北京市2023_2024学年高二物理下学期4月月考试题含解析

这是一份北京市2023_2024学年高二物理下学期4月月考试题含解析，共19页。试卷主要包含了单项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
（考试时间90分钟满分100分）
班级________姓名_________学号_______
一、单项选择题。（本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答的得0分。）
1. 在真空中有两个固定的点电荷，它们之间的静电力大小为F。现保持它们之间的距离不变，而使它们的电荷量都变为原来的2倍，则它们之间的静电力大小为（）
A. 4FB. 2FC. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据库仑定律公式有
当持它们之间的距离不变，而使它们的电荷量都变为原来的2倍时有
故选A。
2. 如图是某静电场电场线的分布图，M、N是电场中的两个点，下列说法正确的是（）
A. M点场强大于N点场强
B. M点电势高于N点电势
C. 将电子从M点移动到N点，其电势能增加
D. 将电子从M点移动到N点，电场力做正功
【答案】D
【解析】
【详解】A.N点电场线密，M点电场线稀疏，故N点的场强大于M点场强，故A错误；
B.沿着电场线方向电势逐渐降低N点电势高于M点电势，故B错误；
CD.将电子从M点移动到N点，电场力做正功，故电势能减小，故C错误，D正确；
故选D
3. 在研究电容器的充、放电实验中，把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器与计算机连接，记录这一过程中电流随时间变化的i - t图像如图乙所示，图线1表示电容器的充电过程，图线2表示电容器的放电过程。下列选项正确的是（ ）
A. 电容器放电过程中流过电阻R的电流方向向右
B. 电容器充电过程中电源释放的电能全部转化为电容器中的电场能
C. 图乙中图线1与横轴所围的面积，表示电容器充电后所带电荷量的大小
D. 图乙中形成图线2的过程中，电容器两极板间电压降低的越来越快
【答案】C
【解析】
【详解】A．充电时电容器上极板带正电，放电时，电流由电容器的正极流向负极，所以流过电阻R的电流方向向左。A错误；
B．电容器充电过程中电源释放的电能转化为电容器的电场能、电阻上的热能等。B错误；
C．电流时间图像的面积表示电量，所以图线1与横轴所围的面积，表示电容器充电后所带电荷量的大小。C正确；
D．由图可知，放电过程中，电流的变化越来越慢，说明电压的变化也越来越慢，D错误。
故选C。
4. 将一个内阻为100Ω、满偏电流为3mA的电流表，改装成量程为0~0.6A的电流表，则需要
A. 串联一个阻值约为0.5Ω的电阻B. 串联一个阻值约为5Ω的电阻
C. 并联一个阻值约为0.5Ω的电阻D. 并联一个阻值约为5Ω的电阻
【答案】C
【解析】
【分析】把电流表改装成大量程的电流表需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律求出并联电阻阻值．
【详解】把电流表改装成0.6A的电流表需要并联一个分流电阻，分流电阻阻值为：； 故C正确，ABD错误；故选C．
【点睛】本题考查了电压表与电流表的改装，知道电表的改装原理，应用串并联电路特点与欧姆定律即可解题．
5. 在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，电灯L正常发光．两块电表均为理想电表．在滑片P向右移动的过程中，下列说法正确的是
A. 电流表的示数变小B. 电源的总功率变小
C. 灯泡L的亮度变大D. 电压表的示数变小
【答案】D
【解析】
【分析】将滑片P向右移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析总电流的变化和路端电压的变化，确定电灯L消耗功率的变化．根据流过变阻器的电流与总电流、电灯L电流的关系，分析其电流的变化，确定R1两端电压的变化，再分析变阻器两端电压的变化和电阻R1消耗的功率的变化．
【详解】将滑片P向右移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，电路总电流I增大，则电流表的示数变大，故A错误；电源总功率P=EI，电流I增大，总功率增大，故B错误；由于内阻不为零，故路端电压U=E-Ir减小，电灯L消耗的功率减小，变暗，故C错误；流过变阻器的电流I1=I-IL，I增大，IL减小，则I1增大，电阻R1消耗的功率变大，电阻R1两端的电压U1增大；电压表的示数UV=U-U1，U减小，U1增大，则电压表示数变小．故D正确．故选D．
6. 某同学把电流表、电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示。两支表笔直接接触时，电流表的读数为5.00mA；两支表笔与300的电阻相连时，电流表的读数为2.00mA。下列选项正确的是（ ）
A. 若将电流表表盘刻度改为相应的电阻值，刻度仍然是均匀的
B. 用这个装置可以粗测电路中正常发光的小灯泡的阻值
C. 由题中数据可以求得这个装置的内阻为300
D. 用这个装置测量600的电阻时，电流表的示数为1.25mA
【答案】D
【解析】
【详解】A．用电流表测电阻时，根据闭合电路欧姆定律，有
可见将电流表表盘刻度改为相应的电阻值，刻度不是均匀的，选项A错误；
C．由题意，根据闭合电路欧姆定律，则有：
把看成一个总电阻，则由上面两式可得
选项C错误；
B．当待测电阻与电表的中值电阻接近时读数最准确，而小灯泡的电阻远远小于电表的中值电阻用，所以不能用这个装置粗测电路中正常发光的小灯泡的阻值，选项B错误；
D．用这个装置测量600的电阻时，有：
解得电流表的示数为
I3=1.25mA
故选D。
7. 如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A放进线圈B的里面。下面几种情况灵敏电流计指针不可能有偏转的是（ ）
A. 闭合开关瞬间
B. 开关闭合且电路稳定后
C. 开关闭合，拔出线圈A的过程中
D. 开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．闭合开关，线圈B中瞬间有磁通量变化，有感应电流，指针偏转。故A错误；
B．开关闭合，电路稳定后电流不发生变化，通过线圈Ｂ的磁通量无变化，无感应电流，指针不偏转。故B正确；
C．拔出线圈Ａ，通过线圈Ｂ磁通量减小，有感应电流，指针偏转故C错误；
D．滑片Ｐ滑动，电阻发生变化，电流发生变化，线圈Ａ产生的磁场发生变化，通过线圈Ｂ的磁通量变化，有感应电流，指针偏转。故D错误。
故选B。
8. 如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨ab和cd上，以速度v向右滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若金属杆速度改为2v，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则关于通过电阻R的电流方向及E1E2的判断，下列说法正确的是（ ）
A. c→a，21B. a→c，21
C. a→c，12D. c→a，12
【答案】C
【解析】
【详解】由右手定则判断可知，MN中产生的感应电流方向为N→M，则通过电阻R的电流方向为a→c；
根据公式E＝BLv得
故C正确，ABD错误。
故选C。
9. 如图所示，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直的转轴自由转动．转动手柄使磁铁绕竖直的转轴旋转，观察到铝框会随之转动．对这个实验现象的描述和解释，下列说法中正确的是
A. 铝框的转动方向与蹄形磁铁的转动方向一定是相同的
B. 铝框的转动快慢与蹄形磁铁的转动快慢总是一致的
C. 铝框转动到其平面与磁场方向垂直的位置时，铝框中的感应电流最大
D. 铝框转动到其平面与磁场方向平行的位置时，铝框两个竖直边受到的磁场力均为零
【答案】A
【解析】
【详解】这是电动机的模型，铝框的转动方向与蹄形磁铁的转动方向一定是相同的，A对．转动快慢与蹄形磁铁的转动快慢有关，B错．铝框转动到其平面与磁场方向垂直的位置时，铝框中的感应电流为零，C错．铝框转动到其平面与磁场方向平行的位置时，铝框两个竖直边受到的磁场力等大反向，D错
10. 一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知该交变电流（ ）
A. 周期为0.125sB. 电压的有效值为
C. 电压的最大值为D. 电压瞬时值的表达式为
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图像可知，周期为0.250s，故A错误；
BC．由图像可知，交流电压的最大值为
则电压的有效值为
故C错误，B正确；
D．由图像可知，电流的周期为
则
所以电压瞬时表达式为
故D错误。
故选B。
11. 如图所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈的两端接正弦交流电源，电压表的示数为，负载电阻。若电压表和电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是（）
A. 电压表的示数为
B. 电流表A的示数为
C. 如果其他条件不变，仅将负载电阻换成一个更大阻值的电阻，则的示数会发生变化
D. 变压器的输入功率为
【答案】D
【解析】
【详解】A．电压表的示数为原线圈电压，由变压器规律
解得电压表的示数为
A错误；
B．由欧姆定律，电流表的示数
B错误；
C．由以上分析，电压表的示数只与原线圈电压和原、副线圈匝数比有关，与负载电阻无关，所以换成更大的负载电阻，电压表的示数不变，C错误；
D．理想变压器输入功率
D正确。
故选D。
12. 如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动．振子的位移随时间的变化图象如图乙所示．下列判断正确的是（ ）
A. 时振子的加速度为零B. 时振子的速度最大
C. 和时振子的加速度相同D. 和时振子的速度相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．时振子处于振幅最大处，加速度最大，故A错误；
B．时振子处于平衡位置，速度最大，加速度为零，故B正确；
C．和时加速度大小相同，方向不同，故C错误；
D．和时速度大小相同，方向相反，故D错误；
故选B．
【点睛】振子处于振幅最大处，加速度最大，振子处于平衡位置，速度最大，加速度为零．
13. 一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图甲所示，P是介质中的一个质点，图乙是质点P的振动图像．下列说法正确的是
A. 该波的振幅为8cm
B. 该波的波速为2m/s
C. 质点P的振动周期为1s
D. t=0时质点P沿y轴负方向运动
【答案】B
【解析】
【分析】根据振动图得到振幅和周期，由波动图得到波长，即可求得波速；根据振动图得到t=2s时质点P的振动方程，根据图乙可以判断t=0时刻质点的振动方向．
【详解】由图乙可知，振幅A=4cm，周期T=2s，故AC错误；由图甲可得：波长λ=4m，波速：，故B正确；由图乙可得：t=0s时，质点P向上振动，故D错误；故选B．
【点睛】一般根据振动图得到周期，由波形图得到波长，从而得到波速；可由传播方向得到振动方向，或根据振动图得到振动方程，从而得到波的传播方向．
14. 如图所示，一轻质弹簧下端系一质量为的物块，组成一竖直悬挂的弹簧振子，在物块上装有一记录笔，在竖直面内放置有记录纸。当弹簧振子沿竖直方向上下自由振动时，以速率水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图所示余弦型函数曲线形状的印迹，图中的、、、、为记录纸上印迹的位置坐标值，、分别是印迹上纵坐标为和的两个点。若空气阻力、记录笔的质量及其与纸之间的作用力均可忽略不计，则（）
A. 该弹簧振子的振动周期为
B. 该弹簧振子的振幅为
C. 在记录笔留下段印迹的过程中，物块所受合力的冲量为零
D. 在记录笔留下段印迹的过程中，弹力对物块做功为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A．弹簧振子振动一个周期，记录纸运动，则该弹簧振子的振动周期为
选项A正确；
B．该弹簧振子的振幅为
选项B错误；
C．在记录笔留下段印迹的过程中，弹簧振子从最高点到最低点，动量变化为零，则物块所受合力的冲量为零，选项C正确；
D．在记录笔留下段印迹的过程中，物块动能变化为零，合外力做功为零，则弹力和重力做功代数和为零，则弹力对物块做功不为零，选项D错误。
故选AC。
二、实验题（共18分）
15. “用单摆测量重力加速度”的实验中：
（1）用游标卡尺测量小球的直径，如图甲所示，测出的小球直径为___________mm；
（2）实验中下列做法正确的是___________；
A．摆线要选择伸缩性大些的，并且尽可能短一些
B．摆球要选择质量大些、体积小些的
C．拉开摆球，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔作为单摆周期T的测量值
D．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°。释放摆球，从平衡位置开始计时，记下摆球做30次全振动所用的时间t，则单摆周期。
（3）实验中改变摆长L获得多组实验数据，正确操作后作出图像为图乙中图线②。某同学误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，其它实验步骤均正确，作出的图线应当是图乙中___________（选填①、③、④）利用该图线求得的重力加速度___________（选填“大于”、“等于”、“小于”）利用图线②求得的重力加速度。
【答案】 ①. 14.5 ②. BD##DB ③. ③
④. 等于
【解析】
【详解】（1）[1]由图示游标卡尺可知，其示数为
（2）[2]A．为防止单摆运动中摆长发生变化，为减小实验误差，应选择弹性小的细线做摆线，摆线应适当长些，A错误；
B．为减小空气阻力对实验的影响，摆球要选择质量大些、体积小些的球，B正确；
CD．单摆在摆角小于时的运动是简谐运动，为减小周期测量的误差，应从摆球经过平衡位置时开始计时且测出摆球做多次全振动的时间，求出平均值作为单摆的周期，C错误，D正确。
故选BD。
（3）[3]由图乙所示图像可知，图线③在横轴上有截距，即T=0时，，说明图线③所对应的单摆摆长测量值大于零时才出现振动周期，可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L造成的。
[4]由单摆周期公式
可知
即图线的斜率
则重力加速度
由图乙所示图像可知，图线①与图线②平行，它们的斜率k相等，利用图线①求得的重力加速度等于利用图线②求得的重力加速度。
16. 某同学通过实验测量一个电阻的阻值。
(1)他先用多用电表对该电阻进行了初步测量。
他用电阻×1挡进行测量，指针位置如图1所示，则该电阻的阻值约为___________。
(2)在(1)基础上，他想用电压表和电流表更精确地测量这个电阻的阻值。
他找来如下器材：
电流表：量程0~0.6A，内阻约0.1；
电压表：量程0~3V，内阻约3 k；
滑动变阻器：最大阻值15，额定电流1.0 A；
电源：电动势3V，内阻约0.5；
开关一个，导线若干。
①为了减小实验误差，电流表和电压表的连接方法应该选用图2中的___________（选填“甲”或“乙”），采用这种方式测量的结果与真实值相比偏___________（选填“大”或“小”）。
②他在相关实验手册中，看到图3所示的两种滑动变阻器的连接方式，他选择了其中一种，经过实验他得到下表中的数据。
由数据可知，他选择的滑动变阻器的连接方式是图3中的___________（选填“甲”或“乙”）。你的判断依据是：___________。
【答案】 ①. 5 ②. 甲 ③. 小 ④. 乙 ⑤. 层级1：乙图是分压电路，采用分压电路Rx的电压可以从0开始变化。表中的数据U的最小值是0.10V，比较小，所以一定是采用了乙图。
层级2：若采用甲图，Rx的电压的最小值约为；若采用乙图，Rx的电压可以从0开始变化。表中的数据U的最小值是0.10V，所以一定是采用了乙图。
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]选用电阻×1挡进行测量，根据指针位置知该电阻的阻值约为5；
(2)①[2]电流表的内阻约0.1，比待测电阻小，而电压表的内阻约3 k，远大于待测电阻，故选用图甲电流表外接法相对误差较小；
[3]采用电流表外接法，由于电压表的分流作用，使得电流表的测量值大于真实值，因此可得测量的结果根据与真实值相比偏小；
②[4] [5]由数据可知，他选择的滑动变阻器的连接方式是图3中的“乙”图分压接法。依据如下：
层级1：乙图是分压电路，采用分压电路Rx的电压可以从0开始变化。表中的数据U的最小值是0.10V，比较小，所以一定是采用了乙图。
层级2：若采用甲图，Rx的电压的最小值约为；若采用乙图，Rx的电压可以从0开变化。表中的数据U的最小值是0.10V，所以一定是采用了乙图。
三、解答题（共4道题，共计40分，要求字迹清楚，书写规范，写出必要的文字说明）
17. 在如图所示的电路中，电源的电动势，内电阻，外电路的电阻。闭合开关后，求：
（1）电路中的电流；
（2）电源的路端电压；
（3）电源的输出功率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律
（2）电源的路端电压
（3）电源的输出功率
18. 如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为的小球（可视为质点）。现将此装置放在水平的匀强电场中，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成角。已知电场的范围足够大，空气阻力可忽略不计，重力加速度为g，，。
(1)请判断电场强度的方向，并求电场强度E的大小；
(2)求两点间的电势差；
(3)若在A点对小球施加一个拉力，将小球从A点沿圆弧缓慢向左拉起至与O点处于同一水平高度且该过程中细线始终张紧，则所施拉力至少要做多少功。
【答案】(1)水平向右，；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)带负电小球静止时电场力水平向左，与场强方向相反，所以电场强度方向水平向右
小球受重力、电场力和细线的拉力，根据平衡条件有
解得
(2)根据匀强电场中电势与场强关系可得
UAO=Elsin=
(3)小球从A点沿圆弧缓慢向左拉起至与O点处于同一水平高度的过程，由动能定理有
解得
19. 如图所示，A、B和M、N为两组平行金属板．质量为m、电荷量为+q的粒子，自A板中央小孔进入A、B间的电场，经过电场加速，从B板中央小孔射出，沿M、N极板间的中心线方向进入该区域．已知极板A、B间的电压为U0，极板M、N的长度为l，极板间的距离为d．不计粒子重力及其在a板时的初速度．
（1）求粒子到达b板时的速度大小v；
（2）若在M、N间只加上偏转电压U，粒子能从M、N间的区域从右侧飞出．求粒子射出该区域时沿垂直于板面方向的侧移量y；
（3）若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场，粒子恰好从N板的右侧边缘飞出，求磁感应强度B的大小和方向．
【答案】（1） （2） （3）,磁感应强度方向垂直纸面向外．
【解析】
【分析】（1）粒子在加速电场中加速，由动能定理可以求出粒子的速度．
（2）粒子在偏转电场中做类平抛运动，应用类平抛运动求出粒子的偏移量．
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，求粒子的轨道半径，应用牛顿第二定律可以求出磁感应强度．
【详解】（1）带电粒子在AB间运动，根据动能定理有
解得
（2）带电粒子在M、N极板间沿电场力方向做匀加速直线运动，有
根据牛顿第二定律有
带电粒子在水平方向上做匀速直线运动，有
联立解得
（3）带电粒子向下偏转，由左手定则得磁感应强度方向垂直纸面向外．
根据牛顿第二定律有
由图中几何关系有
解得
联立解得
【点睛】本题考查了带电粒子在电场与磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程是解题的前提与关键，应用动能定理、类平抛运动规律与牛顿第二定律即可解题．
20. 某游乐园中过山车以速度沿水平直轨道进入停车区时，先利用磁力刹车使速度很快降到；然后再利用机械制动装置刹车，使速度从最终降到0。关于磁力刹车原理，可以借助图甲模型来理解。水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，金属棒MN沿导轨向右运动的过程，对应过山车的磁力刹车过程。可假设MN的运动速度等于过山车的速度，MN所受的安培力等于过山车所受的磁场作用力；过山车在机械刹车过程中受到的阻力恒定，大小为f。已知过山车的质量为M，平行导轨间距离为l，整个回路中的等效电阻为R，磁感应强度大小为B；忽略磁力刹车时轨道摩擦阻力，不计空气阻力。
（1）求刹车开始速度为时，过山车所受磁场作用力的大小F；
（2）写出整个刹车过程中，过山车加速度大小a随速度v变化的关系，并在图乙中画出图线；
（3）求整个刹车过程中过山车的运动距离d。
【答案】（1）；（2）见解析所示；（3）
【解析】
【详解】(1)过山车所受的磁场力等于MN棒受到的安培力，刹车开始速度为时，有
联立可得
(2)因为过山车在机械刹车过程中受到的阻力恒定，所以速度从最终降到0过程中，加速度
是恒定的加速度；速度由减到的过程中；加速度为
加速度与v成正比关系，则加速度与速度的关系图线如图乙所示
(3)在机械刹车过程中，由速度位移关系式可得
则
在磁力刹车过程，由动量定理有
即
得到
即
整个刹车过程中过山车的运动距离
电压U/V
0.10
0.40
0.60
1.00
1.20
1.50
1.70
200
电流I/A
0.02
0.08
0.12
0.19
0.25
0.31
0.34
0.40