广西壮族自治区南宁市第二名校2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷

试卷更新日期：2024-04-02 类型：开学考试

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一、选择题（本题共10小题，共计46分。在每个小题给出的四个选项中，第1-7题只有一个选项正确，选对得4分；第8-10有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全得3分，有选错或不选的得0分。）

1. 小明同学在学习磁感应强度（I与B垂直） $B = \frac{F}{I L}$ 的定义式后，发现以下表达式中有一个不是物理量的定义式，它是（　　）

A、电流 $I = \frac{U}{R}$ B、电容 $C = \frac{Q}{U}$ C、电动势 $E = \frac{W}{q}$ D、电场强度 $E = \frac{F}{q}$

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2. 如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈 $M$ 相连。导线圈 $N$ 在 $M$ 的中间，与 $M$ 共面放置。要使 $N$ 中获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒 $a b$ 的运动情况可能是（）

A、向右匀速运动 B、向右加速运动 C、向左加速运动 D、向左减速运动

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3. 如图所示，电源电动势 $E = 10 V$ ，内阻 $r = 1 Ω, R_{1} = 3 Ω, R_{2} = 6 Ω, C = 30 μ F$ ，开关 $S$ 处于闭合状态，则（　　）

A、电路中的电流大小为零 B、电容器 $C$ 的带电量为 $3.0 \times 1 0^{- 4} C$ C、S断开，电容器 $C$ 处于放电状态 D、S由闭合至断开过程中，流过 $R_{1}$ 的电荷量为 $1.2 \times 1 0^{- 4} C$

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4. 两个点电荷 $Q_{1}$ 和 $Q_{2}$ 固定在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示（OB>BD），取无穷远处电势为零，由图可知，下列说法错误的是（）

A、B点电场强度为零 B、 $Q_{1}$ 为负电荷， $Q_{2}$ 为正电荷 C、 $Q_{1}$ 电量一定大于 $Q_{2}$ 电量 D、将电子沿x轴从A点移到C点，电场力一直做正功

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5. 如图所示电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，各电表均为理想表。闭合电键后，将滑动变阻器滑片向下滑动，电压表V₁、V₂、V₃示数变化量的绝对值分别为ΔU₁、ΔU₂、ΔU₃ ，电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则（　　）

A、 $\frac{Δ U_{2}}{Δ I}$ 变小 B、 $\frac{Δ U_{3}}{Δ I}$ 不变 C、V₁、V₂、A示数均变大 D、电源输出功率先增大后减小

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6. 如图所示，点A、B、C、D、M、N将半径为 $R = \sqrt{3} c m$ 的圆周六等分。空间有一方向与圆平面平行的范围足够大的匀强电场（图中未画出）。已知A、C、M三点的电势分别为 $φ_{A} = 1 V$ 、 $φ_{C} = 2.5 V$ 、 $φ_{M} = 4 V$ 。下列判断正确的是（　　）

A、圆心O点的电势为2V B、圆心O点的电势为2.25V C、电场强度的大小为100V/m D、电场强度的大小为 $100 \sqrt{3} V / m$

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7. 如图所示，质量为m、电阻为R、边长为L正方形金属线框的cd边恰好与有界匀强磁场的上边界重合，现将线框在竖直平面内由静止释放，当下落高度为 $h (h < L)$ 时线框开始做匀速运动。已知线框平面始终与磁场方向垂直，且cd边始终水平，磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）

A、cd边进入磁场时，线框中感应电流的方向为逆时针方向 B、线框匀速运动时，速度大小为 $\frac{m g R}{B^{2} L h}$ C、线框从静止到刚好匀速运动的过程中，通过线框某截面的电量为 $\frac{B L h}{R}$ D、线框从静止到刚好匀速运动的过程中，线框中产生的焦耳热为 $m g h - \frac{m^{3} g^{2} R^{2}}{2 B^{2} L^{2}}$

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8. 电磁现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A、甲图中，线圈 $B$ 闭合，开关 $S$ 断开时，触头 $C$ 与工作电路将延时断开 B、乙图中，闭合开关，用外力顺时针（从铜盘左侧观察）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过 $R$ 的电流自上而下 C、丙图中，若该元件用金属材料制作，则通入图示的电流时，上表面电势比下表面电势低 D、丁图中，给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热

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9. 如图所示，一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，套在一根固定的足够长的水平粗糙绝缘直杆上，环直径略大于杆直径。直杆处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，圆环以初速度 $v_{0}$ 使其向右运动，最终圆环处于平衡状态，已知重力加速度为g，则（　　）

A、圆环向右运动过程中受到竖直向下的洛伦兹力 B、圆环运动过程中可能不受摩擦力 C、圆环最终可能会停下来 D、圆环克服摩擦力做的功可能为 $\frac{1}{2} m (v_{0}^{2} - \frac{m^{2} g^{2}}{q^{2} B^{2}})$

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10. 如图所示，在xOy平面第I象限内y轴和虚线之间存在范围足够大的匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，虚线与x轴正方向的夹角 $θ = 60 °$ ，在M（0，l）处有一个粒子源，可沿平面内各个方向射出质量为m，电量为q的带正电的粒子，粒子速率均为 $v_{0} = \frac{\sqrt{3} q B l}{6 m}$ ，不计粒子间的相互作用力与重力，则能从x轴正半轴射出的粒子（　　）

A、在磁场中运动的最短时间为 $\frac{2 π m}{3 q B}$ B、在磁场中运动的最短时间为 $\frac{π m}{3 q B}$ C、在磁场中运动的最长时间为 $\frac{π m}{q B}$ D、在磁场中运动的最长时间为 $\frac{4 π m}{3 q B}$

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二、实验题（本题共2小题，共14分）

11. 读出以下仪器仪表的读数。

(1)、（a）图中电压表量程为 $3 V$ ，则读数为 $V$ ；（b）图中电流表量程为 $0.6 A$ ，则读数为 $A$ ；（c）图中螺旋测微器读数为 $m m$ ；（d）图中游标卡尺读数为 $m m$ 。

(2)、当使用多用电表测量物理量时，多用电表表盘示数如图（f）所示。若此时选择开关对准 $\times 10 Ω$ 挡，则被测电阻的阻值为 $Ω$ 。若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大，则应该换用倍率（填“ $\times 1 Ω$ ”或“ $\times 100 Ω$ ”）的挡位，换挡后先要进行，然后再测量电阻。使用完电表后应把选择开关拨到位置。

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12. 现有一节干电池（电动势约为 $1.5 V$ ），电压表 $V$ （量程为 $3 V$ ，内阻约 $3 K Ω$ ），电流表 $A$ （量程为 $0.6 A$ ，内阻为 $2 Ω$ ），滑动变阻器 $R (10 Ω, 2 A$ ），电键一个及导线若干。

(1)、为了更准确地测出电源电动势和内阻，某组同学用如图甲所示的电路测得多组电压和电流值，并作出了如图乙所示的 $U - I$ 图线的倾斜直线，由此可得该电源电动势 $E =$ $V$ ，内阻 $r$ $=$ $Ω$ （结果均保留两位小数）；

(2)、乙图中所示曲线为一个小灯泡的 $U - I$ 曲线，用这个小灯泡与（1）中所述电源串联起来组成闭合回路，小灯泡的实际功率为 $P =$ $W$ ，灯泡发光过程中欧姆定律（“适用”或“不适用”）；

(3)、另一小组在实验时，发现电流表坏了，于是不再使用电流表，仅用电阻箱替换掉了滑动变阻器，电路图如图丙所示。他们在实验中读出几组电阻箱的阻值 $R_{2}$ 和电压表的示数 $U$ ，描绘出 $\frac{1}{U} - \frac{1}{R_{2}}$ 的关系图像，得到的函数图象是一条直线。若该图像的斜率为 $k$ ，纵轴截距为 $b$ ，则此电源电动势 $E =$ ，内阻 $r =$ 。（用题中所给字母表示）

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三、解答题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。）

13. 如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ=37⁰的绝缘斜面上，两导轨间距为L=2m，M、P两点间接有阻值为R=3.5Ω的电阻，一根质量为m=0.1kg电阻为r=1.5Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨电阻忽略不计，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计摩擦和空气阻力，重力加速度g=10m/s² ，

(1)、在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v=2m/s时，通过ab杆的电流I及其加速度的a的大小；

(2)、求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值v_m；

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14. 如图，在竖直平面内，一半径为R的半圆形轨道与水平轨道在B点平滑连接．半圆形轨道的最低点为B、最点高为C，圆心为O。整个装置处于水平向左的匀强电场中．现让一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点），从水平轨道的A点静止释放，到达B点时速度为 $\sqrt{5 g R}$ 。当小球过C点时撤去电场，小球落到水平轨道上的D点。已知A、B间的距离为 $\frac{10}{3}$ R，重力加速度为g，轨道绝缘且不计摩擦和空气阻力，求：

(1)、该匀强电场场强E的大小；

(2)、A、D间的距离；

(3)、小球经过半圆形轨道某点P（图中未画出）时，所受合外力方向指向圆心O，求小球过P点时对轨道压力的大小。

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15. 芯片制造过程有极其复杂的工艺，其中离子注入是一道重要的工序，该工作原理如图所示：离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，离子在速度选择器中做匀速直线运动，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入到水平面内的晶圆（硅片）处。速度选择器中匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，匀强电场场强大小为E，方向竖直向上；磁分析器截面是内外半径分别为 $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，磁分析器中匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外；偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为L的正方体，底面与晶圆所在的水平面重合，偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小为B、匀强电场场强大小为E，它们的方向均垂直纸面向外；从磁分析器N处小孔射出的离子自偏转系统上表面的中心射入，当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的O点。以O点为坐标原点，偏转系统中B的方向为x轴正方向，水平向左为y轴正方向，建立平面直角坐标系。整个系统置于真空中，不计离子重力，打到晶圆上的离子经过电场和磁场偏转的角度都很小，而当 $α$ 很小时，有以下近似计算： $s i n α \approx α$ ， $1 - c o s α \approx \frac{α^{2}}{2}$ 。求：

(1)、离子的电性及通过速度选择器后的速度大小；

(2)、从磁分析器出来的离子的比荷；

(3)、偏转系统同时加上电场和磁场时，离子注入晶圆的位置坐标。

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