2022-2023学年河北省邯郸市五校联考高二（下）期中考试物理试卷（含解析）

2022-2023学年河北省邯郸市五校联考高二（下）期中考试
物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )
A. 将绕在磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B. 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C. 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D. 绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
2. 某种国产核电池是利用衰变为释放能量制成的。关于衰变为的核反应过程，下列说法正确的是( )
A. 发生衰变，衰变方程为
B. 核反应生成的粒子具有很强的电离本领和穿透能力
C. 当温度降低时，衰变的半衰期将变大
D. 核反应前后，反应物的质量之和等于生成物的质量之和
3. 下图为氢原子的能级图，以下说法正确的是( )
A. 氢原子从高能级向基态跃迁时可能发射光子
B. 一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生种谱线
C. 一个处于能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生种谱线
D. 一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子都可以使逸出功为的锌板发生光电效应
4. 如图所示分别为分子间作用力与分子间距之间的关系图像和分子势能与分子间距的关系图像，下列说法正确的是( )
A. 确定该图像某点的分子势能大小时，选取分子间距为时为零势能点
B. 通过两个图像可以得到分子势能最小时分子力不是最小
C. 图像与横轴围成的面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关
D. 分子间距离时，随着的增大，图线切线的斜率绝对值先增大后减小
5. 一定质量的理想气体从状态变化到状态，它的体积随热力学温度的变化关系如图所示。在这个过程中( )
A. 气体压强不断变大 B. 气体从外界吸收热量
C. 外界对气体做功 D. 气体内能保持不变
6. 图甲是一个磁悬浮地球仪，它的原理如图乙所示，上方的地球仪内有一个永磁体，底座内有一个线圈，线圈通上电，地球仪就可以悬浮起来。下列说法正确的是( )
A. 线圈中应通入大小不断变化的电流
B. 将地球仪上下位置翻转，仍可以继续保持悬浮
C. 若增大线圈中的电流，稳定后地球仪悬浮的高度将会上升
D. 若增大线圈中的电流，稳定后地球仪受到的磁力增大
7. 在光电效应实验中，用同一光电管在不同实验条件下得到了两条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示。下面说法正确的是( )
A. 光线的波长大于光线的波长
B. 光线的频率大于光线的频率
C. 该光电管分别在光线与光线的照射下，其截止频率不同
D. 光线的光照强度一定大于光线的光照强度
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
8. 一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图甲所示。设垂直于纸面向里的磁感应强度方向为正，垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正，逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中感应电流随时间变化的图像如图乙所示，则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图像可能是( )
A. B.
C. D.
9. 如图所示，有一圆形区域磁场边界无磁场，磁场方向垂直圆面向里，现有一带电荷量为、质量为、速度大小相同的粒子源位于点，可以沿圆面向磁场内各个方向射入磁场。已知磁场的磁感应强度大小为，所有粒子射出磁场边界的位置均处于某一段弧长为圆周长六分之一圆弧上，不计粒子的重力，则此粒子速度的大小和所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是 ( )
A. 粒子的速度大小为
B. 粒子的速度大小为
C. 所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是
D. 所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是
10. 霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，广泛应用于各领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁场方向垂直霍尔元件工作面，霍尔元件宽为、间距离，厚度为图中上下面距离，当通以图示方向电流时，两端将出现电压，则( )
A. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则端电势比端高
B. 若仅改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，将不变
C. 若仅增大霍尔元件宽度，则两端电压一定增大
D. 若仅减小霍尔元件厚度，则两端电压一定增大
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 油膜法是一种粗略测定分子大小的方法，其方法是把油酸滴到水面上，油酸在水面上散开，形成单分子油膜，如图所示。如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径。在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：
取油酸注入的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液。
用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到为止，恰好共滴了滴。
在浅盘内注入蒸馏水，静置后滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一油膜。
测得此油膜面积为。
这种粗测方法是将每个分子视为__________，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为__________，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________________。
利用数据可求得油酸分子的直径为__________。
12. 用研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示，用一个带有刻度的注射器及实验系统来探究气体的压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可直接读出，气体的压强由图中压强传感器等计算机辅助系统得到，请回答下列有关问题。
完成本实验的基本要求是______。
A. 在等温条件下操作 封闭气体的容器密封良好
C. 必须测出所封闭气体的质量 气体的压强和体积必须用国际单位
实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是____________。
某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推动活塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图中作出与的关系图像。
序号
根据图像可知，软管中气体的体积为______结果保留两位有效数字。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
13. 导热良好的气缸用质量不计的光滑活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞下表面与气缸底部之间的距离为，在活塞上放一个重物时，活塞平衡时下表面距离气缸底部距离为，已知活塞横截面积为，大气压强为，环境温度为，重力加速度为。
求重物的质量；
缓慢升高气体的温度，求当活塞回到原来位置时，气体的温度。
14. 相距的两根足够长平行金属导轨、与水平面间的夹角，导轨间存在磁感应强度大小为，方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场。如图所示，质量为的金属棒垂直放置在导轨上，当通以方向从到、大小为的电流时，金属棒恰能沿导轨向下做匀速直线运动。已知，，。求：
金属棒与导轨之间的动摩擦因数；
当棒中电流方向不变，增大到的瞬间，棒获得的加速度。
15. 如图所示，两平行金属板间距为，电势差为，板间电场可视为匀强电场；金属板上方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。带正电的粒子由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，从点进入磁场后做匀速圆周运动，从点离开磁场，之间的距离为。忽略重力的影响
求该带电粒子的比荷；
求粒子运动的总时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
产生感应电流的条件：闭合回路的磁通量发生变化或闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流。
解决本题关键要准确把握产生感应电流的一般条件：闭合回路的磁通量发生变化，电路必须闭合。
【解答】
、绕在磁铁上面的线圈和通电线圈，线圈面积都没有发生变化，前者磁场强弱没有变化，后者通电线圈中若为恒定电流则产生恒定的磁场，也是磁场强弱不变，都会导致磁通量不变化，不会产生感应电流，选项A、错；
C、往线圈中插入条型磁铁导致磁通量发生变化，在这一瞬间会产生感应电流，但是过程短暂，等到插入后再到相邻房间去，过程已经结束，观察不到电流表的变化，选项C错；
D、线圈通电或断电瞬间，导致线圈产生的磁场变化，从而引起另一个线圈的磁通量变化产生感应电流，可以观察到电流表指针偏转，选项D对．
2.【答案】
【解析】解：、该衰变方程符合质量数守恒，电荷数守恒，故A正确；
B、粒子具有很强的电离本领，但穿透能力很弱，故B错误；
C、半衰期与环境条件无关，可知衰变的半衰期不会受到温度等环境因素的影响，故C错误；
D、由于存在质量亏损，所以反应前后质量数守恒，但生成物的质量之和小于反应物的质量之和，故D错误；
故选：。
根据质量数守恒与电荷数守恒判断核反应方程正确与否；根据三种射线的特点分析；半衰期与环境条件无关；核反应的过程中存在质量亏损。
本题考查衰变方程式其质量数和核电荷数守恒，准确理解质能方程等问题，牢记这些知识点，注意质量亏损和质量数守恒这两个概念的联系和应用。
3.【答案】
【解析】【解析】从能量为跃迁到基态，放出的光子能量也就是。小于 光子的能量，A错误；一群处于 的能级上的氢原子向低能级跃迁时产生的谱线条数，根据数学知识有 种，B错误；一个氢原子由高能级跃迁到低能级辐射出的光谱线的条数最多的是逐级跃迁，即最多是 种，故一个处于 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生种谱线，C正确；根据金属发生光电效应的条件可知，入射光子的能量要大于金属的逸出功，故氢原子辐射的光子能量大于的，都可以使锌板发生光电效应。根据一群处于 能级上的氢原子向低能级跃迁时辐射种光子，光子的能量分别为 ； ； ，其中两种光子的能量大于锌板的逸出功，因此只有两种光子可以使锌板发生光电效应，D错误。
4.【答案】
【解析】【解析】确定该 图像某点的分子势能大小时，选取分子间距为无穷远时为零势能点，A错误；通过两个图像可以得到分子势能最小时，分子力也是最小，B错误； 图像与横轴围成的面积表示分子势能差值，与零势能点的选取无关，C错误；图线切线斜率的绝对值表示分子间作用力的大小， 时，随着的增大，分子间作用力先增大后减小，故 图线切线的斜率绝对值先增大后减小，D正确。
5.【答案】
【解析】解：、根据一定质量的理想气体公式结合图像可知，整个过程中图线的斜率不变，所以气体压强保持不变，故A错误；
、根据图像可知，气体的体积变大，说明气体对外界做功，而因为温度升高，理想气体不考虑分子势能，则气体的内能增大，根据热力学第一定律可知，这个过程中，即此过程中气体从外界吸热，故B正确，CD错误；
故选：。
根据一定质量的理想气体的状态方程分析出气体压强的变化，结合热力学第一定律完成分析。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，结合公式以及图像分析出压强的变化，同时利用热力学第一定律即可完成解答。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查磁场的产生和基本性质，知道恒定电流产生恒定磁场，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
【解答】
A.地球仪能悬浮，受力平衡，所以线圈中通的是直流电，大小不变，故A错误；
B.地球仪悬浮利用了同名磁极相斥，将地球仪上下位置翻转，地球仪将被吸引，不能悬浮，故B错误；
若增大线圈中的电流，产生的磁场磁感应强度变强，地球仪上升到合适的高度后，斥力与重力重新平衡，再次悬浮，故C正确，D错误。
故选C。

7.【答案】
【解析】
【分析】
根据可知入射光的频率越高，对应的遏止电压越大。在入射光频率相同的情况下，饱和光电流的大小与光照强度有关。
【解答】
根据光电效应方程，遏止电压与入射光频率的关系，入射光的频率越高，对应的遏止电压越大；光线的遏止电压大于光线的遏止电压，所以光线的频率大于光线的频率，由可知，光线的波长大于光线的波长，故A正确，B错误；
C.同一种金属，截止频率是相同的，故C错误；
D.在入射光频率相同的情况下，光强越大，饱和电流越大；光线和光线频率不同，光线的光照强度不一定大于光线的光照强度，故D错误。
故选A。

8.【答案】
【解析】
【分析】
线圈中因磁通量发生变化，才导致线圈产生感应电动势，从而形成感应电流。由楞次定律可推断出磁场的变化及磁通量的变化。
本题考查法拉第电磁感应定律的图像应用，要注意正确掌握楞次定律的应用，同时要注意正确分析图像的性质，能正确应用排除法进行分析。
【解答】设垂直纸面向里的磁感应强度方向为正，线圈中顺时针方向的感应电流为正，则由乙可知：线圈中在前内产生了逆时针方向的感应电流，由楞次定律可得：当磁通量增加时，感应磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应磁场方向与原磁场方向相同。
在前内由乙图根据楞次定律可知，若磁场方向垂直向里正方向时，必须是磁场增强的；若磁场方向垂直向外负方向时，必须是磁场减弱的。而在∽，若磁场方向垂直向里正方向时，必须是磁场减弱的；若磁场方向垂直向外负方向时，必须是磁场增加的，所以选项错误，C正确；
D.中磁场的变化引起的感应电流与中完全相同，所以D正确。
故选CD。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动；对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量；根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间。
根据粒子出射范围得到粒子做圆周运动的轨道半径，从而由洛伦兹力做向心力求得速度大小；根据运动轨迹得到转过的最大角度，从而根据周期求得最长运动时间。
【解答】
假设粒子带正电，粒子射出磁场边界的位置距离点最远的位置到点的距离为粒子运动轨迹的直径，如图所示：
；
有
根据洛伦兹力做向心力可得
所以，粒子速度大小，故A正确，B错误；
粒子在磁场中运动时间最长对应粒子在磁场中运动做完整的圆周运动，故粒子在磁场中运动最长的时间，故C错误，D正确。
10.【答案】
【解析】【解析】根据左手定则，电子向侧面偏转，表面带负电，表面带正电，所以表面的电势高，A正确；仅改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，在垂直于工作面方向上的磁感应强度将小于原磁场磁感应强度的大小，则 将减小，B错误；据 以及 可得， ，易知C错误，D正确。
11.【答案】球形；单分子油膜；直径；

【解析】
【分析】
本题考查了油膜法测分子直径的原理、求分子直径，是一道基础题，要理解实验原理；计算的时候要注意，需要求出纯油的体积，而不是油酸溶液的体积。
应用油膜法测分子直径，可以把分子看做球形，油酸溶液在水面上形成单分子油膜，油膜的厚度就是油酸分子的直径；
根据题意求出一滴溶液中纯油酸的体积，纯油酸的体积除以油膜的面积就是油酸分子的直径。
【解答】
解：这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径；
滴溶液中纯油酸的体积，油酸分子的直径。
故答案为：球形；单分子油膜；直径；。

12.【答案】；提高活塞密封性，防止漏气；见解析；均算正确
【解析】【解析】本实验的条件是温度不变、气体质量一定，所以要在等温条件下操作，且注射器密封性要好，故AB正确；本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系，不需要测量气体的质量，故C错误；本实验研究气体的压强和体积的比例关系，单位无须统一为国际单位，故D错误。故选AB。
实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏气。
根据表中数据描点连线，如图所示：
设软管中气体体积为 ，由图像可知，体积的读数值比实际值小 ，依据 ，为定值，则有 ，可得软管中气体的体积为图线纵轴截距的绝对值，由图像可得， 。
13.【答案】解：放重物后，气体压强变为，对物块和活塞有，则气体压强为，
气缸内气体是等温变化，则根据玻意耳定律得，联立解得；
缓慢升高气体温度，活塞缓慢上升，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律得，解得。
【解析】分析放置重物前后的气体压强，根据玻意耳定律求解重物的质量。
14.【答案】解：根据左手定则可知，当通以方向从到的电流时，金属棒所受安培力沿导轨向上，金属棒恰能沿导轨向下做匀速直线运动，则有 ，又 ，代入数据，解得 。
当棒中电流增大到 时，设棒的加速度为，以沿导轨向下为正方向，由牛顿第二定律有 ，代入数据解得 ，
所以棒获得的加速度大小为 ，方向沿导轨向上

【解析】见答案
15.【答案】设粒子的电荷量为，质量为，经过加速电场过程，根据动能定理可得
解得粒子离开电场的速度大小为
粒子在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力可得
根据题意有
联立解得带电粒子的比荷为；
粒子在电场中的时间为，则有
解得
粒子在磁场中的时间为
则粒子运动的总时间为。

【解析】粒子在电场中做匀加速直线运动，在磁场中做匀速圆周运动，据此即可求解
分别求出匀加速运动的时间与在磁场中做匀速圆周运动的时间。
本题考查带电粒子在电磁场中的运动，题目比较基础，关键要知道粒子在磁场与电场中运动的规律，抓基础。
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