四川省合江县2023-2024学年高二物理上学期12月月考试题含解析

Page172022级高二上学期第三学月考试物理试题第一部分：选择题（共48分）一、选择题（本题共11小题，1~7题每小题4分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的；8~11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，共48分）1.截面直径为d、长为L的导线，两端电压为U，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向移动的平均速率的影响，下列说法正确的是（）A.电压U加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变B.导线长度L加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变C.导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍D.导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变【答案】D【解析】【详解】A．电压U加倍时，由欧姆定律得知，电流加倍，由电流的微观表达式得知，自由电子定向运动的平均速率v加倍，A错误；B．导线长度L加倍，由电阻定律得知，电阻加倍，电流减半，则由电流的微观表达式得知，自由电子定向运动的平均速率v减半，B错误；CD．导线横截面的直径d加倍，由面积公式得到，截面积变为4倍，由电阻定律得知，电阻变为倍，电流变为原来的4倍，根据电流的微观表达式得知，自由电子定向运动的平均速率v不变，C错误，D正确。故选D。2.绝缘圆环上均匀分布着正电荷，圆环平面与竖直平面重合，在垂直圆环所在平面且过圆心的轴上P点放置一小磁针。现使圆环绕轴沿图示方向匀速转动，则小磁针N极指向正确的是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】从左向右看，绝缘圆环匀速转动时形成的圆形电流沿顺时针方向，由安培定则可知圆环轴线的磁场水平向右，小磁针N极指向该处的磁场方向，N极指向右方。故选C。3.如图所示的U﹣I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（）A.R的阻值为2.5Ω B.电源内阻为0.2ΩC.电阻R功率为1.5W D.电源内阻消耗功率为2W【答案】D【解析】【详解】A．由图象Ⅱ可知，外电阻为故A错误；B．根据公式由图象Ⅰ可知，电源电动势，短路电流，电源内阻故B错误；C．由两图象的交点坐标，可得电源的路端电压为2V，干路电流为2A，电阻R功率故C错误；D．由两图象的交点坐标，流过电阻的电流为2A，电源内部消耗的功率为故D正确。故选D。4.如图所示，面积大小为S矩形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈可以绕O1O2转动。下列说法中正确的是（）A.当线圈从图示位置转过30°时，穿过线圈的磁通量大小B.当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小Ф＝BSC.当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔФ＝0D.当线圈从图示位置转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔФ＝【答案】D【解析】【详解】如图所示位置，穿过线圈磁通量为A．当线圈从图示位置转过30°时，穿过线圈的磁通量大小故A错误；B．当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小为零，故B错误；C．当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量大小为穿过线圈的磁通量的变化量大小故C错误；D．当线圈从图示位置转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量大小为穿过线圈的磁通量的变化量大小为故D正确故选D。5.如图所示，两倾角为θ的光滑平行导轨，质量为m的导体棒垂直放在导轨上，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，现导体棒中通有由a到b的恒定电流，使导体棒恰好保持静止，已知磁感应强度大小为B，平行导轨间距为L，重力加速度大小为g，忽略一切摩擦，则此时导体棒中电流为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】对导体棒受力分析，受重力、导轨的支持力、安培力F作用，如图导体棒恰好保持静止，受平衡力作用，则即解得导体棒中电流为故选B。6.如图所示，足够长的水平虚线MN上方有一匀强电场，方向竖直向下（与纸面平行）：下方有一匀强磁场，方向垂直纸面向里。一个带电粒子从电场中的A点以水平初速度向右运动，第一次穿过MN时的位置记为P点，第二次穿过MN时的位置记为Q点，P、Q两点间的距离记为d，从P点运动到Q点的时间记为t。不计粒子的重力，若只适当减小的大小，则（）A.t变大，d变小 B.t不变，d变小 C.t变大，d不变 D.t变小，d变大【答案】C【解析】【详解】粒子在电场中做类平抛运动，轨迹如图设第一次到达P点竖直速度（大小不变），则粒子进入磁场的速度速度方向与MN的夹角粒子进入磁场后做匀速圆周运动，半径第二次经过MN上的Q点时由几何关系可得代入可得即当减小时d不变；运动的时间则当减小时，增大，θ增大，t增大。故选C。7.一质量为m，半径为R的金属圆环，圆心为O，在O点正下方处的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场，在圆环下落至图示位置（圆环刚好完全进入磁场）的过程中，金属圆环产生的焦耳热为Q，重力加速度为g。对圆环下列说法正确的是（）A.圆环进入磁场过程中感应电流方向（正对纸面）是顺时针的B.圆环所受安培力一直增大，方向竖直向上C.圆环所受安培力大小变化和方向均无法确定D.圆环刚完全进入磁场时的速度为【答案】D【解析】【详解】A．根据楞次定律，圆环进入磁场过程中，通过圆环的磁通量增加，感应电流产生的磁场阻碍原磁通量的变化，根据“增反减同”的规律，感应电流产生的磁场方向竖直纸面向外，则感应电流方向（正对纸面）是逆时针的，所以A错误；BC．圆环所受安培力始为0，完全进入磁场时也为0，中间不为0，则安培力先增大后减小0，根据楞次定律的推论可判断安培力的方向总是竖直向上，所以BC错误；D．圆环刚好完全进入磁场时的速度为v，根据能量守恒定律有解得所以D正确；故选D。8.在如图所示的电路中，开关闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，理想电压表读数减小和理想电流表的读数增大，则不可能出现下列哪种故障（）A.短路 B.短路 C.短路 D.断路【答案】AD【解析】【详解】依题意，电压表及电流表均为理想表，由电路图可知电压表测量电源两端电压，电流表测量干路电流。A．若R1短路，对整个电路不产生影响，电表示数均不发生变化，故A错误；B．若R2短路，则电路总电阻减小，电流表示数变大，电压表示数减小，故B正确；C．若R3短路，则电路总电阻减小，故电流表示数增大，电压表示数减小，故C正确；D．若R1断路，则电压表读数为零，电流表示数不变；故D错误。由于本题选择错误的，故选AD。9.某同学为商店设计了一个感应门铃，强磁条固定在门框上，线圈和语音系统固定在平开门（前后开）上，当线圈中感应出一定强度的电流信号时，自动触发语音系统发出语音，下列说法中正确的是（）A.开门时发出语音 B.关门时不发出语音C.开门时线圈的磁通量增大 D.关门时线圈的磁通量增大【答案】AD【解析】【详解】AB．开门、关门时，线圈磁通量都发生了改变，都会出现感应电流，语音系统都会发出语音。故A正确，B错误；CD．由图可知，开门时线圈的磁通量减小，关门时线圈的磁通量增大。故C错误，D正确。故选AD。10.如图所示，是光滑的金属轨道，沿竖直方向，沿水平方向，是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中端始终在上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在杆滑动的过程中，下列判断正确的是（）A.感应电流的方向始终是由B.感应电流的方向先是由，后是由C.受磁场力的方向垂直杆向左D.受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右【答案】BD【解析】【详解】设金属直杆PQ与竖直方向的夹角为，且长度为L，则在直杆由静止开始在重力作用下运动的过程中，金属直杆与金属轨道围成的面积为可见金属直杆运动过程中与金属轨道所围成的面积先增大后减小，故穿过这个面积的磁通量先增大后减小，由楞次定律可知，在金属直杆上产生的感应电流的方向先由，后由；同时根据左手定则，可以判断受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右。故选BD。11.如图所示，回旋加速器D形盒的半径为，所加磁场的磁感应强度为，用来加速质量为、电荷量为的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，加速到最大能量后由A孔射出，则下列说法正确的是（）A.回旋加速器不能无限加速粒子B.增大交变电压，则质子在加速器中运行时间将变短C.回旋加速器所加交变电压的频率为D.下半盒内部质子的轨道半径之比（由内到外）为【答案】ABC【解析】【详解】A．随着质子速度的增大，相对论效应逐渐显现，质子质量增大，做圆周运动的周期不能保持与所加电场变化的周期同步，从而不能再被加速，加速器不能无限加速质子，故A正确；B．增大交变电压U，质子每次经电场时获得的动能增大，在磁场中运动的半径增大，加速次数和圆周运动的次数减少，运动时间变短，故B正确；C．由圆周运动公式联立解得f=故C正确；D.设下半盒第n个半圆的半径为rn，粒子速度vn，则得则从内向外半径之比，故D错误。故选ABC。第二部分：非选择题（共52分）注意事项：必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。二．实验题（共14分）12.用如图甲所示的电路来探究某种金属丝的电阻与长度之间的关系。电源电动势为3V，滑动变阻器采用分压式接法，调节滑动变阻器的滑片P的位置，记录MP接入电路的长度x，并读出对应的电流表和电压表的示数，算出相应的电阻R，利用多组测量的数据绘出如图乙所示的图像。请回答下列问题：（1）请用笔画线代替导线，将电路连接完整________。（2）若该金属丝的直径用螺旋测微器测量的示数如图丙所示，则读数为________mm，该金属丝的电阻率为________（计算结果保留两位有效数字）。【答案】①.②.0.400③.【解析】【详解】（1）[1]由题意可知滑动变阻器采用分压接法，由题图乙可知金属丝接入电路的最小阻值为左右，接入电路的最大阻值为左右，电源电动势为3V，若电流表的量程选择，当金属丝接入最小阻值时，电压表的示数不会超过，则电压表读数较小，误差较大，故为了使电压表和电流表的读数都尽量大一些，电流表的量程应选择0~3A。则完整电路连线如答案所示。（2）[2][3]由题图丙可知金属丝的直径为根据电阻定律可得可知图像的斜率为解得该金属丝的电阻率为13.近年来，我国全面打响了蓝天、碧水、净土三大保卫战，检测组在某化工厂的排污管末端安装了如图1所示的流量计，用此装置测量污水（有大量的正、负离子）的电阻，测量管由绝缘材料制成，其直径为D，左右两端开口，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下（未画出），在前后两个内侧面A、C上固定有竖直正对的金属板作为电极（未画出，电阻不计），金属板电极与开关S、电阻箱R和灵敏电流计连接，管道内始终充满污水，污水以恒定的速度v自左向右通过。（1）由于图1中的灵敏电流计G的内阻未知，利用图2中的电路测量灵敏电流计G的内阻，实验过程包含以下步骤：a．分别将和阻值调至最大；b．合上开关；c．调节，使G的指针偏转到满刻度，记下此时的示数；d．合上开关；e．反复调节和的阻值，使的示数仍为，G的指针偏转到满刻度的二分之一处，此时的读数为。则灵敏电流计内阻为________。灵敏电流计内阻的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）的真实值。（2）用游标卡尺测量测量管的直径D，如图3所示，则D=________cm。（3）图1中与C极相连的是灵敏电流计的________（填“正”或“负”）接线柱。（4）闭合图甲中开关S，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应灵敏电流计G的读数I，绘制图像，如图4所示，则污水接入电路的电阻为________。（用题中的字母a、B、c、v、D、表示）。【答案】①.②.等于③.5.015④.负⑤.【解析】【详解】（1）[1][2]由欧姆定律可知则灵敏电流计内阻为因为总电流不变，所以通过的电流等于，灵敏电流计的真实值等于，故灵敏电流计内阻的测量值等于真实值；（2）[3]由游标尺读数原理可得直径（3）[4]由左手定则可得正离子往A极方向运动、负离子往C极方向运动，所以与C极相连的是灵敏电流计的负接线柱；（4）[5]由得电源的电动势由欧姆定律知其中r为污水的电阻，所以由图像斜率可知纵截距所以故三、计算题（写出必要的文字说明，3个小题，14题10分，15题12分，16题16分，共38分）14.如图所示电路中，定值电阻，当开关接点时，电流表示数；当开关接点时，电流表示数，电源的输出功率为.求：（1）电阻的阻值；（2）该电源的电动势和内阻.【答案】（1）9；（2）3V，1【解析】【详解】（1）当开关接点时，电流表示数，电源的输出功率为。根据解得（2）当开关接点时，电流表示数，有当开关接点时，电流表示数，有带入数据解得15.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，导轨与水平面的夹角θ=37°，在导轨所在区域内分布垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.5T，导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω，的直流电源。一根与导轨接触良好，质量为m=0.02kg的导体棒ab垂直放在导轨上，ab棒恰好静止。ab棒与导轨接触