安徽省滁州市重点中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷（含解析）

(
3
π
r
GR
P
) (
3
π
G
P
)2023-2024 学年安徽省滁州市重点中学高二（下） 开学考试
物理
考试时间：75 分钟
一、单选题（本大题共 8 小题，共 32 分）
1 ．如图各电场中， A 、 B 两点场强相同的是( )
(
C
.
) (
D
.
)A ． B.
2 ．下列说法正确的是( )
A ．电势有正负，所以是矢量
B ．电流的方向规定为正电荷移动的方向，所以电流强度是矢量
C ．磁感线与电场线一样是客观存在的
D ．某处磁感应强度的方向规定为该处小磁针静止时 N 极所指的方向，所以磁感应强度是矢量
3 ．把长为 20cm 的直导线全部放入磁感应强度为5x 10一3 T 的匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直。当直 导线中通以0 . 1A 的电流时，该直导线受到的磁场力大小为( )
A ． 1.0 x 10一2 N B ． 2.5 x 10一3 N C ． 1.0 x 10一4 N D ．1.0 x 10一3 N
4 ．在如图所示的电路中，电源的电动势为 E ，内阻为 r ，平行板电容器 C 的两金属板水平放置，R1 和R2 为
定值电阻，P 为滑动变阻器 R 的滑动触头，G 为灵敏电流表，A 为理想电流表. 开关 S 闭合后，C 的两板间 恰好有一质量为 m 、电荷量为 q 的油滴处于静止状态. 在 P 向上移动的过程中，下列说法正确的是 ( )
A ．A 表的示数变大
B ．油滴向上加速运动
C ．G 中有由 a 至 b 的电流
D ．电源的输出功率一定变大
5 ．一颗手榴弹以v0 = 10m/s 的速度在空中水平飞行，设它爆炸后炸裂为两块，小块质量为0.2kg ，沿原方向
以210m / s的速度飞去，那么，质量为0.4kg 的大块在爆炸后速度大小和方向是( )
A ． 120m / s ，与v0 反向 B ． 90m / s ，与v0 反向
C ． 240m / s ，与v0 反向 D ． 180m / s ，与v0 反向
6 ．《天问》是战国时期诗人屈原创作的一首长诗，全诗问天问地问自然，表现了作者对传统的质疑和对真 理的探索精神。我国探测飞船“天问一号”发射成功飞向火星，屈原的“天问”梦想成为现实，也标志着我国深 空探测迈向一个新台阶。如图所示，“天问一号”经过变轨成功进入近火圆轨道，其中轨道 1 是圆轨道，轨 道 2 是椭圆轨道，轨道 3 是近火圆轨道，已知火星的平均密度为ρ , 火星的半径为 R ，轨道 1 的半径为 r，
引力常量为 G ，下列说法正确的是( )
A ．“天问一号”在轨道 1 上运动的周期为
(
(
)
) (
π
R
+
r
2
G
P
R
)B ．“天问一号”在轨道 2 上运动的周期为(R + r)
C ．“天问一号”在轨道 3 上运动的周期为
D ．火星的第一宇宙速度为R
试卷第 1页，共 4页
7 ．如图所示，磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，匝数为 n 、边长为 L 的正方形线圈绕垂直于磁场
的轴 OO ′匀速转动，其角速度为ω , 线圈总电阻为 r ，则( )
A.理想电流表的示数为
B.线圈转动一周产生的热量为
C.线圈转动过程中的最大电流为
D. 当线圈与中性面的夹角为 45。时，线圈产生的瞬时电动势为
8．一带正电小球自 A 点水平向右射入水平向左的匀强电场中，小球从 A 点运动到 P 点的轨迹如图所示。已 知 AP 方向与水平方向夹角为45。，不计空气阻力，则该过程中，( )
A ．任意相等的时间内小球所受重力做功相等
B ．任意相等的时间内小球所受电场力做功相等
C ．小球电势能的增加量小于重力势能的减小量
D ．小球电势能的增加量大于重力势能的减小量
二、多选题（本大题共 2 小题，共 10 分）
9 ．如图是质谱仪的工作原理示意图，电荷量相同的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 。平板S下方有强度为B0 的匀强磁场。下列表述正确的是
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的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的质量越小
10 ．如图所示，用金属制作的曲线导轨与水平导轨平滑连接，水平导轨宽轨部分间
距为2L ，有竖直向下的匀强磁场，窄轨部分间距为L ，有竖直向上的匀强磁场，
两部分磁场磁感应强度大小均为B 。质量均为m 金属棒M、N 垂直于导轨静止放置，现将金属棒M 自曲线 导轨上h 高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的 电阻均为R ，其余电阻不计，导轨足够长， M 棒总在宽轨上运动， N 棒总在窄轨上运动，不计所有摩擦。 下列说法正确的是( )
A ． M 棒刚进入磁场时N 棒的加速度
B ． N 棒的最终速度大小
C ．通过M 棒的电量
D ． N 棒产生的热量mgh
三、实验题：共 2 小题，11 题每空 2 分，12 题（2）每空 1 分，每空 2 分，共 16 分。
11．某同学用如图甲所示装置通过半径相同的 A 、B 两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中 PQ 是斜槽， QR 为水平槽，实验时先使 A 球从斜槽上某一固定位置 C 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上， 留下痕迹，重复上述操作 10 次，得到 10 个落点痕迹，再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A 球 仍从位置 C 由静止开始滚下，和 B 球碰撞后，A 、B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操 作 10 次，图中 O 是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P、为未放被碰小球 B 时 A 球的平均落点，M 为与 B 球碰后 A 球的平均落点，N 为被碰球 B 的平均落点．若 B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放
置，且平行于 OP，，米尺的零点与 O 点对齐．（注意 MA>MB）
（1）碰撞后 B 球的水平射程应为 cm（如图乙）
试卷第 2页，共 4页
（2）在以下选项中，哪些是本次实验没必要进行的测量 答： （填选项号）。 A ．测量 A 球或 B 球的直径
B ．测量 A 球和 B 球的质量
C ．水平槽上未放 B 球时，测量 A 球落点位置到 O 点的距离
D ．A 球与 B 球碰撞后，测量 A 球落点位置到 O 点的距离
E ．测量 G 点相对于水平槽面的高度
（3）、实验所需验证的表达式为： 。（用 OM,OP，,ON,mA，mB 表示）
12 ．某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：
A ．A1 内阻 Rg = 100Ω , 满偏电流 Ig = 3mA B ．A2 内阻约为 0.4Ω , 量程为 0.6A
C ．定值电阻R0 = 900Ω D ．滑动变阻器 R（5Ω , 2A）
E ．干电池组（6V ，0.05Ω) F ．一个开关和导线若干
G ．螺旋测微器，游标卡尺
（1）如图 1，用螺旋测微器测金属棒直径为 mm；如图 2 用 20 分度游标卡尺测金属棒长度为 cm。
（2）用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“ × 10Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用 挡（填“ × 1Ω”或“ × 100Ω” ) , 换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图 3 所示，则金属棒的阻值约为 Ω。
（3）请根据提供的器材，设计一个实验电路，尽可能精确测量金属棒的阻值 。
（4）若实验测得电流表 A1 示数为I1 ，电流表 A2 示数为I2 ，则金属棒电阻的表达式为Rx = 。
（用I1 ， I2 ， R0 ，Rg 表示）
试卷第 3页，共 4页
四、解答题（13 题 10 分，14 题 14 分，15 题 18 分，共 42 分。）
13. 图中电源电动势E = 12V ，内电阻r = 0.5Ω 。将一盏额定电压为8V ，额定功率为16W 的灯泡与一只线圈
电阻为0.5Ω 的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电100 min 。问：
(1)电源输出的能量是多少？
(2)电动机的效率为多少？
14 ．如图示，在xoy 平面内，OP 长为 L 的直角三角形OQP(经POQ = 30。) ，PQ 边与 x 轴垂直；在第一、二 象限存在磁感应强度大小为 B 方向垂直于纸面向外的匀强磁场，三角形OQP 区域内无磁场分布。现有质量 为 m ，带电荷量为q(q > 0) 的粒子， 自 O 点射入磁场，不计重力。
(1)若粒子从 O 点沿垂直于OP 边进入磁场且经过 P 点求该粒子的速度大小；
(2)若粒子从 O 点以初速度v0 = 沿y 轴正方向射入磁场，求该粒子从 O 点到 Q 点所经历的时间。
15 ．如图所示，CEG 、DFH 是两条足够长的、水平放置的平行金属导轨，导轨间距为 L ，在 CDFE 区域存 在垂直于导轨平面向上的有界匀强磁场，磁感应强度大小为 B ，导轨的右端接有一阻值为 R 的电阻，左端 与光滑弯曲轨道 MC、ND 平滑连接。现将一阻值为 R，质量为 m 的导体棒从弯曲轨道上 h 高处由静止释放， 导体棒最终恰停在磁场的右边界 EF 处。金属导轨电阻不计，EF 左侧导轨光滑，右侧导轨粗糙，与导体棒 间动摩擦因数为μ。建立原点位于磁场左边界 CD、方向沿导轨向右的坐标轴 x ，已知导体棒在有界磁场中运
动的速度随位移均匀变化，即满足关系式： v = v0 一 2mR (B2L2) x ，v0 为导体棒进入有界磁场的初速度。求：
(1)有界磁场区域的宽度 d；
(2)导体棒运动到x = 加速度 a；
(3)若导体棒从弯曲轨道上 4h 高处由静止释放，则导体棒最终的位置坐标 x 和这一过程中导体棒上产生的焦 耳热 Q。
试卷第 4页，共 4页
参考答案：
1 ．C
【详解】A ．电场强度是矢量，电场线疏密表示电场强度大小，方向沿该点的切线方向，图
中，A 、B 两点电场强度大小相同，方向不同，故电场强度不同，A 错误； B ．电场中 A 点电场强度大于 B 点电场强度，B 错误；
C ．图为匀强电场， 电场中 A 、B 两点电场强度大小相同，方向相同，C 正确；
D ．图中， A 、B 两点电场强度大小不相同，方向也不同，D 错误。
故选 C。
2 ．D
3 ．C
【详解】当磁场的方向与电流方向垂直时
F=BIL= 1.0 x 10-4 N
故选 C。
4 ．B
5 ．B
【详解】手榴弹爆炸过程系统动量守恒，以手榴弹的初速度方向为正方向，根据动量守恒定 律得
Mv0 = m1v1 + m2 v2
解得
v2 = -90m / s
即速度大小为90m / s ，负号表示方向与v0 反向。
故选 B。
6 ．A
7 ．C
8 ．D
【详解】A ．依题意，小球竖直方向受重力作用，做自由落体运动，有
1 2
y = 2 gt
又
WG = mgy
可知任意相等的时间内小球的竖直分位移不相等，所受重力做功也不相等。故 A 错误； B ．依题意，小球水平方向受水平向左的电场作用，做匀减速直线运动，有
1 2
(
0
)x = v t - at
2
又
W电 = qEx
易知任意相等的时间内小球水平分位移不相等，所受电场力做功并不相等。故 B 错误；
CD ．小球所受电场力和重力均为恒力，则小球所受合力也为恒力，可得其运动轨迹为一抛 物线，由图可知
A 、P 两点关于抛物线顶点并不对称，可知小球在 P 点的动能小于在 A 点的动能，即小球从
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A 点运动到 P 点过程，动能减少，根据动能定理，有
WG - W电 = ΔEk
可知重力做的正功小于电场力做的负功，根据重力做功与重力势能变化的关系
W = -ΔE
G Gp
电场力做功和电势能变化的关系
W电 = -ΔE电p
可知小球电势能的增加量大于重力势能的减小量。故 D 正确；C 错误。
故选 C。
9 ．AD
10 ．CD
11． 64.7cm（64.2-65.2cm 均可） A 、E mA · OP’ = mA · OM + mB · ON
12. 6.123-6.125 10.230 × 1Ω 10.0
I1 (R0 +Rg )
(
2
1
)I - I
13 ．13 ．（1）384000J；（2）62.5%
【详解】(1)灯发光正常，其电压 8V ，根据并联电路特点，路端电压为 8V ，则电源内电压 为
U 内= 12V-8V=4V
总电流
I = U内 = 8A
r
电源输出能量
W 出= UIt=384000J ...........................4 分
(2)灯的电流
I 灯= U灯 (P) =2A
电动机电流
I1=I-I 灯=8A-2A=6A
电流对电动机做功
P 电= U 灯I1=48W
电动机热功率
P 热=I12R= 18W
电动机输出机械功率
P 机=P 电-P 热=30W
电动机效率
η= P电 (P机) 根100% =62.5%...........................6 分
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14 ．(1) v = ；(2)t = +
【详解】(1)由题意可知，OP 为带电粒子在磁场中圆周运动的直径，粒子运动半径为
答案第 3页，共 4页
洛伦兹力提供向心力，有
由以上得
v =
R = L
1 2
Bqv = m
...........................4 分
(2)设带电粒子在磁场中圆周运动的半径为 R2 ，有
Bqv0 = m
得到
(
2
)R = L
6
带电粒子运动轨迹如图所示，由几何关系知
OO1 = R2
带电粒子在磁场中的运动时间为
(
1
)t =
带电粒子从 O1 到 Q 做匀速直线运动
= ， 经OO2O1 = 120。
2 πR
3 2 2πm
=
v0 3qB
(
t
=
=
)O1Q m
2 v0 qB
故带电粒子从 O 到 Q 运动的总时间为
t = t1 + t2 = + ........................... 10 分
15．(1)d = B (2)2L2 (mR) ；(2) a = 4 (B)mR (2L2) ，方向沿 x 轴负方向；(3) 【详解】(1)导体棒在弯曲轨道上下滑，机械能守恒，有 mgh = mv0 (2) v0 = (
h
) + μ 2mR B2L2 (
2
gh
) ; Q = mgh
(
/
) (
v
=
v
) (
2 0
) (
后在粗糙轨道上减速滑行，加速度为
) (
a
1
) (
d
=
)导体棒由 CD 到 EF，有
0 = v0 一 2mR (B2L2) d
(
B
L
)d = ...........................5 分
(2)导体棒运动到
x = 处
速度为v1 ，则
B2L2 d
(
v
=
v
一
.
)1 0 2mR 2
联立上式，得
(
1
)v0
v = =
2 2
又
F安 =BIL I =
导体棒的加速度
(
m
4
mR
)a = F安 = B2L2 ...........................5 分
方向沿 x 轴负方向。........................... 1 分
(3)导体棒在弯曲轨道上下滑，有
mg . 4h = mv0/2
v0/ = 2
导体棒运动到 EF 处，速度为v2 ，则
B2L2
2mR
mgμ = m
(
2
gh
)
= gμ
(
2
) (
=
2
a
1
(
x
) (
v
) (
2
)一 d )
(
x
=
+
d
=
+
)2mR B 2L2
(
2
gh
)
导体棒在有界磁场中运动，速度从v0/ 减小到v2 ，克服安培力做功为
W = mv0/2 一 mv2 (2) = 3mgh
此过程中电阻 R 上产生的焦耳热为
Q = I 2 (I)22 (R)R (t)t .W = 2 (3)mgh ...........................7 分
答案第 4页，共 4页