广东省广州市荔湾区2022-2023学年高二下学期开学考物理试题（含答案）

秘密 ★ 启用前 试卷类型：A
广州市荔湾区2022-2023学年高二下学期开学考
物理
本试卷共8页，16小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔在答题卡的相应位置填涂考生号。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。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，答案必须写在答题卡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，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ部分 选择题（共56分）
一、单项选择题：本题包括8小题，每小题4分，共32分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，多选、错选均不得分．
1．“神舟五号”飞船飞行过程中，由多个地面测控站和四艘“远望号”远洋航天测量船组成了测控网，通过发射和接收某种波，对飞船进行跟踪、测量与控制。这种波是（　　）
A．红外线 B．X射线 C．电磁波 D．超声波
2．四根在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一个“井”字形，导线中通过的电流大小均为I，方向如图所示。a、b和c三点位于“井”字形对角线上，其中b点在“井”字形中心，且。下列说法正确的是（　　）
A．a、c两点的磁感应强度相同 B．a点磁感应强度方向垂直纸面向外
C．b点的磁感应强度在三点中是最大的 D．减小导线1的电流，b点的磁感应强度也减小
3．科学家常通过电子显微镜观察病毒的直实面貌，电子显微镜发射电子束（相当于光束），通过电场或磁场构成的电子透镜实现汇聚或发散。其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面。一电子仅在电场力的作用下运动，其运动轨迹如图所示，a、b是轨迹上的二点，则下列说法正确的是（　　）
A．电子在a处的电势能大于b处的电势能 B．a处的电场强度大于b处的电场强度
C．电子从a到b运动时，加速度保持不变 D．电子在a处受到的电场力方向与a处虚线相切
4．静电火箭是利用电场加速工作介质形成高速射流而产生推力的。工作过程简化图如图所示，离子源发射的带电离子经过加有一定电压的加速区加速，进入中和区与该区域里面的电子中和，最后形成中性高速射流喷射而产生推力。根据题目信息可知（　　）
A．板电势低于板电势
B．进入中和区的离子速度与离子带电荷量无关
C．若仅增大加速区极板的距离，可以增大射流速度
D．若仅增大极板间的电压，可以增大射流速度
5．有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示，其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符，现为了使打在纸上的字迹缩小，下列措施可行的是（　　）
A．增大墨汁微粒所带的电荷量 B．减小墨汁微粒的质量
C．减小墨汁微粒的喷出速度 D．减小偏转板间的电压
6．两个质量、电荷量均相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。粒子重力不计，则下列说法正确的是（　　）
A．a粒子带正电 B．a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大
C．b粒子在磁场中运动的速率较大 D．b粒子在磁场中运动时间较长
7．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，若离子质量为m，带电量为+q，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，离子打至P点，设S1P=x，能正确反映x与U之间函数关系的x—U图是下图中的（　　）
A． B． C． D．
8．如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h。则机器人（　　）
A．额定工作电流为20A
B．充满电后最长正常工作时间为2h
C．电池充满电后总电量为C
D．以额定电压工作时每秒消耗能量为20J
二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分．至少有2项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
9．下列哪项技术的应用原理与电磁感应现象有关（　　）
A．探雷器 B．磁电式电流表
C．手机无线充电 D．延时继电器
10．劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是（　　）
A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
B．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
C．质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1
D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变
11．长方体金属板的长、宽、厚分别为a、b、c，其中，置于匀强磁场B中，磁场方向垂直于导体上表面。现将金属板用图甲、乙两种方式接到内阻可不计的电源两端，合上开关后，在金属板前后表面（即Ⅰ、Ⅱ面）将产生电势差。已知电流I与自由电子定向移动的速率的关系为（n为导体单位体积内的自由电荷数，e为电子电荷量大小，S为导体的横截面积），则金属板（　　）
A．图甲、乙前后表面电势差相等 B．图甲前后表面电势差小于图乙
C．图甲、乙均为前表面Ⅰ电势较高 D．图甲前表面Ⅰ电势较高，图乙后表面Ⅱ电势较高
12．“巨磁电阻”效应的发现获得了诺贝尔物理学奖。某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，为研究其磁敏特性设计了图乙所示电路，进行探究实验，闭合开关S，则（ ）
A．图乙中只增加磁感应强度的大小时，安培表的示数增大
B．图乙中只增加磁感应强度的大小时，伏特表的示数增大
C．图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，安培表的示数减小
D．图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，伏特表的示数不变
第Ⅱ部分 非选择题（共44分）
三、实验题：本题共2小题，共16分．答案或图必须填写在答题卡上指定区域的指定位置．
13．（6分）指针式多用电表是电路测量的常用工具，常用来测量电阻的阻值、电路中的电流和元件两端的电压。
（1）现用多用电表测量一个定值电阻的阻值，阻值约为三千多欧姆。先将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，接下来必要的操作步骤和正确的顺序是__________（请将必要步骤前的字母序号按正确的顺序写出）。
A．将选择开关旋钮转到欧姆挡“”的位置；
B．将选择开关旋钮转到欧姆挡“”的位置；
C．用两支表笔的金属部分分别接触电阻的两条引线；
D．根据指针所指刻度和选择开关的位置，读出电阻的阻值；
E．将两支表笔直接接触，转动“欧姆调零旋钮”使指针指向“”；
F．测量完毕后，要将选择开关旋钮转到交流电压最高挡或OFF。
（2）若正确测量时指针位置如图所示，则这个电阻阻值的测量值是__________。
（3）将该多用电表的选择开关旋钮转到直流电压挡，若某次实验测量直流电压时，指针位置也如图所示，则所测电压应为__________。
14．（10分）在“金属丝电阻率的测量”实验中。实验室器材有：一段粗细均匀的待测金属丝、电压表（）、电流表（）、两节干电池组、滑动变阻器(阻值范围 0~5Ω)、刻度尺、螺旋测微器、开关和导线若干。
（1）用刻度尺测量接入电路的金属丝长度；用螺旋测微器测金属丝的直径，其示数如图1所示，则金属丝直径__________；
（2）某同学设计了如图2所示的实验电路。在开关闭合前，请你帮该同学再检查一下这个电路。请指出电路中错误的或不合理的一处__________；
（3）电路正确调整后，改变滑动变阻器的阻值进行五次测量，获得五组、的数据。为使测量结果更准确，用平均值的方法来测定电阻丝的电阻。实验小组用表格甲、乙记录和处理数据，你认为比较合理的是__________（填“甲”或“乙”）；
甲：
次数 1 2 3 4 5 平均值
0.50 0.75 1.25 1.75 2.00 1.25 3.21
0.15 0.25 0.40 0.55 0.60 0.39
乙：
次数 1 2 3 4 5 平均值
0.50 0.75 1.25 1.75 2.00
0.15 0.25 0.40 0.55 0.60
3.33 3.00 3.13 3.18 3.33 3.19
（4）用测得的物理量表示金属丝的电阻率为___________ 。（用、、表示）
四、计算题：本题共2小题，共28分．要求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．有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位．答案或图必须填写在答题卡上指定区域的指定位置．
15．（12分）如图，在竖直平面内存在竖直方向的匀强电场．长度为l的轻质绝缘细杆一端固定在O点，另一端连接一质量为m、电荷量为+q的小球（可视为质点），初始时小球静止在电场中的a点，此时细杆受到拉力且大小为2mg，g为重力加速度．
(1)求电场强度E和a、O两点的电势差UaO；
(2)若小球在a点获得一水平初速度，使其在竖直面内做圆周运动，求小球运动到b点时受到细杆的作用F．
16．（16分）如图甲所示，竖直向下的匀强磁场存在于底面半径为R的圆柱形空间内，O和是圆柱形空间上下两个圆面的圆心，其后侧与O等高处有一个长度为R的水平线状粒子发射源，图乙是俯视图，P为的中点，连线与垂直。线状粒子源能沿平行方向发射某种质量均为m、电荷量均为q的带电粒子束，带电粒子的速度大小均为。在圆柱形空间右侧距离为处竖直放置一个足够大的矩形荧光屏，荧光屏的边与线状粒子源垂直，且处在同一高度。过O作边的垂线，交点恰好为的中点。荧光屏的左侧存在竖直向下的匀强电场，整个电场局限在离荧光屏距离为R的范围内，电场强度大小E。已知从P点射出的粒子经圆形磁场偏转后从F点（圆柱形空间与电场边界相切处）射入电场，不计粒子重力和粒子间的相互作用。
（1）判断带电粒子的电性并求出磁感应强度B的大小；
（2）求从P点射出的带电粒子在荧光屏上落点的位置距边的距离；
（3）以边的中点为坐标原点，沿边向里为x轴，垂直边向下为y轴建立坐标系，求从线状粒子源中射出的所有粒子在荧光屏上落点位置满足的坐标方程，即 x和y的关系式，并写出x的范围。
参考答案：
1．C
【解析】在用于通信的电磁波中，不同用途的设备使用的电磁波的频率范围不同，用于电视、雷达、无线电导航及测控等的是微波（电磁波的一种）。
故选C。
2．B
【解析】A．根据叠加原理和对称性可知，a、c两点的磁感应强度大小相等，方向相反，故A错误；
B．所有导线在a点产生的磁感应强度方向均垂直纸面向外，叠加后a点磁感应强度方向垂直纸面向外，故B正确；
C．根据安培定则和磁感应强度的叠加可知，1和3、2和4导线在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，叠加后b点的磁感应强度为零，故C错误；
D．减小导线1的电流，1和3导线在b点产生的磁感应强度不能抵消，则b点的磁感应强度增大，故D错误。
故选B。
3．A
【解析】A．负电荷在电势越高处电势能越小，故电子在a处的电势能大于b处的电势能，A正确；
B．等差等势面越密处场强越大，故a处的电场强度小于b处的电场强度，B错误；
C．由牛顿第二定律可得
a处场强较小，电子在a处的加速度较小，故电子从a到b运动时，加速度一定发生变化，C错误；
D．由于电场线总是跟等势面垂直，故电子在a处受到的电场力方向与a处虚线垂直，D错误。
故选A。
4．D
【解析】A．由于加速后的离子在中和区与电子中和，所以被加速的离子带正电，则加速器极板电势高，A错误；
BCD．由动能定理知
解得
所以进入中和区的离子速度与电量、加速电压有关，与极板距离无关，故D正确，BC错误。
故选D。
5．D
【解析】微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场做类平抛运动，则水平方向有
L=v0t
竖直方向有
加速度
解得
要缩小字迹，就要减小微粒通过偏转电场的侧移y，由上式分析可知，采用的方法有：减小电荷量q、增大墨汁微粒的质量m、增大墨汁微粒进入偏转电场时的初初速度v0、减小极板的长度L、减小偏转极板间的电压U，D正确，ABC错误。
故选D。
6．C
【解析】A．由于a带电粒子进入磁场后向下偏转，根据左手定则可以判断出它带负电，相反粒子b就带正电，选项A错误；
B．由图看出粒子a的偏转半径较小，根据洛伦兹力提供向心力可知
解出
故半径越小的速度也会越小，则再由，速度小的洛伦兹力就小，故a粒子在磁场中所受洛伦兹力较小，选项B错误，C正确；
D．又因为粒子在磁场中的周期为，粒子的质量m、电荷量q都相等，故周期相等，但b粒子在磁场中的偏转角比较小，故由粒子在磁场中的时间，可知b粒子在磁场中运动时间较短，选项D错误。
故选C。
7．B
【解析】在加速电场中有
在磁场中有
联立可得
由幂函数的图像特点可知，B正确；ACD错误；
故选B。
8．C
【解析】A．根据
P=UI
可知额定电流
故A错误；
B．充满电后，锂电池容量为20A h，最长工作时间
故B错误；
C．电池充满电后总电量
q=It=20×3600C=7.2×104C
故C正确；
D．以额定电流工作时每秒消耗能量
W=UIt=24×2J=48J
故D错误。
故选C。
9．ACD
【解析】A．探雷器是将线圈靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流，即探雷器工作原理为电磁感应现象，故A正确。
B．磁电式电流表是根据通电线圈在磁场中转动制成的，不是电磁感应现象，选项B错误；
C．从题意中知道，手机中的线圈，能将底座产生的变化的磁场转化为电流给手机电池充电，是利用电磁感应原理工作的，故C正确；
D．延时继电器是利用电磁感应原理进行延时作用的，选项D正确。
故选ACD。
10．AC
【解析】A．质子被加速后的最大速度受到D形盒半径R的制约，因
vm＝＝2πRf
故A正确；
B．质子离开回旋加速器的最大动能
Ekm＝mv2＝m×4π2R2f2＝2mπ2R2f2
与加速电压U无关，故B错误；
C．根据
R＝
Uq＝mv12
2Uq＝mv22
得质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1，故C正确；
D．因回旋加速器的最大动能Ekm＝2mπ2R2f2与m、R、f均有关，故D错误。
故选AC。
11．BC
【解析】AB．当处于图甲的状态时，根据
变形可得
当处于图乙的状态时，根据
变形可得
由于，因此根据
则
同理可得
则
即图甲前后表面电势差小于图乙，故A错误，B正确；
CD．根据左手定则可知，图甲、乙均为前表面Ⅰ电势较高，故C正确， D错误。
故选BC。
12．BD
【解析】AB．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，由图甲可知R增大，则电路总电阻增大，总电流减小，电源内电压减小，路端电压增大，而Pb段分压减小，所以aP段电压增大，则伏特表读数增大；而aP段阻值不变，所以流过aP段的电流一定增大，但是总电流减少，因此流经磁敏电阻的电流变小，安培表读数减少，故A错误，B正确；
CD．由图甲可知，图乙中只改变磁场方向原来方向相反时，R不变，所以伏特表读数不变，电流表示数也不变，故C错误，故D正确。
故选BD。
13． BECDF 3200或 0.85
【解析】(1)多用电表测量定值电阻应先选倍率，根据待测阻值三千多欧姆，应选“”倍率挡位，才能使指针指在中值电阻附近，再将红、黑两表笔短接进行欧姆调零，然后进行电阻测量，用红、黑两表笔分别接触电阻的两条引线，再读出电阻值，测量完毕后，要将选择开关拨到交流电压最高挡或OFF，故正确顺序为：BECDF。
(2)这个电阻的测量值为
(3)直流电压挡，最小分度为0.05V，故电压表读数为
14． 0.798 电流表量程应选择，滑动变阻器滑片应置于最左端 乙
【解析】（1）螺旋测微器读数是固定刻度读数加可动刻度读数，图中读数为
（2）电流表量程应选择，滑动变阻器滑片应置于最左端；应该用内接法
（3）金属丝两端电压、电流不同时，金属丝的阻值不同，所以每一组数据中电压与电流是瞬时对应关系，不能取各组中电压（电流）的平均值来进行计算电阻，所以乙的处理方式合理；
（4）根据电阻定律有
联立得
15．（1），方向竖直向上； （2）；方向竖直向上
【解析】(1)根据题意，细杆受到的是拉力（即被拉长，细杆有收缩至原长的趋势），故在a点时，根据牛顿第三定律，小球受到细杆向下的拉力：
小球静止在a点时，由共点力平衡得 mg+2mg＝qE
解得 ，方向竖直向上
在匀强电场中，有
则a、O两点电势差
(2) 小球从a点运动到b点，设到b点速度大小为vb，由动能定理得

小球做圆周运动通过b点时，由牛顿第二定律得

联立②⑤⑥式，代入
解得 ，方向竖直向上；
16．（1）正电，；（2）；（3），。
【解析】（1）由左手定则可判断带电粒子带正电，在磁场中洛伦兹力提供向心力，有
解得
（2）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可得
，，
联立，可得
（3）设打在板上的横坐标为x，则
，，
由上三式可得轨迹方程为
如图所示，又
可得
依题意，有
此方程中x的范围为