陕西省西安中学2024-2025学年高二（上）月考物理试卷（12月份）（含解析）

陕西省西安中学2024-2025学年高二（上）月考物理试卷（12月份）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，轻绳将一条形磁铁悬挂于点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从处由静止释放，圆环始终保持静止，则磁铁在到摆动过程中( )
A. 圆环中感应电流方向相同
B. 圆环受到摩擦力方向相同
C. 圆环对桌面的压力始终大于自身的重力
D. 磁铁在、两处的重力势能可能相等
2.关于下列四幅图的说法正确的是( )
A. 图甲是回旋加速器的示意图，带电粒子获得的最大动能与回旋加速器的加速电压无关
B. 图乙是电磁流量计的示意图，通过定值电阻的电流方向由指向
C. 图丙是速度选择器的示意图，某带正电的粒子不计重力能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，若该粒子自右向左射入也可以沿直线匀速通过速度选择器
D. 图丁是质谱仪的示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越小
3.如图甲是判断检测电流大小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流成正比，图乙为金属材料制成的霍尔元件，其长、宽、高分别为、、，现给其通以恒定工作电流，可通过右侧电压表的示数来判断的大小是否发生变化，则( )
A. 端的电势低于端 B. 减小工作电流可以提高检测灵敏度
C. 减小可以提高检测灵敏度 D. 减小可以提高检测灵敏度
4.如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为、直径为，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面、固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经测量管时，显示仪器显示、两端电压为，污水流量为单位时间内排出的污水体积。则( )
A. 侧电势比侧电势低
B. 污水中离子浓度越高，的示数将越大
C. 若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值，再将磁场反向则显示为正值
D. 污水流量与成正比，与、无关
5.如图表示，在磁感应强度为的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面夹角为。一质量为、带电荷为的圆环套在棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为，且。现让圆环由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中圆环的最大速率为( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，、是两个电阻值都为的完全相同的小灯泡，小灯泡的电阻值大于定值电阻的阻值。是一个自感很大的线圈，它的电阻值与定值电阻的电阻值相等。由于自感现象，当开关接通或断开时，下列说法正确的是( )
A. 接通时，灯泡先亮，后亮
B. 接通时，
C. 断开时，立即熄灭，先闪亮一下再熄灭
D. 断开时，
7.图所示电路由螺线管、电阻和平行板电容器组成。其中，螺线管匝数为，横截面积为；电容器两极板间距为，极板面积为，板间介质为空气可视为真空。螺线管处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小随时间变化图像如图所示。一电荷量为的微粒在时间内悬停在电容器中，重力加速度大小为，静电力常量为。则( )
A. 颗粒带正电
B. 颗粒质量为
C. 时间内，点电势高于点电势
D. 电容器极板带电量大小为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，配置电磁弹射和阻拦装置。如图所示，某小组模拟电磁弹射实验，将两根间距为的长直平行金属导轨、固定在水平面上，左侧通过开关接入电动势为的电源，质量为电阻为长度为的金属棒垂直导轨静止放置，导轨处在方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。闭合开关，金属棒向右加速运动至达到最大速度，即完成“弹射”。已知金属棒始终与导轨接触良好，不考虑其他电阻，不计一切摩擦，下列说法正确的是( )
A. 金属棒的速度为时，金属棒的加速度大小为
B. 金属棒能获得的最大速度为
C. 弹射过程中，流过金属棒的电荷量为
D. 若弹射所用的时间为，则金属棒的位移大小为
9.如图所示，两个连续的有界匀强磁场的磁感应强度大小均为，方向分别垂直光滑水平桌面向下和向上，磁场宽度均为。紧贴磁场区域的左侧边界处，有一边长为的正方形均匀导体线框置于桌面上。现用外力使线框由静止开始匀加速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定逆时针方向为电流正方向，外力向右为正方向，磁感线垂直纸面向里时磁通量为正值。以下反映线框中的感应电流、磁通量、电功率、外力随时间或位移的变化规律可能正确的是( )
A. B.
C. D.
10.一水平足够长的平行轨道如图所示，以为界左边磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，右边磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。导体棒甲、乙的质量均为，电阻相同，开始时均处于静止状态。现给甲一水平向右的初速度，若轨道光滑且电阻不计，甲、乙始终在各自磁场中运动，下列说法中正确的是( )
A. 乙将向右运动
B. 甲、乙运动过程中动量不守恒
C. 稳定后，甲的速度为
D. 当乙的速度为，乙棒产生的焦耳热为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学在实验室做“测定金属的电阻率”的实验，除被测金属丝外，还有如下实验器材可供选择：
A.直流电源：电动势约为，内阻可忽略不计；
B.电流表：量程，内阻约为；
C.电压表：量程，内阻为；
D.滑动变阻器：最大阻值为，允许通过的最大电流为；
E.开关、导线等。
该同学用刻度尺测得金属丝接入电路的长度，用螺旋测微器测量金属丝直径时的测量结果如图甲所示，从图中读出金属丝的直径为______；
用多用电表欧姆“”挡测量接入电路部分的金属丝电阻时，多用电表的示数如图乙所示，从图中读出金属丝电阻约为______；
若该同学根据伏安法测出金属丝的阻值，则这种金属材料的电阻率为______。结果保留两位有效数字
12.某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻阻值为、金属夹、刻度尺、开关、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
实验步骤如下：
将电阻丝拉直固定，按照图连接电路，金属夹置于电阻丝的______填“”或“”端；
闭合开关，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数，断开开关，记录金属夹与端的距离；
多次重复步骤，根据记录的若干组、的值，作出图中图线Ⅰ；
按照图将定值电阻接入电路，多次重复步骤，再根据记录的若干组、的值，作出图中图线Ⅱ。
由图线得出纵轴截距为，则待测电池的电动势 ______。
由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别、，若，则待测电池的内阻 ______用和表示。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图所示，半径为的圆边界内存在垂直纸面向里的匀强磁场，、是圆边界的两个互相垂直的直径，边长为的正方形内存在匀强电场，边长与直径共线，电场与磁场垂直、与平行，质量为、电荷量为的粒子不计重力从点正对圆心以初速度垂直射入磁场，从点射出磁场立即进入电场，最后恰好从点射出电场，打在点右侧距离处的竖直挡板上，求：
匀强磁场磁感应强度大小和匀强电场电场强度大小；
粒子运动到点时的速度；
粒子从点进入到打到竖直挡板上的运动总时间。
14.如图，光滑金属导轨，、，其中、为半径为的圆弧导轨，、是间距为且足够长的水平导轨，、是间距为且足够长的水平导轨。金属导体棒、质量均为，接入电路中的电阻均为，导体棒静置在、间，水平导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。现将导体棒自圆弧导轨的最高点处由静止释放，两导体棒在运动过程中均与导轨垂直且始终接触良好，导轨电阻不计，重力加速度大小为。求：
导体棒运动到处时，对导轨的压力；
导体棒由静止释放至达到稳定状态的过程中，通过其横截面的电荷量；
在上述过程中导体棒产生的焦耳热。
15.如图所示，图中竖直放置的足够长的光滑金属导轨上接有纯电阻和电容器两个电学元件，其中，，由两个开关、分别控制。匀强磁场分布于图中水平虚线以下，方向垂直纸面向里，磁感应强度。导体棒位于磁场内水平放置且与导轨接触良好，导体棒的质量，其电阻，导轨宽。现在先断开，闭合，让导体棒从静止释放，导体棒在磁场中竖直下落时达到最大速度，不计摩擦及空气阻力，导轨电阻不计，取。
导体棒从释放到达到最大速度的过程中，求导体棒上产生的焦耳热；
导体棒从释放到达到最大速度的过程中，求流过导体棒的电荷量；
如果断开，闭合，让导体棒从静止释放，导体棒将在匀强磁场中竖直向下以加速度做匀加速直线运动，求加速度的大小。
答案和解析
1.
【解析】从到最低点的过程，根据楞次定律，从上往下看圆环中产生顺时针方向的电流，从最低点到点，从上往下看圆环中产生逆时针方向的电流，故A错误；
B.磁铁从到最低点的过程中，磁铁和圆环相互排斥，圆环受到的静摩擦力水平向右；磁铁从最低点到的过程中，磁铁和圆环相互吸引，圆环受到的静摩擦力水平向右，故B正确。
C.根据来拒去留，从到最低点的过程中，磁铁和圆环相互排斥，圆环对桌面压力大于圆环重力，从最低点到的过程中，磁铁和圆环相互吸引，圆环对桌面的压力小于重力，故C错误；
D.磁铁在摆动的过程中，使圆环的磁通量发生变化，圆环内产生感应电流，感应电流在圆环内产生热量，损失磁铁的机械能，磁铁的振幅将减小，所以点一定比点低，所以在点的重力势能小于点重力势能，故D错误；
故选：。
2.
【解析】、粒子离开回旋加速器时动能最大，根据洛伦兹力提供向心力，可得到最大动能，可知与加速电压无关，故A正确；
B、由左手定则，可知电磁流量计的上极板带负电，即通过电阻的电流方向为指向，故B错误；
C、对从左方射入速度选择器的粒子受力分析，可知其洛伦兹力与电场力方向相反，可以匀速直线通过；对从右方射入速度选择器的粒子受力分析，可知其洛伦兹力与电场力方向相同，不可以匀速直线通过；故C错误；
D、对粒子在质谱仪的磁场中做圆周运动时受力分析，可知半径，即靠近狭缝的粒子，比荷越大，故D错误。
故选：。
3.
【解析】根据右手螺旋定则检测电流产生的磁场方向向下，磁感线在铁芯中沿逆时针方向，霍尔元件所在磁场方向向上，元件中载流子为电子，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力垂直纸面向外，在元件端积累，所以端电势低，端的电势高于端，故A错误；
电压稳定时，电场力和洛伦兹力平衡，有
设元件单位体积内电子数量为，电子移动速度为，根据电流的微观表达式
联立得
提高检测灵敏度即提高的大小，可增大工作电流或者减小；减小对检测灵敏度没有影响，故BD错误，C正确。
故选：。
4.
【解析】、液体从左向右流动时，磁场竖直向下，结合左手定则，可知正离子向侧偏转，负离子向侧偏转，故侧电势比高；
液体从右向左流动时，磁场竖直向下，结合左手定则，可知正离子向侧偏转，负离子向侧偏转，故侧电势比低，故磁场方向不变，改变流向，对应的显示器示数正负相反；
液体从右向左流动时，磁场竖直向上，结合左手定则，可知正离子向侧偏转，负离子向侧偏转，故侧电势比高，故磁场方向改变，流向也改变，对应的显示器示数正负与完全未变时一致；故A错误，C正确；
、显示仪器的示数稳定时，内部离子受力平衡，即，故；而，，故，；
即的示数与离子浓度无关，与、均有关，与无关，故BD错误。
故选：。
5.
【解析】由于，所以环将由静止开始沿棒下滑，当环的速度达到最大值时，此时有，洛伦兹力的方向是垂直于棒向上的，环受棒的弹力的方向垂直于棒向下，由共点力平衡条件得：
沿棒的方向：
垂直棒的方向：
摩擦力为：
联立解得：
故C正确，ABD错误。
故选：。
6.
【解析】、开关接通时，、灯是串联的关系，所以两灯同时变亮，故A错误；
B、开关接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡的电流较大，故B错误；
C、开关断开瞬间，电路中电流要立即减小到零，但线圈中由于自感现象线圈中电流要逐渐减小与灯泡构成闭合回路，灯中的电流瞬间变为电感中的大电流通过，故L灯先闪亮一下再逐渐变暗，而灯立即熄灭，故C正确；
D、开关断开瞬间，电路中电流要减小到零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡构成闭合回路，而中电流立即为零，故I，故D错误。
故选：。
7.
【解析】根据楞次定律可知螺线管产生的感应电动势上端相当于正极，下端相当于负极，因此电容器上极板带正电，下极板带负电；根据平衡条件颗粒所受的电场力方向与场强方向相反，则颗粒带负电，故A错误；
B.螺线管产生的感应电动势大小为
电容器电压大小为
由平衡条件可知
得，故B正确；
C.根据图可知，磁感应强度的变化率不变，感应电动势恒定，电路中无电流，所以的电势等于，故C错误；
D.板间介质为空气可视为真空，介电常数
电容器的电容为
由项分析得
所以电容器极板带电量大小为
故D错误。
故选：。
8.
【解析】、金属棒的速度为时，金属棒切割磁感线产生的感应电动势为：
根据闭合电路欧姆定律可得通过金属棒的电流为：
根据牛顿第二定律可得加速度大小为：
联立解得加速度大小为：，故A错误；
B、当电路中的电流为零时，金属棒的速度最大，则有：
解得最大速度为：，故B正确；
C、取向右为正方向，根据动量定理可得：，其中：
解得弹射过程中，流过金属棒的电荷量为：，故C错误；
D、取向右为正方向，根据动量定理可得：
根据闭合电路的欧姆定律可得：
根据位移计算公式可得：
联立解得：，故D正确。
故选：。
9.
【解析】、线框做匀加速运动，通过同样位移所需时间越来越短，在每个磁场区域运动的时间不同，横轴不均等，故A错误；
B、初始时刻有加速度，外力大小为，不为零，故B错误；
C、由知磁通量随位移均匀变化，位移为、、时均为零，故C正确；
D、由知正比于速度的平方，又，所以正比于位移，而且中间段双边切割电流加倍，功率增为倍，故D正确。
故选：。
10.
【解析】、甲运动后，根据右手定则可知，甲产生的感应电流方向向下，则通过乙的电流为向上，根据左手定则可知，乙受到安培力向左，所以乙将向左运动，故A错误；
B、甲、乙运动过程中受到的安培力大小不等，方向相同，所以甲、乙组成的系统在运动过程中合力不为零，系统动量不守恒，故B正确；
C、从开始运动到稳定过程中，对甲，取向右为正方向，根据动量定理得
对乙，取向左为正方向，根据动量定理得
稳定后，回路中没有电流，甲、乙产生的电动势抵消，则有
解得，故C正确；
D、对乙，取向左为正方向，根据动量定理得
对甲，取向右为正方向，根据动量定理得
解得
由能量守恒定律得
乙棒产生的焦耳热为
联立解得，故D错误。
故选：。
11.
【解析】根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
根据欧姆表的读数规律，该读数为
根据电阻定律有
变形可得
代入数据解得
故答案为：；；。
12.
【解析】为了保护电路，闭合开关前金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由电路图可知，应该置于端。
对于图的电路图，根据闭合电路欧姆定律有：
设金属丝的电阻率为，横截面积为，由欧姆定律和电阻定律得：，
联立可得：
整理可得：
对于图的电路图，根据闭合电路欧姆定律有：
同理有：，
联立后整理得：
可知图线的纵轴截距：
解得：
由的解答可得：，，已知：
联立解得：
故答案为：；；
13.在磁场中粒子做匀速圆周运动，从点射入，从点射出，其圆心如图所示，
由几何关系可得运动半径：
洛伦兹力充当向心力：
解得：
在电场中沿着方向以速度做匀速直线运动：
沿着电场力方向做初速度为的匀加速直线运动：
解得：
从点运动到点过程，由动能定理：
代入数据可得：
根据推论，点速度反向延长交中点，可知点速度方向与水平方向夹角为，且有：
在磁场中做匀速圆周运动的周期：
粒子在磁场中运动的时间：
在电场中运动时间为：
离开电场后粒子做匀速直线运动，水平分速度为，由：
代入数据可得：
所以：
那么总时间：
代入数据得：
答：匀强磁场磁感应强度大小为，匀强电场电场强度大小为；
粒子运动到点时的速度为，与水平方向夹角正切值为；
粒子从点进入到打到竖直挡板上的运动总为。
14.棒从圆弧导轨滑下过程，根据机械能守恒定律得
可得
导体棒运动到处时，根据牛顿第二定律得
联立解得：
由牛顿第三定律可知，导体棒运动到处时，对导轨的压力为，方向竖直向下。
两金属棒最终分别做匀速直线运动，两棒产生的感应电动势分别为
，
又有
解得：
取水平向左为正方向，分别对、，根据动量定理得
对有
对有
又有
解得：，，
全过程由系统能量守恒有
又有
联立解得：
答：导体棒运动到处时，对导轨的压力为，方向竖直向下；
导体棒由静止释放至达到稳定状态的过程中，通过其横截面的电荷量为；
导体棒产生的焦耳热为。
15.断开，闭合，导体棒运动速度最大为时，有，其中，代入数据解得，导体棒从释放到达到最大速度的过程中，根据能量守恒定律得，代入数据解得，则导体棒上产生的焦耳热为；
导体棒从释放到达到最大速度的过程中，流过导体棒的电荷量，，，联立并代入数据解得，解得；
断开，闭合，对导体棒由牛顿第二定律得，流过导体棒的电流为，联立并代入数据解得加速度大小。
答：导体棒上产生的焦耳热为；
流过导体棒的电荷量为；
加速度的大小为。
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