北京市清华大学附属中学朝阳学校2024-2025学年高二上学期12月月考物理试卷（含答案）

1
高二物理
（清华附中朝阳学校 望京学校）
一、单选题（本题共14个小题，每题3分，共42分）
1. 关于电场强度、电势差和电容，下列说法正确的是（　　）
A. 由公式可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的电场力F成正比，与q成反比
B. 由公式可知，在离点电荷Q距离为r的地方，电场强度E的大小与Q成正比
C. 由公式U=Ed可知，在匀强电场中，任意两点间的电势差等于电场强度与这两点间距离的乘积
D. 由公式可知，电容器的电容C随着极板带电荷量Q的增加而变大
2. 有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为v。设导线在单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。则在时间内（　　）
A. 通过导线横截面的电荷量为ne
B. 通过导线横截面的自由电子数为
C. 通过导线横截面的自由电子数为
D. 通过导线横截面的电荷量为
3. 如图所示，两个等量异号的点电荷在其连线的中垂线上有与连线中点O等距离的两点a、b，在连线上有距中点O等距离的两点c、d，则下列说法正确的是（　　）
A. O点的电场强度为零
B. a、b两点的电势以及电场强度均相同
C. c、d两点的电势以及电场强度均相同
D. 将一负试探电荷由无穷远处移到c点，其电势能增加
4. 有两段电阻丝是由同种材料制成的。它们的质量相同，它们的长度之比。将它们串联在电路中，则它们两端的电压之比为（　　）
A. B. C. D.
5. 如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器组成的，已知灵敏电流表的满偏电流，内电阻，则下列说法正确的是（　　）
A. 甲表是电流表，增大时量程增大
B. 乙表电压表，减小时量程增大
C. 在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6A，则
D. 在乙图中，若改装成的电压表的量程为3V，则
6. 充电宝内部的主要部件是锂电池，电池充满电后能放出的总电荷量叫作电池容量，通常以“安时”或“毫安时”作单位．按照民航局乘机规定：严禁携带额定能量超过的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“”和“”。根据上面信息能够判断出（ ）
A. 是能量的单位 B. 是功率的单位
C. 该充电宝的电池容量为 D. 该充电宝可以带上飞机
7. 图所示，虚线框内为多用电表欧姆挡的内部电路，a、b为电表面板上的表笔插孔，下列说法正确的是（　　）
A. a孔插红表笔
B. 用“×100Ω”倍率测量时指针在0Ω附近；应换用“×1kΩ”倍率C. 更换倍率测量电阻时，必须要重新进行欧姆调零
D. 若要测量电路中某电阻的阻值，需要断开开关，但可将该电阻连在电路中进行测量
8. 如图所示，O、A为某电场中一条平直电场线上的两个点，将负点电荷从O点由静止释放，仅在电场力作用下运动到A点，其电势能随位移x的变化关系如图所示。则该负点电荷从O到A的过程中，下列说法正确的是（　　）
A. 电场力做负功
B. O点电势比A点电势高
C. 从O到A，电场强度先减小后增大
D. 从O到A，电场强度一直增大
9. 某同学用传感器做“观察电容器的充、放电”实验，采用的实验电路如图1所示。若该同学测量完一次充电过程后，只更换了电路中的一个元器件，再次测量充电过程，得到的两次电流随时间变化的图像分别如图2中①②所示，则他更换的元器件是（ ）
A. 更换的是电源，且E1B. 更换的是电容，且ClC. 更换的是电阻，且R1D. 更换的是电流传感器，且1的精度小于2的精度
10. 某种热敏电阻的阻值随环境温度的升高而减小，可以利用这种特性来测量环境温度。在下面的四个电路中，电源电动势一定，内阻不计，Rt表示热敏电阻，R0表示定值电阻。若希望在温度升高时，电路中的电压表或电流表示数减小，则下列电路中符合要求的是（　　）
A. B.
C. D.
11. 如图所示，质子和氦核均从静止开始经AB间电势差为U1的加速电场后垂直进入CD间电势差为U2的偏转电场，两者离开偏转电场时的偏移距离为y，速度偏转的角度为。已知偏转电场两平行板间的距离为d，板长为，质子和氦核的质量之比为，电荷量之比为，不计重力的影响。下列说法正确的是（　　）
A. 质子在偏转电场中的加速度较小
B. 质子的偏移距离较大
C. 氦核速度偏转角度较小
D. 氦核射出偏转电场时的动能较大
12. 如图所示是一种风速测定装置示意图，其中风速表表盘是由电压表改装而成，电源内阻为r，R为定值电阻，R1为滑动变阻器，T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连，当风速增大时，活塞上方气压变小，活塞将上移，下列说法正确的是（　　）
A. 风速增大，电压表的示数变小
B. 风速增大，滑动变阻器R1两端电压变小
C. 风速减小，通过R的电流变大
D. 风速减小，滑动变阻器R1端电压变化量与电流变化量之比变大
13. 水平地面上方有水平向右的匀强电场，从地面上的A点斜向右上方以速度抛出一个带电荷量为、质量为m的小球，速度方向与水平地面的夹角（，），轨迹如图所示，点B为轨迹最高点，D、E两点高度相等，小球落在水平地面的C点，忽略空气阻力的影响，g取，匀强电场的场强大小为，则（　　）
A. 小球从A点运动到B点的时间为1s B. 小球在B点的速度为12m/s
C. 小球在D点和E点的速度大小相等 D. 小球落地时与水平方向的夹角小于53°
14. 科学家发现，在真空中的两块不带电的金属板相距很近时，它们之间会存在一种作用。力。这一现象的实质是与量子力学中的真空零点能相关的宏观现象，可以形象理解为金属板之间充满了具有能量的电磁波，当它们相互靠近时（如图所示），两板间的一些波会逐渐被“挤压”出去，使得周围空间的能量高于两板之间的能量，推动它们继续靠近，从而表现得像是存在一种作用力的效果。已知这种作用力F与普朗克常量h、真空中电磁波的波速c、平行金属板间的距离d以及两板间的正对面积S有关。你可能不会求解F的表达式，但根据所学的知识你可以对F表达式的合理性做出一些判断。已知普朗克常量的单位是J·s，根据你的判断，下列关于F的表达式可能正确的是（ ）（式中的是无单位的物理常量）
A. B. C. D.
三、实验题（本题共2小题，共18分）
15. 现有两组同学要测定一节干电池的电动势和内阻（已知约为1.5V，约为）。（1）第一组采用图所示电路。
①为了完成该实验，选择实验器材时，在电路的、两点间可接入的器件是________。
A.一个定值电阻 B.电阻箱 C.滑动变阻器
②为了调节方便且测量精度更高，电流表和电压表应选______（选填选项前的字母）。
A.电流表（0~0.6A），电压表（0~3V） B.电流表（0~0.6A），电压表（0~15V）
C.电流表（0~3A），电压表（0~3V） D.电流表（0~3A），电压表（0~15V）
③经过多次测量，他们记录了多组电流表示数和电压表示数，并在图中画出了图像。由图像可以得出，此干电池的电动势的测量值_______V（保留三位有效数字），内阻的测量值_______（保留两位有效数字）。
（2）第二组在没有电压表的情况下，设计了如图所示的电路，完成了对同一电池的测量。
①改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表示数和电阻箱示数，通过研究图像的信息，他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近，但是内阻的测量值与第一组的结果有明显偏差。将上述实验重复进行了若干次，结果依然如此。关于第二组测量内阻产生的偏差及其原因，下列分析中正确的是_______（选填选项前的字母）。
A．第二组内阻的测量结果小于第一组的测量结果
B．第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果
C．造成这个偏差的原因是实际电流表内阻不能近似为零
D．造成这个偏差的原因是实验小组读取电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时候偏大，有时候偏小
16. 在“金属丝电阻率的测量”的实验中：
（1）如图甲所示，用螺旋测微器测得金属丝的直径___________mm；如图乙所示，用20分度游标卡尺测得金属丝的长度___________mm。
（2）用伏安法测量金属丝的电阻（阻值约为），实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：
电流表（量程0~0.6A，内阻约）；
电流表（量程0~3A，内阻约）；
电压表（量程0~3V，内阻约）；
电压表（量程0~15V，内阻约）；
滑动变阻器R（）；
电源E（电动势为3.0V 内阻不计）。
为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选___________，电压表应选___________。
（3）根据所选用的实验器材，应选用以下哪个电路图进行实验？___________。
（4）若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率___________。（用题目所给字母表示）
（5）本实验在测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。将电压表或电流表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表内阻所引起的系统误差。在未消除该系统误差时本实验的电阻丝的测量阻值为R，若已知电压表的内阻为，电流表的内阻为，那么消除该系统误差后，电阻丝的阻值应该为___________。
三、解答题（共4小题，共40分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
17. 在竖直平面内有水平向右、场强为E的匀强电场。在匀强电场中有一根长L的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球，它静止在P点时，悬线与竖直方向成37°角，如图所示。若把小球拉到与O等高的A位置，从静止释放，已知重力加速度为g，sin37°=0.60，cos37°=0.80。试求：
（1）O和静止位置P间的电势差UOP；
（2）小球所带的电荷量q；
（3）小球经过最低点时的动能。
18. 现将标有“3V，3W”的直流电动机，串联一个滑动变阻器接在电动势为E＝4.0V、内阻为r＝0.40的电源的两端，如图所示。已知电动机线圈的电阻R0＝0.10Ω，不计其它电阻。
（1）若滑动变阻器接入电路的阻值R1＝3.5Ω，电动机卡住不转，求此时电路中的电流I1；
（2）若要使直流电动机正常工作，求滑动变阻器接入电路的阻值R2应为多少；
（3）调节滑动变阻器接入电路的阻值，回路中的电流I及电源的输出功率P随之改变。
a. 请从理论上推导P与I的关系式，并在图中定性画出P-I图像；
b. 求该电源对外电路能够输出的最大功率Pm。
19. 场是物质存在的一种形式，完成下列问题．（1）在静电场中可以定义“电通量”这个概念：若电场中有一个面，面上各处的电场强度与面垂直且大小相等为E，则穿过这个面的电通量，其中S是在垂直电场强度方向的面积的大小。如果空间固定一个电量为Q的点电荷，在其周围激发静电场，以Q为球心做两个半径分别为R1、R2的球面S1和S2，如图所示。求：
a.球面S1的电通量大小；
b.比较两个球面单位面积电通量大小，并说明原因。
（2）理论上已经证明：①电荷均匀分布的球壳在壳内产生的电场为零；②一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。
a.现有一半径为R、电荷均匀分布的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图所示．关于该带电小球产生的电场E随x的变化关系，下图中正确的是（　　）
A. B. C. D.
b.推导论证a中的结论
20. 对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。
（1）当该导线通有恒定的电流I时：
①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v；
②经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式。
（2）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦—托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。
已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为F。根据上述模型回答下列问题：
① 求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小；
② 推导该圆线圈中的电流 的表达式。
高二物理
（清华附中朝阳学校 望京学校）
一、单选题（本题共14个小题，每题3分，共42分）
1.
【答案】B
2.
【答案】B
3.
【答案】B
4.
【答案】B
5.
【答案】D
6.
【答案】D
7.
【答案】C
8.
【答案】C
9.
【答案】B
10.
【答案】C
11.
【答案】B
13.
【答案】D
14. A.
三、实验题（本题共2小题，共18分）
15.
【答案】 ①. C ②. A ③. 1.48##1.49##1.50 ④. 0.80##0.81##0.82##0.83##0.84 ⑤. BC
16.
【答案】（1） ①. 2.150 ②. 12.30
（2） ①. ②.
（3）甲 （4）
（5）
三、解答题（共4小题，共40分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
17.
【解析】
【详解】（1）O和静止位置P间的电势差为
（2）小球静止在P点，则有
可得小球所带的电荷量为
（3）根据动能定理有
可得，小球经过最低点时的动能为
18.
【解析】
【详解】（1）当电动机卡住不转时，可视为纯电阻元件，此时电路中的电流为
（2）当电动机正常工作时，电路中的电流为
根据闭合电路欧姆定律可得
解得
（3）a.根据能量守恒定律，电源非静电力做的功等于内外电路中电能转化为其他形式能的总合，即
即
P＝EI－I2r
根据数学知识可得P-I图像为开口向下的抛物线，如图所示。
b.根据数学知识可知，当时，该电源对外电路能够输出的功率最大，为
19.
【解析】
【小问1详解】
a.由题可得
b.单位面积的电通量即电场强度，则
其中
则
【小问2详解】
[1][2]可把整个球体分为一个个半径逐渐增大的球壳，每个球壳内部电荷量与球壳半径成正比。设球体带电荷量Q，球体带电密度
半径为x的球体带电量
根据点电荷电场强度公式，整个球体内部电场强度
与x成正比．在球体外部，根据点电荷电场强度公式，电场强度与x的二次方成反比．所以从带电球体的球心开始，沿着半径（x）方向场强的分布图是B图。
20.
【解析】
【详解】（1）①一小段时间内，流过导线横截面的电子个数为：
对应的电荷量为：
根据电流的定义有：
解得：
②从能量角度考虑，假设金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等，即：
又因为：
联立以上两式得：
（2）①电子运动一圈，非静电力做功为：
②对于圆线圈这个闭合回路，电动势：
根据闭合电路欧姆定律，圆线圈这个闭合回路的电流为：
联立以上两式，并根据电阻定律：
解得：
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