山东省百师联考2024-2025学年高二上学期12月月考物理试卷（解析版）

这是一份山东省百师联考2024-2025学年高二上学期12月月考物理试卷（解析版），共23页。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为90分钟，满分100分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 使用蓝牙耳机可以接听手机来电，已知蓝牙通信的电磁波波段为，可见光的波段为，下列说法正确的是（ ）
A. 在中国空间站可以使用蓝牙耳机收听音乐
B. 真空中蓝牙通信的电磁波波长比可见光的波长短
C. 蓝牙通信的电磁波的能量子比可见光的能量子大
D. 蓝牙通信电磁波在真空中的传播速度比可见光的传播速度小
【答案】A
【解析】A．电磁波传播不需要介质，在中国空间站可以使用蓝牙耳机收听音乐，故A正确；
BD．蓝牙通信电磁波在真空中的传播速度等于可见光的传播速度，都为光速，蓝牙通信电磁波的频率小于可见光的频率，根据可知，真空中蓝牙通信的电磁波波长比可见光的波长长，故BD错误；
C．蓝牙通信电磁波的频率小于可见光的频率，根据可知，蓝牙通信的电磁波的能量子比可见光的能量子小，故C错误。
故选A。
2. 如图是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，B、D中电流垂直纸面向外，C中电流垂直纸面向里。如果，则A点的磁感应强度的方向（ ）
A. 由A指向BB. 垂直纸面向外
C. 由A指向DD. 垂直纸面向里
【答案】C
【解析】根据右手螺旋定则判断通电直导线在A点上所产生的磁场方向，如图所示
直导线B在A点产生磁场与直导线D在A点产生磁场方向相反，大小相等。则合磁场为零；而直导线C在A点产生磁场，方向从B指向D，即为沿纸面由A指向D，即A点磁感应强度的方向由A指向D。
故选C。
3. 某线圈匝数为n，其中线圈面积为S，如图所示线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则以下说法正确的是（ ）
A. 则此时穿过线圈的磁通量为nBS
B. 若线圈从当前位置绕OO'转过60°角时，穿过线圈的磁通量变化为
C. 若线圈从当前位置绕OO'转过90°角过程中，会产生感应电流
D. 若保证线圈位置不变，改变磁感应强度大小，因为没有切割磁感线，所以不会产生感应电流
【答案】C
【解析】A．此时穿过线圈的磁通量为BS，与匝数n无关，故A错误；
B．若线圈绕转过60°角时，穿过线圈的磁通量为
则穿过线圈的磁通量变化为
故B错误；
C．若线圈绕转过90°角时，穿过线圈的磁通量为零，则磁通量发生变化，故闭合线圈会产生感应电流，故C正确；
D．若保证线圈位置不变，改变磁感应强度大小，虽然没有切割磁感线，但磁通量发生变化，则闭合线圈会产生感应电流，故D错误。
故选C。
4. 如图所示的情况中，a、b两点电场强度不同的是（ ）

A. 甲图：带电平行金属板两板间边缘附近处的a、b两点
B. 乙图：离点电荷等距的a、b两点
C. 丙图：两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的a、b两点
D. 丁图：两个等量异种电荷连线上，与连线中点等距的a、b两点
【答案】B
【解析】A．甲图：带电平行金属板两板间内为匀强电场，故带电平行金属板两板间边缘附近处的a、b两点电场强度相同，故A错误；
B．乙图：离点电荷等距的a、b两点电场强度大小相同，电场强度方向不同，故B正确；
C．设负电荷到a点的距离为，负电荷到a点的距离与两个等量异种点电荷连线的夹角为，a、b两点的场强
丙图：两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的a、b两点的电场强度相同，故C错误；
D．设负电荷到a点的距离为，正电荷到a点的距离为，a、b两点的场强
可知两个等量异种电荷连线上，与连线中点等距的a、b两点电场强度相同，故D错误。
故选B。
5. 如图所示为洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪发出的电子经电场加速后形成电子束，玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹，励磁线圈能够产生垂直纸面向里的匀强磁场。下列说法正确的是（ ）
A. 仅增大励磁线圈中的电流，运动径迹的半径变小
B. 仅增大励磁线圈中的电流，电子运动的周期将变大
C. 仅升高电子枪加速电场的电压，运动径迹的半径变小
D. 仅升高电子枪加速电场的电压，电子运动的周期将变大
【答案】A
【解析】AC．有题意可得
可得
仅增大励磁线圈中的电流，磁感应强度B变大，则运动径迹的半径变小；仅升高电子枪加速电场的电压U，运动径迹的半径变大，故A正确，C错误；
BD．由
可得电子的周期为
电子周期与电子枪加速电场的电压无关，且仅增大励磁线圈中的电流，电子运动的周期将变小，故BD错误。
6. 电容话筒是录音棚中最常用设备。它比动圈和铝带更灵敏、高频延伸更广，细节更丰富。一种电容式话筒的采集端原理图如图所示，当声波密部靠近振膜时振膜产生向右的形变，疏部靠近振膜时振膜产生向左的形变。已知振膜和背板均为导体，不采集声音时电容器电荷量稳定。下列说法正确的是（ ）
A. 不采集声音时a点电势高于b点电势
B. 不采集声音时b点电势高于a点电势
C. 当密部靠近时a点电势高于b点电势
D. 当密部靠近时b点电势高于a点电势
【答案】C
【解析】AB. 不采集声音时，电容器完成充电，电路无电流，a和b点等势，AB错误；
CD. 当密部靠近时振膜产生向右的形变，振膜与背板间距减小，电容增大，则电容器充电，通过电阻的电流由a指向b，故a点电势高于b点电势。C正确，D错误。
7. 电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。一种电子透镜的电场分布如图所示（截取其中一部分），虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等，电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，若c点处电势为3V，电子从a点运动到b点电势能增加了5eV，到达c处动能为2eV，则下列说法正确的是（ ）

A. a点电势为7.5V
B. 电子在b点的动能为3.5eV
C. 电子在b点加速度比在c点加速度大
D. 电子从a到c过程一直减速
【答案】D
【解析】A．根据电子的受力和运动情况可知，电子从a点到c点电场力做负功，电势能增大，根据电场力做功与电势差的关系可知，b点电势比a点电势低5V，则相邻两等势面间的电势差为2.5V，则a点电势为
故A错误；
B．b点电势为5.5V，电子在b、c两点，由能量守恒定律
，由于电子在c点动能为2eV，因此在b点的动能为4.5eV，故B错误；
C．c点处等差等势面比b点处密集，则b点比c点电场强度小，因此加速度小，故C错误；
D．从a到c，电势逐渐降低，电子电势能升高，由能量守恒定律可知，动能一直减小，即一直减速，故D正确。
8. 质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示。a、b是某元素的两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷量，不同的质量。a、b持续从容器A下方的小孔飘入加速电场，初速度几乎为0，加速后从小孔射出，又通过小孔，沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上并被吸收。测得a、b打在底片上的位置到小孔的距离分别为、，a、b打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处的粒子的总动能）分别为、。不计原子核的重力及相互作用力，下列说法正确的是（ ）
A. a、b质量之比
B. a、b分别形成的等效电流之比
C. a、b在磁场中运动的速度大小之比
D. a、b在磁场中运动时间之比
【答案】B
【解析】A．粒子在电场中加速过程，根据动能定理有
粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有
根据几何关系有
解得
则
A错误；
D．粒子在磁场中做圆周运动的周期
则
根据轨迹可知，粒子在磁场中运动时间为圆周运动的半个周期，则可解得
则
D错误；
B．粒子打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处的粒子的总动能）
根据电流的定义式可知，等效电流
解得
B正确；
C．粒子在磁场中运动的速度大小为
则
C错误。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 地磁场的示意图如图所示，地磁场使得太阳风发生偏转，而非直射地球，保护了地球上的生命，堪称地球生命的“保护伞”。关于地磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 地球的磁感线可以相交
B. 地球的磁感线是闭合的曲线
C. 地磁场对直射赤道的高能粒子流A的偏转作用比对直射南北极的高能粒子流B的偏转作用强
D. 地磁场对直射赤道的高能粒子流A的偏转作用比对直射南北极的高能粒子流B的偏转作用弱
【答案】BC
【解析】AB．磁感线不相交，且是闭合的曲线，在磁体外部由N极回到S极，在磁体内部由S极回到N极，地球相当于磁体，其磁感线是闭合的曲线，故A错误，B正确；
CD．当带电粒子运动方向和磁场方向垂直时，粒子所受洛伦兹力更大，磁场对粒子的偏转作用也更强，因此可知，地磁场对直射赤道的高能粒子流A的偏转作用比对直射南北极的高能粒子流B的偏转作用强，故C正确，D错误。
10. 汽车蓄电池供电的简化电路如图所示，车灯L1、L2正常发光。当汽车启动时，开关S闭合，启动系统的电动机工作，车灯L1、L2亮度会有明显变化，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的效率减小
B. 两灯一定变暗
C. 电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率
D. 若L1不亮L2亮，可能是由于L1短路所致
【答案】AB
【解析】A．电源的效率
汽车启动时，开关S闭合，电路中总电阻变小，总电流变大，内电压变大，则路端电压U变小，可知电源的效率减小，故A正确；
B．汽车启动时，路端电压减小，则车灯一定变暗，故B正确；
C．由能量关系可知，电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率及电动机的热功率，故C错误；
D．若L1灯短路，则L2灯也会不亮，故D错误。
11. 教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫作“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫作“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是（ ）
A. 图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向可能不变
B. 图甲中，如果仅改变电源的正负极，液体的旋转方向一定改变
C. 图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动
D. 图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动
【答案】ABC
【解析】AB．图甲中，仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方向肯定改变，液体的旋转方向要改变，但若同时改变磁场方向和电流方向，则安培力方向不变，故A、B正确；
CD．图乙中，当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，可以观察到弹簧不断上下振动；如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动；但是如果将水银换成酒精，酒精不导电，则弹簧将不再上下振动，故C正确，D错误。
12. 如图所示的磁流体发电机由彼此正对的两水平且彼此平行的金属板M、N构成，M、N间存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B1，两金属板与两平行且水平放置的金属导轨相连，金属板M、N及两平行金属导轨间的距离均为d，平行金属导轨间存在磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场的方向与竖直方向成θ角，在两平行金属导轨上放有一长为d的直导体棒PQ，直导体棒PQ与两平行金属导轨垂直，其电阻为R，其余电阻不计。在两平行金属板M、N间垂直于磁场方向喷入一束速度大小为v0的等离子体，PQ仍静止在导轨上，已知导体棒的质量为m，它与金属导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 通过导体棒的电流方向为P→Q
B. 导体棒受到的安培力大小为
C. 金属导轨对导体棒的支持力大小为
D. 导体棒受到金属导轨的摩擦力大小为
【答案】CD
【解析】A．由左手定则知M板聚集负电荷，N板聚集正电荷，即M板为磁流体发电机的负极，N板为正极，通过导体棒的电流方向为Q→P，故A错误；
B．当洛伦兹力与电场力相等时形成稳定的电势差，即
由欧姆定律可得导体棒上的电流为
所以导体棒受到的安培力大小为
故B错误；
CD．如图对导体棒进行受力分析
竖直方向上有
水平方向上有
联立解得
，
故C、D正确。
故选CD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 利用通电导线在磁场中受到的安培力与磁感应强度的关系就可以测定磁感应强度的大小。实验装置如图所示，弹簧测力计下端挂一矩形导线框，导线框接在图示电路中，线框的短边置于蹄型磁体的N、S极间磁场中的待测位置。
在接通电路前，待线框静止后，先观察并记录下弹簧测力计的读数F0；
接通电路后，调节滑动变阻器使电流表读数为I，待线框静止后，观察并记录下弹簧测力计的读数。
（1）由以上测量数据可知：导线框所受重力大小等于__________，磁场对矩形线框位于磁场中的一条边的作用力大小为__________；
（2）若已知导线框在磁场中的这条边的长度为L、线圈匝数为N，则利用上述数据计算待测磁场的磁感应强度的表达示为B=__________。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）[1]在接通电路前，由于导线框受重力和弹簧的拉力作用而处于平衡状态，故重力等于弹簧的拉力，即F0。
[2]接通电路后，导线框受到重力、安培力和拉力的作用而处于平衡状态，由平衡条件可得
解得
（2）[3]安培力大小为F安=NBIL
联立解得磁感应强度大小为
14. 小张同学为了测量一段均匀的金属圆柱体的电阻率ρ，进行了如下操作：
（1）用游标卡尺测量金属圆柱体的长度：如图甲所示，其长度为________mm。
（2）用螺旋测微器测量金属圆柱体的直径：如图乙所示，其直径为________mm。
（3）测量金属圆柱体电阻：
（ⅰ）用多用电表粗测金属圆柱体的电阻，选择电阻“×1”挡，结果如图丙所示，其电阻为________Ω；
（ⅱ）用伏安法测金属圆柱体的电阻，可供选择的仪器有：
A．电流表（量程0～300μA，内阻）
B．电流表（量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω）
C．定值电阻
D．定值电阻
E．滑动变阻器，最大阻值为5Ω
F．滑动变阻器，最大阻值为5kΩ
G．电源（电动势约为3V，内阻很小）
H．开关一只，导线若干
①本实验中需要先改装一个电压表，选择的仪器为________（选填序号字母）；
②实验要求电压电流从零开始测量，用改装好电压表组装电路，滑动变阻器选择________（选填序号字母），以下电路图中应当采用的最佳电路为________；
A． B．
C． D．
③小张同学正确完成了实验操作，在坐标系中标出了测量数据的坐标点，如图丁所示。请在图丁中描绘出图线，_______由图线及以上数据可以计算出该金属的电阻率为________Ω·m（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）29.8 （2）0.680 （3）4 AD E C 见解析 （范围内均可）
【解析】（1）10分度游标卡尺的精确值为，由图甲可知金属圆柱体的长度为
（2）螺旋测微器的精确值为，由图乙可知金属圆柱体的直径为
（3）（ⅰ）[1]用多用电表粗测金属圆柱体的电阻，选择电阻“×1”挡，结果如图丙所示，其电阻为
（ⅱ）①[2]电流表内阻已知，电源电动势约为3V，根据
若，可得
即可选择仪器A、D，改装为一个量程为3V的电压表。
②[3]实验要求电压电流从零开始测量，用改装好的电压表组装电路，滑动变阻器需要采用分压式接法，所以选择最大阻值较小的E；
[4]因为改装好的电压表内阻已知，且改装后电压表的电阻远远大于金属丝的电阻，则电流表应采用外接法。
③[5]用直线连接各点，适当舍弃误差太大的点，描绘出的图线如图所示
[6]由于实际上改装后的电压表分流非常小，所以可认为电流表的示数为通过金属丝的电流，由图线可得该金属丝的电阻值为
由电阻定律可得
可得该金属的电阻率为
15. 如题图，平行金属导轨倾斜放置，间距d=0.2m，与水平面夹角θ=30º，导轨上端接有定值电阻R0=2Ω，电源电动势E=3V，内阻r=1Ω。导轨中间整个区域有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=2T。闭合开关后，将一质量为m=0.1kg的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒接入电路中的电阻R=2Ω，导体棒处于静止状态。导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）导体棒的电流大小；
（2）斜面对导体棒的摩擦力大小。
【答案】（1）；（2）0.26N
【解析】（1）由闭合回路欧姆定律：
解得
（2）导体棒受到的安培力
导体棒沿斜面方向平衡，则
解得
f=0.26N
16. 真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界，质量为m、电荷量为＋q的粒子沿着与MN夹角为θ=的方向垂直射入磁场中，粒子不能从PQ边界射出磁场（不计粒子重力的影响），求：
（1）粒子射入磁场的速度大小范围；
（2）若粒子刚好不能从PQ边飞出时在磁场中运动的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）粒子刚好没能从PQ边界射出磁场，设轨迹半径为，则粒子的运动轨迹如图所示
由几何关系得
轨迹半径
由
得
则
（2）由几何知识可看出，轨迹所对圆心角为
则运动时间
周期公式
所以
17. 如图甲是一种回旋加速器的原理图：半径为的两个中空形盒，处于垂直于盒面向里、磁感应强度为的匀强磁场中。两形盒左端狭缝处放置一场强恒定的加速电场，加速电压为。质量为，带电量为的带正电粒子从处进入加速电场。粒子初速度很小，可以忽略。粒子经加速后再进入形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，接着又从处进入两形盒之间的真空狭缝（两虚线狭缝之间无电场、无磁场）。多次加速后，从形盒右侧的边缘M处沿切线引出。粒子在狭缝中运动时间很小，可忽略。求：
（1）粒子第一次被加速后，在磁场中运动的轨迹半径；
（2）粒子能够获得的最大速度和加速的次数；
（3）粒子从第一次进入电场到被加速到最大速度引出，需要的总时间。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）粒子第一次被电场加速，根据动能定理得
进入磁场后，做匀速圆周运动，根据向心力公式
解得
（2）设粒子经电场第n次加速后，获得最大速度，由动能定理得
根据题意粒子进入磁场后，做匀速圆周运动的最大半径为r，根据向心力公式
解得
，
（3）质子在磁场中，做匀速圆周运动的周期
可得
与速度无关。所以质子在磁场中运行的总时间为
18. 如图所示，在平面直角坐标系中，x轴上方有一圆形匀强磁场区域，其圆心为（0，4m）、半径，磁感应强度大小，方向垂直于纸面向外。在x轴下方有匀强电场，第三象限的电场方向沿x轴正方向，第四象限的电场方向沿x轴负方向，电场强度大小分别为、。相同的两带正电粒子甲和乙，质量、电荷量，分别从磁场的左侧处和处以速度沿x轴正方向同时射入磁场，都从O点射出磁场，并在两粒子第一次经过y轴的负半轴时相撞。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。（计算结果可用表示）求：
（1）求粒子在磁场区域运动的轨迹半径；
（2）求甲、乙两粒子在磁场区域运动的时间；
（3）求两粒子相撞位置的坐标，和的大小关系。
【答案】（1）4m；（2），；（3），
【解析】（1）由，得
（2）如图1所示
由几何知识可知甲、乙两粒子在磁场中做圆周运动转过的圆心角分别为
，
两粒子运动的周期均为
甲、乙两粒子运动时间分别为
，
（3）甲、乙两粒子在电场中的运动轨迹如图2所示
设甲、乙两粒子在电场中运动时间分别为和，加速度分别为和，则
，
，
设两粒子相撞的位置与O点距离为，则
，
解得，
即两粒子碰撞位置的坐标为