2022-2023学年广东省佛山市高明区第一中学高二上学期12月月测 物理 解析版

2022-2023 学年上学期高明一中第一次大考

高二物理 2022年12月

考试时间75min

一、单项选择题：本题共7 题，每小题4 分，共28 分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4 分，错选、不选得0 分。

1. 如图所示为等臂电流天平，可用来测定磁感应强度B。当单匝矩形线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平的另一端加上质量为m 的砝码，天平平衡，线圈的水平边长为l，所受安培力大小（g为重力加速度），则磁感应强度B大小为（　　）

A.  B.  C.  D. 0

【答案】A

【解析】

【详解】线圈受到的安培力为

根据平衡条件可得

解得

故选A。

2. 下列关于电动机的说法错误的是（　　）

A. 安培力使电动机转子转动

B. 电动机是一种将电能转化为机械能的装置

C. 直流电动机的换向器的作用是不断改变磁场方向

D. 改变输入电流的大小可以调节电动机的转速

【答案】C

【解析】

【详解】A．电动机是利用通电导线在磁场中受到安培力作用而转动的装置，故A正确，不符合题意；

B．电动机转动的过程主要将电能转化为机械能，故B正确，不符合题意；

C．换向器的作用是改变线圈中电流的方向，故C错误，符合题意；

D．当输入电动机的电流发生变化时，线圈所受到的安培力发生变化，线圈的转速发生变化，故D正确，不符合题意。

故选C。

3. 如图所示的两个半径为R的半圆形中空金属盒、置于真空中，两盒间留有一狭缝；在两盒的狭缝处加上大小为U的高频交变电压，空间中存在着磁感应强度大小为B、方向垂直向上穿过盒面的匀强磁场。从粒子源P引出质量为m、电荷量为q的粒子，粒子初速度视为零，在狭缝间被电场加速，在D形盒内做匀速圆周运动，最终从边缘的出口处引出。不考虑相对论效应和重力影响，忽略粒子在狭缝间运动的时间，则（　　）

A. 所加交流电的周期与磁场的磁感应强度B的大小无关

B. 加速电压U越大，粒子最终引出D形盒时的动能就越大

C. 粒子最终引出D形盒时的动能与加速电压成正比

D. 粒子第一次加速后和第二次加速后速度大小之比是

【答案】D

【解析】

【详解】A．要对粒子实现同步加速，所加交流电的周期必须与粒子在磁场中运动的周期相等，即所加交变电流的周期为，显然与磁场的磁感应强度的大小有关，故A错误；

BC．粒子最终引出D形盒时，满足

可得

显然粒子最终引出D形盒时的动能与加速电压无关，故BC错误；

D．粒子第一次加速后，有

第二次加速后，有

联立两式，可得两次加速后速度大小之比

故D正确。

故选D。

4. 一种用磁流体发电的装置如图所示。已知等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度喷射入磁感应强度为的匀强磁场中（速度方向与磁场方向垂直），在磁场中有两块平行金属板A、B，板间距离为，忽略粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）

A. 金属板A是电源的正极

B. 等离子体入射速度不变，减小A、B两金属板间的距离，电源电动势增大

C. A、B两金属板间的电势差等于电源电动势

D. A、B两金属板间的电势差与等离子体的入射速度有关

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据左手定则可知，带正电的粒子向下偏转，则金属板B是电源的正极，故A错误；

B．稳定后，离子所受洛伦兹力与电场力平衡，有

可得发电机的电动势

所以，若等离子体入射速度不变，减小A、B两金属板间的距离，则电源电动势将减小，故B错误；

C．由于有外电阻，根据闭合电路欧姆定律可知，A、B两金属板间的电势差等于路端电压，小于电源电动势，故C错误；

D．发电机的电动势

由上式可知，与等离子体速度有关，根据闭合电路欧姆定律可知，A、B两金属板间的电势差也与等离子体的入射速度有关，故D正确。

故选D。

5. 如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限．粒子在磁场中运动的时间为

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】运动轨迹如图:

即运动由两部分组成,第一部分是个周期,第二部分是个周期, 粒子在第二象限运动转过的角度为90°，则运动的时间为；粒子在第一象限转过的角度为60°，则运动的时间为；则粒子在磁场中运动的时间为：，故B正确，ACD错误．.

6. 如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆置于导轨上并与导轨形成闭合回路，一圆环形金属框位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是    

A. 中沿顺时针方向，中沿逆时针方向

B. 中沿顺时针方向，中沿顺时针方向

C. 中沿逆时针方向，中沿逆时针方向

D. 中沿逆时针方向，中沿顺时针方向

【答案】D

【解析】

【详解】PQ突然向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由Q流向P，中电流沿逆时针方向，PQRS中的电流产生的磁场向外增强，则T中的合磁场向里减弱，根据楞次定律可知T的感应电流产生的磁场应指向纸面内，则T中感应电流方向为顺时针。故ABC错误，D正确。

故选D。

7. 如图所示，半径为r的金属环绕通过其直径的轴OO'以角度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B．从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时，在转过30°角的过程中，环中产生的感应电动势平均值为（   ）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】图示位置时穿过线圈的磁通量为：φ1=0；转过30°时穿过线圈的磁通量为：φ2=BSsin30°=BS
转过30°用的时间为： ;由法拉第电磁感应定律得感应电动势的平均值为：，故C正确，ABD错误；故选C.

二、多项选择题：本题共3 小题，每小题6 分，共18 分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上的选项符合题目要求，全选对的得6 分，漏选得3 分，错选、不选得0 分。

8. 如图所示，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定质量和电阻。开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，经过一段时间后，再将S闭合。若从S闭合开始计时，下列金属杆的速度随时间变化的可能图像是（   ）

A.  B.

C.  D.

【答案】CD

【解析】

【详解】AB．闭合开关时，金属杆的速度已经不为零，则图像AB都不可能，即AB错误；

CD．闭合开关时，金属杆在下滑过程中，受到重力和安培力作用，若重力与安培力相等，金属杆做匀速直线运动；若安培力小于重力，则金属杆的合力向下，加速度向下，做加速运动，在加速运动的过程中，产生的感应电流增大，安培力增大，则合力减小，加速度减小，做加速度逐渐减小的加速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动；若安培力大于重力，则加速度的方向向上，做减速运动，减速运动的过程中，安培力减小，做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动。综上所述故CD正确。

故选CD。

9. 1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束速度相同的粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是（　　）

A. 该束带电粒子均带正电

B. 速度选择器的P1极板带负电

C. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大

D. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由题图可知，该束粒子在B2磁场中向下偏转，根据左手定则可以判断粒子均带正电，故A正确；

B．粒子在速度选择器中做直线运动，在竖直方向上合力为零，由于粒子所受洛伦兹力竖直向上，所以粒子所受电场力竖直向下，则速度选择器的P1极板带正电，故B错误；

CD． 粒子在B2磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

解得运动半径为

由于粒子通过速度选择器，所以速度大小都相同，则R越大的粒子，其比荷越小，故C错误，D正确。

故选AD。

10. 三条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和 B3，下列说法正确的是（　　）

A. B1=B2<B3

B. B1=B2=B3

C. a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里

D. a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里

【答案】AC

【解析】

【分析】考查了安培定则，磁场的叠加

【详解】a、b和c处的磁感应强度均是三条通电导线单独存在时在各点处产生的磁场的叠加．由于通过三条导线的电流大小相等，结合安培定则可判断出三条导线在a、b处产生的的合磁感应强度垂直纸面向外，在c处垂直纸面向里，且。
故选AC．

【点睛】通电导线周围存在磁场，且离导线越远场强越弱．磁场不但有大小而且有方向，方向相同则相加，方向相反则相减．并根据矢量叠加原理来求解

三、实验题与解答题：本大题共5 小题，共54 分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

11. 小明同学在使用多用电表测量某一电阻器电阻时，调整欧姆零点后，用“×10”挡测一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极大，则这个电阻值很_________（小或大），为了把电阻值测量得更准确些，应换用_________ 挡（“×1”或“×100”），换挡后应该重新_________再进行测量。

【答案】    ①. 小    ②. ×1    ③. 欧姆调零

【解析】

【详解】[1][2][3]欧姆表测电阻的零刻度在右边，所以指针偏角极大说明待测电阻较小，为了测量更准确应换“×1”挡，换挡后要重新进行欧姆调零，然后才能测量。

12. 把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G的满偏电流Ig为200μA，内阻估计在400-600Ω之间．

(1)按图测定电流表G的内阻Rg，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下：

（A）滑动变阻器（阻值范围0-200Ω）

（B）滑动变阻器（阻值范围0-1750Ω）

（C）电阻箱（阻值范围0-999Ω）

（D）电阻箱（阻值范围0-99999Ω）

（E）电源（电动势6V，内阻0.3Ω）

（F）电源（电动势12V，内阻0.6Ω）

按实验要求，R最好选用_______，R’最好选用_______，E最好选用_______．（填入器材的字母代号）

(2)假定由上述步骤已测出电流表内阻Rg=500Ω，现在通过串联一个24.5kΩ的电阻把它改装成一个电压表，此电压表的量程为_________．

(3)如图是测定未知电阻Rx的电路图，测量时，电流表的读数为0.20A，而改装后的电压表的表头读数如图所示，那么Rx的阻值等于_________．

【答案】    ①. D    ②. C    ③. F    ④. 5V    ⑤. 15Ω

【解析】

【详解】(1)根据“半偏法”的实验原理可知，为使干路电流保持不变，应使电阻箱的阻值越大越好，所以R应选择电阻箱D；根据实验原理可知，电阻箱应选择与待测电流表内阻接近的电阻箱C；根据闭合电路欧姆定律为：可知，为选择阻值越大的电阻箱就应选择电动势较大的电源F；

(2)根据串并联规律可知，改装的电压表量程应为：=5V；

(3)因改装后的电压表量程为5V，所以电压表的读数为：

待测电阻的阻值为：.

【点睛】本题(1)的关键是明确“半偏法”测量内阻的实验原理是在保持干路电流不变的条件下才行，为使干路电流保持不变，应使电阻箱的电阻越大越好，再根据闭合电路欧姆定律可知应选择电动势较大的电源；题(2)根据欧姆定律求出改装后的电压表两端的电压即可；题(3)根据改装后的电压表量程求出电压表的读数即可．

13. 如图所示，、都是额定电压为220V灯泡，在正常情况下，当开关S闭合时，电压表、和电流表A的示数分别为220V、110V和0.2A．F是熔断电流为0.35A的熔丝．在下列情况下，可能在电路的什么地方发生了什么故障？

（1）两灯不亮，、的示数都是220V，A的示数是零．

（2）两灯不亮，的示数是220V，、A的示数是零．

（3）熔丝熔断．

【答案】（1）灯泡L2断路 （2）灯泡L1、熔丝F、电键S或电流表A有开路  （3）L1或L2或电压表V2短路

【解析】

【详解】(1)故障的是灯泡L2，且灯泡L2断路，电流中没有电流，L2两端的电势分别等于电源两极的电势，则L2两端的电压等于电源的电压。

(2)电压表V2和电流表A示数是零，说明所在的电路为断路，所以故障可能是：灯泡L1、熔丝F、电键S或电流表A有开路。

(3) 熔丝熔断说明电路电流太大，即有短路的地方，所以故障可能是：L1或L2或电压表V2短路。

14. 如图所示，质量为通电导体杆置于倾角为的平行固定放置的光滑导轨上，导轨间距为，轨道的顶端连接电阻和电动势为、内阻不计的电源，导体杆的电阻为，装置处于竖直方向的匀强磁场中，导轨、导线的电阻忽略不计。为使导体杆静止在导轨上，请完成下面的判定和计算：

（1）匀强磁场的方向

（2）匀强磁场的磁感应强度的大小

【答案】（1）竖直向上；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据导体杆受力平衡的分析，磁感应强度的方向竖直向上。

（2）对导体棒：由受力平衡得

根据闭合电路欧姆定律可知

联立可得

15. 如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等，将线框置于光滑绝缘的水平面上。在线框的右侧存在垂直水平面向里的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B。在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场。在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界始终平行。求：

（1）线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；

（2）线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压UMN；

（3）在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W。

【答案】（1）；（2）Blv；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）线框MN边在磁场中运动时，感应电动势为

E=Blv

线框中的感应电流为

（2）M、N两点间的电压为

（3）只有MN边在磁场中时，线框运动的时间为

此过程线框中产生的焦耳热为

同理，只有PQ边在磁场中运动时线框中产生的焦耳热为

根据能量守恒定律得水平拉力做功为

16. 如图所示，在直角坐标系的范围内有匀强磁场，方向垂直纸面向外（未画出）；在的范围内有与轴负方向成30°斜向下的匀强电场，轴与轴有点P、Q两点，P点坐标为，一个质量为、带电为的粒子从O点射出，与轴正方向夹角，先后经过P、Q两点又回到O点，粒子重力不计。

（1）求Q点坐标及粒子在磁场中运动时间；

（2）求匀强电场的大小；

（3）粒子轨迹纵坐标的范围。

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）依题意，画出粒子在磁场中的运动轨迹，根据几何关系判断知粒子在磁场中运动轨迹所对应圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间为

利用几何知识，可求得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为

且

所以点的坐标为；

（2）依题意，可知粒子进入电场后，在电场力的作用下做类平抛运动，过O点时，有

联立可得

由粒子在磁场中运动时

可得

因为，可得

联立可求得

（3）利用几何关系，可得粒子轨迹纵坐标的最大值为

粒子在电场中做类平抛运动，当粒子的速度方向平行轴时，此时粒子轨迹的纵坐标有最小值，将速度及电场力分别分解在垂直轴上，则有

则可得

联立可求得

所以，可得粒子运动轨迹纵坐标的范围为。