北京市海淀区重点中学2023-2024高二上学期12月月考物理试卷（高考班）（答案）

北京市海淀区重点中学2023-2024学年高二上学期12月月考
物理试卷（高考班）
2023.12
一、单选题（本题共16小题，每题3分，共48分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。）
1.铅蓄电池的电动势为2V，内阻不为零，以下说法中正确的是（ ）
A.铅蓄电池每秒能把2J的化学能转变为电能
B.电路中每通过1C电量，铅蓄电池对外输出的电能为2J
C.电路中每通过1C电量，铅蓄电池内部非静电力做功为2J
D.该铅蓄电池把其他形式能转化为电能的本领比电动势为1.5V的干电池弱
2.在如图所示的四图中，正标明了通电导线所受安培力F方向的是（ ）
A. B. C. D.
3.两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子、，以不同的速率对准圆心O沿着方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A.粒子带正电，粒子带负电 B.粒子在磁场中所受洛伦兹力较大
C.粒子动能较大 D.粒子在磁场中运动时间较长
4.如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度V水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这个电场场强大小和方向的说法中，正确的是（ ）
A.大小为，粒子带正电时，方向向上
B.大小为，粒子带负电时，方向向下
C.大小为，方向向下，与粒子带何种电荷无关
D.大小为，方向向上，与粒子带何种电荷无关
5.来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场（如图所示）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响，关于上述高能带电粒子在地磁场的作用下运动情况的判断，下列说法中正确的是（ ）
A.若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向东偏转
B.若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向西偏转
C.若带电粒子带负电，且沿垂直地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向南偏转
D.若带电粒子沿垂直地球赤道平面射向地心，它可能在地磁场中做匀速圆周运动
6.在图中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线II为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，则下列判断错误的是（ ）
A.电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω B.电阻R的阻值为1Ω
C.电源的输出功率为2W D.电源的效率为66.7%
7.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知（ ）
A.电源最大输出功率可能大于45W B.外电路阻值分别为2Ω和8Ω时，电路的输出功率相等
C.电源电动势为30V D.电阻箱所消耗功率最大时，电源效率大于50%
8.图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系
B.应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
C.应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系
D.应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
9.如图所示，一块长方体金属板材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.当通以从左到右的恒定电流I时，金属材料上、下表面电势分别为、.该金属材料垂直电流方向的截面为长方形，其与磁场垂直的边长为a、与磁场平行的边长为b，金属材料单位体积内自由电子数为n，元电荷为e.
那么（ ）
A. B. C. D.
10.如图所示，为洛伦兹力演示仪的结构示意图。由电子枪产生电子束，玻璃泡内充有稀薄气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。当通有恒定电流时前后两个励磁线圈之间产生匀强磁场，磁场方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U和励磁线圈的电流来调节。适当调节U和I，玻璃泡中就会出现电子束的圆形径迹。通过下列调节，一定能让圆形径迹半径减小的是（ ）
A.减小U，增大I B.增大U，减小I C.同时减小U和I D.同时增大U和I
11.如图所示，两根垂直纸面的直导线a、b通有大小相同的电流，两导线旁有一点P，P点到a、b距离相等。若使P点的磁场方向向左，则（ ）
A. a中电流方向向外，b中电流方向向里 B. a中电流方向向外，b中电流方向向外
C. a中电流方向向里，b中电流方向向里 D. a中电流方向向里，b中电流方向向外
12.移动电源（俗称充电宝）解决了众多移动设备的“缺电之苦”，为安全起见，中国民航总局做出了相关规定，如图所示。为了给智能手机充电，小明购买了一款移动电源，其铭牌如图所示。给手机充电时该移动电源的效率按80%计算。根据以上材料，请你判断（ ）
民航总局关于报携带充电宝出行的相关规定 电池容量：10000mAh 3.7V
低于100Wh可随身携带，不可托运 电源输入：5V-1A
100-160Wh经航空公司批准才能随身携带（不超过两块），不可托运 电源输出1：5V-1A
超过160Wh禁止随身携带，不可托运 电源输出1：5V-2.1A
A.这款移动电源多储存的最大电量为
B.这款移动电源充满电后所储存的总化学能为37Wh
C.乘飞机出行时，这款移动电源经航空公司批准后才能随身携带
D.与均为能量单位
13.在如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，其中，现将滑动变阻器的滑动触头逐渐向a移动过程中（ ）
A.相同时间内，通过、的电荷量相等 B.电压表的示数减小，电流表的示数减小
C.电源的总功率增大 D.电源的输出功率减小
14.电子绕核运动可等效为一环形电流，如图所示。氢原子的电子绕核运动的半径为，电子质量为m，电荷量为，静电力常量为k，则此环形电流的大小为（ ）
A. B. C. D.
15.从电路的角度看，电流计就相当于一个电阻，同样遵从欧姆定律。一般电流计的内阻约为几百欧到2千欧，满偏电流很小，不过几十微安到几百微安，能够承担的电压一般小于几百毫伏，所以不能直接用来测量较大的电流和电压。要想用电流计测量较大的电流或电压，需要将电流计改装成电流表或电压表，下面两图是改装后的电表的电路图，对两图的认识。正确的是（ ）
A.（a）图是电压表，使用a、c两个端点时，量程较大
B.（a）图是电流表，使用a、c两个端点时，量程较大
C.（b）图是电压表，使用a、c两个端点时，量程较大
D.（b）图是电流表，使用a、c两个端点时，量程较大
16.如图所示，在一正交的电场和磁场中，一带电荷量为、质量为m的金属块沿倾角为的粗糙绝缘斜面由静止开始下滑。已知电场强度为E，方向竖直向下；磁感应强度为B，方向垂直纸面向里；斜面的高度为h，金属块滑到斜面底端时怡好离开斜面，设此时的速度为v，则（ ）
A.金属块从斜面顶端滑到底端过程中，做的是加速度逐渐减小的加速运动
B.金属块从斜面顶端滑到底端过程中，机械能增加了
C.金属块从斜面顶端滑到底端过程中，机械能增加了
D.金属块离开斜面后将做匀速圆周运动
二、实验题（本题共2小题，共18分）
17.（6分）在实验过程中，对原理的分析和理解与实验的操作同样十分重要。
关于多用电表欧姆挡的原理和操作有以下介绍和讨论：它的内部结构可等效为图甲所示电路，其中表头是量程为的电流表，电池的电动势。
甲 乙
（1）在使用欧姆表测电阻前，应进行欧姆调零，操作方法是________，通过电路分析可知图甲中表笔1应是________（填“红”或“黑”）表笔；
（2）经计算可知表盘上刻度线对应的电阻刻度值是________Ω；
（3）我们根据电流表的工作特点进行分析，用调整好的欧姆表测阻值为R的电阻时，通过表头的电流为I，表针相对于表盘左侧转过的角度为，则图乙所示图像可能正确描述I域R与关系的是________。
18.（12分）某同学欲测量一蓄电池的电动势和内阻。已知该蓄电池的（电动势E约为2.0V，内阻约为0.1Ω）、开关和导线若干，以及下列器材：
A.电流表（量程0~3A，内阻约0.025Ω） B.电流表（量程0~0.6A，内阻约0.125Ω）
C.电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ） D.电压表（量程0~15V，内阻约15kΩ）
E.滑动变阻器（0~20Ω，额定电流2A） F.滑动变阻器（0~100Ω，定电流1A）
（1）为提高测量精度减小误差，且便于操作，在实验中电流表应选________，电压表应该选择________，滑动变阻器应选________（选填器材前的字母）。
（2）用伏安法测电源电动势和内阻时，有以下两种连接方式。为减小实验误差，应采用图________的连接方式。
甲 乙
（3）根据数据做出蓄电池的图像，如图所示。则该蓄电池的电动势为________V，内阻为________Ω（结果均保留小数点后两位）
（4）若不计实验中的偶然误差，则下列说法正确的是________。
A.由于电压表分流作用，导致电流表测量值偏小，电动势的测量值偏小
B.由于电压表分流作用，导致电流表测量值偏小，内阻的测量值偏小
C.由于电流表分压作用，导致电压表测量值偏小，电动势的测量值偏小
D，由于电流表分压作用，导致电压表测量值偏小，内阻的测量值偏大
（5）小贾同学仍用上述电路测量一个水果电池的电动势和内阻，闭合开关后发现，电流表、电压表指针都几乎不发生偏转。试分析可能的原因________？
三、计算题：（本题共4小题，共34分，解答要写出必要的文字说明方程式和重要的演算步骤直接写出最后答案的不得分。）
19.（6分）如图所示，两平行导轨所在的平面与水平面夹角，导轨的一端接有电动势内阻的直流电源，两导轨间的距离，在导轨所在空间内分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻，导体棒恰好刚要滑动，金属导轨电阻不计。（g取，，）求：
（1）棒受到的安培力；
（2）棒与导轨的动摩擦因数。
20.（9分）磁流体发电机是一项新兴技术，如图所示是它的示意图。平行金属板A、B之间的距离为d，极板面积为S，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，两极板连接的外电路由阻值为，的电阻和电容为C的电容器组成，K为电键。将等离子体（即高温下电离的气体，含有大量的正、负带电粒子）以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，假设等离子体在两极板间的平均电阻率为，忽略极板和导线的电阻，开始时电键断开。
（1）图中A、B板哪个电势高？
（2）这个发电机的电动势是多大？
（3）电键K闭合后，稳定时，电容器的带电量为多少？
21.（9分）加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用，回旋加速器是其中的一种。图1为回旋加速器的工作原理图。和是两个中空的半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面位于盒圆心附近的A处有一个粒子源，产生质量为m、电荷量为的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间.
图1 图2
（1）求所加交流电源的频率。
（2）若已知半圆金属盒的半径为R，请估算粒子离开加速器时获得的最大动能。
（3）某同学在分析带电粒子运动轨迹时，画出了如图2所示的轨迹图，他认为相邻轨迹间距是相等的。请通过计算分析该轨迹是否合理，若不合理，请你画出合理的轨迹示意图。
22.（10分）利用电场和磁场控制电子的运动，在现代科学实验和设备中有广泛应用。已知电子质量为m、电荷量为e，由静止经电压为U的加速电场加速后射出，
甲 乙
（1）示波器中的示波管是利用电场来控制电子的运动。若电子从加速电场射出后沿平行极板的方向射入偏转电场，如图甲所示，偏转电场可看作匀强电场，板间电压为，极板长度为L，板间距为d，求电子射出偏转电场时速度偏转角的正切值；
（2）电视机显像管是利用磁场来控制电子的运动，若电子从加速电场射出后沿直径方向进入半径为r的圆形磁场区域，该磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，如图乙所示，设电子射出磁场时的速度方向与射入时相比偏转了角，请推导的表达式。
（3）磁场与电场有许多相似之处。电场强度的定义式，请你由此类比，从运动电荷所受的洛仑兹力出发，写出磁感应强度B的定义式；并从宏观与微观统一的思想出发构建合适的模型，论证该定义式与这一定义式的一致性。
12月月考参考答案
1. C 2. A 3.C 4.D 5. A 6. C 7.C 8.B 9.B 10.A 11.D
12.B 13.C 14.C 15.C 16.C
17.将红表笔和黑表笔短接 黑 35000 AD
【详解】（1）[1]在使用欧姆表测电阻前，应进行欧姆调零，操作方法是将红表笔和黑表笔短接；
[2]根据电流“红进黑出”，可知表笔1是黑表笔；
（3）[3]当两表笔接短接时，使表头满偏，则欧姆表的总内阻的阻值
当表盘上刻度线对应的电阻刻度值是
[4]由闭合电路欧姆定律得由于电流表指针偏角与电流I成正比，则有
即外电阻越大，偏角越小。故选AD。
18.A C E 甲 2.07 0.10 AB/BA
仍用上述电路测量一个水果电池的电动势和内阻，由于水果电池的内阻很大，导致内压降过大，路端电压过小，电路电流过小，因此电流表、电压表指针都几乎不发生偏转。
19.[详解]（1）根据闭合电路欧姆定律，可得由安培力公式，可得联立，解得
（2）因为所以棒有沿导轨下滑的运动趋势，所受静摩擦力方向沿导轨向上，受力如图导体棒恰好刚要滑动，静摩擦力等于滑动摩擦力，有
根据受力平衡，可得，联立，可得
20.[详解]（1）根据左手定则，判断正粒子向B板聚集，负粒子向A板聚集，故B板电势高。
（2）设发电机的电动势为E，则 解得
（3）设电源的内阻为r，则电源的内阻 电容器两端电压
电容器的带电量为 联立解得
21.【详解】（1）根据回旋加速器中所加交流电源的周期与粒子做圆周运动周期应相等，据 解得
（2）根据 解得
（3）第n次加速获得的速度 第次加速获得的速度
根据 可知
所以相邻轨迹间距会越来越小，故该轨迹不合理，合理的轨迹示意图如图
22.【详解】（1）在加速电场中有 解得
在偏转电场中，设飞行时间为t，加速度为a，竖直分速度为，则水平方向有
竖直方向有， 联立可得
（2）电子在偏转磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；如图所示
设轨迹圆的半径为R，则有 由几何关系得 联立可得
（3）由洛伦兹力公式得 可知
根据题意构建模型如下：如图所示，在一匀强磁场中有一段固定的长为L的直导线，已知导线横截面积为S，单位体积内自由电荷数为n，导线内自由电荷定向运动速率为v，磁场的磁感应强度为B
则导线内自由电荷数 安培力与洛伦兹力的关系为
导线内电流的微观表达式 联立上面三个式子可得
即定义式与这一定义式是一致的。