2021河南省豫北名校高二上学期12月质量检测物理试题含答案

豫北名校高二年级12月质量检测

物理

考生注意:

1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分110分，考试时间90分钟。

2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水鉴字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效在试题卷草稿纸上作答无效。

3.本卷命题范围选修3-1，选修3-2第四章～第五章第3节。

一、选择题:本题共16小题，每小题4分，共64分在每小题给出的四个选项中，第1～12题只有一个选项正确，第13～16题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1.关于磁通量的概念，以下说法中正确的是

A.穿过线圈的磁通量为零磁感应强度一定为零

B.磁通量发生变化，一定是磁感应强度发生了变化

C.磁感应强度较大，穿过闭合回路的磁通量可能较小

D.磁感应强度越大，线圈面积越大，则穿过闭合回路的磁通量也越大

2.在赤道附近的操场上，三位同学用如图所示的装置研究利用地磁场发电的问题，他们把一条电线两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上形成闭合回路两个同学匀速摇动这条电线的一段，另外两位同学在灵敏电流计旁观察指针摆动情况下列说法正确的是

A.观察到感应电流大小不变

B.当电线在最低点时，观察到感应电流最大

C.为了使指针摆动明显，摇动电线的两位同学站立的方向应沿南北方向

D.为了使指针摆动明显，摇动电线的两位同学站立的方向应沿东西方向

3.图中虚线是某电场的一组等势面两个带电粒子从P点沿等势面的切线方向射入电场，粒子仅受电场力作用，运动轨迹如实线所示，a、b是实线与虚线的交点，下列说法正确的是

A.两粒子的电性相同

B.a点的场强大于b点的场强

C.b点的电势高于a点的电势

D.与P点相比两个粒子的电势能均减小

4.如图所示，某电器内的部分电路，C为电容器，L为电感器下列说法正确的是

A.当输入端输入直流电时输出端无输出

B.当C为容量较大的电容、L为自感系数较大的电感器、输入端只输入高频交流电时，输出端几乎无输出

C.当C为容量较大的电容、L为自感系数较小的电感器、输端只输入低频交流电时，输出端几乎无输出

D.当C为容量较小的电容、L为自感系数较小的电感器、输入端只输入低频交流电时，输出端乎无输出

5.如图所示，在竖直向上的匀强磁场中将金属棒ab从某高处水平抛出，不计空气阻力，金属棒ab在运动过程中

A感应电动势大小不变，且＞

B.感应电动势大小不变，且＜

C由于速率不断增大所以感应电动势不断变大，且＞

D.由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且＜

6.如图所示，水平桌面上放有一空心圆柱薄铝管，在铝管的上方有一强磁铁，把强磁铁沿铝管中心轴线由静止释放.在磁铁靠近铝管的过程中，下列判断正确的是

A.铝管对桌面的压力增大，铝管有扩张的趋势

B.铝管对桌面的压力减小，铝管有扩张的趋势

C.铝管对桌面的压力增大，铝管有收缩的趋势

D.铝管对桌面的压力减小，铝管有收缩的趋势

7.在如图所示的电路中，闭合开关后，一带电油滴恰好静止在平行板电容器两极板间，电流表和电压表均为理想电表，将滑动变阻器的滑片P向左滑动，则

A.电压表示数减小

B.电流表示数减小

C.油滴将向下运动

电路的总功率增大

8.如图，内阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V 60W”的灯泡串联后接在电压为220V的恒压电源两端，灯泡正常发光，则

A.电路中的电流约为1A

B.电解槽中将电能转化为化学能的功率为58.7W

C.电解槽的发热功率为60W

D.整个电路消耗的总功率为60W

9.一交流电压的瞬时值表达式为，下列判断正确的是

A.该交流电压的频率为50Hz

B.t=0.01s时，该交流电压的瞬时值为55V

C.直接用电压表测该交流电压，其示数为220V

D.若将该交流电压加在阻值为2kΩ的电阻两端，则电阻的发热功率为20W

10.如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点.大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场.若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在四分之一圆周上；若粒子射入速率为相应的出射点分布在三分之一圆周上不计重力及带电粒子之间的相互作用，则v1：v2为

A.:1    B.：

C.1：    D.:

11.图示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场，一束等离子体（含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场的方向喷入磁场，金属板P、Q通过导线与电阻R相连接，不计粒子重力，则电路稳定后

A.R中有由a→b方向的电流

B.若只增大粒子入射速度，则P、Q两板间的电压减小

C.若只减小两金属板的间距则通过R的电流增大

D.在若只改变磁场的磁感应强度大小，则通过R的电流保持不变等离子体

12.如图甲所示为由一个水平放置的电容器和一个竖直放置的环形导体构成的电路，电容器的电容为C，两板间距为d，环形导体所围的面积为S.在环形导体中有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示质量为m的带电粒子在平行板电容器间恰好保持静止状态，已知重力加速度为g，下列说法正确的是

A.电容器上极板带正电，所带电荷量为

B.电容器上极板带负电，所带电荷量为

C.带电粒子带正电，所带电荷量为

D.带电粒子带负电，所带电荷量为

13.如图所示的电路中，L为自感线圈（电阻不计），A、B为两灯泡，以下结论正确的是

A.合上开关S时，A、B同时亮，之后B变暗直至熄灭，A变亮

B.合上开关S时，A先亮，B后亮

C.断开开关S时，A熄灭，B先变亮再逐渐熄灭

D.断开开关S时，A、B两灯都亮一下再逐渐熄灭

14.如图所示，金属板带电荷量为+Q，质量为m的金属小球带电荷量为+q，当小球静止后，悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α，小球（可视为质点）与金属板中心O恰好在同一条水平线上，且距离为L.下列说法正确的是

A.+Q在小球处产生的场强为

B.+Q在小球处产生的场强为

C.+q在O点产生的场强为

D.+q在O点产生的场强为

15.如图所示，空间内有两个平行边界，在边界外侧有垂直于平面向外的匀强磁场，左侧区域的磁感应强度为B1，右侧区域的磁感应强度为B2，两边界间有水平向右的匀强电场，电场强度为E.在左侧边界A点有一个质量为m，电荷量为+q的粒子以初速度v水平向右进入电场，已知两边界间的距离为，下列关于粒子运动的说法正确的是

A.粒子从左向右经过电场的时间等于从右向左经过电场的时间

B.B1、B2取任何数值，粒子都不可能回到A点

C.若B1=B2=B，则粒子从出发到向右穿过左边界的时间可以为

D.若B1=B2=B，则粒子向右穿过左边界时离A点的距离可以为

16.如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置，左端与定值电阻R相连，导轨x>0一侧存在着沿x方向均匀增大的磁场，磁感应强度与x的关系是B=0.5+0.5x（T），在外力F作用下一阻值为r的金属棒从A1运动到A3，此过程中电路中的电功率保持不变.A1的坐标为x1=1m，A2的坐标为x2=2，A3的坐标为x3=3m，下列说法正确的是

A.回路中的电动势既有感生电动势又有动生电动势

B.金属棒在A1与A3处的速度之比为2:1

C.金属棒A1到A2与A2到A3的过程中通过导体横截面的电量之比为5：7

D.金属棒A1到A2与A2到A3的过程中产生的焦耳热之比为3：4

二、实验题:本题共2小题，共14分。

17.（6分）某同学利用如图装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化.内阻不计的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和电阻连接.将磁铁置于螺线管正上方由静止释放，穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落过程中受到的阻力远小于磁铁的重力，并且磁铁不发生转动，螺线管电阻不计）释放点到海绵垫高度差为h.计算机屏幕上显示出如图的UI-t曲线。

（1）图象中U-I出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，第二个峰值大于第一个峰值的原因是_____________；

（2）如果仅将h略微减小，两个峰值都会_____________（选填“减小”“不变”或“增大”）；

（3）如果仅增大电阻的阻值，两个峰值都会_____________（选填“减小”“不变”或“增大”）.

18.（8分）某实验小组需测一个待测电阻Rx（230Ω～260Ω）的阻值，实验室提供了如下器材:

电源E：电动势3.0V，内阻不计；

电流表A1：量程0～500μA，内阻r1为1000Ω

电流表A2：量程0～10ma内阻r2约50Ω；

滑动变阻器R1:最大阻值20Ω，额定电流2A；

定值电阻R2=5000Ω；

定值电阻R3=500Ω；

电键及导线若干.

要求实验中尽可能准确测量Rx的阻值，请回答下面问题:

（1）为了测定待测电阻上的电压，可以将电流表_____________（选填“A1”或“A2”）串联定值电阻_____________（选填“R2”或“R3”），将其改装成一个量程为3.0V的电压表.

（2）如图所示，两位同学分别设计了测量电阻Rx的电路原理图其中用到了改装后的电压表和另一个电流表，则应选择电路图_____________（选填“甲”或“乙”）.

（3）若所选测量电路中电流表A的读数为I=5.0mA，改装后的电压表V读数如图丙所示，则电压表V读数是___________V.根据电流表A和电压表V的读数，并考虑电压表内阻，求出待测电阻Rx=___________Ω.

三、解答或论述题:本题共3小题共32分解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，有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。

19.（8分）某匀强电场中的一组等势面如图虚线所示，A、B、C、D相邻两点间距离均为5cm，P点和C点间的距离为2cm，求：

（1）匀强电场的场强E的大小；

（2）P点的电势；

（3）把q=2×10-5C的正点电荷由B点移到P点，电场力做的功.

20.（11分）如图所示的坐标系中，第一象限内存在与x轴成30°角斜向下的匀强电场，电场强度E=400N/C；第四象限内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场，y轴负方向无限大，磁感应强度B=1×10-4T.现有一比荷为的正离子（不计重力），以速度m/s从O点垂直磁场射入，α=60°，离子通过磁场后刚好直接从A点射出，之后进入电场.求：

（1）离子从O点进入磁场B中做匀速圆周运动的半径R；

（2）离子进入电场后经多少时间再次到达x轴上；

（3）若离子进入磁场B后，某时刻再加一个同方向的匀强磁场使离子做完整的圆周运动，仍能从A点射出，求所加磁场磁感应强度的最小值.

21.（13分）如图所示，两根平行的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.一质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上.初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0，整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行.

（1）求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；

（2）当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；

（3）导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q.

豫北名校高二年级12月质量检测·物理

参考答案提示及评分细则

1.C

闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量.计算公式:=BS，式中的S可以理解为有效面积，即与磁场垂直的面积.当有效面积为零，磁场不为零时，磁通量一定为零，A选项错误；磁通量发变化，可能是磁场发生变化，也可能是有效面积发生了变化，B选项错误；磁感应强度越大，有效面积不一定大，所以磁通量不一定大，C选项正确，D选项错误.

2.D

当导线在最高点和最低点时，导线的速度方向和磁场方向平行，所以此时不产生电流，故A错误；在匀速摇动这条电线过程中，速度的方向与磁场的方向夹角发生变化，感应电动势大小发生变化，感应电流大小发生变化，故B错误；由于地球的周围存在磁场，磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学朝东西方向站立，并迅速摇动电线时，导线就会做切割磁感线运动，则电路中就产生了感应电流，故C错误，D正确。

3.D

根据轨迹的弯曲方向可知，a粒子受到中心电荷的斥力，而b粒子受到中心电荷的斥力，说明a与中心电荷电性相同，b与中心电荷的电性相反，则两粒子的电性相反.故A错误；由等势面的分布可知，该电场是点电荷产生的，由场强公式可知，a点的场强小于b点的场强.故B错误；由于中心电荷的电性无法判断，电场线方向无法判定，则不能比较a、b的电势高低.故C错误；电场力对两粒子均做正功，则两个粒子的电势能均减小，故D正确.

4.B

直流电不能通过电容器，但可以通过电感器，所以当输入端输入直流电时，输出端有输出，故A错误；电容器通高频，阻低频，电感器通低频，阻高频.所以输入端只输入高频交流电时，输出端几乎无输出，故B正确；电容器通高频，阻低频，电感器通低频，阻高频.所以输入端只输入低频交流电时，输出端有输出，故CD错误.

5.A

设金属杆ab水平抛出时的初速度为v0，金属杆水平抛出后，将切割磁感线产生感应电动势，由于磁感线竖直向上，所以有效的切割速度就是金属杆的水平速度，而平抛运动水平方向做匀速运动，水平分速度保持

不变，始终等于v0，则ab产生的感应电动势为E=BLv0，保持不变，根据右手定则判断可知，ab中感应电动势方向为b→a，所以a＞b，故A正确，BCD错误.

6.C

根据楞次定律的“来拒去留”与“增缩减扩”，在磁铁靠近铝管的过程中，两者要相互拒绝，穿过铝管的磁通量增大，因此铝管对桌面的压力增大，铝管有收缩的趋势，故ABD错误，C正确.

7.C

当滑动变阻器滑片P向左端滑动过程中，接入电路的电阻增大，R2与R并联的电阻增大，总电阻增大，则总电流减小，路端电压U=E-Ir增大，则电压表示数增大.R1电压U1=IR1减小，R1与R并联的电压增大，通过R2电流增大，则电流表示数变大.故A错误；R1两端的电压减小，电容器板间电压减小，带电量减小，板间场强减小，液滴所受的电场力减小，则液滴将向下运动，C正确；电路的总功率P=IE，电流Ⅰ减小，总功率减小，D错误.

8.B

于灯泡正常发光，所以电解槽的电压为220-110=110V，由于电解槽和灯泡串联，它们的电流相等，所以A，所以A错误；电解槽的发热功率为:，所以C错误；对电解槽由能量守恒P=P热+P化，可得P化=60W-1.3W=58.7W，故B正确；电解槽的输入功率为:P′=UI=60W，电路的总功率等于电解槽的输入功率和灯泡的功率之和为:P总=P+P′=120W，所以D错误.

9.C

频率为:，故A错误；t=0.01s时，

，故B错误；电压表测量的位移有效值，则，故C正确；若将该交流电压加在阻值为2kΩ的电阻两端，则电阻的发热功率为

.故D错误.

10.B由于是相同的粒子，粒子进入磁场时的速度大小相同，由可知，即粒子在磁场中做圆周运动的半径相同.若粒子运动的速度大小为v1，如图所示，通过旋转圆可知，当粒子的磁场出射点A离P点最远时，AP=2R1；同样，若粒子运动的速度大小为v2，当粒子的磁场出射点B离P点最远时，BP=2R2，由几何关系可知，，，B项正确.

11.A

由左手定则可得等离子体中正电荷受洛伦兹力向上、负电荷受洛伦兹力向下，使得P板电势高于Q板电势，则流过R的电流方向从P到Q，即由a向b，故A正确；由qvB=q号，可得U=Bdv，若只增大粒子入射速度，则P、Q两板间的电压增大，故B错误；又由U=IR，可得，若只减小两金属板的间距，则通过R的电流减小，故C错误；由可得，B变化时I也会变化，故D错误.

12.D

由甲图可知，环形导体相对于电路的电源，此时电容器接在电源两端，根据楞次定律可知，在0～t0时间内，环形导体中将产生逆时针方向的感应电流，即电容器的上极板与电源正极相连，因此上极板带正电，下极板带负电，B错误；根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为，根据电容的定义式可知，在0～t0时间内电容器两极板上所带电量为，故A错误；质量为m的带电粒子在平行板电容器间恰好保持静止状态，说明带电粒子带负电，重力与电场力平衡.解得带电粒子所带电荷量为，故C错误，D正确.

13.AC

合上S时，电路中立即建立了电场，故立即就有了电流，故灯泡A、B同时变亮；但通过线圈的电流要增加，会产生自感电动势，电流缓慢增加；当电流稳定后，线圈相当于直导线，灯泡B被短路，故电键闭合后，

灯泡A、B同时亮，但B逐渐熄灭，A更亮，A正确，B错误；断开S时，A灯立即熄灭；线圈产生自感电动势，和灯泡B构成闭合电路，B灯先闪亮后逐渐变暗，C正确，D错误.

14.BD

金属板不能看成点电荷，在小球处产生的场强不能用计算，故A错误；根据小球受力平衡得小球受电场力F=mgtanα，由E=得:，B正确；根据牛顿第三定律知金属板受到小球的电场力大小为F=mgtanα，但金属板不能看做试探电荷，故不能用公式E=上求场强，C错误；小球可看成点电荷，在O点产生的场强，D正确.

15.AD

粒子从左向右经过电场时做匀加速直线运动，设穿过右边界的速度为的v1，则有，，解得v1=3v，则粒子从左向右经过电场的时间，由对称性可知，粒子从右向左经过电场的时间也为，选项A正确；当时，粒子在两磁场区域内做圆周运动的半径相等，粒子回到A点，选项B错误；若B1=B2=B，粒子做如图所示的周期性运动，则粒子从出发到向右穿过左边界的时间为t=n（T+2t1）=n，其中n=1，2，3，…，选项C错误；粒子在左侧磁场中的轨迹半径为，在右侧磁场中的轨迹半径为，则粒子向右穿过左边界时离A点的距离，其中n=1，2，3，…，选项D正确.

16.BC

因为磁场不随时间变化，故此过程中，只有动生电动势，没有感生电动势，故选项A错误；A1的磁感应强度B1=1T，A3处B2=2T，因为功率不变，故电流不变，E=BLv，，可以得到:，故B正确；由B-x图象可以得到，两个过程中的面积之比就是电量之比，故，选项C正确；由F-x图象可以得到，两个过程中的面积之比，就是焦耳热之比，故，故选项D错误.

17.（1）磁铁离开螺线管时的速度大于进入螺线管时的速度

（2）减小

（3）减小（每空2分）

解析:（1）磁铁速度越大，感应电动势和感应电流就越大，UI就越大，第二个峰值大于第一个峰值的原因是:磁铁离开螺线管时的速度大于进入螺线管时的速度.

（2）当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，感应电动势和感应电流就减小，UI就减小，因此两个峰值都会减小.

（3）螺线管的内阻不计，电动势等于路端电压，如果仅增大电阻的阻值，电流减小，UI就减小，两个峰值都会减小.

18.（1）A1  R2（每空1分）

（2）乙（2分）    （3）1.20   250（每空2分）

解析:（1）由于电流表A1的内阻一定，根据欧姆定律有U=I1（R2+r1）=3V，解得R=5000Ω，则串联R2.

（2）电压表的内阻RV=R2+r2=1000+5000=6000Ω，由于，故电流表应用用外接法；又滑动变阻器最大电阻远小于待测电阻阻值，故变阻器应用分压式接法.

（3）根据图内电压表的读数为U=1.20V，根据欧姆定律有，代入数值可得Rx=250Ω

19.解:（1）场强=200V/m（2分）

（2）P、B两点间的电势差UPB=E·dPB=200×（5-2）×10-2V=6V（2分）

（1分）

（3）UBP=-UPB=-6V  （1分）

电场力做功W=qUBP=2×10-5×（-6）J=-1.2×10-4J（2分）

20.解:（1）离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力可得:

  （2分）

解得:R=0.2m（1分）

（2）离子进入电场后，设经过时间t再次到达x轴上，离子沿垂直电场方向做速度为v0的匀速直线运动，位移为，则

离子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动加速度为a，位移为，

根据运动学规律有:  （1分）

根据牛顿第二定律可得:Eq=ma（1分）

由几何关系可知:tan60°=   （1分）

代入数据解得: （1分）

（3）根据洛伦兹力提供向心力:

可得:，可知B越小，r越大.

设离子在磁场中最大半径为r，由几何关系得:

  （1分）

根据洛伦兹力提供向心力:（1分）

联立解得:B1=4×10-4T（1分）

则外加磁场:△B1=B1-B=3×10-4T（1分）

21.解:（1）初始时刻，导体棒产生的感应电动势为E=BLv0（1分）

通过电阻R的电流大小为 （1分）

由右手定则可知，流过电阻R的电流方向为b→a.（1分）

（2）第一次回到初始位置时，导体棒产生的感应电动势为E′=BLv  （1分）

感应电流  （1分）

导体棒受到的安培力大小为  （1分）

方向沿斜面向上（1分）

根据牛顿第二定律，有mgsinθ-F=ma（1分）

解得 （1分）

（3）导体棒最终静止时，有mgsinθ=kx（1分）

设整个过程回路中产生的焦耳热为Q0，根据能量守恒定律，有

（1分）

电阻R上产生的焦耳热（1分）

联立解得  （1分）