四川省广安市华蓥市华蓥中学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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一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共计28分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 法拉第通过实验最先得到了电流通过电阻产生热量的规律
B. 安培发明了能在实验室中产生高能粒子的回旋加速器
C. 富兰克林最早用实验测得元电荷e的数值
D. 奥斯特首先从实验中发现了电流的磁效应
【答案】D
【解析】
【详解】A．最先得到了电流通过电阻产生热量的规律是焦耳，故A错误；
B．发明了能在实验室中产生高能粒子的回旋加速器的科学家是劳伦斯，故B错误；
C．最早用实验测得元电荷e的数值的科学家是密立根，C错误；
D．首先从实验中发现了电流的磁效应的科学家是奥斯特，故D正确。
故选D。
2. 不带电的金属导体与带电的金属导体接触之后带上了负电，原因是（ ）
A. 有部分正电荷转移到上B. 有部分正电荷转移到上
C. 有部分电子转移到上D. 有部分电子转移到上
【答案】D
【解析】
【详解】金属导体带点本质是电子的转移，所以M带负电的原因是N有部分电子转移到了M上。
故选D。
3. 如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是（ ）
A. A板与静电计的指针带的是异种电荷
B. 甲图中将B板上移，静电计的指针偏角增大
C. 乙图中将B板左移，静电计的指针偏角不变
D. 丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．A板与静电计的指针带的是同种电荷，A错误；
B．将B板向上平移，正对面积减小，根据电容的决定式
得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式
分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，B正确；
C．乙图中将B板左移，板间距增大，根据电容的决定式
得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式
分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，C错误；
D． 将电介质插入两板之间，根据电容的决定式
得知，电容C增大，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式
分析得到，板间电势差U减小，则静电计指针张角减小，D错误。
故选B。
4. 某磁场中部分磁感线分布如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. a、b两处的磁感应强度的大小不等，
B. a、b两处的磁感应强度的大小不等，
C. 同一小段通电导线放在a处所受安培力一定比放在b处大
D. 同一小段通电导线放在a处所受安培力一定比放在b处小
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据磁感线的疏密程度可知，a、b两处的磁感应强度的大小不等，，故A错误，B正确；
CD．虽然a、b两处的磁感应强度满足，但由于不清楚电流方向与磁场方向是否垂直，所以同一小段通电导线放在a处所受安培力与在b处所受安培力大小关系不能确定，故CD错误。
故选B。
5. 一列沿x轴方向传播的简谐横波，在时刻的波形如图甲所示，a、b、c为介质中的三个质点，图乙表示处质点a的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 该波的传播速度为
B. 该波沿x轴负方向传播
C. 时，质点b的加速度沿y轴正方向
D. 质点c的平衡位置坐标为
【答案】C
【解析】
【详解】B．根据图乙可知，0时刻，质点a的沿y轴负方向振动，根据图甲，利用同侧法可知，该波沿x轴正方向传播，故B错误；
A．根据图像可知，波长为12m，周期为4s，则波传播的速度为
故A错误；
C．根据同侧法，0时刻，质点b也沿y轴负方向振动，由于
根据质点做简谐运动的对称性可知，时，质点b相对于平衡位置的位移为负值，可知，此时b的加速度沿y轴正方向，故C正确；
D．一个完整规则的正弦波的函数为
当纵坐标为5cm时，解得在x轴正方向上距离原点最近的距离为
根据正弦图像对称性可知，质点c距离原点的间距为
即质点c的平衡位置坐标为（11m，0），故D错误。
故选C。
6. 如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上放一弹性闭合导体环，在导体环轴线上方有一条形磁铁。当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断中正确的是（ ）
A. 导体环有收缩趋势
B. 通过导体环的磁通量保持不变
C. 导体环对桌面的压力小于重力
D. 导体环中产生顺时针方向的感应电流
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，穿过导体环的磁通量增大，根据楞次定律可知导体环产生的感应电流所受的安培力将使导体环有收缩趋势和远离磁铁的趋势，则导体环对桌面的压力大于重力，故A正确，BC错误；
D．由于磁铁的极性未知，所以无法判断导体环中感应电流的方向，故D错误。
故选A。
7. 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析：由图可知，0-1s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-1s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为负方向；同理可知，1-2s内电路中的电流为顺时针，2-3s内，电路中的电流为顺时针，3-4s内，电路中的电流为逆时针，由可知，电路中电流大小恒定不变．
故选D
考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律
【名师点睛】本题要求学生能正确理解B-t图的含义，注意图线的斜率等于磁感应强度的变化率，斜率的符号能反映感应电流的方向，知道这些才能准确的利用楞次定律进行判定．
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共计18分．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．）
8. 如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和电场强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列说法正确的是（ ）
A. 质谱仪是分析同位素的重要工具
B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C. 能通过狭缝P带电粒子的速率均等于，与粒子的荷质比无关
D. 带电量相同的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的质量越大
【答案】AC
【解析】
【详解】A．通过粒子打在胶片上的位置可以测出圆周的半径，进而可以算出粒子的比荷或质量，而同位素的比荷不同，所以质谱仪是分析同位素的重要工具，故A正确；
B．由图可知被测试的粒子带正电，其在速度选择器中所受电场力方向向右，所以其所受洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故B错误；
C．能通过狭缝P的带电粒子必须满足所受洛伦兹力与电场力大小相等，即
解得
即速率v与比荷无关，故C正确；
D．设粒子在B0中运动的半径为r，根据牛顿第二定律有
解得
粒子打在胶片上的位置到P的距离为
粒子能够通过速度选择器，即速度相同，而带电量相同的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，即d越小，则粒子的质量m越小，故D错误。
故选AC。
9. 在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（ ）
A. 灯泡L变亮B. 电源的输出功率变大
C. 电容器C上的电荷量增加D. 电流表示数变小，电压表示数变大
【答案】CD
【解析】
【详解】A．将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电路中电流变小，电流表示数变小，灯泡L变暗，A错误；
D．由闭合电路欧姆定律可得
可知路端电压U变大，电压表示数变大，D正确；
C．由闭合电路欧姆定律可得
滑动变阻器两端电压UC变大，电容器两端电压变大，由可知电容器上的电荷量增加，C正确；
B．当外电路电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，灯泡的电阻大于电源的内阻，则外电路电阻比大得越多输出功率越小，B错误。
故选CD。
10. 如图所示，MN和PQ是两条固定放置的电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，水平部分粗糙，其右端接一个阻值为R的定值电阻．水平部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现将一质量为m、有效电阻也为R的金属棒从导轨弯曲部分高度为h处静止释放，其到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与水平部分导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 流过金属棒的最大电流为
B. 通过金属棒的电荷量为
C. 金属棒克服安培力所做的功为mgh
D. 金属棒产生的焦耳热为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．金属棒下滑到弯曲部分底端时，根据动能定理有
金属棒在磁场中运动时产生的感应电动势
金属棒受到的安培力
当金属棒刚进入磁场中时，感应电流最大，分析可得
故A正确；
B．金属棒穿过磁场区域的过程中通过金属棒的电荷量

故B错误；
CD．对整个过程由动能定理得
金属棒克服安培力做的功
金属棒内产生的焦耳热
故C错误，D正确；
故选AD。
三、实验题（本大题共2小题，共22分．）
11. 小肖同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路原理图。该表有三个挡位：直流电压挡，直流电流挡，欧姆“10”挡，已知选用的电流表内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=10mA，定值电阻R2=240Ω。
（1）图甲中的A端与_________（选填“红”或“黑”）色表笔相连接；当选择开关接“3”时，电表为_________（选填“欧姆表”、“电压表”或“电流表”），
（2）某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“1”相连的，则读数为_________；若此时B端是与“2”相连的，则读数为_________；
（3）小肖同学用另一块已经进行调零的多用电表的“10”挡测量另一个阻值未知的电阻，发现指针偏转角度很小，则下列说法和做法中正确的是________。
A.这个电阻的阻值较小
B.测量更准确些，电表应当换用欧姆“1”挡
C.为测量更准确些，电表应当换用欧姆“100”挡
D.换挡之后必须重新进行欧姆调零后再进行测量
【答案】 ①. 红 ②. 电压表 ③. 7.0mA ④. 60Ω ⑤. CD##DC
【解析】
【详解】（1）[1]由图甲易知当B端接2时为欧姆挡，此时电流从A端流入、B端流出，所以图甲中的A端与红色表笔相连接。
[2]当选择开关接“3”时，电流表与分压电阻R2串联，此时电表为电压表。
（2）[3]若此时B端是与“1”相连的，则电表为量程为10mA的电流表，分度值为0.2mA，需要估读到0.1mA，所以此时的读数为
[4]若此时B端是与“2”相连的，由题意可知电表为欧姆“10”挡，由于欧姆挡表盘刻度不均匀，所以不需要估读，此时的读数为
（3）[5]用欧姆挡测量电阻时发现指针偏转角度很小，说明这个电阻阻值相对所选量程而言较大，为测量更准确些，应使指针尽量指在靠近表盘中央的范围内，即此时电表应当换用欧姆“100”挡，且换挡之后必须重新进行欧姆调零后再进行测量，故AB错误，CD正确。
故选CD。
12. 某学习小组的同学为测量一合金制成的圆柱体导体的电阻率，可供选用的器材如下：
待测电阻：阻值约为5Ω
电流表，满偏电流为1mA，内阻为30Ω
电流表，满偏电流为10mA，内阻为30Ω
电压表V：量程为3V，内阻约为9kΩ
标准电阻：阻值为1Ω
标准电阻：阻值为0.05Ω
滑动变阻器R：阻值范围为
学生电源E：电动势为6V，内阻不计
开关S及导线若干。
（1）用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度，螺旋测微器和游标卡尺的示数分别如图甲和乙所示，由图读得圆柱体的直径为______mm，长度为______cm。
（2）学习小组认为要想准确测量导体的电阻率，需要重新改装电流表并设计电路，电流表应该选______（选填“”或“”），标准电阻应该选_______（选填“”或“”）。
（3）若某次实验电流表示数为I，电压表示数为U，写出此时待测电阻的表达式_____（用I、U表示）
（4）圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、表示的电阻率的关系式为______。
【答案】（1） ①. 2.150 ②. 4.240
（2） ①. ②.
（3）
（4）
【解析】
【小问1详解】
[1]由图读得圆柱体的直径为
[2]由图读得圆柱体的长度为
【小问2详解】
[1][2]根据题意可知，流过电阻的最大电流为
电流表的内阻应越小越好，所以并联一较小电阻，使得电流表的内阻小，当选择G1时，电流表量程为
同理可得当选择G2时，电流表量程为6010mA，为了减小误差，所以选择。
【小问3详解】
改装后的电流表内阻为
为了减小误差，电流表采用内接法，流过待测电阻的电流为
待测电阻两端的电压为
则待测电阻的阻值为
【小问4详解】
根据电阻定律得
又
联立可得
四、计算题（本大题共3小题，共32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）
13. 如图所示，水平面内有S1、S2两个波源，它们的位置坐标分别为（-4m，0）、（4m，0），M点为水平面内的一点，其位置坐标为（-4m，6m）。已知两波源同时从t=0时刻开始做简谐振动且振动情况完全一致，振动图像如图所示，两列波在介质中的传播速度均为v=10m/s。试求：
（1）两列波的波长；
（2）当两列波均传播到M点后，M点的振幅。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据波的传播速度公式有
根据图乙可知，周期为0.4s，解得
（2）根据几何关系有
，
故两列波的波程差
由于波程差为波长的整数倍，故M点是振动加强点则其振幅为
14. 如图所示，间距为的光滑平行金属导轨固定在水平地面上，现垂直导轨放置一个有效电阻为的直导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻，阻值分别为，，其他电阻不计，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度，当直导体棒在导轨上以的速度向右匀速运动时，求：
（1）流过和的电流大小；
（2）导体棒克服安培力做功的瞬时功率。
【答案】（1）,；（2）
【解析】
【详解】（1）由
得
总电阻
干路电流
流过的电流
流过的电流
（2）导体棒受到的安培力
克服安培力做功的功率
15. 如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向匀强电场，第Ⅳ象限中以ON为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B｡一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴上纵坐标y=h处的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上横坐标x=2h处的P点进入磁场，最后沿垂直于y轴的方向射出磁场，不计粒子重力｡求：
(1)电场强度大小E；
(2)粒子在磁场中运动的轨迹半径r；
(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t｡
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【分析】带电粒子在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，根据圆心角和运动周期，可求得粒子在磁场中运动的时间。
【详解】(1)由题意知，带电粒子进入电场后做类平抛运动，有
，
联立得
(2)带电粒子由点M到P点过程，由动能定理得
解得
或由类平抛运动处理
粒子进入匀强磁场做匀速圆周运动
解得
(3)粒子运动轨迹如图所示
粒子在电场中运动的时间
粒子在磁场中运动的周期
根据
可得粒子射入磁场时其速度方向与x轴正向成45角，射出磁场时垂直于y轴可知：粒子在磁场中运动圆弧所对的圆心角为135°，故在磁场中运动的时间
所以粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间