江西省九江市湖口县2022-2023学年高二下学期期中考试物理试题（含解析）

湖口县2022-2023学年高二下学期期中考试
物理
一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．下列描述正确的是（　　）
A．喷洒消毒液后会闻到气味，这是布朗运动的结果
B．压缩气体时，气体体积变小，压强变大，说明气体分子间存在斥力
C．气体的温度升高时，气体中每个分子的速率都会增大
D．分子间作用力表现为引力时，分子势能随距离的增大而增大
2．下列说法正确的是（ ）
A．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均动能不相同
B．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离不大于液体内部分子间的距离
C．晶体和非晶体可以相互转化
D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故
3．一理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈上加的交流电压，则在副线圈两端用交流电压表测得的电压为（　　）
A．50V B．100V C．1600V D．100V
4．有一束粒子流中有α粒子、β粒子，沿直线经过正交的电场、磁场后，从平行板电容器的中间以速度v射入极板，若α粒子刚好从极板边缘射出，如图所示，β粒子轨迹未画出，不计粒子重力，以下说法正确的是（　　）
A．α粒子比β粒子的比荷大
B．β粒子也打在平行板电容器下极板上
C．β粒子能穿过平行板电容器
D．β粒子在平行板电容器中运动的时间小于
5．如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为，乙的圆心为，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中，此时a点的磁感应强度大小为，b点的磁感应强度大小为。当把环形电流甲撤去后，a点的磁感应强度大小为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，在上下无边界的匀强磁场中放一矩形金属线框，且磁场的方向与矩形金属线框垂直，其中为中轴线，矩形金属线框开始有一半在匀强磁场中，要使矩形金属线框中产生感应电流，下列措施可行的是（ ）
A．将矩形金属线框沿垂直纸面方向向外平移
B．以边为轴转动，且转过的角度小于60°
C．将矩形金属线框在纸面内向上平移
D．矩形金属线框以为轴转动
7．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=10Ω连接，t=0时线圈以T=0.02s的周期从图中位置开始转动，转动时理想交流电压表示数为10 V，则（ ）
A．电阻R上的电功率为20W
B．R两端的电压u随时间变化的规律是u=10cos100πt(V）
C．0.02s时R两端的电压瞬时值为零
D．通过R的电流i随时间t变化的规律是i=cos50πt(A）
8．如图所示,在空间存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一水平放置的长度为L的金属杆ab与圆弧形金属导轨P,Q紧密接触，P,Q之间接有电容为C的电容器。若ab杆绕a点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则下列说法正确的是
A．电容器与a相连的极板带正电
B．金属杆ab所受的安培力是阻力
C．电容器所带电荷量是
D．金属杆中的电流方向从b流向a
9．如图，夹角为120°的两块薄铝板OM、ON将纸面所在平面分为I、II两个区域，两区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度分别为B1、B2.在OM板上表面处有一带电粒子垂直OM方向射入磁场B1中，粒子恰好以O为圆心做圆周运动回到出发点。设粒子在两区域中运动的速率分别为、，运动时间分别为t1、t2；假设带电粒子穿过薄铝板过程中电荷量不变，动能损失一半，不计粒子重力，则下列说法中正确的是（　　）
A．粒子带负电
B．
C．
D．
10．如图所示，等腰直角三角形区域内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为L，高为L，纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向以速度v匀速穿过匀强磁场区域，在t=0时恰好位于图中所示的位置，下列说法正确的是（ ）
A．穿过磁场过程中磁通量最大值为
B．穿过磁场过程中感应电动势的最大值为
C．线框中产生的电流始终沿顺时针方向
D．穿过磁场过程中线框受到的安培力始终向左
11．如图甲所示的LC电路中，保持L不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲时刻回路中的磁场能正在变大
B．曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的2倍
C．曲线2对应的电容器所带最大电荷量与曲线1对应的电容器所带的最大电荷量相等
D．曲线2对应的电流最大时，曲线1对应的电流也一定最大
二、实验题（共20分）
12．某同学用图所示装置通过大小相同的A、B两小球的碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽末端，让A球仍从位置G由静止开始滚下，A和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。
（1）安装器材时要注意：固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿___________方向。
（2）小球A的质量与小球B的质量应满足的关系是___________，___________（填“>”“＜”或“=”）
（3）请你叙述用什么方法找出落地点的平均位置。___________。
（4）在做碰撞中的动量守恒的实验中，必须测量的物理量是( )
A．入射小球和被碰小球的质量
B．入射小球或被碰小球的半径
C．入射小球从静止释放时的起始高度
D．斜槽轨道的末端到地面的高度
E．入射球未碰撞时飞出的水平距离
F．入射小球和被碰小球碰撞后飞出的水平距离
（5）用题中的字母写出动量守恒定律的表达式___________。
13．某同学用图a所示装置测定重力加速度，并验证机械能守恒定律。小球上安装有挡光部件，光电门安装在小球平衡位置正下方。
（1）用螺旋测微器测量挡光部件的挡光宽度d，其读数如图b，则d=___________mm；
（2）让单摆做简谐运动并开启传感器的计数模式，当光电门第一次被遮挡时计数器计数为1并同时开始计时，以后光电门被遮挡一次计数增加1，若计数器计数为N时，单摆运动时间为t，则该单摆的周期T=___________；
（3）摆线长度大约80cm，该同学只有一把量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上标记一点A，使得悬点O到A点间的细线长度为30cm，如图c、保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度l以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期。测量多组数据后绘制T2-l图像，求得图像斜率为，可得当地重力加速度g=___________；
（4）该同学用此装置继续实验，验证机械能守恒定律。如图d，将小球拉到一定位置由静止释放，释放位置距最低点高度为h，开启传感器计时模式，测得小球摆下后第一次挡光时间为，改变不同高度h并测量不同挡光时间，测量多组数据后绘制图像，发现图像是过原点的直线并求得图像斜率，比较的值与___________（写出含有d、k1的表达式），若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的。
三、计算题（共36分）
14．一台发电机输出功率为2000kW，电压为4000V，经升压变压器向远方输电。输电线路总电阻为r=800Ω，到目的地经降压变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（每个灯泡的额定电压220V、额定功率40W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的4%，升压变压器、降压变压均为理想变压器，求：
(1)升压变压器原、副线圈匝数比是多少？
(2)有多少盏灯泡能正常发光？
15．如图所示，汽缸内A、B两部分气体由竖直放置、横截面积为S的绝热活塞隔开，活塞与汽缸光滑接触且不漏气。初始时两侧气体的温度相同，压强均为p，体积之比为。现将汽缸从如图位置缓慢转动，转动过程中A、B两部分气体温度均不变，直到活塞成水平放置，此时，A、B两部分气体体积相同。之后保持A部分气体温度不变，加热B部分气体使其温度缓慢升高，稳定后，A、B两部分气体体积之比仍然为。已知重力加速度为g。求：
(1)活塞的质量；
(2)B部分气体加热后的温度与开始时的温度之比。
16．如图所示，有一对平行金属板，板间加有恒定电压，两板间有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里．金属板右下方以MN、PQ为上、下边界，MP为左边界的区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场宽度为d，MN与下极板等高，MP与金属板右端在同一竖直线上．一电荷量为q、质量为m的正离子，以初速度沿平行于金属板面、垂直于板间磁场的方向从A点射入金属板间，不计离子的重力，求：
（1）已知离子恰好做匀速直线运动，求金属板间电场强度的大小；
（2）若撤去板间磁场，离子恰好从下极板的右侧边缘射出电场，方向与水平方向成30°角，为了使离子进入磁场后从边界MP上射出，磁场的磁感应强度B应满足什么条件；
（3）在（2）的情形中，粒子从A点射入到从MP射出的最长时间是多少？
1．D
A．喷洒消毒液后会闻到气味，这是扩散现象的结果，A错误；
B．压缩气体时，气体体积变小，压强变大，这是单位体积内分子数增多导致的，气体分子间的相互作用力几乎可以忽略不计，B错误；
C．气体的温度升高时，气体分子的平均动能增大，平均速率会增大，但并不是每个气体分子的速率都会增大，C错误；
D．分子间作用力表现为引力时，分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，D正确。
故选D。
2．C
A、温度是分子平均动能的标志，温度相同，则平均动能相同，故A错误；
B、液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子之间表现为引力，故B错误；
C、晶体和非晶体没有一定的界限，在一定条件下晶体和非晶体间可以相互转化，故C正确；
D、气体分子之间的距离很大分子力近似为零，气体如果失去了容器的约束就会散开，是由于分子杂乱无章运动的结果，故D错误．
3．A
根据题意可知，交变电压表测得电压是有效值，由原线圈所加电压的瞬时值表达式可知，原线圈电压的有效值为
根据电压与匝数成正比有
则副线圈的电压的有效值为
故BCD错误A正确。
故选A。
4．D
A．α粒子是氦核，β粒子是电子，α粒子的质量远大于电子的质量，所以α粒子比β粒子的比荷小，A错误；
B．由于β粒子带负电，α粒子带正电，因此在平行板电容器中会偏向不同的极板，β粒子会偏向上极板，B错误；
CD．粒子流通过速度选择器后，以相同的速度v进入平行板电容器中，根据牛顿第二定律有
由于α粒子比β粒子的比荷小，因此α粒子比β粒子的加速度小，根据运动学公式有
故α粒子通过平行板电容器的时间比β粒子通过的时间长，即
可见β粒子不能通过平行板电容器，C错误，D正确。
故选D。
5．B
甲乙两环在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，而b点的磁感应强度大小为B2，因此两环在b点产生的磁感应强度均为，甲环在a点和b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故甲环在a点产生的磁感应强度为而a点的磁感应强度大小为B1，因此乙环在a点产生的磁感应强度为。
故选B。
6．D
A．将矩形金属线框沿垂直纸面方向向外平移时，穿过矩形金属线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故A措施不可行；
B．当矩形金属线框以边为轴转动，且转动的角度小于60°时，cd边不会越过OO'，穿过矩形金属线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故B措施不可行；
C．将矩形金属线框在纸面内向上平移时，穿过矩形金属线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故C措施不可行；
D．以为轴转动时，穿过矩形金属线框的磁通量发生变化，能够产生感应电流，故D措施可行。
故选D。
7．B
A．电阻R消耗的功率为
P=＝10W
故A错误；
B．产生的感应电动势的最大值为
Em＝U＝10V
由乙图可知，周期为T=0.02s，角速度
ω＝＝100πrad/s
故R两端的电压u随时间t变化的规律是
u=10cos100πt（V）
故B正确；
C．0.02 s时磁通量的变化率最大，此时产生的感应电动势最大，故C错误；
D．电流最大瞬时值
则通过R的电流i随时间t变化的规律是
i=cos100πt(A）
故D错误。
故选B。
8．AC
ABD．根据右手定则判断可知a端电势高,电容器与a相连的极板带正电：由于电路中没有电流，不受安培力作用，选项A正确，BD错误；
C．电容器两端的电压等于导体棒ab产生的电动势，电容器所带电荷量是
q=CE=CBL2ω
所以C正确；
故选AC。
9．AC
A. 磁场垂直于纸面向里，由题意可知，粒子沿顺时针方向做圆周运动，由左手定则可知，粒子带负电，故A正确；
B. 粒子穿过薄铝板时动能损失一半，即为：
解得
故B错误；
C. 粒子在磁场中做匀速运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得
由题意可知，粒子在两磁场中做圆周运动的轨道半径r相等，则有：
故C正确；
D. 粒子在磁场中做圆周运动的周期为：
粒子在磁场中做圆周运动的时间为：
由题意可知，粒子在磁场中转过的圆心角分别为：
粒子在磁场的运动时间之比：
故D错误。
故选AC。
10．AD
A．当导线框沿x轴正方向运动位移L时，穿过线框的磁通量最大，最大值为
故A正确；
B．当导线框沿x轴正方向运动位移L时，有效切割的长度最大，产生的感应电动势最大，感应电动势的最大值为
故B错误；
C．根据楞次定律判断可知，线框进入磁场中产生的感应电流沿顺时针，穿出磁场时感应电流沿逆时针方向，故C错误；
D．由左手定则判断可知，穿过磁场过程中线框受到的安培力一直向左，故D正确。
故选AD。
11．AD
A．图甲中对线圈应用安培定则可知，电流从电容器的上极板流出，则电容器正在放电，电场能转化为磁场能，则回路中的磁场能正在变大，A正确；
B．由图乙可知，曲线2的振荡周期为曲线1的2倍，根据公式
可知，曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，B错误；
C．根据电容的定义式
可得
由于改变电容器的电容前后电容器两端的最大电压相同，且曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，可知曲线2对应的电容器所带最大电荷量是曲线1对应的电容器所带最大电荷量的4倍，C错误；
D．曲线2对应的电流最大时，电容器两端的电压为0，由图乙可知此时曲线1对应的电容器两端的电压也为0，即曲线1对应的电流也最大，D正确。
故选AD。
12．水平 > = 见解析 AEF
（1）[1]为了使小球抛出时的速度方向处于水平方向，固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿水平方向。
（2）[2]为了保证碰撞后，入射小球不反弹，小球A的质量与小球B的质量应满足的关系是：；
[3]为了保证入射小球与被碰小球对心正碰，小球A的半径与小球B的半径应满足的关系是：。
（3）[4]用尽可能小的圆在球10次的各落点圈起来，圆的圆心位置即为落地点的平均位置。
（4）[5]设小球A碰撞前瞬间的速度为，碰后瞬间小球A的速度为，小球B的速度为，根据动量守恒可得
由于小球离开轨道后做平抛运动，在空中下落的高度相同，则在空中运动的时间相等，则有
可得
故在做碰撞中的动量守恒的实验中，必须测量的物理量是：入射小球和被碰小球的质量，入射球未碰撞时飞出的水平距离，入射小球和被碰小球碰撞后飞出的水平距离。
故选AEF。
（5）[6]动量守恒定律的表达式为
13． 2.331/2.332
（1）[1]由图b可知
（2）[2]由题意可知
解得
（3）[3]设A点以下的细线长度为，根据单摆周期公式得
化简得
T2-l图像的斜率为k1，则
解得
（4）[4]小球在最低点的速度为
由机械能守恒定律得
联立，解得
则比较k2的值与，若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的。
14．(1)1：50；(2)4.8x104
(1)设升压变压器的输入电压为U1，输入电流为I1，输出电压为U2，输出电流为I2，则由P=I1U1得
I1=500A
因为
ΔP=4%P
又
ΔP=
所以
I2=10A
则
N1：N2=I2：I1=1：50
(2)用户得到的功率P用=96%P，则
P用=NPL
得
N=4.8x104(盏)
15．(1)；(2)
(1)汽缸转到竖直位置时，A在上，B在下，设此时两部分的体积均为V，则
对气体A，由玻意耳定律
对气体B，由玻意耳定律
又
解得
(2)设初态AB两部分气体的温度均为T，则最后状态时A部分气体的温度仍为T，B部分气体温度升高后的温度为T′，则对气体A体积温度均不变，则压强不变仍为初态的p；对气体B，压强
则
解得
16．（1）；（2）；（3）
（1）设板间的电场强度为E，离子做匀速直线运动，受到的电场力和洛伦兹力平衡，有
解得
（2）设A点离下极板的高度为h，离子射出电场时的速度为v，根据动能定理，得
离子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速运动，有
解得
设离子进入磁场后做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律，得
由几何关系得
解得
（3）离子在电场中运动，有
解得
离子在磁场中运动时，当磁感应强度B取最小时，时间最长
粒子从A点射入到从MP射出的最长时间是