四川省雅安市天立教育集团2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题（原卷版+解析版）

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2．答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、考号填写在答题卡上。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．考试结束后，将答题卡交回。
一、选择题：本卷共12个小题，每小题4分，共48分。1-8题在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求，9-12题有多项符合题目要求，全选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 骄骄同学在学习完闭合电路欧姆定律后，一直不明白该定律的实质，于是她翻阅资料终于找到了正确答案。请问正确答案是下列定律中的哪一个？（ ）
A. 电荷守恒定律B. 库仑定律C. 能量守恒定律D. 牛顿第二定律
2. 公元1086年宋代科学家沈括撰写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示，则结合上述材料，下列说法不正确的是（ ）
A. 地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行的
B. 地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近
C. 结合地球自转方向，可以判断出地球是带负电的
D. 因受地磁场的影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显
3. 智能手机安装适当的软件后，利用传感器可测量磁感应强度B的大小。如图甲所示，在手机上建立三维坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了两次测量，将手机显示屏朝上平放在水平桌面上测量结果如图乙，之后绕x轴旋转某一角度后测量结果如图丙，图中显示数据的单位为μT（微特斯拉）。已知手机显示屏的面积大约为0.01m2，根据数据可知两次穿过手机显示屏磁通量的变化量约为（ ）

A. B.
C. D.
4. 两电荷量分别为和的点电荷固定在轴上的两点，规定无穷远处为电势能零点，一带负电的试探电荷在轴上各点具有的电势能随变化关系如图所示，其中试探电荷在两点的电势能为零，在段中点电势能最大，下列说法正确的是（ ）
A. 为正电荷，为负电荷
B. 电荷量小于的电荷量
C. 将一正点电荷从点移到点，电场力先做负功后做正功
D. 一正点电荷从点由静止释放后会沿轴正方向运动且到达点时速度最大
5. 某养殖场为了使饲养员及时关注动物们的饮水情况，设计了一款牛羊饮水提示器，其工作原理如图所示，动物们饮水过后滑片上移，电表均为理想电表．下列说法正确的是（ ）
A. 若电表为电压表，向水槽内添水时电压表示数变小
B. 若电表为电压表，减小可提高灵敏度
C. 若电表为电流表，向水槽内添水时电流表示数变小
D. 若电表为电流表，与电压表相比，电路更节能
6. 静电除尘是工业生产中处理烟尘的重要方法。除尘装置由金属管A和悬挂在管中心的金属导线B组成，如图甲所示。工作时，使中心的金属导线B带负电，金属管A接地，A、B之间产生如图乙（俯视图）所示的电场，圆内实线为未标方向的电场线。金属导线B附近的气体分子被强电场电离，形成电子和正离子，电子在向正极A运动的过程中，使烟尘中的颗粒带上负电。这些带电颗粒在静电力作用下被吸附到正极A上，最后在重力作用下落入下方的漏斗中。经过这样的除尘处理，原本饱含烟尘的气体就可能达到排放标准，满足环保要求。图乙中ab=bc；c、d在同一圆上。下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中c点和d点的电场强度相同
B. 带上负电的颗粒在a点所受的电场力大于在c点所受的电场力
C. 一电子从c点运动到a点的过程中，其电势能增大
D. 电势差关系：
7. 目前智能手机普遍采用了电容触摸屏。电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO（纳米铟锡金属氧化物），夹层ITO涂层作为工作面，四个角引出四个电极，当用户手指（肉）触摸电容触摸屏时，手指（肉）和工作面形成一个电容器，因为工作面上接有高频信号，电流通过这个电容器分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置。寒冷的冬天，人们也可以用触屏手套进行触控操作。下列说法正确的是（ ）
A. 为了安全，触屏手套指尖处应该采用绝缘材料
B. 使用绝缘笔压电容触摸屏不能进行触控操作
C. 手指按压屏的力变大，手指（肉）和工作面形成的电容器电容变小
D. 手指与屏的接触面积变大，手指（肉）和工作面形成的电容器电容变小
8. 1932年，师从密立根的中国科学家赵忠尧，在实验中最早观察到正负电子对的产生与湮没，成为第一个发现正电子的科学家．此后，人们在气泡室中，观察到一对正负电子的运动轨迹，如图所示．已知匀强磁场的方向垂直照片平面向外，正负电子质量相等，电子重力忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 左侧为正电子运动轨迹
B. 正电子与负电子分离瞬间，正电子速度大于负电子速度
C. 正、负电子所受洛伦兹力始终相同
D. 正、负电子在气泡室运动时，近似认为轨迹是一系列半径越来越小的圆，则它们的动能减小、周期不变
9. 物理实验室中，天天同学在老师指导下利用各种物理实验器材，将一直流电源的总功率、电源内部的发热功率和输出功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是（ ）
A. 图b为输出功率随电流I变化的图线
B. 图a为总功率随电流I变化的图线
C. 当电流时，电源的输出功率最大
D. 电流越大，电源的效率越大
10. 近年来，人工智能机器人逐渐走入我们的生活。如图，某科技小组在研究扫地机器人内部直流电动机的性能时，发现当电动机两端的电压为U1、通过的电流为I1时，电动机没有转动；当电动机两端的电压为U2、通过的电流为I2时，电动机正常转动。关于这台电动机的电阻和正常工作时的输出功率，下列说法正确的是（ ）

A. 电动机的电阻为
B. 电动机的电阻为
C. 正常工作时的输出功率为
D. 正常工作时的输出功率为
11. 如图（a）是一种防止宇宙射线危害宇航员的装置，在航天器内建立半径分别为R和 的同心圆柱，圆柱之间加上沿轴向方向的磁场，其横截面如图（b）所示。 宇宙射线中含有大量的质子，质子沿各个方向运动的速率均为，质子的电荷量为e、质量为m。 下列说法中正确的是（ ）
A. 若沿着任何方向入射的一切质子都无法进入防护区，则磁场的磁感应强度大小应当至少为
B. 若正对防护区圆心入射的质子恰好无法进入防护区，则磁场的磁感应强度大小为
C. 若正对防护区圆心入射的质子恰好无法进入防护区，则该情况下质子从进入磁场到离开磁场的总时间为
D. 若正对防护区圆心入射的质子恰好无法进入防护区，则该情况下质子在磁场中的轨迹对应的圆心角为60°
12. 近日，街头有一种新型游戏，参与者借助游戏工具给一带电小球瞬时冲量，使其获得某一初速度进入暗盒，暗盒中加以电场，小球最后从暗盒顶部水平抛出，然后落地，落地小球越近者获胜。现将上述情景，简化成如图模型，一半径为R的光滑绝缘半圆弧轨道固定在竖直平面内，其下端与光滑绝缘水平面相切于B点，整个空间存在水平向右的匀强电场。一质量为m的带电小球从A点以某一初速度向左运动，经过P点时恰好对圆弧轨道没有压力。已知轨道上的M点与圆心O等高，OP与竖直方向夹角为，取，，重力加速度大小为g，则小球（ ）
A. 带电小球经过P点的速度大小为
B. 带电小球所受电场力大小为
C. 带电小球经过C点的速度为
D. 带电小球经过M点时对圆弧轨道的压力大小为
二、实验题（本题包括 2个小题，每空2分，共18分）
13. 某同学用电流传感器观察电容器的放电过程。甲图为该实验电路图，其中电源电压恒为6V。该同学先将开关接1为电容器充电，待电容器充满电再将开关接2，利用传感器记录电容器放电过程，得到该电容器放电过程的I-t图像如图乙。
（1）下列说法正确的是___________。
A．电容器充电的过程中，电子由电源的正极移动到电容器的正极板
B．电容器充、放电的过程中，电路中的电流都不断减小
C．电容器放电过程中，电容器两极板间的电场强度不断变小
D．电容器放电的过程中，电路中电流不断增大
（2）根据以上数据估算，电容器在整个放电过程中释放的电荷量为___________C。（结果保留三位有效数字）
（3）如果不改变电路其他参数，只增大电阻R，放电时I-t图线与横轴所围成的面积将___________（填“增大”“不变”或“减小”）；放电时间将___________（填“变长”“不变”或“变短”）。
14. 某小组利用实验室的电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。
（1）要求尽量减小干电池内电阻的实验误差，应选择______选填“甲”、“乙”电路图。
（2）该组同学记录了若干组数据，并将对应点标在图中的坐标纸上，画出了图线。
（3）利用图像求得干电池的电动势______结果保留三位有效数字内电阻______结果保留两位有效数字。
（4）在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表视为理想电压表的量程较小，另一组同学设计了如图所示的电路图。
电阻箱电阻范围
a、实验时，应先将电阻箱的电阻调到最大值；
b、改变电阻箱的阻值，分别测出阻值为的定值电阻两端的电压。根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为，在坐标轴上的截距为则该电源的电动势______和内阻______。用、和表示
三、解答题（本题包括3个小题，共34分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。）
15. 如图所示，质量为m的带电小球B用长为0.8L的绝缘细线悬于O点，带电小球A固定在O点正下方某位置，O到A的距离为L，小球B静止时细线与竖直方向的夹角重力加速度为g，静电力常量为k，A、B两球带电量相同，不计小球的大小，求：
（1）细线对小球的拉力大小及小球B的带电量；
（2）若小球B电量减半，使小球B做水平面内的匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角仍为则小球B做圆周运动的角速度多大？
16. 流动的海水蕴藏着巨大的能量。如图为一利用海流发电的原理图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块电阻不计的金属板M、N，板长为a=2m，宽为b=1m，板间的距离d=1m。将管道沿海流方向固定在海水中，在管道中加一个与前后表面垂直的匀强磁场，磁感应强度B=3T。将电阻R=14.75Ω的航标灯与两金属板连接（图中未画出）。海流方向如图，海流速率v=10m/s，海水的电阻率为ρ=0.5Ω·m，海流运动中受到管道的阻力为1N。
（1）求发电机的电动势并判断M、N两板哪个板电势高；
（2）求管道内海水受到的安培力的大小和方向；
（3）求该发电机的电功率及海流通过管道所消耗的总功率。
17. 如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带电量为的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g，。
（1）若滑块从水平轨道上距离B点的A点由静止释放，求滑块到达B点的速度；
（2）在（1）的情况下，求滑块到达B点时对轨道的压力；
（3）改变s大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小；
（4）改变s的大小，为了使小滑块不脱离圆弧轨道，求AB初始距离s的取值范围。