河北省阜平中学2020学年高二物理上学期12月月考试题（含解析）

河北省阜平中学2020学年高二物理上学期12月月考试题（含解析）

阜平中学2020级高二第一学期12月月考 ‎ 物理试题 一、选择题 ‎1.在物理学发展过程中，观测、实验，假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列叙述不符合史实的是（ ）‎ A. 奥斯特实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系 B. 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说 C. 法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流 D. 楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】奥斯特实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，选项A正确；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，选项B正确；法拉第在实验中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流，选项C错误；楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项D正确；此题选择不符合事实的，故选C.‎ ‎2.某匀强电场的等势面分别如图所示,已知相邻等势面之间的间距均为‎2cm，则以下说法正确的是（ ）‎ A. 电场强度的方向竖直向下 B. 电场强度分方向竖直向上 C. 电场强度的大小E=1V/m D. 电场强度的大小E=100V/m ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据电场强度与电场线的关系：沿着电场线与等势线垂直且指向电势降低的方向，从而知电场强度水平向左，所以选项AB错误。根据电场强度与电势差的关系E=U/d，代入求得电场强度，所以选项C错误，选项D正确。‎ ‎3.如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里。电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为。导线C位于水平面处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力是（ ）‎ A. ，水平向左 B. ，水平向右 C. ,水平向左 D. ，水平向右 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，作出磁感应强度的合成图：‎ 根据力的平行四边形定则，结合几何的菱形关系，则有：；再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为，由于导线C位于水平面处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为，方向水平向右；故选B．‎ ‎【点睛】考查磁感应强度的矢量性，掌握矢量合成法则，注意几何知识的应用，同时掌握受力平衡条件，特别注意静摩擦力的方向．‎ ‎4.如图所示，当变阻器R3的滑动头P向b端移动时（ ）‎ A. 电压表示数变大，电流表示数变小 B. 电压表示数变小，电流表示数变小 C. 电压表示数变大，电流表示数变大 D. 电压表示数变小，电流表示数变大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 图中电阻R2与R3并联后再与R1串联；在滑动头P自a端向b端滑动的过程中，R3‎ 接入电路的电阻减小，电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电路的总电流I增大，故路端电压U=E-Ir变小，电压表的读数变小，并联部分电压U并=E-I（r+R1）也变小，则通过R2的电流减小，而总电流增大，所以通过滑动变阻器的电流变大，即电流表示数增大．故选D．‎ 点睛：本题是电路动态变化分析问题，可以按照外电路→内电路→外电路的顺序分析，同时要抓住不变量：电源的电动势、内阻及定值电阻的阻值．‎ ‎5.如图，A和B是材料相同、厚度相同、表面为正方形的两个导体，但B的尺寸比A的小很多。两个导体通过的电流方向如图所示。以下说法正确的是（ ）‎ A. A的电阻一定比B的大 B. A的电阻一定比B的小 C. A、B电阻相同 D. A、B电阻大小无法比较 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：设正方体的边长为a，材料的厚度为d，由电阻定律可知：，与材料的尺寸无关，两者电阻相同，所以C对。‎ 考点： 电阻定律的理解及应用。‎ ‎6.一带负电的小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3，若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，如图所示．不计空气阻力，则（ ）‎ A. h1=h3 B. h1＜h‎4 ‎C. h2与h3无法比较 D. h2＜h4‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】第1个图：由竖直上抛运动的最大高度公式得：。第3个图：当加上电场时，由运动的分解可知：在竖直方向上有，v02=2gh3，所以h1=h3．故A正确；而第2个图：洛伦兹力改变速度的方向，当小球在磁场中运动到最高点时，小球应有水平速度，设此时的球的动能为Ek，则由能量守恒得：mgh2+Ek=mv02，又由于mv02=mgh1，所以 h1＞h2．h3＞h2，所以C错误。第4个图：因小球带负，受电场力向下，则h4一定小于h1；由于无法明确电场力做功的多少，故无法确定h2和h4之间的关系；故BD错误.‎ ‎7.一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个 (　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 把正电荷放在金属球壳内部，由于静电感应的作用，在球壳的内壁会感应出负电荷，在球壳的外壁会感应出正电荷，所以在金属球壳的壳壁之间，由于正电荷的电场和感应电场的共同的作用，在金属球壳的壳壁之间的电场强度为零，所以在金属球壳的壳壁之间没有电场线，对于球壳外部的电场分布情况不会受到影响，故B正确，ACD错误。故选B。‎ ‎【‎ 点睛】当正电荷放入不带电金属球壳内部的时候，由于静电感应的作用，在金属球壳的壳壁之间的电场强度为零，在球壳外的电场的分布不受球壳的影响．‎ ‎8.在孤立点电荷的电场中，一质子在距离点电荷处具有的动能，恰好逃逸此电场的束缚。轨道无穷远处电势为零，E表示电场强度大小，表示电势，表示质子的电势能，表示质子的动能，r表示质子与点电荷的距离，下列图中可能正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ A、孤立点电荷﹣Q产生的场强大小与r的关系为，由数学知识得知，E与成正比， A正确；‎ B、由知，r增大，E减小，φ﹣r图象的斜率大小等于场强，则φ﹣r图象斜率随r的增大逐渐减小，而且规定无穷远处电势为零，φ＜0，B错误；‎ C、质子从r0到无穷远处，电场力做负功，电势能增大．由上分析可知φ﹣r图象是非线性关系，电子电势能，则得知，电子的电势能与r是非线性关系，且图象斜率随r的增大逐渐减小，C正确；‎ D、根据能量守恒定律得知，动能与电势能总量不变，且总为零，则质子的动能也随 r作非线性变化，图象斜率随r的增大逐渐减小，D错误；‎ 故选AC。‎ ‎9.如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始作减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框在穿越匀强磁场过程中（ ）‎ A. 线圈做匀减速运动 B. 通过线圈某一截面的电荷量为0‎ C. 线圈中的感应电流方向保持不变 D. 线圈产生的焦耳热为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】线框受重力和安培力作用做变速运动，由于在运动过程中受到的安培力F=BIL=B‎2L2v/R，故外力随着速度的变化而变化，因此线圈加速度在变化，不会做匀减速运动，故A错误；由可知，由于线框在穿越匀强磁场过程中磁通量的变化量为零，故通过线圈中某一截面的电荷量为零，故B正确；根据右手定则可知，线圈进入磁场时，电流为逆时针方向，而离开时为顺时针方向，故C错误；设线框ab边刚进入磁场时速度大小为v。根据机械能守恒定律得：mgH=mv2得：；从线框下落到cd刚穿出匀强磁场的过程，根据能量守恒定律得焦耳热为：‎ ‎．故D正确。‎ ‎10.下列说法，正确是（ ）‎ A. 电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，其导电性能越好 B. 油罐车后面装一根拖在地上的铁链条是防止静电的危害 C. 电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大 D. 磁场中某点的磁感应强度的方向与放在该点通电导线受力方向相同 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，其导电性能越好，选项A正确；油罐车后面装一根拖在地上的铁链条是防止静电的危害，选项B正确；电源的电动势由电源本身决定，与外电路无关，选项C错误；磁场中某点的磁感应强度的方向与放在该点通电导线受力方向垂直，选项D错误.‎ ‎11.P、Q两电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点．一带电粒子从a运动到b(不计重力)，轨迹如图所示．则下列判断正确的是(　　)‎ A. 带电粒子带正电 B. c点的电场强度和d点电场强度相同 C. 带电粒子在运动过程中受到P吸引 D. 带电粒子从a到b，电势能增大 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】根据电场线方向，从P出发，终止于Q，所以P带正电，Q 带负电，电荷所受电场力指向轨迹内侧，所以离子在运动过程中受到P的吸引力，所以该离子带负电。故A错误，C正确。c点的电场强度和d点电场强度方向不同，所以电场强度不同，故B错误。离子从a到b，电场力与速度的夹角为钝角，所以做负功，电势能增大。故D正确。‎ ‎12.速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中，则下列相关说法中正确的是（ ）‎ A. 甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B. 甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C. 能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 D. 若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为2∶3‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】甲粒子在磁场中向上偏转，乙粒子在磁场中向下偏转，根据左手定则知甲粒子带负电，乙粒子带正电，故A错误；根据洛伦兹力提供向心力，，解得：，由v、B都相同，r甲＜r乙，则甲的比荷大于乙的比荷，故B正确；能通过狭缝S0的带电粒子，根据平衡条件：qE=qvB1，解得，粒子速率：，故C错误；由图示粒子运动轨迹可知，，，由题意可知：S‎0A=S‎0C，则：r甲：r乙=2：3，由B可知，粒子轨道半径：，由题意可知：v、q、B 都相同，则：，则甲、乙两束粒子的质量比为2：3，故D正确；‎ 二、实验填空题 ‎13.如图所示的电路为欧姆表内部电路图电源电动势E=6.0V,内阻r=2.0,电流表满偏电流IR=‎0.6A,电流表电阻RA=0.5,A、B为接线柱，‎ ‎(1)欧姆调零时用一段导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调节为_____‎ ‎(2)调零后保持R1的值不变,在A、B间接入一个电阻为10的定值电阻R2,此时电流表的指针指在_______A刻度的位置 ‎(3)保持R1阻值不变,把可变电阻Rx，接在A、B之间,则电流表读数Ix与Rx的关系式是________。‎ ‎【答案】 (1). 7.5 (2). 0.3 (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎(1)欧姆表内阻,调零电阻阻值：.‎ ‎(2)根据全电路的欧姆定律，电流.‎ ‎(3)由全电路的欧姆定律.‎ ‎【点睛】本题考查了求欧姆表的调零电阻阻值、中值电阻阻值、电阻测量值，知道欧姆表的工作原理、应用闭合电路的欧姆定律即可正确解题.‎ ‎14.发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用。图甲是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”‎ 号的一端接低电势。某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端电压U和通过它电流I的数据如下表所示：‎ U/V ‎0‎ ‎0. 40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ ‎2.40‎ ‎2.80‎ I/mA ‎0‎ ‎0.9‎ ‎2.3‎ ‎4.3‎ ‎6.8‎ ‎12.0‎ ‎19.0‎ ‎30.0‎ ‎(1)实验室提供的器材如下：‎ A．电压表(量程0-3V，内阻约10kΩ) B．电压表(量程0-15V，内阻约25 kΩ)‎ C．电流表(量程0-50mA，内阻约50Ω) D．电流表(量程0‎-0.6A，内阻约1Ω)‎ E．滑动变阻器(阻值范围0-10Ω，允许最大电流‎3A)‎ F．电源(电动势6V，内阻不计) G．开关，导线 该同学做实验时，电压表选用的是________，电流表选用的是________（填选项字母）。‎ ‎(2)请在图乙中以笔划线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整________。‎ ‎(3)根据表中数据，在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线_______。‎ ‎(4)若此发光二极管的最佳工作电流为10mA，现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R=_______Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态 (结果保留三位有效数字) 。‎ ‎【答案】（1）A C (2) 见下图(3)见下图 (4)120‎ ‎【解析】‎ 试题分析：①电源电动势为4V，所以电压表选用A，电路中的电流非常小，故选用电流表 C ‎②因为要求电压时从零开始的，所以采用滑动变阻器的分压解法，因为灯泡的电阻较小， 故采用电流表的外接法，‎ ‎③ I-U图像的斜率的倒数表示电阻，所以二极管的阻值随电压的增大而减少 ‎④ 从图像中找出电流为10mA时，二极管的阻值，然后结合欧姆定律可得 100~120‎ 考点：考查了描绘伏安特性曲线 点评：该实验的难点在于仪器的选用，在选用仪器时本着减小实验误差的原则选取 三、计算题 ‎15.在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n = 1500匝，横截面积S = ‎20cm2。螺线管导线电阻r = 1.0Ω，R1 = 4.0Ω，R2 = 5.0Ω，C=30μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。‎ ‎(1)求螺线管中产生的感应电动势；‎ ‎(2)闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R1的电功率；‎ ‎(3)S断开后，求流经R2的电量。‎ ‎【答案】（1）1.2V（2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）根据法拉第电磁感应定律： ；‎ ‎（2）根据全电路欧姆定律，有：‎ 根据 P=I2R1  ,解得：P=1W；‎ ‎（3）S断开后，流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q 电容器两端的电压：U=IR2=2.5V 流经R2的电量：Q=CU=7.5×10‎‎-5C ‎16.如图所示，两条足够长的光滑平行金属导轨（电阻不计）相距为L=‎0.5m，MN、PQ与水平面的夹角为α=53˚，N、Q两点间接有阻值为R=0.4Ω的电阻，在导轨间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度B=1T。现将一质量为m=‎‎0.5kg ‎，有效电阻为r=0.1Ω的金属杆ab放在轨道上，且与两轨道垂直，然后由静止释放 ‎(1)导体棒能达到的最大速度是多少？‎ ‎(2)导体棒由静止开始沿导轨下滑到刚好达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热量等于3.2J，则这个过程中导体棒ab的位移？（g=‎10 m/s2，sin53°=0.8)‎ ‎【答案】(1) ‎8m/s (2)‎‎5m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 当达到最大速率v时，根据牛顿第二定律得 根据法拉第电磁感应定律：‎ 闭合电路欧姆定律：‎ 综合得到：‎ 解得：v =‎8m/s ‎(2) 设导体棒刚好达到最大速度通过位移为L，得整个电路产生的焦耳热为 据能量守恒定律知机械能的变化量等于电路产生的焦耳热得出:‎ 代入数据可得 ‎17.如图所示，内圆半径为r、外圆半径为3r的圆环区域内有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。圆环左侧的平行板电容器两板间有加速电场，靠近M板处静止释放质量为m、电荷量为q的正离子，经过电场加速后从N板小孔射出，并沿圆环直径方向射入磁场，不计离子的重力，忽略平行板外的电场。要使离子不进入内圆区域，求加速电压U的取值范围。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设离子射入匀强磁场时的速率为v，由动能定理得：‎ 设离子在磁场中做圆周运动的半径为R，离子所受洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得：‎ 若离子恰好不进入内圆区域，设离子与小圆相切时的轨道半径为R0，此时轨迹如图所示所示 由几何关系得：‎ 解得：‎ 需满足的条件为：‎ 联立解得：‎ ‎18.在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q 的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求 ‎（1）M、N两点间的电势差UMN ；‎ ‎（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；‎ ‎（3）粒子从M点运动到P点的总时间t。‎ ‎【答案】1）UMN＝　 （2）r＝　　　（3）　　t＝‎ ‎【解析】‎ ‎(1)设粒子过N点时的速度为v，有 v＝2v0‎ 粒子从M点运动到N点的过程，有 ‎(2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动，半径为O′N，有 ‎(3)由几何关系得ON＝rsinθ 设粒子在电场中运动的时间为t1，有ON＝v0t1 ‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 设粒子在磁场中运动的时间为t2，有 ‎ t＝t1＋t2‎ ‎ ‎