四川省宜宾市兴文第二中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题（Word版附解析）

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第一部分：选择题（共48分）
一、选择题（本题共11小题，1~7题每小题4分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的；8~11题有多个选项符合要求，全部选对得5分，不全得3分，有错选或不选得0分，共48分）
1. 以下说法正确的是（ ）
A. 只适用于点电荷产生的电场
B. 适用于任何电场
C. 由可以计算I的大小，但是I与q、t无关
D. 由可知C与Q成正比，与U成反比
【答案】C
【解析】
【详解】A．是电场强度的定义式，适用于所有电场，故A错误；
B．只适用于匀强电场，故B错误；
C．这是一个用比值定义的物理量，其中把通过横截面积的电荷量与其所用时间的比值定义为电流，它们的关系是在数值上相等，其中电流的大小跟电荷量和时间无关，电流的决定式是，也就是说电流的大小是由电压和电阻决定的，故C正确；
D．可用于计算电容器电容大小，但不决定电容的大小，电容的大小与正对面积、材料和距离等因素有关，故D错误。
故选C。
2. 两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后并合在一起,然后给它们分别加上相同的电压,则通过它们的电流之比为( )
A 1:4B. 1:8C. 1:16D. 16:1
【答案】C
【解析】
【详解】设原来的电阻为R，其中的一根均匀拉长到原来的2倍，横截面积变为原来的1/2，根据电阻定律，电阻R1=4R；另一根对折后绞合起来，长度减小为原来的一半，横截面积变为原来的2倍，根据电阻定律，电阻R2＝R/4，则两电阻之比为16：1．电压相等，根据欧姆定律，电流比为1：16;
A．1:4，与结论不相符，选项A错误；
B．1:8，与结论不相符，选项B错误；
C．1:16，与结论相符，选项C正确；
D．16:1，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
3. 关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A. 由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B. 人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造
C. 能量的转化和转移没有方向性
D. 能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
【答案】D
【解析】
【详解】A．自然界的能量守恒，但能直接应用的能源使用后品质降低，不能直接应用，所以可利用能源越来越少，故A错误；
B．人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故B错误；
C．根据热力学第二定律，能量的转化和转移具有方向性，比如一杯热水过段时间，热量跑走啦，水冷了，所以转化具有方向性，故C错误；
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量，故D正确；
故选D。
4. 为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，则（ ）
A. 该时刻线圈的自感电动势正在减小
B. 该时刻电容器下极板带正电荷
C. 若探测仪靠近金属时其自感系数增大，则振荡电流的频率升高
D. 若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流
【答案】B
【解析】
【详解】A．某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电场能增加，磁场能减小，故自感电动势阻碍电流的增大，则该时刻线圈的自感电动势正在增大，故A错误；
B．电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电容器充电，由右手螺旋定则判断，电容器下极板带正电，故B正确；
C．若探测仪靠近金属时，相当于给线圈增加了铁芯，所以其自感系数L增大，根据公式可知，其自感系数L增大时振荡电流的频率降低，故C错误；
D．此时电流强度正在减弱过程中，虽然探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，故D错误。
故选B。
【点睛】物理知识与生活实际相结合，把电磁感应运用于日常生活中，熟练掌握自感的知识点。
5. 关于下列现象说法正确的是（ ）
A. 晨光照射下的露珠显得特别“明亮”是由于光的折射
B. 火车进站鸣笛时，车站中的乘客听到的频率小于火车鸣笛发出的频率
C. 电视台发射信号要使用频率较高的电磁波是因为高频电磁波在真空中传播速度更快
D. 光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理
【答案】D
【解析】
【详解】A．入射光进入水珠后，被水珠后表面反射，再进入空气时，发生全反射，所以，水珠看起来特别明亮，故A错误；
B．当观察者向声源运动时，根据多普勒效应，观察者听到火车鸣笛的频率变大，故B错误；
C．所有电磁波在真空中的传播速度都是3×108m/s，故C错误；
D．光光纤内部传播过程中在光纤表面发生全反射，信号传播效率很高，故D正确。
故选D。
6. 为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（电流测量记录仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口。若俯视轨道平面时强磁体的磁场垂直地面向里（如图乙），则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向为（ ）
A. 始终沿逆时针方向B. 先沿顺时针，再沿逆时针方向
C. 先沿逆时针，再沿顺时针方向D. 始终沿顺时针方向
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】列车上强磁体的磁场方向垂直地面向里，在列车经过线圈的过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先沿逆时针，再沿顺时针方向，ABD错误，C正确。
故选C。
7. 武汉病毒研究所有我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型.废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 带电离子所受洛伦兹力方向水平向左
B. M点的电势低于N点的电势
C. 废液的流量与M、N两点间电压成反比
D. 污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据左手定则可知正粒子所受洛伦兹力方向竖直向下，负粒子所受洛伦兹力方向竖直向上，所以M点的电势低于N点的电势。故A错误，B正确；
CD．当M、N两点间电压U稳定时，根据平衡条件有
根据匀强电场中电势差与场强的关系有
由题意可知
联立解得
可知废液的流量与、两点间电压成正比，通过流量的表达式可知，污水流量计不可以用于测量不带电的液体的流速，故CD错误。
故选B。
8. 如图所示，闭合导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B的大小随时间变化，关于线框中感应电流的说法正确的是（ ）
A. 当B增大时，俯视线框，电流为顺时针方向
B. 当B增大时，线框中的感应电流可能不变
C. 当B减小时，俯视线框，电流为顺时针方向
D. 当B减小时，线框中的感应电流一定减小
【答案】AB
【解析】
【详解】AB．当B增大时，由楞次定律，俯视线框，感应电流为顺时针方向，若B均匀增大时，由法拉第电磁感应定律
则
S与R是定值，当磁感应强度B均匀增加时，是定值，则电流不变，故AB正确；
CD．当B减小时，由楞次定律，俯视线框，电流为逆时针方向，同上述分析，当磁感应强度B均匀减小时，是定值，则电流不变，故CD错误。
故选AB。
9. 如图所示电路中，A、B为完全相同的灯泡，电阻为R。自感线圈L的直流电阻也为R，a、b为L的左、右端点，电源电动势为E，内阻不计。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S，灯泡A缓慢变亮，灯泡B瞬间变亮
B. 闭合开关S，当电路稳定后，灯泡A、B一样亮
C. 闭合开关S，电路稳定后再断开开关S，灯泡A闪亮后缓慢熄灭
D. 闭合开关S，电路稳定后再断开开关S的瞬间，b点电势高于a点
【答案】AD
【解析】
【详解】A．闭合开关S，灯泡B瞬间变亮，灯泡A与自感线圈L串联，缓慢变亮，故A正确；
B．闭合开关S，当电路稳定后，灯泡A所在支路电阻较大，电流较小，所以灯泡A比灯泡B暗一些，故B错误；
C．闭合开关S，电路稳定后再断开开关S，自感线圈L、灯泡A和灯泡B构成回路，缓慢熄灭，不会闪亮，故C错误；
D．闭合开关S，电路稳定后再断开开关S的瞬间，自感线圈L产生感应电动势，b点电势高于a点，故D正确。
故选AD。
10. 某一含有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A0为粒子加速器，B0为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B，速度选择器两板间电压为U，板间距为d；C0为偏转分离器。现有比荷为k的正粒子（重力不计），从O点由静止开始经加速后沿直线通过速度选择器，粒子进入分离器后做圆周运动的半径为R，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子速度为
B. 粒子加速器的电压为
C. 分离器的碰感应强度为
D. 此装置可将氘核和α（He原子核）粒子束分离开
【答案】AC
【解析】
【分析】本题考查质谱仪、速度选择器，带电粒子在复合场中的运动，考查学生分析综合能力和科学思维。
【详解】A．粒子在速度选择器B0中做直线运动，由受力平衡
得粒子速度
故A正确；
B．粒子在加速器A0中由动能定理
得加速器电压
故B错误；
C．粒子在分离器中做圆周运动，由牛顿第二定律
得分离器的磁感应强度
故C正确；
D．由上述分析知，因为氘核和粒子比荷相同，故该装置无法将二者组成的粒子束分离开，故D错误。
故选AC。
11. 如图所示，边长为L的等边三角形ACD为两有界匀强磁场的理想边界，三角形区域内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，三角形区域外（含边界）的磁场（范围足够大）方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B。把粒子源放在顶点A处，它将沿的角平分线方向发射质量为m、电荷量为q、初速度为的带电粒子（不计重力），粒子恰能运动到C点。关于粒子从A点运动到C点的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 若粒子带负电，则初速度一定为
B. 若粒子带负电，则粒子运动的时间可能是
C. 若粒子带正电，且初速度，则粒子运动到C点的时间为
D. 若初速度，则粒子一定带负电
【答案】BC
【解析】
【详解】A．若粒子带负电，根据左手定则，可知粒子若直接从A到C，由几何关系可得粒子半径
由洛伦兹力提供向心力
可得初速度
但由于粒子运动的轨迹有多种可能性，因此粒子的初速度有多种可能值，选项A错误；
B．若粒子带负电，恰好满足
由
可得
代入可得粒子运动的时间可能为，选项B正确；
C．若粒子带正电，且初速度
可得粒子在磁场中运动半径
由运动轨迹可知，粒子在三角形区域内运动的时间
粒子在三角形区域外运动的时间
则粒子从A运动到C的时间
选项C正确；
D．若粒子带正电，且初速度
根据几何关系可知，粒子从A到C的时间
则粒子不一定带负电，D错误。
故选BC。
第二部分：非选择题（共52分）
注意事项：必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。
二、实验题（共15分）
12. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示电路。

（1）请根据图甲的电路图将图乙所示中实物图连接完整_____。
（2）按图中电路实验时，先将电阻箱接入电路的电阻调到最大，开关S2，S3闭合，S4断开，再闭合开关S1，调节电阻箱使电压表的指针偏转较大，记录电压表示数U0，电阻箱接入电路的电阻R1，再断开开关S3，闭合开关S4，调节电阻箱，使电压表的示数仍为U0，记录这时电阻箱接入电路的电阻R2，由此测得电流表内阻RA=_____。
（3）将电阻箱接入电路的电阻调到最大，使开关S3、S4闭合，S2断开，再闭合开关S1，多次调节电阻箱接入电路的电阻，测得多组电压表、电流表的示数U、I，作U-Ⅰ图像，若图像与纵轴的截距为b，图像斜率的绝对值为k，则电池的电动势为E=_____，内阻r=_____（用已知的和测得的物理量的符号表示）；实验结果_____（填“存在”或“不存在”）因电表内阻引起的系统误差。
【答案】 ①. ②. ③. b ④. ⑤. 不存在
【解析】
【详解】（1）[1]电路连接如图所示；

（2）[2]由题意可知，两次电压表读数相同，则电压表两端电阻相同，则
电流表内阻
（3）[3][4][5]由题意可知
U-I图像与纵轴的截距为b，则电源电动势
E=b
得到
由于考虑了电表的内阻，因此不存在因电表内阻引起的系统误差。
13. 如图所示，通过调节开关S，可使欧姆表具有“”和“”的两种倍率，可用器材如下：
A．干电池（电动势，内阻不计）；
B．电流表G（满偏电流，内阻）；
C．定值电阻（阻值为5.0Ω）；
D．滑动变阻器（最大阻值为150Ω）；
E．定值电阻、；
F．开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干。
（1）表笔B是________（填“红”或“黑”）表笔。
（2）虚线框内是双量程电流表，已知，当S接a时，对应电流表量程是0~0.1A，那么定值电阻________Ω。
（3）当开关S拨向________（填“a”或“b”）时，欧姆表的倍率是“”。欧姆调零后，欧姆表内阻为________Ω。
（4）由于欧姆表搁置时间较长，因此其电源电动势变小，内阻变大，那么正确操作测电阻时，真实值比测量值________（填“大”或“小”）。
【答案】 ①. 黑 ②. 9 ③. b ④. 300 ⑤. 小
【解析】
【详解】（1）[1] 电流从黑表笔流出，从红表笔流入，所以B表笔是黑表笔。
（2）[2] 根据并联电路分流特点有
，
解得
（3）[3] [4] 设S接b时对应满偏电流为I，根据并联电路分流特点
即S接b时对应电流表量程是0~10mA，得欧姆表内阻
由（2）知当S接a时，对应电流表量程是0~0.1A，即
得欧姆表内阻
所以S接b时是较大倍率。欧姆调零后，其内阻为300Ω。
（4）[5] 电源内阻变大不会产生误差，电动势减小，测量值偏大，所以真实值比测量值小。
三、计算题（写出必要的文字说明，3个小题，14题9分，15题12分，16题16分，共37分）
14. 一个电阻为r、边长为L正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴，以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R。
（1）转动过程中感应电动势的最大值有多大？
（2）线圈平面与磁感线夹角为时的感应电动势多大？
（3）设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）转动过程中感应电动势的最大值为
（2）线圈平面与B成时的瞬时感应电动势
（3）电动势的有效值
电流的有效值
柴油机的功转化为电能，线圈转一周，柴油机做功
15. 如图所示，MN、PQ为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ相距L=50cm，导体棒AB在两轨道间电阻为r=1Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1=3Ω，R2=6Ω，整个装置放在磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v=5m/s速度做匀速运动。求：
(1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向；
(2)导体棒AB两端的电压UAB。
【答案】(1)2.5V；感应电流方向B→A；(2)V
【解析】
【详解】(1)导体棒AB产生的感应电动势
由右手定则，AB棒上的感应电流方向沿B→A方向。
(2)由题意可知，外电路电阻
则有
则
16. 跑道式回旋加速器的工作原理如图所示。两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的边界平行，相距为L，磁感应强度大小相等、方向垂直纸面向里。P、Q之间存在匀强加速电场，电场强度为E，方向与磁场边界垂直。质量为m、电荷量为+q的粒子从P飘入电场，多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口K引出，引出时的动能为EK。已知K、Q的距离为d。
(1)求粒子出射前经过加速电场的次数N；
(2)求磁场的磁感应强度大小B；
(3)如果在Δt时间内有一束该种粒子从P点连续飘入电场，粒子在射出K之前都未相互碰撞，求Δt的范围。
【答案】(1) ；(2) ；(3)
【解析】
【详解】(1)在磁场中动能不会增加，末动能全来自电场力所做的功，由动能定理可得
可解得
(2)设粒子从K射出时速度为v，在磁场中洛伦兹力作为向心力有
在磁场中最后半圈的半径
联立可解得
(3)粒子在磁场中运动
则
，
则粒子在磁场中运动速度不同，运动轨迹不同，但周期相同，则粒子不会在磁场中相碰。粒子在电场中加速度相同，速度越大，从磁场II离开到进入磁场I这段时间越短，则要粒子不相碰，需要第一个粒子最后一次在电场中和最后进入电场的粒子仍不相碰，第一个飘入电场的粒子第N次离开电场时恰好和最后一个粒子不相碰的临界条件为
根据第(1)问分析可得，粒子第N-1次和第N次离开电场的速度分别为
，
则