四川省蓬溪中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题（Word版附解析）

蓬溪中学高2022级第三学期第四次质量检测物理试题（时间：75分钟满分：100分）第I卷（选择题）一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分；每小题给出的四个选项中只有一个是正确的。）1.“析万物之理，判天地之美”，了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要，以下符合事实的是（　　）A.麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在B.库仑通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量C.法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D.焦耳发现了电流的热效应【答案】D【解析】【详解】A．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；B．密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，故B错误；C．奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，故C错误；D．焦耳发现了电流的热效应，故D正确。故选D。2.如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点．其中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是()A.甲图：点电荷的电场中，与点电荷等距的a、b两点B.乙图：等量异种电荷电场中，两电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C.丙图：点电荷的电场中，与点电荷成一直线的a、b两点D.丁图：匀强电场中的a、b两点 【答案】B【解析】【详解】A、甲图中两点电场线方向不同，故电场强度的方向不同；故A错误.B、ab两点方向均向水平向左，且两电荷中垂线为等势面，故电势相等，因两点关于连线对称，故电场强度相等；故B正确.C、a、b两点电场方向相同，a点电势大于b点电势，两点的场强大小不等；故C错误.D、a、b两点不在同一等势面上，故电势不相等；故D错误.故选B.【点睛】本题考查对电场线的认识，由电场线我们应能找出电场的方向、场强的大小及电势的高低.3.某区域的电场分布与位置相关，如图（a）所示，Ox轴上正好存在与该轴正方向同向的电场分布，电场强度E的大小随x的变化情况如图（b）所示，若在原点O处静止释放一质子，质子在仅受电场力的作用下开始运动，下列说法正确的是（　　）A.质子的加速度一直增大B.质子所受电场力一直增大C.质子的电势能一直增大D.质子的动能一直增大【答案】D【解析】【详解】AB．由题图知，电场强度随着距离的增加先变大后变小，根据可知，质子所受电场力、加速度先变大后变小，故AB错误；CD．质子运动过程中，电场力做正功，因此电势能减小，动能增加，故C错误，D正确。故选D。4.如图所示，为热敏电阻（阻值随温度升高而减小），和均为定值电阻，电源电动势为、内阻为，电压表和电流表均为理想电表。如果的温度降低，则（　　） A.电压表示数增大，电流表示数减小B.电压表、电流表示数均增大C.电压表示数减小，电流表示数增大D.电压表、电流表示数均减小【答案】A【解析】【详解】如果的温度降低，其电阻增大，电路总电流减小，电流表示数减小，电源内压及电压减小，电压表示数增大，选项A正确，故选A。5.如图所示，电源的电动势为30V，内电阻为1Ω，一个标有“6V，12W”的电灯与一个绕线电阻为2Ω的电动机串联，开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则下列说法正确的是（　　）A.电路中的电流为0.5AB.电动机两端的电压为4VC.电源消耗的功率为2WD.电动机的输出功率为36W【答案】D【解析】【详解】A．电路中的电灯正常发光，则电路中的电流为故A错误；B．根据闭合电路的欧姆定律可得，电动机两端的电压为故B错误； C．电源消耗的功率为故C错误；D．电动机的输出功率为故D正确。故选D。6.如图所示为甲乙两个质点做简谐运动的振动图像，实线为甲的振动图像，虚线为乙的振动图像，其中甲的振动方程x=3asin(5πt)。下列说法中正确的是（）A.它的振幅是3B.它的频率是5πC.t=0时，甲乙的相位差是D.t=0时，甲乙的相位差是【答案】C【解析】【详解】A．根据甲的振动方程可知它的振幅是3a，故A错误；B．根据振动图像可看出简谐运动的周期均为T=0.4s，则它的频率是0.25Hz，故B错误；CD．已知甲的振动方程x=3asin(5πt)，根据图像可知乙的振动方程，则t=0时，甲乙的相位差是，故C正确、故D错误。故选C。7.如图所示用电流天平测量匀强磁场的磁感应强度．挂在天平右臂下方的单匝线圈中通入逆时针方向的电流，此时天平处于平衡状态．现若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（　　） A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越大，天平越容易失去平衡，由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，A图的有效长度最长，磁场强度B和电流大小I相等，所以A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡。故选A。【点睛】本题主要考查了安培力，在计算通电导体在磁场中受到的安培力时，一定要注意F=BIL公式的L是指导体的有效长度．二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分；每小题有多个选项符合要求，全部选对得5分，不全得3分，有错选或不选得0分。）8.如图所示，两根平行长直导线相距2L，通有大小相等、方向相反的恒定电流，a、b是导线所在平面内的两点，左侧导线与它们的距离均为L。关于这两点处的磁感应强度，下列判断正确的是（　　） A.a处的磁感应强度垂直纸面向里B.b处的磁感应强度垂直纸面向里C.a、b两处的磁感应强度大小相等D.b处的磁感应强度大于a处的磁感应强度【答案】BD【解析】【详解】A．根据右手螺旋定则，左侧导线在a点产生的磁场垂直纸面向外，右侧导线在a点产生的磁场垂直纸面向里，因左侧导线在a点产生的磁场较强，可知叠加后a处的磁感应强度垂直纸面向外，故A错误；B．根据右手螺旋定则，两条导线在b点产生的磁场均垂直纸面向里，可知叠加后b处的磁感应强度垂直纸面向里，故B正确；CD．由于两导线电流大小相等，两导线在b点形成磁场方向相同，都是向里，根据磁场叠加可知，b点的磁感应强度的大小为两个电流产生的磁场的矢量大小的和；而两个电流在a处产生的磁场的方向相反，所以磁感应强度是两个电流产生的磁场的矢量大小的差，所以b处的磁场强度大于a处的磁感应强度，故C错误，D正确。故选BD。9.如图为回旋加速器工作原理示意图，置于真空中D形盒之间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略。匀强磁场B与盒面垂直，粒子在磁场中运动周期为，两D形盒间的狭缝中的交变电压周期为，若不考虑相对论效应和粒子重力的影响，则（　　）A.带电粒子从磁场中获得能量 B.C.带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径无关D.带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小无关【答案】BD【解析】【详解】A．洛伦兹力不做功，所以带电粒子从电场中获得能量，故A错误；B．粒子每运动半周，被电场加速一次，故粒子在磁场中的运动周期与两D形盒间的狭缝中的交变电压变化周期相等，即，故B正确；CD．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力设D形盒的半径为，当时，带电粒子的速度最大，最大速度为粒子获得的最大动能为可知带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关，与加速电压的大小无关，故C错误，D正确。故选BD。10.如图所示，P、Q为一对平行板，板长与板间距离均为d，板间区域内充满匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一质量为m、电荷量为q的粒子（重力不计），以水平初速度从P、Q两板间左侧中央沿垂直磁场方向射入，粒子打到板上，则初速度大小可能为（　　）A.B.C.D.【答案】BC【解析】【详解】若粒子恰好打到板左端，由几何关系可得 由洛伦兹力作为向心力关系可得可解得若粒子恰好打到板右端，由几何关系可得解得由洛伦兹力作为向心力关系可得可解得粒子打到板上，则初速度v大小范围是故选BC。第II卷（非选择题）三、实验题（本题共2小题，每空2分，共计16分，请将答案填写在答题卡相应的位置。）11.有一研究性学习小组测量某金属丝的电阻率。（1）用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置分别测量金属丝的直径。某次测量时，螺旋测微器示数如图甲所示，读数为_______mm。（2）实验电路如图乙所示，实验室提供了待测金属丝Rx（接入电路部分阻值约几欧）、电源E（3V，内阻不计）、开关S、导线若干：开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到最_______端（填“左”或“右”）。（3）测得金属丝接入电路部分的长度L和金属丝直径的平均值d 。正确连接电路，测得多组电压表示数和对应电流表示数，通过描点作出的图像为一条过原点的倾斜直线，其斜率为k。则金属丝的电阻率_____________。（结果用题中所给字母表示）【答案】①.0.400②.右③.【解析】【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图甲可知金属丝的直径为（2）[2]开关闭合前，为了保证电路安全，滑动变阻器的滑片应调到最右端。（3）[3]描点作出的图像为一条过原点的倾斜直线，其斜率为，则有根据电阻定律可得联立可得金属丝的电阻率为12.实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。电池内阻约为欧。用电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻（阻值为2欧）、待测电池等器材组成如图1所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的图像如图2所示。（1）图1的电路图为图3中的________。（选填“A”或“B”）A．B．（2）如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图2得到该电池的电动势________V。内阻 ________。（3）实验后进行反思，若考虑到电表内阻的影响，发现上述实验方案存在系统误差。误差分析可知电源电动势和内阻的真实值与电源电动势和内阻的测量值的关系为：________，________________。（两空均选填“大于”“小于”或“等于”）【答案】①.B②.③.④.大于⑤.大于【解析】【详解】（1）[1]由实物图连接可知电压表和电源直接并联，故图1的电路图为图3中的B。（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律有可知图像纵轴的截距表示电源电动势E，图像斜率的绝对值表示电源内阻r，根据图像可知，得（3）[4][5]当电压表示数为零时，电流表示数等于短路电流，故短路电流没有误差。当电压表示数增大时，干路电流大于电流表示数，且差值越来越大，则图线与纵坐标截距和图线斜率均变大。即电动势的真实值大于测量值，电源内阻的真实值大于测量值。四、计算题（本题共3个小题，满分41分。13题11分，14题12分，15题18分。计算题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。）13.如图所示，A球质量为m，悬挂在绝缘细绳上，处于静止状态，此时绳与竖直方向成α角．在同一高度相距r处有一带电量为-Q的小球B固定在绝缘支座上．两球均可视为点电荷，重力加速度为g，求：（1）A球受到的库仑力；（2）A球所带的电荷量．【答案】（1）（2） 【解析】【分析】对小球A受力分析，受到重力、静电引力和细线的拉力，根据三力平衡求出绳子拉力；根据库仑定律求解出小球A的带电量；【详解】解：(1)带负电的小球A处于平衡状态，A受到库仑力F′、重力mg以及绳子的拉力T的作用，其合力为零因此得又因为解得(2)根据库仑定律所以14.如图所示，电源电动势为E，电路总电阻为R，金属杆ab质量为m，长为l，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θ角斜向上，结果ab静止于水平导轨上。求：（1）金属杆受到安培力F；（2）导轨对金属杆的支持力N。【答案】（1）；（2）【解析】 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律应用安培力公式F=IlB解得（2）受力分析，竖直方向解得15.如图所示，在竖直平面内存在直角坐标系xOy，第二象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度为E1，在第一象限内存在水平向右的匀强电场，电场强度为，在第一象限内有一水平绝缘平台PA（点P在y轴上），右端与半径为的光滑绝缘竖直半圆弧轨道ACD平滑连接，相切于A点，D为其最高点。质量为、带正电的可视为质点的小球从x轴上某点Q以与x轴负半轴成60°、大小的速度射入第二象限，恰好做匀速直线运动。现在第二象限内小球运动的某段路径上加上垂直于纸面向外的圆形边界的匀强磁场，磁感应强度，小球经过磁场区域后恰好水平向右运动，垂直于y轴从点P进入第一象限后沿PA方向运动。已知小球与平台的动摩擦因数，平台PA的长度，重力加速度，，，不计空气阻力。求：（结果可用根号表示）（1）电场强度E1的大小；（2）小球在磁场中运动的半径r的大小和圆形磁场区域的最小面积；（3）小球在第一象限内运动过程中的最大速度。 【答案】（1）0.2V/m；（2）1m，2.36m2；（3）m/s【解析】【详解】（1）小球m在第二象限做匀速直线运动，由平衡条件有可得电场强度（2）如图所示小球在圆形磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有可得其在磁场中运动的半径代入数据得小球m从G点进入磁场，从H点射出磁场，其弦长GH为最小磁场圆的直径，由几何知识得其圆心角磁场圆的最小半径最小面积（3）小球受电场力和重力作用合力方向与竖直方向的夹角设为α，则有 可得过圆心作合力的平行线交圆周下方于M点，如图小球在M点有最大速度，小球由P到M，由动能定理得可得小球运动过程中的最大速度