江西省宜春市高安市名校2022-2023学年高二下学期5月期中考试物理试题（含解析）

高安市名校2022-2023学年高二下学期5月期中考试
物理
考生注意：
1.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。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；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．以下有关热学内容的叙述，其中正确的是（ ）
A．在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力一定减小
B．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
C．气体体积不变温度升高的过程中，每秒撞击单位面积器壁上的气体分子数增大
D．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
2．有人设计了如图所示的简易实验装置来筛选实验室所需要的离子。S为离子源，能够提供大量比荷和速率均不一样的离子。AB为两个板间电压为U的平行金属板，相距为d（d很小）。上部分成圆弧形，中轴线所在圆弧半径为R（如虚线所示），该区域只存在电场；下部分平直，且中间还充满磁感应强度为B的匀强磁场。不计离子重力影响，下列说法错误的是（　　）
A．所加磁场的方向垂直于纸面向里
B．通过改变U和B，可以选取满足要求的正离子
C．所有速率等于的离子均能通过该仪器
D．通过该仪器的离子，比荷一定为
3．如图所示，三根长直通电导线互相平行，电流大小和方向均相同，它们的截面处于顶角为120°的等腰的三个顶点，导线A产生的磁场在C处的磁感应强度大小为，则（　　）
A．导线A、B在C处的合磁场的磁感应强度大小为
B．导线A、B在C处的合磁场的磁感应强度大小为
C．导线C受到的安培力的方向为垂直向下
D．导线C受到的安培力的方向为垂直向上
4．如图所示，一定质量的气体封闭在导热性能良好的金属汽缸中，缓慢地推动活塞压缩气体，若分子间的相互作用忽略不计，以下说法正确的是（ ）
A．气体的压强一定增大 B．气体分子的平均动能一定增大
C．气体一定从外界吸收热量 D．气体的内能一定增大
5．如图所示，4匝矩形线圈abcd，ab＝1m，bc＝0.5m，其总电阻R＝2Ω，线圈绕OO′轴在匀强磁场中匀速转动，磁感应强度B＝1T，角速度ω＝20rad/s，当线圈由图示位置开始转过30°时，线圈中的电流强度为（　　）
A．20A B．0A C．10A D．17.3A
6．一理想变压器原线圈接入正弦交流电源，副线圈匝数可以通过滑动触头Q调节，副线圈所接电路如图所示，其中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑动触头，V为理想电压表。则下列说法正确的是（　　）
A．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电压表的示数变小
B．保持P的位置不动，将Q向下滑动时，R0上的功率变大
C．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电压表的示数变小
D．保持Q的位置不动，将P向下滑动时，R0上的功率变大
7．比荷为k的带正电粒子以速度v对准圆心O沿着方向射入半径为R的圆形匀强磁场区域，从磁场区域射出时速度方向偏转60°，若不计粒子的重力，则（　　）
A．带电粒子在圆形匀强磁场中运动的轨迹半径为R
B．圆形匀强磁场区域的磁感应强度为
C．带电粒子在圆形匀强磁场中运动的路程为
D．带电粒子在匀强磁场中运动的时间为
8．如图，坐标原点O有一粒子源，能向坐标平面一、二象限内发射大量质量为m，电荷量为q的正粒子（不计重力），所有粒子速度大小相等。圆心在（0，R）半径为R的圆形区域内，有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场右侧有一长度为R且平行于y轴的荧光屏，其中心O1位于（2R，R）。已知初速度沿y轴正向的粒子经过磁场后，恰能垂直射在光屏上，则下列说法正确的是（　　）
A．所有粒子的初速度大小为
B．从O点发射的所有粒子都能垂直射在光屏上
C．能射在光屏上的粒子，在磁场中运动时间最长为
D．能射在光屏上的粒子初速度方向与x轴夹角满足
9．如图，两个半径不同但共心的圆形导线环A、B位于同一平面内，A环的半径大于B环的半径，已知在t＝0到t＝t1的时间间隔内，当导线A环中的电流i发生某种变化，而导线B环中的感应电流总是沿逆时针方向。设A环中电流i的正方向与图中箭头所示的方向相同，则i随时间t的变化的图线可能是（　　）
A． B．
C． D．
10．如图甲所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器（原来不带电），闭合开关S，待电路达到稳定状态后再断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。如果规定电感线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻为，那么断开开关后（　　）
A．图乙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律
B．图丙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律
C．图乙可以表示电容器左极板的电荷量q随时间t的变化规律
D．图丙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律
11．如图1所示，水平面上固定有足够长的平行导轨，导轨间距d=0.4m，虚线O1O2垂直于导轨，O1O2左侧部分的导轨与电容C=2mF的平行板电容器AB相连，且由不计电阻的光滑金属材料制成，O1O2右侧部分的导轨由粗糙的绝缘材料制成。将一质量m=0.1kg、电阻不计的金属棒MN通过水平轻绳绕过光滑定滑轮与质量为2m的小物块相连，O1O2左侧处于方向竖直向下的匀强磁场中。t=0时刻，将垂直于导轨的金属棒MN由静止释放，金属棒在轻绳的拉动下开始运动，当金属棒MN越过虚线O1O2后，作出金属棒的图像如图2所示。已知重力加速度取g=10m/s2，整个过程中电容器未被击穿，则下列分析正确的是（　　）
A．电容器的A极板带正电
B．金属棒与绝缘材料间的动摩擦因数为0.25
C．金属棒的释放点到虚线O1O2的距离为2m
D．匀强磁场的磁感应强度大小为2.5T
二、实验题（共20分）
12．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为。则：
(1)把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为薄膜是由__________油酸分子组成的，并把油酸分子简化成__________，油膜的__________被认为是油酸分子的直径。
(2)油酸薄膜的面积是__________。
(3)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________。（取1位有效数字）
(4)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为__________。（取1位有效数字）
13．某研究性小组利用下列实验器材设计一个电路来研究某压敏电阻Rx的压阻效应，然后将该压敏电阻改装为压力传感器测量压力。Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：
A．电源E1（电动势3V，内阻约为1Ω）
B．电流表A1（量程0~0.6A，内阻r=5Ω）
C．电流表A2（量程0~0.6A，内阻r2≈1Ω）
D．定值电阻R0=5Ω
E.开关S，导线若干
（1）为了较准确地测量电阻Rx，请在图（a）中虚线框内将测量电阻Rx的实验电路图补充完整，并在图中标出所选器材的符号______。
（2）在电阻R，上加一个竖直向下的力F，闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，则Rx=_______________（用字母表示）。
（3）小组同学根据实验测量结果，作出压敏电阻R，随着所加外力F的Rx-F图像，如图（b）所示。小组同学将这种压敏电阻Rx与一个量程为3V的理想电压表按如图（c）所示电路改装成测量压力的仪表，已知电源E2=4V，内阻不计，为了使改装后压力表的量程为0-100N，压力为100N对应电压表的刻度为3V，则定值电阻R=________________Ω。压力为0对应电压表的刻度为________________V。这样改装后压力表的刻度值________________（“均匀“或“不均匀”）。若考虑电压表的实际内阻，则按上述设计，在测量实际压力时测量值________________（“偏大”、“相等”、“偏小”）。
三、计算题（共36分）
14．某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向125 km远处用户供电．已知输电线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)画出远距离输电的示意图；
(2)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
(3)如果用户用电器的额定电压为220 V，所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是多少？
15．如图所示，一根两端开口、横截面积为S、足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定（插入水银槽中的部分足够深）。管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长的气柱，气体的温度为，外界大气压取。求：
（1）若在活塞上放一个质量为m的砝码，保持气体的温度不变，平衡后气柱为多长；
（2）若保持砝码的质量不变，对气体缓慢加热，使其温度升高到T，气体吸收的热量为Q。则气体的内能增加多少。
16．如图甲所示，真空中的电极可连续不断均匀地逸出电子（设电子的初速度为零），经加速电场加速，由小孔穿出，沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板A、B的中线射入偏转电场，A、B两板距离为d，A、B板长为L，AB两板间加周期性变化的电场，如图乙所示，周期为T，加速电压，其中m为电子质量、e为电子电量，L为A、B板长，T为偏转电场的周期，不计电子的重力，不计电子间的相互作用力，且所有电子都能离开偏转电场，求：
（1）电子从加速电场飞出后的水平速度的大小？
（2）时刻射入偏转电场的电子离开偏转电场时距A、B间中线的距离y；
（3）在内从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比。
17．如图所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为，左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为x。一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于轨道上，与导轨垂直且接触良好，受到水平拉力F=(0.5v＋0.4) N（v为某时刻金属棒运动的瞬时速度）的作用，从磁场的左边界由静止开始运动。已知，m=1 kg，R=0.3 Ω，r=0.2 Ω，x=0.8 m，如果测得电阻R两端的电压U随着时间是均匀增大的，那么：
（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；
（2）金属棒到达ef处的速度应该有多大；
（3）分析并求解磁感应强度B的大小。
1．C
分子间距离增大时，分子间的作用力不一定减小，也可能增大，与分子力表现为引力和斥力有关，A错误；布朗运动反映了固体小颗粒的无规则运动，不是内部分子的运动，B错误；气体体积不变温度升高的过程中，分子的平均动能增大；分子的速度增大，故每秒撞击单位面积器壁上的气体分子数增大，C正确；液晶可以流动，故空间排列并不是非常稳定，D错误；
2．C
ABC．粒子在弯曲的部分做圆周运动，电场力提供向心力，故只有正离子才可能通过该仪器。又由于板间距很小，该部分电场强度
E=
粒子通过下部分时做直线运动，则电场力与洛伦兹力平衡
解得
故磁场只能垂直于纸面向里，且速率为的正离子才能通过该仪器。AB正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．由电场力提供圆周运动的向心力知
得
即通过该仪器的离子比荷为。D正确，不符合题意。
故选C。
3．C
AB．由右手螺旋定则和平行四边形定则，可判断导线A、B在C处的合磁场的磁感应强度大小为，方向平行向右，如图所示，
选项AB错误；
CD．再由左手定则可判断C处受到的安培力的方向为垂直向下，C正确，D错误。
故选C。
4．A
A．金属汽缸导热性能良好，与外界进行热交换，汽缸内气体的温度与环境温度保持相等，气体发生等温变化，则由
分析得知，体积减小，气体的压强一定增大，故A正确；
B．气体的温度不变，则气体分子的平均动能不变，故B错误；
CD．该气体是理想气体，其内能只与温度有关，气体的温度不变，故知气体的内能不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律
得知，气体向外界放热，故CD错误。
故选A。
5．B
线圈由图示状态开始转动，穿过线圈的磁通量始终为零，没有感应电流产生，B对；
6．D
A. 保持P位置不变，将Q向上滑动，副线圈匝数增大，输出电压增大，由于R0为定值电阻，则滑动变阻器R上的电压增大，电压表的示数变大，故A错误；
B. 保持P位置不变，将Q向下滑动，副线圈匝数减小，输出电压减小，定值电阻R0上的电压减小，R0上的消耗的功率变小，故B错误；
C. 保持Q的位置不动，副线圈输出电压不变，将P向上滑动时，滑动变阻器进入电路的电阻变大，电压表的示数将变大，故C错误；
D. 保持Q位置不动，副线圈输出电压不变，将P向下滑动时，滑动变阻器进入电路的电阻变小，定值电阻R0上获得的电压变大，R0上消耗的功率变大，故D正确。
故选D。
7．B
根据题述情景，画出带电粒子运动轨迹
A．由几何关系有
解得带电粒子轨迹半径
故A错误；
B．带电粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有
带电粒子的比荷
解得
故B正确；
CD．带电粒子在圆形匀强磁场中运动的路程
带电粒子在匀强磁场区域运动时间
故CD错误。
故选B。
8．AD
A．由题意，初速度沿轴正向的粒子经过磁场后，恰能垂直射在光屏上，有
解得
A正确；
B．由于所有粒子的速度大小相等，但方向不同，且离开磁场区域的出射点距离圆心的竖直高度最大值为，并不会垂直打在光屛上，B错误；
C．如图，由几何关系可得，运动时间最长的粒子，对应轨迹的圆心角为
根据周期公式
可得
C错误；
D．粒子初速度方向与轴夹角为 时，若能打在光屛下端，如图
由几何关系可得圆心角
即初速度与轴夹角为
同理，粒子打在光屛上端时（图同B），初速度与轴夹角为
D正确。
故选AD。
9．BC
导线B环中的感应电流总是沿逆时针方向，根据右手螺旋定则可知感生电流的磁场应为垂直纸面向外，根据楞次定律可知原磁场应为垂直纸面向里的增强的磁场或垂直纸面向外的减弱的磁场。再根据右手螺旋定则可判断A环中电流i可能是图示方向的增强或反方向的减弱。
故选BC。
10．AD
S接通电路达到稳定状态时，线圈内有电流而电容器两端没有电压，线圈中的电流从a流向b，断开开关瞬间，线圈内的电流要减小，而线圈的感应电动势阻碍电流减少，则电流方向不变，大小在慢慢减小，同时对电容器充电，电容器的右极板先带正电；
当电容器充电完毕时，电流为零，右极板带正电荷量达到最大。接着电容器放电，电流方向与之前相反，大小在不断增大。电容器放电完毕时，电流达到反向最大；之后电容器与线圈组成的LC回路重复充放电过程，在LC回路中形成电磁振荡，回路中出现余弦式电流，电容器右极板上的电荷量q随时间t按正弦规律变化，故A、D正确，B、C错误。
故选AD。
11．AC
A．金属棒切割磁感线时，根据右手定则可知电流方向由M流向N，则电容器的A极板带正电，故A正确；
B．根据图像可知，金属棒MN越过虚线O1O2后的加速度大小为
以小物块和金属棒为整体，根据牛顿第二定律可得
联立解得
故B错误；
CD．金属棒在虚线O1O2左侧运动时，以小物块和金属棒为整体，根据牛顿第二定律可得
又
联立可得
可知金属棒在虚线O1O2左侧做初速度为零的匀加速直线运动，根据图像可知，该过程的运动时间为，末速度为，则加速度为
联立解得匀强磁场的磁感应强度大小为
金属棒的释放点到虚线O1O2的距离为
故C正确，D错误。
故选AC。
12． 单层的 球形 厚度 116
(1)[1][2][3]酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄膜，所以认为油酸薄膜是由单层的油酸分子组成的，并且把油酸分子简化成球形，便于计算，油膜的厚度就可以被认为是油酸分子的直径；
(2)[4]根据数方格数的原则“多于半个的算一个，不足半个的舍去”可查出共有116个方格，故油膜的面积
(3)[5]一滴油酸酒精溶液的体积
一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
(4)[6]油酸分子的直径
13． 15 1.5 不均匀 偏小
(1)[1]根据伏安法测电阻的原理，我们要想准确测量出Rx的阻值，必须准确测出通过Rx的电压和电流，但图中没有给出电压表，所以我们可以用内阻已经知道的电流表A1来测电压，A2测干路电流，进而计算通过Rx的电流，故电路如图所示：
(2)[2]由原理图可知，通过Rx的电流为
电压为
所以
(3)[3]由b图知
由图c利用闭合电流欧姆定律可知
由题意知，压力为100N对应电压表的刻度为3V，带入
[4]故
压力为0时，带入
[5]由知，F与U不是线性关系，故压力表的刻度不是均匀的；
[6]若考虑电压表的实际内阻，则
这样可得偏大，则F偏小；
14．(1) (2) 1∶25 (3) 4 800∶11
（1）远距离输电的示意图，如图所示：
（2）导线电阻：
升压变压器副线圈电流：
又
解得：
根据
得：
根据变压比公式，有：
（3）降压变压器的输入电压为：
由，
解得：
15．(1)；(2)
(1)在活塞上放一个质量为m的砝码，保持气体的温度不变，平衡后，根据平衡关系可得，气体压强为
由等温变化的状态方程
可得
(2)保持砝码的质量不变，对气体缓慢加热，为等压变化，活塞始终处于平衡，由等压变化方程
可得
气体对外做功为
则气体的内能增加
16．（1）；(2) ；(3)
(1) 电子在加速电场中加速，由动能定理得
解得
(2) 电子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向
解得
t=0时刻进入偏转电场的电子加速度
电子离开电场时距离A、B中心线的距离
解得
(3) 内射入偏转电场，设向上的方向为正方向，设电子恰在A、B间中线离开偏转电场，则电子先做初速度为零加速度为a的向上的匀加速直线运动，经过时间t′后速度
此后两板间电压变为3U0，加速度
电子向上做加速度为3a的匀减速直线运动，速度减为零后，向下做初速度为零加速度为3a的匀加速直线运动，最后回到A、B间的中线，经历的时间为，则
解得
则能够从中线上方向离开偏转电场的电子的发射时间为
则在时间内，从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比
17．（1）做初速度为零的匀加速直线运动；（2）0.8m/s；（3）0.5 T
（1）因电阻两端的电压U随着时间t是均匀增大的，即U∝t
而
即U∝v，综合分析可知，v∝t，于是可以断定：金属棒必做初速度为零的匀加速直线运动；
（2）设金属棒运动的加速度为a，在t=0时v=0，应用牛顿第二定律有
0.4 N=ma
解得
a=0.4 m/s2
根据
解得
v=0.8m/s
（3）根据题意，在金属棒运动的一般状态下，应用牛顿第二定律有
以F=0.5v+0.4，则可得
又因为ma.=0.4为恒量，所以必有
解得
B=0.5 T