重庆八中2023-2024学年度（上）半期考试高二年级
物理试题
一、选择题（本题共10小题，共计43分，第1-7题只有一项符合题目要求，每题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1. 下列各图中，电流方向与其产生的磁场方向关系不正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，右手紧握直导线，大拇指方向为电流方向（图中向下），四指环绕方向为磁场方向，图中电流左侧磁场应垂直纸面向里，右侧应垂直纸面向外，故A错误，符合题意；
B．右手紧握螺线管，四指方向电流方向，大拇指方向为螺线管内部磁场方向，B图符合安培定则，故B正确，不符合题意；
C．右手紧握环形电流，四指方向为电流方向，大拇指方向为螺线管内部磁场方向，C图符合安培定则，故C正确，不符合题意；
D．右手紧握螺线管，四指方向为电流方向，大拇指方向为螺线管内部磁场方向，两个螺线管相当于两个磁极相同并列的条形磁铁，上端为N极下端为S极，在O点的合磁场方向向下，故D正确，不符合题意。
故选A。
2. USB电风扇体积小、便于携带，并且采用了新型无刷直流电机，比传统的马达风扇更安静、更省电，目前，USB电风扇已经成了上班族、学生党的常备利器，若USB风扇正常工作时内部电机两端电压为，输入电流为，电机的内阻为，则以下说法正确的是（ ）
A. B. 电机产生焦耳热的功率为
C. 电机输出的机械效率为 D. 电机消耗的电功率为
【答案】D
【解析】
【详解】A．电动机为非纯电阻电路，计算电阻不能用欧姆定律，故A错误；
BCD．电动机消耗的电功率为
产生焦耳热的功率为
电机输出的机械功率为
故BC错误，D正确。
故选D。
3. 人体神经受到刺激时，就会从神经细胞膜一侧快速移动到另一侧，导致细胞膜两侧电势差发生变化．若将神经细胞膜视为电容为的电容器，受到刺激时该细胞膜两侧电势差从变为，则该过程中通过该细胞膜的电荷量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由
得
故选B。
4. 如图所示，是正四面体，虚线圆为三角形的内切圆，为圆心，分别为和边与圆的切点，正四面体的顶点和分别固定有电荷量为、和的点电荷，则（ ）
A. 两点的电场强度相同 B. 点电场强度为0
C. 点电势低于点 D. 点电势高于点
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据对称性可知，点和点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B．若点为正电荷，由对称性，点场强才为0，故B错误；
C．相比于点，点离每个正电荷都要近些，同时离负电荷远些，所以点电势更高，故C错误；
D．仅考虑两处点电荷产生电场，点电势等于点电势等于0。点电荷在处产生电势更高，故D正确。
故选D。
5. 电源的电动势为，连接电阻时，路端电压为，如果在上并联一个的电阻，路端电压为，则为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知
联立可得
故选B。
6. 如表格所示是某颈部按摩仪的铭牌信息，当剩余电池电量为总容量的时，按摩仪将停止工作，若该按摩仪一直以额定功率工作，则（ ）
商品名称 颈部按摩仪
内置电池
充电输入
工作电压
额定功率
A. 是能量单位
B. 电池从剩余电量为总容量的到充满电的时间约为1.6小时
C. 该按摩仪充满电可以连续工作约4小时
D. 该按摩仪充满电所储存的能量约为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由知，是电荷量的单位，不是能量的单位，故A错误；
B．电池从剩余电量为总容量的到充满电的时间
故B错误；
C．按摩仪正常工作时的电流
该按摩仪充满电连续工作的时间
故C正确；
D．该按摩仪充满电所储存的能量
故D错误。
故选C。
7. 在未加磁场时，直导体棒静止在倾斜角为的粗糙导轨上．四幅图分别表示加有不同方向的平行于纸面的匀强磁场，图中磁场为水平方向，图中磁场平行于斜面。同时给导体棒通以垂直于纸面向里的电流．当电流从0开始同步逐渐增大，导体棒最先动的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．导体棒受重力，竖直向上的安培力，当重力与安培力相等，为导体棒运动的临界，故A错误；
B．杆子受重力，竖直向下的安培力，随着电流的增大，导体对倾斜轨道的压力增大，无论安培力多大，导体棒都不会动，故B错误；
C．导体棒受垂直于斜面向上的安培力，当安培力等于，导体棒受到的支持力为零，最大静摩擦是0，此时导体棒一定会动，故C正确；
D．导体棒受到垂直于斜面向下的安培力，随电流的增大，导体棒对斜面的压力逐渐增大，无论安培力多大，导体棒都不会动，故D错误。
故选C。
8. 如图所示的电路中，电源内阻为，电压表和电压表由完全相同的表头改装而成，量程之比为1∶5．当的滑片向右移动时，电压表和电压表示数变化绝对值分别为和，电流表A的示数变化绝对值为，电表均非理想电表，则（ ）
A. 电压表的示数变大 B. 流经的电流变大
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．电源的外电路是电阻和电阻串联，电压表和电压表串联，两条路并联。当滑动变阻器的滑片向右移动时，连入阻值减小，总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知电路的总电流变大，电源的内电压增大，则外电压减小，即电压表和电压表的示数之和减小，因电压表内阻之比不变，所以电压表的示数均变小。因干路电流变大，电压表支路电流变小，则流经的电流变大，故A错误，B正确；
C．根据闭合电路欧姆定律
故电压表和电压表示数变化绝对值之和与电流变化值之比应为，故C错误；
D．因流经电压表表头电流时刻相同，所以电压表示数变化之比等于电压表量程之比为，故D正确。
故选BD。
9. 和是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体，的上、下表面积大于的上、下表面积，将和按图所示方式接入电路中，闭合开关后（ ）
A. 若和的体积相同，则的电功率小于的电功率
B. 若和的体积相同，则流过的电流大于流过的电流
C. 若和的厚度相同，则流过的电流小于流过的电流
D. 若和的厚度相同，则内自由电荷定向移动的速率比的更小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．若和的体积相同，且两材料上下表面都是正方形，的上下表面积大于的上下表面积，故的长大于的长，的横截面积小于的横截面积，根据
可知
因为二者并联，电压相等，由公式
可得，的电功率小于的电功率，故A正确；
B．若和的体积相同，由上述分析知，又因为二者并联，电压相等，由公式
可得，通过的电流小于通过的电流，故B错误；
C．若和的厚度相同，且两材料上下表面都是正方形，的上下表面积大于的上下表面积，由
可知
即两者电阻阻值相等，因为两者是并联关系，两端的电压相等，根据
得流过的电流等于流过的电流，故C错误；
D．由选项C分析知，两路电流大小相等，根据电流微观表达式
的横截面积大于的横截面积，则内自由电荷定向移动的速率小于的内自由电荷定向移动的速率，故D正确。
故选AD。
10. 空间中存在平行于纸面的匀强电场，在纸面内取点为坐标原点建立轴，如图甲所示。现有一个质量为、电是为的带电微粒，在时刻以一定初速度从轴上的点开始沿逆时针作匀速圆周运动，圆心为、半径为。已知图中为其轨迹，为圆轨迹的一条直径；除电场力外微粒还受到一个变力，不计其它力的作用；测得带电微粒所处位置的电势随时间的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的大小为，方向与轴正方向成
B. 点与点的电势差
C. 微粒在时所受变力最小
D. 圆周运动的过程中变力的最大值为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．由图（b）可知，从到，一定是转过了，故角速度
则时一定转过了，说明圆周上电势最高的点和电势最低的点所在的直径与轴夹角为，且电势差的值为
由匀强电场的电场强度和电势差的关系，可得电场强度的大小
方向与轴正方向夹角为，故A正确；
B．两点的电势差
（注意电势差的正负），B错误；
C．电场力、变力、合力可以构成力三角，通过动态旋转观察变化，电场力为恒力，先画出来固定不动，合力大小一定的示意图，故合力的端点在一个圆周上移动，剩下的就可以看出变化规律了。时即电势最高时，就是合力与电场力方向重合的时候，无论是电场力大于合力还是合力大于电场力，我们都可以看到此时最小，C项正确；
D．时即电势最低时，最大，
代入上文已求出的电场力和角速度可得
可以知道的最大值为，D项正确。
故选ACD。
二、实验题（本题共2小题，共计15分，第11题5分，第12题10分。）
11. 某同学按下图连接好电路，闭合开关S，发现灯都不亮，他利用多用电表的电压档分别测量电路中两点间的电压，从而确定电路故障，测量时开关S应________（选填“闭合”或“断开”），将________（选填“红”或“黑”）表笔始终接触点，另一只表笔分别与点接触，测量结果如下表所示，若电路只存在一处故障，则发生故障的部分为________（答相邻两个测量点）。
测量点
电表示数 有示数 有示数 有示数 有示数 无示数
【答案】 ①. 闭合 ②. 黑 ③.
【解析】
【详解】[1]闭合开关，发现灯都不亮，说明该电路存在断路，在用多用电表的电压档测量电路两点间的电压时，多用电表内部电源是断开的，此时开关应闭合；
[2]由红进黑出可知，黑表笔应始终接触点；
[3]当多用电表有示数时，说明与多用电表并联部分存在断路，其他部分不存在断路，由表格数据可知之间断路。
12. 为了测定某电池的电动势和内阻（小于），需要把一个量程为的直流电压表接一定值电阻（用电阻箱代替），改装成量程为的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内阻，以下是该实验的操作过程：
（1）把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空。
第一步：把滑动变阻器滑片移至最右端；
第二步：把电阻箱阻值调到零；
第三步：闭合开关；
第四步：把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为；
第五步：保持滑动变阻器滑片不动，把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为________V；
第六步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他导线，即得量程为的电压表。
（2）上述实验可供选择的器材有：
A．待测电池（电动势，内阻小于）；
B．电压表（量程为，内阻约）；
C．电阻箱（，额定功率小于）；
D．电阻箱（，额定功率小于）；
E．滑动变阻器（）；
F．滑动变阻器（）；
电阻箱应选________，滑动变阻器应选________。（均填器材前的字母代号）
（3）用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），采用伏安法测电源电动势和内阻，实验电路如图乙所示，得到多组电压和电流的值，并作出图线如图丙所示，可知电池的电动势为________V，内阻为________。
【答案】 ①. 2.0 ②. D ③. E ④. 21.3 ⑤. 1.8
【解析】
【详解】（1）[1]把的直流电压表接一电阻箱，改装为量程为的电压表时，将直流电压表与电阻箱串联，整个作为一只电压表，据题分析，要使电压表量程扩大为原来的3倍，则电阻箱的阻值应为电压表内阻的2倍，电压表读数应为电阻箱电压的一半，总电压表为不变，则知把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为。
（2）[2]电压表量程为，内阻约为，要改装成的电压表，根据串联电路的特点可知，所串联的电阻箱电阻应为
故电阻箱应选电阻箱（阻值范围）。
[3]在分压电路中，滑动变阻器阻值越小，电压变化越小，即选E。
（3）[4][5]由丙图读出，外电路断路时，电压表的电压为，则电源的电动势为
内阻为
三、计算题（本题共3小题，共计42分，第13题12分，第14题12分，第15题18分。）
13. 真空区域有宽度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，、是磁场的边界。+质量为、电荷量大小为的粒子（电性未知，不计重力）以速度沿着与夹角为的方向射入磁场中，刚好没能从边界射出磁场。求粒子在磁场中运动的时间。
【答案】或
【解析】
【详解】若粒子为正电荷：由几何关系得
得
由几何关系得粒子转过的圆心角为
所以粒子在磁场中运动的时间为
若粒子为负电荷：由几何关系
得
由几何关系得粒子转过的圆心角为
所以粒子 在磁场中运动的时间为
14. 直流电磁泵是利用安培力推动导电液体运动的一种设备，可用图1所示的模型讨论其原理，图2为图1的正视图，将两块相同的矩形导电平板竖直正对固定在长方体绝缘容器中，平板与容器等宽，两板间距为l，容器中装有导电液体，平板底端与容器底部留有高度可忽略的空隙，导电液体仅能从空隙进入两板间．初始时两板间接有直流电源，电源极性如图所示。若想实现两板间液面上升，可在两板间加垂直于面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，两板间液面上升时两板外的液面高度变化可忽略不计．已知导电液体的密度为、电阻率为，重力加速度为g。
（1）判断所加磁场的方向；
（2）要使两板间液面的高度稳定在初始液面高度的n倍（），求两平板间所加的电压。
【答案】（1）沿轴负方向（垂直纸面向里）；（2）
【解析】
【详解】（1）两平板间的电流方向向右（沿轴正方向），两板间液体所受的安培力竖直向上（沿轴正方向），根据左手定则判断可得磁场方向沿轴负方向（垂直纸面向里）；
（2）设两板间液面初始液面高度为，稳定时高度为，则两板间比容器中液面高出的部分液体的高度为，则高出的部分液体重力
板间液体的电阻为
又
由
联立解得
15. 某游戏公司的设计人员，构想通过电场来控制带电小球的运动轨迹，如图1所示，绝缘光滑圆轨道竖直放在水平方向的匀强电场中，一个质量为、电荷量为的小球位于轨道内侧的最高点A处，小球由静止释放后沿直线打到与圆心等高的点；当给小球一个水平方向的初速度，小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球可视为质点，已知圆轨道的半径为，重力加速度为。
（1）求匀强电场的电场强度大小；
（2）求小球做圆周运动时，通过点的动能；
（3）将原电场更换为如图2所示的交变电场（正、负号分别表示与原电场强度方向相同、相反），小球在A点由静止释放，欲使小球能在一个周期（未知）内恰能运动到最低点，且运动过程中不与圆轨道相碰，试求小球到达点时的速度大小及所加电场强度的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）；
【解析】
【详解】（1）根据小球由静止沿直线打到点，可得合力的方向沿方向，则重力、电场力、合力组成等腰直角三角形，所以有
可得
（2）根据小球合力方向可知，小球能通过圆轨道等效最高点点，由题意可知，点位于OD与OA夹角为45°，小球能做完整的圆周运动，小球的合力大小
小球在点，有
D到过程，由动能定理有
解得
（3）由题意可知小球在周期内做直线运动，在水平方向上，向右运动的位移
周期内电场方向反向，则小球做曲线运动，水平方向上，因为加速度大小相同方向相反，所以向右运动位移仍为，周期内返回；竖直方向上做自由落体运动，有
则
由运动的分析可知，要使小球由A点运动到最低处点且不与轨道相碰，需时刻到达最大水平位移处，如图
则此时竖直方向下降
则向右运动的最大水平位移为
由此可得
解得
故所加电场强度的最大值不能超过；到达点时水平方向速度为0，则重庆八中2023-2024学年度（上）半期考试高二年级
物理试题
一、选择题（本题共10小题，共计43分，第1-7题只有一项符合题目要求，每题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1. 下列各图中，电流方向与其产生的磁场方向关系不正确的是（ ）
A. B.
C. D.
2. USB电风扇体积小、便于携带，并且采用了新型无刷直流电机，比传统的马达风扇更安静、更省电，目前，USB电风扇已经成了上班族、学生党的常备利器，若USB风扇正常工作时内部电机两端电压为，输入电流为，电机的内阻为，则以下说法正确的是（ ）
A. B. 电机产生焦耳热的功率为
C. 电机输出的机械效率为 D. 电机消耗的电功率为
3. 人体神经受到刺激时，就会从神经细胞膜一侧快速移动到另一侧，导致细胞膜两侧电势差发生变化．若将神经细胞膜视为电容为的电容器，受到刺激时该细胞膜两侧电势差从变为，则该过程中通过该细胞膜的电荷量为（ ）
A. B. C. D.
4. 如图所示，是正四面体，虚线圆为三角形的内切圆，为圆心，分别为和边与圆的切点，正四面体的顶点和分别固定有电荷量为、和的点电荷，则（ ）
A. 两点的电场强度相同 B. 点电场强度为0
C. 点电势低于点 D. 点电势高于点
5. 电源电动势为，连接电阻时，路端电压为，如果在上并联一个的电阻，路端电压为，则为（ ）
A. B. C. D.
6. 如表格所示是某颈部按摩仪的铭牌信息，当剩余电池电量为总容量的时，按摩仪将停止工作，若该按摩仪一直以额定功率工作，则（ ）
商品名称 颈部按摩仪
内置电池
充电输入
工作电压
额定功率
A. 是能量单位
B. 电池从剩余电量为总容量的到充满电的时间约为1.6小时
C. 该按摩仪充满电可以连续工作约4小时
D. 该按摩仪充满电所储存的能量约为
7. 在未加磁场时，直导体棒静止在倾斜角为的粗糙导轨上．四幅图分别表示加有不同方向的平行于纸面的匀强磁场，图中磁场为水平方向，图中磁场平行于斜面。同时给导体棒通以垂直于纸面向里的电流．当电流从0开始同步逐渐增大，导体棒最先动的是（ ）
A. B.
C. D.
8. 如图所示电路中，电源内阻为，电压表和电压表由完全相同的表头改装而成，量程之比为1∶5．当的滑片向右移动时，电压表和电压表示数变化绝对值分别为和，电流表A的示数变化绝对值为，电表均非理想电表，则（ ）
A. 电压表的示数变大 B. 流经的电流变大
C. D.
9. 和是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体，的上、下表面积大于的上、下表面积，将和按图所示方式接入电路中，闭合开关后（ ）
A. 若和的体积相同，则的电功率小于的电功率
B. 若和的体积相同，则流过的电流大于流过的电流
C. 若和的厚度相同，则流过的电流小于流过的电流
D. 若和的厚度相同，则内自由电荷定向移动的速率比的更小
10. 空间中存在平行于纸面的匀强电场，在纸面内取点为坐标原点建立轴，如图甲所示。现有一个质量为、电是为的带电微粒，在时刻以一定初速度从轴上的点开始沿逆时针作匀速圆周运动，圆心为、半径为。已知图中为其轨迹，为圆轨迹的一条直径；除电场力外微粒还受到一个变力，不计其它力的作用；测得带电微粒所处位置的电势随时间的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的大小为，方向与轴正方向成
B. 点与点的电势差
C. 微粒在时所受变力最小
D. 圆周运动的过程中变力的最大值为
二、实验题（本题共2小题，共计15分，第11题5分，第12题10分。）
11. 某同学按下图连接好电路，闭合开关S，发现灯都不亮，他利用多用电表的电压档分别测量电路中两点间的电压，从而确定电路故障，测量时开关S应________（选填“闭合”或“断开”），将________（选填“红”或“黑”）表笔始终接触点，另一只表笔分别与点接触，测量结果如下表所示，若电路只存在一处故障，则发生故障的部分为________（答相邻两个测量点）。
测量点
电表示数 有示数 有示数 有示数 有示数 无示数
12. 为了测定某电池电动势和内阻（小于），需要把一个量程为的直流电压表接一定值电阻（用电阻箱代替），改装成量程为的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内阻，以下是该实验的操作过程：
（1）把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空。
第一步：把滑动变阻器滑片移至最右端；
第二步：把电阻箱阻值调到零；
第三步：闭合开关；
第四步：把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为；
第五步：保持滑动变阻器滑片不动，把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为________V；
第六步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他导线，即得量程为的电压表。
（2）上述实验可供选择的器材有：
A．待测电池（电动势，内阻小于）；
B．电压表（量程为，内阻约）；
C．电阻箱（，额定功率小于）；
D．电阻箱（，额定功率小于）；
E．滑动变阻器（）；
F．滑动变阻器（）；
电阻箱应选________，滑动变阻器应选________。（均填器材前字母代号）
（3）用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），采用伏安法测电源电动势和内阻，实验电路如图乙所示，得到多组电压和电流的值，并作出图线如图丙所示，可知电池的电动势为________V，内阻为________。
三、计算题（本题共3小题，共计42分，第13题12分，第14题12分，第15题18分。）
13. 真空区域有宽度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，、是磁场的边界。+质量为、电荷量大小为的粒子（电性未知，不计重力）以速度沿着与夹角为的方向射入磁场中，刚好没能从边界射出磁场。求粒子在磁场中运动的时间。
14. 直流电磁泵是利用安培力推动导电液体运动的一种设备，可用图1所示的模型讨论其原理，图2为图1的正视图，将两块相同的矩形导电平板竖直正对固定在长方体绝缘容器中，平板与容器等宽，两板间距为l，容器中装有导电液体，平板底端与容器底部留有高度可忽略的空隙，导电液体仅能从空隙进入两板间．初始时两板间接有直流电源，电源极性如图所示。若想实现两板间液面上升，可在两板间加垂直于面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，两板间液面上升时两板外的液面高度变化可忽略不计．已知导电液体的密度为、电阻率为，重力加速度为g。
（1）判断所加磁场的方向；
（2）要使两板间液面的高度稳定在初始液面高度的n倍（），求两平板间所加的电压。
15. 某游戏公司的设计人员，构想通过电场来控制带电小球的运动轨迹，如图1所示，绝缘光滑圆轨道竖直放在水平方向的匀强电场中，一个质量为、电荷量为的小球位于轨道内侧的最高点A处，小球由静止释放后沿直线打到与圆心等高的点；当给小球一个水平方向的初速度，小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球可视为质点，已知圆轨道的半径为，重力加速度为。
（1）求匀强电场的电场强度大小；
（2）求小球做圆周运动时，通过点的动能；
（3）将原电场更换为如图2所示的交变电场（正、负号分别表示与原电场强度方向相同、相反），小球在A点由静止释放，欲使小球能在一个周期（未知）内恰能运动到最低点，且运动过程中不与圆轨道相碰，试求小球到达点时的速度大小及所加电场强度的取值范围。
