河南省漯河市2024-2025学年高二上学期第二次月考物理试卷（解析版）

这是一份河南省漯河市2024-2025学年高二上学期第二次月考物理试卷（解析版），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。
时间：75分钟分值：100分
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每题4分；第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，该女生和带电的金属球带有同种性质的电荷
B. 乙图为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上
C. 丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了静电屏蔽的原理
D. 丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了尖端放电的原理
【答案】A
【解析】A．甲图中，带电金属球的多余电荷转移到该女生，该女生和带电金属球带有同种性质的电荷，故A正确；
B．乙图为静电除尘装置的示意图，线状电离器B带负电，管壁A带正电，带负电的尘埃被收集在管壁A上，故B错误；
C．丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理，故C错误；
D．丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理，故D错误。
故选A。
2. 如图甲为电子束焊接机，电子束焊接是利用加速和会聚的高速电子流轰击工件接缝处，使金属熔合的一种焊接方法。电子束焊接机中的电场线如图乙中虚线所示。K为阴极，A为阳极，电子束从阴极逸出后经电场加速到达阳极，不考虑电子重力及电子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 电子在电场中电势的大小关系为
B. 电子在电场中加速度的大小关系为
C. 电子在b点的电势能小于c点的电势能
D. 电子在b点的动能小于c点的动能
【答案】D
【解析】A．由题意可知K为阴极，A为阳极，电场线由A点指向K点，根据沿着电场线的方向电势越来越低，可知
故A错误；
B．由图可知，电场线辐射分布，越靠近A点，电场线越密集，则电场强度就越大，而c点明显更靠近A点，受到的电场力更大，加速度也更大，所以
故B错误；
C．电子由b点到c点运动时，电场力做正功，电势能减小，所以b点的电势能大于c点的电势能，故C错误；
D．电子由b点到c点运动时，由动能定理可得
因为电场力做正功，所以
电子在b点的动能小于c点的动能，故D正确。
3. 如图，在探究影响平行板电容器电容大小因素的实验中，电容器所带电量可视为不变，则下列说法中正确的是（ ）
A. 甲图中减小两极正对面积，板间场强不变，静电计指针张角变小
B. 乙图中增大两板间距，板间场强不变，静电计指针张角变大
C. 丙图中，在两板间插入其他介质，静电计指针张角变大
D. 该实验中，可以用磁电式电压表代替静电计测量电压
【答案】B
【解析】A．根据
甲图中减小两极正对面积，可知电容器电容减小，平行板电容器带电量不变，根据
可知电容器两极板间的电势差增大，静电计指针张角变大，根据
可知板间场强增大，故A错误；
B．乙图中增大两板间距，可知电容器电容减小，平行板电容器带电量不变，则电容器两极板间电势差增大，静电计指针张角增大，根据
，，
可得
可知增大两板间距，板间场强不变，，故B正确；
C．丙图中，在两板间插入其他介质，介电常数增大，可知电容器电容增大，平行板电容器带电量不变，则电容器两极板间的电势差减小，静电计指针张角变小，故C错误；
D．实验回路中没有电流，不可以用磁电式电压表代替静电计测量电压，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，在水平放置的条形磁铁的S极附近，一个闭合金属线圈竖直向下运动，线圈平面始终保持水平。在位置B，磁感线正好与线圈平面平行，A与B和B与C之间的距离都比较小。在线圈从位置A运动到位置C的过程中，从上往下看，感应电流的方向是（ ）
A. 顺时针方向B. 逆时针方向
C. 先顺时针方向，后逆时针方向D. 先逆时针方向，后顺时针方向
【答案】A
【解析】线圈从位置A运动到位置B的过程中，磁场方向向下，穿过线圈的磁感线条数在减少，根据楞次定律可知感应电流磁场方向向下，从上往下看，感应电流的方向是顺时针方向；
线圈从位置B运动到位置C的过程中，磁场方向向上，穿过线圈的磁感线条数在增加，根据楞次定律可知感应电流磁场方向向下，从上往下看，感应电流的方向是顺时针方向。
所以线圈从位置A运动到位置C的过程中，从上往下看，感应电流的方向是顺时针方向。故选A。
5. 如图所示，三根相互平行的水平长直导线通有大小相等且方向相同的电流，其中为导线上三个点，三点连成的平面与导线垂直，为连线的中点，且。则下列判断正确的是（ ）
A. 点和点的磁感应强度大小相同，方向不同
B. 点和点的磁感应强度大小不同，方向相同
C. 点的磁感应强度沿方向
D. 点的磁感应强度为零
【答案】A
【解析】AB．如图所示，画出三根导线的截面图，由右手螺旋定则及矢量的叠加规律可知，点和点的磁感应强度大小相同，方向不同，选项A正确，B错误；
C．点的磁感应强度与方向相反，选项C错误；
D. 因PQ两处的导线在O点的磁感应强度叠加后为零，R处的导线在O点的磁感应强度方向沿OP向右，则O点的磁感应强度不为零，选项D错误。
故选A。
6. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。和是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，他们接在电压为U、频率为f的高频交流电源上。已知匀强磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为r。若位于圆心处的粒子源A处能不断产生带电量为q、速率为零的粒子经过电场加速后进入磁场，当粒子被加速到最大动能后，再将他们引出。忽略粒子在电场中运动的时间，忽略相对论效应，下列说法正确的是（ ）

A. 粒子第n次被加速前后的轨道半径之比为
B. 从D形盒出口引出时的速度为
C. 粒子在D形盒中加速的次数为
D. 当磁感应强度变为原来的2倍，同时改变交流电频率，该粒子从D形盒出口引出时的动能为
【答案】D
【解析】A．根据洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，则有半径公式
与
可得
所以粒子第n次被加速前、后轨道半径之比为，选项A错误；
B．从D形盒出口引出时根据
可得
其中
解得速度为
选项B错误；
C．粒子在D形盒中加速的次数为
选项C错误；
D．粒子从D形盒出口引出时的动能为
当磁感应强度变为原来的2倍，因
则f变为原来的2倍，则此时
选项D正确。
7. 空间中存在平行于纸面的匀强电场，在纸面内取点为坐标原点建立轴，如图甲所示。现有一个质量为、电量为的带电微粒，在时刻以一定初速度从轴上的点开始沿逆时针做匀速圆周运动，圆心为、半径为。已知图中圆为其运动轨迹，为圆轨迹的一条直径。除匀强电场的电场力外，带电微粒还受到一个变力（非静电力）的作用，不计其它力的作用。测得带电微粒（看作试探电荷）所处位置的电势随时间变化图像的一部分如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的大小为，方向与轴正方向夹角为
B. 点与点的电势差
C. 微粒在时所受变力达最大值
D. 微粒做匀速圆周运动的过程中变力的最小值为
【答案】C
【解析】A．根据图像可知，经过时间带点微粒处于电势最高处，之后电势逐渐降低，一直到时刻最低，说明电场方向从时刻所处位置指向时刻所处位置，如下图所示
从图示看出，时刻所处位置和时刻所处位置两点的电势差
则电场强度的大小
还可以从图像看出从时刻到时刻带电微粒运动了半个周期，所以运动周期
设带电微粒在电场中时间内绕圆心运动的角速度为，则
解得
则电场强度的方向与轴正方向的夹角为
故A错误；
B．点与点的电势差
将代入，解得
故B错误；
C．时刻电势最低，则如图所示，电场力背离圆心，根据合力提供向心力可得
将、代入，解得
根据圆周运动知识可知时刻所处位置等效于重力场中的最低点，的值最大，再经过一个周期，时间变为
因此微粒在时所受变力达最大值
故C正确；
D．时刻电势最低高，电场力指向圆心，根据合力提供向心力可得
将、代入，解得
根据圆周运动知识可知时刻所处位置等效于重力场中的最高点，的值最小
故D错误。
故选C。
8. 如图所示，电源电动势恒定，内阻为，定值电阻和的阻值均等于，滑动变阻器的总阻值也等于，电容器的电容为，电流表可视为理想表。闭合开关，将滑动变阻器滑片从向缓慢滑动。下列说法正确的是（ ）
A. 理想电流表示数一直减小B. 电容器的电量先增大后减小
C. 电源的效率一直减小D. 电源的输出功率一直增大
【答案】ACD
【解析】A．滑动变阻器滑片由a端向b端移动过程中，并联部分总电阻R并一直减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流I增大，电源内电压增大，外电压减小，并联部分
可知，并联部分电压U并减小，电流表示数
一直减小，故A正确；
B．根据
可知，电容器的电量减小，B错误；
C．电源的效率
所以一直减小，故C正确；
D．的阻值等于，所以外电路总电阻大于内阻，根据电源输出功率与外电阻关系可知，当外电路总电阻等于电源内阻时，输出功率最大，因为外电路总电阻减小，所以电源的输出功率一直增大，故D正确。
故选ACD。
9. 两个等量同种正点电荷固定于光滑水平绝缘桌面上，在水平桌面内两电荷连线中垂线上有A，B，C三点，如图甲所示，一个所带电荷量大小为2C，质量为1kg的小物块（可看作质点，且不影响点电荷形成的场）从C点静止释放，其运动的v-t图像如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置。则下列说法正确的（ ）
A. B点为中垂线上电场强度最大的点
B. 由C点到A点的过程中物块的电势能先减小后变大
C. 该小物块带负电
D. AB两点电势差
【答案】AD
【解析】C．物块只受电场力的作用而从C向A方向运动，说明电场力方向是由C向A方向的，而在CBA段中垂线上电场方向是由C指向A的，说明物块带正电，故C错误；
A．由v-t图像可以看出，物块经过B点时，图线斜率最大，即加速度最大，说明此时电场力达到最大值，即电场强度最大，故A正确；
B．由v-t图像可知，物块由C点到A点的过程中动能增大，说明电场力做正功，所以电势能一直减小，故B错误；
D．由动能定理
可得
故D正确。
故选AD。
10. 磁镜是运用磁场对运动带电粒子的作用规律，把带电粒子约束在有限的空间区域而不会散逸的一种装置。图示为某磁镜装置中磁场的大致分布（与地球周围磁场分布相似）。假定一带正电的粒子（不计重力）从左端附近以垂直轴线斜向纸内的速度进入该磁场，部分运动轨迹为图示的螺旋线，该粒子被约束在左右两端间来回运动，就像光在两个镜子之闻来回“反射”一样，不能逃脱。a、b、c三点是轴线所在的一平面与粒子轨迹的三个交点。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子由a到b所需的时间小于由b到c所需的时间
B. 从a到c粒子轨迹半径增大的原因是垂直轴线方向的速度增大
C. a、b两点轴线方向上的距离小于b、c两点的
D. 地球周围磁场中粒子可以在东西两端间来回运动
【答案】AC
【解析】B．从a到c，将粒子运动分解成垂直轴线方向和沿轴线方向的两个分运动，由题图可知，粒子向右运动过程中，感应强度逐渐减小，根据可知，粒子的运动周期逐渐增大，转过相同角度所需的时间越来越长，同时洛伦兹力有沿轴线方向的分力，分力的冲量使沿轴线方向的速度增大，由于粒子的合速度大小不变，可知垂直轴线方向的速度减小，根据可知，从a到c粒子轨迹半径增大，主要是因为磁感应强度减小，不是因为垂直轴线方向的速度增大，故B错误；
A．从a到b和从b到c，粒子均绕轴线转动一周，根据以上分析可知，粒子由a到b所需的时间小于由b到c所需的时间，故A正确；
C．粒子从b到c所用时间长，沿轴线方向的速度较大，沿轴线方向经过的位移较大，故a、b两点轴线方向上的距离小于b、c两点的，故C正确；
D．地球周围的磁场是南北方向，结合题述可知，粒子不会在东西两端间来回运动，故D错误。
故选AC。
二、非选择题。本题共5小题，共54分
11. 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。某同学设计了既可以测量霍尔电势差，又可以测量均匀等离子体电阻率的实验。实验装置如图（a）所示，霍尔元件长、宽、高间距分别为、、，霍尔元件内均匀等离子体水平向右匀速通过，其内有垂直纸面向内、磁感应强度为B的匀强磁场；电流表内阻可忽略不计。
（1）当闭合开关S时，流过电流表的电流方向_____（选填“向上”或“向下”）；然后再调节电阻箱，记录多组电阻箱的阻值R和电流表的读数I．
（2）作图像如图（b），则霍尔电势差_____，霍尔元件的电阻_____。（用a、b表示）
（3）由元件的电势差E、电阻r及、、便可以计算出等离子体的电阻率。
【答案】（1）向下 （2） （3）a
【解析】（1）由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向上，偏向上极板，则上极板为正极，流过电流表的电流方向向下；
（2）[1][2]根据
可得
由图像可得
解得
r=a
12. 某型号多用电表电阻挡的电路原理图如图甲所示。微安表是电阻表表头，其满偏电流，内阻。电源电动势，内阻。电阻箱和电阻箱的阻值调节范围均为。
（1）某同学将图甲中的端短接，为使微安表满偏、则应调节______；
（2）如图乙所示，该同学将微安表与电阻箱并联、利用该电路图组装一个“”倍率的电阻表，要求电阻表的表盘刻度示意图如图丙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节________；用此电阻表测量一个阻值约的电阻，测量前应调节________。
（3）在上述（2）的条件下，电阻表的刻度值是按电源电动势为时标注的，若表内电池用旧，电源电动势下降到时（电源内阻不变），测得某电阻是，这个电阻的真实值是___________。
【答案】（1）2049 （2）950 1024 （3）1600
【解析】（1）由闭合电路欧姆定律可知
（2）[1]组装一个“×100倍率”的欧姆表，其中央刻度标15，则欧姆表内阻为1500Ω，电流表的满偏电流
由并联电路特点可知
[2]欧姆调零时
（3）当电源电动势为1.5V时，欧姆表内阻为
当电池电动势降为1.2V时，欧姆表内阻为
由闭合电路欧姆定律
故
解得
13. 如图所示，两光滑平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。现把一个质量的导体棒ab垂直放在金属导轨上，当接通电源后，导轨中通过的电流恒为时，导体棒恰好静止，g取。已知，，求：
（1）磁场的磁感应强度为多大？
（2）若突然只将磁场方向变为竖直向上，其他条件不变，则磁场方向改变后的瞬间，导体棒的加速度为多少？
【答案】（1）；（2），沿斜面向下
【解析】（1）导体棒受力如图，建立直角坐标系如图，根据平衡条件得

而
解得
（2）导体棒受力如图，建立直角坐标系如图，根据牛顿第二定律得

，
解得
即导体棒的加速度大小为1.2m/s2，方向沿斜面向下。
14. 粒子直线加速器原理示意图如图甲所示，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上。序号奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电压变化规律如图乙所示。在时奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一自由电子由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速。若电子质量为，电荷量为，交变电源电压的绝对值为，周期为。不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒间隙的时间。则
（1）第个金属圆筒的长度应该是多少？
（2）如图丙电子通过直线加速器射出后，沿两板的中心线进入偏转电场后，恰好紧贴上极板右边缘飞出电场，则需要有几个金属圆筒？已知偏转电场由两块相同的平行金属板与组成，板长为，板间距为，两极板间的电压，两极板间的电场可视为匀强电场，忽略边缘效应。
（3）在（2）的基础上，在距离偏转电场两极板右侧处竖直放置一足够大的荧光屏。金属圆筒个数不同，电子打到荧光屏上的位置也不同，求电子打在荧光屏上的位置离点的最大距离。
【答案】（1） （2）16 （3）
【解析】（1）设电子进入第个圆筒后的速度为，根据动能定理
代入数据解得
第个圆筒的长度为
代入数据解得
（2）经过次加速后的速度为
进入偏转电场，水平方向
竖直方向
电场力提供加速度，，
由以上可得
（3）设电子打到荧光屏上最远点为点，分析可得出偏转电场时的偏转量越大，打到荧光屏上的越大，则依据类平抛运动速度方向的反向延长线过水平位移的中点，有
可得，
故电子打在荧光屏上的位置离的最大距离。
15. 在图示直角坐标系中，第一象限内有沿轴负方向的匀强电场；在圆心为（-R，0）半径的圆形区域内有方向垂直纸面向外的匀强磁场，；在第四象限有一方向垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。现有一质量为m、带电荷量为的带正电粒子（不计重力）以大小为的速度从点沿轴正方向射入磁场区域，粒子经磁场偏转后通过原点O经电场偏转后进入第四象限，之后恰好不进入第三象限，粒子运动过程中经过点（未画出）。已知第一象限内的场强大小。
（1）求圆形区域中的磁感应强度大小以及粒子通过原点O时速度方向与x轴正方向的夹角θ；
（2）求粒子从原点O运动到P点所用的时间；
（3）若粒子沿轴负方向通过P点时，立即在第四象限加上一场强大小为、方向沿x轴正方向的匀强电场，求粒子从沿轴负方向通过P点至速度达到最小时所经历的时间以及速度最小时粒子与轴之间的距离。
【答案】（1）， （2）， （3）（n=0，1，2，3…），
【解析】（1）设粒子从A点运动到点轨迹半径，根据几何知识有
，
解得
，
粒子通过原点时速度方向与轴正方向的夹角
由洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）作出粒子运动轨迹，如图所示
设粒子从通过原点开始到第一次通过轴上C点所用的时间为，粒子在电场中做类斜抛运动，则有
，，
其中
解得
，
设粒子在第四象限的轨迹半径为，由几何关系有
解得
粒子第一次在第四象限中运动的时间
①若粒子沿轴负方向通过点，则有
解得
②若粒子沿轴正方向通过点，则有
解得
（3）根据
解得
结合上述解得第四象限中磁感应强度大小
将粒子过点时的速度分解为沿轴负方向的分量和另一分量，使得
其中
解得
方向沿轴负方向，第四象限加上匀强电场后，粒子的运动可分解为沿轴负方向以速度做匀速直线运动和以速度做匀速圆周运动，粒子做匀速圆周运动的轨迹半径
其中
结合上述解得
由几何关系可知，粒子之后不会回到轴上方，速度最小时粒子与轴之间的距离
粒子从沿轴负方向通过点至速度达到最小时所经历的时间
（n=0，1，2，3…）
其中
解得
（n=0，1，2，3…）