电场的电压，运动径迹的半径变大 C. 仅增大励磁线圈中的电流，运动径迹的半径变大 D. 仅升高电子枪加速电场电压，电子运动的周期将变大 【答案】B 【解析】 【详解】A．，可得产生的，电子受到的洛伦兹力正好指向圆心，根据左手定可知磁场垂直纸面向里，根据右手螺旋定则知励磁线圈通以顺时针方向的电流，故A错误； B．当升高电子枪加速电场的电压时，电子的速度增大，根据公式可知运动半径增大，故B正确； C．若仅增大励磁线圈中的电流，则磁感应强度增大，根据公式可得运动半径减小，故C错误； D．根据公式可得电子做匀速圆周运动的周期和速度大小无关，故D错误； 故选B。 二、多选题：本题共4小题，共12分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题意的。每小题全选对得3分，选对但不全得2分，有选错或不选得0分 11. 如图所示，有一圆形匀强磁场区域，O为圆心，磁场方向垂直于纸面向里。一个正电子和一个负电子（正、负电子的质量相等，电量大小也相等，但是电性相反）以不同的速率沿着PO方向垂直磁场方向射入，其运动轨迹如图所示，a、b两点分别表示两种电子离开磁场区域时的位置。下列判断中正确的是（　　） A. 经过a点的为正电子，经过b点的为负电子 B. 经过b点的电子在磁场中的运动时间较长 C. 经过b点的电子在磁场中的运动速率较小 D. 经过a点的电子在磁场中受到的洛伦兹力较小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则可判断经过b点的为正电子，经过a点的为负电子，选项A错误； C．根据洛伦兹力提供向心力有 解得 作出粒子的轨迹半径如图： 由图可知经过b点的电子半径较大。由于正、负电子的质量相等，电量大小也相等，可知经过b点的电子在磁场中的运动速率较大，选项C错误； D．洛伦兹力 经过a点的电子在磁场中的运动速率较小，则经过a点的电子在磁场中受到的洛伦兹力较小，选项D正确； B．带电粒子在磁场中运动的周期 粒子质量相等，电量大小也相等，所以周期相同。而粒子在磁场中的运动时间 由图可知经过b点的电子圆心角较小，在磁场中的运动时间较短，选项B错误。 故选D。 12. 如图所示，直线MN上方存在范围足够大的磁感应强度为B的匀强磁场，一质子（质量为m、电荷量为e）以速度v从O点沿与MN成30°角的方向射入磁场中，若不计质子重力，则（　　） A. 质子从磁场中射出时距O点的距离为 B. 质子从磁场中射出时距O点的距离为 C. 质子在磁场中运动的时间为 D. 质子在磁场中运动的时间为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．由左手定则可判断出质子应落在OM之间，设质子从磁场中射出时距O点的距离为d，其运动轨迹如图所示，由图示的几何关系可知 即 r=d 粒子做圆周运动满足 所以 A正确，B错误； CD．质子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角为300°，所以质子在磁场中运动的时间为 C错误，D正确。 故选AD。 13. 如图所示，电源与电动机连接成闭合回路。已知，电源电动势为E、内阻为r，电动机的额定电压为U、额定电流为I、线圈电阻为R。开关闭合后，电动机恰好正常工作，则（　　） A. 电动机的额定电流 B. 电动机的额定电流 C. 电动机输出的机械功率 D. 电动机输出的机械功率 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．电动机不是纯电阻电路，不满足欧姆定律，则电动机的额定电流 由闭合回路欧姆定律有 可得，电动机的额定电流为 故A错误，B正确； CD．电动机的输入功率为 电动机的热功率为 则电动机输出的机械功率 故C错误，D正确。 故选BD。 14. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，将一厚度为d的半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面E、F间通以电流I时，另外两侧M、N间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中定向移动形成电流的载流子受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，在M、N间产生霍尔电压UH。半导体的载流子有自由电子或空穴（相当于正电荷）两种类型。结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　） A. 若该半导体是电子导电，则M侧电势低于N侧电势 B. 若增大半导体薄片的厚度d，则霍尔电压UH也将增大 C. 若增大磁场的磁感应强度B，则霍尔电压UH也将增大 D. 若增大电流I，则霍尔电压UH也将增大 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．若该半导体是电子导电，根据左手定则可知，负电荷在洛伦兹力作用下向M侧聚集，可知M侧电势低于N侧电势。故A正确； BCD．依题意，M、N间产生电场，稳定时电场力与洛伦兹力平衡，令M、N间距a，霍尔元件长为b，则有 令单位体积内电荷的数目为n，根据电流的微观定义式有 解得 可知，若增大半导体薄片的厚度d，则霍尔电压将减小；若增大磁场的磁感应强度B，则霍尔电压UH也将增大；若增大电流I，则霍尔电压也将增大。故B错误，CD正确。 故选ACD。 第II卷（非选择题，共58分） 三、实验题：本题共2小题，共18分 15. 某小组测一金属丝的电阻率。 （1）在实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值d=________mm。 （2）使用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻，倍率选择“×1”挡，指针位置如图乙所示，则该金属丝的电阻为________Ω。 （3）为了进一步测量金属丝的电阻，除多用电表、刻度尺、螺旋测微器、开关、导线外，还能提供的其它器材规格如下： A.电源E（电动势3.0V，内阻约0.5Ω） B.电压表V1（0~3V，内阻约3kΩ） C.电压表V2（0~15V，内阻约15kΩ） D.电流表A1（0~0.6A，内阻约0.125Ω） E.电流表A2（0~3A，内阻约0.025Ω） F.滑动变阻器R1（0~5Ω，3A） G.滑动变阻器R2（0~1750Ω，15A） 为了调节方便，测量准确，并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，滑动变阻器应选择___________（选填R1或R2），电流表应选择___________（选填A1或A2） （4）请在图丙中用连线代替导线完成实验器材的连接___________； （5）若通过实验测量获得了数据：某次测金属丝两电压为U，电流为I，金属丝的长度L，以及金属丝的直径d。那么本次实验得到金属丝电阻率ρ=___________（用题中所给的符号表示）。 【答案】（1）0.185##0.184##0.186 （2）6 （3） ①. R1 ②. A1 （4）见解析 （5） 【解析】 【小问1详解】 螺旋测微器的精确值为，由图可知该金属丝直径的测量值为 小问2详解】 使用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻，倍率选择“×1”挡，由图可知则该金属丝的电阻为 【小问3详解】 [1]若要尽可能大的电压调整范围，则滑动变阻器应采用分压接法，为了调节方便，滑动变阻器应选用阻值较小的R1。 [2]由于待测电阻约为6Ω，因此流过待测电阻的最大电流约为 则电流表应选用A1。 【小问4详解】 滑动变阻器采用分压接法；根据由于待测电阻较小，远小于电压表内阻，电压表的分流几乎可以忽略不计，则电流表应采用外接法，实物连接如图所示 【小问5详解】 根据电阻定律可得 又 ， 联立可得金属丝电阻率为 16. 用如图中所示的电路，测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： 电流表：A（量程0~0.6A） 电压表：V（量程0~3V） 滑动变阻器：R1（阻值范围0~20Ω，额定电流2A） （1）通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图乙中画出了U—I图线。由图线可以得出此干电池的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω； （2）引起该实验的系统误差的主要原因是下列选项中的（　　） A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 （3）按照图甲的测量方法，某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在图3中，实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像：虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。下列图像中哪一个是该实验的分析（　　） A. B. C. D. 【答案】（1） ①. 1.45 ②. 1.3 （2）A （3）A 【解析】 【小问1详解】 [1][2]根据题意，由闭合回路欧姆定律有 由图乙可读出干电池的电动势 内阻 【小问2详解】 在实验中电压表并联在电源两端，示数即为路端电压的真实值，而由于电压表的分流电流表所测电流是电源实际输出电流与流经电压表电流之差，所以引起该实验的系统误差的主要原因是由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小。 故选A。 【小问3详解】 由于电压表分流引起的误差，所以当电源两端电压为零时，通过电压表的电流为零，此时误差消除，所以电压表示数为零时电流表的读数没有误差。电源两端电压不为零时，由上一小问可知，电源实际的输出电流大于电流表的电流示数。 故选A。 四、解答题：本题包括4小题，共40分，解答时，在等题纸上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。 17. 充电宝作为一种便携的移动电源，在生活中得到了广泛的使用。某同学用电动势E = 5 V，内阻r = 0.1 的充电宝给小台灯L供电，小台灯的电阻R = 9.9 ，电路图如图所示。闭合开关S，求： （1）回路中的电流I； （2）10 s内通过小台灯的电荷量q； （3）10 s内充电宝中产生的热量Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律，可得 （2）10 s内通过小台灯的电荷量为 （3）10 s内充电宝中产生的热量为 18. 如图所示为质谱仪的示意图，在容器A中存在若干种电荷量相同而质量不同的带电粒子，它们可从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，它们的初速度几乎为0，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上．若这些粒子中有两种电荷量均为q、质量分别为m1和m2的粒子（m1＜m2）． （1）分别求出两种粒子进入磁场时的速度v1、v2的大小； （2）求这两种粒子在磁场中运动轨道半径之比； （3）求两种粒子打到照相底片上的位置间的距离。 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子经过加速电场，根据动能定理，对m1粒子有 解得 对m2粒子有 解得 （2）在磁场中，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得，粒子在磁场中运动的轨道半径 代入（1）中的结果，可得两粒子的轨道半径之比 （3）m1粒子的轨道半径 m2粒子的轨道半径 两粒子打到照相底片上位置相距 解得，两粒子位置相距为 19. 磁流体发电是一项新兴技术，如图所示是它的示意图，相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场，一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P、Q板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。若P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B，不计重力。 （1）求该发电机的电动势E； （2）请你提出一种可以提高该发电机电动势的方法； （3）若发电机的内电阻为r，在它的输出端a，b间接有阻值为R的电阻，在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R的电流方向和电流大小I。 【答案】（1）；（2）见解析；（3）电流方向由a指向b， 【解析】 【详解】（1）稳定时，洛伦兹力与电场力平衡，则有 解得 （2）根据上述可知，提高该发电机电动势的方法可以增大磁感应强度、增大极板之间的间距或增大等离子体的入射速度。 （3）根据左手定则可知，正离子向上偏转，负离子向下偏转，极板P为发电机的正极，则通过电阻R的电流方向由a指向b，根据欧姆定律有 解得 20. 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展，回旋加速器的结构如图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒。D形盒内的匀强磁场磁感应强度为B，粒子在盒间加速时的电压为U，质量为m、电荷量为q的粒子从间隙中心附近M极的某点以近似为零的初速度在加速器中被加速，求： （1）D形盒间交变电压的周期T； （2）粒子在D形盒内获得的最大动能Ekmax； （3）粒子离开回旋加速器时被收集，已知在时间t内收集到粒子的质量为M，求这段时间内粒子束离开回旋加速器时的等效电流I。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 ， 为了达到同步加速，D形盒间交变电压的周期 解得 （2）粒子射出D形盒时半径达到最大值R，则有 ， 解得 （3）通过截面的电荷量 粒子束离开回旋加速器时的等效电流 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $