2022-2023学年广东省广州市执信中学高二下学期开学考物理试题 解析版

2022-2023学年度第二学期

高二级物理科开学测试卷

命题人：     审题人：  

本试卷分选择题和非选择题两部分，共6页，满分为100分。考试用时75分钟。

注意事项：

1、答题卡前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的校名、姓名、考号、座位号等相关信息填写在答题卡指定区域内。

2、选择题每小题选出答案后，用2B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，再选涂其他答案；不能答在试卷上。

3、非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答卷纸各题目指定区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。

4、考生必须保持答题卡的整洁。

第一部分选择题(共44分)

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．下面关于磁场的说法正确的是(　 　)

A．某点小磁针的S极指向，即为该点的磁场方向

B．某点小磁针N极的受力方向与该点磁场方向一致

C．某点一小段通电直导线受到的磁场力方向与该点磁场的方向一致

D．在通电螺线管外部小磁针N极受力方向与磁场方向一致，在内部小磁针N极受力方向与磁场方向相反

2．如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，虚线是以正点电荷为圆心的一个圆，M、N为圆上的两点，P、Q两点关于两电荷连线对称，由图可知（　　）

A．P、Q两点的电场强度相同

B．正点电荷在M点受到的电场力一定沿切线向上

C．在M点静止释放的正点电荷将沿电场线运动到P点

D．虚线圆环为等势面，M、N两点的电势相等

3．雾霾的一个重要来源就是工业烟尘。为了改善空气环境，某热电厂引进了一套静电除尘系统。它主要由机械过滤网，放电极和互相平行的集成板三部分构成。工作原理图可简化为如图所示。假设虚线为某带电烟尘颗粒（不计重力）在除尘装置中的运动轨迹，A、B是轨迹中的两点（　　）

A．该烟尘颗粒带正电

B．该烟尘颗粒在除尘装置中的运动是类平抛运动

C．该烟尘颗粒在A点的加速度小于在B点的加速度

D．该烟尘颗粒在A点的电势能大于它处于B点的电势能

4．一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间的磁场可视为匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）射入磁场，带电粒子在洛仑兹力的作用下向两极板偏转，A、B两板间便产生了电压。金属板A、B和等离子体整体可视为一个内阻不可忽略的直流电源。现将金属板A、B与电阻R相连，下列说法正确的是（　　）

A．A板是电源的正极        B．A、B两金属板间的电势差等于电源电动势

C．增大等离子体的入射速度，电源电动势将增大  D．减小A、B两板间的距离，电源电动势将增大

5．三根长直导线垂直于纸面放置，通以大小相同、方向如图所示的电流，且 ad=bd=cd。若导线c在d点的磁感应强度大小为B，则d点处的合磁感应强度大小为（　　）

A．1B B．B C．B D．B

6．疫情期间核酸检测时，医务人员需要用手机扫描群众的渝康码，为了保证手机电量充足，往往要携带一个智能充电宝随时对手机进行充电。某医务人员使用的充电宝参数见下表，其中转化率是指放电量与容量的比值下列说法正确的是（　　）

A．该充电宝最多能储存的能量为3.6×104J

B．该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为5h

C．为充电宝充电时将电能转化为内能

D．该充电宝给电量为零，容量为3000mAh的手机充电，则理论上能充满3次

7．磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极（N极或S极）的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，目前科学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面1和2，如图所示，a点位于球面1上，b点位于球面2上，则下列说法正确的是（　　）

A．球面1和球面2的磁通量相同 B．球面1比球面2的磁通量小

C．a点和b点的磁感应强度相同 D．a点比b点的磁感应强度小

8．回旋加速器的原理如图所示，中空半圆金属盒D1和D2的半径为R，分别接在电压相等的交流电源两端，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A点处的粒子源能不断产生带电粒子，调节交流电源的频率或磁感应强度大小，粒子最终都能沿位于D2盒边缘的C口射出。该回旋加速器可将原来静止的质子（）加速到最大速率v，使它获得的最大动能为Ek。若带电粒子在A点的初速度、所受重力、通过狭缝的时间及C口的口径大小均可忽略不计，且不考虑相对论效应，则用该回旋加速器（　　）

A．若只改变交流电的频率，能使原来静止的氘核（）获得的最大速率为2v

B．若只改变交流电的频率，能使原来静止的粒子（）获得的动能为Ek

C．若只改变磁感应强度大小，加速质子的磁感应强度是加速氘核的磁感应强度的2倍

D．若只改变磁感应强度大小，能使原来静止的粒子（）获得的动能为Ek

二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有两项或更多选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

9．图甲为某厂商生产的平行板电容式电子体重秤，其内部电路简化图如图乙所示，称重时，人站在体重秤面板上，使平行板上层膜片电极在压力作用下向下移动，则下列说法正确的是（　　）

A．上层膜片下移过程中，电流表有b到a的电流

B．电容器的电容减小，上下极板间的电压减小

C．电容器的电容增大，所带电荷量增大

D．上层膜片稳定后，平行板电容器上下极板均不带电荷

10．如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°，金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态，要使金属杆能沿导轨向下运动，可以采取的措施是（　　）

A．增大磁感应强度B      B．调节滑动变阻器滑片向下滑动

C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ  D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变

11．如图所示的电路中，若把小型直流电动机接入电压为的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是；若把电动机接入的电路中，电动机正常工作，工作电流是，则（　　）

A．电动机线圈内阻为 B．电动机正常工作时的输入功率为

C．电动机正常工作时的热功率为 D．电动机正常工作时的输出功率为

12．如图所示，在直角三角形ABC内存在垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出），AB边长度为d；∠C=，现垂直于AB边射入一群质量均为m，电荷量均为q，速度相同的带正电粒子（不计重力），已知垂直于AC边射出的粒子在磁场中运动的时间为t0，在磁场中运动时间最长的粒子经历的时间为，下列判断正确的是（　　）

A．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4t0

B．该匀强磁场的磁感应强度大小为

C．粒子在磁场中运动的轨道半径为

D．粒子进入磁场时的速度大小为

第二部分非选择题(共56分)

三、实验题（请将答案写在答卷的相应空格处，共12分）

13．为了测量一精密金属丝的电阻率，某实验小组先用多用表粗测其电阻约为6Ω，

（1）然后用图（b）的螺旋测微器测其直径D=________mm，再用毫米刻度尺测其长度为L。然后进行较准确测量，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下

A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ）

B．电压表V2（量程15V，内阻约为75kΩ）

C．电流表A1（量程3A，内阻约为0.2Ω）

D．电流表A2（量程600mA，内阻约为1Ω）

E．滑动变阻器R1（0～5Ω，0.6A）

F．滑动变阻器R2（0～2000Ω，0.1A）

G．输出电压为3V的直流稳压电源E

H．电阻箱

L．开关S，导线若干

（2）为了测量范围尽可能大一些，则上述器材中应选用的实验器材有________（填器材前序号）

（3）请在虚线框内设计最合理的电路图________。

（4）但用该电路电阻的测量值________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。如果金属丝直径为D，长度为L，所测电压为U，电流为I，写出计算电阻率的表达式________。

14．小梦同学自制了一个两挡位（“×1”“×10”）的欧姆表，其内部结构如图所示，R0为调零电阻（最大阻值为R0m），Rs、Rm、Rn为定值电阻（Rs＋R0m<Rm<Rn），电流计G的内阻为RG（Rs≪RG）。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：

（1）短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计G示数为Im；保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计G示数变为In，则Im________In（填“大于”或“小于”）；

（2）将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为________（填“×1”或“×10”）；

（3）若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计G满偏刻度处）时，调零电阻R0的滑片应该________调节（填“向上”或“向下”）；

（4）在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的；取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的，则Rx＝________ Ω。

四、计算题（3小题，共44分，解答应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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

15．用一根轻绳，吊一质量为m的带电小球，放在如图所示垂直纸面向里的匀强磁场中，将小球拉到与悬点右侧等高处由图示位置静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当小球第一次摆到最低点时，悬线的张力恰好为零（重力加速度为g），则：

(1)小球带正电还是负电？

(2)小球第一次摆到最低点时的洛伦兹力多大？

(3)小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多大？

16．静电喷漆技术具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置示意图如图所示。A、B为两块平行金属板，间距，两板间有方向由B指向A、电场强度的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量、电荷量为，喷出的初速度。油漆微粒最后都落在金属板B上。微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间的相互作用力均可忽略。试求：

（1）微粒落在B板上的动能；

（2）微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间；

（3）微粒最后落在B板上所形成图形的面积（结果保留π）。

17．如图，在坐标系的第二象限存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里；第三象限内有沿轴正方向的匀强电场；第四象限的某圆形区域内存在一垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的倍。一质量为、带电荷量为的粒子以速率自轴的点斜射入磁场，经轴上的点以沿轴负方向的速度进入电场，然后从轴负半轴上的点射出，最后粒子以沿着轴正方向的速度经过轴上的点。已知，不计粒子重力。

（1）求第二象限磁感应强度的大小；

（2）求粒子由至过程所用的时间；

（3）试求粒子在第四象限圆形磁场区域的轨迹半径、及该圆形磁场区域的最小面积。

参考答案：

1．B

【解析】A、人们规定磁场中静止的小磁针的N极的受力方向暨N极的指向即为该点的磁场方向，故A错误，B正确；

C、根据左手定则可知，某点一小段通电直导线受到的磁场力方向与该点磁场的方向垂直，故C错误；

D、通电螺线管外部小磁针北极受力方向与磁场方向一致，在内部小磁针北极受力方向仍与磁场方向相同，故D错误．

点睛：此题考查磁场的方向问题，知道磁场方向与某点小磁针北极的受力方向与该点磁场方向一致，而与导线的受力方向满足左手定则即可．

2．B

【解析】A．根据题意，由图可知，P、Q两点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；

B．正点电荷在M点受到的电场力的方向与电场方向相同，一定沿切线向上，故B正确；

C．因MP之间的电场线是曲线，则在M点由静止释放一个正的试探电荷，电荷不会沿电场线通过P点，故C错误；

D．根据公式，再由图可知，点电荷周围的电场强度大小不相等，则虚线圆环不是等势面，M、N两点的电势不相等，故D错误。

故选B。

3．D

【解析】A．根据曲线运动中力与运动方向的关系以及电场力与电场方向的关系可知，烟尘颗粒带负电，A错误；

B．类平抛运动是合力恒定且与初速度相互垂直类似于平抛的运动，而烟尘颗粒所受电场力不恒定，故不是类平抛运动，B错误；

C．电场线的疏密反映电场强度的大小，可见

所以根据牛顿第二定律可知，烟尘颗粒在A点的加速度大于在B点的加速度

D．过程中电场力做正功，所以从A到B电势能减小，D正确。

故选D。

4．C

【解析】A．A、B板间磁场由N极指向S极，由左手定则可以得到带正电荷粒子向下偏转打在B板上，所以B板为电源的正极，A板为电源的负极，故A选项错误；

B．根据闭合电路的欧姆定律可知，A、B两金属板间的电势差等于外电路的电压，小于电源电动势，故选项B错误；

CD．电源的电动势为E，极板间距离为d，极板间电动势稳定时满足

解得

所以增大等离子体的入射速度，电源电动势将增大，减小A、B两板间的距离，电源电动势将减小，故C正确，D错误。

故选C。

5．D

【解析】通电导线在d点产生的磁感应强度如图所示

所以d点处的合磁感应强度大小为

故选D。

6．B

【解析】A．该充电宝的电动势为5V，可得最多能储存的能量为

A错误；

B．输入电流为2A，该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为

B正确；

C．充电宝充电时将电能转化为化学能和内能，C错误；

D．充电宝的转换率为0.6，所以给电量为零，容量为3000mAh的手机充电，理论上可充电次数为

D错误。

故选B。

7．A

【解析】AB．磁通量

也是穿过球面的磁感线的条数，由于从磁单极子发出的磁感线的条数是一定的，故穿过球面1与球面2的磁感线的条数是相等的，即球面1与球面2的磁通量相等，故A正确，B错误；

CD．若有磁单极子，位于球心处，因为它的磁感线分布类似于点电荷的电场线的分布，故我们可以类比一个点电荷放在球心处，则a点的电场强度大于b点，故a点的磁感应强度也大于b点，故CD错误。

故选A。

8．B

【解析】A．回旋加速器可将原来静止的质子（）加速到最大速率v，由洛伦兹力提供向心力得，粒子获得的最大速度为

若只改变交流电的频率，半径R不变，因为氘核的比荷（）是质子（）的倍，则能使原来静止的氘核（）获得的最大速率为，A错误；

B．该回旋加速器可将原来静止的质子（）获得最大动能为

若只改变交流电的频率，半径R不变，则能使原来静止的粒子（）获得的动能为，B正确；

C．若只改变磁感应强度大小，频率不变，因为质子（）的比荷是氘核（）的2倍，则由

可得

则，加速质子的磁感应强度是加速氘核的磁感应强度的倍，C错误；

D．因为质子（）的比荷是粒子（）的2倍，根据

可知，加速粒子的磁感应强度是加速质子的磁感应强度的倍，由

可得，若只改变磁感应强度大小，能使原来静止的粒子（）获得的动能为，D错误。

故选B。

9．AC

【解析】ABC．电容器与电源保持连接，两板电势差不变，上层膜片下移过程中，根据

可知，两把间距减小，电容增大，电荷量增大，电容器充电。因为上极板带正电，电流表有b到a的电流，AC正确，B错误；

D．上层膜片稳定后，平行板电容器上下极板均带电，D错误。

故选AC。

10．CD

【解析】A．金属杆ab刚好处于静止状态，根据平衡条件可得

增大磁感应强度B，安培力增大，金属棒将沿导轨向上运动，A错误；

B．调节滑动变阻器滑片向下滑动，其接入阻值减小，电流增大，安培力增大，金属棒将沿导轨向上运动，B错误；

C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ，导致

金属棒将沿导轨向下运动，C正确；

D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变，安培力将沿导轨向下，金属棒将沿导轨向下运动，D正确。

故选CD。

11．AB

【解析】A．电动机不转时，电机为纯电阻，则线圈内阻为

故A正确；

B．由题意可得，电动机正常工作时的输入功率为

故B正确；

C．电动机正常工作时的热功率为

故C错误；

D．电动机正常工作时的输出功率为

故D错误。

故选AB。

12．ABC

【解析】A．垂直于AC边射出，可知速度偏转角为，则对应的圆心角也等于，依题意有

解得

故A正确；

B．根据带电粒子在匀强磁场中的周期公式有

可得

故B正确；

C．在磁场中运动时间最长的粒子经历的时间为，依题意其运动轨迹如图所示

因磁场中运动的时间为时间为时，对应的圆心角为，即

根据几何关系有

即

解得

故选C；

D．根据带电粒子在匀强磁场中圆周运动的轨道半径公式，依题意有

解得

故D错误。

故选ABC。

13．     4.700     A、D、E、G、L          小于    

【解析】（1）由图（b）可知螺旋测微器读数为

（2）实验需要电源、开关与导线，故选G、L；因为电动势为3V，应选3V量程电压表，故选A；因为待测电阻约为6Ω，为了测量方便应选与待测电阻阻值相近的滑动电阻器，故选E；由闭合电路欧姆定律，电路最大电流约为

应选用量程600mA的电流表，故选D。

（3）题目要求测量范围大，故应选用分压法，待测电阻与电压表电流变关系为

故被测电阻为小电阻，应选用电流表外接法，实验电路图如图所示

（4）由电流表选择原则“小外小”可知，待测电阻测量值小于真实值；

由电阻的决定式

由几何知识

由闭合电路欧姆定律

联立可得

14．     大于     ×10     向上     400

【解析】（1）因为Rm<Rn，所以开关与m接通时电路的总电阻小于开关与n接通时电路的总电阻，电源电动势E不变，根据闭合电路欧姆定律

可知Im干大于In干，因拨动开关前后并联部分电路相同，可知电流计的示数Im大于In。

（2）（3）从“×1”挡位换成“×10”挡位，①②短接欧姆调零后，欧姆表内部电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路满偏电流减小，而通过电流计G的满偏电流不变，则通过Rs支路的电流减小，根据电路结构知，电流计G所在支路的电阻减小，所以需要将R0的滑片向上调节。根据上述分析可知，从“×1”挡位换成“×10”挡位欧姆调零后，并联部分的满偏电压U并g减小，干路满偏电流I干g减小，根据

E＝U并g＋I干g（R＋r）

R应增大，即挡位电阻应从Rm切换到Rn，所以S与n接通时，欧姆表的挡位为“×10”。

（4）在“×10”挡位欧姆调零后，设欧姆表内部电路总电阻为R内，有

I干g＝

其中I干g为G满偏时的干路电流。因测量过程中干路电流与通过G的电流成正比，则在①②间接入R1＝100 Ω时，有

在①②间接入Rx时，有

联立解得

Rx＝400 Ω

15．(1)带负电；(2)3mg；(3)6mg

【解析】(1)当球第一次摆到最低点时，悬线的张力恰好为零，说明小球在最低点受到的洛伦兹力竖直向上，根据左手定则知小球带负电

（2）小球第一次到达最低点速度大小为v，则由动能定律可得

mgL=mv2

由圆周运动规律及牛顿第二定律可知第一次经过最低点时

Bqv－mg=m

联立得小球第一次摆到最低点时的洛伦兹力Bqv大小为3mg

(3)小球摆动过程只有重力做功，机械能守恒，小球第二次到达最低点速度大小仍为v，由圆周运动规律及牛顿第二定律可知第二次经过最低点时

F－qvB－mg=m

联立解得

F=6mg

16．（1）；（2）；（3）

【解析】（1）根据动能定理可得

可得微粒落在B板上的动能为

代入数据解得

（2）油滴受到的电场力方向竖直向下，所以速度垂直极板时的时间最短，设到达极板时速度为，有

，

解得

，

所以有最短时间为

（3）油滴落下的图形为一个圆，当油滴初速度垂直电场线方向时，落地水平距离最大，为圆的半径，此时有

，

得微粒最后落在B板上所形成图形的面积为

代入数值解得

17．（1）；（2）；（3）d，

【解析】由题意画出粒子轨迹图如图所示

（1）粒子在第二象限做匀速圆周运动，设粒子在第二象限磁场中做匀速圆周运动的半径为，由牛顿第二定律有

由几何关系有

可得

联立以上各式得

（2）设粒子在第二象限磁场中运动的时间为，AC弧对应的圆心角为，由几何关系知

解得

由运动学公式有

粒子在第三象限做类平抛运动，设粒子在第三象限电场中运动的时间为，y轴方向分运动为匀速直线运动有

解得

所以粒子由至过程所用的时间为

（3）粒子在到过程：轴方向匀加速运动的加速度为，有

在点的速度与轴负方向夹角为，其轴分速度

由合速度与分速度的关系得

联立可得

设粒子在第四象限磁场中做匀速圆周运动的半径为，由牛顿第二定律有

结合（1）问：解得

故粒子在第四象限运动的轨迹必定与、速度所在直线相切，由于粒子运动轨迹半径为，故粒子在第四象限运动的轨迹是如图所示的轨迹圆

该轨迹圆与速度所在直线相切于点、与速度所在直线相切于点，连接，由几何关系可知

由于点、点必须在磁场内，即线段在磁场内，故可知磁场面积最小时必定是以为直径如图所示的圆。即面积最小的磁场半径为

设磁场的最小面积为，得