广东省广州市名校2022-2023学年高二下学期开学考物理试题（含解析）

试卷类型：B
广州市名校2022-2023学年高二下学期开学考
物理科试题 2023年2月
试题说明：本试卷分选择题和非选择题两部分，满分为100分，考试时间为75分钟。
第一部分选择题（共46分）
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。）
1．磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图为该新型装置的原理图（从后面朝前看），过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。下列说法正确的是（　　）
A．磁力刹车利用了电流的磁效应
B．磁力刹车属于电磁驱动现象
C．磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能
D．过山车的质量越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大
2．洛伦兹力在现代科技中应用非常广泛。如图所示，图甲为速度选择器，P1、P2为平行金属板的上下两极板，极板间电场强度大小为E，磁感应强度大小为B1；图乙为回旋加速器，垂直穿过D型盒的磁场的磁感应强度大小为B，则有关这两种应用说法正确的是（ ）
A．图甲所示速度选择器要求能通过的粒子速度为
B．图甲所示速度选择器的P1极板带正电
C．图乙所示回旋加速器中使带电粒子加速的能量来源于设备中的磁场
D．图乙所示回旋加速器中带电粒子的最大速度与D型盒的半径无关
3．如图所示为某静电除尘装置的原理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃（不计重力）仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A、B两点是轨迹与电场线的交点。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量的变化，则以下说法正确的是（　　）
A．A点电势高于B点电势
B．尘埃在A点的加速度小于在B点的
C．尘埃在迁移过程中电势能先增大后减小
D．尘埃在迁移过程中做匀变速运动
4．如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。交流电源接充电板，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，若在到时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由均匀增加到。下列说法正确的是（　　）
A．c点的电势高于d点的电势
B．受电线圈中感应电流方向由d到c
C．c、d之间的电势差为
D．若想增大c、d之间的电势差，可以仅增加送电线圈中的电流的变化率
5．平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向a端滑动时，则下列判断正确的是（　　）
A．R3上消耗的功率逐渐增大 B．质点P将向下运动
C．电压表读数减小 D．电流表读数增大
6．如图所示，带铁芯的电感线圈的直流电阻与电阻器R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是（　　）
A．闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数
B．闭合S瞬间，电流表A1示数大于A2示数
C．断开S瞬间，电流表A1示数不变，电流表A2示数为0
D．断开S瞬间，电流经电流表A1的方向不变，流经A2方向改变
7．据媒体报道，我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统，该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是（　　）
A．金属环向左运动的瞬间有扩大趋势
B．增加线圈的匝数，将会增大金属环启动时的加速度
C．若将金属环置于线圈的右侧，则金属环将不能弹射出去
D．合上开关S的瞬间，从左侧看金属环中产生沿顺时针方向的感应电流
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分。）
8．如图是一种简化的阴极射线管的装置示意图，若在阴极射线管的阴极和阳极间加上直流高压U1，并将管内一对水平的平行金属板（偏转电极）接另一直流高压U2，不计电子的重力影响，从发出阴极射线到打在荧光屏上，下列说法中正确的是（　　）
A．水平方向电子先做加速运动，再做匀速运动
B．水平方向电子一直做加速运动
C．U1一定，U2越大，亮点越高
D．U2一定，U1越大，亮点越高
9．等量异种点电荷的电场线示意图如图所示，图中、分别处于两点电荷连线的四等分点，、分别在两点电荷连线的垂直平分线上，且到两点电荷连线的距离相等。则下列说法正确的是（　　）
A．、两点的电场强度相同，电势不相等
B．、两点的电场强度相同，电势也相等
C．同一试探电荷在、两点的电势能一定相等
D．同一试探电荷在、两点所受的电场力可能不等
10．如图所示，圆形区域半径为R，区域内有一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，P为磁场边界上的最低点。大量质量均为m、电荷量为-q的带电粒子，以相同的速率从P点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向。若粒子的轨道半径r=2R，A、C为圆形区域水平直径的两个端点，不计粒子重力和空气阻力，则
A．粒子射入磁场的速率
B．不可能有粒子从C点射出磁场
C．粒子在磁场中运动的最长时间
D．若粒子射入磁场的速率可以调节，则可能有粒子从A点水平射出
第二部分 非选择题（共54分）
三、非选择题：注意计算题要求有必要说明、原始表达式和正确的计算结果，没有过程仅有结果不得分。
11．（8分）某同学用图甲所示的电路描绘额定电压为3.0V小灯泡的伏安特性图线，并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题。
（1）按照图甲连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是___________（填正确答案标号）。
A．电流表短路
B．滑动变阻器的滑片接触不良
C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端
（2）已知小灯泡的灯丝在27℃时的电阻是1.5Ω，并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为，k为比例常数。根据图丙小灯泡的I-U图线，灯泡正常工作时的电阻为___________Ω，估算小灯泡正常工作时灯丝的温度约为___________℃。
（3）根据图丙可知，当小灯泡的电压为时，功率为，当电压为时（小于额定电压），实际功率___________（选填“大于”“等于”或“小于”）。
12．（8分）某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9，可当标准电阻用）、一只电流表（量程Ig＝0.6A，内阻rg＝0.1）和若干导线。
(1)设计实验电路后，该同学实物连接如图甲；
甲 乙
(2)闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电阻箱的阻值R＝2.6时，其对应的电流表的示数如图乙所示。处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数；再制作R－坐标图，如图丙所示，图中已标注出了（，R）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上______；
(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线______；
(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝______V，内电阻r＝______。
13．（12分）如图所示，两足够长的平行边界MN、PQ区域内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，两平行金属板E、F之间的电压为U，一质量为m、带电量为的粒子（不计重力），由E板中央处A点由静止释放，经F板上的小孔C射出后，垂直进入磁场，且进入磁场时与边界MN成60°角。求：
（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径r；
（2）若粒子恰好不从边界PQ离开磁场，求两边界MN、PQ间的距离d；
14．（12分）如图所示，一个面积为0.1m2，匝数n = 100匝的圆形线圈，在匀强磁场中绕通过圆心且垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，转动角速度，匀强磁场的磁感应强度B = 0.01T，线圈的总电阻r = 0.1Ω。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R = 0.9Ω的定值电阻连接。已知t = 0时刻线圈平面与磁场方向平行，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）写出感应电动势e随时间变化的表达式；
（2）从t = 0时刻线圈转过30°，通过电阻R的电荷量q为多大？
（3）线圈转动过程中电阻R的电功率为多大？
15．（14分）如图甲，电阻R=0.2Ω的直角梯形金属框abcde放在绝缘水平地面上，ab、bc、cd、de的长度均为L=0.4m；边长L=0.4m的正方形区域MNHK内存在垂直地面向下B=0.5T的匀强磁场。金属框沿地面以恒定速度v=1.0m/s向右穿过磁场，从cd边刚进入磁场(t=0)到a离开磁场的时间内，e、d、N、H始终在一条直线上。
(1)求cd边刚进入磁场时通过金属框的电流强度；
(2)通过分析和计算，在图乙中画出通过金属框的电流强度随时间变化的i-t图象(设逆时针方向为正方向)。
参考答案：
1．C
【解析】AB．磁力刹车过程会产生涡流，属于电磁感应现象，并非是电流的磁效应，也不属于电磁驱动现象，选项A、B错误；
C．磁力刹车的过程中，铜片穿过磁铁时产生涡流，在磁场中受到安培力作用，阻碍过山车的运动，故磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能，选项C正确；
D．过山车的速度越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大，和质量无关，选项D错误。
故选C。
2．B
【解析】A．根据平衡条件可知，通过速度选择器的带电粒子所受的电场力和洛伦兹力平衡，即
qE=qvB1
解得
故A错误；
B．当粒子带正电时，其所受洛伦兹力向上，电场力向下，可知P1极板带正电，同理可知粒子带负电时P1板也带正电，故B正确；
C．回旋加速器中使带电粒子加速的能量来源于设备中的电场，故C错误；
D．设回旋加速器中的粒子最大速度为，根据牛顿第二定律有
解得
可知与D型盒的半径有关，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】A．沿电场线电势逐渐降低，可知B点电势高于A点电势，选项A错误；
B．A点的电场线较B点密集，可知A点的场强较大，则尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度，选项B错误；
C．尘埃在迁移过程中电场力先做负功，后做正功，则电势能先增大后减小，选项C正确；
D．尘埃在迁移过程中受电场力不断变化，则做非匀变速运动，选项D错误。
故选C。
4．D
【解析】AB．受电线圈平面磁感应强度向上，由均匀增加到，根据楞次定律可得受电线圈中的感应电流为顺时针（从上往下），即受电线圈中的电流为，受电线圈作为等效电源，电源内部电流由低电势流向高电势，即，故A项和B项错误；
C．根据法拉第电磁感应定律可求得受电线圈的感应电动势大小为
又因为
则c、d之间电势差为
故C项错误；
D．仅增加送电线圈中的电流的变化率，穿过受电线圈的增大，所以c、d两端的电势差增大，故D项正确。
故选D。
5．A
【解析】A．R3两端的电压等于电容器两极板的电压，根据公式
可知，R3两端的电压增大，R3上消耗的功率增大，故A正确；
B．滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，R4接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律
可知电路总电流I减小，电容器两极板的电压为
所以UC增大，所以平行金属板间的电场强度增大，质点P所受竖直向上的电场力增大，质点P将向上运动，故B错误；
D．根据部分电路欧姆定律
可知，流过R3的电流增大，流过电流表的电流为
由于I减小，IR3增大，所以IA减小，即流过电流表的电流减小，故D错误；
C．由于
UC增大，IA减小，所以电压表的读数UV增大，故C错误。
故选A。
6．D
【分析】闭合S瞬间，由于线圈的电流变大，导致其产生电动势，从而阻碍电流的变大，所以电流表A1示数小于A2示数，故A B错误；断开S瞬间，线圈电流变小，从而产生电动势，相当于电源与电阻相串联，由于两电流表串联，所以电流表A1示数等于A2示数；此时A1中的电流的方向不变，仍然是从左向右，而A2中的电流则是从右向左，二者电流的方向相反．故C错误，D正确．所以D正确，ABC错误．
【解析】
7．B
【解析】A．固定线圈上突然通过直流电流，穿过金属环的磁通量增大，根据“增缩减扩”可知金属环被向左弹射的瞬间，有缩小的趋势，选项A错误；
B．电流一定时，线圈匝数越多，形成的磁场越强，通电瞬间金属环的磁通量变化率越大，则金属环中产生的感应电流越大，又因为感应电流方向与固定线圈中的电流方向相反，则金属环被弹射出去的作用力越大，故金属环的加速度越大，选项B正确；
C．若将金属环放在线圈右侧，根据楞次定律可知，金属环将向右运动，仍可以弹射出去，选项C错误；
D．在闭合开关S的瞬间，根据右手螺旋定则可知穿过金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可知，金属环中产生的感应电流从左侧看沿逆时针方向，选项D错误。
故选B。
8．AC
【解析】AB．水平方向电子在加速电场中先做加速运动，后在偏转电场及真空中水平方向不受力，再做匀速运动，故A正确B错误；
CD．在加速电场中
在偏转电场中
，
解得：
偏转量越大，则亮点越高，故U1一定，U2越大，亮点越高；U2一定，U1越小，亮点越高，故C正确D错误。
故选AC。
9．ABC
【解析】A．根据对称性可知、两点的电场强度相同，根据沿电场强度方向电势降低可知B点电势高于A点电势，故A正确；
BD．根据对称性可知、两点的电场强度大小相等，方向相同，同一试探电荷在、两点所受的电场力一定相等；根据对称性可知、两点的电势也相等，故B正确，D错误；
C．等量异种电荷连线的中垂线为等势线，所以同一试探电荷在、两点的电势能一定相等，故C正确。
故选ABC。
10．CD
【解析】A．由洛仑兹力提供向心力
当r=2R时，速度
所以选项A错误。
B．若入射速度恰当，则粒子能够通过C点，甚至能够找到圆心：作PC的中垂线，以P或C为圆心以2R为半径画弧交PC中垂线于OC，即通过C点轨迹的圆心，所以选项B错误。
C．要使带电粒子在圆形磁场中的时间最长，则是以磁场圆直径为弦的轨迹时间最长。由几何关系知：此轨迹在磁场的偏转角为60°，所以最长时间
所以选项C正确。
D．若粒子的速度变为，则其运动半径为R，若粒子从P点向上入射，则从A点水平穿出，所以选项D正确。
故选CD。
11． C 6.25 977 小于
【解析】（1）开关闭合，小灯泡闪亮一下后熄灭，灯丝被烧断，说明通过小灯泡的电流过大。
A．电流表内阻非常小，短路几乎不影响通过小灯泡的电流，与灯丝烧断无关，故A错误；
B．滑动变阻器的滑片接触不良，无电流通过小灯泡，故B错误；
C．滑动变阻器的滑片开始时置于b端，小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，故C正确。
故选C。
（2）小灯泡灯丝在27℃时的电阻是1.5Ω，根据
得
由图像可知，灯泡额定电压3V对应的电流为0.48A，则灯泡正常工作时的电阻
则
（3）由图丙可知，随着电压的升高，小灯泡电阻增大，由
可知，电压变为原来的2倍，功率小于原来的4倍。
12． 1.5 0.2
【解析】（2）由图示电流表可知，其量程为0.6A，分度值为0.02A，示数为0.5A，将电流与对应的电阻阻值标在坐标系内，如图所示
（3）连成图线如图所示
（4）由闭合电路欧姆定律可知
则
图像的斜率表示电源的电动势，故
故图像与纵坐标的交点
即内电阻为
13．（1）；（2）；
【解析】（1）设粒子离开电场时的速度为v，由动能定理有
解得
粒子离开电场后，垂直进入磁场，由洛伦兹力提供向心力有
联立解得
（2）若粒子恰好不从边界PQ离开磁场，运动轨迹如图所示
由几何关系得
则
解得
14．（1）；（2）0.05C；（3）22.5W
【解析】（1）线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值
感应电动势e随时间变化的表达式
（2）通过电阻R的电荷量q为
解得
q = 0.05C
（3）通过电阻R的电流有效值
线圈转动过程中电阻R的发热功率
PR = I2R = 22.5W
15．(1)1A；(2)
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，由
联立代入数据得
（2）金属框穿过磁场，分三个阶段，第一阶段：cd边从进入磁场到离开磁场（设从0到t1）；第二阶段：be从进入磁场到离开磁场（设从t1到t2）；第三阶段：a从进入磁场到离开磁场（设从t2到t3）。每个阶段的经历的时间均为
依题意，第一阶段，经历时间为0.4s
得
第二阶段，经历时间为0.4s
得
第二阶段，经历时间为0.4s
得
图像如图