2023重庆市南开中学高二下学期开学考试物理试题含解析

重庆南开中学高2024级高二（下）开学考试

物理试题

本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间75分钟。第Ⅰ卷和第Ⅱ卷都答在答题卷上。

第Ⅰ卷（选择题共43分）

一、单项选择题。本大题共7个小题，每小题4分，共28分。下列各题四个选项中只有一个选项符合题意，请选出。不选、多选或错选不给分。

1. 下列关于电磁场的说法中正确的是（　　）

A. 麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在

B 振荡频率越低，电磁波越容易发射和接收

C. 电磁波在真空中传播时的电场强度E与磁感应强度B互相平行

D. 可见光的波长为，其中红光的波长较短，紫光的波长较长

2. 水平桌面上固定一长直导线a，右方有一可以移动的金属圆环b，如图所示。现给a通入图示方向的恒定电流I，并使圆环b向右逐渐远离导线a，下列说法正确的是（　　）

A. 金属圆环b中的电流沿逆时针方向 B. 导线a与金属圆环b之间有互相排斥的力

C. 金属圆环b的面积有扩大的趋势 D. 金属圆环b的移动对导线a没有影响

3. 如图所示的振荡电路的振荡周期为T，初始时开关S断开，电容器上带有一定的电荷量，随后闭合开关S，记此时，则下列说法中正确的是（　　）

A. 时，回路中电流为零

B. 时，线圈中的磁场能最大

C. 若将电容器C的极板间距增大，则电路振荡的周期增大

D. 若在电感线圈L中插入铁芯，则电路振荡的频率增大

4. 如图甲所示的电路中，电阻，D为理想二极管，n匝圆形金属线圈半径为，圆心为O，电阻为R，其余导线的电阻不计。半径为、圆心为O的圆形区域内存在垂直于线圈平面的匀强磁场（垂直纸面向内为正方向），磁感应强度大小B随时间t变化的关系图像如图乙所示。电容器的电容为C，且时刻，电容器电量为0.则下列说法正确的是（　　）

A. 内，线圈磁通量变化率逐渐减小 B. 内，线圈磁通量变化量大小为

C. 内，通过电阻的电量为 D. 内，通过电阻的电量为

5. 某款按钮式“发电”装置原理如图甲、乙所示，当力F按下按钮时，夹着永磁铁的铁块向下移动改变了与“E”形铁芯接触的位置，松开按钮时，弹簧可使之复位，（与a、b连通的外电路未画出），则下列说法正确的是（　　）

A. 按钮复位过程中，线圈中感应电流始终由a经线圈流向b

B. 力F按下按钮过程中，线圈a、b端的电势差先大于0后小于0

C. 按下按钮过程与松开复位过程中，通过线圈产生的电能一定相等

D. 按钮反复按压过程中，力F所做的功总是等于该过程中产生的电能

6. 如图所示，足够大的垂直纸面向里的匀强磁场中有一固定斜面（斜面足够长），A、B叠放在斜面上，A带正电，B不带电且上表面绝缘，B与斜面间的摩擦因数。控制B在斜面上静止时，A也能静止在B上，解除对B的控制后，两物块开始沿斜面向下运动，以下说法正确的是（　　）

A. A、B之间一直没有摩擦力 B. A、B一起沿斜面运动的加速度保持不变

C. A对B压力大小与时间t成正比关系 D. 斜面越粗糙，A、B一起共速运动的时间越长

7. 如图所示，边长为a的正六边形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。正六边形中心O处有一粒子源，可在纸面内向各个方向发射不同速率带负电的粒子，已知粒子质量均为m、电荷量均为q，不计粒子重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　）

A. 沿方向发射的粒子要想离开正六边形区域，速率至少为

B. 垂直向上发射的粒子要想离开正六边形区域，速率至少为

C. 要想从d点离开正六边形区域的粒子，速率至少为

D. 所有要想离开正六边形区域的粒子，其速率至少为

二、多项选择题。本大题共3个小题，每小题5分，共15分。下列各题四个选项中有多个选项符合题意，请选出。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，不选或错选不给分。

8. 某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压为，输电线的总电阻，为了减小损耗采用了高压输电。变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比为，用户获得的电压为，发电厂的输出功率为，则下列说法中正确的有（　　）

A. 输电线上的电流为

B. 用户获得的功率为

C. 降压变压器的匝数比为

D. 若用户端消耗的功率增大，在发电厂的输出电压不变的情况下，用户端获得的电压减小

9. 由一根外表绝缘的细金属丝构成如图所示的闭合线圈，其中两正方形边长均为a，且A、C、E共线，线圈在外力作用下以恒定的速度沿方向垂直进入有界匀强磁场，磁场的宽度与等宽。线圈从E端进入磁场到A穿出磁场的过程中，线圈中的感应电流I、线圈受到的安培力F随时间t变化的图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

10. 如图所示，折线PAQ是磁场的分界线，在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。折线的顶角，P、Q是折线上的两点且。现有一束质量为m、电荷量为q的带负电的粒子从P点沿方向水平射出，速度大小可以调节，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　）

A. 所有速度为的整数倍的粒子，都可以到达Q点

B. 粒子的速度越大，由P点到达Q点的时间一定最长

C. 粒子由P点到达Q点时间可能为的偶数倍

D. 粒子由P点到达Q点的时间可能为的奇数倍

第Ⅱ卷（非选择题  共57分）

三、实验题。本大题共2个小题，其中第11题6分，第12题9分，共15分。

11. 某同学用如图所示的电路测量某未知电源（电动势约为，内阻约为）的电动势和内阻。所给器材有：

A.电压表

B.电流表

C.滑动变阻器R

D.开关S和导线若干

（1）按照电路图完成实物连线___________

（2）该同学已将实验测得几组数据在如图乙所示的图中标出并用直线连接，据此可测得该电源的电动势为___________V，内阻为___________。（结果保留三位有效数字）

12. 某兴趣小组查阅资料得知，在范围内，金属铂电阻的电阻值与温度有如下关系：其中为铂电阻在时的电阻，t为摄氏温度，为一正的常数，称为铂电阻的温度系数。该兴趣小组想利用这一原理制作一个简易的温度传感器。

（1）他们首先通过图甲所示的电路来对进行测量，按图甲所示电路图连接好电路后，在的条件下闭合开关S，调节电阻箱，使得灵敏电流计G的示数为零，则___________（用，和表示）；

（2）采用图乙所示的电路测量铂电阻的温度系数，其中且远大于、。将铂电阻置于温度为t的环境中，调节，测得干路电流为，则图乙中两点间的电压为___________（用、、t和表示）；若已测得，保持和不变，多次改变温度t，测量两点间对应的电压U，将测得的数据标在图丙所示的图上，由此可得___________（保留两位有效数字）；

（3）若实验中没有保证远大于，将导致温度系数的测量值___________（选填“偏大”或“偏小”）；

（4）该兴趣小组用另一标准铂电阻制作成图丁所示的简易温度传感器，该标准铂电阻的，温度系数。已知图中电源电动势，毫安表量程为。先在的条件下闭合开关S，调节滑动变阻器R使得毫安表满偏；而后保持变阻器R的滑片位置不动，并将铂电阻置于待测温度的环境中，这时毫安表示数为，由此可知待测温度为___________（保留两位有效数字）。

四、解答题。本大题共3个小题，其中第13题10分，第14题14分，第15题18分，共42分。

13. 一矩形线圈放置在如图所示的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，线圈的面积为S、匝数为n、总电阻为r。外电路中接入电阻R，线圈在时刻开始从图示位置以角速度绕轴匀速转动，求：

（1）线圈中的感应电动势的瞬时值的表达式；

（2）从到过程中，线圈中的感应电动势的平均值；

（3）外电路R消耗的功率。

14. 板长为d、板间距离也为d的平行金属板水平放置，虚线为两板间的中轴线。板右侧紧接着O点有一方向垂直纸面向里、截面直径为d、圆心在连线上的有界匀强磁场区域，其形状要么是半圆柱型的，如图甲所示，要么是圆柱型的（如虚线所示）。两板间加电压如图乙所示，电压变化周期为。质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从S点沿虚线方向以初速度v，持续射入。粒子的重力以及粒子间的相互作用力不计。

（1）若所有粒子刚好都打不到上下两极板，求U的大小；

（2）若时，所有粒子经过半圆柱型磁场后恰好能回到电场，求磁感应强度B的大小。

（3）若时，所有进入圆柱型磁场的粒子都能够重新汇聚在某一点F，求粒子从S到F的最长时间。

15. 如图甲所示，倾角、足够长的粗糙绝缘斜面固定在水平面上，斜面内分布着垂直斜面向上的有界匀强磁场，边界与之间为区域Ⅰ，下方为区域Ⅱ，磁场、大小随时间变化关系如图乙所示。U型导体框上端D为某种自动开关（初始时处于闭合状态），光滑金属棒a、b置于图示导体框上，各边界、金属棒、与斜面底边平行，导体框、金属棒始终接触良好，、间距足够大。时，由静止释放导体框和金属棒a、b，此后a进入并开始匀速运动，当a离开时，b恰好进入并开始匀速运动。b在时刻匀速通过时，开关D断开（忽略时刻磁场区域的突变对杆运动的影响），此时导体框速度与a进入的速度相等。已知：金属棒a、b和导体框（含D）的质量分别为m、、，金属棒a、b的电阻均为R（其余电阻不计），导体框间距和金属棒的长度都为L，重力加速度g、B均已知，未知。求：

（1）金属棒a、b先后在磁场Ⅰ中匀速的速度大小；

（2）磁场区域Ⅰ的宽度以及导体框与斜面的摩擦因数；

（3）在以后，定量计算并判断金属棒a、b是否会发生碰撞。