重庆市北碚区2023-2024学年高二物理上学期12月月考试题含解析

本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试时间75分钟。注意事项：1.答卷前，请考生务必把自己的姓名、准考证号填写在答题卡上；2.作答时，务必将答案写在答题卡上，写在本试卷及草稿纸上无效；3.考试结束后，将答题卡交回。第Ⅰ卷一.单项选择题(本题共7小题，每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合要求)1.下列各图中，通电直导线或带电粒子所受磁场力F方向正确的是（）A.通电直导线垂直磁场放置B.通电直导线平行磁场放置C.带正电粒子垂直磁场向右运动D.带正电粒子垂直磁场向左运动【答案】A【解析】【详解】A．由左手定则，磁场力向下，A正确；B．通电直导线平行磁场放置，不受磁场力，B错误；C．由左手定则，洛伦兹力向上，C错误；D．由左手定则，洛伦兹力向上，D错误；故选A。2.如图所示为速度选择器装置，场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直，一带电量为＋q，质量为m的粒子（不计重力）以速度v0水平向右射入，粒子恰沿图中虚线穿过，则下列说法正确的是（）A.P1极板带负电B.该粒子的速度v0等于C.若仅减小粒子的速度，则向P1极板偏转D.若仅减小粒子的电量，则向P2极板偏转【答案】B【解析】【详解】A．粒子沿直线向右运动，则受向上的洛伦兹力和向下的电场力平衡，则P1极板带正电，选项A错误；B．根据可知，该粒子的速度选项B正确；C．若仅减小粒子的速度，则向上的洛伦兹力减小，则向P2极板偏转，选项C错误；D．若仅减小粒子的电量，仍能满足则粒子仍沿直线从右端射出，选项D错误。故选B3.手机触摸屏多数采用的是电容式触摸屏，其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，上极板A为可动电极，下极板B为固定电极。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会向下移动，从而改变电容器的电容。当压力F增大时（）A.电容器的电容减小 B.电容器所带电荷量减小C.极板间的电场强度增大 D.电阻R上有从a流向b的电流【答案】C【解析】【详解】ABD．由公式可知，当压力F增大时，两板间距离减小，电容增大，同时由公式可知，电容器所带电荷量增大，直流电源对电容器充电，电阻R上有从b到a的电流，故ABD错误；C．由公式可知，两极板间的电压U不变，距离d减小，电场强度增大，故C正确。故选C。4.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.0 B.B0 C. 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。5.某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是（）A.烟尘颗粒带正电B.a点电势高于b点电势C.a点电场强度小于b点电场强度D.烟尘颗粒在a点的电势能大于在b点的电势能【答案】D【解析】【详解】A．粒子的受力方向永远指向轨迹内侧，由带电烟尘颗粒的运动轨迹可知烟尘颗粒受力方向沿着电场线的切线方向，烟尘颗粒带负电，故A错误；B．a、b两点所在等势线如图所示沿着电场线方向电势逐渐降低，a点电势低于b点电势，故B错误；C．电场线越密场强越强，由图可知，由可知烟尘颗粒在a点的电场强度大于在b点的电场强度，故C错误；D．若烟尘颗粒由a运动到b，由图知电场力做正功，电势能减小，；若烟尘颗粒由b运动到a，电场力做负功，电势能增大，仍有，故D正确。故选D。6.某仪器两极间的电场线分布如图所示，中间的一条电场线是直线，其它电场线对称分布，一正电荷从O点沿直线OA以某一初速度仅在电场力作用下运动到A点。取O点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向。从O到A运动过程中，关于该电荷运动速度v和加速度a随时间t的变化、质子的动能Ek和运动轨迹上各点的电势φ随位移x的变化图线中可能正确的是（  ）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】A．电场线的疏密表示电场的强弱，从O到A场强先增大后减小，由于图像的斜率表示电场强度的大小，则从O到A的电势随位移的变化图线的斜率先增大后减小，故A错误；B．从O到A场强先增大后减小，则加速度先增大后减小，故B错误；D．速度时间图线的斜率表示加速度，则速度时间图像斜率先增大后减小，故D错误；C．根据能量守恒定律有又有整理可得从O到A场强先增大后减小，可知，图像的斜率先增大后减小，故C正确。故选C。7.如图所示，在水平向左的匀强电场中，一长为的绝缘细线一端固定于O点，另一端系着一个质量为m、电荷量为q的带电小球，小球静止在M点，OM与竖直方向成53°角。现给小球一垂直于OM的初速度v0，使其在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，AB为圆的竖直直径，重力加速度为g。则下列说法正确的是（）A小球带负电B.电场强度为C.小球在运动至圆周轨迹上的最高点B时机械能最大D.小球在M点获得的初速度最小值为【答案】D【解析】【详解】A．由图可知，小球受到的电场向左，故小球带正电，故A错误；B．根据受力平衡可知解得故B错误；C．电场力做正功，机械能增加，故小球在圆周轨迹上的最左端时机械能最大，故C错误；D．小球的等效重力设在等效最高点时速度为，根据牛顿第二定律等效最低点到等效最高点，根据动能定理联立解得故D正确。故选D。二．多项选择题(本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有两项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错选或不选得0分)8.如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以如图所示的电流后，以下说法正确的是（）A.弹簧长度将变长 B.弹簧长度将变短C.台秤读数变小 D.台秤读数变大【答案】BC【解析】【详解】AB．以导体棒为研究对象分析受力，根据左手定则判断得知，其所受安培力方向为斜向右下方，根据牛顿第三定律可知，磁铁受到的安培力方向斜向左上方，平板光滑，故磁铁向左运动，弹簧被压缩，长度变短，所以A错误，B正确；CD．磁铁受到斜向左上方安培力，所以其对台秤的压力减小，台秤读数变小，故C正确，D错误。故选BC。9.为了创建全国文明城区，某区新装一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度，其内部电路简化原理图如图所示，图中A、B为相同灯泡（可视为定值电阻），电源电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，Rt为光敏电阻，阻值随光照强度增加而减小。当夜晚来临的过程中，下列判断正确的是（）A.电流表示数变小 B.A灯变亮、B灯变暗C.电源的总功率变小 D.定值电阻R0两端电压变大【答案】AC【解析】【详解】当夜晚来临的过程中，Rt的阻值随光照强度减弱而增加，总电阻增加，总电流减小，即电流表示数变小，路端电压变大，则A灯两端电压变大，则A灯变亮，通过R0的电流减小，则定值电阻R0两端电压变小，则B灯两端电压变大，即B灯变亮；根据P=IE可知，电源总功率减小。故选AC。10.如图所示，在以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在着磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，AC、DE是相互垂直的两条直径。范围足够大的荧光屏GF与圆相切于E点，一粒子源放置在A点，同时在AD、AE之间（包含AD、AE）各个方向均匀发射N个速率相同的同种带电粒子，粒子的质量为m、电荷量为q，所有粒子经磁场偏转后均可垂直打在荧光屏上，并立刻被荧光屏吸收。不考虑粒子所受重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A.粒子在磁场中做圆周运动的半径为RB.带电粒子的速度大小为C.粒子打在荧光屏上区域的长度为D.粒子在磁场中运动的最短时间为【答案】ACD【解析】【详解】A．沿AE方向进入磁场的粒子，经磁场边界上的M点，在P点垂直打在荧光屏上，如图有，，可得又因为所以四边形为平行四边形，可得粒子在磁场中做圆周运动的半径为故A正确；B．根据解得故B错误；C．由几何知识可知所以沿AD方向进入磁场的粒子，经磁场边界上的N点，在Q点垂直打在荧光屏上，由几何知识可知所以粒子打在荧光屏上区域的长度为故C正确；D．沿AE方向进入磁场的粒子，在P点垂直打在荧光屏上，此时粒子磁场运动时间最短，为故D正确。故选ACD。第Ⅱ卷三、实验探究题（本题2小题，共15分，其中第11题5分，12题10分）11.小李同学利用实验室器材设计的测定一节干电池电动势和内阻的实验电路如图甲所示：（1）为保证电路安全，在闭合开关之前，滑动变阻器的滑动头应置于______处。（填“”或“”）（2）如图乙是小李同学由实验数据作出的图像。由此可知这个干电池的电动势______，内电阻______。（均保留两位有效数字）【答案】①.a②.1.5③.1.0【解析】【详解】（1）[1]为保证电路安全，在闭合开关之前，滑动变阻器应处于最大阻值处，根据题中电路图可知，滑动头应置于处。（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律可知将上式整理后得可知在图像中，图线与纵轴的截距表示电源电动势，图线的斜率的绝对值为电源内阻，则，12.小颜同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时发现小灯泡的额定电压为4V，但额定功率不清晰。（1）小颜同学使用多用电表粗测小灯泡的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，指针偏转如图甲所示，则电阻为______Ω；（2）实验过程中除了导线、开关、滑动变阻器R1（阻值范围0~10Ω）和电动势为6V的直流电源外，有以下器材可供选择：电流表：A1（量程0~0.6A，内阻约0.4Ω）电流表：A2（量程0~3A，内阻约10Ω）电压表：V（量程0~3V，内阻为1500Ω）为了测量数据尽量准确、绘制曲线完整，实验时，电流表选用______（填“A1”或“A2”）；小颜同学发现电压表量程太小，他准备将其改装为量程0~6V的电压表，则需要串联的电阻R=______。（3）根据所选择的器材设计合适的电路，请帮小颜把实物图乙中还未完成的部分用笔画线代替导线连接起来______；（4）利用改装后的电流表，按照正确的实验步骤，小颜测得多组实验数据并作出了U-I图象如图丙所示；（5）现有电动势E=4.4V、内阻r=5Ω的电源，小颜将两只刚才实验中所用的相同的小灯泡并联后与该电源连接，两个小灯泡的总功率约为______W（结果保留两位有效数字）。【答案】①.②.A1③.1500④.⑤.0.97【解析】【详解】（1）[1]由图甲可知，电阻为（2）[2]小灯泡电流比较小，应该选择小量程的电流表，故选A1。[3]由欧姆定律有需要串联的电阻（3）[4]电流电压要从零开始调节，所以电路采用分压式，小灯泡电阻比较小，所以电流表采用外接。连接的实物图如下（5）[5]如果将两只相同的小灯泡并联后，再与该电源连接，由闭合电路欧姆定律得化简得根据上公式，在（4）的U-I图象中画出电源U-I图象，交点即为一个小灯泡的实际工作的电压电流，如下图由图得，小灯泡的总功率为四、解答题（本题3小题，共42分，解答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得分）13.如图所示，水平放置电阻不计的固定平行轨道，间距L=0.6m，两端连接电动势E=12V，内阻的电源及电阻箱R，一根金属杆放置于平行导轨上且垂直于两轨道，其质量为m0=0.2kg、在轨道间的电阻为R0=1Ω，轨道与金属杆接触良好。绝缘细线通过滑轮连接金属杆及重物A，空间中存在一个垂直于水平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，忽略一切摩擦，重力加速度，当R=1.5Ω时金属杆静止，求：（1）流过金属杆的电流大小；（2）物体A重力的大小；（3）若R=0.5Ω，可在金属杆上再施加一水平外力F使金属杆保持静止，外力F的大小和方向。【答案】（1）；（2）；（3），水平向右【解析】【详解】（1）流过金属杆的电流大小（2）金属杆所受安培力由平衡可得（3）流过金属杆的电流大小金属杆所受安培力又得方向水平向右。14.如图，质量为m、电荷量为q的某带正电粒子（重力不计，可视为质点）从A处静止释放，经过电压为U（未知）、极板间距离为d的加速电场加速后，恰好沿图中B位置进入一种静电分析器并沿虚线运动，最终从C位置离开静电分析器。已知静电分析器内分布有辐向电场，其虚线处场强大小为，方向指向圆心，粒子仅在电场力作用下做匀速圆周运动，其轨迹对应的半径为R，线段BC恰为小球运动轨迹的直径，不计一切阻力。求：（1）粒子离开加速电场时的速度大小；（2）加速电场电压U的大小；（3）粒子从A到C运动的总时间。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子进入静电分析器后，在指向圆心的电场力作用下做匀速圆周运动，有解得（2）粒子重力不计，在加速电场中只受电场力作用，会做匀加速直线运动，末速度为，有解得（3）加速电场中