【解析】广西三新联盟2022-2023学年高二下学期5月联考物理试题

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广西三新联盟2022-2023学年高二下学期5月联考物理试题

一、单选题

1．下列物理现象的描述错误的是（）

A．天鹅湖湖面上飘着的落叶同时参与几列水波的振动，落叶的振动位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和

B．天鹅湖的水波可以绕过芦苇在其后面继续传播，说明水波发生了明显衍射

C．坐在教室里的同学看不见生物园中的波兰鸡，却能够听到它们的叫声，这是声音的干涉现象

D．有的同学为了更好地欣赏音乐而戴上降噪耳机，这是利用了波的干涉原理

【答案】C

【知识点】波的衍射现象；波的叠加；声波及其应用

【解析】【解答】A.根据波的叠加可知，质点的振动位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和，A不符合题意；

B.水塘中的水波能够绕过芦苇等障碍物继续传播，是由于波的衍射造成的，B不符合题意；

C.坐在教室里的同学看不见生物园中的波兰鸡，却能够听到它们的叫声，这是声音绕过障碍物传播的现象，是声音的衍射现象，C符合题意；

D.主动降噪功能的耳机其工作原理是通过麦克风采集噪声样本，利用降噪系统产生与噪音匹配的反向声波，两个声波发生干涉，起到减弱甚至抵消噪声的目的，所以降噪耳机利用的干涉的原理，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据波的叠加原理分析水中质点的振动；根据波的衍射原理分析水波和声波绕过障碍物传播的现象；根据干涉原理分析降噪耳机。

2．汽车安全性能是如今衡量汽车品质的重要标志，安全气囊是否爆开、安全带是否发挥作用、挡风玻璃是否破碎等都是汽车碰撞实验中技术人员需要查看的数据。如图所示，在某次汽车正面碰撞测试中，汽车以72km/h的速度发生碰撞。车内假人的质量为50kg，使用安全带时，假人用时0.8s停下；不使用安全带时，假人与前方碰撞，用时0.2s停下。以下说法正确的是（）

A．碰撞过程中，汽车和假人的总动量守恒

B．不使用安全带时，假人动量变化量较大

C．使用安全带时，假人受到的平均作用力约为1250N

D．不使用安全带时，假人受到的平均作用力约为2500N

【答案】C

【知识点】动量定理

【解析】【解答】A.发生碰撞过程，汽车和假人所受合外力不为零，因此总动量不守恒，A不符合题意；

B.无论是否使用安全带，假人的初动量和末动量不变，假人动量变化量相同，B不符合题意；

C.使用安全带时，根据动量定理可得，C符合题意；

D.不使用安全带时，根据动量定理可得，D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】根据动量守恒条件分析；根据初末动量分析动量变化量；根据动量定理分析使用安全带和不使用安全带时假人受到平均作用力。

3．邕江上的航道灯浮标可以在夜间发光，对夜行的船舶进行指引。它的主要结构为圆柱形的浮标体和上方的航道灯，如图所示。某灯浮标静止在水面上时，水面恰好在O点，若在O点上方一定距离处安装一水位传感器，当水面没过水位传感器时，报警器会持续报警。某时刻由于外力扰动，该浮标突然获得一竖直向上的初速度开始做简谐运动，经过4s后报警器开始报警，再经1s后报警停止，则距离下一次开始报警还要经过的时间是（）

A．6sB．5sC．4sD．1s

【答案】B

【知识点】简谐运动

【解析】【解答】题意可知，浮标体做简谐运动，t=0时刻，浮标体处于平衡位置，经过4s后报警器开始报警，再经1s后报警停止，若浮标获得一竖直方向向上的初速度时，可知水位传感器在水面下的持续时间为1s，则浮标体从水位传感器运动到最高点所用时间为0.5s，设周期为T，则有，解得T=6s，则距离下一次开始报警还要经过的时间为t=T-1s=5s，故B符合题意，ACD不符合题意；

故答案为：B。

【分析】根据题中所给浮标体的运动过程，结合简谐运动中的时间对称性的特点得出振动周期，再求出距离下一次开始报警还要经过的时间。

4．如图甲所示，将线圈套在长玻璃管下端，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像。下列说法正确的是（）

A．t1~t2时间内，磁铁受到线圈的作用力方向先向上后向下

B．t2时刻穿过线圈的磁通量为0

C．若将磁铁两极翻转后重复实验，将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流

D．若将线圈到玻璃管上端的距离增大，线图中产生的电流峰值不变

【答案】C

【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律；电磁感应在生活中的应用

【解析】【解答】A.根据楞次定律的来拒去留，可知时间内，磁铁受到线圈的作用力方向向上，A不符合题意；

B.由乙图可知，时刻感应电流为零，则感应电动势为零，由法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率为零，由图乙中感应电流的方向变化可知，时刻强磁铁恰好运动到线圈处，此时穿过线圈的磁通量最大，B不符合题意；

C.根据楞次定律，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。可知若将磁铁两极翻转后重复实验，磁场方向相反，则磁场的变化也随之相反，产生的感应电流的方向也相反，即先产生负向感应电流，后产生正向感应电流，C符合题意；

D.若将线圈到玻璃管上端的距离增大，可知强磁铁穿过线圈的速度将增大，磁通量变化率增大，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的最大值将增大，线图中产生的电流峰值也将增大，D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】根据楞次定律的来拒去留分析磁铁受到线圈的作用力方向；由法拉第电磁感应定律分析感应电流为零时的磁通量；根据楞次定律分析磁场反向后感应电流的方向；由线圈到玻璃管上端距离的变化分析磁铁穿过线圈过程磁通量变化率的变化情况，得到感应电动势的变化情况，再分析感应电流的变化情况。

5．某实验小组设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈M、N水平固定，圆线圈P与M、N共轴且平行等距。初始时，线圈M、N通以等大反向的电流后，在线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P无电流时天平平衡。当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，从上往下看，可行的办法是（）

A．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入顺时针方向电流

B．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入逆时针方向电流

C．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入逆时针方向电流

D．无论P处磁场方向沿半径向内或向外，在P中通入顺时针方向电流均可

【答案】B

【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用

【解析】【解答】AB.当左托盘放入重物后，需要线圈P需要受到竖直向下的安培力，线圈P才可能停在原位置，若P处磁场方向沿半径向外，由左手定则可知，可在P中通入逆时针电流，A不符合题意，B符合题意；

CD.同理，若P处磁场方向沿半径向内，由左手定则可知，可在P中通入顺时针电流，CD不符合题意；

故答案为：B。

【分析】根据左手定则分析P处磁场方向与线圈P中的电流方向。

6．卡塔尔世界杯聚集来自世界各地的球迷，为了保障球迷安全，储备了大量的氧气瓶，赛前医疗团队对氧气瓶做检测时，发现一氧气瓶内氧气的气压随温度变化的p-T图如图所示，瓶内氧气视为理想气体，p-T图像从1→2→3的过程中，下列说法正确的是（）

A．1→2过程正在灌气

B．1→2过程中瓶内每个氧气分子做无规则热运动速率均减小

C．3状态的气体密度比1状态时大

D．2→3过程中气体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数增大

【答案】D

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等容变化及查理定律；气体热现象的微观意义

【解析】【解答】A.由图可知1→2过程p-T图像斜率变小，根据可知气体的体积变大，1→2过程应该正在放气，故A错误；

B.由图可知1→2过程温度变小，则气体分子平均动能减小，但不是瓶内每个氧气分子做无规则热运动速率均减小，故B错误；

C.根据理想气体状态方程，由图可知，可得，气体质量不变，可知气体3状态的气体密度比1状态时小，故C错误；

D.2→3过程体积不变，气体压强增大，根据压强的微观意义可知体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数增大。

故答案为：D。

【分析】1→2过程首先由过原点倾斜直线的斜率倒数等于气体体积判断气体的体积变大，知道此过程在放气；虽然1→2过程温度变小，但注意是气体分子的平均动能变小，而不是单独某个氧气分子无规则热运动速率变小，注意温度的微观意义具有统计意义；状态1和状态3首先比较出体积大小关系，再利用质量不变判断出哪个状态密度大；2→3过程首先判断出体积不变，气体压强增大，根据压强的微观意义可知体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数增大。

7．无线充电技术的应用，让手机摆脱了充电线的牵制，手机使用者做到了“随用随拿，随放随充”。无线充电器简化示意图如图所示，其主要部件为发射线圈和接收线圈，工作原理与理想变压器相同。已知某款手机的无线快充充电器充电功率为17W，发射线圈与接收线圈的匝数比为10：1，CD端的输出电流（A），则下列说法正确的是（）

A．发射线圈中电流的周期为0.01秒

B．从AB端向发射线圈输入的功率为1.7W

C．发射线圈AB端输入电流的有效值为0.4A

D．发射线圈AB端的电压为4.25V

【答案】C

【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值

【解析】【解答】A.由CD端的输出电流可知，，可得发射线圈中电流的周期为，A不符合题意；

B.理想变压器输入功率与输出功率相等，则从AB端向发射线圈输入的功率为17W，B不符合题意；

C.CD端的输出电流有效值为，由理想变压器电流与匝数的关系可得发射线圈AB端输入电流的有效值为，C符合题意；

D.发射线圈AB端的电压为，D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】由求解发射线圈中电流的周期；根据理想变压器输入功率与输出功率相等，求解发射线圈的输入功率；根据求解发射线圈AB端输入电流的有效值；由P=UI计算发射线圈AB端的电压。

8．对于以下的光学现象说法中正确的是（）

A．图甲是双缝干涉示意图，若只将光源由红色光改为绿色光，P0、P1两相邻亮条纹间距离x增大

B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，下图对应光的波长较短

C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的

D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波

【答案】B

【知识点】光的双缝干涉；薄膜干涉；光的衍射；光的偏振现象

【解析】【解答】A.根据可知，若只将光源由红色光改为绿色光，波长变短，相邻亮条纹间距离将减小，A不符合题意；

B.在狭缝宽度相同情况下，波长越长，衍射现象越明显，可知上图对应的光波长较长，下图对应的光波长较短，B符合题意；

C.由图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，C不符合题意；

D.缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，说明光具有偏振现象，表明光波是横波，D不符合题意；

故答案为：B。

【分析】由分析相邻条纹间距变化；根据发生明显衍射现象的条件分析；由薄膜干涉的原理分析；光的偏振现象说明光是横波。

二、多选题

9．关于固体与液体，下列说法正确的有（）

A．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体

B．食盐在熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体

C．太空授课失重环境下的“液桥”现象（图1）说明表面张力方向与液体表面垂直

D．合格的一次性医用外科口罩内侧水滴成扁球状（图2）说明照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏

【答案】B,D

【知识点】晶体和非晶体；液体的表面张力

【解析】【解答】A.单晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属有可能是多晶体也有可能是非晶体，A不符合题意；

B.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐有固定熔点，所以食盐是晶体，B符合题意；

C.液体表面张力的原因是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，使液体表面具有收缩的趋势，它的方向跟液面相切，C不符合题意；

D.小水滴为扁球状是由于重力和液体表面张力造成的，而表面张力是由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离产生，D符合题意；

故答案为：BD。

【分析】只有单晶体具有规则的几何形状；晶体由固定熔点，非晶体没有固定熔点；根据表面张力的成因分析张力方向和表面分子间距与内部分子间距的关系。

10．（2023高二上·荆州期末）2022年11月22日，所罗门群岛发生了7.0级地震。地震引发了海啸。假设图（a）是发生海啸时一列沿海面传播的水面波在t=0.05s时刻的波形图，图（b）是波上质点P的振动图像，下列说法正确的是（）

A．波正沿x轴正方向运动

B．该列波的传播速度为10m/s

C．质点P从t=0.05s到t=0.25s过程运动路程6m

D．平衡位置在原点O的质点和质点P的运动方向始终相反

【答案】A,C

【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系

【解析】【解答】A．由图（b）可知，t=0.05s时刻质点P向上运动，则波沿x轴正方向运动，A符合题意；

B．由图可知，波长为12m、周期为0.6s，则波速为，B不符合题意；

C．质点P从t=0.05s到t=0.25s过程中，质点从y=3m处向上运动到正向最大位移处再返回到y=3m处，所以质点的运动路程6m，C符合题意；

D．平衡位置在原点O的质点和质点P小于半个波长，运动方向有时相同，有时相反，D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】根据质点的振动方向和波的传播方向之间的关系，通过波长和波速之间的关系得出该波传播的速度，路程是物体运动轨迹的长度。

三、单选题

11．张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（）

A．发电机输出的电压为2πNBSz

B．发电机输出交变电流的频率为nz

C．变压器原、副线圈的匝数比为

D．发电机产生的瞬时电动势

【答案】B

【知识点】交变电流的产生及规律；变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用

【解析】【解答】B.风轮机叶片转速为每秒z转，升速齿轮箱与发电机线圈转速比为，故发电机线圈的转速为nz，可得输出交变电流的频率为，B符合题意；

A.线圈转动的角速度为，故线圈产生的交流电的最大值为，输出电压的有效值为，A不符合题意；

C.变压器原、副线圈的匝数比为，C不符合题意；

D.发电机产生的瞬时电动势为，D不符合题意；

故答案为：B。

【分析】由发动机转速求出交变电流的频率；根据最大感应电动势的公式和最大值与有效值的关系式求出发电机输出的电压；由理想变压器电压与匝数的关系式求出变压器原、副线圈匝数比；根据公式写出发电机产生的瞬时电动势的表达式。

四、多选题

12．在半导体芯片制造过程中，通过注入离子改变材料的导电性能，它是芯片制造中一道重要的工序。为了精准注入离子，需要在有限的特定空间内加以电磁场，对离子的运动进行调控。如图为其中一个模型，一边长为0.64m的正方形abcd内存在一垂直纸面的匀强磁场，在正方形的正中心有一离子发射源，可向纸面内任何方向发射初速度为，比荷为的正离子，改变磁场的大小和方向，可使离子到达相应的位置。关于离子在磁场中的运动说法正确的是（）

A．为使这些正离子都不能穿出该磁场，则该磁场的磁感应强度

B．为使这些正离子都不能穿出该磁场，则该磁场的磁感应强度

C．若磁感应强度为，离子在磁场运动的最短时间为

D．若磁感应强度垂直纸面向里且大小为，bc边有离子射出的宽度为0.24m

【答案】A,C

【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动

【解析】【解答】AB.当粒子轨迹刚好与边界相切不射出磁场，离子恰好都不能穿出。如图所示

根据几何关系可得，要使这些正离子都不能穿出该磁场，半径满足，根据，得，故A正确，B错误；

C.若磁感应强度为，由得R=0.32m，运动时间最短的粒子在磁场中弦长最短，轨迹如图

此时圆心角为60o，离子在磁场运动短时间，故C正确；

D.若磁感应强度垂直纸面向里且大小为，粒子运动半径为，bc边有离子射出范围上端为相切，下边界为圆直径交点。轨迹如图

根据几何关系可得：，故D错误。

故答案为：AC。

【分析】AB两项，当离子轨迹刚好与边界相切不射出磁场，离子恰好都不能穿出，画出轨迹图找出半径满足的条件，再根据洛伦兹力提供向心力可以找出磁感应强度要满足的条件；C选项，当磁感应强度为时，由洛伦兹力提供向心力得出此时圆周运动的半径，运动时间最短的离子在磁场中弦长最短，画出离子此时的轨迹图，找到圆心角，利用就可以得出离子在磁场中运动的最短时间；若磁感应强度为，则圆周运动的半径为0.2m，找出离子从bc边离开的最高点即为轨迹与bc边相切，从bc边离开的最低点为转过半周，画图，找出几何关系就可以得到从bc射出的宽度。

五、实验题

13．在“用单摆测量重力加速度”实验中。

（1）用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图所示，则摆球直径d=cm。

（2）摆球摆动稳定后，某同学通过测量30次全振动的时间来测定单摆的周期T，他在单摆经过平衡位置时按下秒表记为“1”，若同方向再次经过平衡位置时记为“2”，在数到“30”时停止秒表，读出这段时间t，算出周期。其他操作步骤均正确。多次改变摆长时，他均按此方法记录多组数据，并绘制了T2-L图像，则他绘制的图像可能是。

（3）按照（2）中的操作，此同学算得的重力加速度值将。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）

【答案】（1）1.84

（2）D

（3）偏大

【知识点】单摆及其回复力与周期

【解析】【解答】（1）游标卡尺的分度值为0.1mm，需要估读到分度值的本位，则d=1.8cm+4×0.1mm=1.84cm；

故答案为：1.84。

（2）根据单摆周期公式可得，可知T2-L图像为过原点的倾斜直线。

故答案为：D。

（3）由上面可得，测量周期时，按照（2）中的操作把29次全振动误认为是30次全振动，所测周期T偏小，所测重力加速度g偏大。

故答案为：偏大。

【分析】本题考查了“用单摆测量重力加速度”实验。

（1）用游标卡尺测量读数时，要看清楚是多少分度，游标卡尺的读数等于主尺的读数加上对齐格数乘以精度；

（2）利用单摆周期公式变形出T2与L之间的方程关系，发现两者之间成正比，图像为一条过原点的倾斜直线；

（3）根据单摆周期公式反推出重力加速度g的表达式，可看到T偏小的话，gj将偏大，按照（2）中的操作把29次全振动误认为是30次全振动，所测周期T偏小，所测重力加速度g偏大。

14．压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。按供电方式分为压阻型和压电型传感器，前者是被动供电的，需要有外电源，后者是传感器自身可以产生电压，不需要外加电源。为了探究某压电型压力传感器的输出电流与其所受正压力之间的关系，某兴趣小组的同学做了如下实验，将压力传感器水平放置，接入如图甲所示的电路，其上放置一与压力传感器上表面面积接近的平整薄硬木板（使压力传感器上表面受力均匀），电流表是量程为0~1mA、内阻为10Ω的灵敏电流表。当在木板上放置重物时，因为压力传感器受到正压力，其两端将产生输出电压，此时压力传感器相当于不计内阻的电源，记录放置不同数量的重物产生的压力F与此时通过电流表的电流I，并绘制I-F图像，已知重物的质量均相同，压力传感器产生的输出电压与受到的正压力成正比。

（1）测量结束后得到重物个数与所读的电流表示数之间的关系如表格所示，表中记录数据存在错误的一组是第组（填重物个数，重物个数即为实验组数）。

重物个数n/个12345

电流表示数I/mA0.220.430.60.841.00

（2）根据表格中的数据在图乙所示坐标系中描绘出电流随重物个数变化的图线，图线不过原点的原因是。

（3）通过查询实验所用压力传感器的参数，发现铭牌上的参数显示其正常工作压力范围为0~500N，对应输出电压范围为0~5V。而实验室只提供5个100g的重物，取，若忽略薄硬木板的质量，则要想使重物全部放入时灵敏电流表恰好满偏，则电阻R的阻值应为Ω。

【答案】（1）3

（2）；薄硬木板对压力传感器产生压力

（3）40

【知识点】闭合电路的欧姆定律；常见传感器的工作原理及应用

【解析】【解答】（1）通过观察五组电流数据中有四组数据读到了0.01mA，说明该电流表的最小分度值为0.1mA，而第3组数据只读到0.1mA，说明第3组读数有明显错误；

（2）图像如图所示

设每个重物质量为m，平整薄硬板质量为，压电型传感器受到压力，产生的电动势E满足，根据闭合电路欧姆定律得，联立解得，由此可知不过坐标原点的原因是硬板木板有质量，对压力传感器产生压力；

（3）由题意得500N的压力对应输出电压5V，则在5个砝码（总重力5N）作用下的输出电压为0.05V，则有，联立解得。

【分析】（1）根据表中数据分析电流表的最小分度值，确定读数错误的数据；（2）根据描点法作图；推导电流与所放重物个数的关系式，由关系式分析图线不过原点的原因；（3）分析5个砝码全部放入时的输出电压，再由部分电路欧姆定律列式求解电阻R的阻值。

六、解答题

15．某透明介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形直径重合，，半圆形的半径为R，一束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，且E、O两点距离为R，其折射光线恰好平行于AB边。已知光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射，求：

（1）该介质的折射率n；

（2）光线从射入介质到射出圆弧传播的距离和时间。

【答案】（1）解：光路图如图，依题意，则△OEC为等腰三角形，可得

所以入射角为

又可得

所以折射角

得

（2）解：折射光线平行于AB的方向，可得

光在介质内的传播速度

传播的时间为

联立可得

【知识点】光的折射及折射定律

【解析】【分析】（1）首先要画出光的折射光线图，分别利用几何关系找出入射角和出射角的大小，利用折射率求出折射率的大小；

（2）从图中根据几何关系求出在介质中所传播的路线长度，并且由求出光在介质中的传播速度，则利用此长度除以速度即为光线在介质中传播的时间。

16．如图所示，用不可伸长轻绳将物块a悬挂在O点，初始时，轻绳处于水平拉直状态，现将a由静止释放，当物块a下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的物块b发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后b滑行的最大距离，已知a的质量，b的质量是a的3倍，b与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度，求：

（1）碰撞后瞬间物块b速度的大小；

（2）轻绳的长度；

（3）碰后瞬间绳的拉力大小。

【答案】（1）解：设a的质量为m，则b的质量为3m，对物块b碰后由动能定理

解得

（2）解：a球从水平位置摆下的过程

ab碰撞的过程，满足动量守恒，有

根据能量守恒，有

联立解得

（3）解：对a，碰后瞬间在最低点，根据牛顿第二定律，有

解得

【知识点】动能定理的综合应用；碰撞模型

【解析】【分析】（1）根据动能定理列式可求出碰撞后瞬间物块b的速度大小，在此过程只有摩擦力做功，并且摩擦力做负功；

（2）a物块从水平位置摆下的过程中只有重力做功，可以根据动能定理列出第一条式子，接着a物块与b物块发生弹簧碰撞，在碰撞的这一瞬间两者组成的系统动量守恒，机械能也守恒，分别列出动量守恒的式子和机械能守恒的式子，三条式子联立就可以最先求出a物块碰撞前一瞬间的速度大小以及a物块碰撞后一瞬间的速度，再把a物块碰撞前瞬间的速度代回动能定理就可以求出绳子的长度；

（3）对a物块碰撞后瞬间受力分析，列向心力公式就可以求出拉力的大小，注意向心力是由拉力和重力的合力来提供。

17．如图，在水平面内固定一电阻不计、间距为L的U形光滑平行金属导轨，其处于竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨左端接有阻值为R的定值电阻，一质量为m的金属杆放在导轨上，金属杆单位长度的电阻为r0。金属杆在水平外力作用下以速度v向右做匀速直线运动，金属杆始终与导轨垂直且接触良好。

（1）求金属杆中的电流I和水平外力F的大小；

（2）金属杆以速度v匀速运动时，其内自由电子沿杆定向移动的平均速率为u0。设金属杆单位体积内做定向移动的自由电子总量保持不变。某时刻撤去外力，经过一段时间，自由电子沿金属杆定向移动的速率变为，求这段时间内电阻R上产生的焦耳热Q。

【答案】（1）解：金属棒切割磁感线产生的感应电动势

则金属杆中的电流

又有金属杆内阻

得电流大小

由题知，金属杆在水平外力与安培力的共同作用下向右做匀速直线运动则有

即

（2）解：设金属杆内单位体积的自由电子数为n，金属杆的横截面积为S，则金属杆在水平外力作用下以速度v向右做匀速直线运动时的电流由微观表示为

解得

可见，当电子沿金属杆定向移动的速率变为时，有

解得，

根据能量守恒定律有

定值电阻R上的焦耳热

解得

【知识点】电流的微观表达式及其应用；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题

【解析】【分析】（1）金属杆在拉力的作用下向右切割磁感线运动，利用动生电动势的公式结合闭合回路的欧姆定律就可以求出回路感应电流的大小，由于金属杆做匀速直线运动，所以水平拉力等于安培力，而安培力，把电流代入就可以求出安培力的表达式即水平拉力的表达式；

（2）首先要设金属杆内单位体积的自由电子数为n，金属杆的横截面积为S，找出金属杆中的电流在金属杆以速度v向右做匀速直线运动时的微观表示，并且联立电流在闭合电路欧姆定律中的式子表示，得出电子沿金属杆定向移动的速率变为原先的三分之一时，金属杆的瞬时速度也变为v的三分之一。由此已知金属杆的初速度和末速度，根据能量守恒定律得出回路产生的热量，再结合定值电阻R产生的热量在整个回路所占的比例求出定值电阻在这个过程中产生的热量。

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广西三新联盟2022-2023学年高二下学期5月联考物理试题

一、单选题

1．下列物理现象的描述错误的是（）

A．天鹅湖湖面上飘着的落叶同时参与几列水波的振动，落叶的振动位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和

B．天鹅湖的水波可以绕过芦苇在其后面继续传播，说明水波发生了明显衍射

C．坐在教室里的同学看不见生物园中的波兰鸡，却能够听到它们的叫声，这是声音的干涉现象

D．有的同学为了更好地欣赏音乐而戴上降噪耳机，这是利用了波的干涉原理

2．汽车安全性能是如今衡量汽车品质的重要标志，安全气囊是否爆开、安全带是否发挥作用、挡风玻璃是否破碎等都是汽车碰撞实验中技术人员需要查看的数据。如图所示，在某次汽车正面碰撞测试中，汽车以72km/h的速度发生碰撞。车内假人的质量为50kg，使用安全带时，假人用时0.8s停下；不使用安全带时，假人与前方碰撞，用时0.2s停下。以下说法正确的是（）

A．碰撞过程中，汽车和假人的总动量守恒

B．不使用安全带时，假人动量变化量较大

C．使用安全带时，假人受到的平均作用力约为1250N

D．不使用安全带时，假人受到的平均作用力约为2500N

3．邕江上的航道灯浮标可以在夜间发光，对夜行的船舶进行指引。它的主要结构为圆柱形的浮标体和上方的航道灯，如图所示。某灯浮标静止在水面上时，水面恰好在O点，若在O点上方一定距离处安装一水位传感器，当水面没过水位传感器时，报警器会持续报警。某时刻由于外力扰动，该浮标突然获得一竖直向上的初速度开始做简谐运动，经过4s后报警器开始报警，再经1s后报警停止，则距离下一次开始报警还要经过的时间是（）

A．6sB．5sC．4sD．1s

4．如图甲所示，将线圈套在长玻璃管下端，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像。下列说法正确的是（）

A．t1~t2时间内，磁铁受到线圈的作用力方向先向上后向下

B．t2时刻穿过线圈的磁通量为0

C．若将磁铁两极翻转后重复实验，将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流

D．若将线圈到玻璃管上端的距离增大，线图中产生的电流峰值不变

5．某实验小组设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈M、N水平固定，圆线圈P与M、N共轴且平行等距。初始时，线圈M、N通以等大反向的电流后，在线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P无电流时天平平衡。当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，从上往下看，可行的办法是（）

A．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入顺时针方向电流

B．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入逆时针方向电流

C．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入逆时针方向电流

D．无论P处磁场方向沿半径向内或向外，在P中通入顺时针方向电流均可

6．卡塔尔世界杯聚集来自世界各地的球迷，为了保障球迷安全，储备了大量的氧气瓶，赛前医疗团队对氧气瓶做检测时，发现一氧气瓶内氧气的气压随温度变化的p-T图如图所示，瓶内氧气视为理想气体，p-T图像从1→2→3的过程中，下列说法正确的是（）

A．1→2过程正在灌气

B．1→2过程中瓶内每个氧气分子做无规则热运动速率均减小

C．3状态的气体密度比1状态时大

D．2→3过程中气体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数增大

7．无线充电技术的应用，让手机摆脱了充电线的牵制，手机使用者做到了“随用随拿，随放随充”。无线充电器简化示意图如图所示，其主要部件为发射线圈和接收线圈，工作原理与理想变压器相同。已知某款手机的无线快充充电器充电功率为17W，发射线圈与接收线圈的匝数比为10：1，CD端的输出电流（A），则下列说法正确的是（）

A．发射线圈中电流的周期为0.01秒

B．从AB端向发射线圈输入的功率为1.7W

C．发射线圈AB端输入电流的有效值为0.4A

D．发射线圈AB端的电压为4.25V

8．对于以下的光学现象说法中正确的是（）

A．图甲是双缝干涉示意图，若只将光源由红色光改为绿色光，P0、P1两相邻亮条纹间距离x增大

B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，下图对应光的波长较短

C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的

D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波

二、多选题

9．关于固体与液体，下列说法正确的有（）

A．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体

B．食盐在熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体

C．太空授课失重环境下的“液桥”现象（图1）说明表面张力方向与液体表面垂直

D．合格的一次性医用外科口罩内侧水滴成扁球状（图2）说明照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏

10．（2023高二上·荆州期末）2022年11月22日，所罗门群岛发生了7.0级地震。地震引发了海啸。假设图（a）是发生海啸时一列沿海面传播的水面波在t=0.05s时刻的波形图，图（b）是波上质点P的振动图像，下列说法正确的是（）

A．波正沿x轴正方向运动

B．该列波的传播速度为10m/s

C．质点P从t=0.05s到t=0.25s过程运动路程6m

D．平衡位置在原点O的质点和质点P的运动方向始终相反

三、单选题

11．张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（）

A．发电机输出的电压为2πNBSz

B．发电机输出交变电流的频率为nz

C．变压器原、副线圈的匝数比为

D．发电机产生的瞬时电动势

四、多选题

12．在半导体芯片制造过程中，通过注入离子改变材料的导电性能，它是芯片制造中一道重要的工序。为了精准注入离子，需要在有限的特定空间内加以电磁场，对离子的运动进行调控。如图为其中一个模型，一边长为0.64m的正方形abcd内存在一垂直纸面的匀强磁场，在正方形的正中心有一离子发射源，可向纸面内任何方向发射初速度为，比荷为的正离子，改变磁场的大小和方向，可使离子到达相应的位置。关于离子在磁场中的运动说法正确的是（）

A．为使这些正离子都不能穿出该磁场，则该磁场的磁感应强度

B．为使这些正离子都不能穿出该磁场，则该磁场的磁感应强度

C．若磁感应强度为，离子在磁场运动的最短时间为

D．若磁感应强度垂直纸面向里且大小为，bc边有离子射出的宽度为0.24m

五、实验题

13．在“用单摆测量重力加速度”实验中。

（1）用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图所示，则摆球直径d=cm。

（2）摆球摆动稳定后，某同学通过测量30次全振动的时间来测定单摆的周期T，他在单摆经过平衡位置时按下秒表记为“1”，若同方向再次经过平衡位置时记为“2”，在数到“30”时停止秒表，读出这段时间t，算出周期。其他操作步骤均正确。多次改变摆长时，他均按此方法记录多组数据，并绘制了T2-L图像，则他绘制的图像可能是。

（3）按照（2）中的操作，此同学算得的重力加速度值将。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）

14．压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。按供电方式分为压阻型和压电型传感器，前者是被动供电的，需要有外电源，后者是传感器自身可以产生电压，不需要外加电源。为了探究某压电型压力传感器的输出电流与其所受正压力之间的关系，某兴趣小组的同学做了如下实验，将压力传感器水平放置，接入如图甲所示的电路，其上放置一与压力传感器上表面面积接近的平整薄硬木板（使压力传感器上表面受力均匀），电流表是量程为0~1mA、内阻为10Ω的灵敏电流表。当在木板上放置重物时，因为压力传感器受到正压力，其两端将产生输出电压，此时压力传感器相当于不计内阻的电源，记录放置不同数量的重物产生的压力F与此时通过电流表的电流I，并绘制I-F图像，已知重物的质量均相同，压力传感器产生的输出电压与受到的正压力成正比。

（1）测量结束后得到重物个数与所读的电流表示数之间的关系如表格所示，表中记录数据存在错误的一组是第组（填重物个数，重物个数即为实验组数）。

重物个数n/个12345

电流表示数I/mA0.220.430.60.841.00

（2）根据表格中的数据在图乙所示坐标系中描绘出电流随重物个数变化的图线，图线不过原点的原因是。

（3）通过查询实验所用压力传感器的参数，发现铭牌上的参数显示其正常工作压力范围为0~500N，对应输出电压范围为0~5V。而实验室只提供5个100g的重物，取，若忽略薄硬木板的质量，则要想使重物全部放入时灵敏电流表恰好满偏，则电阻R的阻值应为Ω。

六、解答题

15．某透明介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形直径重合，，半圆形的半径为R，一束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，且E、O两点距离为R，其折射光线恰好平行于AB边。已知光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射，求：

（1）该介质的折射率n；

（2）光线从射入介质到射出圆弧传播的距离和时间。

16．如图所示，用不可伸长轻绳将物块a悬挂在O点，初始时，轻绳处于水平拉直状态，现将a由静止释放，当物块a下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的物块b发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后b滑行的最大距离，已知a的质量，b的质量是a的3倍，b与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度，求：

（1）碰撞后瞬间物块b速度的大小；

（2）轻绳的长度；

（3）碰后瞬间绳的拉力大小。

17．如图，在水平面内固定一电阻不计、间距为L的U形光滑平行金属导轨，其处于竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨左端接有阻值为R的定值电阻，一质量为m的金属杆放在导轨上，金属杆单位长度的电阻为r0。金属杆在水平外力作用下以速度v向右做匀速直线运动，金属杆始终与导轨垂直且接触良好。

（1）求金属杆中的电流I和水平外力F的大小；

（2）金属杆以速度v匀速运动时，其内自由电子沿杆定向移动的平均速率为u0。设金属杆单位体积内做定向移动的自由电子总量保持不变。某时刻撤去外力，经过一段时间，自由电子沿金属杆定向移动的速率变为，求这段时间内电阻R上产生的焦耳热Q。

答案解析部分

1．【答案】C

【知识点】波的衍射现象；波的叠加；声波及其应用

【解析】【解答】A.根据波的叠加可知，质点的振动位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和，A不符合题意；

B.水塘中的水波能够绕过芦苇等障碍物继续传播，是由于波的衍射造成的，B不符合题意；

C.坐在教室里的同学看不见生物园中的波兰鸡，却能够听到它们的叫声，这是声音绕过障碍物传播的现象，是声音的衍射现象，C符合题意；

D.主动降噪功能的耳机其工作原理是通过麦克风采集噪声样本，利用降噪系统产生与噪音匹配的反向声波，两个声波发生干涉，起到减弱甚至抵消噪声的目的，所以降噪耳机利用的干涉的原理，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据波的叠加原理分析水中质点的振动；根据波的衍射原理分析水波和声波绕过障碍物传播的现象；根据干涉原理分析降噪耳机。

2．【答案】C

【知识点】动量定理

【解析】【解答】A.发生碰撞过程，汽车和假人所受合外力不为零，因此总动量不守恒，A不符合题意；

B.无论是否使用安全带，假人的初动量和末动量不变，假人动量变化量相同，B不符合题意；

C.使用安全带时，根据动量定理可得，C符合题意；

D.不使用安全带时，根据动量定理可得，D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】根据动量守恒条件分析；根据初末动量分析动量变化量；根据动量定理分析使用安全带和不使用安全带时假人受到平均作用力。

3．【答案】B

【知识点】简谐运动

【解析】【解答】题意可知，浮标体做简谐运动，t=0时刻，浮标体处于平衡位置，经过4s后报警器开始报警，再经1s后报警停止，若浮标获得一竖直方向向上的初速度时，可知水位传感器在水面下的持续时间为1s，则浮标体从水位传感器运动到最高点所用时间为0.5s，设周期为T，则有，解得T=6s，则距离下一次开始报警还要经过的时间为t=T-1s=5s，故B符合题意，ACD不符合题意；

故答案为：B。

【分析】根据题中所给浮标体的运动过程，结合简谐运动中的时间对称性的特点得出振动周期，再求出距离下一次开始报警还要经过的时间。

4．【答案】C

【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律；电磁感应在生活中的应用

【解析】【解答】A.根据楞次定律的来拒去留，可知时间内，磁铁受到线圈的作用力方向向上，A不符合题意；

B.由乙图可知，时刻感应电流为零，则感应电动势为零，由法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率为零，由图乙中感应电流的方向变化可知，时刻强磁铁恰好运动到线圈处，此时穿过线圈的磁通量最大，B不符合题意；

C.根据楞次定律，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。可知若将磁铁两极翻转后重复实验，磁场方向相反，则磁场的变化也随之相反，产生的感应电流的方向也相反，即先产生负向感应电流，后产生正向感应电流，C符合题意；

D.若将线圈到玻璃管上端的距离增大，可知强磁铁穿过线圈的速度将增大，磁通量变化率增大，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的最大值将增大，线图中产生的电流峰值也将增大，D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】根据楞次定律的来拒去留分析磁铁受到线圈的作用力方向；由法拉第电磁感应定律分析感应电流为零时的磁通量；根据楞次定律分析磁场反向后感应电流的方向；由线圈到玻璃管上端距离的变化分析磁铁穿过线圈过程磁通量变化率的变化情况，得到感应电动势的变化情况，再分析感应电流的变化情况。

5．【答案】B

【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用

【解析】【解答】AB.当左托盘放入重物后，需要线圈P需要受到竖直向下的安培力，线圈P才可能停在原位置，若P处磁场方向沿半径向外，由左手定则可知，可在P中通入逆时针电流，A不符合题意，B符合题意；

CD.同理，若P处磁场方向沿半径向内，由左手定则可知，可在P中通入顺时针电流，CD不符合题意；

故答案为：B。

【分析】根据左手定则分析P处磁场方向与线圈P中的电流方向。

6．【答案】D

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等容变化及查理定律；气体热现象的微观意义

【解析】【解答】A.由图可知1→2过程p-T图像斜率变小，根据可知气体的体积变大，1→2过程应该正在放气，故A错误；

B.由图可知1→2过程温度变小，则气体分子平均动能减小，但不是瓶内每个氧气分子做无规则热运动速率均减小，故B错误；

C.根据理想气体状态方程，由图可知，可得，气体质量不变，可知气体3状态的气体密度比1状态时小，故C错误；

D.2→3过程体积不变，气体压强增大，根据压强的微观意义可知体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数增大。

故答案为：D。

【分析】1→2过程首先由过原点倾斜直线的斜率倒数等于气体体积判断气体的体积变大，知道此过程在放气；虽然1→2过程温度变小，但注意是气体分子的平均动能变小，而不是单独某个氧气分子无规则热运动速率变小，注意温度的微观意义具有统计意义；状态1和状态3首先比较出体积大小关系，再利用质量不变判断出哪个状态密度大；2→3过程首先判断出体积不变，气体压强增大，根据压强的微观意义可知体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数增大。

7．【答案】C

【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值

【解析】【解答】A.由CD端的输出电流可知，，可得发射线圈中电流的周期为，A不符合题意；

B.理想变压器输入功率与输出功率相等，则从AB端向发射线圈输入的功率为17W，B不符合题意；

C.CD端的输出电流有效值为，由理想变压器电流与匝数的关系可得发射线圈AB端输入电流的有效值为，C符合题意；

D.发射线圈AB端的电压为，D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】由求解发射线圈中电流的周期；根据理想变压器输入功率与输出功率相等，求解发射线圈的输入功率；根据求解发射线圈AB端输入电流的有效值；由P=UI计算发射线圈AB端的电压。

8．【答案】B

【知识点】光的双缝干涉；薄膜干涉；光的衍射；光的偏振现象

【解析】【解答】A.根据可知，若只将光源由红色光改为绿色光，波长变短，相邻亮条纹间距离将减小，A不符合题意；

B.在狭缝宽度相同情况下，波长越长，衍射现象越明显，可知上图对应的光波长较长，下图对应的光波长较短，B符合题意；

C.由图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，C不符合题意；

D.缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，说明光具有偏振现象，表明光波是横波，D不符合题意；

故答案为：B。

【分析】由分析相邻条纹间距变化；根据发生明显衍射现象的条件分析；由薄膜干涉的原理分析；光的偏振现象说明光是横波。

9．【答案】B,D

【知识点】晶体和非晶体；液体的表面张力

【解析】【解答】A.单晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属有可能是多晶体也有可能是非晶体，A不符合题意；

B.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐有固定熔点，所以食盐是晶体，B符合题意；

C.液体表面张力的原因是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，使液体表面具有收缩的趋势，它的方向跟液面相切，C不符合题意；

D.小水滴为扁球状是由于重力和液体表面张力造成的，而表面张力是由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离产生，D符合题意；

故答案为：BD。

【分析】只有单晶体具有规则的几何形状；晶体由固定熔点，非晶体没有固定熔点；根据表面张力的成因分析张力方向和表面分子间距与内部分子间距的关系。

10．【答案】A,C

【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系

【解析】【解答】A．由图（b）可知，t=0.05s时刻质点P向上运动，则波沿x轴正方向运动，A符合题意；

B．由图可知，波长为12m、周期为0.6s，则波速为，B不符合题意；

C．质点P从t=0.05s到t=0.25s过程中，质点从y=3m处向上运动到正向最大位移处再返回到y=3m处，所以质点的运动路程6m，C符合题意；

D．平衡位置在原点O的质点和质点P小于半个波长，运动方向有时相同，有时相反，D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】根据质点的振动方向和波的传播方向之间的关系，通过波长和波速之间的关系得出该波传播的速度，路程是物体运动轨迹的长度。

11．【答案】B

【知识点】交变电流的产生及规律；变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用

【解析】【解答】B.风轮机叶片转速为每秒z转，升速齿轮箱与发电机线圈转速比为，故发电机线圈的转速为nz，可得输出交变电流的频率为，B符合题意；

A.线圈转动的角速度为，故线圈产生的交流电的最大值为，输出电压的有效值为，A不符合题意；

C.变压器原、副线圈的匝数比为，C不符合题意；

D.发电机产生的瞬时电动势为，D不符合题意；

故答案为：B。

【分析】由发动机转速求出交变电流的频率；根据最大感应电动势的公式和最大值与有效值的关系式求出发电机输出的电压；由理想变压器电压与匝数的关系式求出变压器原、副线圈匝数比；根据公式写出发电机产生的瞬时电动势的表达式。

12．【答案】A,C

【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动

【解析】【解答】AB.当粒子轨迹刚好与边界相切不射出磁场，离子恰好都不能穿出。如图所示

根据几何关系可得，要使这些正离子都不能穿出该磁场，半径满足，根据，得，故A正确，B错误；

C.若磁感应强度为，由得R=0.32m，运动时间最短的粒子在磁场中弦长最短，轨迹如图

此时圆心角为60o，离子在磁场运动短时间，故C正确；

D.若磁感应强度垂直纸面向里且大小为，粒子运动半径为，bc边有离子射出范围上端为相切，下边界为圆直径交点。轨迹如图

根据几何关系可得：，故D错误。

故答案为：AC。

【分析】AB两项，当离子轨迹刚好与边界相切不射出磁场，离子恰好都不能穿出，画出轨迹图找出半径满足的条件，再根据洛伦兹力提供向心力可以找出磁感应强度要满足的条件；C选项，当磁感应强度为时，由洛伦兹力提供向心力得出此时圆周运动的半径，运动时间最短的离子在磁场中弦长最短，画出离子此时的轨迹图，找到圆心角，利用就可以得出离子在磁场中运动的最短时间；若磁感应强度为，则圆周运动的半径为0.2m，找出离子从bc边离开的最高点即为轨迹与bc边相切，从bc边离开的最低点为转过半周，画图，找出几何关