湖南省常德市2024-2025学年高二上学期第二次月水平检测物理试卷（解析版）

这是一份湖南省常德市2024-2025学年高二上学期第二次月水平检测物理试卷（解析版），共17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
1. 在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是（ ）
A. 法拉第发现了电流的磁效应
B. 楞次发现了电磁感应现象
C. 麦克斯韦证实了电磁波的存在
D. 库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
【答案】D
【解析】A．奥斯特发现了电流的磁效应，故A错误；
B．法拉第发现了电磁感应现象，故B错误；
C．赫兹证实了电磁波的存在，故C错误；
D．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故D正确。
故选D。
2. 如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，带电量大小分别为q和2q，图中两点电荷连线长度为2r，P、Q两点关于两电荷连线对称。由图可知（ ）
A. P、Q两点的电场强度相同
B. M点的电场强度小于N点的电场强度
C. 右边的小球带电量为
D. 两点电荷连线的中点处的电场强度为
【答案】D
【解析】A．电场线的疏密表示电场强度的相对大小，根据图象可知，P点场强大小等于Q点场强大小，但是两点场强的方向不同，则场强不相同，故A错误；
B．同理，M点的电场线较N点密集，可知M点的电场强度大于N点的电场强度，故B错误；
C．根据电场线的方向可知，右边的小球带负电，但是电量小于左边球的带电量，选项C错误；
D．依据点电荷的电场强度公式
及叠加原则，则两点电荷连线的中点处的电场强度为
故D正确。
故选D。
3. 抗击新冠肺炎传播的过程中医用口罩需求陡增，熔喷布是医用口罩的最核心的材料。工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上，G是灵敏电流计。熔喷布匀速从两极板间穿过，当熔喷布的厚度变薄时会导致介电常数变小，则熔喷布（ ）
A. 突然变薄，电容器两端电压会变大
B. 突然变薄，电容器的电容会变大
C. 突然变厚，A、B两个极板间的电场会变弱
D. 突然变厚，会有自b向a的电流流过电流计
【答案】D
【解析】A．由于电容器接在恒压直流电源的两极上，因此熔喷布变薄或变厚，电容器两端电压都不会变，A错误；
B．由电容器电容的决定式可知，当熔喷布的厚度变薄时，导致介电常数εr变小，电容器的电容C变小，B错误；
C．由于电容器接在恒压直流电源的两极上，两个极板间的电压不变，上、下两个极板的上下位置均固定，由可知，A、B两个极板间的电场强度不变，C错误；
D．当熔喷布的厚度变厚时，导致介电常数εr变大，电容C变大，电压U不变，由电容器电容的定义式可有，可知电容器两极板所带电荷量Q增加，则会有自b向a的充电电流流过电流计，D正确。
故选D。
4. 如图，李辉用多用表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。刘伟为了使李辉测量方便，没有注意操作的规范，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。关于这个过程，下列说法正确的是（ ）
A. 刘伟被电击时变压器线圈中的电流瞬间变大
B. 刘伟有电击感是因为两手之间瞬间有高电压
C. 刘伟受到电击的同时多用电表将被烧坏
D. 李辉触摸线圈两端没有什么感觉是因为他的皮肤干燥，身体电阻大
【答案】B
【解析】A．在电流变化时线圈才会产生自感电动势，回路接通的状态时回路中电流不变化，线圈两端不会产生感应电动势。当回路断开时电流要立即减小到零，但由于线圈的自感现象会产生感应电动势，则线圈两端会对人产生电击感，故A错误；
B．由题意可知，刘伟能感觉到电击感，说明线圈产生了自感电动势，即两手之间瞬间有高电压，从而形成自感电流，故B正确；
C．刘伟受到电击的同时，多用电表不可能被烧坏，因为多用电表已断开，故C错误；
D．当李辉触摸线圈两端时，线圈中已无电流，不再有自感电动势，所以没有什么感觉，故D错误。
5. 如图所示，倾斜放置的光滑平行足够长的金属导轨MN、PQ间静置一根质量为m的导体棒，阻值为R的电阻接在M、P间，其它电阻忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向下。时对导体棒施加一个沿导轨平面向上的力F，使得导体棒能够从静止开始向上做匀加速直线运动，则在导体棒向上运动的过程中，施加的力F、力F的功率P、产生的感应电流I、电阻R上产生的热量Q随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A．金属杆向上做匀加速运动，则
即
则选项A正确；
B．力F的功率
则P-t图像为开口向上的抛物线，选项B错误；
C．产生的感应电流
则I-t图像是过原点的直线，选项C错误；
D．电阻R上产生的热量
电流随时间t均匀增加，则Q-t图像一定不是过原点的直线，选项D错误。
故选A。
6. 质谱仪可测定同位素的组成。现有一束二价钙40和二价钙43离子经电场加速后，沿着与磁场边界垂直的方向进入匀强磁场中，如图所示，测试时规定加速电压大小为，但在实验过程中加速电压有较小的波动，可能偏大或偏小。为使钙40和钙43打在照相底片上的区域不重叠，不计离子的重力及离子间的相互作用，则不得超过（ ）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】加速电压为U0，磁场的磁感应强度为B，电荷的电荷量为q，质量为m，运动半径为R，则由
解得
由此式可知，在B、q、U相同时，m小的半径小，所以钙40半径小，钙43半径大；在m、B、q相同时，U大半径大。
设钙40质量为m1，电压为U0+ΔU时，最大半径为R1；钙43质量为m2，电压为U0-ΔU时，最小半径为R2．则
令R1=R2，则
m1（U0+ΔU）=m2（U0-ΔU）
解得
故选C。
7. 如图所示电路，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表．开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中（ ）
A. 电压表与电流表的示数都减小
B. 电压表与电流表的示数都增大
C. R2电流变大，R0电流变小
D. R1电流变大，R0电流变大
【答案】AD
【解析】开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路的总阻值减小，电路的总电流增大，内电路的电压增大，外电路路端电压减小，即电压表示数减小；R1分压变大，R2两端的电压减小，故电流表的示数减小，流过R0的电流增大。
故选AD。
8. 如图甲所示的电路，电源电动势，内阻，定值电阻。已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中
B. 图乙中滑动变阻器的最大功率
C. 滑动变阻器消耗的功率P最大时，电源输出功率也最大
D. 无论如何调整滑动变阻器的阻值，都无法使电源的输出功率达到
【答案】BD
【解析】A．当滑动变阻器接入电路的有效阻值为3Ω与阻值为R2时消耗的功率相等，则有
解得
舍去
A错误；
B．将R看成电源的内阻，据外电路电阻等于电源内阻时电源输出功率最大知，当等效电源的内外电阻相等时滑动变阻器消耗的功率最大，由图乙知，当
时，滑动变阻器消耗的功率P最大，最大功率为
B正确；
C．当Rr=0时，电路中电流最大，电源的输出功率最大；根据B选项可知，当滑动变阻器消耗的功率P最大，但此时电路中的电流不是最大，电源输出功率不是最大，C错误；
D．当Rr=0时，电路中电流最大，且最大值为
所以，调整滑动变阻器Rr的阻值，可以使电源的输出功率最大为
小于4.5W，电源的输出功率无法达到4.5W，D正确。
故选BD。
9. 2022年5月14日，C919大飞机在上海浦东机场第四跑道起飞，并于9时54分安全降落。这也意味着中国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的第一架大型喷气式民用C919大飞机首次飞行试验圆满成功。C919的成功一部分得益于我国拥有强大的风洞测试系统。在某次风洞测试中，飞机始终保持水平静止状态，风以速度v垂直打到机身面积为S的平面上，且速度立即减为零。已知气流密度为ρ，则（ ）
A. 风的动量变化量为零
B. 此平面受到的风力大小为
C. 若风速减小为原来的，则此平面受到的风力减小为原来的
D. 风对机身平面的冲量与机身平面对风的冲量相同
【答案】BC
【解析】A．风的速度由v变成0，根据
可得风的动量变化量不为零，A错误；
BC．在时间内，风的质量为
设平面对风的力为，根据动量定理有
解得
根据牛顿第三定律可得此平面受到的风力大小为
所以若风速减小为原来的，根据上式可得此平面受到的风力减小为原来的，BC正确；
D．风对机身平面的冲量与机身平面对风的冲量大小相等，方向相反，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，在纸面内半径为R圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一点电荷从图中A点以速度沿水平方向入射，速度方向与半径方向的夹角为30°，经磁场偏转后刚好能从C点（未画出）反向射出，不计电荷的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点
B. 该点电荷在磁场中的运动时间为
C. 该点电荷的比荷为
D. 若磁场反向，则该点电荷在磁场中运动时间为
【答案】BC
【解析】A. 因点电荷射入磁场时初速度方向不是沿半径方向，则该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线也不会通过O点，选项A错误；
B．由几何关系可知，该点电荷在磁场中的运动半径
则运动时间为
B正确；
C．根据
解得该点电荷的比荷为
选项C正确；
D．若磁场反向，粒子运动轨迹如图，设粒子在磁场中运动圆弧所对的圆心角为2θ，则由几何关系
解得
则
该点电荷在磁场中运动的时间
选项D错误。
故选BC。
二、实验题
11. 某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到的实验器材如下：
A．待测电池组；
B．电压表（量程，内阻约）；
C．电阻箱R（阻值范围）；
D．开关、导线若干。
实验步骤如下：
①将电池组与其余实验器材按图甲所示电路连接；
②调节电阻箱阻值，闭合开关，待示数稳定后，记录电阻箱的阻值R和电压表的数值U后立即断开开关；
③改变电阻箱的阻值，重复实验，计算出相应的和，绘制出关系图线如图中的直线所示。请回答下列问题：
（1）根据闭合电路欧姆定律，可以得到与的关系表达式为__________（用E、r和R表示）；
（2）根据实验数据绘制的图线由图像得出电池组的电动势__________V、内电阻__________。（结果保留两位有效数字）
（3）本实验系统误差产生的原因是__________（选填“电压表分压”“电压表分流”或“电阻箱分压”），内阻r测量值比真实值__________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】（1） （2）2.9 0.70 （3）电压表分流 偏小
【解析】（1）在闭合电路中，由闭合电路欧姆定律有
得
（2）[1][2]结合图像有
得
（3）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
函数中的电流为干路电流，本实验误差原因是电压表分流；将电压表与电源等效为一个新电源，流过电阻电流等于新电源的干路电流，所测电阻为电源内阻与电压表并联的等效电阻，可知电阻测量值偏小。
12. 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球m2静置于水平轨道的末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，多次重复实验，找到两小球落地的平均位置M、N。
（1）下列器材选取或实验操作符合实验要求的是___________。
A．可选用半径不同的两小球
B．选用两球的质量应满足
C．小球m1每次必须从斜轨同一位置释放
D．需用秒表测定小球在空中飞行的时间
（2）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为m1、m2，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）
【答案】（1）BC##CB （2）
【解析】（1）[1] A．为保证两球发生正碰，则必须选用半径相同的两小球，故A错误；
B．为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应比被碰小球大，即应满足，故B正确；
C．为保证每次碰撞前的速度都相同，则小球m1每次必须从斜轨同一位置静止释放，故C正确；
D．两小球在空中每次做平抛运动的时间都是相等的，因此不需要测量时间，故D错误。
故选BC
（2）[2]要验证动量守恒定律，即验证
小球离开轨道后做平抛运动，他们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，根据数学知识可得
即
则满足关系式，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。
三、计算题
13. 如图所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，总质量为M，杆顶系一长为l的轻绳，绳另一端系一质量为m的小球，绳被水平拉直处于静止状态，小球处于最右端。将小球由静止释放，重力加速度为g，求：
（1）小球摆到最低点时的速度大小；
（2）小球摆到最低点时小车向右移动的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）取水平向右为正方向，设当小球到达最低点时速度大小为v1，此时小车的速度大小为v2，则根据动量守恒与能量守恒可以得到
0=Mv2-mv1
解得
v1=
v2=
（2）当小球到达最低点时，设小球向左移动的距离为s1，小车向右移动的距离为s2，根据动量守恒有ms1=Ms2
而且s1＋s2=l
解得
14. 如图甲所示，两平行金属导轨ab、cd与水平面的夹角为，间距L=0.5m，ac间接阻值R=2Ω的定值电阻，在轨道间加一宽为l=0.4m的有界匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度大小B=2T，边界与斜面底边平行。现将质量m=0.1kg的金属棒MN垂直放置于导轨上，并由静止释放，从金属棒开始运动到离开磁场的过程中，金属棒的机械能E和位移x之间的关系如图乙所示，0~0.2m、0.4~0.6m内的图线为直线。取斜面底边重力势能为零，不计轨道和棒的电阻，重力加速度取10m/s2。求：
（1）金属棒与斜面间的动摩擦因数；
（2）金属棒穿越磁场的过程中，棒的最大速率及回路中产生的焦耳热。
【答案】（1）0.5；（2）；
【解析】（1）由乙图可知，0~0.2m内金属棒在磁场区域上方运动，摩擦力做功导致其机械能减小，可得
解得
（2）金属棒进入磁场后，做加速度减小的加速运动，加速度为零时，金属棒的速度达到最大，此后安培力恒定，则金属棒的机械能均匀减小，结合图乙可知，x=0.4m时，恰好是金属棒加速度为零的时候，则有
解得
金属棒在磁场中运动的过程对应乙图0.2~0.6m内图线，由能量守恒可得
解得
15. 粒子源S能够在纸面内连续不断同时向各个方向均匀发射电荷量为q，质量为m，速率都为的正粒子。粒子收集板MN足够长，水平置于粒子源的正下方，收集板与一灵敏理想电流表G相连接在大地上，收集板与粒子源的间距为d。整个空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。粒子源每秒内可以发射N个粒子，不计粒子的重力及各个粒子之间的相互作用力，求解以下问题：
（1）能打在收集板上的粒子在磁场中运动的最短时间tmin；
（2）收集板上能接收到粒子区域的长度L；
（3）通过电流表电流大小I；
（4）请你重新设计一种面积最小的磁场区域（磁感应强度的大小不变），使所有粒子都能打在收集板上，且打在收集板上时粒子的速度方向都垂直于收集板，在答卷纸上画出你所设计的磁场区域和方向。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）见解析
【解析】（1）根据
得
如图
当粒子与收集板相遇位置在粒子源正下方A点时，弦长最短，圆心角为最小为，时间最短，即
（2）粒子与收集板相遇的最左端B和最右端C如图所示，由几何关系，收集板上能接收到粒子区域的长度为
（3）由图可知
粒子轨迹与收集板的两个切点为D点与C点，打在D点的粒子在粒子源发射速度v1的方向竖直向上，打在C点的粒子在粒子源发射速度v2的方向竖直向下。v1与v2的方向的夹角为180°，发射速度方向v1与v2的夹角之间的粒子均能打在收集板上，故每秒内到达收集板的粒子粒子数为
则每秒内收集板收集粒子电荷量就等于通过电流表的电流大小I，可得
（4）粒子源左右两侧的粒子不可能都逆时针转动且垂直到达收集板，所以两侧需要存在不同方向的匀强磁场。使粒子垂直到达收集板的条件是：粒子射出磁场时的方向与收集板垂直，出射点的集合为半径为d的圆形，故磁场区域为半径为d的圆形区域，即粒子源两侧磁场面积均为，且方向分别垂直纸面向里和垂直纸面向右。如图所示