内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗实验学校高中部2021-2022学年高二上学期12月月考物理试题（Word版含答案）

四子王旗实验学校高中部2021-2022学年高二上学期12月月考
物理试题
考试分值：100分 考试时间：90分钟
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小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得
0分。
1．关于电场强度，下列说法中正确的是
A．若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为0
B．匀强电场中的电场强度处处相同，所以同一电荷在其中各点受电场力都相同
C．电场强度的定义式表明，电场中某点的电场强度的大小与试探电荷所带的电荷量成反比
D．点电荷Q周围某点电场强度的大小与该点到点电荷Q的距离r成反比
2．如图甲所示，在一条电场线上有A、B两点，若从A点由静止释放一电子，假设电子仅受电场力作用，电子从A点运动到B点的速度—时间图像如图乙所示，则
电子在A、B两点受的电场力FAA、B两点的电场强度EA>EB
C．A、B两点的电势A>B
D．电子在A、B两点具有的电势能EpA3．如图所示，平行板电容器的两极板恰好正对，并与一直流电源相连，下极板接地，一带负电的小球被固定于P点，现将S闭合。则下列操作中能使带电小球的电势能增大的是
A．增大直流电源的输出电压
B．将电容器的上极板向上移
C．先断开S，再将电容器的上极板向上移
D．先断开S，再将电容器的两极板错开一些
4．如图所示，a、b两个带电粒子分别从M板左边缘和两板中间同时垂直于两平行金属板MN间的电场线射入，经匀强电场偏转后击中N板的中点P，不计粒子重力及粒子间相互作用。 则
A．粒子b的初速度是粒子a的倍
B．粒子a的比荷是粒子b的2倍
C．若电场强度减小为原来的二分之一，其他条件不变，粒子a、b均从N板右边缘射出
D．若两粒子比荷均减小为原来的四分之一，其他条件不变，粒子a、b均从N板右边缘射出
5．如图所示电路中，电流表和电压表均可视为理想电表，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片向右移动，下列说法正确的是
A．电流表的示数变大
B．电压表的示数变大
C．电容器所带的电荷量增加
D．电源的效率降低
6．现有额定电压均为110V、额定功率分别为100W和60W的灯泡A和B，将它们接在220V的直流电路中后，两灯均正常工作，且消耗的电功率最小的电路是
A. B. C. D.
7．在如图所示的图像中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断错误的是
A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为1Ω
C．电源的效率为80%
D．电源的输出功率为4 W
8．在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，、、、是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，其中点的磁感应强度大小为，则
A．、两点的磁感应强度相同
B．、两点的磁感应强度相同
C．点的磁感应强度大小为
D．点的磁感应强度大小为
9．静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布如图所示。一质量为m、带电量为＋q的粒子（不计重力）以初速度v0从O点（x＝0）进入电场，沿x轴正方向运动。下列叙述正确的是
A．粒子从x1运动到x3的过程中，电势能先减小后增大
B．粒子从O运动到x1的过程中速度逐渐减小
C．要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为
D．若v0＝，粒子在运动过程中的最大速度为
10．如图所示，一定质量的通电导体棒ab置于倾角为θ的粗糙导轨上，已知A、B、C、D图示各种情况所加匀强磁场的磁感应强度大小都相同，而方向各不相同，且在图示的几种情况下导体棒均能静止，则下列判断正确的是
A．四种情况下的导体棒受到的安培力大小相等
B．A图中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零
C．B图中导体棒ab可能是二力平衡
D．C、D图中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零
11．如图所示，在xOy平面内有一个半径为R、圆心位于坐标原点O的圆形磁场区域，磁感应强度大小为B，在圆形磁场区域的左边有一个宽度也为R且关于x轴对称的粒子源，它能连续不断地沿x轴正方向发射速度相同的带正电粒子，已知粒子的质量均为m、电荷量均为q，不计粒子重力和粒子间的相互作用。若粒子均能够从y轴上的P点离开磁场区域，则下列说法正确的是
A．磁场方向垂直xOy平面向外
B．粒子的速度大小为
C．粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间的差值为
D．粒子从P点离开磁场时与x轴正方向的夹角的范围为
12．两个光滑的、半径相同的半圆形轨道均固定在竖直平面内，轨道两端在同一高度上，两轨道分别位于匀强磁场和匀强电场中，如图所示，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是
A．两小球到达轨道最低点的速度
B．两小球到达轨道最低点时对轨道的压力
C．小球第一次到达M点的时间大于到达N点的时间
D．在磁场中小球能到达轨道右端最高点，在电场中不能
二、非选择题：本题共5小题，共52分。
13.（5分）某兴趣小组要精确测定电源的电动势和内阻，可选用的实验器材如下：
A．电流表G（量程为30 mA、内阻未知）
B．电阻箱R（0～999.9 Ω）
C．滑动变阻器R1（0～20 Ω）
D．滑动变阻器R2（0～1 kΩ）
E．开关、导线若干
F．电源E（电动势约10 V）
（1）要完成实验，首先需测量电流表G的内阻。测量电流表G内阻的实验电路如图甲所示。
①将下述实验过程补充完整。
a．选择器材，滑动变阻器R′应该选取________（填“R1”或“R2”）；
b．连接好电路，R′的滑片应调到_______（填“a”或“b”）端；
c．断开S2，闭合S1，调节R′，使电流表G满偏；
d．保持R′不变，闭合S2，调节电阻箱R的阻值，当R＝10 Ω 时，电流表G的示数为20 mA。
②如果认为闭合S2前后干路上电流不变，则电流表G的内阻Rg＝________Ω。
（2）在测出电流表内阻Rg后，测定该电源的电动势和内阻的电路如图乙所示。闭合开关S，调整电阻箱R，读取相应的电流表示数I，记录多组数据，得到如图丙所示的图线，则电源的电动势E＝________V，内阻r＝________ Ω。
14.（10分）（1）某同学对表头G进行改装，已知其满偏电流Ig=100μA，内阻标称值Rg=900Ω。先利用定值电阻R1将表头改装成1mA的电流表，然后利用定值电阻R2再将此电流表改装成3V的电压表V1（如图甲所示）。则根据条件定值电阻R1=______Ω，R2=______Ω；
（2）改装完毕后，用量程为3V，内阻为2500Ω的标准电压表V2对此电压表从零开始全范围的刻度进行校准。滑动变阻器R有两种规格：
A．滑动变阻器（0～20Ω）
B．滑动变阻器（0～2kΩ）
为了实验中电压调节方便，滑动变阻器R应选用______（填“A”或“B”）；
（3）用笔画代替导线完成图乙中的电路图（滑动变阻器的触头画在开始实验时的位置上）；
（4）由于表头G上的标称值Rg小于真实值，造成改装后电压表的读数会比标准电压表的读数______（填“偏大”或“偏小”）。
15．（10分）一个初速度为零的电子在经U1的电压加速后，垂直于平行板间的匀强电场从距两极板等距处射入，如图所示，两板间距d，板长L，两板间的电压U2。已知电子所带电荷量e，质量m，只考虑两板间的电场，不计电子受到的重力。
（1）求电子经加速电压加速后进入偏转电场的速度v0；
（2）求电子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y；
（3）电子射出偏转电场后经过下极板所在平面上的P点，求P点到下极板右端的距离x。
16．（12分）如图所示，竖直平面内有一平面直角坐标系，第一、第四象限中存在垂直于纸面向里的匀强磁场。在y轴上固定一能吸收离子的收集板，M点坐标为，N点坐标为，从坐标原点O均匀的沿平面向一、四象限内各个方向入射速率相同的离子，当辐射的离子速率为时离子打在收集板上的位置最远到N点，最近到M点。不计离子的重力影响及离子间的相互影响，求：
（1）恰好打到M点的离子在磁场中运动的时间；
（2）能打到收集板上的离子数占辐射总数的比例。
17．（15分）如图所示，在>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在<0的区域存在方向垂直于平面向外的匀强磁场。一个氕核从轴上点射出，速度方向沿x轴正方向。已知进入磁场时，速度方向与轴正方向的夹角为，并从坐标原点O处第一次射出磁场。的质量为，电荷量为q。不计重力。求：
（1）第一次进入磁场的位置到原点O的距离；
（2）磁场的磁感应强度大小；
（3）氕核从y轴射入电场到从O点射出磁场运动的时间。
高二物理参考答案及解析
选择题
1.B【解析】AC．电场中某点的场强是由电场本身决定的，只要P点在电场中的位置确定，它的场强应是一个确定值，与试探电荷的正负和带电量的多少无关，故AC错误；B．因匀强电场中的电场强度处处相同，根据可知，同一电荷在其中各处受电场力都相同，故B正确；D．真空中点电荷的电场强度公式，点电荷Q周围某点电场强度的大小与该点到点电荷Q的距离r的二次方成反比，故D错误。
2.B【解析】AB．从速度图像看出，电子从A运动到B的过程中，图线切线的斜率逐渐变小，加速度减小，电场力减小，即，根据可知B点的场强小于A点的场强，即，A错误，B正确；C．根据题意，电子从静止释放后从A运动到B，则电子受到的电场力方向从A→B，而电子带负电，电场线方向从B→A，则B点的电势高于A点的电势，即，C错误；D．电子由A到B的过程中电场力做正功，则电势能减小，在A、B两点具有的电势能，D错误。
3.B【解析】A．增大直流电源的输出电压，则两极板电压变大，两板间场强变大，P点与下极板的电势差变大，则P点的电势升高，带负电的小球在P点的电势能减小，A错误。B．将电容器的上极板向上移，则两极板间距变大，两板间场强变小，P点与下极板的电势差变小，则P点的电势降低，带负电的小球在P点的电势能变大，B正确。C．先断开S，两板带电量一定，根据可知，将电容器的上极板向上移，两板间场强不变，P点与下极板的电势差不变，则P点的电势不变，带负电的小球在P点的电势能不变；将电容器的两极板错开一些，则两极板间场强变大，P点与下极板的电势差变大，则P点的电势升高，带负电的小球在P点的电势能变小，CD错误。
4.D【解析】AB．a、b两个带电粒子在电场中分别做类平抛运动，有，，，解得 ，初速度v0和比荷与y均有关，AB错误；C．已知，若电场强度减小为原来的二分之一，其他条件不变，则，所以粒子a、b均不能从N板右边缘射出，C错误；D．若两粒子比荷均减小为原来的四分之一，其他条件不变，，所以粒子a、b均从N板右边缘射出，D正确。
5.C【解析】AB．将滑动变阻器R1的滑片向右移动，R1有效电阻增大，则外电路总电阻增大，总电流减小，由欧姆定律知，R3的电压变小，所以电压表V的示数变小，B错误；电路中并联部分的电压增大，则通过R2的电流变大，而总电流变小，所以电流表A的示数变小，故A错误；C．电容器板间电压变大，由Q=CU，可知电容器所带的电荷量增加，故C正确；D．电路中总电流变小，电源的内电压变小，则路端电压U变大，电源的效率为，可知电源的效率增加，故D错误。
6.B 【解析】对于A电路，根据欧姆定律可得A、B的阻值分别，，由于A、B两个灯泡的电阻大小不同，所以直接把A、B串联接入电路的话，A、B的电压不会平分，A、B不会同时正常发光；对于B电路，由于额定电压都是110V，由上分析可知
RB＞RA，把灯泡B与电阻并联的话，可以使并联部分的电阻减小，可能使A与并联部分的电阻相同，所以A、B能同时正常发光，电路的总电流与A灯泡的额定电流相同，所以总功率的大小为200W；对于C电路，把灯泡A与电阻并联的话，会使并联的部分的电阻更小，所以A、B的电压不会平分，A、B不会同时正常发光；对于D电路，把A、B并联之后与电阻串联接入电路的话，当电阻的阻值与A、B并联的总电阻相等时，A、B就可以正常发光，此时电阻消耗的功率为A、B灯泡功率的和，所以电路消耗的总功率的大小为320W。综合以上分析可知，正常发光并且消耗的功率最小的为B，故B正确。
7.C【解析】A．根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir，当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则，A正确；B．根据图像可知电阻，B正确；C．电源的效率，C错误；D．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为：=UI=4W，D正确。
8.D【解析】点的磁感应强度是由通电导线产生的磁场和匀强磁场叠加而成的，根据右手螺旋定则，可知通电导线在a点产生的磁场方向竖直向上，与匀强磁场方向相同，因此可知通电导线在a点产生的场强大小为，从而可推得通电导线在圆周上各点产生的场强大小都为。AC.通电导线在c点产生的磁场方向竖直向下，因此合场强为零，AC错误；BD.根据右手螺旋定则可知，通电导线在b点产生的场强水平向左，在d点产生的场强水平向右，因此可知在b、d两点的磁感应强度大小均为，方向不同，B错误，D正确。
9.BD【解析】A. 粒子从x1运动到x3的过程中，电势不断降低，根据正电荷在电势高处电势能越大，可知粒子的电势能不断减小，故A错误； B. 粒子从O运动到x1的过程中，电势升高，场强方向沿x轴负方向，粒子所受的电场力方向也沿x轴负方向，粒子做减速运动，故B正确；C. 根据电场力和运动的对称性可知粒子如能运动到x1处，就能到达x4处，当粒子恰好运动到x1处时，由动能定理得，解得v0=，要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为，故C错误；D. 若v0=，粒子运动到x3处电势能最小，动能最大，由动能定理得 ，解得最大速度为vm=
，故D正确。
10.ABC【解析】A．导体棒受到的安培力F=BIL，因B大小相同，电流相同，故受到的安培力大小相等，故A正确；B．A图中，导体棒受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的支持力，若三力平衡，则不受摩擦力，故B正确；C．B图中，若导体棒所受的竖直向下的重力和竖直向上的安培力相等，则不受支持力和摩擦力，即二力平衡，故C正确；D．C图中，导体棒受重力、竖直向下的安培力、支持力，要想处于平衡状态，一定受摩擦力，D图中，导体棒受重力、水平向左的安培力、支持力，要想处于平衡状态，一定受摩擦力，故D错误。
11.BC【解析】A．由于粒子均向上偏转，由左手定则可知，磁场方向垂直于xOy平面向里，A错误；B．由于粒子均能从P点离开磁场，由几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为R，由qv0B=m可知粒子的速度大小v0=，B正确；C．在磁场中运动时间最长的粒子与运动时间最短的粒子的运动轨迹如图所示，
设粒子在磁场中运动的最长时间为t1，则有t1==，同理粒子在磁场中运动的最短时间为t2==，所以最大时间差为Δt=t1-t2=，C正确；D．由几何关系可知，粒子离开磁场时与x轴正方向的夹角的范围应为≤θ≤，D错误。
12.ABD【解析】AC．由于小球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒，而小球在电场中向右运动的过程中受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度较小，两个小球走过的路程相同，所以在电场中运动的时间也长，A正确，C错误；B．小球在磁场中运动，在最低点进行受力分析可知FM-mg-Bqv1=m，解得FM=m+mg+Bqv1，小球在电场中运动，在最低点受力分析可知FN-mg=m，解得FN=m+mg，因为vM＞vN，可知FM>FN，故B正确；D．由于小球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒，所以小球可以到达轨道的另一端，而电场力对小球做负功，所以小球在达到轨道右端最高点之前速度就减为零了，故D正确。
二、非选择题
13.（1）①R2（1分） a（1分） ②5（1分）
（2）9（1分） 40（1分）
【解析】（1）①电源的电动势约为10 V，电流表的满偏电流为30 mA，则电路总电阻的最小值为，则滑动变阻器应选择R2；闭合开关S1前，应将滑动变阻器接入电路的电阻值调到最大，因此连接好电路后，滑动变阻器的滑片应调到a端。
②由实验步骤可知，当R=10Ω时，电流表G的示数为 ，则流过R的电流为 ，则电流表内阻。
（2）根据题图乙，由闭合电路欧姆定律可知，则，则图像的斜率，图像的纵截距为，又由图像可得，，由以上可解得，。
14.（1）100（2分） 2910 （2分）
（2）A（1分）
（3）电路图见解析（3分）
（4）偏小（2分）
【解析】（1）由图示电路图可知，装后电流表内阻，把电流表改装成电压表，串联电阻。
（2）为方便实验操作滑动变阻器应选择最大阻值较小的A。
（3）电压表从0开始全范围的刻度进行校准，滑动变阻器应选择分压接法，标准电压表与改装后的电压表并联，电路图如图所示。
（4）表头G上的标称值小于真实值，改装后的电流表并联的电阻偏小，改装后的电压表串联电阻偏大，电压表内阻偏大，两电压表并联，由于改装后的电压表内阻偏大，通过改装电压表的电流偏小，改装后的电压表指针偏角较小，造成改装后电压表的读数会比标准电压表的读数偏小。
（1）
（2）
（3）
【解析】（1）对粒子在加速场中运用动能定理可得（1分）
解得（1分）
（2）粒子进入偏转电场后做类平抛运动，根据类平抛规律可得（1分）
根据牛顿第二定律可得（1分）
联立可得（1分）
（3）粒子在偏转场中做类平抛运用，设速度偏向角为θ，位移偏向角为α，如图所示
根据几何关系可得（1分）
（1分）
可得
所以将电子射出偏转场时的速度反向延长，延长线经过板间的中心线的中点，粒子从偏转电场中射出后做匀速直线运动，根据几何关系可得，（2分）
联立解得（1分）
（1）或
（2）
【解析】（1）沿x轴正方向出射的粒子，经半圆到达N点
由此可得（1分）
可知通过M点的离子有两种，一个转过的圆心角为60°，即（1分）
另一个转过的圆心角为300°，如图所示
即（1分）
离子做匀速圆周运动，周期（2分）
即（1分）
解得（1分），（1分）
(2)如图所示
动圆分析结果可知，能打到收集板上的离子分布在与x轴正向两侧均成60°的范围内（2分）
因为放射源均匀打出离子，因此打到收集板上的离子数占辐射总数的比例为（2分）
17.（1）h
（2）
（3）
【解析】(1)在电场中做类平抛运动，水平方向（1分）
竖直方向h（1分）
粒子进入磁场时竖直分速度（2分）
解得xh（1分）
(2)在电场中的加速度（1分）
进入磁场时的速度（1分）
在磁场中做圆周运动，运动轨迹如图所示
由几何知识得（1分）
在磁场中做匀速圆运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得（1分）
解得（2分）
(3)粒子在磁场中转过的角度为（1分）
圆周运动的周期，在磁场中运动时间（2分）
总时间（1分）