山西省运城市盐湖区解州高级中学2021-2022学年高二上学期12月月考物理试题（Word版含答案）

解州高级中学2021-2022学年高二上学期12月月考
物理试题
【满分100分，考试时间为90分钟】
一、选择题（本题共12个小题，每小题4分，共48分.第1-8小题中给出的四个选项中，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，不选或有选错的得0分.请将选择题答案填涂到答题卡对应栏内.）
1．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是 ( )
A．同时增大B1减小B2
B．同时减小B1增大B2
C．同时以相同的变化率增大B1和B2
D．同时以相同的变化率减小B1和B2
2．如图所示，一有界的匀强磁场,宽为d.一个边长为l正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区．若d>l,则在通过磁场的过程中线框不产生感应电流的时间就等于 ( )
A． B．
C． D．
3．如图所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则 (　)
A．ab棒不受安培力作用
B．ab棒所受安培力的方向向右
C．ab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大
D．螺线管产生的磁场，A端为N极
4．如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的矩形金属线圈．当一竖直放置的、磁极不明的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及其在水平方向运动趋势的正确判断是 (　)
A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右
B．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左
C．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右
D．由于磁铁磁极极性不明，无法判断
5．如图所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形面积，当磁感应强度以的变化率均匀变化时，线圈中产生的感应电动势的大小为 (　　)
A．πr2 B．L2
C．nπr2 D．nL2
6．用控制变量法可以研究影响平行板电容器电容的因素，如图所示,设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若 (　　)
A．保持S不变，增大d，则θ变小
B．保持S不变，增大d，则θ变大
C．保持d不变，减小S，则θ变小
D．保持S、d不变，在两板之间插入一块有机玻璃(绝缘介质)，θ变大
7．如图所示，在边长为L的正方形区域abcd内有垂直纸面向里的匀强磁场，有一个质量为m，带电荷量大小为q的离子(重力不计)，从ad边的中点O处以速度v垂直ad边界向右射入磁场区域，并从b点离开磁场．则 (　　)
A．离子在O、b两处的速度相同
B．离子在磁场中运动的时间为
C．若磁感应强度B<，则该离子将从bc边射出
D．若增大磁感应强度B，则离子在磁场中的运动时间增大
8．如图甲所示，在线圈l1中通入电流i1后，在l2上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示，l1、l2中电流的正方向如图甲中的箭头所示．则通入线圈l1中的电流i1随时间t变化的图象是下列选项图中的 (　　)
INCLUDEPICTURE "../../E/吕芳/2021/一轮/物理/通用/新/03/11-107.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../E/吕芳/2021/一轮/物理/通用/第十一章%20专题强化二十三-第十六章/13/11-107.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../E/吕芳/2021/一轮/物理/通用/第十一章%20专题强化二十三-第十六章/13/11-107.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\一轮\\0看PPT\\物理 人教 通用\\第十一章 专题强化二十三-第十六章\\word\\11-107.TIF" \* MERGEFORMATINET
9．如图所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈,则 (　　)
A．电键S闭合的瞬间，A、B同时发光,随后A灯变暗,B灯变亮
B．电键S闭合的瞬间，B灯亮,A灯不亮
C．断开电键S的瞬间，A、B灯同时熄灭
D．断开电键S的瞬间，B灯立即熄灭，A灯突然闪亮一下再熄灭
10．在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件，在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，M、N间的电压为UH.已知半导体薄片中的载流子为负电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有 (　　)
A．N板电势低于M板电势
B．磁感应强度越大，MN间电势差越大
C．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，UH不变
D．将磁场和电流分别反向，N板电势高于M板电势
11．如图所示，空间存在水平方向的匀强电场 E 和垂直纸面向外的匀强磁场 B，一个质量为 m、带电量为＋q 的小球套在不光滑的足够长的竖直绝缘杆上，自静止开始下滑，则（ ）
A．小球的动能不断增大，直到某一最大值
B．小球的加速度不断减小，直至为零
C．小球的加速度先增大后减小，最终为零
D．小球的速度先增加后减小，最终为零
12．半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面上，一长为r，质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨的中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未画出）。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略，重力加速度大小为g．( )
A．流过R的电流方向由C到D
B．流过R的电流大小为
C．流过R的电流大小为
D．水平外力的功率为
二、实验题（本题共15分，13题5分，14题10分.）
13．某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻,S为开关。回答下列问题:
(1)开关S闭合时,多用电表用于测量　　　　(填“电流”、“电压”或“电阻”);开关S断开时,多用电表用于测量　　　　(填“电流”、“电压”或“电阻”)。
(2)表笔A应为　　　　色(填“红”或“黑”)。
(3)定值电阻的阻值R1=　　　　Ω,R2=　　　　Ω。(结果取3位有效数字)
14．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率为0.5 W，此外还有以下器材可供选择：
A．直流电源3 V(内阻不计)
B．直流电流表A1：量程0～300 mA(内阻约为5 Ω)
C．直流电流表A2：量程0～3 A(内阻约为0.1 Ω)
D．直流电压表V：量程0～3 V(内阻约为3 kΩ)
E．滑动变阻器R1：阻值范围0～100 Ω，额定电流0.5 A
F．滑动变阻器R2：阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A
G．导线和开关
实验要求：滑动变阻器便于调节，小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．
(1)实验中电流表应选用________(填写仪器前的字母)；
(2)在图甲所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图(虚线框中已将所需的滑动变阻器画出，请补齐电路的其他部分，要求滑片P向b端滑动时，灯泡变亮)；
INCLUDEPICTURE "G:\\2021\\一轮\\物理\\物理（老高考）\\word\\L9-16.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "G:\\2021\\一轮\\物理\\物理（老高考）\\word\\L9-16.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../E/吕芳/2021/一轮/看ppt/物理%20通用/word/L9-16.TIF" \* MERGEFORMAT
(3)根据实验数据，画出小灯泡的I－U图线如图乙所示．由此可知，当电压为0.5 V时，小灯泡的灯丝电阻是________Ω.
(4)根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象，在图中所给出的a、b、c图象中可能正确的是________(选填“a”“b”或“c”)．
INCLUDEPICTURE "G:\\2021\\一轮\\物理\\物理（老高考）\\word\\L9-17.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "G:\\2021\\一轮\\物理\\物理（老高考）\\word\\L9-17.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../E/吕芳/2021/一轮/看ppt/物理%20通用/word/L9-17.TIF" \* MERGEFORMAT
3、计算题（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，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）
15．( 7分）长为L的绝缘细线下系一带正电的小球，其带电荷量为Q，悬于O点，如图所示．当在O点另外固定一个正电荷时，如果球静止在A处，则细线拉力是重力mg的两倍，现将球拉至图中B处(θ＝60°)，放开球让它摆动，问：
(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为多少．
(2)摆球回到A处时悬线拉力为多少．
16．(9分)如图所示为一台利用可折叠光屏制成的质谱仪原理图，可折叠光屏MN可以绕垂直于纸面且过P点的轴转动，使光屏MP、PN两部分互相垂直．现有电荷量相同、质量不同的离子由静止开始经过电压为U0的电场加速后，通过狭缝O垂直磁场边界aa′进入垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，最后离子打在光屏上，已知光屏MP部分在aa′上，OM＝L，MP＝L，PN＝L.
(1)求打在光屏M、P两点的离子质量之比．
(2)若离子打在光屏上N点，求该离子在磁场中运动的时间．
17．( 9分）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨平行放置在倾角为30°的绝缘斜面上，导轨宽度为L，下端接有阻值为R的电阻，导轨处于方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B0的匀强磁场中．轻绳一端跨过光滑定滑轮，悬吊质量为m的小物块，另一端平行于导轨系在质量为m的金属棒的中点，现将金属棒从PQ位置由静止释放，金属棒与导轨接触良好且电阻均忽略不计，重力加速度为g.
(1)求金属棒匀速运动时的速度大小；
(2)若金属棒速度达到v0且距离导轨底端x时开始计时，磁场的磁感应强度B的大小随时间t发生变化，使回路中无电流，请推导出磁感应强度B的大小随时间t变化的关系式．
18．（12分）如图甲所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L＝1 m，导轨平面与水平面成θ＝37°角，上端连接阻值为R＝2 Ω的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度B＝0.4 T．质量m＝0.2 kg、电阻r＝1 Ω的金属棒ab，以初速度v0从导轨底端向上滑行，金属棒ab在安培力和一与棒垂直且平行于导轨平面的外力F的共同作用下做匀变速直线运动，速度—时间图象如图乙所示．设金属棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数μ＝0.25.已知g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)金属棒产生的感应电动势的最大值；
(2)当金属棒速度为向上3 m/s时，施加在金属棒上外力F做功的功率．
(3)金属棒在0物理试题答案
1．选择题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 B C C C D B C D AD AB AC AB
2．实验题
13.答案　(1)电流　电压
(2)黑 (3)1.00　880
14.答案　(1)B　(2)见解析图　(3 )5.0 (或5)　(4) b
解析　(1)小灯泡的额定电流为I＝＝ A＝200 mA，电流表选B.
(2)因为小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，所以采用电流表外接法；又因为描绘小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的电流和电压必须从零开始调整，所以必须采用分压电路，实验电路如图所示．
(3)由题图乙得，当电压为0.5 V时，小灯泡的电流为0.1 A，小灯泡的灯丝电阻为R＝＝5.0 Ω.
(4)由题图乙可知，随着小灯泡两端电压的增大，灯泡的电阻R增大，小灯泡的功率为P＝，R增大，斜率减小，b正确，a、c错误．
三．计算题
15.答案:：(1)　(2)3mg
解析：(1)球静止在A处时经受力分析知受三个力作用：重力mg、电场力F和细线拉力F拉，由受力平衡和库仑定律列式：F拉＝F＋mg　F＝k　F拉＝2mg
三式联立解得：q＝.
(2)摆回的过程只有重力做功，所以机械能守恒，规定最低点重力势能等于零，有：
mgL(1－cos 60°)＝mv2，F拉′－mg－F＝m
由(1)知电场力F＝mg，
解上述三个方程得：F拉′＝3mg.
16.答案　(1)1∶4　(2)
解析　(1)离子在加速电场中运动，qU0＝mv2
离子在磁场中做匀速圆周运动，qvB＝m
得：m＝
打在光屏M、P两点的离子， 在磁场中运动的半径分别为 RM＝L；RP＝L
则打在光屏M、P两点离子的质量之比mM∶mP＝1∶4
(2)若离子打在光屏上N点，由几何知识得：
(2L－r)2＋(L)2＝r2
解得r＝L
sin α＝＝＝
α＝60°
T＝
离子打在光屏上N点，该离子在磁场中运动的时间：
t＝T＝.
17.答案　(1)　(2)B＝
解析　(1)金属棒匀速运动时，对物块：FT＝mg
对金属棒有：F安＋mgsin 30°＝FT
又：F安＝B0IL
由欧姆定律：I＝＝
联立解得：v＝
(2)当回路中没有电流时，金属棒不受安培力
对金属棒：FT′－mgsin 30°＝ma
对物块：mg－FT′＝ma
回路中无电流，回路中的磁通量不变，则：B0Lx＝BL(x＋v0t＋at2)
联立解得：B＝.
18.答案　(1)2.4 V　(2)3.48 W　(3)见解析
解析　(1)当金属棒速度最大时，感应电动势最大，故有E＝BLv0＝0.4×1×6 V＝2.4 V.
(2)当金属棒速度为v＝3 m/s时，加速度大小为a＝＝ m/s2＝3 m/s2，FA′＝BIL＝＝0.16 N，
由牛顿第二定律得：－μmgcos θ－mgsin θ－FA′＋F＝－ma
解得F＝μmgcos θ＋mgsin θ＋FA′－ma＝1.16 N
故有P＝Fv＝3.48 W.
(3)由题图乙可知速度大小v＝6－3t (m/s)
上滑阶段安培力大小FA上＝BIL＝＝0.32－0.16t
上滑阶段由牛顿第二定律得－mgsin θ－μmgcos θ－FA上＋F＝－ma
代入得F＝1.32－0.16t (N)(0下滑阶段，摩擦力和安培力方向改变，下滑阶段的安培力大小FA下＝0.16t－0.32
有－mgsin θ＋μmgcos θ＋FA下＋F＝－ma
可得F＝0.52－0.16t (N)(2 s