山西省長(zhǎng)治市2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期12月月考物理試題（解析版）

高級(jí)中學(xué)名校試卷PAGEPAGE1長(zhǎng)治一中2024~2025學(xué)年第一學(xué)期第二次段測(cè)高二年級(jí)物理試題一、單選題：本大題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用，下列說法中，不正確的是A.奧斯特實(shí)驗(yàn)說明電流具有磁效應(yīng)，首次揭示了電和磁之間存在聯(lián)系B.直流電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁場(chǎng)均可用安培定則判斷C.通電螺線管外部的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)十分相似，受此啟發(fā)，安培提出了著名的分子電流假說D.洛倫茲力方向可用左手定則判斷，此時(shí)四指指向與電荷運(yùn)動(dòng)方向一致【答案】D【解析】奧斯特通過通電導(dǎo)線對(duì)小磁針的作用，說明了電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁之間的關(guān)系，A正確；電流周圍的磁場(chǎng)方向，都是通過右手螺旋定則判斷的，B正確；安培通過通電螺線管周圍的磁場(chǎng)與條形磁場(chǎng)的關(guān)系提出了分子電流假說，C正確；洛倫茲力的方向是利用左手定則判斷的，其中四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向，D錯(cuò)誤。2.來自太陽和其他星體的宇宙射線中含有大量高能帶電粒子，若這些粒子都直接到達(dá)地面，將會(huì)對(duì)地球上的生命帶來危害。但由于地磁場(chǎng)（如圖所示）的存在改變了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使得很多高能帶電粒子不能到達(dá)地面。若不考慮地磁偏角的影響，關(guān)于上述高能帶電粒子在地磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)情況的判斷，下列說法中正確的是（）A.若帶電粒子帶正電，且沿地球赤道平面射向地心，則由于地磁場(chǎng)作用將向東偏轉(zhuǎn)B.若帶電粒子帶正電，且沿地球赤道平面射向地心，則由于地磁場(chǎng)的作用將向西偏轉(zhuǎn)C.若帶電粒子帶負(fù)電，且沿垂直地球赤道平面射向地心，則由于地磁場(chǎng)的作用將向南偏轉(zhuǎn)D.若帶電粒子沿垂直地球赤道平面射向地心，它可能在地磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)【答案】A【解析】AB．赤道平面的磁場(chǎng)方向平行于地面，由地理南極指向地理北極，帶正電的粒子沿地球赤道平面射向地心，由左手定則可知，其將受到地磁場(chǎng)的作用向東偏轉(zhuǎn)，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．帶電的粒子沿垂直地球赤道平面射向地心，運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向平行，不受洛倫茲力，粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。故選A。3.如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒中通有大小為I、方向垂直于紙面向里的電流，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可以施加方向垂直于導(dǎo)體棒的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。則（）A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為B.若使施加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，則方向應(yīng)垂直于斜面向上C.若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向在豎直方向，則磁場(chǎng)方向向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為D.若導(dǎo)體棒與斜面間無擠壓，則施加的磁場(chǎng)方向向上【答案】B【解析】C．若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向在豎直方向，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件結(jié)合左手定則可知，磁場(chǎng)方向豎直向上，安培力水平向右，此時(shí)，導(dǎo)體棒的受力分析如圖甲所示，則有解得故C錯(cuò)誤；D．若導(dǎo)體棒與斜面間無擠壓，則導(dǎo)體棒所受安培力方向豎直向上，由左手定則可知，磁場(chǎng)方向水平向左，故D錯(cuò)誤；AB．如圖乙所示，當(dāng)安培力的方向平行斜面向上時(shí)，安培力最小，施加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，由左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上，此時(shí)有磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值故A錯(cuò)誤，B正確。故選B。4.如圖所示，寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，MM′和NN′是它的兩條邊界線，現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的粒子沿圖示方向垂直磁場(chǎng)射入，粒子重力不計(jì)，要使粒子不能從邊界NN′射出。粒子入射速率v的最大值是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】要使粒子不能從邊界NN′射出，當(dāng)粒子軌跡剛好與邊界NN′相切時(shí)，粒子入射速率最大，如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可得解得由洛倫茲力提供向心力可得解得粒子入射速率v的最大值為故選D。5.如圖所示，一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B和勻強(qiáng)電場(chǎng)（電場(chǎng)強(qiáng)度為E）組成的速度選擇器，然后粒子通過平板上的狹縫進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為），最終打在上，下列表述正確的是（）A.速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B.所有打在上的粒子，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同C.能通過狹縫帶電粒子的速率等于D.粒子打在的位置越靠近，粒子的比荷越小【答案】C【解析】AC．粒子經(jīng)過速度選擇器時(shí)所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，由左手定則可知速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，有則即通過速度選擇器的所有粒子速率相同，故A錯(cuò)誤，C正確；；B．所有打在上的粒子，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于由于粒子在下方磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑不同，則在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相同，故B錯(cuò)誤；D．經(jīng)過速度選擇器進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速率相等，根據(jù)半徑公式知比荷粒子打在上的位置越靠近，則半徑R越小，粒子的比荷越大，故D錯(cuò)誤。故選C。6.如圖所示，某種帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后，射入水平放置，電勢(shì)差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子沿平行于兩板方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則粒子入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為（不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng)）（）A.d隨U1變化，d與U2無關(guān)B.d與U1無關(guān)，d隨U2變化C.d隨U1變化，d隨U2變化Dd與U1無關(guān)，d與U2無關(guān)【答案】A【解析】設(shè)帶電粒子經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后速度為v0，由動(dòng)能定理，有帶電粒子在電勢(shì)差為U2的電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，可將射出電場(chǎng)的粒子速度v分解成沿初速度方向與加速度方向，設(shè)出射速度與水平夾角為θ，則有粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的半徑為R，由幾何關(guān)系可得，半徑與直線MN夾角正好等于θ，則有所以又因?yàn)榘霃焦絼t有故d與m，v0成正比，與B，q成反比，即d只與U1有關(guān)，與U2無關(guān)，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。7.在如圖甲所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)的過程中，四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化。圖乙中三條圖線分別表示了三個(gè)電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況，以下說法錯(cuò)誤的是()A.圖線a表示的是電壓表V3的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況B.圖線c表示的是電壓表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況C.此過程中電壓表V1示數(shù)的變化量ΔU1和電流表示數(shù)變化量ΔI的比值變大D.此過程中電壓表V2示數(shù)的變化量ΔU2和電流表示數(shù)變化量ΔI的比值不變【答案】C【解析】A.由電路圖甲得，V1測(cè)路端電壓U1，V2測(cè)R1兩端電壓U2，V3測(cè)R2兩端電壓U3。若電源無內(nèi)阻，則V1不隨電流變化，與圖乙矛盾，則電源存在內(nèi)阻r?；瑒?dòng)觸頭P向上滑動(dòng)，則R2減小，電路總電阻減小，回路電流增大。因I增大，則U3減小，且U3＝IR2，當(dāng)R2減小為零時(shí)，U3為零，所以圖乙中圖線a表示電壓表V3的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況，故A正確；B.因R1不變，電流增大，則U2增大，所以圖乙中圖線c表示電壓表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況，故B正確；C.因則所以ΔU1和ΔI的比值不變，故C錯(cuò)誤；D.因則則ΔU2和ΔI的比值不變，故D正確。8.已知電流為I的通電直導(dǎo)線，在距離直導(dǎo)線r處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。圖甲中一半徑為R的圓形區(qū)域上沿豎直直徑放置一通電直導(dǎo)線，圖乙為平行放置的三根通電直導(dǎo)線，兩側(cè)直導(dǎo)線與中間直導(dǎo)線的距離均為a，圖丙和圖丁均為在邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)分別放置的、垂直紙面的通電直導(dǎo)線，導(dǎo)線間距離及導(dǎo)線中電流的大小和方向已在圖中標(biāo)出。下列說法正確的是（）A.圖甲中圓形區(qū)域的磁通量不為零B.圖乙中通有電流I0的直導(dǎo)線所受安培力為零C.圖丙中O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D.圖丙中O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為【答案】BD【解析】A．根據(jù)對(duì)稱性可知，兩個(gè)半圓內(nèi)的磁通量大小相等方向相反，則圖甲中圓形區(qū)域的磁通量為零，所以A錯(cuò)誤；B．根據(jù)同向通電導(dǎo)線之間相互吸引，距離相等且兩側(cè)兩根導(dǎo)線的電流大小相同，圖乙中通有電流I0的直導(dǎo)線所受安培力等大反向，合力為0，所以B正確；CD．圖丙中O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為所以C錯(cuò)誤；D正確；9.關(guān)于磁通量，下列說法正確的是（）A.圖甲中，通過兩金屬圓環(huán)的磁通量B.圖乙中，通過匝邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線圈的磁通量為C.圖丙中，在通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中，線圈在Ⅱ位置時(shí)穿過線圈的磁通量不為0D.圖丙中，在通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中，若線圈在I位置時(shí)的磁通量大小為，則線圈從I位置平移至Ⅲ位置過程中，線圈的磁通量的變化量大小為2【答案】AD【解析】A．圖甲中，通過兩金屬圓環(huán)的既有條形磁鐵的外部磁場(chǎng)又有內(nèi)部磁場(chǎng)，磁通量比較的是凈勝的磁感線條數(shù)，所以。故A正確；B．圖乙中，通過匝邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線圈的磁通量為故B錯(cuò)誤；C．圖丙中，在通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中，線圈在Ⅱ位置時(shí)既有垂直紙面向里的磁場(chǎng)，也有垂直紙面向外的磁場(chǎng)，由磁場(chǎng)分布的對(duì)稱性可知，穿過線圈的磁通量為0。故C錯(cuò)誤；D．圖丙中，在通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中，設(shè)垂直紙面向里的磁通量為正，則線圈在I位置時(shí)的磁通量為-，由磁場(chǎng)分布的對(duì)稱性可知線圈在Ⅲ位置時(shí)磁通量為，則線圈從I位置平移至Ⅲ位置過程中，線圈的磁通量的變化量大小為故D正確。故選AD。10.硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。如圖所示，圖線a是該電池在某光照射強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖（電池電動(dòng)勢(shì)不變，內(nèi)阻不是常量），圖線b是某電阻的U－I圖像，傾斜虛線是過a、b交點(diǎn)的切線。在某光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí)，下列相關(guān)敘述正確的是（）A.此時(shí)硅光電池的內(nèi)阻為B.此時(shí)硅光電池的總功率為0.72WC.此時(shí)硅光電池的輸出效率約為56%D.若把內(nèi)阻為的直流電動(dòng)機(jī)接到該電池上，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為0.4W【答案】BC【解析】A．由閉合電路歐姆定律得當(dāng)I=0時(shí)，E=U，由圖線a與縱軸的交點(diǎn)可得電動(dòng)勢(shì)為E=3.6V，根據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，電阻R兩端的電壓為2.0V，電流為0.2A，則內(nèi)阻故A錯(cuò)誤；B．此時(shí)硅光電池的總功率為故B正確；C．此時(shí)硅光電池的輸出功率此時(shí)硅光電池的輸出效率為故C正確；D．若把內(nèi)阻為10Ω的直流電動(dòng)機(jī)接到該電池上，電動(dòng)機(jī)為非純電阻電路，故電動(dòng)機(jī)的輸出功率小于0.4W，故D錯(cuò)誤；故選BC。三、實(shí)驗(yàn)題：本大題共2小題，共16分。11.一種具有“×1Ω”、“×10Ω”兩個(gè)檔位的歐姆表原理如圖所示，已知電流表G的滿偏電流為，內(nèi)阻為110Ω，刻度盤中央位置（即處）標(biāo)的電阻值為15Ω，電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5V?；卮鹣铝袉栴}：（1）當(dāng)選擇“×1Ω”檔位時(shí)，S應(yīng)擲于______（選填“1”或“2”）位置；（2）______，______；（3）若該歐姆表使用一段時(shí)間后電源電動(dòng)勢(shì)減小、內(nèi)阻增大，但仍可實(shí)現(xiàn)歐姆調(diào)零，則測(cè)電阻時(shí)的測(cè)量值比真實(shí)值偏______（填“大”或“小”）?！敬鸢浮浚?）1（2）1（3）大【解析】（1）當(dāng)開關(guān)S接1調(diào)零時(shí)，兩表筆短接，設(shè)歐姆表內(nèi)部總電阻為，則解得當(dāng)開關(guān)S接2調(diào)零時(shí)，設(shè)歐姆表內(nèi)部總電阻為，則解得可得故選擇“×1Ω”檔位時(shí)，S應(yīng)擲于1位置。（2）[1][2]歐姆表中值電阻等于內(nèi)部的總電阻，據(jù)題意有，選擇“×1Ω”檔位時(shí)，S擲于1位置，則有解得，（3）依題意，電源內(nèi)阻增大，由可知，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值實(shí)現(xiàn)歐姆調(diào)零，不影響測(cè)量結(jié)果。根據(jù)可知電源電動(dòng)勢(shì)減小，若按正確方法進(jìn)行使用，則測(cè)量時(shí)流過電流表的電流偏小，指針偏角偏小，電阻測(cè)量值比真實(shí)值偏大。12.某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測(cè)定一塊手機(jī)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。（1）除被測(cè)電池（電動(dòng)勢(shì)E約為3.7V，內(nèi)阻r小于1Ω）外，實(shí)驗(yàn)室還提供了以下器材：A．電壓表（量程為15V）B．電壓表（量程為3V）C．電流表（量程為0.6A）D．固定電阻R0=3ΩE．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0~15Ω，允許通過的最大電流為1.0A）F．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0~50Ω，允許通過的最大電流為1.0A）實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______。（填器材前的字母序號(hào)）U/V3.002.762.612.402.192.01I/A0.230.280.340.400.460.51在如圖丙所示的坐標(biāo)系，把數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作出U?I關(guān)系圖像____。由圖像可得該電池的電動(dòng)勢(shì)為______V，內(nèi)阻為______Ω。（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位小數(shù)）（3）由上述實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相比______（填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”）。【答案】（1）BE（2）見解析3.820.54（3）偏小【解析】（1）[1]由于電動(dòng)勢(shì)E約為3.7V，為使測(cè)量數(shù)據(jù)足夠精確，則電壓表應(yīng)選用B；[2]為了調(diào)節(jié)方便，使電表示數(shù)變化明顯，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇阻值較小，故選E。（2）[1]把數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作出U?I關(guān)系圖像如圖所示[2][3]根據(jù)閉合電路歐姆定律可得可得可知U?I圖像的縱軸截距等于電動(dòng)勢(shì)，則有U?I圖像的斜率絕對(duì)值為解得內(nèi)阻為（3）由電路圖可知，誤差來源于電壓表的分流，設(shè)電壓表的內(nèi)阻為RV，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得整理可得可知U?I圖像的縱軸截距為則由上述實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相比偏小。四、計(jì)算題：本大題共3小題，共38分。13.如圖所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻，電容器電容，電阻，，電動(dòng)機(jī)線圈電阻。閉合開關(guān)后，理想電流表的示數(shù)，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。求：（1）通過電阻的電流、電動(dòng)機(jī)的電流；（2）電容器C所帶電荷量Q；（3）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率?！敬鸢浮浚?）3A，2A；（2）4.5×10-3C；（3）10W【解析】（1）R2的電壓閉合電路歐姆定律解得電動(dòng)機(jī)電流（2）電容器兩端電壓電量（3）輸入功率熱功率輸出功率14.如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間距，導(dǎo)軌與水平面成。導(dǎo)軌上端連接有、電源和滑動(dòng)變阻器。長(zhǎng)度也為l的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量、電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒一直靜止在導(dǎo)軌上，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，金屬棒剛好與導(dǎo)軌間無摩擦力。g取，，。求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為4Ω時(shí)，金屬棒受到的摩擦力。【答案】（1）（2），方向沿導(dǎo)軌平面向上【解析】（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻為