【物理】陕西省咸阳市永寿县2024-2025学年高二上学期第三次月考试题（解析版）

这是一份【物理】陕西省咸阳市永寿县2024-2025学年高二上学期第三次月考试题（解析版），共18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（共12小题，每小题4分，共48分。第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1. 使两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上和的电荷后，将它们固定在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为。现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为。则与之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】开始时，根据库仑定律可得
现用绝缘工具使两小球相互接触后，根据电量平分原理，可知各自带电为，距离为2a，根据库仑定律可得
故
故选D
2. 如图所示，是半径为的圆的内接正五边形，当在顶点、、、、处各固定一带电荷量为的点电荷时，点的电场强度为零；若在处改为固定一带电荷量为-3Q的点电荷，、、、各处点电荷不变，则圆心处的电场强度大小为（静电力常量为）（ ）

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】初始时，O点的电场强度大小为零，若取走e处的点电荷，则其余点电荷在O处产生的合电场强度大小为
方向O→e；若在e处换上电荷量为-3Q的点电荷，则该点电荷在O处产生的电场强度大小为
方向O→e，因此方向相同叠加而得，圆心O处的电场强度大小
故选A。
3. 图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0．一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV．当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为-8 eV时，它的动能应为（ ）
A. 8 eVB. 13 eVC. 20 eVD. 34 eV
【答案】C
【解析】由题意，电荷经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV，动能减小为21eV．而相邻的等势面之间的电势差相等，电荷在相邻等势面间运动时电场力做功相等，电势能变化量相等，则电荷从3等势面到4等势面时，动能减小7eV，电势能增大，等势面3的电势为0，电荷经过b时电势能为7eV，又由题，电荷经b点时的动能为5eV，所以电荷的总能量为E=Ep+Ek=7eV+5eV=12eV，其电势能变为-8eV时，根据能量守恒定律得到，动能应为20eV．
A．8 eV，与结论不相符，选项A错误；B．13 eV，与结论不相符，选项B错误；C．20 eV，与结论相符，选项C正确；D．34 eV，与结论不相符，选项D错误；
4. 分析如图所示的电路（电流表内阻不计），下列说法正确的是（ ）
A. 四个电阻为并联关系
B. 四个电阻为串联关系
C. A1的示数为通过R2和R3的电流之和
D. A2的示数为通过R3和R4的电流之和
【答案】C
【解析】AB．设R1、R2之间为c点，电流表相当于导线，则R1、R2、R3三个电阻均接在a、c两点之间，即R1、R2、R3三个电阻并联后与R4串联，AB错误；
C．对电路分析可知，A1示数为通过R2和R3的电流之和，C正确；
D．对电路分析可知，A2的示数为通过R1和R2的电流之和，D错误。
故选C。
5. 有两个同种材料制成的导体，两导体是横截面为正方形的柱体，柱体高均为，大柱体柱截面边长为，小柱体柱截面边长为，现将大小柱体串联接在电压上，已知通过导体电流方向如图所示，大小为，则导体电阻率（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据电阻定律
可得
根据欧姆定律有
解得
故选B。
6. 如图所示，圆形区域直径MN上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小相同。现有两个比荷相同的带电粒子a、b，分别以、的速度沿图示方向垂直磁场方向从M点入射，最终都从N点离开磁场，则（ ）
A. 粒子a、b可能带异种电荷
B. 粒子a从N点离开磁场时的速度方向一定与初速度的方向垂直
C. 可能为2:1
D. 一定为1:1
【答案】C
【解析】A．两粒子都从M点入射从N点出射，则a粒子向下偏转，b粒子向上偏转，由左手定则可知两粒子均带正电，故A错误；
B．设磁场半径为R，将MN当成磁场边界，两粒子均与边界成45°入射，由运动对称性可知出射时与边界成45°，则一次偏转穿过MN时速度偏转90°；同理第二次穿过MN时速度方向再次偏转90°与初速度方向平行，选项B错误；
CD．两粒子可以围绕MN重复穿越，运动有周期性，设a粒子重复k次穿过MN，b粒子重复n次穿过MN，由几何关系可知
()
()
由洛伦兹力提供向心力
可得
而两个粒子的比荷相同
可知
如，时
如，时
则v1:v2可能为1:1或2:1，故C正确，D错误。
故选C。
7. 如图所示，一半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为、电荷量为的负电荷。（重力忽略不计）以速度沿正对着圆心的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了角。磁场的磁感应强度大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】轨迹图，如图所示
由几何关系可知，圆心角，则由几何关系
根据洛伦兹力提供向心力，有
联立解得
故选B。
8. 如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，R0=3Ω，R1=7.5Ω，R2=3Ω，R3=2Ω，电容器的电容C=2μF。开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合时，电容器上极板带正电
B. 开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3V
C. 将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10－6C
D. 将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10－6C
【答案】D
【解析】AB．开关S闭合时的等效电路图如图甲所示，电容器C两端电压等于两端电压，已知总电阻
由闭合电路欧姆定律可知干路电流
路端电压
则
此时电容器所带电荷量
且上极板带负电，下极板带正电，故AB错误。
CD．开关S断开时的等效电路图如图乙所示电容器C两端电压等于两端电压，此时
电容器所带电荷量
且上极板带正电，下极板带负电，故通过的电荷量
故C错误，D正确。
故选D。
9. 某同学将一直流电源的总功率PE，输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的、、所示，下列判断正确的是（ ）
A. 直线表示电源的图线
B. 曲线表示电源的图线
C. 电源的电动势，内阻
D. 电源的最大输出功率
【答案】ACD
【解析】AB．电源消耗的总功率为
故直线表示电源的图线，故A正确，B错误；
C．电源内阻消耗的功率为
应为开口向上的曲线，故c表示图线；由图可知，当I=2A时，，根据，
可得，
故C正确；
D．电源的输出功率
变形得
当I=1A时，输出功率最大为，故D正确。
故选ACD。
10. 如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是（ ）
A. L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B. L3所受磁场作用力的方向与 L1、L2所在平面垂直
C. L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
D. L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
【答案】BC
【解析】A．根据右手螺旋定则，结合矢量合成法则，则、通电导线在处的磁场方向如下图所示
再根据左手定则，那么所受磁场作用力的方向与、所在平面平行，故A错误；
B．同理，根据右手螺旋定则，结合矢量合成法则，则、通电导线在处的磁场方向如下图所示
再根据左手定则，那么所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直，故B正确；
CD．由选项A分析可知，、通电导线在处的合磁场大小与通电导线在处的合磁场相等，设各自通电导线在其他两点的磁场大小为，那么由几何关系得L1、L2和L3三处磁场之比为
根据得L1、L2和L3单位长度所受磁场作用力大小之比为，故C正确，D错误。
11. 如图所示，边长为l的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为，带电量为的粒子以平行于方向的初速度从中点点射入，从的中点点射出。则下列说法不正确的是（ ）

A. 磁感应强度
B. 粒子带正电
C. 若仅减小入射速度，则粒子在磁场中运动的时间可能等于
D. 若仅增大入射速度，则粒子在磁场中运动的时间可能大于
【答案】ABD
【解析】A．由题知粒子轨迹半径为，根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得
故A错误，符合题意；
B．粒子向下偏转，根据左手定则可知粒子带负电，故B错误，符合题意；
C．若仅减小入射速度，粒子可能从ed边射出，此时时间为半个周期，则有
故C正确，不符合题意；
D．D．若粒子恰好从f点射出时，时间
为
则当速度增大时，粒子从f点的右侧射出磁场，此时时间小于，故不可能大于，故D错误，符合题意。
故选ABD。
12. 如图所示，空间存在方向垂直于xOy平面的匀强磁场，在的区域，磁感应强度的大小为B，方向向外：在的区域，磁感应强度的大小为，方向向里。一质量为m、电荷量为的电子（不计重力）以速度从坐标原点O沿x轴正方向射入磁场，当电子的速度方向再次沿x轴正方向时（ ）
A. 电子运动的最短时间为
B. 电子运动的最短时间为
C. 电子与O点间的最短距离为
D. 电子与O点间的最短距离为
【答案】BD
【解析】电子先在的区域运动半周，再在的区域运动半周，当速度方向再次沿x轴正方向时，运动的最短时间为
与O点间的最短距离为
故BD项正确，AC项错误。
故选BD。
二、实验题（每空2分，共16分）
13. 有一根细长而均匀的金属管线，横截面如图1所示，外边界为圆形，因管内中空部分截面形状不规则，无法直接测量。已知这种金属的电阻率为，现设计一个实验方案，则测量中空部分的横截面积。步骤如下：
（1）用刻度尺测出该金属管线的长度为L，用游标卡尺测出外截面的直径D如图2所示，则___________cm；
（2）利用如图3所示电路研究一定长度该金属管线的电阻，将拨向1，接通，调节，使电流表指针偏转到适当位置，记下此时的读数I；然后将拨向2，保持阻值不变，调节，使电流表的读数为___________，记下此时的读数为，则金属管线的电阻值为___________；
（3）用上述测量的物理量符号，则金属管线内部中空部分横截面积为___________（用、、D、L表示）。
【答案】（1）0.825 （2）I （3）
【解析】（1）[1]游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上游标尺的读数（mm的小数位），由图可读出为
（2）[2]该实验测电阻的原理为等效替代法，因此电流表的读数应不变，仍然调为I；
[3]金属管线的电阻值与记下此时的读数相等为。
（3）[4]设外截面的横截面积为S，则有
解得
14. 手机电池多为锂电池，这种电池的电动势并不是一个定值，刚充满的电池电动势约 4.2V，在使用过程中降低到3.2V时建议终止放电。为尽可能精确地测量出某手机电池刚充满电时的电动势，可供选用的器材如下：
A．电流表A：量程 0~0.6A、内阻约为0.6Ω
B．电压表V：量程 0~15V、内阻约为3kΩ
C．滑动变阻器R：最大阻值10Ω
D．电阻箱R：0~999.9Ω
E．待测手机电池E
F．一个开关及导线若干
（1）为使实验具有尽可能高的精度，下列电路中，应选用___________；
A．B．
C．D．
（2）根据设计的电路，用图像法处理数据，为保证得到的图像为直线，应作___________随___________变化的图像；
（3）若已知该图像斜率的绝对值为k，纵截距的绝对值为b，则电源电动势的大小为___________。
【答案】（1）D （2）##I-1 R （3）##k-1
【解析】（1）[1]因为提供的电压表量程相对所测电动势而言过大，使得测量过程中电压读数误差较大，所以应选用电流表与电阻箱串联来设计电路，通过改变R而获取I，根据闭合电路欧姆定律构建方程并作出图线即可测得电源电动势和内阻。
故选D。
（2）[2]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
为保证得到的图像为直线，应作随R变化的图像。
（3）[3]由题意可得
所以电源电动势的大小为
三、计算题（每题9分，共36分）
15. 如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域，场强E＝3×104N/C，在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m＝5×10－3kg的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的夹角＝60°（g取10m/s2）。试求：
（1）小球的电性和电荷量；
（2）悬线的拉力大小。
【答案】（1）正电；；（2）0.1N
【解析】（1）匀强电场方向水平向右，小球受电场力向右，故小球带正电。
受力分析如图所示
由平衡条件有
解得
（2）由平衡条件得
16. 如图所示，电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω.
（1）滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？
（2）滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，滑动变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？
【答案】（1）0， W；（2）2 Ω，W
【解析】（1）定值电阻R0上消耗的功率
R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R＝0时，R0上消耗的功率最大，即
（2）将电阻R0和电源等效成新的电源，滑动变阻器上消耗的功率就是等效电源的输出功率，当R＝r＋R0＝2 Ω时，滑动变阻器上消耗的功率最大，为
17. 如图所示，长L＝0.20 m的丝线的一端拴一质量为m＝1.0×10－4kg、带电荷量为q＝1.0×10－6C的小球，另一端连在一水平轴O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整个装置处在竖直向上的匀强电场中，电场强度E＝2.0×103N/C.现将小球拉到与轴O在同一水平面上的A点，然后无初速度地将小球释放，取g＝10 m/s2.求：
（1）小球通过最高点B时速度的大小；
（2）小球通过最高点时，丝线对小球拉力的大小.
【答案】（1）2 m/s （2）3.0×10－3N
【解析】（1） qeL-mgL=
v=2m/s
（2）F+mg-qE= mv2L
F=3×10-3N
本题考查圆周运动，小球在运动过程中应用动能定理可求得末速度大小，在最高点，小球由重力电场力和绳子的拉力提供向心力，列公式可得
18. 如图，为平面直角坐标系，在轴与直线间存在垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为，一质量为、带电量为的正粒子，从轴上坐标为（0，L）的点，以某一速度垂直于轴射入磁场，经过直线上坐标为（，）的点射出磁场，之后再经过轴上的点（图中未标出），不计带电粒子的重力，求：
（1）带电粒子射入磁场的速度；
（2）带电粒子从点运动到点所用时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）带电粒子运动轨迹如图
设带电粒子运动半径为，由几何关系可知，
可得
根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得
（2）带电粒子的周期为
带电粒子从到运动的时间为
由几何关系可得
从到运动的时间为
带电粒子从点运动到点所用时间