广东省广州市执信中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题（含解析）

2023-2024学年度第二学期
高二级物理科开学适应性测验
本试卷分选择题和非选择题两部分，共4页，满分为100分。考试用时60分钟。
注意事项：1、答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和学号填写在答题卡和答卷密封线内相应的位置上，用2B铅笔将自己的学号填涂在答题卡上。
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在答卷纸上作答，答案必须写在答卷纸各题目指定区域内的相应位置上，超出指定区域的答案无效；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和平整。
第一部分 选择题(共43分)
一、单项选择题:(本题共5小题，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．如图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧。对矿粉分离的过程，下列表述正确的有（　　）
A．带正电的矿粉落在右侧 B．电场力对矿粉做负功
C．带负电的矿粉电势能变大 D．带正电的矿粉电势能变小
2．如图所示，绝缘的轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球（小球与弹簧不拴接），整个系统处在方向竖直向上的匀强电场中，开始时，整个系统处于静止状态。现施加一外力F，将小球向下压至某一位置，然后撤去外力，使小球从静止开始向上运动。设小球从静止开始向上运动到离开弹簧的过程中，电场力对小球所做的功为，小球克服重力所做的功为，小球离开弹簧时的速度为v，不计空气阻力，则在上述过程中正确的是（　　）
A．小球与弹簧组成的系统机械能减少 B．小球的重力势能增加了
C．小球的电势能增加 D．小球的机械能增加了
3．地球赤道附近的地磁场可以看成是磁感应强度，方向由南向北的匀强磁场。在该区域有一面沿东西方向的墙（磁场垂直于墙面，由室内指向室外），墙面上有两种类型的窗户。如图甲所示的窗户可以绕ad向外转动，如图乙所示的窗户可以沿水平方向左右滑动。已知两扇窗户abcd和efgh金属框架的面积都为，则以下说法正确的是（　　）
A．图甲，窗户绕ad向外推开的过程中，金属框架abcd中有感应电流
B．图乙，窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中，金属框架efgh中有感应电流
C．图甲，窗户向外推开30°时，穿过金属框架abcd的磁通量为
D．图甲，关闭着的窗户绕ad向外推开120°的过程中，穿过金属框架abcd磁通量变化的大小为
4．成人体液总量占体重的左右，体液的主要成分是水和电解质，因此容易导电，而体内脂肪则不容易导电，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率，脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示且已知R>r。测量时，闭合开关，测试者两手分别握住两手柄，则（　　）
A．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较大
B．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率小
C．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率低
D．当、间电阻逐渐增大时，以电压表示数为横坐标，电流表示数为纵坐标，绘制的图像是一条过原点的直线
5．如图所示，半径为的光滑圆槽质量为，静止在光滑水平面上，其内表面有一质量为的小球被细线吊着位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑行到最低点向右运动时，圆槽的速度为（ ）
A．，向右 B．，向左
C．，向右 D．，向左
二、多项选择题:(本题共3小题,在每小题给出的四个选项中，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
6．随着科技的发展，未来的手机带有屏幕保护器，保护装置设置在屏幕的4个角落，由弹性塑料、聚合物及超薄金属片组成，一旦手机内的加速度计、陀螺仪及位移传感器感知手机掉落，屏幕保护器会自动弹出，并完全吸收手机撞击地面的能量，避免手机屏幕直接接触地面而损坏。 若手机质量约200g，从离地 0.8m 高处自由掉落，手机与地面撞击的时间约为0.05s，。下列说法正确的是（　　）
A．手机落地时的速度约为4m/s
B．保护器弹出的时间应小于0.4s
C．手机落地时重力的功率约为11.5 W
D．地面对手机的平均作用力约为18N
7．下列①、②、③、④四幅图分别是速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器的结构示意图，下列说法中正确的是（　　）
A．图①中粒子沿直线PQ运动的条件是
B．图②中可以判断出通过电阻的电流方向为从上到下
C．图③中在分析同位素时，半径最大的粒子对应质量也最大
D．图④随着粒子的运动越来越快，粒子走过半圆的时间越来越短
8．如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，R0为定值电阻，R1和R2为可变电阻，开关S闭合。质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点。若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度v0射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是（　　）
A．断开开关S，M极板稍微上移，粒子打在O点右侧
B．断开开关S，N极板稍微下移，粒子打在O点右侧
C．保持开关S闭合，增大R1，粒子打在O点左侧
D．保持开关S闭合，增大R2，粒子打在O点左侧
第二部分 非选择题(共57分)
三、非选择题：(第9题为实验题，把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程：10-12为计算题，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)
9．（12分）为测定待测电阻Rx的阻值（约为200Ω），实验室提供如下器材
电池组E：电动势3V，内阻不计；
电流表A1：量程0～15mA，内阻约为100；
电流表A2：量程0～300A，内阻为1000
滑动变阻器R1：阻值范围0～20，额定电流2A
定值电阻R2：阻值为9000Ω，额定电流10mA
定值电阻R3：阻值为200Ω，额定电流0.1A
开关S、导线若干。
实验中要求准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题
（1）正确选取器材，在图甲方框内画出测量Rx阻值的电路图，并在图中标明所选器材的符号；
（2）调节滑动变阻器R1，两表的示数如图乙所示，可读出电流表A1的示数是 mA，电流表A2的示数是 A，则待测电阻Rx的阻值是 （计算结果保留三位有效数字）。
10．（12分）如图所示，飞船在距某星球表面一定高度处悬停，选定相对平坦的区域后，在反推火箭作用下，开始加速下降，下降高度为，当“缓冲脚”触地时反推火箭立即停止工作，此时飞船速度为。随后飞船在“缓冲脚”的缓冲作用下，经减速到0，停止在该星球表面上。飞船质量，该星球表面的重力加速度。求：
（1）飞船加速下降过程中，反推火箭对飞船做的功；
（2）从缓冲脚触地到飞船速度减为0的过程中，地面对“缓冲脚”的平均支持力的大小。

11．（15分）如图所示，带电绝缘环环面水平放置在支架（图中没画出）上，O为圆环的圆心，虚线过圆心且与环面垂直，A、A 关于O点对称。AA 距离为2h。圆环上面均匀带电。在A点，电场强度的大小为E，方向竖直向上。将一质量为m、带电量为的小球在A点无初速度释放，小球沿虚线运动，已知重力加速度为g，静电力常量为k，不计空气阻力。求：
（1）点的电场强度；
（2）小球在A 点的速度大小；
（3）若小球经过O点时速度大小为v，求A、O两点电势差。
12．（18分）如图，一种质谱仪可简化为由粒子源A、加速电场（匀强电场）、静电分析器和磁分析器组成。其中加速电场电压为U，静电分析器是圆心为O、半径为R的圆弧通道（0.15m≤R≤0.20m），其中半径为R处各点的电场强度大小；磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B=2.0T，PQ为胶片。粒子源逸出某种粒子（初速度可忽略），经加速电场加速后，垂直加速极板从R=0.15m处进入并沿圆弧虚线通过静电分析器，之后进入磁分析器，最终打在胶片上的M点，测得PM的距离L=0.40m。不考虑粒子的重力及相互间的作用力，求：
（1）加速电场电压U；
（2）带电粒子经过加速电场后的速度大小，带电粒子的比荷；
（3）若粒子垂直加速极板从R（15cm≤R≤20cm）间进入静电分析器，通过计算分析粒子打到胶片上的位置范围。
参考答案：
1．D
【解析】A．由图可知，矿料分选器内的电场方向水平向左，带正电的矿粉受到水平向左的电场力，所以会落到左侧，故A错误；
B．无论矿粉带什么电，在水平方向上都会在电场力的作用下沿电场力的方向偏移，位移与电场力的方向相同，电场力做正功，故B错误；
CD．由于电场力对正负电荷均做正功，故正负电荷的电势能增均变小，故C错误，D正确。
故选D。
2．D
【解析】A．上述过程，电场力对小球做正功，小球与弹簧组成的系统机械能增加。故A错误；
B．根据重力做功与重力势能改变量的关系，可得
小球的重力势能增加了。故B错误；
C．根据电场力做功与电势能改变量的关系，可得
即小球的电势能减少，故C错误；
D．根据机械能的概念可知，小球的机械能的增加量为
故D正确。
故选D。
3．A
【解析】A．图甲，窗户绕ad向外推开的过程中，金属框架abcd中磁通量发生变化，有感应电流，故A正确；
B．图乙，窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中，金属框架efgh中磁通量没有发生变化，没有感应电流，故B错误；
C．图甲，窗户向外推开30°时，穿过金属框架abcd的磁通量为
故C错误；
D．图甲，关闭着的窗户绕ad向外推开120°的过程中，穿过金属框架abcd磁通量变化的大小为
故D错误。
故选A。
4．B
【解析】A．体型相近的两人，脂肪含量高者电阻较大，图乙为串联电路，脂肪含量高者总电阻大，因此总电流小，因此电流表示数较小，根据闭合回路欧姆定律可得两端电压为
当总电流较小时，两端电压较大，即电压表示数较大，故A错误；
B．电源的输出功率与外电阻和电源内阻的关系有关，外电阻与电源的内阻越接近，电源输出功率越大，本题中已知R>r，体型相近的两人，脂肪含量高者电阻较大，图乙为串联电路，脂肪含量高者总电阻更加比R大，即更加大于r，电源输出功率小，故B正确；
C．图乙为串联电路，因此电源效率为
由A选项分析可知，脂肪含量高者两端电压大，故对应的电源效率高，故C错误；
D．根据闭合回路欧姆定律可得
变化后得到
可知电压表示数为横坐标，电流表示数为纵坐标，绘制的图像是一条与横纵和纵轴都有交点的向下倾斜的直线，故D错误。
故选B。
5．B
【解析】以水平向右为正方向，设在最低点时m和M的速度大小分别为v和v'，根据动量守恒定律得：
，
根据机械能守恒定律列方程得：
，
联立以上两式解得
，向左．
故选B。
6．ABD
【解析】A．由
可得
故A正确；
B．由
可得手机落地时间
保护器弹出的时间应小于0.4s，故B正确；
C．手机落地时重力的功率约为
故C错误；
D．取向下为正方向，则有
地面对手机的平均作用力约为
故D正确。
故选ABD。
7．AC
【解析】A．根据洛伦兹力和电场力相互平衡，可知
qE=qvB
故
故A正确；
B．根据左手定则可知，等离子体中的正电荷向下偏，负电荷向上偏，所以B极板的电势高，通过电阻的电流方向为从下到上，故B错误；
C．在加速电场中，则有
在磁场中，则有
可得
则半径最大的粒子对应质量也最大，故C正确；
D．根据洛伦兹力充当向心力，可知
则周期为
可知粒子走过半圆的时间间隔与速度无关，故D错误；
故选AC。
8．BC
【解析】粒子在平行板间运动时，粒子加速度为
AB．断开开关，平行板带电量不变，平行板间的电场强度为
结合
和
可得
断开开关，若M极板稍微上移，电场强度不变，故加速度不变，不会影响离子的运动，还打在O点。
断开开关，若N极板稍微下移，电场强度不变，加速度不变，但y增大：
水平位移将增大，粒子打在O点右侧．故B正确，A错误；
C．保持开关S闭合，由串并联电压关系可知，R0两端电压为
增大R1，U减小，电容器两端的电压减小，则粒子受到的电场力减小，受到的重力不变，则产生的加速度增大．从P点以水平速度v0射入金属板间打在极板上则有
水平位移为
水平位移减小，则粒子打在O点左侧，故C正确；
D．保持开关S闭合，增大R2，R0两端电压为
电压不变，则电容器两端的电压不变，加速度不变，粒子仍打在O点，故D错误。
故选BC。
9． 8.0（7.9~8.1均可） 150（149~151均可） 191
【解析】（1）流过电阻Rx的最大电流
所以用电流表A1测电流，
电流表A2是小量程电流表，可以和R2串联起来充当电压表，根据电路特点，有
把电流表A2和定值电阻R2改装成量程为3V的电压表，改装后电压表的内阻已知，故采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压接法减小实验误差，电路图如图所示
（2）根据读数规则可知A1的示数是8.0（7.9~8.1均可），电流表A2的示数是150（149~151均可）则电阻为
10．（1） ；（2）
【解析】（1）飞船加速下降过程中，设反推火箭对飞船做的功为W，根据动能定理有
解得
（2）从缓冲脚触地到飞船速度减为0的过程中，设地面对“缓冲脚”的平均支持力的大小为F，根据动量定理有
解得
11．（1）E，方向为竖直向下；（2）；（3） ；
【解析】（1）由对称性可知，A′点的电场强度大小跟A点的电场强度大小相同，方向相反，故A′点的电场强度大小为E，方向为竖直向下；
（2）设经过A′点的速度为v0，由对称性可知，此过程电场力做功为零，故有
解得
（3）从A到O由动能定理有
解得
12．（1）100V；（2）500m/s；；（3）35cm≤R≤40cm
【解析】（1）粒子在加速电场中进行加速，根据动能定律：
①
粒子进入静电分析器中做匀速圆周运动，有
②
由①②得
U=100V
（2）粒子进入磁场中做匀速圆周运动
③
又
④
联立②③④，解得
（3）若粒子垂直加速极板从R（15cm≤R≤20cm）间进入静电分析器，总能满足
在静电分析器中做匀速圆周运动，当R=15cm时，粒子刚好贴着圆弧通道的内侧做匀速圆周运动，从P点进入磁分析器中。当R=20cm时，粒子刚好贴着圆弧通道的外侧做匀速圆周运动，从磁分析器的边界处进入。粒子进入磁分析器中均做匀速圆周运动，满足
轨迹半径不变，如图所示
实际轨迹在图中两虚线间变化，打到胶片上的位置范围在距离P点
35cm≤R≤40cm