河北省沧州市十校2024-2025学年高二上学期12月月考物理试卷（解析版）

这是一份河北省沧州市十校2024-2025学年高二上学期12月月考物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中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，有选错的得0分）
1. 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁场垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时（ ）
A. 磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用
B. 磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用
C. 磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用
D. 磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用
【答案】C
【解析】先判断电流所在位置的磁场方向，然后根据左手定则判断安培力方向；再根据牛顿第三定律得到磁体受力方向，最后对磁体受力分析，根据平衡条件判断。根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，再根据左手定则判断安培力方向，如图：
根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向右下方；选取磁铁为研究对象，磁铁始终静止，根据平衡条件，可知通电后桌面对磁铁的支持力变大，磁铁受到桌面的静摩擦力方向水平向左；最后再根据牛顿第三定律，磁铁对桌面的压力增大。
2. 如图所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（重力加速度为g）（ ）
A. P、Q会互相靠拢
B. 磁铁下落的加速度大于g
C. 磁铁的动能的增加量等于其势能的减少量
D. P、Q会互相远离
【答案】A
【解析】AD．当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律可知，P、Q会互相靠拢阻碍磁通量的增大，故A正确，D错误；
B．根据楞次定律可知，回路产生的感应磁场会阻碍磁铁的下落，则磁铁下落的加速度小于g，故B错误；
C．磁铁的重力势能转化为系统的动能和因焦耳热产生的内能，故磁铁的动能的增加量小于其势能的减少量，故C错误。
故选A。
3. 如图所示，下列线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】A．线圈沿垂直磁场的转轴转动，故可以产生交变电流，故A正确；
B．根据，可知产生的是恒定电流，不会产生交变电流，故B错误；
C．回路磁通量不变，没有感应电流，故C错误；
D．线圈沿垂直磁场的转轴转动，可以产生正弦式交流电，故D正确。
4. 如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为、、，电势分别为、、。把带正电的点电荷沿电场线由a点移至b点的过程中，该点电荷所受的静电力做功与其电势能变化情况正确的是（ ）
A. 静电力做正功，电势能增加B. 静电力做正功，电势能减少
C. 静电力做负功，电势能增加D. 静电力做负功，电势能减少
【答案】B
【解析】由于电场线的方向为正电荷的受力方向，而该点电荷带正电从a点移动到b点刚好是沿着电场线的方向，则电场力做正功，且电场力做正功电势能减小。
故选B。
5. 如图所示为一块长方体铜块，分别使电流沿如图两个方向通过该铜块，则电阻比值为（ ）
A. 1B. C. D.
【答案】B
【解析】若通以电流，则铜块的长度为a、横截面积为bc，由电阻定律知其电阻为
若通以电流时，则铜块的长度为c、横截面积为ab，由电阻定律知其电阻为
则
6. 如图所示，M和N为两个完全一样的灯泡，L是一个理想电感线圈（电阻不计），R是一个定值电阻。当电键S突然闭合或断开时，下列判断正确的是（ ）
A. 电键突然闭合，N比M先亮
B. 电键闭合较长时间后，N比M亮
C. 电键突然断开，N比M先熄灭
D. 无论电键突然闭合还是断开，M和N的现象完全相同
【答案】A
【解析】AD．电键突然闭合，L产生感应电动势，M灯的电流逐渐增加，故M灯逐渐亮，N灯立即亮，所以N比M先亮，故A正确，D错误；
B．电键闭合较长时间后，电路处于稳定状态，因为L的电阻小于R的电阻，故M的电流大于N的电流，M比N亮，故B错误；
C．电键突然断开，L产生感应电动势，两个灯串联，电流相同，两灯同时熄灭，故C错误。
故选A。
7. 在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①和②在P点垂直磁场分别射入，两带电q的粒子与x轴的夹角如图所示，二者均恰好垂直于y轴射出磁场。不计重力。根据上述信息可以判断的是（ ）
A. 带电粒子①在磁场中运动的半径大
B. 带电粒子②在磁场中运动的轨迹短
C. 带电粒子①在磁场中运动的速度大
D. 带电粒子②在磁场中运动的时间长
【答案】D
【解析】ABC．画出粒子在磁场中的运动轨迹如图
由几何关系可知，两粒子在磁场中运动的半径相等，均为，根据
可知
可知两粒子的速率相同，带电粒子②在磁场中运动的轨迹长，选项ABC错误；
D．两粒子的周期
相同，粒子①转过的角度
θ1=45°
粒子②转过的角度
θ2=135°
根据
可知带电粒子②在磁场中运动时间较长，选项D正确；
8. 如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源电动势E=160V，电源内阻忽略不计，电路中的电阻，小型直流电动机M的内阻，闭合开关S后，电动机转动，电压表示数UV=110V，电动机以v=1m/s匀速竖直向上提升质量为m重物，重力加速度g取10m/s2，则（ ）
A. 电流表的示数为5AB. 电动机的发热功率为550W
C. 电动机输出的机械功率为20WD. 重物的质量m=53kg
【答案】AD
【解析】A．由电路中的电压关系可得电阻R的分压
流过电阻R的电流
即电流表的示数为5A，A正确；
BC．通过电动机的电流
电动机的分压
输入电动机的电功率
电动机的发热功率
电动机输出的机械功率
BC错误；
D．电动机将重物匀速提升，则有
所以
D正确。
故选AD。
9. 如图所示，甲图是远距离输电的电路示意图，乙图是用电器两端的电压随时间变化的图像。已知降压变压器的原线圈与副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，降压变压器的输出功率，发电机的输出电压为250 V，电路中的升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列结论正确的是（ ）
A. 降压变压器原线圈中电流的频率为100 Hz
B. 流过输电线的电流大小为10 A
C. 发电机的输出功率为92 kW
D. 升压变压器原、副线圈的匝数之比
【答案】BD
【解析】本题考查电能的输送。A．由用电器两端的电压随时间变化的图像可知
故
变压器不改变电流的频率，故A错误；
B．由电功率可知，降压变压器的输出电流
根据
解得流过输电线的电流大小
故B正确；
C．发电机的输出功率
故C错误：
D．流过升压变压器原线圈的电流
根据
解得
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块。甲、乙叠放在一起置于粗糙水平面上，水平面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场。现用一个水平恒力F拉乙物块，开始时甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动。在以后的运动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 甲、乙两物块可能相对滑动
B. 甲、乙两物块间的摩擦力不断增大
C. 甲物块向左先加速运动后匀速运动
D. 乙物块受到地面的最大摩擦力大小为F
【答案】CD
【解析】ABC．以甲乙整体为研究对象，分析受力如图
则有
当甲乙一起加速运动时，洛伦兹力F洛增大，滑动摩擦力f增大， f增大，F一定，根据牛顿第二定律得，加速度a减小，故甲、乙两物块不可能相对滑动，对甲研究得到，乙对甲摩擦力
则得到减小，甲、乙两物块间的静摩擦力不断减小，AB错误，C正确；
D．由于甲、乙两物体最后会匀速运动，对甲、乙两物体整体水平方向受力分析可得，此时乙物块受到地面的最大摩擦力大小即为F，D正确。
故选CD。
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 某同学将微安表改装成多量程电流表并进行校准：
（1）该同学要将一量程为的微安表（如图）改装为量程为的电流表，测得微安表内阻为，需要________（填“串联”或“并联”）阻值________的电阻。
（2）关于将微安表改装成大量程的电流表，下列说法正确的是_________。
A．改装原理为并联电阻能增大通过微安表的电流
B．改装成电流表后，微安表本身允许通过的最大电流并不改变
C．改装后，微安表自身的电阻减小了
D．改装后使用时，微安表本身的参量都不变，整个并联电路允许通过的电流增大
（3）若把改装的电流表与标准的电流表串联进行校准，发现改装表的示数比标准表的示数偏小。
①出现这种问题如果是因为微安表内阻的测量有误差造成的，微安表的实际内阻稍_________（选填“大于”或“小于”）。
②下列措施可使读数变准确的是__________。
A．在上并联一比小得多的电阻 B．在上并联一比大得多的电阻
C．在上串联一比小得多的电阻 D．在上串联一比大得多的电阻
【答案】（1）并联 （2）250 （3）BD##DB 大于 C
【解析】（1）[1][2]将小量程的电流变改装成大量程的电流表时应该并联一个小电阻，小电阻起到分流作用，并联电阻的阻值
（2）[3]把表头改装成大量程的电流表时，只是并联了一个分流电阻，使整体并联电路允许通过的最大电流增大，但通过微安表的最大电流以及微安表自身的内电阻等各种特征量都不变。
（3）[4]根据并联电路的分流，改装后电流表示数偏小，即流过微安表的电流偏小，可推断微安表实际阻值应稍大于。
[5]发现改装表的示数比标准表的示数偏小，说明流过表头的电流偏小，并联的电阻R0稍小了些，要使电流表读数准确，应使并联电阻稍大些，故在上串联一个很小的电阻。
12. 某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻．
（1）按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量、间电压，若读数不为零，则一定是_______导线断开；若读数为零，则一定是_______导线断开．
（2）排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图．由I1–I2图象得到电池的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω．
【答案】（1） . （2）1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可）
【解析】①用电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在间后有示数，说明电路被接通，即间有断路故障，再测量间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到间，则一定是导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，断路故障的范围被确定在间．
②根据闭合电路的欧姆定律：
，
上式可简化为
读出两点坐标：（60，0.12）和（260，0.05），代入方程解得：电动势E=1.41 V，内阻r=0.5 Ω．
点睛:由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心．
三、计算题（本题共3小题，共计38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，正方形线圈abcd绕对称轴（在匀强磁场中匀速转动，转速为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中线圈的电阻，外电阻。求：
（1）交流电压表的示数；
（2）从图示位置转过过程中的平均电动势；
（3）从图示位置转过过程中的通过线圈截面的电荷量q。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）角速度为
产生的感应电动势最大值为
交流电有效值
则交流电压表的示数为
（2）周期为
平均电动势为
（3）通过线框截面电量为
14. 如图所示，足够长的形导体框架的宽度，下端有一阻值为的电阻，导轨其余部分电阻忽略不计，其所在平面与水平面成。有一磁感应强度的匀强磁场，方向垂直于导体框平面。一根质量、电阻的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，某时刻起将导体棒由静止释放。已知导体棒与框架间的动摩擦因数（，，g取），求：

（1）导体棒运动过程中的最大速度；
（2）导体棒速度大小时的加速度大小；
（3）从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中，整个回路中产生的焦耳热，求导体棒在此过程中沿斜面向下运动的位移。
【答案】（1）5m/s；（2）；（3）10m
【解析】（1）当导体棒匀速下滑时速度达到最大，其受力情况如图

因为匀速下滑，设匀速下滑的速度为v，则在平行于斜面上根据平衡条件可得
又
，
安培力为
F=BIL
根据闭合电路欧姆定律可得电流强度为
由以上各式解得
（2）根据牛顿第二定律
可得
其中
解得
（3）根据动能定理
有
又
解得
15. 回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度大小为B的匀强磁场与盒面垂直，加在狭缝间的交变电压的电压值大小为，周期。一质量为m、电荷量为的粒子从A处飘入狭缝，其初速度视为零，考虑粒子在狭缝中的运动时间（时间很短，不影响粒子被加速），假设粒子每次经过狭缝均做匀加速运动。求：

（1）粒子离开加速器时的动能；
（2）若粒子第1次进入盒在其中的轨道半径为，第3次进入盒在其中的轨道半径为，则；
（3）粒子从飘入狭缝至动能达到所需的总时间t。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）粒子离开加速器时，粒子运动半径为，洛伦兹力提供向心力，则
解得
粒子加速后的动能为
联立解得
（2）第1次进入加速1次，第3次进入加速5次，根据动能定理
洛伦兹力提供向心力
联立解得
（3）粒子在电场中的加速度大小为
粒子在电场中做匀加速运动，则
根据动能定理
解得
粒子在磁场中运动周期为
粒子在磁场中的时间
则总时间为