2017-2018学年山西省晋城一中高二12月月考物理试题（解析版）

2017-2018学年山西省晋城一中高二12月月考物理试题（解析版）

山西省晋城一中2017--2018学年度高二12月月考物理试题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。其中1-8为单选题，9-12为多选题。多选题少选得2分，错选或多选不得分。）‎ ‎1. 对于由点电荷Q产生的电场，下列说法正确的是(　　)‎ A. 电场强度的定义式，式中的Q就是产生电场的点电荷 B. 在真空中，电场强度的表达式为，式中Q就是产生电场的点电荷 C. 在真空中，电场强度的表达式，式中Q是检验电荷 D. 在Q的电场中某点，分别放置电量不同的正、负检验电荷，电场力大小、方向均不同，则电场强度也不同 ‎【答案】B ‎【解析】A、电场强度的定义式，式中Q指的试探电荷的电量，所以A错误；B、C、点电荷作为场源，其电场强度的决定式为，Q为场源电荷的电量，r为某点到场源的距离，则B正确，C错误；D、电场强度是由电场本身决定，与试探电荷无关，与受力无关，D错误。故选B.‎ ‎【点睛】掌握场强的三个表达式：定义式，决定试，计算式.三个表达式的适用范围，物理量之间的决定关系，符号的意义。‎ ‎2. 两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是(　　) ‎ A. 粒子带正电 B. 速度先变大后变小 C. 电势能先变大后变小 D. 经过b点和d点时的速度相同 ‎【答案】C 考点：等势面、电场力做功与电势能的变化关系、能量守恒定律.‎ ‎3. 如图所示的电路中，闭合开关后各元件处于正常工作状态，当某灯泡突然出现故障熄灭时，另一灯泡仍亮，且电流表读数变小，电压表读数变大．关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况，下列说法中正确的是(　　) ‎ A. L1灯丝突然短路 B. L2灯丝突然烧断 C. 电源的输出功率一定变小 D. 电容器C上电荷量减少 ‎【答案】B ‎【解析】安培表在干路上，读数变小，说明总电阻变大，A、L1灯丝突然短路，总电阻减小，电流表读数变大，A错误;B、L2灯丝突然烧断，总电阻增大，电流表读数变小，电压表读数变大，B正确，C、电源的输出功率P=UI，电压增大而电流减小，输出功率不一定变小，C错误；D、电流表读数变小，灯泡1的分压减小，并联支路的电压增大，电容器两端的电压增大，根据Q=CU知电容器的带电量增大，D错误，故选B.‎ ‎【点睛】本题考查了电路的动态分析，方法是：先从支路的变化，分析总电流和路端电压的变化，再到支路，分析各用电器的电压和电流的变化关系．‎ ‎4. 如图M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1.若将N处的长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小变为B2，则B2与B1之比为(　　)‎ A. 1∶1 B. 1∶2 C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：由磁场的叠加可知每根导线在O点产生的磁感强度大小，移动之后距O点的距离不变，故磁感强度大小不变，则由矢量合成的方向可得出移动之后的合磁感强度；即可求得比值．‎ 每根导线在O点产生的磁感强度为，方向竖直向下，则当N移至P点时，磁感应强度方向如图所示，由图可知，两导线形成的磁感应强度方向夹角为120°，由由几何关系可知，O点合磁感强度大小为，则，B正确．‎ ‎5. 如图所示，界面MN与水平地面之间有足够大正交的匀强磁场B和匀强电场E，磁感线和电场线都处在水平方向且互相垂直．在MN上方有一个带正电的小球由静止开始下落，经电场和磁场到达水平地面．若不计空气阻力，小球在通过电场和磁场的过程中，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 小球做匀变速曲线运动 B. 小球的电势能保持不变 C. 洛伦兹力对小球做正功 D. 小球动能的增量等于其电势能和重力势能减少量的总和 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：小球进入电场时，速度方向竖直向下，受到自身重力竖直向下，电场力水平向右，洛伦兹力水平向右，合力方向与速度不共线，小球做曲线运动，而且与速度不能保持垂直，小球不能做匀速圆周运动，但随着速度大小变化，洛伦兹力变化，加速度变化，不是匀变速曲线运动选项A错。电场力做正功，电势能减少，选项B错。洛伦兹力不做功，选项C错。根据功能关系，减少的重力势能和电势能之和等于增加的动能，选项D对。‎ 考点：带电小球在复合场中的运动 ‎6. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放一金属棒MN. 现从t＝0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I＝kt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．下列关于金属棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象，可能正确的是(　　)‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】解：故AB错误；‎ C、当从t=0时刻起，金属棒通以I=kt，则由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，则导致棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小，由于速度与加速度方向相同，则做加速度减小的加速运动．‎ 当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，则速度达到最大，其动能也最大．‎ 当安培力继续增大时，导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动．‎ 而速度与时间的图象的斜率表示加速度的大小，故C错误，D正确；‎ A、在下滑过程中，f="μN" 而N="BIL=BLkt" 由牛顿第二定律得：mg﹣μBLKt=ma，因此a=g﹣t，由于做加速度先减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，故AB错误；‎ 故选：D ‎【点评】考查安培力的方向与大小，同时利用棒受力分析来确定运动与力的情况，并借助于牛顿第二定律来解题 ‎7. 两位同学在实验室利用图甲所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录电流表A和电压表V2的测量数据．根据数据描绘了如图乙所示的两条U－I直线．则图象中两直线的交点表示的物理意义是( 　)‎ A. 滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端 B. 定值电阻R0上消耗的功率为1.0W C. 电源的输出功率最大 D. 电源的效率达到最大值 ‎【答案】C ‎【解析】A、由题意可知图象1表示电源的路端电压随电流的变化关系；图象2表示电阻两端的电压随电流的变化关系；交点处说明两图象表示的电流相等，并且电压相等，故说明此时滑动变阻器短路，即滑片滑到了最左端，故A错误；B、由图可知，此时电源的路端电压为1.0V，电流为0.5A，定值电阻上消耗的电功率P=UI=0.5W，故B错误；C、当电路中外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题R0＞r，改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率最大，故C正确；D、电源的效率：，故电流越小功率越大，可见滑动变阻器的滑动头P滑到最右端时效率最大，故D错误；故选C．‎ ‎【点睛】本题考查测定电动势和内电阻实验的数据处理方法，要结合电路分析图线的意义，注意分析交点及截距等图象给出的隐含条件．‎ ‎8. 如图电路中，电源电动势E恒定，内阻r＝1Ω，两电表均为理想电表，定值电阻R3＝5Ω. 当开关K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等．则下列说法正确的是(　　)‎ A. 电阻R1、R2可能分别为3Ω、6Ω B. 电阻R1、R2可能分别为4Ω、5Ω C. 开关K断开时电压表的示数一定小于K闭合时的示数 D. 开关K断开与闭合时，电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于1‎ ‎【答案】B ‎【解析】A、B、由题，电键K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等，则有，将R1=4Ω、R2=5Ω代入方程成立，而将R1=3Ω、R2=6Ω代入方程不成立．故A错误，B正确．C、电键K断开时外电路总电阻大于K闭合时外电路总电阻，则电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数．故C错误．D、根据闭合电路欧姆定律得：U=E-(R3+r)I，则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为 ‎．故D错误．故选B.‎ ‎【点睛】本题考查运用闭合电路欧姆定律分析和计算电路问题的能力．表示的电阻也可以根据电源的U-I图象理解．‎ ‎9. 某静电场中的一条电场线与x轴重合，该电场线上各点的电势的变化规律如图．在O点由静止释放一个负点电荷，该负点电荷仅受电场力的作用，则在－x0～x0区间内(　　)‎ A. 该静电场是匀强电场 B. 该静电场是非匀强电场 C. 负点电荷将沿x轴正方向运动，加速度不变 D. 负点电荷将沿x轴负方向运动，加速度逐渐减小 ‎【答案】AC ‎【点睛】本题考查了匀强电场中电势与电场强度的关系，要加强识别图象并从图象中获取信息的能力．‎ ‎10. 质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O点进入竖直平面内方向如图所示的正交匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒只在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，下列说法中正确的是(　　) ‎ A. 该微粒一定带负电 B. 微粒从O到A的运动可能是匀变速运动 C. 该磁场的磁感应强度大小为 D. 该电场的场强为Bvcos θ ‎【答案】AC ‎【解析】A、若粒子带正电，电场力向左，洛伦兹力垂直于OA线斜向右下方，则电场力、洛伦兹力和重力不能平衡．若粒子带负电，符合题意．所以A正确．B、粒子如果做匀变速运动，重力和电场力不变，而洛伦兹力变化，粒子不能沿直线运动，与题意不符．故B错误．D、粒子受力如图：‎ 由图qE=qvBsinθ，所以E=Bvsinθ．故D错误；C、由平衡条件得 qvBcosθ=mg，，故C正确；故选AC．‎ ‎【点睛】本题是带电粒子在复合场中运动的问题，考查综合分析和解决问题的能力，要抓住洛伦兹力与速度有关的特点．‎ ‎11. 如图是质谱仪的原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是（  ）‎ A. 质谱仪是分析同位素的重要工具 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 ‎【答案】ABC ‎【解析】A、C、D、在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有：qE=qvB，解得：‎ ‎．进入偏转电场后，有：，解得：，知越靠近狭缝P，r越小，比荷越大．同位素具有相等的核电荷数和不同的质量数，比荷不同，由以上的分析可知，质谱仪能用来分析同位素．故A正确，C正确，D错误．B、根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外．故B正确；故选ABC．‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道粒子在速度选择器和偏转电场中的运动规律，掌握带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式．‎ ‎12. 如图所示，有一金属块放在垂直于侧面C的匀强磁场中，当有稳恒电流自左向右通过时，下列说法中正确的是(　　) ‎ A. 金属块上表面的电势高于下表面的电势 B. 电流增大时，金属块上、下两表面间的电势差U减小 C. 磁感应强度增大时，金属块上、下两表面间的电势差U增大 D. 电流不变时，金属块中单位体积内自由电子越多，上、下两表面间的电势差U越小 ‎【答案】CD ‎【解析】A、根据左手定则，知电子向上表面偏转，上表面带负电，下表面带正电，所以上表面比下表面电势低．故A错误．B、最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有：，得U=Bvd，故B增大时上下两表面间的电压U增大，B错误．C、电流的微观表达式为I=nevS=nevbd，电流增大，则v增大，又U=Bvd则U增大，故C正确；D、由C选项分析可知，，则，单位体积内的自由电子数越多，则电压表的示数越小．故D正确．故选CD．‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力方向，以及最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡．‎ 二、填空题（本题包括2小题，共16分）‎ ‎13. 为了探究额定功率为4W、额定电压为4V的小灯泡消耗的功率与电压的关系，提供了如下的实验器材：‎ A.电压表V1(0～2V，内阻为2kΩ)‎ B.电压表V2(0～15V，内阻为15kΩ)‎ C.电流表A(0～1A，内阻约为1Ω)‎ D.定值电阻R1＝2kΩ E.定值电阻R2＝16kΩ F.滑动变阻器R(15Ω，2 A)‎ G.学生电源(直流6V，内阻不计) ‎ H.开关、导线若干 ‎(1)为了减小实验误差，电压表应选用_________，定值电阻应选用__________(均用序号字母填写)；‎ ‎(2)在探究功率与电压的关系时，要求电压从零开始调节，并且多次测量，画出满足要求的电路图____________；‎ ‎(3)根据设计的电路图，写出电压表读数UV与小灯泡两端电压U的关系________，若小灯泡的电功率为P，则关系图线可能正确的是________．‎ ‎【答案】 (1). A (2). D (3). (4). U＝2UV (5). C ‎【解析】试题分析：（1）灯泡额定电压为4v，而两个电压表一个量程为2v太小，另外一个量程为15v又太大，4v以下的电压对大量程电压表指针偏角小，读数误差大，因此对小量程电压表改装，与串联后的量程为刚好合适。‎ ‎（2）要求电压从零开始调节，并且多次测量必须把滑动变阻器以分压式接入，而灯泡电阻约为，根据电流表“大内偏大小外偏小”，‎ 所以电流表选择外接法。电路图见答案。‎ ‎（3）与串联，电流，而灯泡电压。根据灯泡纯电阻电路电功率，图像应是一条倾斜的直线，但考虑到随功率变大温度升高，电阻变大，所以图像斜率逐渐变小，图C正确。‎ 考点：描绘小灯泡伏安特性曲线实验探究 ‎14. 实验室有下列器材：‎ A．电流表(0～100 μA,1.5 kΩ)‎ B．电流表(0～1 mA,1 kΩ)‎ C．变阻器(0～300 Ω)‎ D．变阻器(0～800 Ω)‎ E．干电池(1.5 V，r＝0)；‎ 现要改装一只欧姆表，从上述备用器材中，电流表应选用________，变阻器应选用_____(填序号)．改装好的欧姆表中心刻度的阻值为_________．‎ ‎【答案】 (1). B (2). D (3). 1.5 kΩ ‎【解析】改装需要的电源提供的是干电池，电动势E=1.5V，如果电流表用A，则欧姆表内阻为：，由题意可知，最大内阻为：1500+800=2300Ω=2.3kΩ，不能满足要求，因此电流表应选B；欧姆表内阻：，则滑动变阻器应选D，欧姆表的中值电阻：R中=R内=1.5kΩ；‎ ‎【点睛】本题考查了欧姆表的改装，知道欧姆表的工作原理、应用闭合电路欧姆定律即可正确解题．‎ 三、计算题（本题共4小题，共36分。解答必须写出必要的文字说明、方程式，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎15. 如图所示，E＝8 V，r＝2 Ω，R1＝8 Ω，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，R2为滑动变阻器接入电路中的有效阻值，问：‎ ‎(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R2的取值应是多大？这时R2的功率是多大？‎ ‎(2)要使R1得到的电功率最大，则R2的取值应是多大？R1的最大功率是多大？这时电源的效率是多大？‎ ‎【答案】(1)R2=10 Ω, P2max＝1.6W (2)R2＝0, P1max＝5.12W,η＝80%.‎ ‎【解析】(1) r′＝R1+r=10Ω，当R2＝r′=10 Ω时，R2有最大功率，‎ 即 ‎ ‎(2)因R1是定值电阻，所以流过R1的电流越大，R1的功率就越大．‎ 当R2＝0时，电路中有最大电流，即 R1的最大功率 这时电源的效率 ‎【点睛】变阻的最大功率问题：将R1等效为电源内阻，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大；定阻的最大功率问题：R1为定值电阻，当其流过的电流最大时，消耗的功率最大.‎ ‎16. 如图所示，通电导体棒ab质量为m、长为L1，水平地放置在倾角为θ的光滑导轨上，导轨间距为L2通以图示方向的电流，电流强度为I，要求导体棒ab静止在斜面上．求：‎ ‎(1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为多大？‎ ‎(2)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度的大小、方向如何？‎ ‎【答案】(1) (2),方向垂直于斜面向上 ‎【解析】(1)若磁场方向竖直向上，从a向b观察，导线受力情况如图所示：‎ 由平衡条件得：F安＝mgtanθ 所以 ‎(2)若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场方向与通电导线垂直，另一方面应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小．如图所示，由力的矢量三角形讨论可知，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，对应磁感应强度最小，设其值为Bmin，‎ 则 所以，方向垂直于斜面向上．‎ ‎【点睛】解决本题的关键将立体图转换为平面图，运用共点力平衡求解力，以及会运用三角形定则求解力的最小值．‎ ‎17. 在如图所示的平面直角坐标系xOy中，有一个圆形区域的匀强磁场(图中未画出)，磁场方向垂直于xOy平面，O点为该圆形区域边界上的一点．现有一质量为m、带电荷量为＋q的带电粒子(不计重力)从O点以初速度v0沿x轴正方向进入磁场，已知粒子经过y轴上P点时速度方向与y轴正方向夹角为θ＝30°，OP＝L，求： ‎ ‎(1)磁感应强度的大小和方向；‎ ‎(2)该圆形磁场区域的最小面积．‎ ‎【答案】(1),垂直xOy平面向里 (2) ‎ ‎【解析】(1)由左手定则得磁场方向垂直xOy平面向里．粒子在磁场中做弧长为圆周的匀速圆周运动，如图所示，粒子在Q点飞出磁场．设其圆心为O′，半径为R.‎ 由几何关系有 (L－R)sin 30°＝R 得 由牛顿第二定律有 故 由以上各式得磁感应强度.‎ ‎(2)设磁场区的最小面积为S.‎ 由几何关系得，直径 得：‎ ‎【点睛】画出轨迹后根据几何关系得到半径，然后根据洛伦兹力提供向心力求出磁感应强度，最后确定最小面积．‎ ‎18. 如图所示的平面直角坐标系xoy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xoy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：‎ ‎(1)电场强度E的大小；‎ ‎(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；‎ ‎(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值．‎ ‎【答案】(1) (2),方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°角 (3)‎ ‎【解析】试题分析：（1）设粒子在电场中运动的时间为t，‎ 则有x=v0t=2h，‎ qE=ma，‎ 联立以上各式可得；‎ ‎（2）粒子达到a点时沿负y方向的分速度为vy=at=v0，‎ 所以，‎ 方向指向第IV象限与x轴正方和成45o角；‎ ‎（3）粒子在磁场中运动时，有，‎ 当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有，‎ 所以磁感应强度B的最小值 考点：带电粒子在电场、磁场中的偏转。‎