山西省名校联考2020-2021学年高二上学期12月月考物理试题 Word版含答案

山西省名校联考2020-2021学年高二上学期12月月考物理试题 Word版含答案

山西名校 2020～2021 学年度高二 12 月月考 物 理 考生注意： 1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分 100 分，考试时间 90 分钟。 2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案 标号涂黑；非选择题请用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书．．．．．．． 写的答案无效．．．．．．，在试题卷．．．．、草稿纸上作答无效．．．．．．．．。 3.本卷命题范围：选修 3—1。 一、选择题：本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.在每小题给出的四个选项中，第 1～8 题只有一个选项 正确，第 9～12 题有多个选项正确，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.我国第 21 次南极科考队在南极观看到美丽的极光.极光是由来自太阳的高能带电粒子流与大气分子剧烈碰 撞或摩擦，从而激发大气分子发出各种颜色的光.假设科考队员站在南极极点附近，观测到带正电粒子从右 向左运动，则粒子受到磁场力的方向是（ ） A．向前 B．向后 C．向上 D．向下 2.如图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的 电子束将（ ） A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸外偏转 D．向纸里偏转 3.如图所示，两根相互平行的长直导线分别通有大小和方向相同的电流 I，a、b、c、d为导线某一横截面所 在平面内的四点，且 a、b、c与两导线共面；b点与两导线的距离相等，b、d的连线与导线所在平面垂直， 则磁感应强度可能为零的点是（ ） A．d点 B．c点 C．b点 D．a点 4.质量为 m的通电细杆置于倾角为θ的光滑导轨上，有垂直于纸面向里的电流 I通过细杆，在如图所示的 A、 B、C、D四个图中，能使细杆沿导轨向上运动的磁感应强度最小的是（ ） A B． C D 5.如图所示，两个单匝线圈 a、b的半径分别为 r和 2r .圆形匀强磁场 B的边缘恰好与 a线圈重合，则穿过 a、 b两线圈的磁通量之比为（ ） A．1: 4 B．4 :1 C．1: 2 D．1:1 6.在如图所示的电路中，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向左移动一段距离，待电路稳定后，与滑片移动前 比较（ ） A．灯泡 L变暗 B．电容器 C上的电荷量不变 C．电源消耗的总功率变大 D．电阻 0R 两端电压变大 7.如图所示，一带电粒子自 A点以初速度 0v 平行于等势面射入电场，其运动轨迹如虚线 AB所示.图中 a、b、 c、d为电场的四个等势面，且其电势关系为 a b c d      ，不计粒子重力，则（ ） A．粒子一定带负电 B．粒子一定做匀速圆周运动 C．粒子从 A到 B的运动过程中，动能先减小后增大 D．粒子从 A到 B的运动过程中，电势能不断减小 8.有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示.其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒 经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符.不必考虑墨汁微 粒的重力，为了使打在纸上的字迹缩小，下列措施可行的是（ ） A．减小墨汁微粒的比荷 B．增大墨汁微粒所带的电荷量 C．增大偏转电场的电压 D．减小墨汁微粒的喷出速度 9.关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（ ） A．磁铁能产生磁场，电流不能产生磁场 B．磁感线可以表示磁场的方向和强弱 C．磁感线从磁体的 N极出发，终止于磁体的 S极 D．同一磁场的两条磁感线不可能相交 10.如图所示，螺线管、蹄形铁芯、长直导线 AB均相距较远.当开关闭合后，小磁针 N极（黑色的一端）的 指向正确的是（ ） A．a B．b C．c D．d 11.如图，在绝缘光滑水平面上的 C点固定一个正点电荷甲，另一个带负电的小球乙仅受甲的库仑力作用沿 椭圆轨道 I运动（甲、乙均可视为质点），C点是椭圆轨道的一个焦点.小球乙在某一时刻经过 A点时因速度 大小突然发生改变（电量不变）而进入以 C为圆心的圆形轨道∏做匀速圆周运动，以下说法正确的是（ ） A．在甲电荷的电场中，轨道 I上的各点，D点的电势最低 B．乙球在轨道 I运动时，经过 D点时系统的电势能最大 C．乙球在两个轨道运动时，经过 A点的加速度大小相等 D．乙球从轨道 I进入轨道∏运动时，系统的总能量不变 12.如图所示，M、N为两个同心金属圆环，半径分别为 1R 和 2R ，两圆环之间存在着沿金属环半径方向的电 场，N环内存在着垂直于环面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，N环上有均匀分布的 6 个小孔，从 M 环的内侧边缘由静止释放一质量为 m、电荷量为+q的粒子（不计重力），经电场加速后通过小孔射入磁场， 经过一段时间，粒子再次回到出发点，全程与金属环无碰撞.则 M、N间电压 U满足的条件是（ ） A． 2 2 2qB RU m  B． 2 2 23 2 qB RU m  C． 2 2 2 3 qB RU m  D． 2 2 2 6 qB RU m  二、实验题：本题共 2 小题，共 15 分. 13.（5 分）图 a是多用电表的示意图，小明用多用电表“ 10 ”倍率的欧姆挡测量一只电阻的阻值，发现 指针偏转角太小，为了测量结果比较精确，请你补充完整依次进行的主要操作步骤： （1）应选用________（选填“ 1 ”或“ 100 ”）倍率的欧姆挡； （2）两表笔短接，调节________，使指针指在0处； （3）重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图 b所示，则测量结果是________Ω. 14.（10 分）有一个小灯泡上标有“ 4V 2W ”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U I 图线，有下 列器材供选用： A.电压表（0 ~ 5V，内阻约为10k） B.电压表（0 ~ 10V ，内阻约为 20k） C.电流表（0 ~ 0.3A，内阻约为1） D.电流表（0 ~ 0.6A，内阻约为0.4） E.滑动变阻器（5，1A ） F.滑动变阻器（500，0.2A） （1）实验中电压表应选用________，电流表应选用________.为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始 变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________.（用序号字母表示） （2）根据满足实验要求的电路图，把图甲所示的实验器材用笔画线代替导线连接成相应的实物电路图. （3）某同学在实验中测得灯泡 a和定值电阻 b的伏安特性曲线如图所示，若把灯泡 a和定值电阻 b串联后 接入 4V 的电路中，那么该定值电阻消耗的功率约为________W.（结果保留两位有效数字） 三、解答或论述题：本题共 4 小题，共 37 分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出 最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位. 15.（8 分）如图所示，一个质量为 4g 的带电小球（视为质点），用绝缘丝线悬挂在天花板上，整个装置处 于水平向右的足够大的匀强电场中.当小球静止时，测得悬线与竖直方向夹角为 37，取重力加速度为 210m / s ， sin37 0.6  ， cos37 0.8  . （1）求小球所带电荷的电性（不需要写判断过程）； （2）求丝线上的拉力的大小； （3）现剪断丝线，若从剪断丝线开始计时，求小球向左运动的水平距离为15m的时间. 16.（8 分）下图为导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑 块（即实验用弹丸），滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导 轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源，滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中， 该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B kI ，比例 常量 58.0 10 T / Ak   .已知两导轨内侧间距 1.5cml  ，滑块的质量 30gm  ，滑块沿导轨滑行 5mx  后 获得的发射速度 3.0km / sv  （此过程视为匀加速运动）. （1）求发射过程中滑块滑行的加速度和电源提供的电流各是多大？ （2）若电源输出的能量有4% 转换为滑块的动能，则发射过程中电源的平均输出功率多大？（保留两位有 效数字） 17.（10 分）图甲是用来使带正电的离子加速和偏转的装置，图乙为该装置中加速与偏转电场的等效模拟图. 以 y轴为界，左侧为沿 x轴正方向的匀强电场，电场强度为 E，右侧为沿 y轴负方向的另一匀强电场.已知 OA AB ，OA AB ，且OB间的电势差为 0U .若在 x轴上的 C点无初速地释放一个电荷量为 q、质量为 m的正离子（不计重力），结果正离子刚好通过 B点，求： （1）CO间的距离 d. （2）粒子通过 B点的速度大小. 18.（11 分）如图所示为质谱仪的示意图，在容器 A中存在若干种电荷量相同而质量不同的带电粒子，它们 可从容器 A下方的小孔 1S 飘入电势差为 U的加速电场，它们的初速度几乎为 0，然后经过 3S 沿着与磁场垂 直的方向进入磁感应强度为β的匀强磁场中，最后打到照相底片 D上.若这些粒子中有两种电荷量均为 q、质 量分别为 1m 和 2m 的粒子（ 1 2m m ）. （1）分别求出两种粒子进入磁场时的速度 1v 、 2v 的大小； （2）求这两种粒子在磁场中运动的轨道半径之比； （3）求两种粒子打到照相底片上的位置间的距离. 山西名校 2020～2021 学年度高二 12 月月考•物理 参考答案、提示及评分细则 1.A 在南极极点附近的磁场方向垂直地面向上，由左手定则可判断出受到的磁场力方向向前，A 正确；BCD 错误. 2.B 由安培定则知，环形导线在示波管处产生的磁场方向垂直于纸面向里，由左手定则可判断，电子受到 的洛伦兹力方向向下，B 正确. 3.C 两电流在该点的合磁感应强度为 0，说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系，根据右手螺 旋定则，在两电流的连线中点磁感应强度大小相等，方向相反，则磁感应强度可能为零的点是 b点，C 正确； ABD 错误. 4.C 细杆所受的重力竖直向下，光滑导轨对细杆的支持力垂直斜面向上，则 B、D 选项中细杆不可能沿斜 面向上运动，A 选项中细杆所受的安培力水平向右，C 选项中细杆所受的安培力沿斜面向上，对物体受力分 析，由平衡条件得安培力的方向沿斜面向上时最小，安培力 F BIL ，安培力最小时磁感应强度最小，C 正确. 5.D 由题图可知，穿过 a、b两个线圈的磁通量均为 2B r   ，因此磁通量之比为1:1，D 项正确. 6.C 滑动变阻器的滑片向左移动一点，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 姆定律分析得知，流过电源的电流增加，则由 P EI总 知电源的总功率变大，且流过灯泡的电流增加，灯 泡 L亮度变亮，故 A 错误，C 正确；电源的路端电压U E Ir  减小，即电容器电压减小将放电，电荷量 将减小，故 B 错误；电阻 0R 只有在电容器充放电时有短暂的电流通过，稳定状态无电流，则其两端的电压 为零不变，D 错误. 7.D 根据电场线和等势线垂直，且从高电势处指向低电势处，得知电场沿竖直向上方向，而粒子的轨迹向 上弯曲，则知电场力竖直向上，所以粒子带正电，故 A 错误；粒子所受的电场力是恒力，粒子的运动为匀 变速曲线运动，轨迹为抛物线，故 B 错误；粒子的电场力向上，轨迹向上弯曲，则电场力对粒子做正功， 其动能逐渐增大，电势能减小，故 C 错误，D 正确. 8.A 微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场后做类平抛运动，则有水平方向 0tL v ；竖直方向 21 2 y at . 加速度为 qUa md  ，联立解得微粒飞出电场时偏转距离为 2 2 02 qULy mdv  .要缩小字迹，就要减小微粒通过偏转 电场的偏转距离 y，由上式分析可知，采用的方法有：减小微粒的比荷 q m 、减小偏转极板间的电压 U、增 大墨汁微粒的喷出速度 0v ，故 BCD 错误，A 正确. 9.BD 10.AC 由右手螺旋定则可知，通电螺线管左端为 S极，右端为 N极，螺线管的内部磁场由左指向右，外部 由右到左，则有 a磁针方向正确，b磁针方向错误，故 A 正确，B 错误；而对于 U形螺线管左端相当于 N 极，右端相当于 S极，故 c磁针的方向正确，故 C 正确；对于直导线 AB，左端磁感线垂直纸面向外，右 端磁感线垂直纸面向里，因此 d磁针方向错误，故 D 错误. 11.ABC 甲为正的场源电荷，在其周围电场线向外，沿电场线方向电势逐渐降低，则 D点离甲最远，电势 最低，故 A 正确；由电势能 pE q 知，负电荷在电势最低的 D点电势能最大，故 B 正确；圆轨道和椭圆 轨道的同一点，都是相同的库仑力产生加速度， 2 Qqk ma r  ，则乙球在两轨道经过同一 A点时的加速度相 等，C 正确；乙球从椭圆轨道进入圆轨道需要减速，则需要损失部分动能，根据能量守恒定律知系统的总能 量减小，D 错误. 12.BD 带电粒子由 M内侧边缘运动到 N环，由动能定理有 21 2 qU mv ，带电粒子进入 N环内磁场，与 金属环无碰撞，故粒子进入磁场后，应偏转 2 3  或 3  离开磁场，由几何关系可知，轨迹半径为 23r R 或 23 3 Rr  ，则根据 mvr qB  ，联立解得 2 2 23 2 qB RU m  或 2 2 2 6 qB RU m  ，选项 BD 正确. 13.（1） 100 （2 分） （2）欧姆挡调零旋钮（1 分） （3） 31.10 10 （2 分） 解析：（1）用多用电表“ 10 ”倍率的欧姆挡测量电阻的阻值，指针偏转角太小，说明示数大了，要想使 示数指在中值电阻附近，选用小倍率的，故选用“ 100 ”倍率的欧姆挡； （2）调节欧姆挡调零旋钮，使指针指在0处； （3）读数为 31.10 10  . 14.（1）A D E （2）见解析图 （3）0.50（每空 2 分，图 2 分） 解析：（1）灯泡额定电压是 4V ，则电压表选 A 电压表（ 0 ~ 5V ，内阻约为10k）；灯泡额定电流 2 4 0.5API U   .则电流表选 D 电流表（0 ~ 0.6A，内阻约为0.4）；电压表从零开始变化且多取几组 数据，为方便实验操作，滑动变阻器选阻值小的，应选 E滑动变阻器（5，1A ）. （2）灯泡正常发光时电阻 4 8 0.5 UR I      .则有 V A R R R R  .所以电流表采用外接法，电压与电流从零 开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示，根据电路图连接实物电路图，如图所示. （3）由 I U 图像可得定值电阻 2.5 0 12.5 0.2 0 UR I          .把灯泡 a和定值电阻 b串联后接入 4V 的电 路中，由闭合电路欧姆定律U U IR 总 ，可得 4 12.5U I  .在 I U 图像作出 4 12.5U I  .解得灯泡 a两端电压约为1.5V，流过灯泡 a电流为0.2A，所以定值电阻两端电压约为 2.5V ，流过定值电阻的电流 为0.2A，定值电阻消耗的功率约为 2.5 0.2 0.50WP UI    . 15.解：（1）小球带负电.（2 分） （2）由受力分析可知丝线的拉力大小为 cos37 mgT  （1 分） 解得： 0.05NT  .（1 分） （3）电场力 sin37 0.03NF T   （1 分） 剪断丝线后，小球的水平加速度大小 27.5 m / sFa m   （1 分） 21 2 x at （1 分） 解得： 2st  .（1 分） 16.解：（1）由匀变速运动公式有： 2 2v ax 解得 5 29 10 m / sa   （1 分） 根据牛顿第二定律 F ma 安培力公式F IlB （1 分） 及B kI （1 分） 得： 2kI l ma 解得： 51.5 10 AmaI kl    （1 分） （2）滑块获得的动能是电源输出能量的 4% .即 214% 2 P t mv   （1 分） 发射过程中电源供电时间 vt a   （1 分） 电源平均输出功率为 2 9 1 2 1.0 10 W 4% mv P t      （2 分） 17.解：（1）设正离子到达 O点的速度为 0v （其方向沿 x轴的正方向），则正离子从 C点到 O点过程，由动 能定理得： 2 0 1 0 2 qEd mv  （2 分） 而正离子从 O点到 B点做类平抛运动，设OA AB L  ，则： 201 2 qUL t Lm   （1 分） 解得： 0 2mt L qU  （1 分） 所以到达 B点时： 0 0 2 L qUv t m   （2 分） 解得： 0 4 Ud E  .（1 分） （2）设正离子到 B点时速度大小为 Bv ，正离子从 C到 B过程中由动能定理得： 2 0 1 0 2 BqEd qU mv   （2 分） 解得： 05 2B qUv m  （1 分） 18.解：（1）经过加速电场，根据动能定理得： 对 1m 粒子： 2 1 1 1 2 qU m v （1 分） 1m 粒子进入磁场时的速度： 1 1 2qUv m  （1 分） 对 2m 粒子有： 2 2 2 1 2 qU m v （1 分） 2m 粒子进入磁场时的速度： 2 2 2qUv m  （1 分） （2）在磁场中，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得： 2vqvB m R  （1 分） 解得粒子在磁场中运动的轨道半径： mvR qB  （1 分） 代入（1）结果，可得两粒子的轨道半径之比 1 1 2 2 : mR R m  （1 分） （3） 1m 粒子的轨道半径： 1 1 1 m vR qB  （1 分） 2m 粒子的轨道半径： 2 2 2 m vR qB  （1 分） 两粒子打到照相底片上的位置相距： 2 12 2d R R  （1 分） 解得两粒子位置相距  2 1 2 2 2d qm U qmU qB   （1 分）