河北省张家口市地区部分学校2024-2025学年高二上学期12月阶段性考试物理试卷(含答案)

这是一份河北省张家口市地区部分学校2024-2025学年高二上学期12月阶段性考试物理试卷(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法不正确的是( )
A.A、B两点电场强度相等，且都不为零
B.枕形导体内的自由电子不再发生定向移动
C.正电荷在A点产生的电场强度大于B点
D.当开关S闭合后，A、B两点的电场强度为零
2．如图所示，一根通电直导线垂直纸面放在磁感应强度方向水平向右、大小为B的匀强磁场中，在以导线截面的中心O为圆心、距离r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点。已知c点的磁感应强度方向向右，大小为2B，则下列说法正确的是( )
A.a点的磁感应强度大小也为2B
B.直导线中的电流方向是垂直于纸面向里的
C.b、d两点的磁感应强度相同
D.d点的磁感应强度大小为，方向斜向右上方且与水平方向的夹角为
3．如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，下列说法正确的是( )
A.导线a在导线b处产生的磁场方向垂直纸面向外
B.导线b所受安培力平行于纸面向上
C.导线b所受安培力平行于纸面向下
D.导线a左半部分所受安培力垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里
4．如图所示，线圈平面与水平方向夹角，线圈平面面积，匝数，处于磁感应强度大小、方向竖直向下的匀强磁场中，下列说法中正确的是( )
A.穿过线圈的磁通量大小为1.2Wb
B.把线圈以cd为轴顺时针转过30°，则穿过线圈的磁通量大小为2.4Wb
C.把线圈以cd为轴顺时针转过120°，则穿过线圈的磁通量大小为0.24Wb
D.把线圈以cd为轴顺时针转过120°，则穿过线圈磁通量的变化量大小为0.12Wb
5．在负点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为、，电场强度大小分别为、。下列说法正确的是( )
A.若，则
B.若，则M点比N点更靠近电荷Q
C.若，则一带负电的试探电荷在M点电势能比N点的小
D.若，则一带正电的试探电荷在M点所受电场力比N点的大
6．如图，光滑绝缘的圆弧轨道MON固定在竖直平面内。O为其最低点，M、N等高，匀强磁场方向与轨道平面垂直。将一个带正电的小球自M点由静止释放，它在轨道上M、N间往复运动。下列说法中正确的是( )
A.小球每次经过最低点的速度大小相等
B.小球每次经过最低点所受洛伦兹力的方向始终竖直向上
C.小球在最低点时受四个力的作用
D.小球每次经过O点时对轨道的压力相等
7．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻、、为滑动变阻器。两电表均可视为理想电表，当滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数为7.50V，当滑片在最右端时，电压表示数为8.25V，电流表的示数为0.45A，下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的最大阻值为
B.当滑动变阻器的滑片在最左端时，流经的电流大小为1.5A
C.当滑动变阻器的滑片在最左端时，电源内阻消耗功率为13.5W
D.当滑动变阻器的滑片在最右端时，电源输出功率为2.475W
二、多选题
8．关于下列四幅图的说法正确的是( )
A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，两个D形盒间接入高频交流电源的周期为
B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出电阻上的电流从b到a
C.图丙是速度选择器的示意图，只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量
D.图丁是质谱仪的结构示意图，粒子的比荷越小在磁场中运动的半径越小
9．如图为某加速度传感器示意图，M极板固定并接地，当物体的加速度变化时，与N极板相连弹簧的长度会发生变化。图中R为定值电阻，P为两极板间一点，下列说法正确的是( )
A.当与N极板相连的弹簧变长时，电容器的电容增大
B.当与N极板相连的弹簧变长时，电容器极板上的电荷量增大，电流由b向a流过电流表
C.当与N极板相连的弹簧变短时，M、N两个极板间的电势差减小，P点电势升高
D.当与N极板相连的弹簧变短时，M、N两个极板间的电场强度减小
10．如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为+Q，图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等差等势面。有两个相等质量的一价离子M、N（不计重力，也不计它们之间的相互作用力）先后从a点以相同的速率射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置。下列说法中正确的是( )
A.M、N做匀变速曲线运动
B.M在p点的速率一定大于N在q点的速率
C.M在b点的电势能一定等于N在c点的电势能
D.M从p→b过程电势能的增加量一定小于N从q→c过程电势能的减少量
三、填空题
11．为测量某电源的电动势E（约为3V）和内阻r（约为），小南同学设计了如图甲、乙所示实验电路图。已知电流表的内阻为，电压表的内阻约为，滑动变阻器最大电阻为、额定电流为1A，定值电阻。请回答下列问题：
（1）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应移至最__________端；（选填“左”或“右”）
（2）闭合开关S后，移动滑片P改变变阻器的接入阻值，记录几组电压表示数U和对应的电流表示数I，将实验记录的数据在坐标系内描点作出图像；
（3）用图甲的电路进行实验，将实验记录的数据在同一坐标系内描点作出图像，如图丙中__________（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）的图线所示；
（4）从减少系统误差角度考虑，该实验宜选用图__________（选填“甲”或“乙”）实验电路；用该图测得的电源的内阻__________（选用、、、、、表示）。
四、实验题
12．某同学想利用多用电表欧姆挡测量电压表内阻，所选用电压表有1.5V和3V两个量程。
(1)该同学用多用电表的欧姆挡粗略测量电压表1.5V量程的内阻，先把选择开关旋到“×1k”挡位，测量时发现指针偏转过大，应适当使流过欧姆表表头的电流变小，接下来的操作顺序是___________。
a.将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔
b.旋转选择开关至交流电压最大量程处（或“OFF”挡），并拨出两表笔
c.将选择开关旋到“×100”挡
d.将选择开关旋到“×1”挡
e.将两表笔分别连接到被测电压表两端，读出阻值，断开两表笔
(2)测量时，电压表的“−”极连接多用表的__________（填“红表笔”或“黑表笔”）；
(3)选择开关旋至欧姆挡“×100Ω”倍率处，测量电压表1.5V量程的内阻时欧姆表的指针如图甲，若电压表1.5V量程和3V量程由同一个表头改装的，则可推算出3V量程的内阻等于__________Ω。
五、计算题
13．如图，静止于A处的质子（质量为m、电荷量为e），经加速电场加速后，沿图中虚线MN水平进入方向竖直向下的矩形有界匀强偏转电场区域MNQP，偏转电场的电场强度大小为E，方向竖直向下，区域边界，质子重力不计。（结果均用e、E、m、L表示）
(1)要使质子从Q点离开，求加速电场的电压U；
(2)若把（1）中加速电场的电压大小变为2倍，求质子离开偏转电场时的速度大小。
14．2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流i的关系式为（k为常量）。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。已知两导轨内侧间距为L，每一级区域中金属棒被推进的距离均为s，金属棒的质量为m。求：
(1)金属棒经过第一级区域的加速度大小a；
(2)金属棒经过第一、二级区域的时间之比。
15．如图，水平放置的两平行金属板间存在匀强电场，板长是板间距离的倍。金属板外有一圆心为O的圆形区域，其内部存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为q（）的粒子沿中线以速度水平向右射入两板间，恰好从下板边缘P点飞出电场，并沿PO方向从图中点射入磁场。已知圆形磁场区域半径为，不计粒子重力。
(1)求粒子在金属板间运动的过程中，电场力对其做的功；
(2)求粒子在磁场运动的时间；
(3)仅改变圆形磁场区域的位置，使粒子仍从图中点射入磁场，且在磁场中的运动时间最长。改变后的圆形磁场区域的圆心标记为M，求与夹角的正切值。
参考答案
1．答案：A
解析：AB.导体处于静电平衡状态，导体是一个等势体，导体内部电场强度处处为零，导体内的自由电子不再发生定向移动，故A错误，B正确；
C.A点离正电荷较近，故正电荷在A点产生的电场强度较大，故C正确；
D.当开关S闭合后，电子从大地沿导线向导体移动，导体内部电场强度处处为零，D正确。
本题选不正确的，故选A。
2．答案：B
解析：AB.根据题意，c点处磁感应强度为2B，说明通电导线在c点产生的磁场水平向右，与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相同，故通电直导线中的电流方向为垂直于纸面向里，a点的磁感应强度为0，故A错误，B正确；
CD.b、d两点的磁感应强度大小均为、方向不同，b点的磁感应强度方向斜向右上方，与B的夹角为，d点的磁感应强度方向斜向右下方，与水平方向的夹角为，故CD错误。
故选B。
3．答案：D
解析：ABC.根据安培定则，可判断出导线a在导线b处产生的磁场方向垂直纸面向里，导线b的电流方向向里，导线b纸面向外的部分所受安培力水平向左，导线b纸面向里的部分所受安培力水平向右，故ABC错误。
D.由安培定则，可知导线a左侧部分所在处磁场方向斜向右上方，右侧部分的磁场方向斜向右下方，根据左手定则可判断出左半部分所受安培力垂直纸面向外，右半部分所受安培力垂直纸面向里，故D正确。
故选D。
4．答案：C
解析：A.线圈在垂直磁场方向上的投影面积
穿过线圈的磁通量大小
故A错误；
B.线圈以cd为轴顺时针方向转过30°角后变为与磁场平行，穿过线圈的磁通量大小
故B错误；
CD.线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，故此时通过线圈的磁通量大小
但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故
故磁通量的变化量大小为0.36Wb，故C正确，D错误。
故选C。
5．答案：C
解析：AB.负电荷电场线如图所示。
根据负点电荷产生的电场特点可知若，则M点到电荷Q的距离比N点的远，再由沿着电场线的方向电势降低，根据负点电荷产生的电场特点可知，故AB错误；
C.若，则，根据电势能可知，带负电的试探电荷在M点电势能比N点的小，故C正确；
D.若，则，根据电场力可知，带正电的试探电荷在M点所受电场力比N点的小，故D错误。
故选C。
6．答案：A
解析：A.由于洛伦兹力总是与运动方向垂直，又没有摩擦力，故对其速度大小有影响的只有重力，根据机械能守恒定律，小球每次经过最低点的速度大小相等，故A正确；
B.小球每次经过最低点时由于速度方向不同，则所受洛伦兹力方向也不同，故B错误；
C.小球在最低点时受重力、支持力和洛伦兹力三个力的作用，故C错误；
D.小球从N到M时，在O点有
轨道所受的压力大小为
小球从M到N时，在O点有
轨道所受的压力大小为
所以小球经过最低点时对轨道的压力大小不相等，故D错误。
故选A。
7．答案：B
解析：AD.当滑片在最右端时，设通过的电流为，则
其中
，
代入可得
故
因此
由闭合电路欧姆定律可得
①
电源输出功率为
故AD错误；
BC.滑片在最左端时，被短路
根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据可得
②
联立①②式可得
，
此时流经的电流大小为
电源内阻消耗功率
故B正确，C错误。
故选B。
8．答案：BC
解析：A.图甲中，根据
，
解得
由于回旋加速器中，交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，则两个D形盒间接入高频交流电源的周期为，故A错误；
B.根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B极板带正电，B为发电机的正极，A极板是发电机的负极，电阻上的电流从b到a，故B正确；
C.带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是洛伦兹力与静电力平衡，即有
解得
只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量，故C正确；
D.根据
可得
又由于
解得
结合上述有
可知比荷越小，说明R越大，故D错误。
故选BC。
9．答案：AD
解析：AB.当与N极板相连的弹簧变长时，两极板间距d减小，根据
可得，电容器电容增大，根据
可知，两极板电势差不变，电荷量增大，电容器充电，由题图可知，电流由a向b流过电流表，故A正确，B错误；
CD.当与N极板相连的弹簧变短时，两极板间距d增大，两极板与电源连接，带正、负电荷，两极板间的电势差U不变，根据
电场强度E减小，所以上极板与P点间的电势差
减小，而上极板接地，电势不变，所以P点电势升高，故C错误，D正确。
故选AD。
10．答案：BD
解析：A.由点电荷电场强度公式
可知，离点电荷越近电场强度越大，再由牛顿第二定律
可知，离子M、N在运动过程中加速度先增大后减小，离子M、N做非匀变速曲线运动，故A错误；
B.由题图可判定M在从a到p运动过程中，静电力做正功，动能增加，而N在从a到q运动过程中，静电力做负功，动能减小，所以M在p点的速率一定大于N在q点的速率，故B正确；
C.由题图可知离子N受到固定点电荷的斥力，而离子M受到固定点电荷的引力，故两离子的电性一定不同，b，c两点位于同一等势面，b、c两点的电势相等，根据电势能
可知，M在b点的电势能不等于N在c点的电势能，故C错误；
D.由题图可知q点离固定点电荷更近一些，N离子在从q向c运动过程中静电力做正功的值大于离子M从p向b运动过程中静电力做负功的值，故M从p到b过程电势能的增加量一定小于N从q到c过程电势能的减少量，故D正确。
故选BD。
11．答案：（1）左（3）Ⅱ（4）乙；
解析：（1）闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移至最左端，保证开始时接入电路的滑动变阻器阻值最大，用以保护电路和仪器。
（3）对题图甲，根据闭合电路欧姆定律可得
可知，当Ⅰ是零时
对题图乙，根据闭合电路欧姆定律可得
可知，当Ⅰ是零时，对应
则可知标记为Ⅰ的图线是采用实验电路乙测量得到的。标记为Ⅱ的图线是采用实验电路图甲测量得到的。
（4）由于电流表的内阻已知，则宜选图乙所示实验电路，采用实验电路乙测量得到图丙中图线Ⅰ对应的和满足
解得
则
12．答案：(1)caeb
(2)红表笔
(3)6000
解析：（1）指针偏转过大，应适当使流过欧姆表表头的电流变小。应选择更小的挡位，将选择开关旋到“×100”挡；然后将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔；将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔；最后旋转选择开关至交流电压最大量程处（或“OFF”挡），并拔出两表笔。
所以操作顺序为caeb。
（2）测量时，欧姆表的黑表笔接电源的正极，则电压表的“−”极连接多用电表的红表笔。
（3）电压表1.5V量程的内阻为
由串联分压
3V量程的内阻
13．答案：(1)
(2)
解析：（1）设加速电场的电压为U，质子在加速电场中做加速直线运动，由动能定理有
水平方向有
由题意知，质子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向有
解得
（2）若把（1）中加速电场的电压大小变为2倍，由之前的分析可知，水平方向的速度变为原来的倍，有
水平方向有
竖直方向有
质子离开电场的速度大小为
14．答案：(1)
(2)
解析：（1）由题意可知，第一级区域中磁感应强度大小为
金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小为
根据牛顿第二定律可知，金属棒经过第一级区域的加速度大小为
（2）第二级区域中磁感应强度大小为
金属棒经过第二级区域时受到安培力的大小为
金属棒经过第二级区域的加速度大小为
金属棒在第一级区域
，
金属棒在第二级区域
联立解得
15．答案：(1)
(2)
(3)
解析：（1）设平行金属板间距离为d，则平行金属板板长为，粒子在两平行金属板间做类平抛运动，水平方向上有
竖直方向上有
解得
由动能定理有
粒子进入磁场时的速度
解得
（2）由（1）可知粒子进入磁场时的速度
根据
解得粒子在磁场中做圆周运动的半径
已知磁场圆半径
则有
作出粒子在磁场中的运动轨迹，如图1所示
令粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角为θ，由几何关系可得
解得
由于
粒子在磁场中偏转60°，即在磁场中运动的时间
解得
（3）根据几何关系，将磁场圆绕点顺时针旋转，当O点转到M点，粒子在磁场中的运动轨迹相应的弦为磁场圆的直径时，粒子在磁场中的运动时间最长。作出粒子在磁场中的运动轨迹及相应的弦，标出改变后的磁场圆的圆心M，如图2所示
由于没有改变圆形磁场区域的位置前，从射入的速度方向沿，即与夹角就是图中v与的夹角，设与夹角为β，由几何关系可知
解得