天津市第五十四中学2025-2026学年高二上学期12月月考物理试题

2025-2026学年天津市第五十四中学高二年级上学期第二次月考 物理试卷 一、单选题（本题共5小题，每小题4分，共20分） 1．如图所示为某仪器内电场线的分布情况，正中间的一条电场线为直线，其他电场线关于其对称分布，a、b、c、d、e为电场中的五个点，其中b、d两点关于中间电场线对称，虚线为一带电粒子仅在电场力作用下从a运动到b的轨迹。下列说法正确的是（ ） A．粒子带正电 B．b、d两点间连线为等势线，且两点电场强度大小相等 C．粒子从a到e电场力做负功，电势能增大 D．若从c点由静止释放一电子，其运动轨迹将与图中c、b两点所在的电场线重合 2．如图所示，A、B为水平正对放置的平行板电容器的两极板，B极板接地，电容器接在电压恒定的电源两端，闭合开关S，一带电的小球静止在两极板间的P点。现将A极板缓慢向下移动一小段距离（未碰到小球），下列说法正确的是（ ） A．小球带正电 B．小球将向下运动 C．点的电势将升高 D．电容器所带的电荷量减少 3．如图所示，灯丝发热后发出的电子经加速电场后，进入偏转电场。若加速电压为U1，偏转电压为U2，设电子不落到电极上，则要使电子在电场中的偏转量y变为原来的3倍，可选用的方法是（ ） A．只使U1变为原来的倍 B．只使U2变为原来的倍 C．只使偏转电极的长度L变为原来的3倍 D．只使偏转电极间的距离d变为原来的3倍 4．在如图所示的电路中，为电源，其内阻为为小灯泡（其灯丝电阻可视为不变），、为定值电阻，为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，为理想电压表。若将照射的光的强度减弱，则（ ） A．电压表的示数变大 B．小灯泡消耗的功率变小 C．通过的电流变小 D．路端电压变小 5．在如图所示的U-I图像中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线II为某一小灯泡L的U-I曲线，曲线II与直线I的交点坐标为（1.5，0.75），曲线II在该点的切线与横轴的交点坐标为（1.0，0），用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（ ） A．电源电动势为2.0V B．电源内阻为 C．小灯泡L接入电源时的电阻为 D．小灯泡L实际消耗的电功率为1.125W 二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分） 6．下列说法正确的是（ ） A．奥斯特发现电流的磁效应，法拉第发现电磁感应现象 B．麦克斯韦认为变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，所以只要有变化的电场就能产生电磁波，最终赫兹通过实验捕捉到了电磁波 C．电磁波频率范围很广，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线都是电磁波，红外线可以消毒，紫外线可以用来诊断病情 D．黑体辐射，随着温度的升高，各波长辐射强度都增强，辐射强度的极大值向短波方向移动 7．如图所示，金属杆 ab的质量为m，长为，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为θ角斜向上，结果 ab静止于水平导轨上。下列说法正确的是（　　） A．金属杆 ab所受安培力水平向右 B．金属杆 ab所受安培力大小为F= B I C．金属杆受 ab到的摩擦力， 方向水平向左 D．金属杆对导轨的压力大小为 8．如图所示，带电粒子（不计重力）在以下四种器件中运动，下列说法正确的是（ ） A．甲图中，含有大量正、负离子的废液从直径为d的圆柱形容器甲右侧流入左侧流出，磁场垂直纸面向里，磁感应强度为B，M、N两点间电压为U，则废液流量Q＝ B．乙图中，不改变质谱仪各区域的电场、磁场时，击中光屏同一位置的粒子比荷相同 C．丙图中，等离子体进入A、B极板之间后，电流从A板经电阻流向B板 D．丁图中，从左侧射入的带负电粒子，若速度满足，将向下极板偏转 三、实验题（本题共3小题，每空1分，9（3）、11各4分，共20分） 9．某校实验室新进了一批金属丝，每卷长度L=8m，阻值约为200Ω，物理社团想尽量准确地测出其电阻率。先用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，然后在实验室找来了下列器材： ①待测金属丝1卷；②电源E(电动势4.5V，内阻r≈0.5Ω)； ③电流表A1(量程10mA，内阻)；④电流表A2(量程30mA，内阻)； ⑤滑动变阻器R1(最大阻值为20Ω)；⑥滑动变阻器R2(最大阻值为6000Ω) ⑦定值电阻；⑧定值电阻；⑨开关一个、导线若干． (1)螺旋测微器测出金属丝的直径d= mm； (2)滑动变阻器应选用 ，定值电阻应选用 填所选器材的字母符号； (3)为了精确的测量金属丝的电阻率，请在方框中画出实验电路图；（方框内画图） (4)连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器，并记录下多组电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，则金属丝的电阻率可以表示为 。（用I1，I2和题中给出的字母符号表示）． 10．电学分组实验《测电源电动势和内阻》 （一）第一组同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的器材有： A．待测干电池一节 B．电流表：量程0~0.6A，内阻约为0.2Ω C．电压表1：量程0~3V，内阻约为3KΩ D．电压表2：量程0~3V，内阻约为15KΩ E.滑动变阻器：阻值范围为0~10Ω，允许通过的最大电流2A F.开关、导线若干 (1)由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。为减小系统误差，电压表应选择 （填写器材前的字母），且同时选择图 （填“甲”或“乙”）作为实验电路。 (2)为修正该实验的系统误差，某同学提出一个新的实验方案：按甲、乙实验电路分别实验，把两组实验记录的数据在同一坐标系内描点作出U-I图像（U为电压表示数，I为电流表示数），如图丙所示，综合两条图线，可消除因电表内阻造成的误差，则此电池的电动势，E= ，内阻r= 。用（U1、U2、I1、I2中的相关量表示） （二）第二组同学要测量一电池组的电动势和内阻，实验室提供下列仪器： A．待测电池组（电动势约为3V，内阻约为10Ω） B． 电压表V （量程0~1.5V， 内阻为1000Ω） C． 电流表A（量程为0~3A， 内阻为0.5Ω） D． 定值电阻 E． 电阻箱R1（0~999.9Ω） F． 滑动变阻器R2（0~2000Ω） G． 导线及开关 (1)同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的a、b两种测量电路，经讨论后认为a测量电路不合理，应选b测量电路。请说明a测量电路不合理的原因： 。 (2)选用b图进行实验，将测量数据的单位统一成国际单位，根据记录数据作出如图乙所示的图像（U为电压表的示数，R1为电阻箱的阻值），若测得图线纵截距为b，图线斜率k，则电池组电动势E = ；内阻r = 。（忽略系统误差的影响） 11．多用电表的原理及使用。 (1)如图甲所示的是多用电表内部结构示意图，通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连，以改变电路结构，分别成为电流表、电压表和欧姆表，下列说法正确的是______。 A．选择开关接2时量程比接1时量程小，选择开关接6时量程比接5时量程大 B．在使用欧姆表测量电阻阻值时，若红黑表笔接反了，测量值将偏大 C．用多用电表的欧姆挡测导体的电阻时，若两手同时分别接触两表笔的金属杆，则测量值偏小 D．用多用电表的欧姆挡测电阻时，若指针偏转角度很小，则应换倍率较小的挡再进行测量 四、解答题（本题共3小题，共45分） 14．（11分）如图所示，在匀强电场中建立直角坐标系xOy，y轴竖直向上，一质量为m、电荷量为＋q的微粒从x轴上的M点射出，方向与x轴夹角为θ，微粒恰能以速度v做匀速直线运动，重力加速度为g. (1)求匀强电场场强E； (2)若再叠加一圆形边界的匀强磁场，使微粒能到达x轴上的N点，M、N两点关于原点O对称，距离为L，微粒运动轨迹也关于y轴对称．已知磁场的磁感应强度大小为，方向垂直xOy平面向外，求带电粒子的运动半径R； (3)求该微粒从M运动到N的时间t. 15．（17分）如图所示，静止于A处的带正电粒子，经加速电场加速后沿图中四分之一圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN竖直向上进入矩形区域的有界匀强磁场（磁场方向如图所示，其中CNQD为匀强磁场的边界）。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，方向如图所示。已知加速电场的电压为，电场中圆弧虚线的半径为R，粒子质量为m、电荷量为q，QN=2d，PN=3d，粒子重力不计。 （1）求离开加速电场时的速度大小； （2）粒子经过辐向电场时其所在处的电场强度E大小； （3）若要带电粒子只能打在NC边上，求磁感应强度B满足的条件； （4）调节磁场强弱可以使粒子打在QN边上不同位置，求打中位置中离N点最远的粒子在磁场中运动的时间。 16．（17分）将一金属或半导体薄片垂直置于磁场中，并沿垂直磁场方向通入电流，则在导体中垂直于电流和磁场方向会产生一个电势差，这一现象称为霍尔效应，此电势差称为霍尔电压。某长方体薄片霍尔元件，长为a、宽为b、厚为c，在霍尔元件中有沿x轴方向的电流强度为I，若霍尔元件中导电的载流子是自由电子，带电量为e，薄片处在沿方向磁感应强度为B的匀强磁场中，则在沿z轴方向产生霍尔电压， （1）请判断该霍尔元件图中前、后两个侧面，哪端的电势高，并简要叙述理由； （2）该霍尔元件在具体应用中，有，式中的称为霍尔元件灵敏度，一般要求越大越好，推导的表达式并解释为什么霍尔元件一般都做得很薄； （3）由于金属中载流子密度很大，霍尔效应不明显，因此霍尔元件常用半导体而不是金属。一种半导体材料中同时存在电子与空穴两种载流子（空穴可视为能移动的带正电的粒子），每个载流子所带电量的绝对值均为e，单位体积内电子和空穴的数目之比为ρ，在霍尔电压稳定后，电子和空穴沿z方向定向移动的速率分别为和，求电子和空穴沿z轴方向定向移动的速率和之比。 答案及解析 1． 【答案】C 【详解】A．带电粒子仅在电场力作用下从运动到，根据合力指向曲线弯曲的内侧可知粒子受到的电场力与电场方向相反，则该粒子带负电，故A错误； B．等势面与电场线垂直，bd连线与电场线不垂直，则b、d两点间连线不是等势线，两点的电场强度大小相等，方向不同，故B错误； C．由于，粒子带负电，根据 所以粒子从a到e电势能增大，电场力做负功，故C正确； D．c点处的电场线为曲线，电子受到的电场力始终与电场线相切，电场力的方向变化，所以电子由静止释放后轨迹不与电场线重合，故D错误。 故选C。 2． 【答案】C 【详解】A．A板带正电，小球受电场力向上，可知小球带负电，A错误； B．A极板缓慢向下移动一小段距离，根据，因U一定，则两极板间场强变大，电场力变大，则小球将向上运动，B错误； C．根据UPB=EdPB可知，P点与下极板间的电势差变大，则点的电势将升高，C正确； D．根据可知，电容器的电容变大，因U一定，根据Q=CU可知，电容器所带的电荷量变大，D错误。 故选C。 3． 【答案】A 【详解】设电子的质量和电量分别为m和e。电子在加速电场中加速过程，根据动能定理得 电子进入偏转电场后做类平抛运动，加速度 电子在水平方向做匀速直线运动，则有 在竖直方向做匀加速运动，则有偏转量 联立上述四式得 A．只使U1变为原来的，则电子在电场中的偏转量y增大为原来的3倍，故A正确； B．只使U2变为原来的，则电子在电场中的偏转量y减小为原来的，故B错误； C．只使偏转电极的长度L变为原来的3倍，则电子在电场中的偏转量y增大为原来的9倍，故C错误； D．只使偏转电极间的距离d增大为原来的3倍，则电子在电场中的偏转量y减小为原来的倍；故D错误。 故选A。 4． 【答案】B 【详解】AD．若将照射光的强度减弱，则 的电阻将增大，电路中的总电阻将增大，总电流减小，故电压表的示数减小，路端电压增大，故AD错误； BC．电阻两端的电压将增大，通过的电流增大，而总电流减小，所以通过小灯泡的电流减小，小灯泡消耗的功率减小，故B正确C错误。 故选B 。 5． 【答案】D 【详解】AB．根据题意，由闭合回路欧姆定律有 代入题中数据有 解得 ， 故A错误，B错误； CD．根据题意可知，当用该电源直接与小灯泡连接成闭合电路时，灯泡两端的电压为，流过灯泡的电流为，由欧姆定律可得，小灯泡接入电源时的电阻为 小灯泡实际消耗的电功率为 故C错误，D正确， 故选D。 6． 【答案】ABD 【详解】A．奥斯特发现电流的磁效应，法拉第发现电磁感应现象，选项A正确； B．麦克斯韦建立了经典电磁理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。赫兹预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波。选项B正确； C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线都是电磁波，红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒，X射线可以用于诊断病情。选项C错误； D．黑体辐射的规律为随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。选项D正确； 故选ABD 7． 【答案】BD 【详解】A．由左手定则，金属杆 ab所受安培力方向与磁感应强度方向垂直斜向左上方，故A错误； B．金属杆与磁场方向垂直，安培力大小 F=BIl 故B正确； C D．作出金属杆受力如图所示 根据平衡条件得 Ff=Fsinθ=BIlsinθ 摩擦力方向水平向右。 mg=FN+Fcosθ 得 由牛顿第三定律得，金属杆对导轨的压力大小为 故C错误，D正确 。 故选BD。 8． 【答案】AB 【详解】A．离子流动过程中，有 污水的流量为 故A正确； B．乙图中，粒子射出速度选择器后在磁场中运动有， 解得 即不改变质谱仪各区域的电场、磁场时，击中光屏同一位置的粒子比荷相同，故B正确； C．丙图中，等离子体进入A、B极板之间后，受到洛伦兹力作用，由左手定则可知，正电粒子向B极板偏转，负电粒子向A极板偏转，因此电流从B板经电阻流向A板，故C错误； D．丁图中，带负电的粒子从左侧射入复合场中时，受向上的电场力和向下的洛伦兹力，当两个力平衡时，即带电粒子会沿直线射出，当，即洛伦兹力小于电场力，粒子将向上极板偏转，故D错误。 故选AB。 9． 【答案】 3.466 ⑤ ⑧ 见解析 【详解】(1)[1] 金属丝的直径 3mm+46.6×0.01mm=3.466mm (2)[2][3]为了调节方便滑动变阻器选用R1，电路中没有电压表，而电流表A1的内阻已知，可以把A1改装成电压表，由于电源电动势为4.5V，因此改装成的电压表量程约为4.5V，因此串联的电阻 因此定值电阻选用R4 (3)[4]由于改装成的电压表内阻已知，因此采用电流表外接发，滑动变阻器阻值较小采用分压式接法，电路图如图所示 (4)[5]由电路可知 整理得 因此 根据电阻定律 整理可得 10． 【答案】（一）(1) D 乙 (2) U1 （二）(1)电流表量程过大，电压表量程过小 (2) 【详解】（一）（1）[1][2]实验要尽可能准确地测量一节干电池的电动势和内阻，已知电流表的内阻未知，故选择电流表放在支路，而电压表测量得到的电压就可以看成是路端电压，因电压表分流会造成电流表测量的电流比干路电流偏小，产生系统误差，为减小误差需减小电压表分流，故选电压表内阻尽可能大的，故电压表选择D，电路图选乙。 （2）[1][2]图甲由闭合回路欧姆定律有 图乙由闭合回路欧姆定律有 可知图丙中U1-I1线为图甲作出的图像，纵轴截距等于电源电动势，故E=U1，U2-I2线为图乙作出的图像，故当路端电压U2=0，有 可得 （二）（1）a测量电路不合理的原因是电流表量程过大，电压表量程过小。 （2）[1][2]题目要求忽略系统误差的影响（电压表阻值很大，忽略其分流作用），根据闭合电路欧姆定律 整理，可得 结合图像，可知， 解得， 11． 【答案】(1)AC 【详解】（1）A．对电流表来说，分流电阻越小量程越大，由图可知接2时分流电阻更大，所以1比2量程大，对电压表来说，分压电阻越大量程越大，由图可知接6时分压电阻更大，所以6比5量程大，故A正确； B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，不会影响测量结果，故B错误； C．人是导体，双手捏住两表笔金属杆，测量的是电阻与人体的并联电阻阻值，测量值将偏小，故C正确； D．用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转过小，说明待测电阻大，应将选择开关拨至倍率更大的挡位，故D错误。 故选AC。 14． 【答案】(1)，方向竖直向上；(2)；(3) 【详解】（1）当微粒在电场中做匀速直线运动时，它所爱的电场力与重力平衡，有 qE－mg=0 解得 方向竖直向上。 （2）微粒在磁场中运动，由洛仑兹力和向心力公式得 解得 （3）如图所示，当PQ为圆形磁场的直径时，圆形磁场面积最小 由几何知识可得 r=Rsinθ 其面积 又由圆周运动规律可得 根据几何关系可知偏转角为2θ，则在磁场中运动的时间 又 且有 故微粒从M运动到N的时间 15． 【答案】（1）；（2）；（3）≥；（4）    【详解】（1）粒子在加速电场中加速，根据动能定理有 解     （2）粒子在辐向电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力有 解得 （3）要使带电粒子能打在NC边上，轨迹如图Ⅱ所示 由几何关系可知 ≤ 由 可得 ≥ （4）N点最上方的粒子在磁场中做运动轨迹如图Ⅰ所示，由几何关系可知    粒子在磁场中运动的圆形角为120° 16． 【答案】（1）前表面，见解析；（2）见解析；（3） 【详解】（1）根据左手定则，电子向后表面偏转，故前表面电势高。 （2）电子受到的洛伦兹力与电场力平衡 电场强度 电流的微观表达式 可得 故 由表达式可知，霍尔灵敏度与元件厚度c成反比，c越小，值越大，故霍尔元件一般都做得很薄。 （3）霍尔电压稳定，则一段时间内，到达后表面的电子总电荷量和空穴总电荷量相等，有 又 可得 试卷第2页，共18页 - 17 - 学科网（北京）股份有限公司 $