湖北省襄阳市第三中学2022-2023学年高二上学期12月月考物理试题（解析版）

2022~2023学年襄阳三中高二年级12月月考

物理试题

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44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8-11题有多各项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 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. 丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，并在此基础上发现了电磁感应现象

B. 安培提出分子电流假说，并总结出了磁生电过程中的定量关系

C. 法拉第发现了磁生电的条件，纽曼、韦伯提出了法拉第电磁感应定律

D. 麦克斯韦预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在

【答案】C

【解析】

【详解】A．英国物理学家法拉第梦圆磁生电，终于发现了电磁感应现象，A错误；

BC．安培提出分子电流假说，法拉第通过实验研究，发现了磁生电的条件，而纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析，先后总结出磁生电过程中的定量关系，后人称之为法拉第电磁感应定律。故B错误，C正确；

D．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在。

故选C。

2. 如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的AB边和CD边分别连在金属滑环K和L上，电刷E和F分别压在滑环K和L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。两磁极之间的磁场视为匀强磁场，A为理想交流电流表，R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。在线圈绕OO'轴逆时针匀速转动的过程中（甲、丙位置线圈平面竖直，乙、丁位置线圈平面水平），下列说法错误的是（　　）

A. 线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量的变化率为零

B. 线圈转到图甲和图丙位置时，交流电流表的示数为零

C. 线圈转到图乙和图丁位置时，流经电阻R的电流方向相反

D. 线圈转动一周，R和r上产生的焦耳热之比为R：r

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量最大，其变化率为零，故A正确，与题意不符；

C．线圈转到图乙和图丁位置时，由楞次定律或右手定则可判定流经电阻R的电流方向相反，C正确，与题意不符；

D．电热，因流经R和r的电流总相等，故R和r上产生的焦耳热之比为R：r，D正确，与题意不符；

B．交流电流表指示的是交流电的有效值，而非瞬时值，故不为零，B错误与题意相符。

故选B。

3. 图甲所示，理想变压器的原副线圈的匝数比为4：1，为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 变压器输入、输出功率之比为4：1

B. 变压器原、副线圈中的电流强度之比为1：4

C. u随t变化的规律为（国际单位制）

D. 若热敏电阻的温度升高，则电压表与电流表的示数都变大

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题意，理想变压器输入、输出功率之比为1：1，选项A错误；

B．变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比，即

故选项B正确；

C．由图可知交流电压最大值

周期

角速度

则可得

故选项C错误；

D．RT的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D错误。

故选B。

4. 如图所示，用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一个边长为L的方框，其中一边串接有一理想电流表，方框的右半部分位于匀强磁场区域中，磁场方向垂直纸面向里，当磁感应强度大小随时间的变化率＝k>0时，电流表示数为I1；当磁场的磁感应强度大小为B，线框绕虚线以角速度ω＝匀速转动时，电流表示数为I2，则I1：I2为（　　）

A. ：1 B. 2：1

C. 1：1 D. ：2

【答案】A

【解析】

【详解】方框的电阻为

当磁感应强度的大小随时间的变化率为k时，由法拉第电磁感应定律知

即

当线框绕虚线以角速度ω＝匀速转动时，有

所以

I1：I2＝：1

故选A。

5. 、是竖直平面内两根固定的光滑细杆，、、位于同一圆周上，点为圆周的最高点，点为圆周的最低点，现有两个质量与电量均相同的带正电穿孔小球A、分别从处由静止释放，A从点滑到点的时间为，从点滑到点的时间为，不考虑A、之间的静电力，下列判断正确的是（　　）

A. 若在细杆所在平面再加一个竖直向下的匀强电场，则两小球下滑时间为

B. 若在细杆所在平面再加一个竖直向下的匀强磁场，则两小球下滑时间为

C. 若在细杆所在平面再加一个竖直向下的匀强磁场，则两小球下滑时间为

D. 若题干中光滑细杆换成动摩擦因数相同的粗糙细杆，则两小球下滑时间为

【答案】B

【解析】

【详解】A．若在受重力的同时，细杆所在平面再加一个竖直向下的匀强电场，A小球沿下落加速度与小球沿下滑的加速度之比跟与细杆长度之比相等，故两小球下滑时间相等，故A错误；

BC．所在平面再加一个竖直向下的匀强磁场，A小球不受影响，小球会增加与细杆的弹力，但如果光滑，也不改变下滑的加速度，故两小球下滑时间也相等，故B正确，C错误；

D．若光滑细杆变成粗糙细杆，A小球不受影响，会减少小球的加速度，两小球下滑时间满足，故D错误。

故选B。

6. 如图所示的电路中，电感线圈L的自感系数足够大且直流电阻可忽略，G为电流传感器，灯泡A与理想二极管B相连，则下列说法正确的是（　　）

A. K闭合瞬间，灯泡A立即亮，电流传感器G电流逐渐增大

B. K闭合瞬间，灯泡A亮一下再熄灭，电流传感器G电流突然减小

C. K断开瞬间，灯泡A亮一下再熄灭，电流传感器G电流逐渐减小

D. K断开瞬间，灯泡A不亮，电流传感器G电流先增大后逐渐减小

【答案】C

【解析】

【详解】A B．灯泡A与二极管串联，闭合开关K时，电流无法流过二极管，灯泡A不亮，电感线圈L与电流传感器串联，由于自感现象，电流传感器的示数逐渐增大后不变，故AB错误；

CD．断开开关K时，由于自感现象，线圈中电流逐渐减小，流过G的电流逐渐减小，线圈与二极管、灯泡构成一个回路，线圈上的电流从左向右，二极管上电流从右向左，正向导通，所以灯泡A在断开开关K瞬间，亮一下再熄灭，故C正确、D错误；

故选C。

7. 如图所示，在空间有一坐标系xOy中，直线OP与x轴正方向的夹角为30o，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域I和II，直线OP是它们的边界，OP上方区域I中磁场的磁感应强度为B．一质量为m，电荷量为q的质子（不计重力）以速度v从O点沿与OP成30o角的方向垂直磁场进入区域I，质子先后通过磁场区域I和II后，恰好垂直打在x轴上的Q点（图中未画出），则下列说法正确的是

A. 区域II中磁感应强度为

B. 区域II中磁感应强度为3B

C. 质子在第一象限内的运动时间为

D. 质子在第一象限内的运动时间为

【答案】D

【解析】

【详解】AB、设质子在磁场I和II中做圆周运动的轨道半径分别为 和 ,区域II中磁感应强度为B',运动轨迹如图所示：

由牛顿第二定律得: ①
②

由带电粒子才磁场中运动的对称性和几何关系可以知道,质子从A点出磁场I时的速度方向与OP的夹角为 ,故质子在磁场I中轨迹的圆心角为,如图所示:

由几何关系可知③,
在区域II中,质子运动1/4圆周, 是粒子在区域II中做圆周运动的圆心, ④
由①②③④计算得出区域II中磁感应强度为: ,故AB错误；

CD、质子在Ⅰ区运动轨迹对应的圆心角为,
在Ⅱ区运动轨迹对应的圆心角为 :,
质子在Ⅰ区的运动时间 ,
质子在Ⅱ区运动时间 ,则粒子在第一象限内的运动时间为.故C错误,D正确.

故选D

【点睛】由几何知识作出轨迹,如图.由几何关系,得到质子在两个磁场中轨迹半径与OA的关系,由牛顿第二定律研究两个磁感应强度的关系,求解区域II中磁场的磁感应强度大小.求出质子运动轨迹所对应的圆心角,然后求出质子在磁场中做圆周运动的时间.
带电粒子通过磁场的边界时,如果边界是直线,根据圆的对称性得到,带电粒子入射速度方向与边界的夹角等于出射速度方向与边界的夹角,这在处理有界磁场的问题常常用到.

8. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。和是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为、周期为的交流电源上。位于圆心处的粒子源A能不断产生氘核（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速。当氘核被加速到最大动能后，再将它们引出。忽略氘核在电场的运动时间，则下列说法中正确的是（　　）

A. 若只增大交变电压，则氘核的最大动能会变大

B. 若只增大交变电压，则氘核在回旋加速器中运行时间会变短

C. 若只将交变电压的周期变为，可用此装置加速粒子

D. 氘核第次被加速前后的轨道半径之比为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设回旋加速器的最大半径为R，氘核的电荷量为q，质量为m，匀强磁场的磁感应强度为B，根据洛伦兹力提供向心力有

可得，氘核的最大速度为

则氘核的最大动能为

可知，氘核的最大动能与交变电压无关，故A错误；

B．根据动能定理有

可知，若只增大交变电压，则氘核在回旋加速器中加速的次数N会减小，而运行时间为

即加速次数N减小，导致运行的时间t变短，故B正确；

C．对于氘核运动的周期满足

即在同一磁场中，周期T只与粒子比荷有关，而氘核与粒子的比荷相同。因此，用此装置加速粒子不需要改变周期，故C错误；

D．根据动能定理有

根据洛伦兹力提供向心力有

则有

可知氘核第次被加速前后的轨道半径之比为，故D正确。

故选BD。

9. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流

C. 降压变压器的匝数比 D. 用户得到的电流

【答案】BC

【解析】

【详解】A．发电机输出的电流为

A错误；

B．根据

可得输电线上的电流为

B正确；

C．升压变压器的输出电压为

降压变压器的输入电压为

降压变压器的匝数比为

C正确；

D．根据

可得用户得到的电流为

D错误。

故选BC。

10. 如图1所示，物块c静置于光滑水平面上，物块b置于水平木板a的左端，a、b一起以速度v0在光滑水平面上向右运动，t=0时刻，木板a与物块c碰撞后立即粘合在一起。已知物块c质量为m，木板a与物块c粘合后速度为，随后b与ac运动的v-t关系如图2所示，不计空气阻力，重力加速度为g，物块b可视为质点，且物块b始终未滑出木板a。则下列说法正确的是（　　）

A. 物块b质量为m B. 物块b质量为2m

C. 木板a长度至少为 D. 物块b与木板a间的动摩擦因数为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．木板a与物块c碰撞前后，由动量守恒定律

解得木板a的质量

由图2知，物块b、c和木板a系统最终一起做匀速直线运动，速度大小为，由动量定律

解得

A正确；

B．物块b质量为m，B错误；

C．v-t图像中的图线与t轴所围成的面积表示位移，图中三角形部分的面积表示物块b与木板a的相对位移，由图知，此相对位移

故木板a的长度至少为，C正确；

D．木板a与物块c粘合后至物块b、c和木板a系统一起匀速所经历的时间为t0，此过程，对木板a与物块c整体，由动量定理

解得动摩擦因数

D正确。

故选ACD。

11. 如图甲所示，在倾角为θ光滑斜面内分布着垂直于斜面的匀强磁场，以垂直于斜面向上为磁感应强度正方向，其磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。质量为m的矩形金属框的面积为S，电阻为R，从t=0时刻将金属框由静止释放，2t0时刻的速度为v，移动的距离为L，重力加速度为g，金属框的电阻为R，在金属框下滑的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 0~2t0和时间内金属框中没有感应电流

B. 0~2t0时间内金属框做匀加速直线运动

C. 0~2t0时间内金属框中的电流方向始终沿abcda方向

D. 0~2t0时间内金属框中产生的焦耳热为

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．时间内穿过金属框的通量先垂直于斜面向下减小，后垂直于斜面向上增大，根据楞次定律可知，金属框中的电流方向始终沿方向，A错误，C正确；

BD．时间内，金属框的边与边所受安培力等大反向，金属框所受安培力的合力为零，以的加速度做匀加速直线运动，B正确。

D．感应电流为

0~2t0时间内金属框中产生焦耳热为

D错误

故选BC。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 某实验小组想验证动量守恒定律，可用的器材有：固定了的光电门1和光电门2的气垫导轨，两个质量均为m的滑块A和B，两滑块上都固定有完全相同、宽度为d的遮光片。

（1）若________，则可判断气垫已调水平；

（2）推动两滑块使A、B分别由气垫导轨的左右两侧开始滑动，经测量，滑块A和B通过光电门1、2的遮光时间分别为和，两滑块发生碰撞后又先后通过两光电门1、2，经测量，滑块A和B通过光电门1、2的遮光时间分别为和。

①若两滑块碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为________；（用题中所给物理符号表示）

②若两滑块发生的是弹性碰撞，则________。

【答案】    ①. 轻推物块，遮光片通过两光电门的遮光时间相同    ②.     ③. 1

【解析】

【详解】（1）[1]若轻推物块，遮光片通过两光电门的遮光时间相同，则可判断气垫已调水平。

（2）①[2]根据动量守恒

即

可得

②[2]根据能量守恒

可得

计算可得

13. 热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC），正温度系数电阻器的电阻随温度的升高而增大，负温度系数电阻器的电阻随温度的升高而减小。某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻Rx的导电特性，

A．电池组（3V、内阻1Ω）

B．电流表（0～0.6A，内阻约0.125Ω）

C．电压表（0～3V，内阻约4kΩ）

D．滑动变阻器（0～20Ω，允许最大电流1A）

E．滑动变阻器（0～2000Ω，允许最大电流0.3A）

F．开关、导线

（1）实验采用的电路图如图所示，则滑动变阻器选___________。（填仪器前的字母序号）

（2）用该电路测量电阻，测量值比真实值___________（选填“偏大”或“偏小”）。

（3）该小组测出某个热敏电阻的U—I图像如图所示，请分析说明该曲线对应的热敏电阻是___________热敏电阻（选填“PTC”或“NTC”）。

（4）在本实验中，某同学用螺旋测微器测该电阻丝的直径如图所示，直径为___________mm。

【答案】    ①. D    ②. 大于    ③. PTC    ④. 4.487mm

【解析】

【详解】（1）[1]滑动变阻器采用分压式接法，则选小范围阻值，故选D。

（2）[2]电流表采用内接法，则电阻的测量值大于真实值。

（3）[3]由图可知，U—I图像中图线上各点与原点连线斜率逐渐变大，则阻值随温度的升高而增大，说明该曲线对应的热敏电阻是PTC热敏电阻。

（4）[4]螺旋测微器测得该电阻丝的直径为

14. 物体A和B用轻绳相连接，挂在轻弹簧下面静止不动，如图所示，A的质量为，B的质量为，当连接A、B的绳突然断后，物体A上升经某一位置时的速度大小为，这时B物体下落的速度大小为，求：

（1）该过程经历的时间t；

（2）在这段时间内，弹簧的弹力对A的冲量。

【答案】（1）；（2），竖直向上

【解析】

【详解】（1）对物体B由动量定理得

即

（2）设弹力对物块A的冲量为I，取向上为正方向，据动量定理，对A

解得

方向竖直向上。

15. 如图所示，边长为L的等边三角形ABC区域内分布着磁感应强度为B1，垂直纸面向里的匀强磁场，O点为三角形的中心。一带正电粒子以初速度v0从A点沿AO方向射入磁场，恰从C点离开磁场，该粒子从A点运动到C点所用时间为t1。将磁场B1撤去，仅在三角形的内切圆区域范围内加方向不变，磁感应强度为B2的匀强磁场，该粒子再次以v0从A点沿AO方向射入，发现该粒子仍然从C点离开，此次该粒子从A点运动到C点所用时间为t2，重力忽略不计，求：

（1）；

（2）。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）当所加磁场的磁感应强度为B1时，带电粒子的运动轨迹如图所示

根据几何关系，运动半径为

当所加磁场的磁感应强度为B2时，带电粒子的运动轨迹如图所示

根据几何关系

所以运动半径为

根据洛伦兹力提供向心力有

解得

（2）带电粒子在磁场中匀速圆周运动的时间为

根据几何关系

所以

所以运动时间之比为

16. 如图a所示，水平面内有一光滑金属导轨，边的电阻为R，其他电阻均不计，与夹角为，与垂直。将质量为m、电阻不计的长直导体棒搁在导轨上，并与平行。初始时棒与、的交点分别为G、H，H与c间的距离为，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。在外力作用下，棒由处以初速度向右做直线运动。其速度的倒数随位移x变化的关系如图b所示。停止运动前，求：

（1）棒运动的位移为x时流过导体棒的电流大小；

（2）从初始到棒运动的位移为所用的时间；

（3）从初始到棒运动的位移为外力做的功。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）感应电动势为

由闭合电路欧姆定律

当位移为x时有效切制长度

由图像b知

联立得

（2）根据法拉第电磁感应定律有

由几何关系

结合第一问知电动势为定值，电流为定值

解得导体棒运动的时间为

（3）由能量守恒

又

此时的速度

解得外力做的功