河南省南阳市第一中学校2023-2024学年高二上学期第三次月考物理试题（解析版）

这是一份河南省南阳市第一中学校2023-2024学年高二上学期第三次月考物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 关于物理学史，下列说法正确的是（ ）
A. 麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在
B. 法拉第首次发现了“变化”的磁场才能产生电场，并且总结提出了法拉第电磁感应定律
C. 安培发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系
D 美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量
【答案】D
【解析】
【详解】A．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，选项A错误；
B．麦克斯韦首次发现了“变化”的磁场才能产生电场，法拉第发现了电磁感应现象，韦伯和纽曼提出了法拉第电磁感应定律，选项B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系，选项C错误；
D．美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，选项D正确。
故选D。
2. 电子束焊机是一种高精密的焊接设备，它利用高速运动的电子束流轰击工件使动能转化为热能进行焊接加工。在曲面K与A之间加上高压U后，K与A之间的电场线如图所示，A到曲面各点的距离均为d，电子由静止被加速后轰击工件，电子的电量大小为e，不考虑电子重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 待焊接的工件应放置在K极B. A、K之间的电场强度大小为
C. 电子在加速运动过程中加速度逐渐增大D. 电子经高压U加速后电势能增大了
【答案】C
【解析】
【详解】A．电子受电场力沿电场线的反方向，则待焊接的工件应放置在A极，选项A错误； 更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663 B．A、K之间不是匀强电场，则电场强度大小不等于，选项B错误；
C．电子在加速运动过程中向A极运动，则由于电场线越来越密集，则电场力变大，加速度逐渐增大，选项C正确；
D．电子经高压U加速后，电场力做正功，则电势能减小了，选项D错误。
故选C。
3. 一长直导线沿南北方向水平放置，在导线正下方有一灵敏小磁针，现在导线中通以图甲所示方向恒定电流，上下移动小磁针，测得小磁针静止时偏离南北方向的角度的正切值与小磁针距导线的距离的关系如图乙所示。已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为，则下列判断正确的是（ ）
A. 通电后，小磁针的N极向纸外偏转
B. 通电后，小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小磁针处产生的磁场方向
C. 小磁针距导线时，电流在该处产生的磁场的磁感应强度大小为
D. 小磁针距导线时，该处合磁场的磁感应强度大小为
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．根据安培定则可知，通电后，电流在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针的N极向纸里偏转，A错误；
B．通电后，小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小磁针处产生的磁场与地磁场的合磁场的方向，B错误；
C．小磁针距导线时，设电流在该处产生的磁场的磁感应强度大小为，则
可得
C错误；
D．由矢量的合成可知，小磁针距导线时，该处合磁场的磁感应强度大小为，D正确。
故选 D。
4. 水分子120°的键角堆积造成了水分子宏观结晶的多样性。如图所示，一个水分子中氧原子（O）与氢原子（H）分布在竖直平面内等腰三角形的三个顶点上，两个氢原子的连线水平且中点为A。已知氢原子带正电，氧原子带负电，氧原子所带电荷量为氢原子电荷量的2倍。下列说法正确的是（ ）
A. A点电场强度方向竖直向下
B. 氧原子所受电场力的方向竖直向下
C. 其中一个氢原子所受电场力的方向竖直向上
D. 若将带负电的试探电荷从A点沿竖直向下方向移动，其电势能先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．两个H在A合场强为零，O在A点场强竖直向上，所以A点电场强度方向竖直向上，故A错误；
B．根据对称性可知，氧原子所受两个H的引力水平合力为零，所以氧原子所受电场力的方向竖直向下，故B正确；
C．左侧H受到右侧H的斥力，设腰长为L，有
受到引力水平分力
所以H受到的水平方向合力不为零，总合力不可能竖直向上，根据对称性可知，右侧H受合力也不会竖直向上，故C错误；
D．根据A分析可知，A点电场强度方向竖直向上，负电的试探电荷受力竖直向下，所以试探电荷从A点沿竖直向下方向移动，电场力开始阶段会做负功，电势能减小，故D错误。
故选B。
5. 电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中，L是自感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计。在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图像中，可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】闭合S瞬间，线圈中产生自感电动势阻碍电流增加，则线圈相当于断路，此时通过电流传感器的电流最大；随线圈阻碍作用的减小，通过线圈的电流逐渐变大，通过电流传感器的电流逐渐减小，电路稳定后，外电路电阻不变，外电压不变，通过电流传感器的电流不变；因为线圈的直流电阻值大于灯泡D的阻值，稳定后，通过线圈的电流小于通过电流传感器的电流。t=t1时刻断开开关S，由于自感现象，原来通过线圈L的电流从左向右流过电流传感器，与原来方向相反，且逐渐减小。则D图符合题中情况。
故选D。
6. 科学家研究发现，磁敏电阻的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而减小。如图所示电路中为一个磁敏电阻，置于真空中的平行板电容器水平放置，滑动变阻器的滑片位于中点位置，此时处在电容器中的油滴P恰好静止不动。现在要使油滴P向上加速运动，下列操作正确的是（ ）

A. 仅将条形磁铁向左移动靠近磁敏电阻
B. 仅将滑动变阻器的滑片向下移动
C. 仅增大平行板电容器两个极板的距离
D. 仅减小平行板电容器两个极板的正对面积
【答案】D
【解析】
【详解】A．处在电容器中的油滴恰好静止不动时，有
要使油滴向上加速运动，只有增大电场强度；将条形磁铁向左移动靠近磁敏电阻时，磁敏电阻的阻值增大，滑动变阻器上分得的电压减小，但由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电容器两端的电压不变，所以电场强度不变，油滴不动，A错误；
B．当滑动变阻器的滑片向下移动时，电容器两端的电压减小，但由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电容器两端的电压不变，所以电场强度不变，油滴不动，B错误；
C．当增大平行板电容器两个极板的距离时，电容器不能放电，电容器所带电荷量不变，电场强度
即场强不变，油滴不动，C错误；
D．当减小平行板电容器两个极板的正对面积时，电容器电容减小，则带电量应该减小，但是电容器不能放电，电容器所带电荷量不变，由选项C中的结论
可知所以电场强度增大，油滴向上加速运动，D正确
故选D。
二、多选题（7-10多选，每题5分，共20分）
7. 如图所示是质谱仪的工作原理示意图；带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内有相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B、电场的电场强度为E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片，其中OP与速度选择器的极板平行。平板S下方有磁感应强度大小为的匀强磁场，方向垂直于纸面向外，通过狭缝P的粒子最终打在胶片上的D点，且，不计带电粒子所受的重力及粒子间的相互作用力，下列表述正确的是（ ）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里
B. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
C. 该粒子的比荷
D. 若改变加速电场的电压U，粒子一定能通过狭缝P打在胶片上
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．能通过狭缝P的带电粒子，在通过速度选择器时做直线运动，则有
解得
根据加速电场可知，粒子带正电，则粒子在速度选择器中受到的电场力向右，则粒子受到洛伦兹力向左，由左手定则可知，速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外，故B正确，A错误；
C．打在D点的粒子，在平板S下方有磁感应强度大小为的匀强磁场中匀速圆周运动，由几何知识可知，做匀速圆周运动的半径为
则由洛伦兹力提供向心力
代入速度v可得
故C正确；
D．若改变加速电场的电压U，则粒子进入速度选择器的速度发生变化，当速度不等于时，粒子不能沿直线通过选择器，即粒子不能通过狭缝P打在胶片上，故D错误。
故选BC。
8. 如图（a），边长为d的单匝正方形导线框固定在水平纸面内，线框的电阻为R。虚线MN恰好将线框分为左右对称的两部分，在虚线MN左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图（b），虚线MN右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为，下列说法正确的是（ ）

A. 时刻，线框中产生的感应电动势大小为
B. 时刻，线框所受安培力的合力为0
C. 时刻，线框受到的安培力大小为
D. 在内通过线框导线横截面的电荷量为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．线框右半边磁通量不变，线圈左半边磁场增强，磁通量增大，由法拉第电磁感应定律可得
故A正确；
B．由右手螺旋定则可知线框中感应电流方向为逆时针方向。上下边框对称位置受力等大反向，左右两边受力等大同向。故安培力合力为
故B错误；
C．2t0时左边线框受力与右边线框受力同向，故
故C正确；
D．根据电荷量的公式有
故D正确。
故选ACD。
9. 如图所示，光滑绝缘的水平面正上方有垂直纸面向里，大小为匀强磁场。现将一质量为，带电量为的带电小球（可看成点电荷）静止放于水平面上，并对点电荷施加一水平向右的恒力。（重力加速度为），则下列说法正确的是（ ）
A. 点电荷离开水平面前做变加速运动
B 当点电荷速度达到时点电荷将要离开水平面
C. 点电荷离开水平面前在水平面上运动的时间为
D. 点电荷离开水平面前在水平面上所发生的位移为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．水平面光滑，点电荷水平方向合力即所受恒力F，由牛顿第二定律可得
解得
易知点电荷离开水平面前做匀加速直线运动。故A错误；
B．点电荷竖直方向受重力、支持力和洛伦兹力作用，有
N+qvB=mg当支持力为零时，点电荷将离开地面，即
解得
故B正确；
C．点电荷离开水平面前在水平面上做匀加速直线运动设运动时间为t，有
解得
故C正确；
D．同理，根据位移与时间的关系式，可得
故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
A. 向右加速运动B. 向左加速运动
C. 向右减速运动D. 向左减速运动
【答案】BC
【解析】
【详解】根据安培定则可知，ab在右侧产生的磁场方向为垂直向里，有因为MN向右运动，根据左手定则可判断MN中感应电流方向由M到N。由安培定则可知L1中感应电流产生的磁场方向向上，由楞次定律可知L2中感应电流产生的磁场方向向上并减弱或向下并增强。如果L2中磁场向上减弱，根据安培定则可知PQ中感应电流为Q到P且减小，再根据右手定则可知PQ向右减速运动；如果L2中磁场向下增强，根据安培定则可知PQ中感应电流为P到Q且增大，再根据右手定则可知PQ向左加速运动，AD错误，BC正确。
故选BC。
三、实验题（每空2分，共18分）
11. 西大附中物理兴趣小组准备测一个电流表的内阻。实验室准备的器材有：干电池两节、待测电流表A（量程为0~0.6A）、电压表V（量程为0~3V）、滑动变阻器（最大阻值5Ω，额定电流2A）、定值电阻、定值电阻、多用电表、电键导线若干。
（1）甲同学想利用多用电表的欧姆挡测量电流表的内阻，为了电表安全，测量时应将红表笔接触电流表的________（选填“正”或“负”） 接线柱的金属部分，黑表笔接触电流表的另一接线柱的金属部分。将欧姆表倍率调为“×1”，经过欧姆表测电阻的正确操作后指针在表盘的位置如图a所示，则电流表内阻为________Ω。
（2）乙同学想利用图b所示电路测量电流表的内阻，为了使测量时相对误差更小，要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的三分之二，应使用________（选填“”或“”）。电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电流表内阻=________（用题中已知字母表达）
【答案】 ①. 负 ②. 2.5 ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]电流需从多用电表黑表笔流出，流入电流表的正接线柱，则红表笔应接触电流表的负接线柱。
[2]欧姆表读数为
（2）[3][4]由欧姆定律可知，当电压表、电流表均满偏时，此时电路中的电阻为
此时
故选择较合理。由欧姆定律
解得
12. 太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的I－U特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。
（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的________（填“a”或“b”）。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I－U图像。由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池板的电阻________（填“很大”或“很小”）；当电压为2.80 V时，太阳能电池板的电阻为________ Ω。
（3）当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为________ V。若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是________%。（结果保留三位有效数字）
【答案】 ①. a ②. 很大 ③. 1.0×103 ④. 2.80 ⑤. 64.3
【解析】
【详解】（1）[1]测绘伏安特性曲线，电压和电流需从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，应选图a所示实验电路。
（2）[2]太阳能电池的电阻阻值
由图乙所示图像可知，在电压小于2.00V时，电流I很小，所以太阳能电池的电阻很大。
[3]由图丙所示图像可知，当电压为2.80V时，电流
I=2.80×10-3A
所以电阻
（3）[4]由图可知，图像与纵坐标的交点为电源的电动势，故电动势为2.80V；
[5]若与1kΩ的电阻连接构成一个闭合电路,在图中作出对应的电阻的伏安特性曲线，如图所示：
图像的交点为电源的工作点，则由图可知电源的工作电压为1.8V，则电源的效率
四、解答题（3小题，共38分）
13. 如图所示，电源电动势E=3V，内阻r=lΩ，小灯泡由于铭牌磨损，只能看到额定电压为2V。先将开关S接1，当滑动变阻器调到4Ω时，小灯泡L恰能以额定功率发光；再将开关S接2，小灯泡L和电动机M均以额定功率正常工作，已知电动机的内阻为求：
（1）小灯泡L的额定功率；
（2）电动机以额定功率工作时的输出功率；
【答案】（1）；（2）0.12W
【解析】
【详解】（1）开关S接1时，根据闭合电路欧姆定律有
解得
小灯泡的功率为
解得
（2）开关S接2时，根据闭合电路欧姆定律有
解得
电动机的输入功率为
发热功率为
所以机械功率为
14. 如图所示，足够长平行光滑金属导轨倾斜放置，与水平面夹角，导轨间距，其下端连接一个定值电阻，两导轨间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小。一质量为的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒接入回路中的电阻。导体棒ab由静止释放到刚开始匀速下滑的过程中，流过电阻R的电荷量为0.6C。已知重力加速度g取，导轨电阻不计，，．求：
（1）导体棒ab从释放到开始匀速运动下滑的距离x；
（2）导体棒ab匀速运动时速度的大小v；
（3）从释放到开始匀速运动下滑的过程中导体棒ab上产生的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）导体棒ab从释放到开始匀速运动的过程，通过电阻R的电荷量为q
平均感应电流
平均感应电动势
联立解得
（2）回路中的感应电动势为
感应电流为
安培力大小为
当导体棒速度达到最大值v时
联立求得
（3）导体棒ab从释放到开始匀速运动下滑的过程中，设回路中产生的热量为Q，则由功能关系有：
由功率分配关系有
联立求得
15. 如图所示，在xOy坐标系的的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在的区域内分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，MN为电场和磁场的交界面，ab为磁场的上边界。现从原点O处沿x轴正方向发射出速率为，比荷（电荷量与质量之比）为k的带正电粒子，粒子运动轨迹恰与ab相切并返回磁场。已知电场强度，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求：
（1）粒子第一次穿过MN时水平位移的大小；
（2）磁场的磁感应强度B的大小；
（3）交界线MN上坐标为处有一粒子接收器，若某一粒子从原点O处发射时开始计时，什么时刻粒子接收器能将该粒子捕获？（粒子接收器开启即可捕获粒子，不计捕获所需时间）

【答案】（1）；（2）；（3）或者
【解析】
【详解】（1）根据动能定理可知
解得
粒子在电场中做类平抛运动，有
两方程联立解得
（2）粒子的运动轨迹如图所示

设粒子以与轴正方向成角进入磁场，则
解得
根据几何关系
解得
由牛顿第二定律可得
解得
（4）粒子将以上图的轨迹周期性运动，第一次在磁场中运动的时间为