湖北省武汉市第三中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题（Word版附解析）

武汉三中十二月月考物理试题一、选择题：本题共10小题。每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。1.如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（　　）A.甲图如果加速电压减小，那么粒子最终的最大动能也会减小B.乙图可通过增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势C.丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子只能从左侧沿直线匀速通过速度选择器D.丁图中产生霍尔效应时，稳定时一定是D侧面电势高【答案】B【解析】【详解】A．粒子在磁场中满足设回旋加速器D型盒的半径为R，可推导出粒子的最大动能为由此可知，粒子的最大动能为加速电压无关，故A错误；B．当磁流体发电机达到稳定时，电荷在A、B板间受到的电场力和洛伦兹力平衡，即得电源电动势为由此可知，增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势，故B正确；C．粒子从左侧沿直线匀速通过速度选择器时，电场力与洛伦兹力方向相反，但无法确定粒子的电性，故C错误； D．若载流子带负电，洛伦兹力指向D板，载流子向D板聚集，D板电势低，故D错误。故选B。2.如图所示，在直角三角形ABC的B、C处分别有垂直于三角形平面的通电长直导线，导线中电流的大小相等，方向相反，∠ABC=30°，D为AB边中点，已知C处的电流在D点产生的磁场磁感应强度大小为B0，则D点的磁感应强度大小为（　　）A.0B.B0C.D.2B0【答案】C【解析】【详解】如图C处的电流在D点产生的磁场磁感应强度大小B0，方向与CD垂直；B处的电流在D点产生的磁场磁感应强度大小B1，方向与AB垂直；由于D点到B、C点的距离相等，则由数学知识可知与的夹角为，则D点的磁感应强度大小为故选C。3.将面积为的圆面放入水平向右的匀强磁场中，圆面与磁感线之间的夹角为，如图所示，若穿过该圆面的磁通量为，则此匀强磁场的磁感应强度B应等于（　　） A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】由题可得，穿过该圆面的磁通量为则此匀强磁场的磁感应强度B为故选B。4.高压直流输电是利用稳定的直流电具有无感抗、容抗影响小、无同步问题等优点而采用的大功率远距离输电方式。沈阳徐家变电所----沈本新城高压直流输电工程就采用了这种输电方式。其中有一段东西走向的水平输电线，电流方向由西到东，该处地磁场所受安培力的方向是：（　　）A.竖直向上B.斜向上，且偏北C.竖直向下D.斜向下，且偏南【答案】D【解析】【详解】根据地磁场的特点可知，沈阳附近处的磁场方向向北偏下，根据左手定则可知电流受到的安培力方向斜向上，且偏北，由牛顿第三定律判断地磁场受力的方向为斜向下，且偏南，故ABC错误，D正确；故选D。5.均匀带正电的薄圆盘的右侧，用绝缘细线A、B悬挂一根水平通电直导线ab，电流方向由a到b，导线平行于圆盘平面。现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，细线仍然竖直，与圆盘静止时相比，下列说法正确的是（） A.细线所受弹力变小B.细线所受弹力不变C.细线所受弹力变大D.若改变圆盘转动方向，细线所受弹力变大【答案】C【解析】【详解】ABC．圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，产生环形电流，在导体棒ab处会产生磁场，根据右手螺旋定则可知，磁场垂直于ab向右，根据左手定则可知，受到的安培力竖直向下，根据共点力平衡可知，细线所受到的弹力变大，选项AB错误，C正确。D．同理可知，若改变圆盘转动方向，圆盘在ab导线处产生的磁场向左，导线所受安培力变为向上，则细线所受弹力变小，选项D错误。故选C。6.如图所示、电源电动势内阻不计，电阻，，，电容器电容，下列说法正确的是（　　）A.S断开时电容器的电压为B.S断开时电容器a极板带负电 C.S闭合至电路稳定的过程中，电流表中有向下的电流D.S闭合电路稳定后，电容器所带电荷量为【答案】D【解析】【详解】A．S断开时，两端电压为电容器的电压为A错误；B．S断开时，电源顺时针给电容器充电，所以电容器a极板带正电，B错误；C．S闭合前，a极板带正电；S闭合后，电容器与并联，电容器a极板带负电，电流表中有向上的电流流过，C错误；D．干路电流为电容器的电压为电容器的电量为解得D正确。故选D。7.如图连接电动机的电路，闭合开关，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的整个过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化清况如图乙所示，已知当电流小于时，电动机不会发生转动，若不考虑电表对电路的影响，则（　　） A.该电动机的内阻为B.该电路中电源的电动势为C.此电路中，电动机的最大输出功率为D.若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于【答案】D【解析】【详解】A．当电流小于0.2A时，电动机不会发生转动，为纯电阻，则该电动机内阻为选项A错误；B．根据E=U2+Ir当U2=3.4V时I=0.1A；当U2=3.0V时I=0.3A；带入方程解得该电路中电源的电动势为r=2Ω选项B错误；C．此电路中，电动机的最大输出功率为选项C错误；D．当电动机两端电压超过U1=0.8V时电动机开始转动，此时电路中的电流为I=0.2A，则由电路可知解得 即若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于，选项D正确。故选D。8.某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路,电源的内阻为1.0Ω．现闭合开关S,理想电压表V的示数为4.0V,则(　)A.三个灯泡的总电阻为8.3ΩB.电源的电动势为5.6VC.电源消耗的热功率为3.0WD.电源的效率为89.3%【答案】ABD【解析】【详解】A项：电压表的示数为：U1=4V，由U-I图象得到干路中灯泡的电流为：I1=0.6A，该灯泡的电阻为：，另外两个并联灯泡的电流均为：I2=0.3A，再根据U-I图象得到电压为：U2=1V，则并联电阻为：，故三个灯泡的总电阻为：R=R1+R并≈8.3Ω，故A正确；B项：电源的电动势为：E=U1+U2+I1r=4+1+0.6×1=5.6V，故B正确；C项：电源消耗的热功率为：，故C错误；D项：电源的效率为：，故D正确．9.如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。氦核（）和质子（）先后从A点沿AO的方向射入磁场，均从C点射出磁场，OA与OC的夹角为106°。氦核（）的质量为、电荷量为，不计粒子的重力，sin53°=0.8，下列说法正确的是（　　） A.质子与氦核在磁场中运动的时间相等B.氦核在磁场中运动的时间是质子的2倍C.氦核（e）的速度大小为D.质子（）的速度大小为【答案】BC【解析】【详解】AB．作出质子（）和氦核（）在磁场中的运动轨迹，如图所示根据题意可知质子（）和氦核（）在磁场中运动的圆心角相等，运动周期为运动时间为可知氦核（）和质子（）在磁场中运动的时间之比为故A错误，B正确；CD．对质子（）和氦核（），根据几何关系可得由 可得氦核（）的速度大小为由于质子的质量和电荷量分别为，则质子（）的速度大小为故C正确，故D错误。故选BC。10.如图所示，在真空中竖直平面（纸面）内边长为L的正方形ABCD区域，存在方向沿CB（水平），大小为E的匀强电场和方向垂直纸面的匀强磁场（图中未画出）。一带电小球以的速率从A点沿AC方向射入正方形区域，恰好能沿直线运动。（g为重力加速度）下列说法正确的是（　　）A.该小球可能带正电，也可能带负电B.磁场的磁感应强度方向一定垂直纸面向里C.该小球的比荷为D.若电场的电场强度大小不变、方向变为竖直向上，该小球从C点沿CA方向以速率射入正方形区域，则小球将从B点射出【答案】BCD【解析】 【详解】AB．小球做直线运动，说明小球受力平衡，根据受力分析可知，小球一定带正电，磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，故B正确，A错误；C．根据共点力平衡可知解得故C正确；D．由物体的平衡条件有（其中）qE=mg电场电场强度大小不变、方向变为竖直向上后，电场力与重力平衡，小球沿逆时针方向做匀速圆周运动，设轨道半径为r，有解得根据几何关系可知，小球将从B点射出，故D正确。故选BCD。二、实验题:（本题共2小题,第11题6分,第12题10分,共16分）11.某兴趣小组尝试测量某电源的电动势和内阻：（1）已知电源内阻比较小，移动滑动变阻器滑片时，为了使电压表示数变化比较明显，该小组同学在思考后将的定值电阻串入图甲电路中的________（选填“A”或“B”），可以解决该问题。（2）根据（1）问中选择的电路，多次调节滑动变阻器R阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I ，将测得的数据描绘出如图乙所示的图像，蓄电池的内阻________（此空结果保留两位有效数字）（3）该小组同学根据（1）问中选择的电路，分析了实验中由电表内阻引起的实验误差。下图中，实线是根据本实验的数据描点作图得到的图像：虚线是该电源在没有电表内阻影响的理想情况下所对应的图像，则可能正确的是_________。【答案】①.A②.2.0③.B【解析】【详解】（1）[1]根据闭合电路欧姆定律可得由于r太小，U值变化较小，所以串联电阻应置于干路。故选A。（2）[2]A图中，根据闭合电路欧姆定律可得结合图线可知，纵截距表示电动势，即斜率绝对值为可得蓄电池的内阻为（3）[3]由电路图可知，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，因此虚线在实线的上方，当电压表示数为零时，电流测量值与真实值相等，因此虚线与实线在轴相交。故选B。12.实验室中常用指针式多用电表作为测量仪器。（1）如图所示为多用电表原理示意图，虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的功能，关于此多用电表，下列说法中正确的是____________（选填选项前面的字母） A.当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是红表笔B.当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔C.当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔D.当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔（2）用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示：①若所选挡位为直流10A挡，则示数为__________A；②若所选挡位为电阻挡，则示数为__________Ω。（3）用表盘如图所示的多用电表正确测量了一个约为150Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约为2kΩ的电阻，在用红黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号_____________A.将红表笔和黑表笔接触B.把选择开关旋至“”位置C.把选择开关旋至“”位置D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点（4）某小组的同学发现欧姆表的表盘刻度不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系，他们分别画出了如图所示的图像，其中可能正确的是__________（选填选项下面的字母）A.B.C.D. 【答案】①.CD②.4.2③.1900④.BAD⑤.AC【解析】【分析】【详解】（1）[1]A．当S接触点3时,表头与分压电阻串联，此时多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故A错误；BC．当S接触点2时,表头与电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故B错误，C正确；D．当S接触点1时,表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故D正确。故选CD。（2）[2][3]由图可知直流10A挡读数为4.2A、电阻挡，则示数为。（3）[4]把选择开关旋至“”位置，将红表笔和黑表笔接触，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，故实验步骤的顺序为：BAD。（4）[5]根据闭合电路欧姆定律则有故选AC。三、解答题（共44分）13.如图所示，两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ=37°，两轨道之间的距离L=0.50m。一根质量的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与杆垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势E=36V、内阻r=1.6Ω的直流电源和电阻箱R。当电阻箱接入电路中的电阻时，金属杆静止在轨道上。已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，忽略一切摩擦阻力，，，重力加速度。 （1）如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；（2）如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向。【答案】（1）0.3T；（2）0.24T，方向垂直于轨道平面斜向下【解析】【详解】（1）磁场的方向向下，由左手定则可知，ab棒受到的安培力的方向水平向右，受力如图所示电流为根据可得磁感应强度为（2）当安培力方向与支持力的方向垂直时，安培力最小，磁感应强度最小；则有可知磁感应强度的最小值为根据左手定则知，磁感应强度方向垂直于轨道平面斜向下14.如图所示，在直角坐标系xOy中，0<y<d且x<0的区域内存在沿方向的匀强电场，0<y<d且x>0 的区域内存在沿方向的匀强电场，场强大小相等。在y>d的某区域内存在垂直于坐标平面向外的矩形匀强磁场，其边界平行于x轴和y轴。一质量为m、带电荷量q的带正电粒子从坐标原点以平行于y轴的初速度射入电场，然后从点P离开电场，运动一段时间后进入矩形匀强磁场，从磁场的下边界射出磁场，一段时间后再次从点Q进入电场，在电场的作用下粒子恰好回到坐标原点。已知匀强磁场的磁感应强度大小，不计粒子受到的重力。求：（1）匀强电场强度大小；（2）粒子在磁场中的运动时间；（3）矩形匀强磁场的最小面积。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，由O运动到P，竖直方向有水平方向有根据牛顿第二定律有解得（2）根据题意，粒子运动轨迹如图所示 在P点，水平速度解得则粒子到达P点的的速度方向与y轴正方向的夹角设带电粒子在磁场中运动的周期为T，则粒子在磁场中的运动时间为解得（3）由牛顿第二定律有粒子在磁场中的运动半径为由（2）分析轨迹图，根据几何关系可得，磁场的最小面积为 15.如图所示，带电平行金属板PQ和MN之间的距离为d；两金属板之间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．如图建立坐标系，x轴平行于金属板，与金属板中心线重合，y轴垂直于金属板．区域I的左边界在y轴，右边界与区域II的左边界重合，且与y轴平行；区域II的左、右边界平行．在区域I和区域II内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小均为B，区域I内的磁场垂直于Oxy平面向外，区域II内的磁场垂直于Oxy平面向里．一电子沿着x轴正向以速度v0射入平行板之间，在平行板间恰好沿着x轴正向做直线运动，并先后通过区域I和II．已知电子电量为e，质量为m，区域I和区域II沿x轴方向宽度均为．不计电子重力．（1）求两金属板之间电势差U；（2）求电子从区域II右边界射出时，射出点纵坐标y；（3）撤除区域I中的磁场而在其中加上沿x轴正向的匀强电场，使得该电子刚好不能从区域II的右边界飞出．求电子两次经过y轴的时间间隔t．【答案】（1）；（2）；（3）．【解析】【详解】（1）电子在平行板间做直线运动，电场力与洛伦兹力平衡即，所以；（2）如图所示， 电子进入区域I做匀速圆周运动，向上偏转，洛伦兹力提供向心力：所以：，设电子在区域I中沿着y轴偏转距离为y0，区域I的宽度为b（b=），则，代入数据，解得：，电子在两个磁场中有相同的偏转量。电子从区域II射出点的纵坐标：；（3）电子刚好不能从区域II的右边界飞出，说明电子在区域II中做匀速圆周运动的轨迹恰好与区域II的右边界相切，圆半径恰好与区域II宽度相同．电子运动轨迹如下图所示．设电子进入区域II时的速度为，则　　，所以 ，电子通过区域I的过程中，向右做匀加速直线运动，此过程中平均速度：，电子通过区域I时间（b为区域I的宽度）解得：，电子在区域II中运动了半个圆周，设电子做圆周运动的周期为T，则，电子在区域II中运动的时间：，电子反向通过区域I的时间仍为．所以，电子两次经过y轴的时间间隔：