湖南省岳阳市岳阳县第一中学2023-2024学年高二下学期开学物理试题

这是一份湖南省岳阳市岳阳县第一中学2023-2024学年高二下学期开学物理试题，共12页。

A．将条形磁铁插入线圈的过程中
B．将条形磁铁从线圈中拔出的过程中
C．将条形磁铁放在线圈中不动时
D．磁铁不动，将线圈向磁铁靠近过程中
2．某电场的电场线分布如图所示，一带电粒子仅在静电力作用下沿图中虚线所示路径运动，先后通过M点和N点。以下说法正确的是（ ）
A．粒子带负电
B．粒子在M、N点的电势能EpM＞EpN
C．粒子在M、N点的加速度aM＞aN
D．粒子在M、N点的速度vM＞vN
3．如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（ ）
A．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大
B．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大
C．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值
D．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零
4．如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R。已知电场的电场强度为E，方向竖直向上；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则（ ）
A．液滴带负电
B．液滴的重力和电场力平衡
C．液滴顺时针运动
D．液滴运动速度大小为
5．2020年，国产“质子治疗230MeV超导回旋加速器”在原子能院完成设备安装和测试。回旋加速器的原理如图所示，D1、和D2是两个半径为R的半圆型金属盒，接在电压为U、周期为T的交流电源上，位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），质子在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。已知质子的电荷量为q、质量为m，忽略质子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中的相对论效应，不计质子重力。下列说法正确的是（ ）
A．交流电源的周期等于质子做圆周运动周期的2倍
B．若只增大交流电源的电压U，则质子的最大动能将增大
C．质子在电场中加速的次数为
D．质子第1次和第2次经过两D型盒间狭缝后的运动轨迹半径之比为1：2
二．多选题（共4小题，共24分）
（多选）6．如图所示，一绝缘且光滑的竖直细杆处于两固定的等量异种点电荷+Q、﹣Q的连线的中垂线上，A、O、B为细杆上的三点，O为+Q、﹣Q连线的中点，AO＝BO＝h。现有电荷量为+q、质量为m的小球套在杆上，重力加速度为g，从A点静止释放，从A运动到B的过程中，则（ ）
A．在A点时小球加速度大小等于g
B．小球从A到B运动过程中先加速后减速
C．小球从A到B运动过程中电场力始终不做功
D．小球达到B点时速度大小为
（多选）7．如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度v0与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒
B．木块C与木块A碰撞结束时，木块C速度为
C．弹簧的最大弹性势能为
D．弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量
（多选）8．如图所示，两个匀强磁场的方向相同，磁感应强度分别为B1、B2，虚线MN为理想边界。现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中，其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线，以下说法正确的是（ ）
A．电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→P
B．电子运动一周回到P点所用的时间
C．B1＝2B2
D．电子在B2区域受到的磁场力始终不变
（多选）9．如图，在高为h的桌面上固定着两根平行光滑金属导轨，导轨左段弯曲，右段水平，两部分平滑连接，导轨间距为L，电阻不计，在导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，ab、cd为两根相同的金属棒，质量均为m，电阻均为r。开始时cd静置于水平轨道上某位置，将ab从弯曲轨道上距离桌面高为h处由静止释放，cd离开轨道水平抛出，落地点ef距轨道末端的水平距离也为h，金属棒在运动过程中没有发生碰撞且与导轨接触良好，重力加速度为g。以下说法正确的是（ ）
A．cd在导轨上的最大加速度为
B．cd在导轨上的最大加速度为
C．ab的落地点在ef的右侧
D．电路中产生的热量为mgh
三．填空题（共3小题，共12分）
10．面积为2.5×10﹣2m2的单匝矩形线圈放在匀强磁场中，若线圈与磁场平行时，穿过线圈的磁通量是 ；当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是10﹣3Wb，那么，磁场的磁感应强度是 T。
11．蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中展示杂技技巧的竞技运动，有“空中芭蕾”之称。一名质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由落下，与网接触0.8s后竖直向上蹦回到离水平网面1.8m高处。运动过程不考虑肢体动作对重心的影响，重力加速度g＝10m/s2，从开始下落到至与网接触前，重力对人的冲量大小为 N•s，人与蹦床接触过程中，蹦床对人的平均作用力大小为 N。
12．如图所示电路，电源电动势为3V，内阻为1Ω，滑动变阻器总电阻为3Ω，定值电阻R0＝2Ω，闭合电键，在滑片从a移到b的过程中，电源总功率的最小值为 W，变阻器消耗的最大功率为 W。
四．实验题（共2小题，共16分）
13．某实验探究小组的同学准备测量阻值约为2Ω金属丝的电阻率，他们用螺旋测微器测出该金属丝的直径如图甲所示，用伏安法测金属丝两端之间的电阻。
（1）由图甲可读出该金属丝的直径为 mm。
（2）为了较精准地测量该金属丝电阻的阻值，要求尽可能多测几组数据，电压从零开始测量，图乙是测量金属丝电阻率的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据要求，补充完成图乙中实物的连线；
（3）若通过金属丝的电流为I，金属丝两端之间的电压为U，金属丝的直径D和长度L，则电阻率的表达式为ρ＝ （用D、L、I、U表示）。
14．某实验小组用如图甲所示的电路测量两节旧干电池的电动势E和内阻r，部分器材规格如下：
电流表A（量程为0～600mA，内阻约为0.70Ω）
电压表V（量程为0～2V，内阻为2500Ω）
滑动变阻器R（0～20Ω，1A）
定值电阻R1（阻值为1500Ω）
定值电阻R2（阻值为4Ω）
（1）请用笔画线代替导线将图乙的实物图补充完整。
（2）当电压表的示数为0.60V时，电源的路端电压是 V。
（3）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，记录电压表V的示数U和电流表A的示数I，根据实验数据，用描点的方法绘出如图丙所示的U﹣I图像。由此可得两节干电池的电动势E＝ V，两节干电池的内阻r＝ Ω。
（4）若拆除电压表V、电流表A和定值电阻R1，剩余部分组成闭合电路，则滑动变阻器消耗的最大电功率为 W。（结果保留两位有效数字）。
五．解答题（共3小题，共28分）
15．如图，在xOy平面直角坐标系中，第一象限有一垂直于xOy平面向外的匀强磁场；第二象限有一平行于x轴向右的匀强电场。一重力可忽略不计的带电粒子，质量为m，带电量为q，该粒子从x＝﹣d处以大小v0的速度平行于y轴正方向射入匀强电场，从y＝2d处射出匀强电场。
（1）求电场强度大小；
（2）已知磁感应强度大小B＝，求带电粒子从x轴射出磁场时的坐标。
16．如图所示，质量m＝2kg的带正电小球，以v0＝2m/s的初速度从水平放置的平行金属板A、B的中央，水平飞入电场，已知A板带正电，金属板长L＝0.1m，板间距离d＝0.225m，当电场强度E＝100V/m时，带电小球恰好能够穿过电场。忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2求：
（1）粒子穿过两板所用的时间；
（2）带电粒子的电荷量q。
17．如图所示，光滑水平面上有一质量M＝4.0kg的平板车，车的上表面是一段长L＝1.5m的粗糙足够长水平轨道，水平轨道左侧连一半径R＝0.25m的四分之一光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在点O′处相切。现将一质量m＝1.0kg的小物块（可视为质点）从平板车的右端以水平向左的初速度v0＝5m/s滑上平板车，小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ，小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A。取g＝10m/s2，求：
（1）小物块到达圆弧轨道的最高点A时小车的速度大小；
（2）小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ；
（3）小物块与车最终相对静止时，小物块速度方向及它距点O′的距离。
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1-5:CBCBC 二．多选题 6:AC 7:BD 8:AC 9 :AD
三．填空题（共3小题）
10．【解答】解：若线圈与磁场平行时，线圈与磁场方向相互平行，故磁通量为0；
当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是10﹣3Wb，根据Φ＝BS可知，B＝＝＝4×10﹣2T；
故答案为：0；4×10﹣2
11．【解答】解：设人自由下落与网接触瞬间，所用时间为t1，则有：h1＝
所以：t1＝＝s＝0.8s
从开始下落到至与网接触前，重力对人的冲量大小：I1＝mgt1＝60×10×0.8N•s＝480N•s
设人竖直弹起上升到最高点过程中所用时间为t2，则有：h2＝
所以：t2＝＝s＝0.6s
设人与蹦床接触过程中，蹦床对人的平均作用力为F，取向上为正方向，全过程根据动量定理有：
FΔt﹣mg（t1+Δt+t2）＝0，其中Δt＝0.8s
代入数据解得：F＝1650N。
故答案为：480；1650。
12．【解答】解：根据P＝EI，可得当电路中电流最小时，电源的总功率最小。
根据闭合电路欧姆定律
电源总功率的最小值为P＝EI＝3×0.5W＝1.5W
将定值电阻和电源内阻看作等效内阻，把滑动变阻器消耗的功率看作等效电源的输出功率，当滑动变阻器的电阻等于r+R0时，滑动变阻器的功率最大
＝＝0.75W
故答案为：0.5；0.75
四．实验题（共2小题）
13．
【解答】解：（1）根据螺旋测微器精度为0.01mm，可知该金属丝的直径为D＝7.5mm+38.3×0.01mm＝7.883mm
（2）要求尽可能多测几组数据，电压从零开始测量，则选用分压式接法，为了较精准地测量该金属丝电阻的阻值，且电阻较小，故采用电流表外接，实物图如图所示
（3）根据电阻定律有R＝
其中S＝
根据欧姆定律有R＝
解得
ρ＝
故答案为：（1）7.883；（2）见解析；（3）
14．【解答】解：（1）根据实验原理图连接实物图，如下图所示。
（2）根据串联电路特点可知，当电压表的示数为0.60V时，电源的路端电压为：
（3）根据电路图的联接方式和闭合电路的欧姆定律得：
变形可得
结合U﹣I图像的纵截距和斜率可得：
＝1.45V
＝
解得：E≈2.3V，r≈4.0Ω
（4）拆除电压表V、电流表A和定值电阻R1后，将定值电阻R2和电源看成等效电源，等效电源的内阻为R2+r＝4Ω+4.0Ω＝8Ω，根据电源输出功率与外电阻的关系可知，当滑动变阻器接入电路的阻值等于等效电源的内阻时，即R滑＝8Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，且电功率最大值为：
＝＝≈0.17W
故答案为：（1）图见解析；（2）0.96；（3）2.3；4.0；（4）0.17
15．
【解答】解：（1）在第一象限内，y方向匀速直线运动，x方向匀加速运动，
则2d＝v0t
根据牛顿第二定律有：qE＝ma，
解得：，
（2）粒子出电场时vx＝at＝v0，
，
令v与y轴正方向的夹角为α，
α＝45°，
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动
，
如图
根据几何知识可知带电粒子射出磁场时x＝2d，
所以带电粒子从x轴射出磁场时的坐标为（2d，0）。
答：（1）电场强度大小；
（2）已知磁感应强度大小B＝，带电粒子从x轴射出磁场时的坐标为（2d，0）。
16．
【解答】解：（1）粒子进入电场后水平方向做匀速运动，则L＝v0t
代入数据解得：t＝0.05s
（2）粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则
由牛顿第二定律得：
代入数据解得：q＝1.6C
答：（1）粒子穿过两板所用的时间是0.05s；
（2）带电粒子的电荷量q是1.6C。
17．【解答】解：（1）平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒，选择水平向左的方向为正方向，则
mv0＝（M+m）v1
解得：v1＝1m/s
（2）小物块从滑上平板车到圆弧最高点A的过程，根据能量守恒定律可得：
解得：μ＝0.5
（3）设小物块最终与车相对静止时二者的共同速度为v2，此过程水平方向动量守恒，则
mv0＝（M+m）v2
根据能量守恒定律可得：
解得：x＝0.5m
答：（1）小物块到达圆弧轨道的最高点A时小车的速度大小为1m/s；
（2）小物块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5；
（3）小物块与车最终相对静止时，小物块速度方向及它距点O′的距离为0.5m。