广西南宁市第二中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷（原卷版+解析版）

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（考试时间75分钟满分100分）
一、选择题（本题共10小题，共计46分。在每个小题给出的四个选项中，第1-7题只有一个选项正确，选对得4分；第8-10有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全得3分，有选错或不选的得0分。）
1. 小明同学在学习磁感应强度（I与B垂直）的定义式后，发现以下表达式中有一个不是物理量的定义式，它是（ ）
A 电流B. 电容
C. 电动势D. 电场强度
2. 如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈相连。导线圈在的中间，与共面放置。要使中获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒的运动情况可能是（ ）
A. 向右匀速运动B. 向右加速运动C. 向左加速运动D. 向左减速运动
3. 如图所示，电源电动势，内阻，开关处于闭合状态，则（ ）
A. 电路中的电流大小为零
B. 电容器的带电量为
C. S断开，电容器处于放电状态
D. S由闭合至断开过程中，流过的电荷量为
4. 两个点电荷和固定在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示（OB>BD），取无穷远处电势为零，由图可知，下列说法错误的是（ ）
A. B点电场强度为零
B. 为负电荷，为正电荷
C. 电量一定大于电量
D. 将电子沿x轴从A点移到C点，电场力一直做正功
5. 如图所示电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，各电表均为理想表。闭合电键后，将滑动变阻器滑片向下滑动，电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则（ ）
A. 变小B. 不变
C. V1、V2、A示数均变大D. 电源输出功率先增大后减小
6. 如图所示，点A、B、C、D、M、N将半径为的圆周六等分。空间有一方向与圆平面平行的范围足够大的匀强电场（图中未画出）。已知A、C、M三点的电势分别为、、。下列判断正确的是（ ）
A. 圆心O点的电势为2VB. 圆心O点的电势为2.25V
C. 电场强度的大小为100V/mD. 电场强度的大小为
7. 如图所示，质量为m、电阻为R、边长为L正方形金属线框的cd边恰好与有界匀强磁场的上边界重合，现将线框在竖直平面内由静止释放，当下落高度为时线框开始做匀速运动。已知线框平面始终与磁场方向垂直，且cd边始终水平，磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. cd边进入磁场时，线框中感应电流的方向为逆时针方向
B. 线框匀速运动时，速度大小为
C. 线框从静止到刚好匀速运动的过程中，通过线框某截面的电量为
D. 线框从静止到刚好匀速运动的过程中，线框中产生的焦耳热为
8. 电磁现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，线圈闭合，开关断开时，触头与工作电路将延时断开
B. 乙图中，闭合开关，用外力顺时针（从铜盘左侧观察）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过的电流自上而下
C. 丙图中，若该元件用金属材料制作，则通入图示的电流时，上表面电势比下表面电势低
D. 丁图中，给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
9. 如图所示，一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，套在一根固定的足够长的水平粗糙绝缘直杆上，环直径略大于杆直径。直杆处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，圆环以初速度使其向右运动，最终圆环处于平衡状态，已知重力加速度为g，则（ ）
A. 圆环向右运动过程中受到竖直向下的洛伦兹力
B. 圆环运动过程中可能不受摩擦力
C. 圆环最终可能会停下来
D. 圆环克服摩擦力做的功可能为
10. 如图所示，在xOy平面的第I象限内y轴和虚线之间存在范围足够大的匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，虚线与x轴正方向的夹角，在M（0，l）处有一个粒子源，可沿平面内各个方向射出质量为m，电量为q的带正电的粒子，粒子速率均为，不计粒子间的相互作用力与重力，则能从x轴正半轴射出的粒子（ ）
A. 在磁场中运动的最短时间为
B. 在磁场中运动的最短时间为
C. 在磁场中运动的最长时间为
D. 在磁场中运动的最长时间为
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 读出以下仪器仪表读数。
（1）（a）图中电压表量程，则读数为___________；（b）图中电流表量程为，则读数为___________；（c）图中螺旋测微器读数为___________；（d）图中游标卡尺读数为_________。
（2）当使用多用电表测量物理量时，多用电表表盘示数如图（f）所示。若此时选择开关对准挡，则被测电阻的阻值为___________。若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大，则应该换用倍率___________（填“”或“”）的挡位，换挡后先要进行___________，然后再测量电阻。使用完电表后应把选择开关拨到___________位置。
12. 现有一节干电池（电动势约为），电压表（量程为，内阻约），电流表（量程为，内阻为），滑动变阻器），电键一个及导线若干。
（1）为了更准确地测出电源电动势和内阻，某组同学用如图甲所示的电路测得多组电压和电流值，并作出了如图乙所示的图线的倾斜直线，由此可得该电源电动势______，内阻______（结果均保留两位小数）；
（2）乙图中所示曲线为一个小灯泡的曲线，用这个小灯泡与（1）中所述电源串联起来组成闭合回路，小灯泡的实际功率为______，灯泡发光过程中欧姆定律______（“适用”或“不适用”）；
（3）另一小组在实验时，发现电流表坏了，于是不再使用电流表，仅用电阻箱替换掉了滑动变阻器，电路图如图丙所示。他们在实验中读出几组电阻箱的阻值和电压表的示数，描绘出的关系图像，得到的函数图像是一条直线。若该图像的斜率为，纵轴截距为，则此电源电动势______，内阻______。（用题中所给字母表示）
三、解答题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。）
13. 如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ=370的绝缘斜面上，两导轨间距为L=2m，M、P两点间接有阻值为R=3.5Ω的电阻，一根质量为m=0.1kg电阻为r=1.5Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨电阻忽略不计，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计摩擦和空气阻力，重力加速度g=10m/s2，
（1）在加速下滑过程中，当ab杆速度大小为v=2m/s时，通过ab杆的电流I及其加速度的a的大小；
（2）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值vm；
14. 如图，在竖直平面内，一半径为R的半圆形轨道与水平轨道在B点平滑连接．半圆形轨道的最低点为B、最点高为C，圆心为O。整个装置处于水平向左的匀强电场中．现让一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点），从水平轨道的A点静止释放，到达B点时速度为。当小球过C点时撤去电场，小球落到水平轨道上的D点。已知A、B间的距离为R，重力加速度为g，轨道绝缘且不计摩擦和空气阻力，求：
（1）该匀强电场场强E的大小；
（2）A、D间距离；
（3）小球经过半圆形轨道某点P（图中未画出）时，所受合外力方向指向圆心O，求小球过P点时对轨道压力的大小。
15. 芯片制造过程有极其复杂的工艺，其中离子注入是一道重要的工序，该工作原理如图所示：离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，离子在速度选择器中做匀速直线运动，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入到水平面内的晶圆（硅片）处。速度选择器中匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，匀强电场场强大小为E，方向竖直向上；磁分析器截面是内外半径分别为和的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，磁分析器中匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外；偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为L的正方体，底面与晶圆所在的水平面重合，偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小为B、匀强电场场强大小为E，它们的方向均垂直纸面向外；从磁分析器N处小孔射出的离子自偏转系统上表面的中心射入，当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的O点。以O点为坐标原点，偏转系统中B的方向为x轴正方向，水平向左为y轴正方向，建立平面直角坐标系。整个系统置于真空中，不计离子重力，打到晶圆上的离子经过电场和磁场偏转的角度都很小，而当很小时，有以下近似计算：，。求：
（1）离子的电性及通过速度选择器后的速度大小；
（2）从磁分析器出来的离子的比荷；
（3）偏转系统同时加上电场和磁场时，离子注入晶圆的位置坐标。