四川省2023_2024学年高二物理上学期第三次学月质量检测1月试题含解析

这是一份四川省2023_2024学年高二物理上学期第三次学月质量检测1月试题含解析，共16页。试卷主要包含了考试结束后，将答题卡交回，15WB等内容，欢迎下载使用。
1.答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答非选择题时，将答案写在答题卡对应题号的位置上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后，将答题卡交回。
第I卷（选择题）
一、本大题7小题。在每小题给出的四个选项中只有一个是符合要求的。
1. 在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（ ）
A. 安培发现了电流的磁效应
B. 法拉第发现了电磁感应现象
C. 奥斯特发现了产生感应电流的条件
D. 库仑发现了磁感线是客观存在的描绘磁场强弱和方向的曲线
【答案】B
【解析】
【详解】A．奥斯特在实验中发现了电流的磁效应，故A错误；
BC．法拉第通过大量实验发现了电磁感应现象，并总结出产生感应电流的条件，故B正确，C错误；
D．为了形象地描述磁场的强弱和方向，法拉第提出了磁感线的概念，但磁感线并不是客观存在的，故D错误。
故选B。
2. 初速度为v0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（ ）
A. 电子将向右偏转，速率不变B. 电子将向左偏转，速率改变
C. 电子将向左偏转，速率不变D. 电子将向右偏转，速率改变
【答案】A
【解析】
【详解】由安培定则可判定直线电流右侧磁场的方向为垂直纸面向里，根据左手定则可判定电子所受洛伦兹力向右，即向右偏转；
由于洛伦兹力不做功，则电子动能不变，速率不变。故A正确，BCD错误。
故选A。
3. 如图所示的情况中，a、b两点电场强度不同的是（ ）
A. 甲图：带电平行金属板两板间边缘附近处的a、b两点
B. 乙图：离点电荷等距的a、b两点
C. 丙图：两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的a、b两点
D. 丁图：两个等量异种电荷连线上，与连线中点等距的a、b两点
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲图：带电平行金属板两板间内为匀强电场，故带电平行金属板两板间边缘附近处的a、b两点电场强度相同，故A错误；
B．乙图：离点电荷等距的a、b两点电场强度大小相同，电场强度方向不同，故B正确；
C．设负电荷到a点的距离为，负电荷到a点的距离与两个等量异种点电荷连线的夹角为，a、b两点的场强
丙图：两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的a、b两点的电场强度相同，故C错误；
D．设负电荷到a点距离为，正电荷到a点的距离为，a、b两点的场强
可知两个等量异种电荷连线上，与连线中点等距的a、b两点电场强度相同，故D错误。
故选B
4. 如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是（ ）
A. FN1FN2，弹簧的伸长量增大
D. FN1>FN2，弹簧的伸长量减小
【答案】D
【解析】
【详解】磁铁的磁感线在磁铁外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中心偏左位置，所以A处的磁感线是斜向左上或水平向左，A处电流的方向垂直纸面向外，根据左手定则可知导线受磁铁给的安培力方向是斜向左下或竖直向下，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向右上或竖直向上；将这个力分解为垂直于斜面向上与平行于斜面向上的分力，可知光滑斜面对磁铁支持力减小，弹簧拉力减小，弹簧伸长量将变小。
故选D。
5. 某次实验，小明测得一小灯泡伏安特性曲线如图所示，若将该灯泡与一电动势E=1.5V、内阻r=1.5Ω的电源连接，这个小灯泡实际消耗的功率最接近（ ）
A. 0.15WB. 0.25WC. 0.35WD. 0.45W
【答案】C
【解析】
【详解】电源的外电压与电流的关系为
当电压U=0V时，I=1A；当电流等于0时，电压U=1.5V，作电源的外电压与电流的关系图线如图所示
交点为
U=1.0V，I=0.35A
则这个灯泡的实际功率
故选C。
6. 如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图如果加速电压减小，那么粒子最终的最大动能也会减小
B. 乙图可通过增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势
C. 丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子只能从左侧沿直线匀速通过速度选择器
D. 丁图中产生霍尔效应时，稳定时一定是D侧面电势高
【答案】B
【解析】
【详解】A．粒子在磁场中满足
设回旋加速器D型盒的半径为R，可推导出粒子的最大动能为
由此可知，粒子的最大动能为加速电压无关，故A错误；
B．当磁流体发电机达到稳定时，电荷在A、B板间受到的电场力和洛伦兹力平衡，即
得电源电动势为
由此可知，增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势，故B正确；
C．粒子从左侧沿直线匀速通过速度选择器时，电场力与洛伦兹力方向相反，但无法确定粒子的电性，故C错误；
D．若载流子带负电，洛伦兹力指向D板，载流子向D板聚集，D板电势低，故D错误。
故选B。
7. 一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动，取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能与位移x的关系如图所示，下列图象中合理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】粒子仅受电场力作用，做初速度为零的加速直线运动，电场力做功等于电势能的减小量，故：
即图象上某点的切线的斜率表示电场力；
A.图象上某点的切线的斜率表示电场力，故电场力逐渐减小，根据
故电场强度也逐渐减小，故A错误；
B根据动能定理，有：
故图线上某点切线的斜率表示电场力；由于电场力逐渐减小，与B图矛盾，故B错误；
C.按照C图，速度随着位移均匀增加，根据公式
匀变速直线运动的图象是直线，题图图象是直线；相同位移速度增加量相等，又是加速运动，故增加相等的速度需要的时间逐渐减小，故加速度逐渐增加；而电场力减小导致加速度减小；故矛盾，故C错误；
D.粒子做加速度减小的加速运动，故D正确．
二、本大题3小题。在每小题给出的四个选项中有一个或一个以上的选项符合要求。
8. 图中K、L、M为静电场中的三个相距很近的等势面（K、M之间无电荷）。一带电粒子射入此静电场中后，依轨迹运动。已知电势。（不计重力）下列说法中正确的是（ ）
A. 粒子带负电B. 粒子在bc段做加速运动
C. 粒子在b点与d点的速率大小相等D. 粒子在c点时电势能最大
【答案】CD
【解析】
【详解】A．电势，所以电场线指向左侧，做曲线运动的物体所受合外力指向轨迹凹侧，电场力大体向左，该粒子应该带正电，A错误；
B．b到c电场力做负功，动能减小，速率减小，B错误；
C．b、d在同一等势面上，粒子在这两点的电势能相等，根据动能与电势能总量守恒，可知粒子在两点速率相等，C正确；
D．a到c电场力做负功，电势能增大，c到e电场力做正功，电势能减小，c点电势能最大，D正确。
故选D。
9. 在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r=1.5Ω，定值电阻R1=R2=R3=1Ω，电流表和电压表均为理想电表，当滑动变阻器R4的滑片由a端滑到b端，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表读数增大
B. 电压表读数增大
C. 电源的效率增大
D. 电源的输出功率增大
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，R4阻值减小，电路的总电阻减小，总电流变大，则电源内阻和R1上的电压变大，并联部分的电压减小，通过R3的电流减小，则通过R2和R4的电流变大，即电流表示数变大，R2电压变大，则R4电压减小，即电压表示数减小，选项A正确，B错误；
C．电源的效率
因外电阻减小，则电源的效率减小，C错误；
D．因外电路电阻等于电源内阻时电源输出功率最大，可知当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时外电阻减小到1.5Ω，电源输出功率达到最大，D正确。
故选AD。
10. 如图所示，ABCA为一个半圆形的有界匀强磁场，O为圆心，F、G分别为半径OA和OC的中点，D、E点位于边界圆弧上，且DFIIEG//BO．现有三个相同的带电粒子（不计重力）以相同的速度分别从B、D、E三点沿平行BO方向射入磁场，其中由B点射入磁场粒子1恰好从C点射出，由D、E两点射入的粒子2和粒子3从磁场某处射出，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子2从O点射出磁场
B. 粒子3从C点射出磁场
C. 粒子1、2、3在磁场的运动时间之比为3：2：2
D. 粒子2、3经磁场偏转角不同
【答案】ABC
【解析】
【详解】AB.三个相同的带电粒子(不计重力)以相同的速度分别从B、D、E三点沿平行BO方向射入磁场，故三粒子运动半径、周期相同；由B点射入磁场粒子1恰好从C点射出，粒子都向右偏转，且半径r=R；根据几何关系可以证明，
粒子3沿EG方向位移为时，沿GC方向位移为R，恰好从C点射出；同理，粒子2恰好从O点射出。故A正确，B正确；
CD.粒子2、3转过的中心角为60°，粒子1转过的中心角为90°，所以粒子1、2、3在磁场的运动时间之比为3：2：2，故C正确，D错误。
故选：ABC。
第II卷（非选择题）
三、本大题2小题
11. 如图甲所示是一个摆线长度可调的单摆振动的情景图，O是它的平衡位置，P、Q是小球所能到达的最高位置.图乙是某摆长时小球的振动图象，g取10 m/s2。
（1）为测量单摆的摆动周期，测量时间应从摆球经过________（填“O”“P”或“Q”）时开始计时；测出悬点到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝________（用L、n、t、π表示）。
（2）若把该装置从绵阳中学移动到莫斯科某教堂内，则单摆的摆动周期将________。
【答案】 ①O ②. ③. 变小
【解析】
【详解】（1）[1][2]为测量单摆的摆动周期，测量时间应从摆球经过O时开始计时，单摆的周期为
T=
由单摆的周期为
T=2π
得
（2）[3]若把该装置从绵阳中学移动到莫斯科某教堂内，纬度升高，重力加速度变大，周期变小
12. 某实验小组设计了探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系实验。实验室提供的器材如下：
A．待测小灯泡（额定功率1.25W，额定电流0.5A）
B．电流表（量程0~0.6A，内阻0.1Ω）
C．电压表（量程0~3V，内阻约5kΩ）
D．电压表（量程0~15V，内阻约15kΩ）
E．滑动变阻器（最大阻值50Ω）
F．滑动变阻器（最大阻值1kΩ）
G．直流电源（电动势6V，内阻可忽略）
H．开关一个，导线若干
实验中调节滑动变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流。
（1）实验中为较准确测量、方便调节，电压表应选用_______，滑动变阻器应选用_______。（填写仪器前符号）
（2）根据图甲设计的电路，完成图乙中的实物连线。______
（3）如图丙所示是该研究小组测得小灯泡的关系图线．由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而_______（填“增大”“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为1.5V时，其灯丝电阻值约为_______Ω。
（4）若不考虑电表内阻的影响，得到的是上面的关系图线。但实际电表内阻有影响，则实际的伏安特性曲线比上面的关系图线位置来得偏_______（填“高”或“低”）。
【答案】 ①. C ②. E ③. ④. 增大 ⑤. 3.75 ⑥. 低
【解析】
【详解】（1）[1][2]根据小灯泡额定功率，额定电流可知，额定电压
所以电压表应选C；题中要求小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，则滑动变阻器应用分压式接法，为方便调节，滑动变阻器应选E。
（2）[3]由题图甲可知，电压表并联在小灯泡两端，滑动变阻器采用分压式接法，即将左下方接线柱与电源正极相连，如图
（3）[4][5]由题图丙可知，随灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流增大，温度升高且电压与电流的比值增大，灯丝电阻增大；由题图丙可知，当灯泡两端电压为时，通过灯泡的电流为，则灯丝电阻
（4）[6]因为采用电流表外接法，由于电压表的分流，使电流表示数偏大，则测量得到的图像中的电流偏大，故实际图线的位置偏低。
四、本大题3小题。要求在答卷上写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。
13. 一列简谐横波，在t=0时的波动图像如图所示，此时波恰好传播到A点，再经过1s，B点正好完成第一次全振动。求：
（1）该简谐波的周期与波速大小；
（2）坐标为x=1m的质点从t=0时刻开始的振动方程。
【答案】（1）0.8s，5m/s；（2）
【解析】
【详解】（1）由波形图可知
故简谐横波的波长为
由图像可知，A点到B点的距离为，从零时刻再经过1.0s，B点正好完成第一次全振动，则周期有
解得
波速为
（2）波沿轴正方向传播，根据上下坡法在t=0时，坐标为x=1m的质点处于平衡位置向下振动，坐标为x=1m的质点振动方程为
14. 如图所示，电源电动势为E，电路总电阻为R，金属杆ab质量为m，长为l，处在磁感应强度为B的足够大匀强磁场中，磁场方向与水平粗糙导轨平面成θ角斜向上，金属杆静止于导轨上，金属杆与导轨间的动摩擦因数为μ。可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，求：
（1）金属杆受到的安培力F；
（2）导轨对金属杆的摩擦力f的大小；
（3）使金属杆能静止于导轨上所需的电路总电阻最小值Rmin。
【答案】（1），方向斜向左上，与竖直方向成θ角；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律
应用安培力公式
解得金属杆受到的安培力为
由左手定则可知，方向斜向左上，与竖直方向成θ角。
（2）金属杆受力分析如图所示
摩擦力为静摩擦力，水平方向由平衡方程得，导轨对金属杆的摩擦力f的大小为
（3）随着电路总电阻减小，金属杆所受安培力增大，使金属杆与导轨间的弹力减小、摩擦力增大。临界状态下，摩擦力达到最大静摩擦力，此时水平、竖直两方向分别满足平衡方程
又由
解得使金属杆能静止于导轨上所需的电路总电阻最小值为
15. 如图所示，在的区域内存在沿y轴负方向、场强大小为E的匀强电场，在的区域内存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场（磁感应强度未知）。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子a，从y轴上的P点以某一速度沿x轴正方向射出，已知粒子a进入磁场时的速度大小为v，方向与x轴正方向的夹角，粒子a进入磁场后在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为P点纵坐标的一半，在粒子a进入磁场的同时，另一不带电粒子b也经x轴进入磁场，运动方向与粒子a进入磁场的方向相同，在粒子a第一次进入磁场的运动过程中，两粒子恰好能发生正碰（碰撞前瞬间速度方向相反），不计两粒子重力。
（1）求粒子a从P点射出的速度大小v0及P点的纵坐标h；
（2）求粒子b经过x轴进入磁场时的横坐标及速度大小；
（3）若两粒子碰后结合在一起，结合过程不损失质量和电荷量，要使结合后的粒子不能进入电场，求粒子b的质量应满足的条件。
【答案】（1），；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，粒子在电场中做类平抛运动，轴方向速度不变，有
粒子在电场中运动时，由动能定理有
解得
（2）粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力，则有
粒子进入磁场后在磁场中做匀速圆周运动，轨迹半径
周期为
粒子没有离开磁场，粒子b也经x轴进入磁场，运动方向与粒子a进入磁场的方向相同，两粒子恰好发生正碰（碰撞前瞬间速度方向相反），说明在磁场中运动了半个周期与粒子发生碰撞，运动轨迹如图所示
设粒子a、b在磁场中运动的时间为t，有
粒子b在磁场中做匀速运动，有
设粒子a进入磁场时的横坐标为，粒子a在电场中运动的时间为，x方向有
y方向有
由几何关系可得
解得
，
（3）两粒子碰后结合在一起，设粒子b质量为，碰后结合体速度为，碰撞过程由动量守恒定律有
结合体做圆周运动的轨迹半径
当时，结合体速度与粒子a速度方向相同，若结合体运动轨迹恰与x轴相切，如图所示
根据几何关系有
解得
当时，结合体速度与粒子b速度方向相同，若结合体运动轨迹恰与x轴相切，如图所示
根据几何关系有
解得
因此粒子b的质量应满足