福建省福州市某中学2023-2024学年高二年级下册开学测试物理试卷（解析版）

福建师大附中2023-2024学年高二第二学期开门测试

(考试时间：75分钟)

姓名：座号：班级：

一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。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.在磁感应强度为为、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直于纸面

向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，已知。点的磁感应强度为2稣，不考

虑地磁场的影响，则下列说法中正确的是()

A.b点的磁感应强度为2稣B.c点的磁感应强度等于0

C.b、d两点的磁感应强度方向相反D.°、c两点的磁感应强度大小相等

【答案】B

【解析】

【详解】A.。点的磁感应强度为25°,由由安培定则可知，通电直导线在。点的磁感应强度竖直向上，大

小为稣，则通电直导线在人点的磁感应强度大小也为为，方向水平向左，故6点的磁感应强度为

Bh=J琛+以=

方向左斜上方，故A错误；

BD.通电直导线在c点的磁感应强度大小也为稣，方向向下，故c点的磁感应强度为

BC=B「BO=O

故B正确，D错误；

C.通电直导线在d点的磁感应强度大小也为线，方向水平向右，故d点的磁感应强度为

2=解+就=同0

方向右斜上方，故C错误;

故选B。

2.导体的伏安特性如图所示，图线1表示导体的电阻为为,图线2表示导体的电阻为是叫,则下列说法正

B.将R］与&串联后接于电源上，则它们的电压之比q：。2=3：1

将&与R,并联后接于电源上，则它们的电流比人：A=1：3

D.将鸟与国并联后接于电动势E=6V,内阻,R.25O电源两端，路端电压为4.5V

【答案】D

【解析】

【详解】A.由图像可知，%为1Q,4为3Q，A错误;

B.根据串联电路特点可知，其电压之比等于电阻之比，即

旦1

-旦-

一

B错误；

C.根据并联分流的原则可知

&3

-一--

-1

尺

c错误；

D.根据并联电路特点和闭合电路的欧姆定律可得

I=——A=6A

R+r-+0.25

4

所以外电路的电压

U=E-Ir=(6-6x0.25)V=4.5V

D正确。

故选D。

3.圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，具有相同比荷的两个带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方

向射入磁场。若粒子1射入磁场时的速度大小为匕，离开磁场时速度方向偏转90。，磁场中运动时间为不；

粒子2射入磁场时的速度大小为丫2,偏转情况如图所示，运动时间为弓，不计重力，则（）

A・尸

C.只改变粒子1从M点射入磁场时的速度方向，则该粒子离开磁场时的速度方向一定不与直径MON垂直

D.仅将粒子2从M点射入磁场的速度方向顺时针旋转。角度，且当tan，='—时该粒子在磁场中运动时

间最长

【答案】D

【解析】

【详解】由图可知

A.由洛伦兹力提供向心力

V2

=m——

r

可得

qBr

v=

m

则

21=2L=J_

V2r2

故A错误；

B.粒子在磁场中运动的时间为

00271nlOm

—I~—------------

272万qBqB

可得

r,_6>j_90°_3

「a-6(y-2

故B错误：

C.随意选一条运动轨迹，其中带x的圆形区域有匀强磁场，另一个圆为粒子1的运动轨迹，但此运动轨

迹仅取在圆形区域中的那部分，区域外的那部分只是为方便观察画出，且J为运动轨迹的圆心，连接

。1、。、射入点和射出点，因粒子1半径(与圆形磁场半径相同，则连接起来的图案为菱形，如图所示

因为是菱形，且射入点和圆形磁场圆心的连线在直径MON上，根据几何关系，出射点与。点的连线必定

与直径MQV保持平行，所以出射方向会与。与出射点组成的连线垂直，则出射时的速度方向一定垂直于

直径MON。若选取别的入射方向，同样也会组成菱形，且入射点和。的连线依旧保持水平方向，所以出

射的方向也必定会与直径MON保持垂直，故C错误；

D.对粒子2,连接入射点和出射点组成一条弦，如果出射点在N点，此时的弦最长，为圆的直径，而弦

越长对应的偏转角也就越大，而偏转角越大运动时间也就越长，所以当该粒子从N点射出时，运动时间最

长，由图中几何知识可知，当

tan（7=，=—

小（也R¥—R22

时该粒子在磁场中运动时间最长，故D正确。

故选D。

4.如图所示，仍〃为固定的水平光滑矩形金属导轨，导轨间距为L左右两端接有定值电阻凡和夫2，

&=R?=R,整个装置处于磁感应强度大小为8、方向竖直向下的匀强磁场中•质量为根的导体棒放

在导轨上，棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨与棒的电阻•两根相同的轻质弹簧甲和乙一端固定，

另一端同时与棒的中点连接•初始时刻，两根弹簧恰好处于原长状态，棒获得水平向左的初速度%,第一

次运动至最右端的过程中与产生的电热为。，下列说法中正确的是（）

A,初始时刻棒所受安培力的大小为立为

R

B.棒第一次回到初始位置的时刻，凡的电功率为巴必

R

1

C.棒第一次到达最右端时刻，两根弹簧具有弹性势能的总量为万机7

D.从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的电热大于也

【答案】D

【解析】

T_BLv°_BLv。R2T2

【详解】由F=BIL及一R（~1D,得安培力大小为FA=BIL=".故A错误；由于安培力始终

并一RR

2

对MN做负功，产生焦耳热，由动能定理得：当棒再次回到初始位置时，速度小于vo,棒产生的感应电动

R2r22

势小于BLvo,则AB间电阻R的功率小于巴5,故B错误；由能量守恒得知，当棒第一次达到最右端

R

时，物体的机械能全部转化为整个回路中的焦耳热和甲乙弹簧的弹性势能，两个电阻相同并联，故产生的热

1

量相同，则电路中产生总热量为2Q,所以两根弹簧具有的弹性势能为一根竹9-2。故C错误；由于安培力

2

始终对MN做负功，产生焦耳热，棒第一次达到最左端的过程中，棒平均速度最大，安培力平均值最大，电

路中产生总热量为2Q,从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中；整个回路中产生的焦耳热应大于』x2Q,

3

故D正确.故选D.

【点睛】本题分析系统中能量如何转化是难点，也是关键点，根据导体棒克服安培力做功等于产生的焦耳

热，分析电阻R上产生的热量.

二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部

选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

5.如图所示，A,B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两极中央各有一

个小孔a和b,在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速

度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是（）

A

E—

B-

A.保持S闭合，将A板适当上移

B.保持S闭合，将B板适当下移

C.先断开S,再将A板适当下移

D先断开S,再将B板适当下移

【答案】BC

【解析】

【详解】AB.设释放时，质点与a孔的距离为人两板宽度为d,根据动能定理

mg(h+d)—qU=0

开关闭合，则两板间电势差不变

若将A板上移，设释放点到a孔的距离为"，两板间距为Q',由动能定理

mg(h，+d,_qU=^mv2

因为

h~\-d="+d'

可知

v=0

质点到达b孔的速度为零，然后返回

若将B板下移，设两板间距为4,根据动能定理

mg(h+d])_qU=^mv2

因为

d<4

所以

v>0

即质点能穿过b孔，故A错误，B正确；

CD.根据动能定理

mg(h+d)-qEd=0

断开开关，则电容器的电荷量保持不变，由

C=—,c=-^—,E=—

U4兀kdd

得

E^Q

=sS

可知，电场强度保持不变

若将A板下移，由动能定理

mg(/+d')-qEdr=gmv2

因为

h+d=h'+d，,d'<d

可知

v>0

说明质点能通过b孔

若将B板下移，由动能定理

—mv2

mg(h+d)—qEdi=mgh-[qE-mg)dx=

2

因为

d<dx

可知

v<0

说明质点不能到达b板，故C正确，D错误。

故选BC。

6.在如图甲所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,Ri为定值电阻，&为滑动变阻器，闭合开关

S,在滑动变阻器的滑动触头尸向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中的三条图

线分别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法正确的是（）

A.图线。表示的是电压表Vi的示数的变化情况

B.图线c表示的是电压表V2的示数的变化情况

C.此过程中电压表Vi示数的变化量AC71和电流表A示数的变化量A/的比值的绝对值变大

D.此过程中电压表V3示数的变化量A5和电流表A示数的变化量△/的比值的绝对值不变

【答案】BD

【解析】

【详解】AB.在滑动变阻器的滑动触头尸向上滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电

阻减小，总电流增大，可知路端电压减小，即电压表Vi的示数减小，电压表V2的示数增大，电压表V3的

示数减小，则图线。表示的是电压表V3的示数的变化情况，图线c表示的是电压表V2的示数的变化情况,

A错误,B正确；C.由闭合电路欧姆定律得Ui=E-",贝"义|=r保持不变，C错误；D.由闭合电路欧

A/

姆定律得。3=E—/（r+Ri）,贝IJ|-^|=r+R保持不变，D正确。故选BD。

A/

7.如图所示，矩形线圈。从力在匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO'轴匀速转动。线圈（力的匝数为N,

电阻不计，理想变压器原、副线圈的匝数之比为1:2,定值电阻凡与&的阻值均为尺，所用电表均为理

想交流电表。当线圈abed转动的角速度大小为。时，电压表的示数为U,则（）

01

A.此时电流表的示数为S

R

B.从图示位置（线圈abed与磁场方向平行）开始计时，线圈abed中产生的电动势的瞬时表达式为

e=5y/2Ucoscot

C.在线圈abed转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值为士包

2N①

D.当线圈abed转动的角速度大小为2。时，电压表的示数为2。

【答案】CD

【解析】

【详解】A.流过副线圈的电流

R

根据

A_卫

可知,电流表的示数

,2U

故A错误；

B.变压器中原线圈的电压为Ui,根据

。2“2

可知

电阻R分得的电压

R、

UK=I1R=2U

故线圈。物力产生的感应电动势的有效值为

U有=UI+UR=*

最大值

%=同有=手

故从图示位置开始计时，线圈。灰力中产生的感应电动势的瞬时表达式为

5,

e=-----Ucos必

2

故B错误；

C.根据

Um=NBSGJ

可知

S=U^=542U

Na>2Na)

故C正确；

D.根据

Um=NBSa>

可知，转动角速度加倍，产生的感应电动势加倍，故电压表的示数为2U,故D正确；

故选CD„

8.如图，一个质量为机、带电量为+4的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应

强度为B的匀强磁场中。现给圆环一个水平向右的初速度%，在以后的运动中下列说法正确的是。

耳

XAXXXX5X

1U

X+qXXXXX

A.圆环不可能做加速度增大的减速运动

1

B.圆环克服摩擦力所做的功一定小于一相片9

2

C.圆环可能做匀速直线运动

1m3o2

D.圆环克服摩擦力所做的功可能为大加片-二冬

22q~B?

【答案】CD

【解析】

【详解】A.当

qv°B<mg

圆环做减速运动到停止，速度在减小，洛伦兹力减小，可知此时支持力增大，摩擦力增大，水平方向合外

力增大，加速度增大，圆环做加速度增大的减速运动到停止，故A错误；

B.当

qv0B<mg

圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得

1

-W=0--mv9j

解得

W=gmv；

故B错误；

C.当

qv0B=mg

圆环不收支持力和摩擦力，做匀速直线运功，故c正确；

D.当

qv0B>mg

圆环受到向下的弹力和向左的摩擦力，先做减速运动，当

qv'B-mg

不受摩擦力，做匀速直线运动，得

qB

根据动能定理

22°

解得

zzqD

故D正确。

故选CD„

三、非选择题：共60分。考生根据要求作答。

9.利用如图所示的电路观察电容器的充放电现象。先将选择开关合到“1”，使电容器充电至稳定后进行

如下两种操作：

AZ''Z02

（1）若将开关S合到“2”，则二极管（选填或“。2”）发光（如图中。I通过向上电流时可

发光，反之）；

（2）保持开关S合在“1”，适当增大电容器两极板间距离的过程中，二极管（选填或

“。2”）发光。

【答案】①.2②.2

【解析】

【详解】（1）[1]先将选择开关合到“1”，使电容器充电至稳定后，则电容器的上极板带正电，下极板带

负电；若将开关S合到“2”后，此时电容器上极板相当于电源正极，电容器上极板分别与。的正极、与

的负极相连，所以二极管A通路，D1发光。

（2）⑵保持开关S合在“1”，适当增大电容器两极板间距离的过程中，增大两板间距离时，电容减

小，电压不变，由0=UC可知电量应减小，所以则会形成反向放电，电流为逆时针，依题意，二极管A

通路、不通，故》发光。

10.小明设计了一个能够测量磁感应强度大小的传感器，如图所示。沃c是矩形金属薄片的长、宽及厚

度，。、N、P是焊接在金属薄片四个侧面的电极，已知薄片单位体积内自由电子数为〃，电子的电荷量

为e。现将传感器置于某磁感应强度大小为2,方向垂直纸面向里的匀强磁场中，使磁感线垂直于金属薄片

的表面。

MB

PQ

N

（1）若电流从。进产出，则M点电势比N点（选填“高”或"低”）;

（2）若电流从。进产出且大小恒定，则减小c可以（选填“提高”或“降低”）该传感器的灵敏

度

【答案】（1）高（2）提高

【解析】

【小问1详解】

电流从。进产出，则电子由尸向。运动，根据左手定则，电子将受到指向N端的洛伦兹力的作用而向N

偏转，故N端带负电，M端带正电，M点电势比N点高。

【小问2详解】

稳定时，电场力等于洛伦兹力时，即有

U

evB=e

a

又由于

I=nevac

联立得

0=曳

nec

电势差越大，该传感器的灵敏度越高。故减小c可以提高传感器的灵敏度。

11.如图甲所示是多用电表欧姆挡内部的部分原理图，已知电源电动势E=L5V,内阻r=!H，灵敏电流

计满偏电流4=10mA,内阻々=90。，表盘如图丙所示，欧姆表表盘中值刻度为“15”。

(1)多用电表的选择开关旋至“Q”区域的某挡位时，其内部电路为图甲所示。将多用电表的红、黑表

笔短接，进行欧姆调零，调零后多用电表的总内阻为Qo某电阻接入红、黑表笔间，表盘如图丙所

示，则该电阻的阻值为Qo

(2)某同学利用多用电表对二极管正接时的电阻进行粗略测量，如图乙所示，下列说法中正确的是

(填选项前的字母)。

A.欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端

B.双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大

C.若采用“x100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“xlO”倍率，且要重新进行欧姆调零

D.若采用“X10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175。

【答案】(1)150②.70

(2)AC

【解析】

小问1详解】

[1]调零后多用电表的总内阻为

E15

用=—=—=150Q

讷4ioxio-3

⑵由于中值电阻等于内阻，可知选择的挡位是“X10”，根据题图丙可知读数为

R=7xl0Q=70Q

【小问2详解】

A.二极管具有单向导电性，由于表笔A与欧姆表内部电源正极相连，故需要表笔A、8应分别接二极管

的C、D端，故A正确；

B.实验测量时，手不能触碰金属杆，否则会将自身电阻并联进电路，测量值偏小，故B错误；

C.若采用“X100”倍率测量时，发现指针偏角过大，说明电阻的阻值较小，所以应该换小挡位，即

“X10”倍率，且要重新进行欧姆调零，故C正确；

D.欧姆表表盘刻度不均匀，“左密右疏”且越往左阻值越大，所以测量值应小于175Q,故D错误。

故选AC。

12.某物理探究小组的同学测量均匀金属实心圆柱体电阻的电阻率。

（1）使用螺旋测微器测定金属实心圆柱体直径d,某次测量结果如图甲所示，读数为mm,然后用

游标卡尺测量其长度L如图乙所示，可知其长度为mm。

一1O

一

三5

一

\

=^

(Cz

三I

一0

三

_45

_h

甲乙

（2）用伏安法测圆柱体电阻Rx的阻值，提供如下器材：

电池组E：电动势3V,内阻不计:

电流表A-量程0~15mA,内阻约100Q；

电流表A2：量程。~3OO|1A,内阻为1000Q；

滑动变阻器与：阻值范围0700,额定电流为2A；

电阻箱&：阻值范围0-9999。，额定电流为1A；

待测电阻Rx（约180。）

开关S,导线若干。

要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：

①为了测量待测电阻两端的电压，将电流表（填写器材字母代号）与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调

到。，改装成一个量程为0~3.0V的电压表。

②在方框中画出测量Rx阻值的电路图并在图中标明器材代号。（）

【答案】(1)①.7.520②.22.7

Rx

1_|"

"―-----1~7^1—1

①②③/4——

(2).A2.9000.中

----------------------11------

凡

-------------1|~

ES

【解析】

【分析】

【小问1详解】

［1］金属实心圆柱体直径

d—7.5zwn+2.0xO.Obnm=7.520/wn

⑵金属实心圆柱体长度

L=22mm+7xO.lmm=22.7/wn

【小问2详解】

①口］⑵根据电表的改装原理可知，应将电流表A2与电阻箱串联，改装成一个量程为0~3.0V的电压表,

根据欧姆定律有

--7?A2=9000Q

【A2

②⑶待测电阻较小，电流表采用外接法，滑动变阻器最大阻值较小，采用分压式接法，如图

13.如图所示，A为粒子源，在4和极板2间的电压为Ui,在两水平放置的平行带电板C、。间的电压为

仍。现设有质量为处电荷量为q的质子，从A由静止释放后，能从C、。两板中央水平进入竖直方向的

匀强电场，并顺利飞出C、。电场。平行带电板的极板长度和两板间的距离均为L不计带电粒子的重

力，求：

⑴带电粒子在射出8板时的速度；

⑵带电粒子飞出C、。电场时在竖直方向上发生的位移y；

⑶若带电粒子飞出C、。电场时，恰好从D板边缘飞出，则这两个电场的电压比Ui：是多少。

+++

【答案】⑴％=呼y⑶A)

Vmu2/

【解析】

【详解】(1)在加速电场中，由动能定理得

qUl=—mv^-0

(2)离子在偏转电场中做类平抛运动，离子的运动时间

加速度为

粒子的偏移量

y=—at

-2

方向竖直向下

(3)依题意得

y=­L

2

即

丝3

4U12

解得

幺」

。22

14.如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系无。》其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场

强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为+分质量为优的微粒从原点出

发，以某一初速度沿与无轴正方向的夹角为45。的方向进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A

a,/)时，电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间)，微粒继续运动一段时间后，正好垂直于

y轴穿出复合场。不计一切阻力，重力加速度为g,求：

(1)电场强度E的大小；

(2)磁感应强度8的大小；

(3)微粒在复合场中的运动时间。

''XXXX

---------------------->

XXXX

4(/,[),•B与

ZL

X,及XX

✓Z

XX;

°X

【答案】⑴等；⑵亍甘；⑶T

【解析】

【详解】(1)微粒到达A(/,/)之前做匀速直线运动,对微粒受力分析如图甲

可知

Eq=mg

得

E=^

q

(2)由平衡条件得