2023-2024度河南省焦作市重点中学高二上学期12月月考试卷 物理（含解析）

2023-2024学年度河南省焦作市重点中学高二上学期12月月考试卷
物理试题（含解析）
分数：100分 考试时间：75分钟
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷
一、单选题（共32分）
1．下列说法正确的是（　　）
A．玻璃棒与任何物体摩擦后，玻璃棒均会带正电
B．体积很小的带电体一定能视为点电荷
C．任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍
D．摩擦起电的过程中产生了电荷，所以不遵循电荷守恒定律
2．库仑定律表达式和万有引力定律表达式十分相似，关于库仑力和万有引力，下列说法中不正确的是（　　）
A．两种力都是吸引力
B．两种力的方向都在两物体的连线上
C．两种力的大小都与距离的平方成反比
D．两种力的产生都不需要两物体直接接触
3．如图所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场，一矩形导线框abcd保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场(　　)
A．线框中有感应电流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d
B．线框中有感应电流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a
C．受磁场的作用，线框要发生转动
D．线框中始终没有感应电流
4．真空中有两个点电荷q1和q2，当它们间的距离为r时，相互作用力大小为F。若距离不变，而带电量分别变为4q1和2q2，则它们间的相互作用力大小变为（　　）
A．2F B．4F C．8F D．F
5．一电压表，内阻为3K，量程为0~3V，要把它改装成一个量程为0~15V的电压表，需要给它
A．并联一个12K的电阻 B．并联一个15K的电阻
C．串联一个12K的电阻 D．串联一个15K的电阻
6．如图所示，边长为L的正三角形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速率v从O点沿OB方向射入磁场，并从AB的中点C离开磁场，则磁场的磁感应强度的大小为
A． B．
C． D．
7．如图所示，L1、L2、L3为等势面，两相邻等势面间电势差相同，取L2的电势为零，有一负电荷在L1处动能为30J，运动到L3处动能为10J，则电荷的电势能为4J时，它的动能是（不计重力和空气阻力）（　　）
A．16J B．20J C．24J D．28J
8．如图，在xoy坐标系中有圆形匀强磁场区域，其圆心在原点O，半径为L，磁感应强度大小为B，磁场方向垂直纸面向外。粒子A带正电，比荷为，第一次粒子A从点（－L，0）在纸面内以速率沿着与x轴正方向成角射入磁场，第二次粒子A从同一点在纸面内以相同的速率沿着与x轴正方向成角射入磁场，已知第一次在磁场中的运动时间是第二次的2倍，则
A． B．
C． D．
二、多项选择题（共16分）
9．如图所示，竖直放置的光滑绝缘圆环穿有一带正电的小球，匀强电场方向水平向右，小球绕O点做圆周运动，那么（ ）
A．在A点小球电势能最大 B．在B点小球重力势能最大
C．在C点小球机械能最大 D．在D点小球动能最大
10．如图所示，在第二象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E，在第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，有一个带电粒子（重力不计）以垂直于轴的初速度从轴上的P点进入匀强电场，恰好与y轴成45°射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限，已知OP之间的距离为，则带电粒子（　　）
A．带正电荷
B．在电场中运动的时间为
C．在磁场中做圆周运动的半径为2
D．在磁场中运动半周
11．在x轴上坐标为－3L和3L的两点固定电荷量不等的两点电荷，坐标为3L处电荷带正电，电荷量大小为Q。两点电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中x＝L处电势最低，x轴上M、N两点的横坐标分别为－2L和2L，则（　　）
A．两点电荷为异种电荷 B．同一检验电荷在M点受到电场力大于N受到的电场力
C．坐标为－3L处电荷的电荷量大小为2Q D．坐标为－3L处电荷的电荷量大小为4Q
12．如图甲所示，绝缘水平传送带与竖直放置的半圆形轨道底部平滑相接。半圆形轨道绝缘、光滑，半径为R=0.45m，处在水平向右的匀强电场中，半圆形轨道的竖直直径是电场的左边界，电场的场强大小为×103N/C。一质量为0.1kg，电荷量为＋q=1.0×10-3C的小物块自半圆形轨道某位置自由滑下，滑至底端并冲上传送带，在传送带上运动的速度—时间图象如图乙所示（以向右为正方向，最大静摩擦力等于滑动摩擦力），下面说法正确的是（g取10m/s2）（　　）
A．传送带至少长4.5m，传送带速度最小为3m/s
B．小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.1
C．小物块开始滑下的位置与半圆形轨道底端的高度差为0.45m
D．小物块在半圆形轨道上滑动时对轨道的最大压力为2N
第II卷
三、实验题（共15分）
13．在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1=120匝、n2=240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示：
实验序号 原线圈两端的电压U1（V） 副线圈两端的电压U2（V）
1 4.3 8.2 1∶1.9
2 5.9 11.8 1∶2.0
3 7.8 15.2
（1）实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中 ；
（2）本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数关系为 （用题目中给出的字母表示）；
（3）该变压器是 变压器（选填“升压”或“降压”）。
14．如图甲为某热敏电阻阻值随温度变化的图像，其中温度在之间变化。某同学用该热敏电阻制作测温装置。为实现测温，他根据伏安法测量热敏电阻阻值，然后根据图像读出温度。为测量北京冬季室外温度，可供使用的器材有：
电压表（量程为0~3V，内阻约为）；
电压表（量程为0~5V，内阻约为）；
电流表（量程为0~10mA，内阻约为）；
电流表（量程为，内阻约为）；
电源（电动势为3V，内阻不计）；
滑动变阻器R（最大阻值为）；
开关S；导线若干。
（1）综合以上信息，请你帮助该实验小组设计出科学合理的测量热敏电阻阻值的电路图，其中电压表应选用 （填“”或“”），电流表应选用 （填“”或“”），将测量电路图画在答题卡的方框内。( )
（2）根据热敏电阻的阻值随温度变化的特点，可以制成测温仪表，某同学设计了如图乙所示电路，电路元件有电源（电动势为3V，内阻不计）、毫安表（量程0~1.5mA、内阻不计）、滑动变阻器（最大阻值、最大阻值）、开关、导线。实验中选用的滑动变阻器为 （填“”或“”），使用时先使A、B直接接在一起，调整滑动变阻器，使毫安表达到满偏，在毫安表此位置标注温度约为 ℃，此后滑动变阻器阻值不改变。接入热敏电阻，不同温度对应表盘温度，则越靠近刻度盘右端表示的温度越 （填“高”或“低”）。毫安表示数为0.15mA处温度约为 ℃。
四、解答题（共37分）
15．一个阻值为的用电器，允许通过的最大电流强度是，试问：这个用电器能不能接到电压的电路中？
16．如图，在xOy平面第一象限内有平行于y轴的匀强电场和垂直于xOy平面的匀强磁场．一质量为m、带电量为＋q的小球从y轴上离坐标原点距离为L的A点处，以沿x正向的初速度v0进入第一象限，小球恰好做匀速圆周运动，并从x轴上距坐标原点L／2的C点离开磁场．求：
（1）匀强电场电场强度E的大小和方向；
（2）磁感应强度B的大小和方向；
（3）如果撤去磁场，并且将电场反向，带电小球仍以相同的初速度从A点进入第一象限，求带电小球到达x轴时的坐标．
17．如图所示，一质量为m、电荷量为的q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v沿着与x轴正方向成60°角的方向射入匀强磁场，并恰好垂直于y轴射出。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】A．玻璃棒与丝绸摩擦后会带正电，并不表示玻璃棒与任何物体摩擦后均会带正电，A错误；
B．当带电体的大小形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可视为点电荷，带电体能否视为点电荷是由研究问题的性质决定的，与自身大小形状无关，B错误；
C．任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍，C正确；
D．摩擦起电不能产生电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，在转移的过程中遵循电荷守恒定律，D错误。
故选C。
2．A
【详解】A．异种电荷间的库仑力为吸引力，同种电荷间的库仑力为排斥力；和万有引力均是吸引力。故A错误，与题意相符；
B．两种力的方向都在两物体的连线上。故B正确，与题意不符；
C．从表达式中，可以看出两种力的大小都与距离的平方成反比。故C正确，与题意不符；
D．两种力的产生都不需要两物体直接接触，属于场力。故D正确，与题意不符。
故选A。
3．D
【详解】由题意可知，线框从两磁极间中心上方某处开始下落，穿过线圈的磁通量始终为零，虽有磁感线穿入，但又从线圈中穿出，相互抵消，导致磁通量为零，故选D。
4．C
【详解】根据题意
若距离不变，而带电量分别变为4q1和2q2，则
故选C。
5．C
【详解】一电压表，内阻为3K，量程为0~3V，要把它改装成一个量程为0~15V的电压表，需要给它串联一个的电阻
故选C。
6．A
【详解】如图所示为粒子在磁场做匀速圆周运动的圆心，过C点做弧线的切线，交BO于E点
因为C与O关于E对称，所以∠OEC=120°，即=60°根据几何知识可得
过点做CO的垂线，交点为D，故=30°，所以
根据半径公式
可得
故选A。
7．A
【详解】如图为三个等差等势面，根据，电荷L1到L2，L2到L3电场力做功相等，电势能减小量相等，则电荷在L2处动能为20J，此处电荷电势能为零，电荷电势能与动能总量为20J，根据能量守恒，当电势能为4J时，动能为16J。
故选A。
8．B
【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示：
，
根据洛伦兹力提供向心力有：
则粒子做匀速圆周运动的半径为：
根据几何知识可知BOCO1以及BODO2为菱形，所以
∠1=180°-（90°-α）=90°+α
∠2=180°-（90°+β）
根据题意可知∠1=2∠2，所以得到
α+2β＝90°＝ 。
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论相符，选项B正确；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D错误；
故选B。
9．ABC
【详解】试题分析：正电荷从A向C运动过程中，电场力一直做正功，电势能一直减小，所以A点电势能最大，故A正确； 物体位置越高，重力势能越大，所以B点小球的重力势能最大，故B正确；除重力以外，其它力所做的功，等于物体的机械能变化量，所以从A运动到C的过程中，电场力一直做正功，机械能一直增大，故C点具有最大的机械能，故C正确；根据合外力做功判断小球的动能变化．小球再从D点向右运动的最初一小段距离内，电场力做的正功大于重力做的负功，所以动能在增加，故D错误；故选ABC.
考点：功能关系.
【名师点睛】解答此题要熟练掌握功能关系，并能根据功能关系判断各种能量的变化：由电场力做功判断电势能的变化，根据重力做功判断重力势能的变化，根据除重力以为其它力做功判断机械能变化，根据合外力做功判断小球的动能变化．
10．ABC
【详解】根据题意做出粒子的运动轨迹，如图
粒子进入电场后做类平抛运动，从P点进入匀强电场，恰好与y轴成45°角射出电场
沿x轴方向有
则有
可知
A．因为正电荷偏转的方向沿电场线的方向，所以粒子带正电荷。故A正确；
B．粒子在垂直电场方向做匀速运动，有
故B正确；
C．根据几何关系，有
故C正确；
D．由图可知，粒子在磁场中运动的时间不是半个周期。故D错误。
故选ABC。
11．BD
【详解】A．正电荷周围的电势为正，负电荷周围的电势为负，因此由图可知，两点电荷均为正电荷，故A错误；
B．在x轴上坐标为－3L和3L的两点固定电荷均为正电荷，在M点处的合场强为
在N点处的合场强为
在M点处的合场强大于在N点处的合场强，故由
可知同一检验电荷在M点受到电场力大于N受到的电场力，故B正确；
CD．在x＝L处电势最低，此处图线的斜率为0，即该点的合场强为0，设坐标为-3L处电荷的电荷量大小为，则有
解得
故C错误，D正确。
故选BD。
12．ABD
【详解】B．由题图乙可知小物块在传送带上运动的加速度大小
根据
可知
B正确；
A．小物块向左运动的最大位移
因为小物块滑上和离开传送带的速度均为3m/s，所以传送带的速度至少为3m/s，A正确；
C．设小物块开始滑下的位置在圆心上方，小物块与圆心的连线跟水平方向的夹角为θ，对小物块，从开始到半圆轨道底端，根据动能定理有
解得
小物块开始滑下的位置P到传送带的高度
C错误；
D．物块受到的电场力qE和重力mg的合力
与竖直方向夹角
成30°角斜向右下方，设小物块到达等效重力场的最低点Q（由几何关系可知OQ与OP垂直）时的速度为v，根据动能定理有
对小物块有
解得
D正确。
故选ABD。
13． 1∶1.9 升压
【详解】（1）[1]第三组数据的电压比为
（2）[2]线圈匝数之比
结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系是
（3）[3]从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。
14． 100（90~105均正确） 高
【详解】（1）[1][2]冬季北京室外温度约零下10摄氏度，热敏电阻阻值约，
是大电阻，电源电动势确定，则最大电流为
电压表选择，电流表选择，并采用电流表内接法测电阻；
[3]电路图如答案图所示
（2）[4]毫安表需要达到满偏，所以回路电阻为
所以滑动变阻器选择；当A、B接在一起，相当于热敏电阻阻值为零，
此时温度约为100℃；根据闭合电路欧姆定律
电流小大，说明温度低，所以电流大说明温度高。
根据前面公式，当时，，根据图像，温度约为。
15．不能
【详解】根据欧姆定律可知，电器两端允许的最大电压
则这个用电器不能接到电压的电路中。
16．（1）mg/q，方向：竖直向上；（2），方向：垂直于xoy平面向外；（3），0；
【详解】试题分析：（1）由带电小球做匀速圆周运动知，
所以方向竖直向上
（2）带电小球做匀速圆周运动时，洛仑兹力提供向心力
由圆周运动轨迹分析得
整理可以得到：
代入得
（3）电场反向后竖直方向受力
则：
小球做类平抛运动有,
得
考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动
【名师点睛】本题考查带电粒子在电磁场中的运动，注意在磁场中的运动要注意几何关系的应用，在电场中注意由类平抛运动的规律求解．
17．，（0，）
【详解】带电粒子在磁场中运动情况如图所示
粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径设为r，根据洛伦兹力提供向心力得
解得
由几何关系可得
解得
射出点到O点的距离为
射出点的坐标为（0，）。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页