2023-2024学年广东省广州天省实验学校高二（上）月考物理试卷（12月）（含解析）

2023-2024学年广东省广州天省实验学校高二（上）月考物理试卷（12月）
一、单选题（本大题共8小题，共32分）
1.为了解释地球的磁性，世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心轴的环形电流引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是
( )
A. B. C. D.
2.、两电荷的电场线分布如图所示，、为电场中的两点。一带电粒子从运动到不计重力，轨迹如图所示。下列判断正确的是
( )
A. 、带同种电荷
B. 、两点的电势相等
C. 带电粒子在点所受电场力小于在点所受电场力
D. 带电粒子从运动到，电场力做负功，电势能增大
3.传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。若流经灵敏电流计的电流方向向左时，指针向右偏。当待测压力突然增大时，下列说法正确的是( )
A. 电容器的电容将减小 B. 灵敏电流表指针向左偏转
C. 点的电势比点的低 D. 电容器放电
4.在如图所示的分压电路中，、间的电压恒为，滑动变阻器的总电阻，滑动触头可在、两端点间滑动，定值电阻，则触头位于、连线的中点时，电阻消耗的功率是( )
A. B. C. D.
5.如图，长，质量为的导体棒，被两轻质细绳水平悬挂，静置于竖直方向的匀强磁场中．当中通过如图的恒定电流时，棒摆离原竖直面，在细绳与竖直方向成角的位置再次处于静止状态．已知棒始终与磁场方向垂直，则磁感应强度的方向及大小是
A. 竖直向下， B. 竖直向下，
C. 竖直向上， D. 竖直向上，
6.某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为的螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动俯视，转动角速度为。该处地磁场的水平分量为，竖直分量为。叶片的近轴端为，远轴端为。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为
( )
A. ，端电势高于端电势 B. ，端电势低于端电势
C. ，端电势高于端电势 D. ，端电势低于端电势
7.某电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧。闭合开关时金属环被弹射出去，若( )
A. 从右向左看，金属环中感应电流沿顺时针方向
B. 将电源正负极调换，闭合开关时金属环将向右运动
C. 将金属环放置在线圈右侧，闭合开关时金属环将向右运动
D. 金属环不闭合，则闭合开关时金属环不会产生感应电动势
8.如图所示，在光滑绝缘的水平地面上放置着四个可视为点电荷的带电金属小球，一个带正电放置于圆心，带电荷量为；另外三个带负电，带电荷量均为，位于圆周上互成放置，四个小球均处于静止状态，则为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
9.关于以下四图，说法正确的是( )
A. 甲图用来探究闭合电路欧姆定律电压表测电路内电压，电压表测外电压
B. 乙图可以用安培分子电流假说来解释未被磁化的铁棒内存在无数取向杂乱无章的分子电流，当外加磁场时，各分子电流取向趋于规则，铁棒对外显磁性
C. 丙图是扭称实验卡文迪许用此装置来研究真空中两个点电荷间的相互作用
D. 丁图是回旋加速器的原理图只有两个形盒间的电场对离子起加速作用，外加磁场仅改变离子的运动方向
10.如图是话筒的原理图，在弹性膜片后面粘接金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，声波使膜片振动，将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是
( )
A. 话筒是利用电流的热效应工作的 B. 话筒是利用电磁感应原理工作的
C. 膜片振动时，金属线圈中会产生感应电流 D. 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
11.在如图所示的电路中，、为滑动变阻器，为定值电阻，、为两水平放置的平行金属板。一质量为的带电微粒由平行金属板最左端正中央的点以水平向右的初速度射入平行金属板，微粒沿图中所示的轨迹落在金属板上的点。微粒的重力可忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 微粒带负电
B. 如果仅将滑动变阻器的滑动触头向上移动，消耗的功率减小
C. 如果仅将滑动变阻器的滑动触头向右移动，微粒可能从金属板的右侧离开
D. 如果仅将滑动变阻器的滑动触头向上移动，微粒将落在金属板上的点的左侧
12.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为、总电阻为的正方形导线框位于纸面内，边与磁场边界平行，如图所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，边在时刻进入磁场。导线框中感应电动势随时间变化的图像如图
所示感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正。下列说法正确的是 ( )
A. 磁感应强度的大小为
B. 导线框运动速度的大小为
C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外
D. 在至这段时间内，导线框所受的安培力大小为
三、实验题（本大题共4小题，共21分）
13.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻约为。实验室备有下列实验器材
A.电压表量程，内阻约为
B.电流表量程，内阻约为
C.电流表量程，内阻约为
D.滑动变阻器
E.电池电动势为，内阻约为
F.开关，导线若干
应选用的电流表是_____填“”或“”；
应选用_____填“”或“”为该实验的电路原理图，并按所选择的原理图把实物图用导线连接起来；( )
用螺旋测微器测得直径如图，则金属丝的直径_____；测得金属丝长度为，电压表的示数为，电流表的示数为，则电阻率为_____保留两位有效数字，考虑到电表内阻的影响，该值比真实值_____。填“偏大”或“偏小”
14.练习使用多用电表实验中。
多用电表的欧姆挡直接测量某电压表的内阻大约为几千欧。首先进行机械调零，再将红、黑表笔短接进行欧姆调零，然后进行实验电路的连接。你认为应选择如图甲所示中的_____选填“”或“”方式连接。
在进行正确的实验电路连接后，观察到该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为，为了较准确地测量电压表的内阻值，欧姆挡有、、、四挡的选择开关应拨至_____挡；实验的结果如图乙所示，则电压表的内阻_____。
15.如图所示为某同学测量电源的电动势和内阻的电路图，其中包括电源，开关和，电阻箱，电流表，保护电阻，该同学进行了如下实验步骤：
将电阻箱的阻值调到合适的数值，闭合、，读出电流表示数为，电阻箱读数为，断开，调节电阻箱的阻值，使电流表示数仍为，此时电阻箱读数为，则保护电阻的阻值_____；结果保留两位有效数字
断开，闭合，调节，得到多组和的数值，并画出图象，如图所示，由图象可得，电源电动势_____，内阻_____。结果保留两位有效数字
16.边长为的闭合正方形线框的电阻为，以速度匀速穿过宽度为的有界匀强磁场，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度为，则线框穿过磁场的过程中外力做的功为_____。
光滑绝缘细杆竖直放置，与以正点电荷为圆心的圆周交于、两点。质量为、电荷量为的有孔小球从杆上点无初速度滑下，已知，小球滑到点时的速度大小为，则、两点间的电势差_____。
电磁流量计的主要部分是柱状非磁性管。该管横截面是边长为的正方形，管内有导电液体水平向左流动。在垂直于液体流动方向上加一个水平指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为。现测得液体上下表面、两点间的电势差为。则管内导电液体的流量_____。流量是指流过该管的液体体积与所用时间的比值
四、计算题（本大题共3小题，共31分）
17.如图所示，空间有水平向右的匀强电场，、是电场中两点，相距，且两点连线与电场线的夹角。现将一质量、电荷量的带电粒子从点移至点电场力做功。粒子重力及空气阻力均不计，，。求：
、两点间电势差；
匀强电场的电场强度大小；
若带电粒子再从点垂直电场方向以某一速度射出，并能经过点，求粒子在点速度的大小。
18.如图，光滑长方形金属框电阻不计固定在水平面内，质量的金属棒垂直置于金属框上，框两侧接有和的电阻，整个装置处于磁感应强度、方向与水平面垂直的匀强磁场中。时棒在与棒垂直的水平外力作用下，由静止开始向右做匀加速直线运动，时测得流过棒的电流为。已知棒长、电阻，棒与框接触良好。
判断棒中的感应电流方向；
求时感应电动势的大小；
求时外力做功的功率。
19.如图，、两点分别位于轴和轴上，，的长度为。在区域内有垂直于平面向里的匀强磁场。质量为、电荷量为的带正电粒子，以平行于轴的方向从边射入磁场。已知粒子从某点射入时，恰好垂直于边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为。不计重力。
求磁场的磁感应强度的大小；
若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场，恰好从边上的同一点射出磁场，求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和；
若粒子从某点射入磁场后，其运动轨迹与边相切，且在磁场内运动的时间为，求粒子此次入射速度的大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必需指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判定环形电流的方向。
主要考查安培定则和地磁场分布，掌握安培定则和地磁场的分布情况是解决此题的关键所在另外要掌握此类题目一定要注意安培定则的准确应用。
【解答】
地磁的北极在地理南极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西，故B正确。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查对等量异种电荷电场的认识和电场线与运动轨迹关系，基础题目。
根据等量异种电荷电场分布即可判断；根据电场线方向与电势关系即可判断；根据电场线的疏密含义结合电场力公式即可判断；根据曲线运动的特点和电场线的特征分析出粒子的电性，根据电势能表达式得出其电势能变化情况，根据电场力做功与电势能变化关系得出电场力做功情况即可判断。
【解答】
A、由图知，、带等量异种电荷，故A错误；
B、由沿电场线方向电势逐渐降低知，点电势比点高，故B错误；
C、电场线的疏密表示场强大小，由图知，点电场线较密集，则，由知，带电粒子在点所受电场力大于在点所受电场力，故C错误；
D、电场线的切线方向为场强方向，做曲线运动的物体所受的合力指向轨迹的凹侧，可见粒子所受的电场力与电场强度方向相反，则粒子带负电，粒子从运动到过程，电势逐渐降低，由知，粒子的电势能增大，则电场力做负功，故D正确。
3.【答案】
【解析】解：由题可知，电容器的电压不变，当待测压力突然增大时，向上压膜片电极，可知减小，由，电容增大，故A错误；
由题可知，电容器的电压不变，若向上压膜片电极，电容增大，电量增大，电容器充电，电路中形成逆时针方向的电流，则灵敏电流计指针向右偏；电流从流向，故点的电势比点的低，故B错误，C正确；
D.当待测压力突然增大时，向上压膜片电极，减小，由，电容增大，电容器充电，故D错误。
故选：。
电容器的电压不变，当待测压力突然增大时，向上压膜片电极，减小，由，电容增大，电量增大，电容器充电，电路中形成逆时针方向的电流，则灵敏电流计指针向右偏；电流从流向，故点的电势比点的低．
本题考查的是电容器的动态变化，待测压力突然增大时，向上压膜片电极，减小，由进行分析即可得到答案，不难。
4.【答案】
【解析】解：触头位于、连线的中点时，电阻与并联，并联部分电阻值为，并联后两端的电压为：
根据电功率公式，可得电阻消耗的功率为：，故ABC错误，D正确。
故选：。
触头位于、连线的中点时，电阻与并联，根据串并联电路的电阻公式求出并联部分的电阻，然后由串联电路的分压特点求出并联部分的电压，然后根据电功率公式求得电阻消耗的功率。
本题考查分压电路的应用，解答的关键是理解分压电路的特点，会根据串并联电路的知识以及电功率公式灵活求解。
5.【答案】
【解析】【分析】
已知电流方向和磁场方向，根据左手定则可以得到安培力方向，根据平衡条件列式求解磁感应强度．
本题考查安培力的方向与大小如何确定与计算，注意当安培力的方向与拉力的方向垂直，安培力最小，磁感应强度最小。
【解答】
若磁感应强度方向竖直向下，根据左手定则，直导线所受安培力方向水平向外，根据平衡条件得：
，
所以，故A正确，B错误；
若磁感应强度方向竖直向下，根据左手定则，直导线所受安培力方向水平向内，不可能平衡，故C错误，D错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题考查导体转动切割磁感线问题；根据法拉第电磁感应定律及右手定则分析判定。
【解答】
每个叶片中的感应电动势，由右手定则可知，点电势低于点电势，选项D正确ABC错误。
7.【答案】
【解析】解：、线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，感应电流由右向左看，金属环中感应电流沿逆时针方向，故A错误；
B、电池正负极调换后，根据楞次定律的“来拒去留”可得，金属环受力向左，故仍将向左弹出，故B错误；
C、若金属环放在线圈右测，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，故C正确；
D、若金属环不闭合，则闭合开关时金属环不会产生感应电流，但仍然能产生感应电动势，故D错误。
故选：。
由右手螺旋定则可求得线圈中的磁场方向，再由楞次定律明确电流方向及环的受力方向，并依据感应电流条件：闭合电路中磁通量变化，而感应电动势产生条件是电路中磁通量变化，从而即可判定。
本题要掌握楞次定律的两种描述，一是“增反减同”；二是“来拒去留”；并能灵活根据它们去判断电流方向及受力方向，注意感应电流与感应电动势产生条件的不同。
8.【答案】
【解析】【分析】
解答本题的关键是正确选择研究对象，在本题中可以选择圆周上的三个中的一个为研究对象，然后根据受力平衡列方程求解。
本题考查了在电场中的物体平衡，本质属于力学问题，对于这类问题要首先进行正确受力分析，然后根据平衡条件进行求解。
【解答】
以圆周上三个中的一个为研究对象，如以左下角的一个电荷为研究对象有：
受到另外两个圆周上的电荷的库仑斥力作用，同时受到圆心上的点电荷的库仑引力作用，设圆的半径为，根据受力平衡得，根据几何关系有，所以解得：，故ACD错误，B正确。
9.【答案】
【解析】A.甲图可用来探究闭合电路欧姆定律，由图可知，电压表 测电路的外电压，电压表 测内电压，故A错误。
B.乙图可以用安培分子电流假说来解释未被磁化的铁棒内存在无数取向杂乱无章的分子电流，对外显示磁性，当外加磁场时，各分子电流取向趋于规则，铁棒对外显磁性，故B正确。
C.丙图是扭称实验卡文迪许用此装置来研究真空中两两个小球间的万有引力，故C错误；
D.丁图是回旋加速器的原理图只有两个形盒间的电场对离子起加速作用，外加磁场仅改变离子的运动方向，故D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】【分析】
题中传感器是根据电磁感应原理工作的。膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的。膜片振动时，金属线圈中产生感应电动势。
本题动圈式话筒是利用电磁感应原理将声音信号变成电信号的，考查分析电子设备工作原理的能力。
【解答】
当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号变化电信号，是根据电磁感应原理工作的，故 A错误， B正确
C.膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应感应电流，故 C正确
D.膜片随着声波而振动，穿过金属线圈的磁通量是变化的，故D错误。
11.【答案】
【解析】A.由题图可知板的电势低于板的电势，两板间电场方向向上，而微粒在电场中向下偏转，所受的电场力方向向下，可知该微粒带负电，故A正确；
B.如果将滑动变阻器的滑动触头向上移动，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，由 可知，消耗的功率增大，故B错误；
C.电路稳定时没有电流流过，改变的阻值，不改变、间的电压，两板间电场强度不变，微粒所受的电场力不变，所以微粒的运动情况不变，仍落在点，故C错误；
D.设平行金属板、间的电压为，微粒在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，水平方向做匀速直线运动，则竖直方向有
水平方向有
联立得
如果将滑动变阻器的滑动触头向上移动，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，两端的电压增大，、间的电压增大，故微粒落在金属板上时运动的水平距离减小，所以微粒落在金属板上点的左侧，故D正确；
故选AD。
12.【答案】
【解析】【分析】
根据线框匀速运动的位移和时间求出速度，读出感应电动势，结合求出磁感应强度。根据感应电流的方向，结合楞次定律得出磁场的方向。根据安培力公式得出导线框所受的安培力。
【解答】
B.导线框运动速度，B正确；
A.感应电动势，代入数据可得，A错误；
C.在时间内，根据右手定则可得磁场方向垂直于纸面向外，C正确；
D.根据，，，联立可得，D错误．
13.【答案】 偏小
【解析】电源电动势为，电压表量程 ，电阻 约为 ，可知电压表满偏时，流过电阻 的电流约为
所以电流表选择；
由于电压表的内阻远大于电阻的阻值，所以电流表应外接，应选用图为原理图，实物连接如图所示
由螺旋测微器的读数可得金属丝直径为
由电阻定律 和电阻定义式 可得金属丝电阻率为
由于电压表的分流作用，导致电流表的示数大于流过 的电流，所以上式计算的电阻率比真实值偏小。
14.【答案】
【解析】多用表的电流满足“红进黑出”的原则，所以欧姆表电流从黑表笔流出欧姆表，从电压表正接线柱流入电压表，所以选择方式连接。
电压表的内阻大约为几千欧，所以可以选择档，由图乙可知，电压表的内阻为
15.【答案】；
；
【解析】两次电路的总电流相等，则外电阻相等，则保护电阻的阻值
由闭合电路的欧姆定律可知
即
则
解得
16.【答案】
【解析】由于线框匀速穿过磁场区域，所以外力等于安培力，即
所以线框经过磁场区域外力做功为
小球由运动到，根据动能定理可得
所以
根据题意可得
所以
17.【答案】；；
【解析】根据
代入数据，解得
在匀强电场中，由电势差与电场强度的关系可得
代入数据，解得
沿着电场方向的加速度
沿着电场方向有
垂直于电场方向有
解得
18.【答案】解：根据右手定则可知，棒中的感应电流方向从到；
和并联阻值为：
电路总电阻：
根据闭合电路的欧姆定律可得：
由可得时棒的速度大小为：
棒的加速度：
棒受到的安培力大小：
根据牛顿第二定律可得：
解得：
根据功率的计算公式可得：。
答：棒中的感应电流方向从到；
时感应电动势的大小为；
时外力做功的功率为。
【解析】根据右手定则判断棒中的感应电流方向；
由并联电路的特点求出外电路总电阻，结合闭合电路欧姆定律求时感应电动势的大小；
根据求出时棒的速度，棒做匀加速直线运动，由求出棒的加速度大小，根据牛顿第二定律求拉力大小，再根据功率的计算公式求解时外力做功的功率。
对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分电路相当于电源，根据电路连接情况，结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律、以及电功率的计算公式列方程求解。
19.【答案】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，在时间内其速度方向改变了，故其周期
设磁感应强度大小为，粒子速度为，圆周运动的半径为。由洛伦兹力公式和牛顿运动定律得
匀速圆周运动的速度满足
联立式得
设粒子从边两个不同位置射入磁场，能从边上的同一点射出磁场，粒子在磁场中运动的轨迹如图所示。
设两轨迹所对应的圆心角分别为和由几何关系有
粒子两次在磁场中运动的时间分别为与，则
；
如下图，由题给条件可知，该粒子在磁场区域中的轨迹圆弧对应的圆心角为．
设为圆弧的圆心，圆弧的半径为，圆弧与相切与点，从点射出磁场，
由几何关系和题给条件可知，此时有

设粒子此次入射速度的大小为，
由圆周运动线速度公式，则有：
联立式得
答：磁场的磁感应强度的大小；
该粒子这两次在磁场中运动的时间之和；
粒子此次入射速度的大小。
【解析】对于带电粒子在磁场中运动类型，要善于运用几何知识帮助分析和求解，这是轨迹问题的解题关键，注意画出正确的运动轨迹图是解题的重点。
粒子垂直进入磁场中，转过，垂直打在轴上，则，求出周期，由周期公式求的大小；
画出两个粒子的运动轨迹，设轨迹所对应的圆心角分别为和，由几何关系有，可得到时间之和等于；
画出粒子做圆周运动与相切的轨迹，再结合几何知识求出轨迹的半径，利用洛伦兹力等于向心力，列式求解速度。
第1页，共1页