北京市2024_2025学年高二物理上学期12月月考试卷含解析 (1)

这是一份北京市2024_2025学年高二物理上学期12月月考试卷含解析 (1)，共21页。试卷主要包含了 北京地铁已全线装备心脏除颤仪，5C， 图甲是洛伦兹力演示仪的示意图等内容，欢迎下载使用。
A. 试探电荷q的受力方向，决定了电场强度的方向
B. 电流元的受力方向，决定了磁感应强度的方向
C. 试探电荷q置于电场中某处，所受电场力为零，该处的电场强度有可能不为零
D. 电流元置于磁场中某处，所受安培力为零，该处的磁感应强度有可能不为零
【答案】D
【解析】
【详解】A．电场强度只与电场本身的性质有关，与是否放入试探电荷无关，故A错误；
B．磁感应强度只与磁场本身的性质有关，与电流元的受力方向无关，故B错误；
C．试探电荷q置于电场中某处，所受电场力零，根据
可知，该处电场强度一定为零，故C错误；
D．电流元置于磁场中某处，所受安培力为零，该处的磁感应强度有可能不为零，电流元在磁场中的受力方向可由左手定则判断，当磁场不为零，且电流元与磁场平行时，电流元将不受磁场力的作用，故D正确。
故选D。
2. 北京地铁已全线装备心脏除颤仪（AED），如图所示。其工作原理是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某心脏除颤仪的电容为10μF。充电至5kV电压，如果电容器在10ms时间内放电至两极板之间的电压为0，则（ ）

A. 这次放电的电量为50C
B. 这次放电的电量为0.5C
C. 该过程通过人体的平均电流为5A
D. 该过程通过人体的平均电流为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据电容的定义式可得，电容器上的电荷量为
由于放电结束后电压为零，则这次放电的电量等于原来电容器上的总电荷量为0.05C，故AB错误；
CD．根据电流的定义式可得，该过程通过人体的平均电流为
故C正确，D错误。
故选C。
3. 某学习小组利用如图所示电路研究某手持小风扇的电动机性能。调节滑动变阻器R，测得风扇运转时电压表示数为2.0V，电流表示数为0.20A；扇叶被卡住停止转动时，电压表示数为1.25V，电流表的示数为0.50A。下列说法正确的是（ ）
A. 电动机线圈的电阻为10Ω
B. 风扇运转时输出的机械功率为0.3W
C. 风扇运转时线圈的发热功率为0.4W
D. 与扇叶被卡住时相比，风扇运转时电源的总功率更大
【答案】B
【解析】
【详解】A．扇叶被卡住时
A错误；
B．风扇运转时输出的机械功率为
B正确；
C．风扇运转时线圈的发热功率
C错误；
D．扇叶被卡住时，电源的总功率
风扇运转时电源的总功率
扇叶被卡住时电源的总功率更大，D错误。
故选B。
4. 如图所示的图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，直线b为某一电阻两端电压与电流的关系。用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，下列说法不正确的是（ ）
A. 电阻R的阻值为2.0ΩB. 电源电动势为4.0V
C. 电源内阻为1.0ΩD. 电阻R消耗电功率为2.0W
【答案】C
【解析】
【详解】A．该电阻阻值为
A正确；
B．根据闭合电路欧姆定律
可知
B正确；
C．根据闭合电路欧姆定律
可知
电源内阻为斜率
C错误；
D．用该电源直接与电阻R连接成闭合电路的电流为交点对应的电流
电阻R消耗电功率为
D正确。
本题选不正确的，故选C。
5. 已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大，并且光照越强其阻值越小。利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源电动势E、内阻r及电阻R的阻值均不变。当光照强度增强时，则（ ）
A. 电灯L变亮B. 电流表读数减小
C. 电阻R的功率增大D. 电源的输出功率一定增大
【答案】C
【解析】
【详解】B．光照强度增强时，光敏电阻的阻值减小，电路总阻值减小，由闭合电路欧姆定律，干路电流
增大，电流表读数增大。B错误；
A．路端电压
减小，电灯L功率
减小，电灯L变暗。A错误；
C．流经电灯L的电流
减小。流经电阻R的电流
变大。电阻R的功率
变大。C正确；
D．当外电阻与电源内阻越接近电源输出功率越大，由于不知外电阻与电源内阻的关系，所以无法确定电源功率的变化。D错误。
故选C。
6. 线圈与电流表相连，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入或从线圈中抽出时，电流表的指针发生了偏转。实验中观察到，当把磁铁N极向线圈中插入时，电流表指针向右偏转。下列操作中，同样可使电流表指针向右偏转的是（ ）
A. 保持磁铁N极处在线圈中静止
B. 把磁铁的N极从线圈中抽出
C. 把磁铁的S极从线圈中抽出
D. 把磁铁的S极向线圈中插入
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知，当穿过线圈的原磁场向下，且磁通量变大时，电流表指针向右偏转
A．保持磁铁N极处在线圈中静止，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转，故A错误；
B．把磁铁的N极从线圈中抽出，穿过线圈的原磁场向下，磁通量减小，电流表指针向左偏转，故B错误；
C．把磁铁的S极从线圈中抽出，穿过线圈的原磁场向上，磁通量减小，电流表指针向右偏转，故C正确；
D．把磁铁的S极向线圈中插入，穿过线圈的原磁场向上，磁通量变大，电流表指针向左偏转，故D错误。
故选C。
7. 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。
8. 如图是法拉第圆盘发电机的示意图，铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片分别与转动轴和圆盘的边缘接触，使圆盘转动，电阻R中就有电流通过。下列说法正确的是（ ）
A. 仅改变圆盘转动的角速度，通过的电流保持不变
B. 仅改变磁场的磁感应强度，通过的电流保持不变
C. 仅断开电阻，两铜片间电势差为零
D. 同时改变磁场方向和圆盘的转动方向，通过R的电流方向不变
【答案】D
【解析】
【详解】AB．因感应电动势
而
则有
所以仅改变圆盘转动的角速度或仅改变磁场的磁感应强度，都会使通过R的电流发生变化，故AB错误；
C．仅断开电阻R，铜盘仍然转动，则铜条依然切割磁感线产生感应电动势，两铜片C、D间依然有电势差，而电路中由于电阻的R断开没有电流，故C错误；
D．由右手定则可知，同时改变磁场方向和圆盘的转动方向，感应电动势正负极不变，通过R的电流方向不变，故D正确。
故选D。
9. 图甲是洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪可以发射电子束，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。图乙是励磁线圈的原理图，两线圈之间产生匀强磁场，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行，线圈中电流越大磁场越强。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U和励磁线圈的电流I来调节。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹是圆形。下列操作一定能使电子束径迹半径变大的是（ ）
A. 增大U同时减小IB. 增大U同时增大I
C. 减小U同时减小ID. 减小U同时增大I
【答案】A
【解析】
【详解】电子被加速电场加速，由动能定理
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力充当向心力
解得电子束径迹半经为
增大同时减小可让半径变大，而减小励磁线圈的电流可减小磁感应强度。故让半径变大的方式是增大同时减小。
故选A。
10. 每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将（ ）
A 向东偏转B. 向南偏转C. 向西偏转D. 向北偏转
【答案】A
【解析】
【详解】赤道上地磁场水平向北，粒子带正电且速度垂直地面向下，根据左手定则可知，粒子受到的洛伦兹力方向水平向东，所以，粒子向东偏转。
故选A
11. 如图所示，一个正电荷由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电荷质量为m，电荷量为q，加速电场电压为。偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。不计正电荷所受重力，下列说法正确的是（ ）
A. 正电荷从加速电场射出时具有的速度
B. 正电荷从偏转电场射出时具有的动能
C. 正电荷从偏转电场射出时速度与水平方向夹角的正切值
D. 正电荷从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离
【答案】C
【解析】
【详解】A．在加速电场中，根据动能定理知
代入得
A错误；
B．根据动能定理知
代入得
B错误；
C．正电荷从偏转电场射出时速度与水平方向夹角的正切值为
沿垂直板面方向速度为
代入得
C正确；
D．由类平抛运动知，正电荷从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离
水平方向
代入得
D错误；
故选C。
12. 如图所示，宽为l的光滑金属导轨与水平面成θ角，质量为m、长为l的金属杆ab水平放置在导轨上，空间存在着匀强磁场。当金属杆中通过的电流为I时，金属杆保持静止，重力加速度为g。该磁场的磁感应强度（ ）

A. 可能方向竖直向上，大小为
B. 可能方向竖直向下，大小为
C. 存在最小值且大小为，方向垂直于导轨平面向上
D. 存在最小值且大小为，方向沿导轨平面向上
【答案】C
【解析】
【详解】A．若磁感应强度方向竖直向上，对金属杆受力分析
由金属杆静止可得
解得磁感应强度
A错误；
B．若磁感应强度方向竖直向下，根据左手定则，安培力方向水平向左，金属杆不可能静止，B错误；
CD．对金属杆受力分析可知当安培力垂直于支持力时，安培力有最小值，由
此时磁感应强度有最小值，如图

则
解得磁感应强度最小值
由左手定则，方向为垂直轨道平面向上，C正确，D错误。
故选C。
13. 如图所示，一块长方体半导体材料置于方向垂直于其前表面向里匀强磁场中，磁感应强度大小为B。当通以从左到右的恒定电流I时，半导体材料上、下表面电势分别为。该半导体材料垂直电流方向的截面为长方形，其与磁场垂直的边长为a、与磁场平行的边长为b,半导体材料单位体积内自由移动的带电粒子数为n,每个粒子的带电量大小为q。那么（ ）
A. 若，则半导体中自由移动的粒子带负电
B. 若,则半导体中自由移动的粒子带正电
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则知粒子受到的洛伦兹向上，若，判断知半导体中自由移动的粒子带正电，故A错误；
B．根据左手定则知粒子受到的洛伦兹向上，若，判断知半导体中自由移动的粒子带负电，故B错误；
CD．取上表面与比下表面的电势差为，粒子平衡时不再向极板移动，
解得
因为电流
解得
故C正确，D错误。
故选C。
14. 某电子秤的原理简图如图所示。AB为一均匀的滑动变阻器，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，轻质弹簧上端与P1及秤盘底部相连，下端固定。弹簧原长时P1、和P2均指在A端。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上就能显示出被称物体的质量。已知弹簧的劲度系数为k，托盘质量为，电源电动势为E，内阻不计。重力加速度为g。在托盘上未放物体时需要先校准零点，即未放被称物体时电压为零。则（ ）
A. 校准零点时，不需要移动滑动头P2
B. 校准零点时，两滑动头间的距离为
C. 滑动头P1滑至B端时，被称物体的质量为
D. 被称物体的质量m与两滑动头间电压U的关系为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．未放被称物体时电压为零，即P1、P2两点等势，校准零点时，需要移动滑动头P2，让两滑动头间的距离为0，故AB错误；
C．放被称物体质量为m1时P1滑至B端，则有
解得
故C错误；
D．未放被称物体时，两滑动头P1、P2距A点的距离为x0
放被称物体质量为m时，两滑动头P1、P2间距离为x，有
由欧姆定律知两滑动头P1、P2间的电压为
又由
联立解得
故D正确。
故选D。
二、实验题（18分）
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，将多用电表的选择开关置于“×1”位置，粗测金属丝的电阻。下列实验步骤正确的操作顺序为__________（填写各实验步骤前的字母）。
A.将选择开关置于“×1”位置
B.将选择开关置于“OFF”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D.将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
（2）用伏安法测量约5Ω左右的金属丝的阻值，实验室备有下列器材可供选择：
A.电压表（量程0~3V，内阻约15kΩ） B.电压表（量程0~15V，内阻约75kΩ）
C.电流表（量程0~3A，内阻约0.2Ω） D.电流表（量程0~0.6A，内阻约1Ω）
E.滑动变阻器R1（0~20Ω，0.6A） F.滑动变阻器R2（0~2000Ω，0.6A）
G.电池组E（电动势3V） H.开关S，导线若干
若为了能测得多组实验数据，并尽可能提高测量精度，电压表应选用_________，电流表应选用_________，滑动变阻器应选用_________，（填写器材前面的字母），用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某次测量结果如图1所示，其读数应为_________mm。
（3）某兴趣小组用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的多组电流I和电压U的数值，并分别描绘了U—I图像，如图所示。其中，用电流表外接法得到的是用___________（填写“实线”或“虚线”）表示的图像，并由此得到这段铅笔芯的电阻值为__________Ω。（保留两位有效数字）
【答案】（1）ADCB
（2） ①. A ②. D ③. E ④. 0.296##0.295##0.297
（3） ①. 虚线 ②. 3.2
【解析】
【小问1详解】
用多用电表欧姆挡测电阻时，正确的顺序为：选择倍率，欧姆调零，测量电阻，关闭多用电表。故正确顺序为ADCB。
【小问2详解】
[1][2]电源电动势为，通过待测电阻的最大电流为
为尽可能提高测量精度，电压表应选A，电流表应选D；
[3]为了能测得多组实验数据，待测电阻两端电压变化范围应尽可能大，所以滑动变阻器应连接为分压式，为方便调节，应选择阻值较小的滑动变阻器，即滑动变阻器应选E；
[4]螺旋测微器的读数为
【小问3详解】
[1]将电流表内接时，电压的测量值偏大，电流的测量值准确，所以电阻测量值偏大；将电流表外接时，电压的测量值准确，电流的测量值偏大，所以电阻的测量值偏小，因图像的斜率表示电阻，故用电流表外接法得到的是用虚线表示的图像；
[2]由图中虚线表示的图像求得这段铅笔芯的电阻值为
16. 利用如图甲所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
（1）现有电压表（0~3V）、开关和导线若干，以及下列器材：
A.电流表（0~0.6A）
B.电流表（0~3A）
C.滑动变阻器（0~20）
D.滑动变阻器（0~100）
实验中电流表应选用______；滑动变阻器应选用______。（选填相应器材前的字母）
（2）实验中，某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上，请
标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线。（ ）
（3）根据图乙可得出干电池的电动势E =__________V，内电阻r =__________Ω（结果保留小数点后两位）。
（4）考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，本实验是存在系统误差的。关于该实验的系统误差，下列分析正确的是__________
A.电流表的分压作用导致该实验产生系统误差
B.电压表的分流作用导致该实验产生系统误差
C.电流表内阻的大小对系统误差没有影响
D.电压表内阻的大小对系统误差没有影响
（5）在实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U、电源的总功率P都将随之改变。以下三幅图中能正确反映P- U关系的是__________
A. B. C. D.
组别
1
2
3
4
5
6
I/A
0.12
0.21
0.31
0.36
0.49
0.57
U/V
1.38
1.31
1.24
1.14
1.11
1.05
【答案】 ①. A ②. C ③. ④. 1.47（1.46~1.48） ⑤. 0.74（0.72~0.76） ⑥. BC ⑦. A
【解析】
【详解】（1）[1][2]一节干电池的电动势约为1.5V，只要保证电路总电阻不小于2.5Ω即可用0.6A量程（精确度高）的电流表，滑动变阻器阻值要满足这个条件很容易，故电流表选A；实验误差来自于电压表分流，所以选用总阻值小的滑动变阻器，故选C。
（2）[3]
（3）[4][5] U-I图线的纵截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻，即
，
（4）[6]由于电压表的分流作用，导致电流表示数小于通过电源的实际电流，导致产生系统误差，电压表内阻越大，分流越少，电流表示数误差就越小；电流表内阻大小对系统误差没有影响，不会导致两电表读数出现误差。故选BC。
（5）[7] 电压表测量路端电压，其示数U随滑动变阻器的阻值增大而增大；电源总功率为
可见：电源总功率P与电压表示数U成单调递减的一次函数，故图像选A。
三、计算题（40分）
17. 如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ固定在水平面上，其间距为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接一阻值为R的电阻，在导轨上有一金属杆ab，其电阻值为r，杆ab长度恰与导轨间距相等，在杆ab上施加水平拉力使其以速度v向右匀速运动，运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，设金属导轨足够长，不计导轨电阻和空气阻力，求：
(1)金属杆ab产生的感应电动势E；
(2)金属杆ab两端的电压Uab；
(3)拉力做功的功率P。
【答案】(1)BLv；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势为
(2)金属杆ab中电流为
金属杆ab两端电压为
解得
(3)拉力大小等于安培力大小
拉力的功率
解得
18. 长为L的轻质绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为的小球（可视为质点），如图所示，在空间施加沿水平方向的匀强电场（图中未画出），小球静止在A点，此时细线与竖直方向夹角，已知， ，电场的范围足够大，重力加速度为g。
(1)求匀强电场的电场强度大小E；
(2)保持细线始终张紧，将小球从A点拉起至与O点处于同一水平高度的B点，求A、B两点间的电势差U；将小球由B点静止释放，求小球运动至A点时速度的大小v。
【答案】(1)；(2)，
【解析】
【详解】(1)小球静止在A点时受力平衡，根据平衡条件
解得
(2)匀强电场方向水平向左，A、B两点沿电场线方向距离为
根据电势差与场强的关系
解得
小球从B点运动至A点的过程中，根据动能定理
解得
19. 如图所示是一种质谱仪的原理图，离子源(在狭缝S1上方，图中未画出)产生的带电粒子经狭缝S1与S2之间的电场加速后，进入P1和P2两板间相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域．沿直线通过狭缝S3垂直进入另一匀强磁场区域，在洛伦兹力的作用下带电粒子打到底片上形成一细条纹．若从离子源产生的粒子初速度为零、电荷量为+q、质量为m，S1与S2之间的加速电压为U1，P1和P2两金属板间距离为d，两板间匀强磁场的磁感应强度为B1，测出照相底片上的条纹到狭缝S3的距离L．求：
（1）粒子经加速电场加速后的速度v1；
（2）P1和P2两金属板间匀强电场的电压U2；
（3）经S3垂直进入的匀强磁场的磁感应强度B2.
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【详解】试题分析：（1）在加速电场中，根据动能定理求出加速后的速度；（2）带电粒子在P1和P2两金属板间运动时，电场力与洛伦兹力平衡，由此求出电压；（3）在匀强磁场中偏转，根据洛伦兹力提供向心力求出磁感应强度．
（1）带电粒子在S1和S2两极板间加速，根据动能定理有：
解得：加速后的速度
（2）带电粒子在P1和P2两金属板间运动时，电场力与洛伦兹力平衡：
解得：
（3）带电粒子在磁场中运动，做匀速圆周运动，据牛顿第二定律有：，又
解得：
【点睛】粒子在速度选择器中的运动可以分为匀加速直线运动、匀速运动和匀速圆周运动，根据不同阶段的运动的特点来分类解决．
20. 回旋加速器在核技术、核医学等领域得到了广泛应用，其原理如图所示。和是两个中空的、半径为R的半圆金属盒，接在电压恒为U的交流电源上，位于圆心处的质子源A能产生质子（初速度可忽略，重力不计，不考虑相对论效应），质子在两盒狭缝间的电场中运动时被加速。、置于与盒面垂直的、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。已知质子的质量为m，带电量为q。
（1）求质子被回旋加速器加速能达到的最大速率。
（2）求质子获得最大速度的过程中在回旋加速器中被加速的次数n；并估算质子在回旋加速器中运动的时间t。（不计质子在电场中的加速时间）
（3）利用静电偏转器可将加速后的质子从加速器中引出。已知质子被引出前在磁场中做圆周运动的半径为R、圆心为的圆心，如图所示，静电偏转器由一对圆心在、距离很近的弧形电极、构成，厚度不计。两电极间加有沿弧形电极半径方向的电场，使得质子做圆周运动的半径增加为离开加速器。求偏转电场场强E的大小和方向。
【答案】（1）；（2），；（3），方向沿半径向外
【解析】
【详解】（1）设粒子做圆周运动的半径为，洛伦兹力提供向心力，有
得
粒子的最大速度对应最大的运动半径，即
（2）根据动能定理有得
得
设粒子在磁场中的运行周期为，有
不计质子在两盒缝隙间加速运动的时间，则质子在磁场中运动的时间约为
得
（3）洛伦兹力与电场力合力提供向心力，由于速率不变，半径变大，所以向心力减小，则电场力沿半径向外。有
得
场强方向沿半径向外。