湖北省武汉市2023_2024学年高二物理上学期12月月考题含解析

这是一份湖北省武汉市2023_2024学年高二物理上学期12月月考题含解析，共21页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 如图1号干电池比7号干电池体积大，电动势也大
B. 电路接通后，电子由电源出发，以接近光速的速度运动到用电器
C. 电路中导体内的电子总是从电势高的地方向电势低的地方定向移动
D. 电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
【答案】D
【解析】
【详解】A．电动势的大小与体积无关，干电池的电动势都是1.5V，1号干电池比7号干电池的体积大，但电动势相同，故A错误；
B．电路接通后，瞬间产生电场，电荷在电场的作用下定向移动形成电流，不是电子由电源出发，以接近光速的速度运动到用电器，故B错误；
C．电路中导体内的电子总是从电势低的地方向电势高的地方定向移动，故C错误；
D．电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，故D正确。
故选D。
2. 如图所示的平行板器件中．电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同．利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．若正离子(不计重力)以水平速度射入速度选择器，则
A. 正离子从P孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
B. 正离子从Q孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
C. 仅改变离子的电性，负离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
D. 仅改变离子电量，正离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
【答案】A
【解析】
【详解】正离子从P孔射入，电场力方向竖直向下，大小为qE，洛伦兹力方向竖直向上，大小F=qvB=qE，两个力平衡，粒子做匀速直线运动，故A正确；正离子从Q孔射入，电场力方向竖直向下，洛伦兹力方向竖直向下，两个力不能平衡，将向下偏转，故B错误；改变电荷的电性，从P孔射入，电场力和洛伦兹力都反向，仍然平衡，做匀速直线运动．故C错误；电场力与洛伦兹力平衡时，与电量无关，从P孔射入，只要速度满足条件，都能保持平衡，故D错误．所以A正确，BCD错误．
3. 现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为（ ）
A. 11B. 12C. 21D. 144
【答案】D
【解析】
【详解】直线加速过程根据动能定理得
可得
离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有
可得
联立可得
一价正离子电荷量与质子电荷量相等，同一加速电场U相同，同一出口离开磁场则R相同，所以，磁感应强度增加到原来的12倍，离子质量是质子质量的144倍。
故选D。
4. 图甲是回旋加速器的工作原理图。和是两个中空的半圆金属盒，两金属盒置于匀强磁场中（磁感应强度B大小恒定），并分别与高频交流电源相连。A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速。两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动。若带电粒子在磁场中运动的动能随时间t的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，下列判断正确的是（ ）
A. 高频交流电的变化周期应该等于
B. 在图中应有
C. D形盒的半径越大，粒子飞出时获得的最大动能越大
D. 粒子加速次数越多，粒子飞出时最大动能一定越大
【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子每转动半周加速一次，则高频交流电的变化周期应该等于，A错误；
B．每次加速动能的增加量均为
故
B错误；
CD．根据
得
D形盒的半径越大，粒子飞出时获得的最大动能越大，且与加速度次数无关，C正确，D错误。
故选C。
5. 在如图所示电路中，电源电动势为10V，内阻为1Ω，指示灯R的阻值为16Ω，电动机M线圈电阻为2Ω，当开关S闭合时，电动机正常工作，指示灯的电功率为4W，电流表为理想电表，那么下列说法中正确的是（ ）
A. 流过电动机M的电流为2. 0A
B. 电动机机械功的功率为12W
C. 电动机的机械效率为62.5%
D. 电源的输出功率为20W
【答案】C
【解析】
【详解】A．指示灯的功率为
得
由得流过电流表的电流为
流过电动机电流为
故A错误；
BC．电动机的输入功率为
热功率
输出的机械功率
电动机效率
故B错误，C正确；
D．电源的输出功率为
故D错误。
故选C。
6. 金属导体棒ab置于倾角为θ的导轨上，金属导体棒ab与导轨间的动摩擦因数为，有电流时，金属导体棒ab能在导轨上保持静止。如图所示，它的四个图中标出了四种可能的匀强磁场方向。其中棒ab与导轨之间的摩擦力一定不等于零的图是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．导体棒所受重力和安培力方向如图所示
可知导体棒受到的支持力和摩擦力可能为零，故A不满足题意要求；
B．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力不可能为零，故B满足题意要求；
C．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故C不满足题意要求；
D．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故D不满足题意要求。
故选B。
7. 霍尔元件是一种重要的磁传感器，利用霍尔元件将电压表改装为磁强计的原理如图所示，导电物质为电子的长方体霍尔元件三边长度分别为、、，放在与它垂直的的匀强磁场中。当恒定电流I（由电流表显示）通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生霍尔电压（由伏特表显示），它的霍尔系数为k。通过电压表示数可以计算出匀强磁场磁感应强度B的大小，下列说法正确的是（ ）
A. b是电压表V“+”接线柱
B. 电压表V示数与磁感应强度B的大小成反比
C. 为提高磁强计的灵敏度，可适当减小
D. 为提高磁强计的灵敏度，可将滑动变阻器R的触头P向右调节少许
【答案】C
【解析】
【详解】A．导电物质为电子，则根据左手定则判断可知，电子偏向后侧面，则b是电压表V“—”接线柱，故A错误；
B．设霍尔元件自由电荷浓度为n，定向移动的速率为v，则有
根据洛伦兹力等于电场力有
可得
可知电压表V示数U与磁感应强度B的大小成正比，故B错误；
C．根据可知，适当减小可以提高磁强计的灵敏度，故C正确；
D．将滑动变阻器R的触头P向右调节少许，则电流I减小，根据可知，磁强计的灵敏度降低，故D错误。
故选C。
8. 如图所示，长直导线a、b、c分别固定在等边三角形三个顶点上，a、c通有垂直纸面向里的电流，b通有垂直纸面向外的电流，电流大小相等。A、B、C为三角形三边中点，下列关于A、B、C三点磁场的说法正确的是（ ）
A. B点磁感应强度为零B. C点磁感应强度最小
C. A、B两点磁感应强度大小相等D. A点磁感应强度为零
【答案】BC
【解析】
【详解】根据右手定则判断可知，a、b、c三导线中电流在A、B、C点产生的感应磁场方向如下图所示
根据磁感应强度的矢量叠加可知，A点和B点磁感应强度都不为零，且A、B两点磁感应强度大小相等，C点磁感应强度最小。
故选BC。
9. 如图所示，在、的长方形区域中有一磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面向外。坐标原点O处有一个粒子源，在t=0时刻发射大量质量为m、电荷量为+q的带电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角在范围内均匀分布。已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，t1时刻最先从磁场上边界MN飞出的粒子经历的时间为，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间为。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则（ ）
A. 粒子的射入磁场的速度大小
B. 长方形区域的边长满足关系
C. t1时刻仍在磁场中的粒子数与粒子源发射的总粒子数之比为
D. t1时刻仍在磁场中的所有粒子均处在以O点为圆心、a为半径的圆周上
【答案】AC
【解析】
【详解】A．最先从磁场上边界中飞出的粒子在磁场中的偏转角最小，对应的圆弧最短，可以判断出是沿y轴方向入射的粒子；其运动的轨迹如图所示
则由题意可知偏转角为
由几何关系可得
带电粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，可得
故粒子的射入磁场的速度大小为
故A正确；
B．当R