北京市清华大学附属中学朝阳学校2023-2024学年高二上学期12月月考物理试卷（解析版）

这是一份北京市清华大学附属中学朝阳学校2023-2024学年高二上学期12月月考物理试卷（解析版），共14页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题
1. 如图，一对用绝缘柱支撑的不带电的枕形导体A和B被此接触，A、B下方均连有两片闭合的金属箔片。先将一个带有绝缘棒的带电金属球C靠近枕形导体的A端，下列说法正确的是（ ）
A. A端金属箔片张开，B端金属箔片不会张开
B. A的左端带正电，B的右端带负电
C. 先分开A、B，再拿走C，则A、B均带电
D. 先拿走C，再分开A、B，则A、B均带电
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由图知金属球C带正电，带电金属球C靠近枕形导体时，因感应起电，近端A会带上负电，远端B会带上正电，A端和B端的金属箔片都会张开，故AB错误；
C．先分开A、B，再拿走C，则A、B仍然带电，故C正确；
D．先拿走C，A、B上的电荷中和了，再分开， A、B均不带电，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，静电力常量为k，则正方形两条对角线交点处的电场强度（ ）
A. 大小为，方向水平向左B. 大小为，方向水平向左
C. 大小为，方向水平向右D. 大小为，方向水平向右
【答案】A
【解析】
【详解】四个电荷的电荷量相等，两对对角线的电荷都是一对等量异种点电荷，在交点处的电场强度的方向指向负电荷，且大小相等，则合场强的方向水平向左。根据对称性可知，电场强度的大小为
故选A。
3. 两个分别带有电荷量Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间的库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定在原处，则两球间库仑力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】接触前两个点电荷之间的库仑力大小为
两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均分，所以两球分开后各自带电为
距离仍不变，则库仑力为
故选A。
4. 如图所示，实线是一簇由负点电荷产生的电场线。一带正电的粒子仅在电场力作用下通过电场，图中虚线为粒子的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。下列判断正确的是（ ）
A. a点场强小于b点场强B. a点电势大于b点电势
C. 带电粒子从a到b动能减小D. 带电粒子从a到b电势能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据电场线的疏密表示电场强度的强弱，可知a点场强大于b点场强，A错误；
B．根据顺着电场线方向，电势降低，可知a点电势小于b点电势，B错误；
CD．粒子的运动轨迹向左弯曲，粒子受到的电场力沿电场线向左，若粒子从a到b，电场力对粒子做负功，粒子的动能减小，电势能增大，D错误，C正确。
故选C。
5. 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 只将电容器b板向左平移，静电计指针张角变大
B. 只将电容器b板向下平移，静电计指针的张角变小
C. 只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大
D. 只增加极板带电量，静电计指针张角变大，表明电容增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．只将电容器b板向左平移，根据
可知，d变大，C变小，因Q不变，根据Q=CU可知，U变大，即静电计指针的张角变大，选项A正确；
B．只将电容器b板向下平移，根据
可知，S变小，C变小，因Q不变，根据Q=CU可知，U变大，即静电计指针的张角变大，选项B错误；
C．只在极板间插入有机玻璃板，根据
可知，ε变大，C变大，因Q不变，根据Q=CU可知，U变小，即静电计指针的张角变小，选项C错误；
D．只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，但是电容不变，选项D错误。
故选A。
6. 某同学在实验室自制一电容器，并用传感器观察其充电过程，按如图甲所示连接电路。先把S拨至1，并接通足够长的时间，使电容器将所带的电荷量都释放掉，从而不带电。然后把开关S掷向2端，电源向电容器充电，传感器将电流信息传入计算机，记录下电流随时间变化的图像如图乙，该同学数出图线与坐标轴所围成的方格数为14格。下列说法正确的是（ ）
A. 充满电后，电容器上极板带负电
B. 充满电后，电容器所带的电荷量为
C. 该同学在开关置于1足够长时间后，找来电压传感器测出电容器两端的电压值后进一步通过算出了电容器的电容
D. 保持开关与2连接且稳定的情况下将电容器的间距增大，将有向右流过R的电流
【答案】B
【解析】
【详解】A．充满电后电容器上极板与电源正极连接，故上极板带正电，故A错误；
B．充满电后总的电荷量由乙图中图线与坐标轴围成图形面积表示，则有
故B正确；
C．该同学应该在开关置于2稳定后测出电容器两端的电压，然后用算出电容器的电容，故C错误；
D．保持开关与2连接且稳定的情况下，此时应该是电容器两端的电压不变，将电容器的间距增大，则电容C减小，其所带的电荷量减小，放电出来，电流向左流过R，故D错误。
故选B。
7. 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. 乙表是电压表，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
【答案】D
【解析】
【详解】A．甲由一个灵敏电流表和一个变阻器并联，利用并联电阻的分流，改装成电流表。电流表的量程
可知当增大时，量程减小，故A错误；
B．乙由一个灵敏电流表和一个变阻器串联，利用串联电阻的分压，改装成电压表。电压表的量程
可知减小时，量程减小，故B错误；
C．由公式
知，在甲图中，若改装成的电流表的量程为，则
故C错误；
D．由公式
知，在乙图中，若改装成的电压表的量程为，则
故D正确。
故选D。
8. 如图所示，将某一电源的路端电压随干路电流的变化关系和某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系画在同一个图像中。若将该电源与两个定值电阻R串联构成闭合回路，下列分析中正确的是（ ）
A. 甲反映定值电阻R的关系，
B. 乙反映电源的关系，其电动势
C. 通过定值电阻的电流大小一定为
D. 电源内阻r消耗的热功率为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意，由欧姆定律有
结合图像可知，甲反映定值电阻R的关系，则
故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律有
结合图像可知，乙反映电源的关系，代入图中数据有
解得
，
故B错误；
CD．若将该电源与两个定值电阻R串联构成闭合回路，根据闭合电路欧姆定律有
电源内阻r消耗的热功率为
故C错误，D正确。
故选D。
9. 在利用电子射线管探究洛仑兹力的方向实验中，接通电源后，电子射线由阴极沿轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。现要使亮线往下偏，所加磁场方向应沿（ ）
A. 轴B. 轴C. 轴D. 轴
【答案】B
【解析】
【详解】由于电子带负电，运动方向沿轴方向，要使亮线往下偏，则洛伦兹力向下，根据左手定则可知，所加磁场方向应沿轴。
故选B。
10. 两个质量相同、电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是（ ）

A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. a粒子速度较大，b粒子的速度较小
C. a粒子在磁场中运动的时间较长
D. a粒子在磁场中所受的洛伦兹力较大
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则判断，a粒子带负电，b粒子带正电，故A错误；
BD．由题可知，由几何关系找到两粒子运动轨迹的圆心，如图所示

粒子运动过程中由洛伦兹力提供向心力，故
解得
由图可知，b粒子的运动半径大于a粒子的运动半径，故
由此可知，b粒子速度较大，且b粒子在磁场中所受洛伦兹力较大，故BD错误；
C．粒子在磁场中做匀速圆周运动，则
可知a、b粒子在磁场中运动周期相等，由图可知，a在磁场中的偏转角较大，即a粒子运动轨迹所对应的圆心角较大，根据
可得
故C正确。
故选C。
第Ⅱ卷（非选择题）
二、实验题
11. 电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径___________mm；用游标卡尺测其长度，示数如图乙所示，可知其长度为___________mm。

（2）用多用电表粗测其电阻约为6Ω。为了减小实验误差，需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻，要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下：
A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ）
B．电流表A（量程0.6A，内阻约为1Ω）
C．滑动变阻器（阻值范围，2.0A）
D．直流电源（电动势为3V）
E．开关
F．导线若干
则该实验电路应选择下列电路中的___________。
A． B．
C． D．
（3）该同学正确连接电路，所有操作都正确，则测出的电阻___________真实值（填“大于”“小于”或“等于”），该误差的来源是___________，这种误差属于___________误差。
（4）实验测出圆柱体的电阻为，圆柱体横截面的直径为，长度为，则圆柱体电阻率为___________。（用、、表示，单位均已为国际单位）
【答案】 ①. 0.920 ②. 42.40 ③. B
④. 小于 ⑤. 电压表的分流 ⑥. 系统 ⑦.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图甲可知直径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知其长度为
（2）[3]要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调，可知滑动变阻器应采用分压接法，由于
待测电阻远小于电压表内阻，为了减小误差，电流表应采用外接法，B正确，ACD错误。
故选B。
（3）[4][5][6]电流表应采用外接法，由于电压表的分流带来的误差，使得电流表读数比通过待测电阻的实际电流大，则有
可知测出的电阻小于真实值，该误差的来源是电压表的分流，这种误差属于系统误差。
（4）[7]根据电阻定律
可得圆柱体电阻率为
12. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）用电压表（内阻约为）和电流表（内阻约为）测量一个电阻的阻值（约为）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的_______（选填“甲”或“乙”）。
（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为_______（填各实验步骤前的字母）。
A．将选择开关置于“”位置
B．将选择开关置于“OFF”位置
C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
【答案】 ①. 甲 ②. ADCB
【解析】
【详解】（1）[1]因为待测电阻约为5Ω，由
可知为了减小误差应该采用电流表的外接法，即选用甲图；
（2）[2]一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，先将选择开关置于“”位置，将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”，将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开，将选择开关置于“OFF”位置，故正确的顺序为ADCB。
三、解答题
13. 如图所示，一直流电动机与阻值R＝4Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E＝20V，内阻r=1Ω，闭合开关S后，用理想电压表测出电动机两端电压U＝5V，已知电动机线圈电阻RM=1Ω。试求：
（1）通过电动机的电流是多少？
（2）电动机的发热功率是多少？
（3）电动机的机械效率是多少？
【答案】（1）3A；（2）9W；（3）40%
【解析】
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得
解得通过电动机的电流为
（2）电动机的发热功率为
（3）电动机输入功率为
电动机的机械功率为
电动机的机械效率为
14. 如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势，内阻的直流电源。现把一个质量的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，g取，已知，，求：
（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。

【答案】（1）1.5A；（2）0.3N；（3），方向沿导轨平面向下
【解析】
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律，有
（2）导体棒受到的安培力
（3）对导体棒受力分析如图所示

将重力正交分得
根据平衡条件，有
代入数据得
15. 如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S点释放一初速度为0、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不计重力。
（1）求粒子加速器M的加速电压U；
（2）求速度选择器N两板间的电场强度E的大小和方向。
【答案】（1）；（2），方向垂直导体板向下
【解析】
【详解】（1）根据功能关系可得
粒子加速器M的加速电压为
（2）粒子以速度v沿直线通过N，电场力与洛伦兹力平衡，有
即
由左手定则判定电场的方向垂直导体板向下。