湖北省随州市广水市第二高级中学2024-2025学年高二上学期9月月考物理试题

这是一份湖北省随州市广水市第二高级中学2024-2025学年高二上学期9月月考物理试题，共11页。试卷主要包含了答题前，请将自己的姓名，选择题的作答，非选择题作答，考试结束后，请将答题卡上交等内容，欢迎下载使用。

本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
考试范围：
物理必修第三册
注意事项：
1、答题前，请将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的制定位置。
2、选择题的作答：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，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、非选择题作答：用黑色签字笔直接答在答题卡对应的答题区域内，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后，请将答题卡上交。
一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在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8～10题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分）
1、如图所示，一根竖直立在水平地面上的细杆，其上端固定一个光滑的定滑轮A，一质量为m、带电荷量为＋q的可视为质点的小球B通过细绳绕过滑轮A，并用水平力F拉住，在细杆上某点C处固定一个带电荷量为＋Q的点电荷，此时小球B处于静止状态，且AB＝AC＝BC。现缓慢向左拉绳，使细绳AB的长度减为原来一半，同时改变小球B所带的电荷量＋q的大小，且细绳AB与细杆的夹角保持不变，在此过程中，下列说法正确的是( )
A．细绳拉力F逐渐增大
B．细绳拉力F逐渐减小
C．小球B所带的电荷量q逐渐增大
D．小球B所带的电荷量q先减小后增大
2、如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板(M板)接地，在两板间的P点固定一个带负电的试探电荷。若正极板N保持不动，将负极板M缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是( )
A．P点电势升高
B．两板间电压增大
C．试探电荷的电势能增大
D．试探电荷受到的静电力增大
3、如图所示，一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，不计重力，在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域Ⅰ，沿曲线abcd运动，ab、bc、cd都是半径为R的圆弧，粒子在每段圆弧上运动的时间都为t。规定垂直于纸面向外的磁感应强度为正，则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是( )

A B C D
4、如图所示，固定在同一绝缘水平面内的两平行长直金属导轨，间距为 1 m，其左侧用导线接有两个阻值均为1 Ω的电阻，整个装置处在磁感应强度方向竖直向上、大小为1 T的匀强磁场中。一质量为1 kg的金属杆MN垂直于导轨放置，已知杆接入电路的电阻为1 Ω，杆与导轨之间的动摩擦因数为0.3，对杆施加方向水平向右、大小为10 N的拉力，杆从静止开始沿导轨运动，杆与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度大小g＝10 m/s2，则当杆的速度大小为3 m/s时( )
A．杆MN的加速度大小为3 m/s2
B．杆MN两端的电压为1 V
C．通过杆MN的电流大小为1 A，方向从M到N
D．杆MN产生的电功率为1 W
5、我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是( )
A．送电端先升压再整流
B．用户端先降压再变交流
C．1 100 kV是指交流电的最大值
D．输电功率由送电端电压决定
6、如图所示是具有自动报警功能的防盗门，它利用干簧管作为传感器，继电器(虚线方框部分)作为执行装置。下列说法不正确的是( )
A．当门紧闭时，磁体M处在干簧管SA里面，开关c与b接通
B．当门紧闭时，磁体M处在干簧管SA里面，开关c与a接通
C．当门被推开时，磁体M离开干簧管SA，继电器被断电，开关c与b接通
D．当门被推开时，磁体M离开干簧管SA，开关c与b接通，蜂鸣器H发声报警
7、如图所示，在圆形边界的磁场区域，氕核11H和氘核12H先后从P点沿圆形边界的直径入射，从射入磁场到射出磁场，氕核11H和氘核12H的速度方向分别偏转了90°和120°角，已知氕核11H在磁场中运动的时间为t0，轨迹半径为R，则( )
A．氘核12H在该磁场中运动的时间为3t0
B．氘核12H在该磁场中运动的时间为4t0
C．圆形磁场的半径为2R
D．氘核12H在该磁场中运动的轨迹半径为33R
8、(多选)如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中电容器的电容为C，电流表、电压表均为理想电表。闭合开关S至电路稳定后，U1、U2分别是电压表V1、V2的示数，I为电流表A的示数，调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离，结果发现电压表V1的示数改变量大小为ΔU1，电压表V2的示数改变量大小为ΔU2，电流表A的示数改变量大小为ΔI，则下列判断正确的有( )
A．滑片向左移动的过程中，电容器所带的电荷量不断减少
B．滑片向左移动且稳定后，U1I的值变大
C．ΔU1ΔI的值变大
D．ΔU2ΔI的值不变，且大于ΔU1ΔI
9、(多选)如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有黑箱。t＝0时刻起电阻为R的导体棒ab以一定的初速度放上导轨向右运动，运动过程中棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，不计导轨电阻。则( )
A．若黑箱中是电池，棒的最终速度与初速度无关
B．若黑箱中是线圈，棒做简谐运动
C．若黑箱中是电阻，棒的速度随位移均匀减小
D．若黑箱中是电容器，棒的最终速度与初速度无关
10、(多选)“电磁炮”模型的原理结构示意图如图所示。光滑水平金属导轨M、N的间距L＝0.2 m，电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B＝100 T。装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上的最左端，且始终与导轨接触良好，导体棒ab(含弹体)的质量m＝0.2 kg，在导轨M、N间部分的电阻R＝0.8 Ω，可控电源的内阻r＝0.2 Ω。在某次模拟发射时，可控电源为导体棒ab提供的电流恒为I＝4×103 A，不计空气阻力，导体棒ab由静止匀加速到4 km/s后发射弹体，则( )
A．导体棒ab所受安培力大小为1.6×105 N
B．光滑水平导轨的长度至少为20 m
C．该过程系统产生的焦耳热为3.2×106 J
D．该过程系统消耗的总能量为1.76×106 J
二、非选择题：（本大题共5小题，共60分）
11、（12分）如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在y轴上有坐标为0，33L 的M点和坐标为(0，3L)的N点，现将质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子从x轴上的P点沿y轴正方向以不同速率射入磁场。已知OP＝L，忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用。
(1)若粒子刚好从M点离开磁场，求粒子的入射速度大小；
(2)若粒子刚好从N点离开磁场，求粒子在匀强磁场中运动的时间。
12、（12分）如图甲所示，水平放置的平行金属导轨间距为l＝0.6 m。M、N之间接有一个阻值为R＝2 Ω的电阻，金属棒CD置于导轨上，其电阻r＝1 Ω，且和导轨始终接触良好，导轨足够长，其余电阻不计。整个装置放在方向垂直导轨平面向下的磁场中，磁场区域足够大，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。开始时金属棒CD静止在与金属导轨左端距离d＝1 m处并固定，t＝1 s时松开金属棒，其恰好移动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)求t＝0.5 s时流过电阻R的电流大小；
(2)若t＝1 s时，金属棒CD获得水平向右的恒定拉力F＝3.36 N，求其运动的最大速度。
13、（12分）如图所示是探究电磁感应现象的装置。
(1)闭合开关，让导体AB沿水平方向左右运动，观察到灵敏电流计的指针偏转；若让导体AB由图示位置沿竖直方向上下运动，则灵敏电流计的指针________(选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)利用此装置，探究感应电流方向与磁场方向和切割磁感线方向之间的关系，观察到的实验现象记录如表：
在上述四次实验中，比较________两次实验，可知感应电流方向与磁场方向有关；比较________两次实验，可知同时改变磁场方向和切割磁感线方向则感应电流方向不变。
(3)在探究中还发现，导体AB水平向左(或向右)缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较小；导体AB水平向左(或向右)快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大，说明感应电流的大小与______有关。
14、（12分）如图所示，在xOy平面内的AB、CD之间的区域有水平向右的匀强电场，AB、CD之间的电势差U＝1×105 V，在CD的右侧有一与CD和x轴相切的圆形有界匀强磁场区域，切点分别为P点和M点，磁感应强度B0＝0.1 T，方向垂直xOy平面向外(图中未画出)；在x轴下方足够大的空间内存在垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B1；在x轴下方距离为a处平行x轴放置一长为L的探测板，O′为板的中点，且在M点的正下方，在y轴上过原点放置一能均匀发射粒子的直线粒子发射源，其长度恰好等于圆形磁场的直径，发射源产生的粒子质量和电荷量均相同，初速度可视为0，经过电场加速后进入圆形磁场区域，偏转后全部从M点进入下方磁场区域，已知粒子质量m＝8.0×10-25 kg、电荷量q＝1.6×10-15 C，不计重力和粒子间的相互作用。
(1)求圆形磁场区域的半径r；
(2)若a＝0.1 m，B1＝0.1 T，L＝0.4 m，求粒子打到探测板区域的长度；
(3)若a＝0.1 m，L＝0.4 m，B1大小可以调节，调节B1的大小，可以使粒子恰好打满整块探测板，求此时B1的大小及打中探测板的粒子数占发射总粒子数的比例。
15、（12分）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意图如图所示，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距离为l，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为0，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：
(1)磁场的方向；
(2)MN刚开始运动时加速度a的大小；
(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。
参考答案
1、B 2、C 3、C 4、B 5、A 6、A 7、D
8、AB 9、AC 10、BD
11、[解析] (1)粒子刚好打到M点，连接PM，作PM的中垂线QE，交OP于E点，则E点为该粒子运动轨迹的圆心，如图甲所示。
OM＝33L，OP＝L，
在直角三角形MOP中，根据勾股定理可得
MP＝33L2+L2＝233L，
则由三角函数可知∠OPM＝π6，
QE为线段PM的中垂线，则
PQ＝MQ＝12MP＝33L，
在直角三角形EQP中，根据边角关系可得
r＝PE＝PQcsπ6＝33L32＝23L，
根据洛伦兹力提供向心力得qvB＝mv2r，
解得粒子的入射速度大小v＝2qBL3m。
(2)如图乙所示，粒子打在N点，连接PN，在直角三角形NOP中，设∠OPN＝α，
根据几何关系可得tan α＝ONOP＝3，解得∠OPN＝α＝π3，
则速度方向与弦PN的夹角为π6，
根据弦切角等于圆心角的一半，设粒子运动轨迹所对的圆心角为θ，则θ＝π3，
粒子做圆周运动的周期为T＝2πmqB，
粒子在磁场中运动的时间为tN＝θ2π·T＝πm3qB。
[答案] (1)2qBL3m (2)πm3qB
12、[解析] (1)在0～1 s内，由于金属棒CD不动，则根据法拉第电磁感应定律，有
E＝ΔBΔt·S＝ΔBΔt·dl＝1.2 V
根据闭合电路欧姆定律，有
I＝ER+r＝0.4 A。
(2)t＝1 s时松开金属棒，金属棒恰好移动，根据平衡条件可得Ff＝F安＝BIl＝0.48 N
经过分析可知，当金属棒的加速度a＝0时金属棒的运动速度最大，设最大速度为v，由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得Blv＝I1(R＋r)
此时的安培力F′安＝BI1l
由平衡条件得F＝F′安＋Ff
联立解得v＝6 m/s。
[答案] (1)0.4 A (2)6 m/s
13、[解析] (1)导体沿竖直方向运动，运动方向与磁场平行，故不切割磁感线，不会产生感应电流，指针不发生偏转。
(2)比较实验①和②(或③和④)可知：在导体切割磁感线运动方向一定时，改变磁场方向，感应电流的方向发生改变；比较实验①和④(或②和③)可知：在导体切割磁感线运动方向(或导体运动方向)和磁场方向同时改变时，感应电流的方向不变。
(3)导体AB水平向左(或向右)缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较小，这说明电路中的电流较小；导体AB水平向左(或向右)快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大，这说明电路中的电流较大，所以可以看出感应电流的大小与导体的运动快慢有关。
[答案] (1)不偏转 (2)①和②(或③和④) ①和④(或②和③) (3)导体的运动快慢
14、[解析] (1)粒子在电场中加速有qU＝12mv2，由题意可知，粒子做圆周运动的轨道半径恰好等于圆形磁场区域的半径，又洛伦兹力提供向心力，则有qvB0＝mv2R，r＝R，
联立解得r＝0.1 m。
(2)若B1＝0.1 T＝B0，则粒子进入x轴下方磁场后的轨迹半径R′＝R＝a＝0.1 m，
如图甲所示，沿x轴负方向射入下方磁场的粒子垂直打在探测板上，沿y轴负方向射入下方磁场的粒子恰好与探测板相切，因此粒子打到探测板区域的长度l＝2R′＝0.2 m(3)当沿x轴负方向射入下方磁场的粒子刚好打在探测板的最左端时，运动轨迹如图乙中轨迹1所示，由几何关系可得R12＝(R1－a)2＋L22，
解得R1＝0.25 m，
刚好与探测板最右端相切的粒子的运动轨迹如图乙中轨迹2所示，由几何关系可得R22＝(R2－a)2＋L22，
解得R2＝0.25 m，
由几何关系可得cs θ＝R2-aR2＝0.6，
根据qvB1＝mv2R1，
可解得B1＝0.04 T，
设y1以上部分射出的粒子都能打到探测板上，由几何关系可得y1＝R－R cs θ＝0.04 m，
所以η＝2r-y12r×100%＝80%。
[答案] (1)0.1 m (2)0.2 m (3)0.04 T 80%
15、[解析] (1)将S接1时，电容器充电，上极板带正电，下极板带负电，当将S接2时，电容器放电，流经MN的电流由M到N，又知MN向右运动，由左手定则可知磁场方向垂直于导轨平面向下。
(2)电容器完全充电后，两极板间电压为E，当开关S接2时，电容器放电，设刚放电时流经MN的电流为I，有
I＝ER①
设MN受到的安培力为F，有
F＝IlB②
由牛顿第二定律，有F＝ma③
联立①②③式得a＝BlEmR。④
(3)当电容器充电完毕时，设电容器上电荷量为Q0，有Q0＝CE⑤
开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vmax时，设MN上的感应电动势为E′，有
E′＝Blvmax⑥
依题意有E′＝QC⑦
设在此过程中流经MN的平均电流为I，MN受到的平均安培力为F，有F＝IlB
⑧
由动量定理，有FΔt＝mvmax－0⑨
又IΔt＝Q0－Q⑩
联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得Q＝B2l2C2Em+B2l2C。
[答案] (1)垂直于导轨平面向下 (2)BlEmR (3)B2l2C2Em+B2l2C
实验序号
磁场方向
导体切割磁感线方向
灵敏电流计指针偏转方向
①
向下
向右
向左
②
向上
向右
向右
③
向下
向左
向右
④
向上
向左
向左