河南省郑州津孚国际学校等校2022-2023学年高二下学期期中测试物理试卷（含解析）

郑州津孚国际学校等校2022-2023学年高二下学期期中测试
物理试卷
考试范围：选择性必修二 选择性必修三 考试时间：90分钟 满分100分
第I卷（选择题）
一、单项选择题(本题共6小题，每小题3分，共18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．如图甲、乙、丙、丁所示，下列选项中相关描述及判定正确的是（　　）
A．图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
B．图乙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动
C．图丙中卡文迪许通过扭秤实验总结出了电荷之间相互作用的规律
D．图丁中变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电磁波就是这样形成的
2．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是（　　）
A．电流表的示数为10A B．线圈转动的角速度为50πrad/s
C．0.01s时线圈平面与磁场方向垂直 D．0.02s时线圈中磁通量最大
3．一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向如图所示，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度v开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（　　）
A．电子将向下偏转，速率变大
B．电子将向上偏转，速率不变
C．电子将向上偏转，速率变小
D．电子将向下偏转，速率不变
4．如图为利用霍尔元件制成的磁传感器。已知该长方体金属导体宽为d、高为h。磁传感器的灵敏度为电压表的示数与磁感应强度的比值，当导体中通过如图所示的电流和磁场时，则（　　）
A．a端应接在电压表的“－”接线柱
B．电压表的示数与高度h成正比
C．由电压表盘改装的磁传感器刻度左密右疏
D．为提升磁传感器的灵敏度，可减小导体的宽度d
5．2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的高压输电升级为的特高压输电，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上的电流变为大
B．输电线上的电压变大
C．输电线上损失的电功率变小
D．用户得到的电功率变小
6．关于分子动理论，下列说法中正确的是（　　）
A．图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，测得油酸分子大小的数量级为
B．图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动的运动轨迹图线
C．图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从增大时，分子势能先增大后减小
D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的分子平均动能较大
二、多选题(本题共8小题，每小题4分，共32分。在每个小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
7．下列说法正确的是（　　）
A．多晶体和非晶体一样没有规则的外形，所以它们均没有固定的熔点
B．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．体温计测量体温时需与身体接触一段时间是为了达到热平衡
8．如图甲所示，理想变压器原线圈a、b端接入如图乙所示的交流电，副线圈接有阻值为的定值电阻，已知原、副线圈的匝数比n1：n2=5：3，各电表均为理想交流电表。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为12V
B．通过副线圈的交变电流的频率为0.02Hz
C．电流表的示数为0.9A
D．理想变压器的输入功率为18W
9．分子力F、分子势能与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能），下列说法正确的是（ ）
A．乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B．当时，分子势能为零
C．随着分子间距离增大，分子力先 小后增大
D．分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快
10．在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的场强E的方向如图所示，M是电路中的一点。若该时刻电容器正在放电，下列说法正确的是（　　）
A．电路中的磁场能在增大
B．流过M点的电流方向向右
C．电路中电流正在减小
D．电容器两板间的电压在增加
11．一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C后又回到状态A。该循环过程如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体对外做功大于从外界吸收的热量
B．B→C过程中，在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数减少
C．状态A的气体分子平均动能大于状态C的气体分子平均动能
D．A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功
12．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（　　）
A．开关S由断开到闭合的瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．保持开关S闭合，变阻器滑片P向左滑动
D．保持开关S闭合，变阻器滑片P向右滑动
13．回旋加速器的工作原理如图所示，和是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差U。A处的粒子源产生的粒子在两盒之间被电场加速，两个半圆盒处于垂直于盒面的匀强磁场中。粒子进入半圆金属盒内做匀速圆周运动。已知粒子质量为m、电量为q，从回旋加速器中输出时的平均功率为P、回旋加速器的半径为R，磁感应强度为B。若忽略粒子在电场中的加速时间且不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（　　）
A．加速电压越小，粒子射出的动能越小
B．加速电压越小，粒子在磁场中运动的时间越长
C．第n次与第次加速后，粒子在磁场中的轨道半径之比为
D．射出时，带电粒子束的等效电流为
14．如图，这是某速度选择器的原理示意图，两正对平行金属板之间存在互相垂直的匀强电场与匀强磁场，匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B．关于此速度选择器，下列说法正确的是（ ）
A．能沿直线匀速通过速度选择器的带电粒子，其速度大小是
B．能沿直线匀速通过速度选择器的带电粒子，其速度大小是
C．从左侧P点进入复合场区的正电荷有可能匀速通过速度选择器
D．从右侧Q点进入复合场区的负电荷有可能匀速通过速度选择器
第II卷（非选择题）
三、实验题(共1题，每空2分，共10分)
15．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
②往边长约为40cm的浅盘里倒入约2m深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
完成下列填空：
（1）上述步骤中，正确的顺序是___________
（2）油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有400滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓1图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___________mL，油酸膜的面积是___________。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是___________m（此结果保留两位有效数字）
（3）某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于___________
A．油酸未完全散开
B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格
四、计算题（本题4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数组的单位。）
16．导热性能良好的汽缸内壁顶部有一固定卡环，卡环到汽缸底部高度20cm，一个质量为1kg的活塞将汽缸内气体封闭，汽缸内壁光滑，活塞与汽缸内壁气密性好，静止时，活塞与卡环接触，已知大气压强为1×105Pa，环境温度为300K，当环境温度降为280K时，卡环对活塞的压力刚好为零，重力加速度取10m/s2，活塞的截面积为5cm2，不计活塞的厚度，求：
(1)开始时，卡环对活塞的压力；
(2)当环境温度为200K时，在活塞上放一个质量为2kg的重物，当活塞稳定时，活塞离缸底的距离。
17．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨、倾斜放置，倾角为，顶部接有一阻值为的定值电阻，下端开口，两导轨间距为，整个装置处于磁感应强度大小为、方向垂直斜面向上的匀强磁场中，质量为的金属棒置于导轨上，在导轨间的电阻为，电路中其余电阻不计。金属棒由静止释放后沿导轨向下滑动距离为时，速度恰好达到最大值，运动过程中金属棒始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。求：
（1）金属棒的速度时，棒加速度；
（2）金属棒的最大速度；
（3）金属棒由静止释放到速度最大通过电阻的电荷量；
（4）金属棒由静止释放到速度最大电阻上产生的热量。
18．如图所示，MHN和PKQ为竖直方向的平行边界线，水平线HK将两边界围成区域分为上下两部分，其中I区域内为竖直向下的匀强电场，II区域内为垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从左边界A点以初速度垂直边界进入I区域，从C点离开I区域进入II区域。已知，，粒子重力不计：
（1）求I区域匀强电场强度E的大小；
（2）求C点的速度；
（3）若两竖直边界线距离为4h，粒子从II区域左边界射出，求II区域内匀强磁场的磁感应强度大小范围。
19．如图所示，开口向上、内壁光滑的绝热汽缸竖直放置，卡口离缸底的高度h=0.1m。质量M=20kg的活塞停在卡口处，活塞的横截面积m2，缸内气体温度t1=27°C，压强Pa。现通过电热丝缓慢加热缸内气体。已知外界大气压强Pa，取重力加速度g=10m/s2。
（1）活塞刚要离开卡口时，求气体的热力学温度T2；
（2）活塞离开卡口后继续上升了H=0.1m，此过程中气体吸收了Q=320J的热量，求此过程中气体内能的变化量。
参考答案：
1．D
【详解】A．图甲中表示条形磁铁的磁感线在磁铁的外部是从N极到S极，在磁铁的内部是从S极到N极，形成闭合的曲线，故A错误；
B．图乙中导线通电后，根据安培定则可知，在直导线下方的磁场方向垂直纸面向里，则其正下方小磁针的N极向纸面里转动，故B错误；
C．图丙中库仑通过扭秤实验总结出了电荷之间相互作用的规律，故C错误；
D．图丁中变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电磁波就是这样形成的，故D正确。
故选D。
2．A
【详解】A．电流变示数为交流电有效值，即10A，A正确；
B．根据
B错误；
CD．由图可知，0.01s时线圈转动，线圈平面与磁场方向平行；0.02s时感应电流瞬时值最大，线圈中磁通量为0，CD错误。
故选A。
3．B
【详解】根据右手定则可知导线下方磁感应强度方向垂直纸面向外，再根据左手定则可知电子将向上偏转，由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变。
故选B。
4．AD
【详解】A．金属导体中载流子是自由电子，其定向移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知电子将向上表面偏转，所以a端应接在电压表的“－”接线柱，A正确；
B．当M、N间电压为U时，根据平衡条件有
又根据电流的微观表达式有
联立以上两式可得
所以U与h无关，B错误；
C．根据
可知由于U与B成正比，所以由电压表盘改装的磁传感器刻度均匀，C错误；
D．磁传感器的灵敏度即U随B的变化率，为
所以为提升磁传感器的灵敏度，可减小导体的宽度d，D正确。
故选AD。
5．C
【详解】
A．由公式可知，在输电总功率不变的情况下，电压升高，输送电流变小，A错误；
B．由欧姆定律可知，导线上损失的电压，输电线电阻不变，所以输电线上损失的电压变小，B错误；
C．输电线上损失的功率，所以输电线上损失的功率变小，C正确；
D．用户得到的电功率，变小，用户得到的电功率变大，D错误。
故选C。
6．AD
【详解】A．题图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，测得油酸分子大小的数量级为10-10 m，选项A正确；
B．题图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动每隔一定时间所到的位置，然后连起来，但是该图并不是某个微粒做布朗运动的运动轨迹图线，选项B错误；
C．题图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从r0开始增大时，分子力表现为引力，做负功，分子势能变大，选项C错误；
D．题图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②中分子速率较大的占比较大，故对应的分子平均动能较大，但并不是每个分子的动能都较大，选项D正确。
故选AD。
7．CD
【详解】A．多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A错误；
B．在熔化过程中，晶体要吸收热量，温度保持不变，分子的平均动能不变，但分子势能增大，所以内能增大，故B错误；
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果，故C正确；
D．体温计测量体温时需与身体接触一段时间是为了达到热平衡，故D正确。
故选CD。
8．ACD
【详解】A．由图乙可知，原线圈电压为20V，则副线圈电压，即电压表示数为
A正确；
B．原、副线圈电流频率相同
B错误；
C．副线圈电流为
电流变示数为
C正确；
D．理想变压器的输入功率为
D正确。
故选ACD。
9．AD
【详解】A．乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，故A正确；
B．在时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，故B错误；
C．从平衡位置开始，随着分子间距离的增大，分子间作用力随分子间距离先增大后减小，故C错误；
D．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快，故D正确。
故选AD。
10．AB
【详解】A.电容器放电，电场能减小，故磁场能增加，A正确；
B.电容器极板上极板带正电，放电过程，流过M点的电流方向向右，B正确；
C.放电过程，电容器极板上的电荷量正在减小，使电容器极板和线圈间电势差变大，电路电流逐渐变大，C错误；
D.电容器充电，电容器极板上的电荷量正在减小，根据
电容器两板间的电压在减小，D错误。
故选AB。
11．BD
【详解】A．A→B过程为等压过程，则体积增大，温度升高，根据
温度升高，内能增大，体积增大，取正值，气体对外做功，W取负值，可知Q必定取正值，即A→B过程中，气体对外做功小于从外界吸收的热量，A错误；
B．B→C过程为等容过程，压强减小，温度减小，由于体积不变，分子分布的密集程度一定，温度降低，分子运动的平均速率减小，可知，B→C过程中，在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数减少，B正确；
C．根据
解得
可知，状态A的气体分子平均动能等于状态C的气体分子平均动能，C错误；
D．图像中，图线与V轴所围几何图形的面积表示功，根据图像可知，A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，D正确。
故选BD。
12．AC
【详解】A．开关S由断开到闭合的瞬间，线圈磁通量增大，钻头M中的磁通量也增大，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增大，钻头M向右运动。A正确；
B．开关S由闭合到断开的瞬间，线圈磁通量减小，钻头M中的磁通量也减小，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量减小，钻头M向左运动。B错误；
C．保持开关闭合，变阻器滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路电阻减小，电路电流增大，线圈磁通量增大，钻头M中的磁通量也增大，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增大，钻头M向右运动。C正确；
D．保持开关闭合，变阻器滑片P向右滑动，滑动变阻器接入电路电阻增大，电路电流减小，线圈磁通量减小，钻头M中的磁通量也减小，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量减小，钻头M向左运动。D错误；
故选AC。
13．BCD
【详解】A．粒子射出时速度（动能）最大动能时，圆周半径达到回旋加速器半径R，由牛顿第二定律
则最大动能
与加速电压无关，故A错误；
B．设粒子在回旋加速器中被加速度次数为n，根据功能关系
可知加速电压U越小，加速次数n越大，做圆周运动的次数越大，根据
周期不变，因此导致运行时间越长，故B正确；
C．根据洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，则有半径公式
所以质子第n次被加速前后的轨道半径之比为
即第n次与第次加速后，粒子在磁场中的轨道半径之比为，故C正确；
D．设在t时间内离开加速器的粒子数为N，由电流定义式
则粒子束从回旋加速器输出时的平均功率
联立可得等效电流为
故D正确。
故选D。
14．AC
【详解】AB．带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
则，其速度大小为
A正确，B错误；
C．正电荷从P点进入复合场区后，受到向下的电场力和向上的洛伦兹力，只要电荷的速度满足关系式
电荷就能通过速度选择器，与电荷的电荷量及电性均无关，C正确；
D．负电荷从Q点进入复合场区时，电荷受到的电场力和洛伦兹力均向上，不可能匀速通过复合场区，D错误。
故选AC。
15． ④②①⑤③ 59/58/60 B
【详解】（1）[1] “油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：
准备油酸酒精溶液④→准备带水的浅盘和痱子粉②→形成油膜①→描绘油膜轮廓⑤→计算分子直径③
故正确的顺序为：④②①⑤③。
（2）[2][3]1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
面积超过小方格面积一半的小方格的个数为59个，故油膜的面积
油酸分子直径
（3）[4]A.油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A错误；
B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B正确；
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C错误。
故选B。
16．(1)；(2)h=cm
【详解】(1)设开始时缸内气体的压强为p1，当环境温度降为280K时，缸内气体的压强
气体发生等容变化，则
解得
开始时
解得
(2)在活塞上加上重物后，最后稳定时，缸内气体的压强
根据理想气体状态方程，则
解得
h=cm
17．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）根据题意可知，金属棒的速度时，感应电动势为
电路中的电流为
对棒受力分析，由牛顿第二定律有
解得瞬时加速度为
（2）当金属棒达到最大速度时，由平衡可得
解得
（3）根据、、可得
解得
（3）由能量关系可知
解得
则
18．（1）；（2）v0；（3）
【详解】（1）如下图所示，粒子从A点至C点做匀变速曲线运动，垂直电场方向有
平行电场方向有
根据牛顿第二定律有
联立解得
（2）粒子在C点速度的竖直分量
故粒子在C点速度为
C点速度的方向为
解得
即，方向为斜向右下方与HK夹角为
（3）当粒了恰好不从MN边界出射，粒子轨迹如下图轨迹①所示，设此种情况下，粒子在磁场中轨道半径为，由几何知识得
解得
粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力
解得
当粒子恰好不从PQ边界出射，粒子轨迹如图轨迹②所示，由几何知识得
解得
粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力
解得
所以II区域内匀强磁场的磁感应强度大小范围
19．（1）400K；（2）200J
【详解】（1）气体加热至活塞刚要离开卡口，气体经历等容变化，则有
当活塞刚要离开卡口时，根据受力分析则有
联立解得
（2）活塞离开卡口上升过程中，是等压变化，故气体对外做功，则有
此过程吸收热量
故此过程中