精品解析：天津市实验中学2024-2025学年高二上学期12月月考物理试题

2024-2025学年度高二上学期第二次阶段学情调查 物理学科试卷 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（6个小题，每题5分，共30分） 1. 如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的一半，磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应强度均匀变化时，在粗环内产生的电动势为E，则ab两点间的电势差为（　　） A. B. C. D. E 2. 从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。地磁场的示意图（虚线，方向未标出）如图所示，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有α（He的原子核）、β（电子）、γ（光子）射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下（　　） A. α射线沿直线射向赤道 B. β射线向西偏转 C. γ射线向东偏转 D. 质子向北偏转 3. 空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则（　　） A. e点的电势大于0 B. a点和b点的电场强度相同 C. b点的电势低于d点的电势 D. 负电荷从a点移动到c点时电势能增加 4. 如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动，下列选项正确的是（ ） A. ma>mb>mc B. mb>ma>mc C. mc>ma>mb D. mc>mb>ma 5. 如图所示，在水平向右的匀强电场中有一个绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8J，重力做功24J.下列说法中正确的是（　　） A. 金属块带负电荷 B. 金属块克服电场力做功8J C. 金属块的电势能减少4J D. 金属块的机械能减少12J 6. 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，EP表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（　　） A. θ增大，E增大 B. θ增大，EP不变 C. θ减小，EP增大 D. θ减小，E不变 二、多选题（4个小题，每题5分，共20分，选对但不全给3分） 7. 如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永磁体，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A. 当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用 B. 当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中 C. 当电梯坠落至永磁体在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同 D. 当电梯坠落至永磁体在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落 8. 如图所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源两端相连。现分别加速质子（H）和氘核（H），下列说法中正确的是（  ） A. 它们的最大速度相同 B. 质子的最大动能大于氘核的最大动能 C. 加速质子和氘核所用高频电源的频率相同 D. 仅增大高频电源的电压不可能增大粒子的最大动能 9. 如图所示的电路中，为电源电动势，为电源内阻，和均为定值电阻，为滑动变阻器。当的滑动触点在的中点时合上开关，此时三个电表、和的示数分别为、和。现将的滑动触点向端移动，则（　　） A. 电源的总功率减小 B. 消耗的功率增大 C. 增大，减小，增大 D. 减小，不变，减小 10. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　） A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B. 线圈先后两次转速之比为3∶2 C. 交流电a的瞬时值为u＝10sin5πt （V） D. 交流电b的最大值为V 第Ⅱ卷（非选择题） 三、填空题（每空2分，共12分） 11. 在“金属丝电阻率的测量”实验中，所用测量仪器均已校准。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图甲所示，其读数应为_____mm。 （2）用伏安法测金属丝的电阻R₂，实验所用器材为：电池组（电动势为3V，内阻约为1Ω）、电流表（内阻约为0.1Ω）、电压表（内阻约为3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流为2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知，他们测量Rₓ是采用图中的_____（选填“乙”或“丙”）图。 12. 某同学要测量“水果电池”的电动势和内阻，提供下列仪器： A.待测“水果电池”（电动势E约为4V，内阻r约为200Ω） B.表A（量程5mA，内阻为） C.电压表V（量程，内阻约5kΩ） D.电阻箱（） E.滑动变阻器R（） F.开关、导线若干。 （1）由于毫安表的量程太小，该同学用电阻箱与毫安表A并联，可使其量程扩大，取，则改装后的电流表量程为毫安表满偏电流的______倍； （2）用改装后的电流表完成实验，应该选择的实验电路是图中的______（选填“甲”或“乙”）； （3）根据实验数据画出图线，如图所示。由图线可得，“水果电池”的电动势___V，内电阻___。（保留三位有效数字） 四、计算题（18分+20分，共38分，） 13. 如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，且与x轴成夹角．一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子以初速度v0从y轴上的P点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间T0，磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变．不计重力． （1）求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需时间； （2）若要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值． 14. 如图所示，两个平行光滑金属导轨AB、CD固定在水平地面上，其间距L=0.5m，左端接有阻值R=3的定值电阻，一根长度与导轨间距相等的金属杆放置于导轨上，金属杆的质量m=0.2kg，电阻r=2，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小B=4T的匀强磁场中，t=0时刻，在MN上加一与金属杆垂直，方向水平向右的外力F，金属杆由静止开始以a=2m/s2的加速度向右做匀加速直线运动，2s末撤去外力F，运动过程中金属杆与导轨始终垂直且接触良好。（不计导轨和连接导线的电阻，导轨足够长)求： （1）1s末外力F的大小； （2）撤去外力F后的过程中，电阻R上产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度高二上学期第二次阶段学情调查 物理学科试卷 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（6个小题，每题5分，共30分） 1. 如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的一半，磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应强度均匀变化时，在粗环内产生的电动势为E，则ab两点间的电势差为（　　） A. B. C. D. E 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】设粗环的电阻为R，则细环的电阻为2R，ab两点间的电势差即为电路的外电压，有 故选C。 2. 从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。地磁场的示意图（虚线，方向未标出）如图所示，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有α（He的原子核）、β（电子）、γ（光子）射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下（　　） A. α射线沿直线射向赤道 B. β射线向西偏转 C. γ射线向东偏转 D. 质子向北偏转 【答案】B 【解析】 【详解】赤道上方磁场方向与地面平行、由南向北，根据左手定则可知，带正电的α射线和质子向东偏转，带负电的β射线向西偏转，不带电的γ射线不偏转。 故选B。 3. 空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则（　　） A. e点的电势大于0 B. a点和b点的电场强度相同 C. b点的电势低于d点的电势 D. 负电荷从a点移动到c点时电势能增加 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据电场线与等势面垂直关系，可判断P点处为负电荷，无穷远处电势为0，e点在PQ连线的中垂线上，则，A错误； B．a、b两点电场强度大小相同，方向不同，则a、b两点电场强度不同，B错误； C．因b点所在等势面的电势高于d点所在等势面的电势，可知b点电势高于d点，即，C错误； D．由，负电荷从a到c电场力做负功，电势能增加，D正确。 故选D。 4. 如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动，下列选项正确的是（ ） A. ma>mb>mc B. mb>ma>mc C. mc>ma>mb D. mc>mb>ma 【答案】B 【解析】 【详解】由题意知 mag=qE mbg=qE+Bqv mcg+Bqv=qE 所以 故选B。 5. 如图所示，在水平向右的匀强电场中有一个绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8J，重力做功24J.下列说法中正确的是（　　） A. 金属块带负电荷 B. 金属块克服电场力做功8J C. 金属块的电势能减少4J D. 金属块的机械能减少12J 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．金属块滑下的过程中动能增加了12 J，由动能定理知 WG＋Wf＋WF＝ΔEk 摩擦力做功 Wf＝－8 J 重力做功 WG＝24 J 解得电场力做功 WF＝－4 J 电场力做负功，金属块带正电荷，电势能增加了4 J，故ABC错误； D．由功能关系可知机械能的变化量 ΔE＝Wf＋WF＝－12 J 即机械能减少了12 J，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，EP表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（　　） A. θ增大，E增大 B. θ增大，EP不变 C. θ减小，EP增大 D. θ减小，E不变 【答案】D 【解析】 【详解】若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据 可知电容变大，电容器带电量不变，则根据 可知电容器两端电压减小，则静电计指针偏角θ减小，根据 联立可得 可知电容器两极板间电场强度不变， P点离下极板的距离不变，根据 可知则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，则EP不变。故选D。 【名师点睛】此题是对电容器的动态讨论；首先要知道电容器问题的两种情况：电容器带电荷量一定和电容器两板间电势差一定；其次要掌握三个基本公式：，，；同时记住一个特殊的结论：电容器带电荷量一定时，电容器两板间的场强大小与两板间距无关。 二、多选题（4个小题，每题5分，共20分，选对但不全给3分） 7. 如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯挂厢上安装永磁体，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A. 当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用 B. 当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中 C. 当电梯坠落至永磁体在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同 D. 当电梯坠落至永磁体在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落 【答案】AD 【解析】 【详解】A．电梯突然坠落，线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍电梯下落，可起到应急避险作用，A正确； B．感应电流会阻碍电梯下落，但不能使电梯停在空中，B错误； C．当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向是逆时针方向(从上向下看)，线圈B中向上的磁场增强，感应电流的方向是顺时针方向(从上向下看)，可知线圈A与B中感应电流方向相反，C错误； D．根据上述分析可知，当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，D正确。 故选AD。 8. 如图所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源两端相连。现分别加速质子（H）和氘核（H），下列说法中正确的是（  ） A. 它们的最大速度相同 B. 质子的最大动能大于氘核的最大动能 C. 加速质子和氘核所用高频电源的频率相同 D. 仅增大高频电源的电压不可能增大粒子的最大动能 【答案】BD 【解析】 【详解】A．设质子质量为m，电荷量为q，则氘核质量为2m，电荷量为q，它们的最大速度分别为 故A错误； B．质子的最大动能 氘核的最大动能 故B正确； C．高频电源的频率与粒子在磁场中的回旋频率相同，即 所以加速质子和氘核所用高频电源的频率不相同，故C错误； D．被加速的粒子的最大动能与高频电源的电压无关，所以仅增大高频电源的电压不可能增大粒子的最大动能，故D正确。 故选BD。 9. 如图所示的电路中，为电源电动势，为电源内阻，和均为定值电阻，为滑动变阻器。当的滑动触点在的中点时合上开关，此时三个电表、和的示数分别为、和。现将的滑动触点向端移动，则（　　） A. 电源的总功率减小 B. 消耗的功率增大 C. 增大，减小，增大 D. 减小，不变，减小 【答案】AC 【解析】 【详解】CD．的滑动触点向a端移动时，增大，整个电路的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流减小，内电压减小，外电压增大，即电压表示数U增大，电压减小，、并联电压增大，通过的电流增大，即示数增大，而总电流减小，则通过的电流减小，即示数减小，故C正确，D错误； A．电源的总功率，总电流减小，电源的总功率减小，故A正确； B．消耗的功率，总电流减小，消耗的功率减小，故B错误。 故选AC。 10. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　） A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B. 线圈先后两次转速之比为3∶2 C. 交流电a的瞬时值为u＝10sin5πt （V） D. 交流电b的最大值为V 【答案】BCD 【解析】 【详解】A.t=0时刻两个正弦式电流的感应电动势瞬时值均为零，线圈都与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大，故A错误； B.由图中可读出两电流周期之比为 根据周期与频率的关系可知 转速之比为2:3，故B正确； C.正弦交流电a的瞬时值为 故C正确； D.根据电动势最大值公式 可得 解得 故D正确。 故选BCD。 【点睛】本题考查正弦交流电各物理量之间的联系，利用二者之间的联系进行求解。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、填空题（每空2分，共12分） 11. 在“金属丝电阻率的测量”实验中，所用测量仪器均已校准。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图甲所示，其读数应为_____mm。 （2）用伏安法测金属丝的电阻R₂，实验所用器材为：电池组（电动势为3V，内阻约为1Ω）、电流表（内阻约为0.1Ω）、电压表（内阻约为3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流为2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知，他们测量Rₓ是采用图中的_____（选填“乙”或“丙”）图。 【答案】（1）0.396##0.397##0.398 （2）乙 【解析】 【小问1详解】 由题图可知螺旋测微器读数为 【小问2详解】 根据实验数据可知待测电阻的阻值约为5，若滑动变阻器采用限流式接入电路，那么电压表的最小示数约为 而实验数据中电压表的最小值为0.1V，因此滑动变阻器为分压式使用方法，故测量Rₓ是采用图中的乙。 12. 某同学要测量“水果电池”的电动势和内阻，提供下列仪器： A.待测“水果电池”（电动势E约为4V，内阻r约为200Ω） B.表A（量程5mA，内阻为） C.电压表V（量程，内阻约5kΩ） D.电阻箱（） E.滑动变阻器R（） F.开关、导线若干。 （1）由于毫安表的量程太小，该同学用电阻箱与毫安表A并联，可使其量程扩大，取，则改装后的电流表量程为毫安表满偏电流的______倍； （2）用改装后的电流表完成实验，应该选择的实验电路是图中的______（选填“甲”或“乙”）； （3）根据实验数据画出图线，如图所示。由图线可得，“水果电池”的电动势___V，内电阻___。（保留三位有效数字） 【答案】 ①. 5 ②. 乙 ③. ④. 175 【解析】 【详解】（1）[1]设电流表内阻为，由并联电路的规律可得 解得 因此改装后的电流表量程为毫安表满偏电流的5倍； （2）[2]由于电流表内阻已知，因此采用电流表外接，电流表分压的误差就可以避免了；故选乙电路。 （3）[4][5]改装后电流表的内阻为 则由闭合电路欧姆定律可得 转化可得 由图像可得 解得 ， 四、计算题（18分+20分，共38分，） 13. 如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，且与x轴成夹角．一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子以初速度v0从y轴上的P点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间T0，磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变．不计重力． （1）求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需时间； （2）若要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值． 【答案】（1） ； （2） 【解析】 【详解】（1）带电粒子在磁场中做圆周运动，设运动半径为R，运动周期为T，根据洛伦兹力公式以及圆周运动规律，可得 依题意，粒子第一次到达x轴时，运动转过的角度为，所需时间 联立解得 （2）粒子进入电场后，先做匀减速运动，直到速度为零，然后沿原路返回做匀加速运动，到达x轴时速度大小仍为，设粒子在电场中运动的总时间为 加速度大小为a，电场强度大小为E，有 联立解得 根据题意，要使粒子能够回到P点，必须满足 联立解得，电场强度的最大值为 14. 如图所示，两个平行光滑金属导轨AB、CD固定在水平地面上，其间距L=0.5m，左端接有阻值R=3的定值电阻，一根长度与导轨间距相等的金属杆放置于导轨上，金属杆的质量m=0.2kg，电阻r=2，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小B=4T的匀强磁场中，t=0时刻，在MN上加一与金属杆垂直，方向水平向右的外力F，金属杆由静止开始以a=2m/s2的加速度向右做匀加速直线运动，2s末撤去外力F，运动过程中金属杆与导轨始终垂直且接触良好。（不计导轨和连接导线的电阻，导轨足够长)求： （1）1s末外力F的大小； （2）撤去外力F后的过程中，电阻R上产生的焦耳热。 【答案】（1）2N；（2）0.96J 【解析】 【详解】（1）t1=1s时刻，金属杆MN的速度大小为 v1=at1=2×1m/s =2m/s 金属杆MN产生的感应电动势为 E=BLv1 金属杆MN中的电流大小 金属杆MN受到的安培力大小 F安=BIL 联立得 根据牛顿第二定律得 F-F安=ma 联立解得 F=2N （2）t2=2s时刻，金属杆MN的速度大小为 v2=at2=2×2m/s =4m/s 撤去外力F后的过程中，根据能量守恒定律得知电路中产生的总焦耳热 Q=mv22=×0.2×42J=1.6J 电阻R上产生的焦耳热 QR=Q=×1.6J=0.96J 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $