山东省山东师范大学附属中学2024届物理高二上期中监测试题含解析

山东省山东师范大学附属中学2024届物理高二上期中监测试题
请考生注意：
1．请用2B 铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。

写在试题卷、草稿纸上均无效。

2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、下列说法正确的是 ( )
A ．公式E=U/d 对于任何电场均适用
B ．公式E=
仅用于求点电荷电场的电场强度，式中Q 是场源电荷的电荷量
C ．物体所带的电量有可能是元电荷的2.5倍
D ．电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹
2、如图所示，平行板电容器与电动势为E 的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地．一带电油滴位于容器中的P 点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离
A ．带点油滴将沿竖直方向向上运动
B ．P 点的电势将降低
C ．带点油滴的电
势能将减少
D ．若电容器的电容减小，则极板带电量将增大
3、如图为双量程的电流表电路示意图，其量程分别为0－10mA 和0－1mA ，已知表头内阻g r 为200Ω，满偏电流g I 为0.5mA ，则有（ ）
A ．当使用a 、c 两个端点时，量程为0－10mA ,2R =180Ω
B ．当使用a 、b 两个端点时，量程为0－10mA ,1R =20Ω
C ．当使用a c 、两个端点时，量程为0－1mA ,1R =40Ω
D ．当使用a c 、两个端点时，量程为0－10mA ,2R =2000Ω
4、一物体静置在平均密度为 的球形天体表面的赤道上．已知万有引力常量为G ，若
由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为
A．
1
2
4π
3Gρ
⎛⎫
⎪
⎝⎭
B．
1
2
3
4πGρ
⎛⎫
⎪
⎝⎭
C．
1
2
π
Gρ
⎛⎫
⎪
⎝⎭
D．
1
2
3π
Gρ
⎛⎫
⎪
⎝⎭
5、“理想模型”法是物理学研究的一种重要思想。

下列物理概念不是采用“理想模型”法的是（）
A．质点B．点电荷C．电场线D．电场强度
6、如图所示，为保温电饭锅的电路示意图，R1、R2为两电热丝，S为温控开关，A、B 两点接在稳压电源上，R1:R2=9:1，加热时的功率为1000W，则（）
A．S闭合时，电饭锅处于加热状态
B．S断开时，电饭锅处于加热状态
C．保温状态时电源的输出功率为900W
D．保温状态时电源的输出功率为1000
9
W
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、如图所示，水平固定一截面为正方形的绝缘方管，其长度为L，空间存在场强为E、方向水平向右的匀强电场和磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场. 将质量为m、带电荷量为q
+的小球从左侧管口无初速度释放，已知小球与管道各接触面间的动摩擦因数均为μ，小球运动到右侧管口处时速度为v，该过程中（）
A．洛伦兹力对小球做功为1
2 qvBL
B．电场力对小球做功为qEL
C．系统因摩擦而产生的热量为mgL
μ
D ．系统因摩擦而产生的热量为212
qEL mv
8、如图为一匀强电场，某带电粒子从A 点运动到B 点．在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J ，电场力做的功为1.5.J 则下列说法正确的是( )
A ．粒子带负电
B ．粒子在A 点的电势能比在B 点少1.5 J
C ．粒子在A 点的动能比在B 点多0.5 J
D ．在粒子和地球所组成的系统中，粒子在A 点的机械能比在B 点少1.5 J 9、关于电场强度的叙述，正确的是 A ．沿着电场线的方向，场强越来越小
B ．电场中某点的场强方向一定是该点试探电荷的受力方向
C ．电势降落最快的方向就是场强的方向
D ．负点电荷形成的电场，离点电荷越近，场强越大
10、在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A 点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上A 、B 两点在同一水平线上，M 为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8J ，在M 点的动能为6J ，不计空气的阻力，则下列判断正确的是（）
A ．小球水平位移x 2与x 1的比值为4：1
B ．小球水平位移x 2与x 1的比值为3：1
C ．小球落到B 点时的动能为32J
D ．小球从A 点运动到B 点的过程中最小动能6J
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）用实验室的斜面小槽等器材装配如图甲所示的实验装置，小槽末端水平．每次都使钢球在斜槽上从同一位置由静止滚下，钢球在空中做平抛运动，设法用铅笔描出小球经过的位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹．
（1）某同学在安装实验装置和进行其余的实验操作时都准确无误，他在分析数据时所建立的坐标系如图乙所示．他的错误之处是______________________．
（2）该同学根据自己所建立的坐标系，在描出的平抛运动轨迹图上任取一点（x，y），运用公式，求小球的初速度v0，这样测得的平抛初速度值与真实值相比____（选填“偏大”“偏小”或“相等”）．
（3）该同学在自己建立的坐标系中描绘出钢球做平抛运动的轨迹及数据如图丙所示，据图象可求得钢球做平抛运动的初速度为___m/s，钢球的半径为__cm．(均保留2位有效数字)
12．（12分）有一个小灯泡，其玻璃罩上的数据看不清楚了，只知道该小灯泡的额定电压为12V，额定功率约为6W，某同学为了精确测量出该小灯泡正常发光时的电阻，设计了以下实验，实验室中只提供了下列器材：
A．电流表A1(量程0～0.5A，内阻为0.5Ω)；
B．电流表A2(量程0～1A，内阻约为0.3Ω)；
C．电压表V(量程0～30V，内阻约为2kΩ)；
D．电阻箱R(0～999.9Ω)；
E．滑动变阻器R1(0～10Ω，允许通过的最大电流为5A)；
F．电源E(电动势15V，内阻不计)；
G．开关S一个，导线若干．
为了保护小灯泡不被烧毁，又要达到最大量程的一半以上，请完成以下填空：
(1)该同学设计了以下实验电路图，你认为最合理的是________．
(2)若电流表A 1的读数用I 1表示，其内阻用r 1表示，电流表A 2的读数用I 2表示，电阻箱的阻值用R 表示，电压表V 的读数用U 表示，写出小灯泡的电阻的表达式为r ＝________.(用题中所给的字母表示)
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图所示，abcd 是一个用粗细均匀、同种材料的导线弯折成的长方形线框，共有n 匝。

线框竖直放置， ab 长度为L ，bc 长度为
2
L。

匀强磁场方向垂直于金属框平面向里，磁感应强度大小为B 。

若金属框a 、b 两端与一电源相连，过ab 边的电流大小为I ，求金属框受到的安培力。

14．（16分）如图，在0y 的区域存在方向沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小为E （未知），在y <0的区域存在方向垂直于xOy 平面向外的匀强磁场。

一个氦核4
2He 从y 轴上y =h 点射出，速度方向沿x 轴正方向。

已知4
2He 进入磁场时，速度方向与x 轴正方向的夹角为60°，并从坐标原点O 处第一次射出磁场。

4
2He 的质量为m ，电荷量为q ，不计重力。

求：
（1）4
2He 第一次进入磁场的位置到原点O 的距离x ； （2）42He 在磁场中的偏转半径R ；
（3）若磁感应强度大小为B ,求电场强度E 的大小。

15．（12分）如图所示，光滑的平行导轨与水平面的夹角为θ=30°，两平行导轨间距为L ，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．导轨中接入电动势为E 、内阻为r 的直流电源，电路中有一阻值为R 的电阻，其余电阻不计．将质量为m ，长度也为L 的导体
棒放在平行导轨上恰好处于静止状态，重力加速度为g，求：
（1）通过ab导体棒的电流强度为多大？
（2）匀强磁场的磁感应强度为多大？
（3）若突然将匀强磁场的方向变为垂直导轨平面向上，求此时导体棒的加速度大小及方向．
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、B
【解题分析】
公式E=U/d对于匀强电场适用，A错误，公式E=仅用于求点电荷电场的电场强度，式中Q是场源电荷的电荷量，B正确，任何带电体的电荷量都为元电荷的整数倍，所以C错误，电场线不是带电粒子的运动轨迹，D错误。

2、B
【解题分析】
A、将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，
根据
U
E
d
=得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动．故A错
误．B、场强E减小，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U=Ed分析可知，P点与下极板间电势差将减小，而P点的电势高于下极板的电势，则知P点的电势将降低．故B正确．C、由带电油滴原来处于平衡状态可知，油滴带负电，P点的电势降低，则油滴的电势能将增加．故C错误．D、根据Q=UC，由于电势差不变，电容器的电容减小，故带电量减小，故D错误；故选B．
【题目点拨】本题运用
U
E
d
=分析板间场强的变化，判断油滴如何运动．运用推论：
正电荷在电势高处电势能大，而负电荷在电势高处电势能小，来判断电势能的变化． 3、B 【解题分析】
当使用a 、c 两个端点时，分流电阻阻值大，电流表量程小，为0-1mA ，有：
12
g g g I r I I R R =
++
当使用a 、b 两个端点时，分流电阻阻值小，电流表量程大，为0-10mA ，有：
()21
g g g I r R I I R +'=
+
联立解得： R 1=20Ω R 2=180Ω
A ．当使用a 、c 两个端点时，量程为0－10mA ,2R =180Ω。

故A 不符合题意。

B ．当使用a 、b 两个端点时，量程为0－10mA ,1R =20Ω。

故B 符合题意。

C ．当使用a c 、两个端点时，量程为0－1mA ,1R =40Ω。

故C 不符合题意。

D ．当使用a c 、两个端点时，量程为0－10mA ,2R =2000Ω。

故D 不符合题意。

4、D 【解题分析】 当压力为零时，
2
224G Mm m R R T
π=， 又
34
3
M R ρπ=，
联立解得
1
23()T G πρ
=，
所以ABC 错误；D 正确． 5、D 【解题分析】
A ．当物体的大小和形状对研究问题没有影响或影响可以忽略时，将物体看做一个有质
量的点，叫做质点，属于“理想模型”，故A 不符合题意；
B ．点电荷忽略了电荷的大小等次要因素，属于“理想模型”，故B 不符合题意；
C ．电场线实际不存在，是为了形象描述电场，人为画出来的，所以是理想化的模型，故C 不符合题意；
D ．电场强度是描述电场强弱的物理量，不是理想化的模型，故D 符合题意。

故选D 。

6、A 【解题分析】
AB.由电路图可知，当S 闭合时，R 1短路，电路中电阻最小，由2
U P R
=知，此时电路
为加热状态，故A 正确，B 错误； CD. 电阻R 2的阻值为
22
2220=48.41000
U R P =Ω=Ω加热
R 1：R 2=9：1，R 1=9R 2=9×48.4Ω=435.6Ω，
当S 断开时，R 1、R 2串联，电路电阻最大为R =R 1+R 2=435.6Ω+48.4Ω=484Ω 保温状态时电路的功率为
22220W=100W 484
U P R ==
故CD 项错误．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、BD 【解题分析】
解：A 、小球向右运动，由左手定则可知，小球受到的洛伦兹力的方向垂直于纸面向里，与运动的方向垂直，使用洛伦兹力不做功．故A 错误；
B 、小球受到的电场力大小为F=qE ，方向向右，小球运动的方向也向右，所以电场力做的功：W=FL=qEL ．故B 正确；
C 、小球在运动的过程中，受到向下的重力，向右的电场力，垂直于纸面向里的洛伦兹力，和支持力的作用，在正方形绝缘方管的平面内，支持力的方向与重力、洛伦兹力的合力的方向相反，大小为：
系统因摩擦而产生的热量为：Q=fL=μNL＞μmgL．故C错误；
D、小球运动的过程中只有电场力和摩擦力做功，由动能定理得：qEL﹣W f=，所以：．故D正确．
故选BD
【考点】带电粒子在混合场中的运动；功能关系．
【分析】根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，然后结合锂离子的特点判断洛伦兹力做的功；根据电场力的方向、大小以及小球运动的位移，计算出电场力做的功；使用Q=fs 计算因摩擦产生的内能．
【点评】该题考查带电小球在复合场中的运动，涉及受力分析、左手定则、以及摩擦力做功等问题，对小球的受力分析一定要细致，否则，在计算摩擦力做功的过程中，容易出现错误，将摩擦力计算为μmg．
8、CD
【解题分析】
在由A运动B的过程中，有两个力做功，一是重力做负功，一是电场力做正功，从运动轨迹上判断，粒子带正电，从A到B的过程中，电场力做正功为1.5J，所以电势能是减少的，A点的电势能要大于B点电势能，从A到B的过程中，克服重力做功2.0J，电场力做功1.5J，由动能定理可求出动能的变化情况，从A到B的过程中，做功的力有重力和电场力，应用能量的转化与守恒以及功能关系可比较AB两点的机械能；
【题目详解】
A、由运动轨迹上来看，垂直电场方向射入的带电粒子向电场的方向偏转，说明带电粒子受到的电场力与电场方向相同，所以带电粒子应带正电，故A错误；
B、从A到B的过程中，电场力做正功，电势能在减少，所以在A点是的电势能要大于在B点时的电势能，故B错误；
C、从A到B的过程中，克服重力做功2.0J，电场力做功1.5J，由动能定理可知，粒子在A点的动能比在B点多0.5J，故C正确；
D、从A到B的过程中，除了重力做功以外，还有电场力做功，电场力做正功，电势能转化为机械能，带电粒子的机械能增加，由能的转化与守恒可知，机械能的增加量等于电场力做功的多少，所以机械能增加了1.5J，即粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J，故D正确．
【题目点拨】
本题考查功能关系，要熟练掌握各种功和能的关系，在学习中注意掌握．
9、CD 【解题分析】
本题考查了对电场强度的理解，
A 、 电场强度跟电场线的疏密程度有关，电场线越密电场强度越大，反之电场强度越小，A 错误
B 、 物理学中规定，电场中某点的电场强度方向和该点正电荷受到的电场力方向相同，与负电荷受到的电场力方向相反，B 错误
C 、 根据公式
可得沿电场线方向，电势降落最快，所以C 正确，
D 、 负电荷形成的电场呈向负电荷聚拢状，根据点电荷电场公式可得离电荷越
近，场强越大，
思路拓展：本题的关键是理解电场强度和电场线的关系，以及点电荷形成的电场电场线的分布，本题是一道基础性很强的题目，做好本题是为以后的学习打下更好的基础 10、BC 【解题分析】
将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分运动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为匀变速直线运动，对于初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间间隔内位移之比为1：3，则小球水平位移x 2与x 1的比值为3：1，故A 错误，B 正确；
设物体在B 动能为E kB ，水平分速度为V Bx ，竖直分速度为V By ，由竖直方向运动对称
性知：
1
2mv By 2=8J ，对于水平分运动运用动能定理得：Fx 1=12mv Mx 2﹣12mv AX 2，F （x 1+x 2）=12mv Bx 2﹣1
2
mv AX 2，由A 可知：x 1：x 2=1：3，
解得：Fx 1=6J ，F （x 1+x 2）=24J ，故E kB =1
2
m （v By 2+v Bx 2）=32J ，故C 正确；由于合
运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F ，重力为G ，则有：Fx 1=6J ，
22162F t J m ⋅=，Gh=8J ，22182G t J m ⋅=，所以：3
F G =
tanθ=F G ，
解得：sinθ=3
7
，则小球从A 运动到B的过程中速度最小时速度一定与等效G’垂直，
即图中的P点，故E Kmin =1
2
mv min2=
1
2
m（v 0sinθ）2=
24
7
J，故D错误。

故选BC。

【题目点拨】
本题关键将合运动分解为水平方向的匀加速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动，然后对水平分运动运用动能定律求解。

三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、 (1)坐标原点O的位置不该选在斜槽末端,而应上移至小球圆心在白纸上的投影处偏大 2.0 2.0
【解题分析】
(1) 该同学的错误之处是坐标原点O的位置不该选在斜槽的末端，而应上移至小球圆心在白纸上的投影处；
(2) 由于坐标原点偏下，所以在计算飞行时间时偏小，由知，实验求出的初速度比真实值偏大；
(3) 在竖直方向上，根据△y=gT2得：
则平抛运动的初速度为：
纵坐标为18cm处的竖直分速度为：
抛出点到该点的竖直位移为：
则钢球的半径为：r=20-18cm=2.0cm。

点晴：根据实验的原理和操作中的注意事项确定实验中的错误之处，根据飞行时间的测量误差确定初速度的测量误差，根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出初速度。

12、 A
() 11
21
I r R I I
+
-
【解题分析】（1）为了较为精确的调节电压，需要较大的电压范围，故滑动变阻器采用分压式接法，故B错误；电压的电动势为15V，而电压表量程为30V，需要达到最大量程的一半以上，故不能用电压表测量电压，故C错误，D错误，所以只能选择A电路测量。

（2）小灯泡的电压为：U
L=I1（R+r1），流过小灯泡的电流为：I L=I2-I1，根据欧姆定律
可得小灯泡电阻为： ()1121L L L I R r U R I I I +==-。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、32
nBIL ，方向竖直向上 【解题分析】
设流过dc 边的电流为I 1，ab 边电阻为R ，则dc 边电阻为R ，ad 边和bc 边电阻为2
R ，并联电路电压相等有： 12IR I R =⋅
得：
12
I I = ad 边和bc 边所受的安培力的合力为0，cd 边中电流向右，根据左手定则安培力方向向上，大小为：
22
1cd I F nB L nBIL =⋅⋅= ab 边所受的安培力方向向上，大小为：
ab F nBIL =
所以金属线框受到的安培力：
32
ab cd F F F nBIL =+=
安 方向竖直向上. 答：金属框受到的安培力为
32nBIL ，方向竖直向上. 14、（1）323
x h = （2）23R h = （3）2
6hqB E m = 【解题分析】
（1）氦核4
2He 在电场中做类平抛运动，在磁场中做圆周运动，运动轨迹如图所示。

由题给条件，氦核4
2He 进入磁场时速度的方向与x 轴正方向夹角θ1=60°。

根据类平抛运动的推论可知： 602h tan x
︒＝ 所以4
2He 第一次进入磁场的位置到原点O 的距离为：
3
x h = （2）根据几何知识可知42He 在磁场中的偏转半径为：
22603
x
R h sin ==︒ （3）4
2He 在磁场中洛伦兹力等于向心力，则有： 2
v qvB m R
＝ 所以4
2He 的速度为： 23qBR qhB v m m
=＝ 在电场中有：由运动学公式有：
x =v •cosθ1•t
212
h at = 根据牛顿第二定律可知：
qE a m
＝ 联立解得电场强度E 的大小为：
2
6hqB E m
= ； 15、（1）E R r +；（2
）()3R r EL +；（3
）132g ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭
，方向沿斜面向上． 【解题分析】
（1）根据闭合电路的欧姆定律即可求得；
（2）利用共点力平衡即可求得磁感应强度；
（3）根据牛顿第二定律即可求的加速度
【题目详解】
（1）由闭合电路的欧姆定律可得E I R r
+＝ （2）导体棒静止，根据共点力平衡可得BILcos30°=mgsin30°
()
3R r B EL +=
（3）由牛顿第二定律可得
BIL-mgsin30°=ma
解得1)2
a g =，方向沿斜面向上 【题目点拨】
解决本题的关键能够正确地进行受力分析，求出合力，运用牛顿第二定律进行求解.。