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

高級中學(xué)名校試卷PAGEPAGE1長治一中2024~2025學(xué)年第一學(xué)期第二次段測高二年級物理試題一、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選項中，只有一項是符合題目要求的。1.在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測、實驗、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.奧斯特實驗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、通電螺線管的磁場均可用安培定則判斷C.通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場十分相似，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，此時四指指向與電荷運動方向一致【答案】D【解析】奧斯特通過通電導(dǎo)線對小磁針的作用，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與條形磁場的關(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動方向，D錯誤。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，將會對地球上的生命帶來危害。但由于地磁場（如圖所示）的存在改變了宇宙射線中帶電粒子的運動方向，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的作用下運動情況的判斷，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，它可能在地磁場中做勻速圓周運動【答案】A【解析】AB．赤道平面的磁場方向平行于地面，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，其將受到地磁場的作用向東偏轉(zhuǎn)，故A正確，B錯誤；CD．帶電的粒子沿垂直地球赤道平面射向地心，運動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錯誤，D錯誤。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為L、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)體棒的勻強磁場。則（）A.磁感應(yīng)強度的最小值為B.若使施加的勻強磁場磁感應(yīng)強度最小，則方向應(yīng)垂直于斜面向上C.若勻強磁場的方向在豎直方向，則磁場方向向下，磁感應(yīng)強度為D.若導(dǎo)體棒與斜面間無擠壓，則施加的磁場方向向上【答案】B【解析】C．若勻強磁場的方向在豎直方向，根據(jù)共點力平衡條件結(jié)合左手定則可知，磁場方向豎直向上，安培力水平向右，此時，導(dǎo)體棒的受力分析如圖甲所示，則有解得故C錯誤；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，磁場方向水平向左，故D錯誤；AB．如圖乙所示，當(dāng)安培力的方向平行斜面向上時，安培力最小，施加的勻強磁場磁感應(yīng)強度最小，由左手定則可知，磁場方向垂直于斜面向上，此時有磁感應(yīng)強度的最小值故A錯誤，B正確。故選B。4.如圖所示，寬度為d的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度為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射入，粒子重力不計，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，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磁場磁感應(yīng)強度為B和勻強電場（電場強度為E）組成的速度選擇器，然后粒子通過平板上的狹縫進入另一勻強磁場（磁感應(yīng)強度為），最終打在上，下列表述正確的是（）A.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里B.所有打在上的粒子，在磁感應(yīng)強度為的磁場中的運動時間都相同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)過速度選擇器時所受的電場力和洛倫茲力平衡，由左手定則可知速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外，有則即通過速度選擇器的所有粒子速率相同，故A錯誤，C正確；；B．所有打在上的粒子，在磁場中做勻速圓周運動，運動的時間等于由于粒子在下方磁場中運動的半徑不同，則在磁感應(yīng)強度為的磁場中的運動時間不相同，故B錯誤；D．經(jīng)過速度選擇器進入磁場的粒子速率相等，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的電場加速后，射入水平放置，電勢差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強電場中，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方向射入邊界線豎直的勻強磁場中，則粒子入磁場和射出磁場的M、N兩點間的距離d隨著U1和U2的變化情況為（不計重力，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的電場加速后速度為v0，由動能定理，有帶電粒子在電勢差為U2的電場中做類平拋運動，可將射出電場的粒子速度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，則有粒子在磁場中做勻速圓周運動，設(shè)運動軌跡對應(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，則有所以又因為半徑公式則有故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錯誤。故選A。7.在如圖甲所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動的過程中，四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化。圖乙中三條圖線分別表示了三個電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況，以下說法錯誤的是()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測路端電壓U1，V2測R1兩端電壓U2，V3測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?；瑒佑|頭P向上滑動，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，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)生的磁場的磁感應(yīng)強度為。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為a的正方形的四個頂點分別放置的、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點的磁感應(yīng)強度大小為D.圖丙中O點的磁感應(yīng)強度大小為【答案】BD【解析】A．根據(jù)對稱性可知，兩個半圓內(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點的磁感應(yīng)強度大小為所以C錯誤；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，通過匝邊長為L的正方形金屬線圈的磁通量為C.圖丙中，在通電直導(dǎo)線的磁場中，線圈在Ⅱ位置時穿過線圈的磁通量不為0D.圖丙中，在通電直導(dǎo)線的磁場中，若線圈在I位置時的磁通量大小為，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又有內(nèi)部磁場，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，通過匝邊長為L的正方形金屬線圈的磁通量為故B錯誤；C．圖丙中，在通電直導(dǎo)線的磁場中，線圈在Ⅱ位置時既有垂直紙面向里的磁場，也有垂直紙面向外的磁場，由磁場分布的對稱性可知，穿過線圈的磁通量為0。故C錯誤；D．圖丙中，在通電直導(dǎo)線的磁場中，設(shè)垂直紙面向里的磁通量為正，則線圈在I位置時的磁通量為-，由磁場分布的對稱性可知線圈在Ⅲ位置時磁通量為，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。如圖所示，圖線a是該電池在某光照射強度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖（電池電動勢不變，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交點的切線。在某光照強度下將它們組成閉合回路時，下列相關(guān)敘述正確的是（）A.此時硅光電池的內(nèi)阻為B.此時硅光電池的總功率為0.72WC.此時硅光電池的輸出效率約為56%D.若把內(nèi)阻為的直流電動機接到該電池上，電動機的輸出功率為0.4W【答案】BC【解析】A．由閉合電路歐姆定律得當(dāng)I=0時，E=U，由圖線a與縱軸的交點可得電動勢為E=3.6V，根據(jù)兩圖線交點處的狀態(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錯誤；B．此時硅光電池的總功率為故B正確；C．此時硅光電池的輸出功率此時硅光電池的輸出效率為故C正確；D．若把內(nèi)阻為10Ω的直流電動機接到該電池上，電動機為非純電阻電路，故電動機的輸出功率小于0.4W，故D錯誤；故選BC。三、實驗題：本大題共2小題，共16分。11.一種具有“×1Ω”、“×10Ω”兩個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，電源的電動勢為1.5V?；卮鹣铝袉栴}：（1）當(dāng)選擇“×1Ω”檔位時，S應(yīng)擲于______（選填“1”或“2”）位置；（2）______，______；（3）若該歐姆表使用一段時間后電源電動勢減小、內(nèi)阻增大，但仍可實現(xiàn)歐姆調(diào)零，則測電阻時的測量值比真實值偏______（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，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，設(shè)歐姆表內(nèi)部總電阻為，則解得可得故選擇“×1Ω”檔位時，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，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)滑動變阻器的阻值實現(xiàn)歐姆調(diào)零，不影響測量結(jié)果。根據(jù)可知電源電動勢減小，若按正確方法進行使用，則測量時流過電流表的電流偏小，指針偏角偏小，電阻測量值比真實值偏大。12.某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測定一塊手機電池的電動勢和內(nèi)阻。（1）除被測電池（電動勢E約為3.7V，內(nèi)阻r小于1Ω）外，實驗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．滑動變阻器（阻值范圍為0~50Ω，允許通過的最大電流為1.0A）實驗中電壓表應(yīng)選用______，滑動變阻器應(yīng)選用______。（填器材前的字母序號）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)點補充完整并作出U?I關(guān)系圖像____。由圖像可得該電池的電動勢為______V，內(nèi)阻為______Ω。（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位小數(shù)）（3）由上述實驗測得的電源電動勢與真實值相比______（填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”）?！敬鸢浮浚?）BE（2）見解析3.820.54（3）偏小【解析】（1）[1]由于電動勢E約為3.7V，為使測量數(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，滑動變阻器應(yīng)選擇阻值較小，故選E。（2）[1]把數(shù)據(jù)點補充完整并作出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勢，則有U?I圖像的斜率絕對值為解得內(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驗測得的電源電動勢與真實值相比偏小。四、計算題：本大題共3小題，共38分。13.如圖所示電路，電源電動勢、內(nèi)阻，電容器電容，電阻，，電動機線圈電阻。閉合開關(guān)后，理想電流表的示數(shù)，電動機正常運轉(zhuǎn)。求：（1）通過電阻的電流、電動機的電流；（2）電容器C所帶電荷量Q；（3）電動機輸出的機械功率?！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機電流（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、電源和滑動變阻器。長度也為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，整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，金屬棒一直靜止在導(dǎo)軌上，當(dāng)滑動變阻器的阻值時，金屬棒剛好與導(dǎo)軌間無摩擦力。g取，，。求：（1）磁感應(yīng)強度的大小；（2）當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻為4Ω時，金屬棒受到的摩擦力?！敬鸢浮浚?）（2），方向沿導(dǎo)軌平面向上【解析】（1）當(dāng)滑動變阻器的電阻為