2024~2025学年陕西省汉中市高一(上)12月月考物理试卷(解析版)

这是一份2024~2025学年陕西省汉中市高一(上)12月月考物理试卷(解析版)，共17页。
1.本试题共4页，满分100分，时间75分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题不回收。
第Ⅰ卷（选择题 共46分）
一、选择题（本大题共10小题，计46分。第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
1. 下列说法中，正确的是（ ）
A. 磁场与电场一样都是客观不存在的
B. 带电粒子在匀强磁场中运动受到洛伦兹力做正功
C. 运动电荷在磁场中某点不受洛伦兹力作用，则该点的磁感应强度不一定为零
D. 电场线从正电荷出发，终止于负电荷；磁感线从磁体的N极出发，终止于S极
【答案】C
【解析】A．磁场与电场一样都是客观存在的物质，选项A错误；
B．带电粒子在匀强磁场中运动受到洛伦兹力与速度垂直，则对粒子不做功，选项B错误；
C．运动电荷在磁场中某点不受洛伦兹力作用，则可能是速度与磁场方向平行，而该点的磁感应强度不一定为零，选项C正确；
D．电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远；磁感线在磁体外部从磁体的N极到S极，内部从S极到N极，形成闭合曲线，选项D错误。
故选C。
2. 如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为2r，左侧点电荷电荷量为，右侧点电荷电荷量为，P、Q两点关于两电荷连线对称。下列说法中正确的是（ ）
A. M点的电势低于N点的电势
B. P、Q两点的电场强度相同
C. 在两点电荷连线上，中点处的电场强度最小
D. 在M点由静止释放一个正试探电荷，电荷不会沿电场线通过P点
【答案】D
【解析】A．沿电场线电势降低，可知M点的电势高于N点的电势，选项A错误；
B．由对称性可知，P、Q两点的电场强度大小相同，但方向不同，选项B错误；
C．在两点电荷连线上，中点处的电场线不是最稀疏的，则电场强度不是最小的，选项C错误；
D．因MP之间的电场线不是直线，则在M点由静止释放一个正的试探电荷，电荷不会沿电场线通过P点，选项D正确。
故选D。
3. 下列各图的线圈中能产生感应电流的是（空间的磁场足够大）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．线圈未闭合，不能产生感应电流，故A错误；
B．穿过闭合线圈的磁通量增大，能产生感应电流，故B正确；
C．线圈与磁场平行，穿过线圈的磁通量始终为零，无变化，不能产生感应电流，故C错误；
D．穿过线圈的磁通量无变化，不能产生感应电流，故D错误。
故选B。
4. 近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了国际上第三条技术路线。某氮化镓基材料的简化能级如图所示，若能级差为（约）,普朗克常量，则发光频率约为（ ）
A B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据题意可知，辐射出的光子能量，由光子的能量得
故选C。
5. 如图所示，直角三角形abc，，，两根通电长直导线垂直纸面分别放置在a、b两顶点处。a点处导线中的电流大小为I、方向垂直纸面向外，b点处导线中的电流大小为4I、方向垂直纸面向里。已知长直电流在其周围空间某点产生的磁感应强度大小，其中I表示电流大小，r表示该点到导线的垂直距离，k为常量。已知a点处电流在c点产生的磁感应强度大小为，则顶点c处的磁感应强度为（ ）
A. ，方向沿ac向上B. ，方向垂直ac水平向右
C. ，方向沿ac向上D. ，方向垂直ac水平向右
【答案】A
【解析】设ac间距为r，有几何知识知bc间距为2r，通电直导线a在c点上所产生的磁场大小是
通电直导线b在c点上所产生的磁场大小
用右手螺旋定则判断通电导线在c点上磁场方向如图所示
则顶点c处的磁感应强度为
方向沿ac向上。
故选A。
6. 如图为探究平行板电容器电容决定因素的实验装置，P为两极板间的一点。在某次实验中，保持极板上的电荷量Q和两极板的正对面积S不变，将左极板向左平移一小段距离，则下列说法中正确的是（ ）
A. 电容器的电容会增大B. 两板间的电势差会增大
C. 静电计指针的偏角会减小D. P点的电势保持不变
【答案】B
【解析】ABC．保持极板上的电荷量Q和两极板的正对面积S不变，把左板向左平移一小段距离后，极板间距d变大，由
可知，电容C变小，由
可知，电压U变大，静电计指针偏转角表示的就是极板间电压，故可观察到静电计指针偏转角变大。故AC错误；B正确；
D．极板间的电场强度可表示为
故场强与d无关，场强不变。由题意可知，左侧极板接地，即左侧极板的电势不变为零，有
左极板电势不变为零，P点到左极板的距离增加，所以P点电势升高。故D错误。
故选B。
7. 质谱仪在物理研究中起着非常重要的作用。如图为质谱仪的工作原理示意图，粒子源产生的带电粒子经加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度大小和匀强电场的电场强度大小分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片，平板S下方有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，不计粒子重力和粒子间作用力。下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子带负电
B. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里
C. 能通过狭缝P的粒子的速率为
D. 粒子打在胶片上的位置离狭缝P越远，粒子的比荷越小
【答案】D
【解析】A．根据粒子在磁场中偏转方向，结合左手定则可知，该粒子带正电，选项A错误；
B．速度选择器中粒子受电场力向右，洛伦兹力方向向左，由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外，选项B错误；
C．能通过狭缝P的粒子的速率满足
则
选项C错误；
D．粒子在磁场中运动时
可得粒子打在胶片上的位置
可知离狭缝P越远的粒子的比荷越小，选项D正确。
故选D。
8. 如图所示是中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，其FAST-500m口径球面射电望远镜主要工作波长在分米到米的范围，真空中的光速，下列说法正确的是（ ）
A. 天眼接收的的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
B. 天眼接收的射电波的频率区间为
C. 天眼接收的电磁波传播不需要介质
D. 电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式
【答案】BCD
【解析】A．天眼接收的的射电波是电磁波，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B．根据题意知天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，由
得射电波的频率区间为，故B正确；
C．电磁波是横波，电磁波的本质是电场和磁场的交替变化，在空间中以波的形式传播，不需要通过物质介质来传递能量，故C正确；
D．电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式，故D正确。
故选BCD。
9. 两条平行的通电直导线AB、CD通过磁场发生相互作用，电流方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 两根导线之间将相互排斥
B. AB受到的力是由的磁场施加的
C. 产生的磁场在CD所在位置方向垂直纸面向外
D. 若，则AB受到的力大于CD受到的力
【答案】BC
【解析】A．两导线中电流方向相同，根据安培定则可知，在位置的磁场方向垂直于纸面向外，根据左手定则可知，所受安培力方向向左，同理可以判定，所受安培力方向向右，即两根导线之间将相互吸引，故A错误；
B．结合上述可知，AB受到的力是由电流的磁场施加的，故B正确；
C．结合上述可知，产生的磁场在CD所在位置方向垂直纸面向外，故C正确；
D．两导线之间的安培力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知，若，则AB受到的力的大小仍然等于CD受到的力，故D错误。
故选BC。
10. 水平放置的M、N两金属板，板长均为L，板间距为d，两板间有竖直向下的匀强电场，场强大小为E，在两板左端点连线的左侧足够大空间存在匀强磁场，磁感应强度的大小为B、方向垂直纸面向里。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速紧靠M板从右端水平射入电场，随后从P点进入磁场，从Q点离开磁场（P、Q未画出）。不考虑粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A. P点的位置与粒子的比荷有关B. PQ间距离与的大小无关
C. PQ间距离与E的大小无关D. 带电粒子不可能打在N板上
【答案】AC
【解析】A．粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律可得：在水平方向上
L=v0t
在竖直方向上
可知P点的位置与粒子的比荷有关，故A正确；
BC．设粒子进入磁场时的速度大小为v，其方向与水平方向的夹角为θ，则有
v0=vcsθ
粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如下图所示。
由洛伦兹力充当向心力得
可得
根据几何关系可得PQ间距离为
可知PQ间距离与v0的大小有关，与E的大小无关，故C正确，B错误；
D．若磁感应强度足够大，粒子在磁场中的运动半径足够小，可能出现如下图所示的情况，故带电粒子可能打在N板上，故D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题共54分）
二、实验探究题（本大题共2小题，计17分）
11. 如图是“探究感应电流产生的条件”实验器材和部分连接线路。
（1）用笔画线代替导线完成实验器材的连接。（要求导线不能交叉）
（2）接好电路，合上开关S瞬间，电流计指针____________；电路稳定后，电流计指针____________；迅速移动滑动变阻器的滑片P，电流表指针________________。（均选填“偏转”或“不偏转”）
（3）根据以上实验可得：产生感应电流的条件________________________________。
【答案】（1） （2）偏转 不偏转 偏转
（3）闭合回路磁通量发生变化
【解析】
【小问1解析】
实验器材的连接如图
【小问2解析】
接好电路，合上开关S瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，则会产生感应电流，则电流计指针偏转；电路稳定后，穿过线圈B的磁通量不发生变化，则不会产生感应电流，电流计指针不偏转；迅速移动滑动变阻器的滑片P，穿过线圈B的磁通量发生变化，则会产生感应电流，电流表指针偏转。
【小问3解析】
根据以上实验可得：产生感应电流的条件：闭合回路磁通量发生变化。
12. 某实验小组的同学利用以下器材设计、改装并制作欧姆表，改装电路如图甲所示，调节开关S所接位置，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。
A.电源（电动势为E）；
B.电流表G（满偏电流，内阻待测）；
C.滑动变阻器、；
D．定值电阻；
E．定值电阻；
F.电阻箱R；
G.红、黑表笔各一支，开关、导线若干。
（1）用该欧姆表测电压表内阻时，黑表笔应接电压表的___________（填“+”或“-”）接线柱。
（2）用图乙所示电路测量电流表G的内阻，先将滑动变阻器的阻值调至最大，闭合，缓慢减小的阻值，直到G的指针满偏，然后闭合，保持滑动变阻器的阻值不变，逐渐调节电阻箱R的阻值，使G的指针指到最大值的处，此时电阻箱R的读数为360Ω，则电流表G的内阻为___________Ω。
（3）当开关S掷向___________（填“a”或“b”），欧姆表的倍率是“×100”现将两表笔短接，调节滑动变阻器，使电流表G满偏，此时通过滑动变阻器的电流为6mA，则定值电阻___________Ω。
（4）再测量电压表内阻，电流表G的指针向右偏转至整个表盘满刻度的处，此时电压表示数为9V，通过计算可知，该电压表内阻为___________Ω。
【答案】（1）+ （2）180 （3）b 90 （4）2000
【解析】
【小问1解析】
用多用电表的欧姆挡时内部电源被接通，且黑表笔接内部电源的正极，即电流从欧姆表的黑表笔流出，从电压表的正极流入。
【小问2解析】
题图乙用半偏法测电流表G的内阻，则有
解得
【小问3解析】
由题图甲可知，当开关S掷向b端时，电路满偏电流较小，所以开关S应掷向b端，此时有
解得
【小问4解析】
通过电压表的电流
解得
电压表的内阻
三、计算题（本大题共3小题，计37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 在磁感线向下的匀强磁场中放入一通电导线，导线与磁场方向垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力大小为5 × 10−4 N。
（1）求该位置的磁感应强度B的大小；
（2）有一面积S = 0.4 m2的矩形线圈abcd放入该磁场中，当线圈平面与水平方向夹角θ = 60°时，如图所示，求穿过线圈的磁通量Φ1；
（3）当线圈绕cd轴逆时针转动60°时，求此时的磁通量Φ2及该过程中磁通量的变化量ΔΦ。
【答案】（1）B = 0.1 T （2）0.02 Wb （3）0.04 Wb；0.02 Wb
【解析】
【小问1解析】
根据得，磁感应强度
【小问2解析】
线圈在垂直磁场方向上的投影面积
穿过线圈的磁通量
【小问3解析】
线圈以cd为轴逆时针方向转过60°角后变为与磁场垂直，此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相同，故通过线圈的磁通量
该过程中磁通量的变化量
14. 今年4月《央视军事》报道，处于世界领先技术的国产电磁炮能在100公里外打穿8厘米的钢板。电磁炮是一种利用电磁发射技术工作的先进动能发射武器，其工作原理可简化如图所示，水平面上放置两根间距为d、长度为L的平行导轨，导轨上放有质量为m的炮弹，通上电流后，炮弹在安培力的作用下沿导轨水平加速运动。设炮弹与导轨间的弹力沿竖直方向，导轨间的磁感应强度为B，方向垂直导轨平面，不计空气阻力，已知重力加速度大小为g。当通上电流I时（不考虑电流对磁场的影响），炮弹恰好做匀速直线运动。求：
（1）炮弹受到安培力的大小；
（2）炮弹与导轨间的动摩擦因数；
（3）若将电流增大一倍，求静止的炮弹可在导轨上获得的最大速度的大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
炮弹受到安培力大小
【小问2解析】
设一根导轨对炮弹的摩擦力为f，炮弹做匀速直线运动，根据平衡条件有
竖直方向上由力的平衡有
滑动摩擦力
解得
【小问3解析】
将电流增大一倍，则安培力变为原来的2倍，即有
导轨上加速过程，由动能定理有
解得
15. 如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，∠A=60°，AO=L，在O点发射某种带负电的粒子（不计重力作用），粒子的比荷为。发射方向与OC边的夹角为θ=60°，粒子从A点射出磁场。
（1）求粒子的发射速度大小v0；
（2）求粒子在磁场中的运动时间；若减小粒子的入射速度，粒子在磁场中运动的时间如何变化？
（3）若入射粒子为正电荷，试讨论，粒子能从OC边射出，入射速度的范围．
【答案】（1）；（2），不变；（3）
【解析】（1）粒子从A点射出磁场，运动轨迹如图所示
由几何知识可知
根据洛伦兹力提供向心力，所以
代入解得。
（2）由几何知识可知，粒子转过的圆心角为，角速度为
则，粒子在磁场中的运动时间为
由此可知粒子在磁场中的运动时间与入射速度无关，所以减小粒子的入射速度，粒子在磁场中运动的时间不变。
（3）粒子能从OC边射出，根据作图
由几何关系知，半径最大为
根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得最大速度为
所以速度取值范围为。