2022-2023学年江西省彭泽县重点中学高二（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年彭泽县重点中学高二（下）期末试卷
物理试题
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在之间。已知布朗运动微粒大小通常在数量级。下列说法正确的是：
A. 布朗运动是气体介质分子的无规则的运动
B. 在布朗运动中，固态或液态颗粒越小，布朗运动越剧烈
C. 在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子无规则运动的轨迹
D. 当固态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动，能长时间悬浮是因为气体浮力作用
2. 主动降噪耳机内设麦克风，麦克风用来收集周围环境中的噪声信号，耳机的处理器能够预测下一时刻噪声的情况，并产生相应的抵消声波实现降噪，关于主动降噪耳机的抵消声波分析正确的是( )
A. 抵消声波的频率与噪声的频率不同
B. 抵消声波是横波而噪声声波是纵波
C. 抵消声波的相位与噪声相位相反
D. 抵消声波在耳膜中传播速度与噪声传播速度不等
3. 一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个形支架在竖直方向振动，形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动，圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示以竖直向上为正方向，下列说法正确的是( )
A. 到小球所受的回复力增加，且方向为轴正向
B. 到弹簧弹性势能一定减小
C. 若圆盘以匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为
D. 若圆盘正以匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当增大
4. 如图为家用饮水机自动加热与保温的简化工作电路，其中是温控开关；从说明书获知，加热管电阻加热时功率为，保温时功率为请问：当闭合时，饮水机处于何种工作状态？不计、阻值受温度变化的影响，则的阻值多大？( )
A. 加热， B. 加热， C. 保温， D. 保温，
5. 粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的倍与倍，两粒子均带正电让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动以下能正确表示两粒子运动轨迹箭头表示速度方向的是( )
A. B.
C. D.
6. 如图甲所示为自耦变压器，原线圈接有图乙所示的交流电源，副线圈两端电压有效值为，灯泡和其他电阻受温度的影响忽略不计，开始时开关断开。则下列说法正确的是( )
A. 原、副线圈匝数比为
B. 闭合开关后，小灯泡微亮，上滑可使小灯泡恢复正常发光
C. 滑片上滑，通过电阻的电流增大
D. 向上滑动，变压器的输出功率增大
7. 如图甲所示，一个长为、宽为的单匝闭合金属线圈放在倾角且足够长的粗糙斜面上，二者间的动摩擦因数，线圈的质量，电阻。斜面上的两虚线之间存在磁感应强度大小，方向垂直斜面向里的匀强磁场，线圈以的速度进入匀强磁场，线圈运动的速度随线圈在斜面上的位移变化的图像如图乙所示。已知重力加速度取，，，则( )
A. 线圈进入磁场过程中做匀减速运动，加速度大小为
B. 磁场的宽度为线圈通过磁场的时间为
C. 线圈穿过磁场的整个过程中，通过线圈某一横截面的电荷量的代数和为
D. 线圈通过磁场的过程中产生的焦耳热为
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
8. 关于电场力和电场强度，以下说法中正确的是( )
A. 一点电荷分别处于电场中的、两点，点电荷受到的电场力大，则该处场强大
B. 在电场中某点如果没有试探电荷，则电场力为零，电场强度也为零
C. 电场中某点场强为零，则试探电荷在该点受到的电场力也为零
D. 一试探电荷在以一个点电荷为球心、半径为的球面上各点所受电场力相同
9. 如图所示，在空间正方形区域内存在一匀强磁场，磁感应强度方向水平且垂直于纸面向里。在竖直面内有一矩形金属线圈，矩形线圈的高远小于正方形的边长，矩形线圈从位置开始下落，且刚好匀速进入匀强磁场。若线圈下边刚通过水平面、位于磁场中部和时，线圈所受到的磁场力的大小分别为、和，则( )
A. B. C. D.
10. 如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为的小灯泡、和，当两端的电压为时，三盏灯泡均能正常发光，则下列说法正确的是
A. 该变压器原副线圈的匝数比为 B. 该变压器原副线圈的匝数比为
C. 两端电压 D. 两端电压
11. 如图甲，在光滑绝缘水平面上的、间存在一匀强磁场，一单匝正方形闭合线框自开始，在水平向右的外力作用下紧贴从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场区域，外力随时间变化的图象如图乙所示，已知线框质量为，电阻，线框穿过磁场过程中，外力对线框做功，下列说法正确的是( )
A. 线框匀加速运动的加速度
B. 磁场的宽度为
C. 匀强磁场的磁感应强度为
D. 线框在穿过磁场过程中，线框上产生的热量为
三、实验题（本大题共2小题，共20分）
12. 如图甲所示，用气体压强传感器“探究气体压强和体积关系”，操作步骤如下：

把注射器活塞推至注射器中间某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
移动活塞，记录注射器的刻度值，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值；
重复上述步骤，多次测量；
根据记录的数据，作出图线，如图乙所示。
完成本实验的基本要求是________填正确答案标号。
在等温条件下操作 封闭气体的注射器密封良好
必须弄清所封闭气体的质量 气体的压强和体积必须用国际单位制单位
理论上由图线分析可知，如果该图线________，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比。
若实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是________________________，图乙中代表________。
13. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
该同学首先利用多用电表欧姆“”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为______。
该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最______选填“左”或“右”端；在某次测量中，若毫安表的示数为，的示数为，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为______。
经过多次测量，该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示，可知该热敏电阻的阻值随温度升高变化得越来越______选填“快”或“慢”。
该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势，定值电阻，长为的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液热敏电阻的温度为，油液外热敏电阻的温度为，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为______。
四、计算题（本大题共3小题，共36分）
14. 如图所示，有一金属短棒重为，长为，电阻为，用质量不计的导线将其两端焊接，并在两点将它悬挂起来，接在电动势为，内阻为的电源上。当加一个与平面平行的均匀磁场时，金属棒恰好处于平衡状态，平面偏过竖直方向角，求：
此时棒受到的磁场力；
磁场的磁感应强度为多大。
15. 如图所示，圆柱形汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体，汽缸的高度为，缸体内底面积为，缸体重力为。轻杆下端固定在桌面上，上端连接活塞。活塞所在的平面始终水平。当热力学温度为时，缸内气体高为，已知大气压强为，不计活塞质量及活塞与缸体的摩擦。现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸。
求此时缸内气体的温度；
求该过程缸内气体对汽缸所做的功；
若该过程缸内气体吸收热量为，则缸内气体内能增加多少？
16. 如图所示，匝数、横截面积、电阻的线圈处于竖直向上的变化磁场中，磁感应强度随时间变化规律。倾角，间距、长度的光滑平行导轨处在磁感应强度为的匀强磁场中倾斜放置，方向垂直导轨平面，开关闭合时，一质量、电阻的导体棒恰好能静止在倾斜导轨的上端处，定值电阻，导轨电阻忽略不计，空气阻力忽略不计，取则：
求线圈中的感应电动势大小；
求磁感应强度的大小和方向；
断开后导体棒开始沿导轨下滑，到达底端前速度已达到最大值，求导体棒滑到导轨底端所需的时间，及下滑过程中导体棒上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
布朗运动是悬浮在液体或气体中微粒的无规则运动，产生原因是液体或气体分子无规则运动对微粒撞击的不平衡性，温度越高、固体微粒越小，布朗运动越剧烈。
本题考查的是布朗运动，特别要明确布朗运动既不是颗粒分子的运动，也不是液体或气体分子的运动，而是液体或气体分子无规则运动的反映。
【解答】
A.布朗运动是气体介质中固体微粒的无规则的运动，故A错误；
B.在布朗运动中，固态或液态颗粒越小，受到的力越少，力越不容易被平衡，布朗运动越剧烈，故B正确；
C.在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹与分子的无规则运动的轨迹不同，分子无规则运动对颗粒产生撞击使颗粒无规则运动，故C错误；
D.当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动，能长时间悬浮是因为在不停的做无规则运动，不是浮力的作用效果，故D错误；
故选B。
2.【答案】
【解析】解：、由题知，降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，故AD错误，C正确。
B.声波是横波，抵消声波的也是横波，B错误；
故选：。
降噪过程实际上是声波发生了干涉，机械波传播的速度由介质决定。介质中质点不随波移动。由此分析即可。
解决本题时要明确机械波传播的速度由介质决定，声波在同一介质中传播波速相等。要掌握波的叠加原理和干涉的条件。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查简谐振动的图像、简谐振动的回复力和能量；受迫振动、共振。根据简谐运动受力特点结合振动图像可知到小球所受的回复力的方向及变化情况；根据弹簧和小球组成的振动系统简谐振动的特点判断到弹簧弹性势能变化的可能情况；由图读出小球振动的固有周期，小球做受迫振动时，受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力周期等于振动系统的固有周期时，会发生共振现象。
【解答】
A、根据简谐运动受力特点结合振动图像可知到小球所受的回复力减小，回复力总是指向平衡位置，即方向为轴正向，故A错误；
B、到简谐运动的位移正向增大，小球从平衡位置向最高点运动，小球处于平衡位置时弹簧处于伸长状态，小球处于最高点时弹簧可能处于压缩状态，所以到弹簧弹性势能不一定减小，故B错误；
C.若圆盘以匀速转动，圆盘的周期为，圆盘匀速转动给振动系统周期性的驱动力，振动系统做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以小球振动达到稳定时其振动的周期为，故C正确；
D.由图乙可知小球振动的固有周期，圆盘转动周期等于时，驱动力周期等于振动系统的固有周期，小球产生共振现象，振幅最大，所以若圆盘正以匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当减小，故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】解：由电功率公式和可知，电动势不变的条件下，电阻越小电流越大，功率越大．
电源电压不变，当断开时，与串联；
当闭合时，只有接入在电源上，电路中的电阻变小，总功率变大，因而开关闭合时是加热状态．
利用公式知
故选：．
由电功率公式和可知，电动势不变的条件下，电阻越小电流越大，功率越大．
已知额定加热功率和额定电压，可利用公式求得加热电阻的电阻．
本题考查了电功率的计算公式和串联电阻的特点．要注意电功率计算公式的选择．
5.【答案】
【解析】
【分析】
由洛仑兹力充当向心力可求得两粒子的半径关系，则由图可知两粒子的轨迹图；由左手定则可判断粒子的运动方向。
本题应明确洛仑兹力充当带电粒子做圆周运动的向心力，故洛仑兹力一定指向圆心。
【解答】
两粒子均带正电，以大小相等的速度在磁场中向相反的方向运动，都是由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力。所以有，得到，因为粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的倍与倍，所以甲的半径为乙半径的倍。根据左手定则，甲、乙粒子做圆周运动的洛伦兹力指向圆心，运动方向一定为逆时针，故C正确。
故选C。

6.【答案】
【解析】A.根据图乙可知，原线圈所接正弦交流电压有效值为，副线圈电压为，由
可知原、副线圈匝数比为，故A错误；
B.闭合开关后，小灯泡微亮，想要增大小灯泡中电流，需要增大副线圈中的电压，上滑可使小灯泡恢复正常发光，故B正确；
C.滑片上滑，原、副线圈匝数比增大
可得副线圈两端电压变小，通过电阻的电流变小，故C错误；
D.向上滑动，接入电路中的阻值大，利用副线圈电阻
可知，副线圈总电阻增大，副线圈两端电压不变，则通过电阻的电流减小，变压器的输出功率减小，故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键能通过受力分析结合图象分析出线圈的运动状况，关键是电荷量的计算要用平均值，焦耳热要用功能关系求解。
【解答】
A.由图乙可知线圈的长度，磁场的宽度，又，故线圈进、出磁场时受到的合力等于安培力，安培力方向与线圈运动方向相反，安培力表达式为，可知安培力为变力，所以线圈进入磁场过程中不是匀减速运动，故A错误；
B.由图乙可知，线圈进出磁场运动的位移为，即使按照线圈以最大速度匀速通过磁场，时间也为，故B错误；
C.线圈进出磁场时通过导体某一横截面的电荷量均为，由于进出磁场的过程中电流方向相反，故通过线圈某一横截面的电荷量的代数和为，故C错误；
D.线圈运动的过程中重力沿斜面的分力和摩擦力平衡，所做功的代数和为，整个过程中电流产生的焦耳热即为线圈动能的减少量，，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关；场强公式，只是为研究电场的方便，采用比值法下的定义；再根据点电荷的场强公式知：电场强度只由场源电荷电量和位置决定，且检验电荷在以一个点电荷为球心，半径为的球面上各点场强大小相同，但方向不同．
明确电场强度是矢量，取决于电场本身，与有无试探电荷无关；场强公式，只是为研究电场的方便，采用比值法下的定义；根据点电荷的场强公式知：电场强度只由场源电荷电量和位置决定．
【解答】
A、电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，场强公式，只是为研究电场的方便，采用比值法下的定义；据场强的定义式知，同一点电荷分别处于电场中的、两点，电荷受到的电场力大则场强大，故A正确．
B、电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，所以在电场某点如果没有检验电荷，该点的场强不变，故B错误．
C、据场强的定义式知，电场中某点场强为零，则检验电荷在该点受到的电场力为零，故C正确．
D、根据点电荷的场强公式知：电场强度只由场源电荷电量和位置决定，且检验电荷在以一个点电荷为球心，半径为的球面上各点场强大小相同，但方向不同，所以半径为的球面上各点所受电场力不相同，故D错误．
故选：．
9.【答案】
【解析】金属线圈进入与离开磁场的过程中，产生感应电流，线圈受到向上的磁场力即安培力，根据
，
可知线圈所受到的磁场力与速度成正比。当线圈完全进入磁场的过程中，磁通量的变化量为零，回路中没有感应电流，线圈不受安培力，故
且线圈加速运动，通过水平面时的速度大于通过时的速度，则
故BD正确；AC错误；
故选BD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据灯泡正常发光可知灯泡上的电压为，再结合原副线圈的电压之比等于匝数之比求解即可。
本题是变压器的基本比例关系的应用，基础题目。
【解答】
三盏小灯泡均正常发光，则可得原副线圈中的电流关系为，与匝数比成反比，可知匝数比为，副线圈的电压为，则原线圈的电压为，输入电压为，故A、C正确。BD错误。
故选AC。
11.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律求解加速度和磁感应强度，根据运动学公式求解磁场宽度；线框在穿过磁场过程中，线框上产生的热量。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
【解答】
解：、根据乙图可知，以后拉力恒定，线框的加速度为：，故A正确；
B、线圈进入磁场到离开磁场的过程中一直是匀加速，说明线框的长度与磁场宽度相等，所以磁场的宽度为：，故B错误；
C、当线框刚离开磁场的瞬间，根据速度时间关系可得：，此时的拉力为：，根据牛顿第二定律可得：，而，联立得到：，故C正确；
D、线框在穿过磁场过程中，线框上产生的热量为：，故D错误。
故选AC。
12.【答案】；为过坐标原点的直线；传感器与注射器间有气体；传感器与注射器间气体的体积
【解析】
【分析】
该题主要考查研究封闭气体发生等温变化的实验相关知识。熟知实验原理、实验操作规范和要求、实验注意事项是解决本题的关键。
该实验必须在等温条件下操作和气体质量不变即不能漏气，根据等温变化时与成反比分析图像解决实际问题。
【解答】
该实验探究的是等温条件下的气体的变化规律，故需要在等温条件下操作，选项A正确；封闭气体的注射器密封良好也是需要的，故选项B正确；
只要气体是一定质量的就可以，故不需要弄清所封闭气体的质量，选项C错误；
气体的压强和体积只要单位统一就可以，不是必须用国际单位制单位，选项D错误。
如果气体的体积跟压强的倒数成正比，即，则图像一定是过原点的直线；
若图线不过原点，说明在活塞压缩气体最大时，即活塞压缩到最左端时，压强有一定的大小，按说应该是无穷大的，说明注射器的前端还有气体的残留；而图乙中的就代表所剩余的气体的体积。

13.【答案】；左；；慢；
【解析】
【分析】本题考查传感器的实验；分析清楚电路结构，根据热敏电阻阻值随温度变化的关系判断电路总电阻如何变化，然后应用闭合电路欧姆定律与部分电路欧姆定律分析答题。找到热敏电阻与油液高度的关系式解决本题的关键。
【解答】此时热敏电阻的阻值为。
为保护电路安全，闭合开关前要让测量电路电压由小变大，滑动变阻器的滑片应置于最左端，根据解得。
由图线斜率可知，该热敏电阻的阻值随温度升高变化得越来越慢。
油液的警戒液面到油箱底部的距离为，根据闭合电路欧姆定律有，解得，
由图丙找到热敏电阻在温度为油液外电阻为，在温度为油液内为，热敏电阻总阻值，解得
故答案为：；左；；慢；
14.【答案】 ，方向垂直于金属棒向上；
【解析】由图中可知电流方向由到，整个装置受力如图所示金属棒恰好处于平衡状态，则有
得
根据左手定则可知磁场力方向垂直于金属棒向上。
根据闭合电路欧姆定律有
又因为
解得
15.【答案】解：发生等压变化，设缸内气体原来压强为，汽缸受力平衡得，，解得；
根据气体实验定律，气体发生等压变化，气体对缸做功；
由热力学第一定律可知，温度升高气体内能变大，得缸内气体内能增量为。

【解析】以气缸为研究对象可知，缸内气体压强不变，根据盖一吕萨克定律列式求解活塞刚要脱离汽缸时缸内气体的温度。
16.【答案】解：线圈中的感应电动势大小 ，
解得
导体棒和定值电阻并联后的总电阻为并
则通过导体棒的电流为
对导体棒平衡时满足
解得
因导体棒中感应电流从到，则根据左手定则可知，方向垂直斜面向下。
导体棒到达最大速度时满足
解得
由动量定理
其中
解得
下滑过程中导体棒上产生的焦耳热

【解析】本题考查了电磁感应与力学和能量的综合运用，知道导体棒合力为零时，速度最大。
根据法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势大小
导体棒恰好能静止在倾斜导轨的上端处，结合通过导体棒的电流和闭合电路欧姆定律可求解磁感应强度的大小和方向；
当导体棒加速度为零时，速度最大，由动量定理可得导体棒滑到导轨底端所需的时间，根据能量守恒可求得下滑过程中导体棒上产生的焦耳热。