云南省昆明市第一中学2023-2024学年高二上学期第二次月考（12月）物理试题（解析版）

这是一份云南省昆明市第一中学2023-2024学年高二上学期第二次月考（12月）物理试题（解析版），共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

试卷总分：100分考试时间：90分钟
一、单选题（本大题共10小题，每小题3分，共30分）
1. 如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 磁体做自由落体运动
B. 磁体做加速度增大的加速运动
C. 磁体可能一直做加速度减小的加速运动
D. 磁体先做加速运动，最后做减速运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．磁体在铝管中运动的过程中，安培力做负功，磁体的加速度小于重力加速度，A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律可知，磁体速度越快，产生感应电动势越大，受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，B错误；
CD．若铝管较短，磁体一直做加速度减小的加速运动；若铝管较长，磁体先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动，C正确，D错误。
故选C。
2. 如图所示，两完全相同的粗糙斜面固定于水平面上，置于同一垂直纸面向里的匀强磁场中，斜面足够长。有两个质量相等可视为质点的小滑块甲和乙，它们电荷量相等且均带正电，滑块甲的下表面粗糙，滑块乙的下表面光滑，现将两滑块分别从斜面顶端由静止释放，沿斜面运动一段时间后，两滑块都脱离斜面，不计两滑块间的相互作用力。下列说法正确的是（ ）更多课件 教案 视频 等低价同类优质滋源请 家 威杏 MXSJ663
A. 在斜面上运动过程中，甲的加速度大于乙的加速度
B. 甲脱离斜面瞬间的速度与乙脱离瞬间的速度相同
C. 甲在斜面上运动的时间比乙在斜面上运动的时间短
D. 在斜面上运动过程中，重力对甲做的功与重力对乙做的功相等
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲脱离斜面前受到摩擦力作用，所以沿斜面方向的合力由重力沿斜面向下的分力与摩擦力的差值提供，乙的合力由重力沿斜面向下的分力提供，所以甲的加速度小于乙的加速度，故A错误；
B．小滑块飞离斜面时，洛伦兹力与重力垂直斜面的分力平衡，所以甲乙所受洛伦兹力大小相同，由
可知甲脱离斜面瞬间的速度与乙脱离瞬间的速度相同，故B正确；
C．甲的加速度小于乙的，离开斜面时的速度相同，由
可知，甲的运动时间较长，故C错误；
D．甲乙动能增量相同，所以甲有
乙有
可知
重力对甲做的功大于重力对乙做的功，故D错误。
故选B。
3. 如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和。平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片。平板下方有强度为的匀强磁场。下列表述不正确的是（ ）
A. 质谱仪是分析同位素的重要工具
B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C. 能通过的狭缝的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的荷质比越小
【答案】D
【解析】
【详解】BC．根据粒子射出速度选择器后在磁场中的运动轨迹可知，粒子带正电；能通过狭缝P的带电粒子在速度选择器中受到的电场力与洛伦兹力平衡，即
解得
在速度选择器中受到的电场力方向水平向右，所以洛伦兹力水平向左，根据左手定则可知速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故BC正确；
AD．粒子射出速度选择器后在磁场中运动有
解得
粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，即r越小，可知粒子的荷质比越大；同位素间荷质比不同，所以可以根据质谱仪分析同位素，故A正确，D错误。
本题选不正确的，故选D。
4. 劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器（如图甲所示），其原理如图乙所示，加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，现对氚核()加速，所需的高频电源的频率为f，已知元电荷为e，下列说法正确的是（ ）
A. 被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
B. 高频电源的电压越大，氚核最终射出回旋加速器的速度越大
C. 氚核的质量为
D. 该回旋加速器接频率为f的高频电源时，也可以对氦核()加速
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据，可知被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期不变，故A错误；
B．设D形盒的半径为R，则最终射出回旋加速器的速度满足，即有，最终射出回旋加速器的速度与电压无关，故B错误；
C．根据，可知，故C正确；
D．因为氚核()与氦核()的比荷不同，所以不能用来加速氦核()，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l，在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为（ ）

A. 2B0B. B0C. B0D. B0
【答案】D
【解析】
【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为的点处的磁感应强度为，如图下图所示

由此可知，外加的磁场方向与平行，且由指向，即
依据几何关系及三角知识，则有：
解得：或通电导线在处的磁场大小为
当中的电流反向。其他条件不变时。如下图所示

由几何关系可知，
因外加的磁场方向与平行，且由指向，磁场大小为
点处磁感应强度大小为
故选D。
6. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为，质量为m的通电直导线，电流大小为I，方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加匀强磁场的磁感应强度的最小值及其方向为（ ）
A. ，方向竖直向下B. ，方向水平向左
C. ，方向垂直斜面向下D. ，方向沿斜面向上
【答案】C
【解析】
【详解】对导线受力分析，受重力、支持力和安培力，三力平衡，如图所示
当安培力平行斜面向上时最小，故安培力的最小值为
故磁感应强度的最小值为
根据左手定则，磁场方向垂直斜面向下。
故选C。
7. 如图，长载流导线ab和cd相互垂直，它们相隔一段距离，ab固定不动，cd能绕中点O转动，并能靠近或离开ab，当电流方向如图中所示时，导线cd将（ ）
A. 顺时针转动同时离开ab
B. 顺时针转动同时靠近ab
C. 逆时针转动同时离开ab
D. 逆时针转动同时靠近ab
【答案】D
【解析】
【详解】根据安培定则，ab左侧磁场向外，右侧向里。根据左手定则，cd在ab左侧部分受安培力向下，在ab右侧部分受安培力向上，则cd将逆时针转动。又因为ab外侧磁场向右，则cd受安培力向里，故导线cd将逆时针转动同时靠近ab。
故选D。
8. 空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线所示，一硬质细导线的电阻率为、横截面积为，将该导线做成半径为的圆环固定在纸面内，圆心在上。时磁感应强度的方向如图（a）所示。磁感应强度随时间的变化关系如图（b）所示，则在到的时间间隔内（ ）

A. 圆环所受安培力的方向始终不变
B. 圆环中的感应电流始终沿逆时针方向
C. 圆环中的感应电流大小为
D. 圆环中感应电动势大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据B-t图像，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针；在t0时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向在t0时刻发生变化，t=0至t=t0时段，安培力向左；t=t0至t=t1时段，安培力向右，故AB错误；
CD．由闭合电路欧姆定律得
又根据法拉第电磁感应定律得
由电阻定律有
联立解得
故C正确，D错误。
故选C。
9. 如图所示，在等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，O为ab边的中点，在O处有一粒子源沿纸面内不同方向、以相同的速率不断向磁场中释放相同的带正电的粒子，已知粒子的质量为m，电荷量为q，直角边ab长为，不计重力和粒子间的相互作用力。则（ ）
A. 从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
B. 从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
C. 粒子能从bc边射出的区域长度为L
D. 粒子能从bc边射出的区域长度为2L
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据
代入速度得
如图
Od与ac垂直，有几何关系可知，Od长为L，即最短弦长，对应最短时间，圆心角为，则最短时间为
又
得
A错误，B正确；
CD．粒子轨迹与ac相切时，交与bc边最远的e点，由几何关系可知，Oe长度为直径，则粒子能从bc边射出的区域eb的长度为，CD错误。
故选B。
10. 如图所示，固定的竖直光滑UA金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定绝缘轻弹簧相连且放在导轨上，导轨的电阻忽略不计。初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为，此时导体棒具有竖直向上的初速度v₀，在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。则下列说法正确的是（ ）
A. 初始时刻导体棒受到的安培力大小为
B. 初始时刻导体棒加速度的大小为
C. 棒第一次速度为零时，克服弹簧弹力和克服重力做功之和小于
D. 从导体棒开始运动到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热为
【答案】C
【解析】
【详解】A．初始时刻产生的感应电动势为
电流为
则安培力大小为
故A错误；
B．初始时刻导体棒加速度的大小为
故B错误；
C．由动能定理
可得
所以棒第一次速度为零时，克服弹簧弹力和克服重力做功之和小于，故C正确；
D．导体棒最终静止时，有
可得弹簧压缩量
由能量守恒可得
可得产生的总焦耳热为
电阻R上产生的焦耳热为
故D错误。
故选C。
二、多选题（本大题共5小题，每小题4分，共20分，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
11. 下列与电磁感应有关的现象中，说法正确的是（ ）

A. 甲图中当蹄形磁铁顺时针转动时，铝框将逆时针转动
B. 乙图中真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属内会产生涡流而大量发热使金属熔化，从而冶炼金属
C. 丙图中探雷器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷
D. 丁图中磁式电流表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁阻尼的作用。
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据电磁驱动原理可知，当蹄形磁体顺时针转动时，铝框也顺时针方向转动，故A错误；
B．真空冶炼炉能在真空环境下,利用电磁感应现象，使炉内的金属产生涡流而大量发热使金属熔化，从而炼化金属，故B正确；
C．探雷器通过使用交变电流长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷，故C错误；
D．磁式电流表，把线圈绕在铝框骨架上，铝框中产生感应电流，使线框尽快停止摆动，起到电磁阻尼的作用，故D正确。
故选BD。
12. 以下关于磁场、电磁感应现象的说法正确的是（ ）

A. 图甲中闭合开关S瞬间，与线圈P连接的电流计的指针发生偏转
B. 图乙中电流方向如图所示，则铁环中心O点的磁场垂直纸面向外
C. 图丙中当电流从B流入时小磁体向下运动，则小磁铁下端为N极
D. 图丁中水平圆环从M向L运动的过程中，穿过圆环的磁通量先增大后减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．图甲中闭合开关S瞬间，线圈中产生向左的磁场，磁通量增大，使线圈P发生电磁感应，与线圈P连接的电流计的指针发生偏转，A正确；
B．图乙中电流方向如图所示，根据安培定则，两侧线圈在O点产生的磁场向下，B错误；
C．图丙中当电流从B流入时，根据安培定则，线圈中磁场向上，电磁铁上端为N极，由于磁场作用，小磁体向下运动，C错误；
D．图丁中圆环穿过磁铁的过程中，通过圆环的磁铁内部磁通量大于外部磁通量。中间的外部磁通量最小，净磁通最大，则穿过圆环的磁通量先增大后减小，D正确。
故选AD。
13. 如图所示，水平放置的两平行金属板与圆形圆线圈相连，两极板间距离为d，圆形线圈半径为r，电阻为R1，外接电阻为R2，其他部分的电阻忽略不计。在圆形线圈中有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度均匀减小，有一个带电液滴能够在极板之间静止，已知液滴质量为m、电量为q。则下列说法正确的是（ ）

A. 液滴带正电
B. 磁感应强度的变化率为
C. 保持开关闭合，向上移动下极板时，粒子将向下运动
D. 断开开关S，粒子将向下运动
【答案】AB
【解析】
【详解】A．穿过线圈的磁通量垂直纸面向里减小，由楞次定律可知，平行板电容器的下极板电势高，上极板电势低，板间存在向上的电场，液滴受到竖直向下的重力和电场力而静止，因此液滴受到的电场力方向向上，电场力方向与场强方向相同，液滴带正电，A正确；
B．对液滴，由平衡条件得
由闭合电路欧姆定律，可得感应电动势
解得
由法拉第电磁感应定律得
解得
B正确；
C．保持开关闭合，则极板间的电压不变，当向上移动下极板时，导致间距减小，那么由，可知电场强度增大，则电场力增大，因此液滴将向上运动，C错误；
D．断开开关S，电容器既不充电，也不放电，则电场强度不变，因此电场力也不变，则液滴静止不动，D错误。
故选AB。
14. 利用智能手机中的磁传感器可以粗测特高压直流输电线中的电流。如图所示，一条大致东西方向放置的水平长直输电导线，距地面高度20m，手机平行放置于水平长直输电导线的正下方，手机显示屏所在平面为面，轴与导线重合，测量此时的磁感应强度，然后沿轴方向保持手机平移前进1000m，再测量此时的磁感应强度，数据记录如下表。
设通有电流的长直导线在距导线处产生磁场的磁感应强度大小为（其中），该地地磁场为匀强磁场，前进1000m后电流影响可忽略。忽略其他影响，根据实验数据，下列说法正确的是（ ）
A. 地磁场方向为沿轴方向B. 地磁场的磁感应强度为
C. 长导线中电流方向自西向东D. 输电线中电流的大小约为500A
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．根据题意前进后，电流影响可忽略，由表格沿地面前进的磁场方向可知，地磁场方向并非沿着轴方向，而是与成一定夹角指向方向；根据矢量的合成可知地磁场的磁感应强度为
故AB错误；
C．沿轴方向保持手机平移前进，沿轴方向的磁场减小，可知长导线产生的磁场沿着轴方向，根据安培定则可知，长导线中电流方向自西向东，故C正确；
D．通过电流的长直导线在距导线处产生磁场的磁感应强度大小为，则根据轴方向的磁场变化可知
解得
故D正确。
故选CD。
15. 如图所示为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于纸面向里和向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直。现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量的方向为正，外力F向右为正。线框中的磁通量、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图像正确的是图中的（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】A．当线框运动L时开始进入磁场，磁感线垂直纸面向里，磁通量为正开始增加，当全部进入时达最大，此后向外的磁通量增加，总磁通减小，当运动到2.5L时，磁通量最小为零。故A错误；
B．当线圈进入第一个磁场时，产生的感应电动势为
E = BLv
可知E保持不变，根据右手定则可知电流沿逆时针方向，电动势E为正。而线圈开始进入第二个磁场时，两端同时切割磁感线，由右手定则可知电流沿顺时针方向，电动势E为负，电动势应为
E’=2BLv
当线圈离开第二个磁场过程中，左端切割磁感线，根据右手定则可知电流沿逆时针方向，电动势E为正，大小为
E = BLv
故B正确；
D．拉力的功率
P = Fv
因速度不变，而线框在第一个磁场时，电流为定值，安培力为定值，拉力为定值，电功率也为定值，两边分别在两个磁场中时，安培力为
电功率为
变为4倍，此后从第二个磁场中离开时，安培力应等于线框在第一个磁场中的安培力，电功率也等于在第一个磁场中的电功率。故D正确；
C．因安培力总是与运动方向相反，故拉力应一直向右，外力一直是正的。故C错误。
故选BD。
三、实验题（本题共14分，每空2分）
16. 如图所示为多用电表示意图，其中A、B、C为三个可调节的部件，某同学在实验室中用它测量一阻值约为1~3kΩ的电阻，他测量的操作步骤如下：
（1）调节可动部件A，使电表指针指向左边零刻度处；
（2）调节可调部件B，使它的尖端指向欧姆挡的×100位置；
（3）将红黑表笔分别插入正负插孔中，笔尖相互接触，调节可动部件C，使电表指针指向______（填“左”或“右”）端零位置：
（4）将两只表笔分别与待测电阻两端相接，进行测量读数：
（5）换成测另一阻值为的电阻时，应调节B，使它的尖端指向______（填“×10”或“×100”或“×1k”）的位置，此时还必须重复步骤3，才能进行测量，若电表读数如图所示，则该待测电阻的阻值是______；
【答案】 ①. 右 ②. ③. 22k##22000
【解析】
【详解】[1] 将红黑表笔分别插入正负插孔中，笔尖相互接触，调节欧姆调控旋钮，使指针指向右端零位置，即零欧姆的位置。
[2] 换成测另一阻值为的电阻时，应调节选择开关，使它的尖端指向 “×1k”的位置。
[3] 该待测电阻的阻值为
17. 一只演示电流表G，表盘既无刻度值又不知其内阻值。为测量该电流表的参数，某同学进行了下列操作：

（1）将G按图所示接入电路，为确保安全，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于___________（填“最左端”“最右端”或“正中间”）；
（2）将电阻箱R调为，闭合开关，调节的滑片使G的指针指到满偏，此时V的示数为1.20V；
（3）保持V的示数不变，反复调整R的阻值和滑片的位置，使G的指针指到，此时电阻箱R的阻值为；
（4）可知G的内阻为___________，满偏电流为___________mA；
（5）将G改装成量程为3V的电压表，电阻箱的值需调为，则___________。
【答案】 ①. 最右端 ②. 100 ③. 3.0 ④. 900
【解析】
【详解】（1）防止电表示数过大被烧坏，电压应从0开始逐渐增大，滑动变阻器的滑片应置于最右端。
（4）利用（2）（3）两步结合欧姆定律可以列式
解得
（5）利用欧姆定律得
解得
四、计算题（本题共3小题，共36分。其中第18题9分，第19题13分，第20题14分）
18. 如图所示，将一个质量为m、电荷量为的小球，以初速度自h高处水平抛出。不计空气阻力影响。重力加速度为g。
（1）若在空间中加一个匀强电场，小球水平抛出后做匀速直线运动，求该匀强电场的场强大小及方向。
（2）若在空间中除加（1）中电场外，再加一个垂直纸面匀强磁场，小球水平抛出后做匀速圆周运动，且落地点与抛出点的水平距离也为h，求磁场的磁感应强度大小及方向。
【答案】（1），方向竖直向上；（2），方向垂直于纸面向外
【解析】
【详解】（1）加匀强电场后，小球做匀速直线运动，小球所受合力为零。根据平衡条件，有
解得电场强度大小
电场方向竖直向上；
（2）空间同时存在匀强电场和匀强磁场，小球做匀速圆周运动，洛仑兹力充当向心力，设圆周运动的半径为R，根据牛顿第二定律有
由题意有
解得磁感应强度大小
根据左手定则，磁场方向垂直于纸面向外。
19. 如图所示，在空间中存在着沿轴正方的匀强电场；在的空间中存在垂直平面向里的匀强磁场。一个带负电的粒子，质量为，电荷量为，不计重力，从轴上的点以平行轴的初速度射入电场，经过轴上的点。求：
（1）电场强度的大小
（2）已知粒子进入磁场后恰好通过坐标原点，求磁感应强度的大小
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，带负电的粒子在电场中做类平抛运动，如图所示
垂直电场方向有
沿电场方向有
联立解得
（2）根据题意，由几何关系可知，粒子在电场中运动的位移与水平方向的夹角的正切值为
则粒子从电场进入磁场时，速度与水平方向的夹角的正切值为
则有
则粒子进入磁场时的速度为
粒子进入磁场后，运动轨迹如图所示
由几何关系有
解得
由牛顿第二定律有
联立解得
20. 如图所示，两根相距为的金属导轨平行固定放置，左半部分倾斜且粗糙，倾角，处在磁感应强度为的竖直向上的匀强磁场中；右半部分水平且光滑，处在磁感应强度为的竖直向下的匀强磁场中，导轨的电阻均不计。在导轨上水平放置金属杆、，两杆的质量均为，长度恰好与导轨间距相同。其中，棒电阻为，棒和的电阻均为，杆与导轨间的动摩擦因数为。现使杆由静止开始向右做加速度为的匀加速运动。
（1）当杆所受静摩擦力为0时，求流过杆电流的大小和方向；
（2）求从杆开始运动，经过多少时间杆所受静摩擦力变为0？
（3）从杆开始运动到杆所受静摩擦力变为0的过程中，求通过杆的电荷量。

【答案】（1），方向；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）向右切割磁感线产生电动势，根据右手定则可知，流过杆的电流方向由；当杆不受摩擦力作用时，根据平衡条件有
解得电流大小为
（2）电路总电阻为
电动势为
又
测量点位置
正下方时
33
45
沿地面前进1000m
33
40