北京市第十一中学2022-2023学年高二（下）期中物理IIA课程教与学诊断（A卷）（含答案）

2023北京十一学校高二（下）期中
物 理
物理IIA课程教与学诊断
满分：100分 考试时间：90分钟
一、不定项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对得3分，选不全得2分，选错或不答得0分）
1. 关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A. 电磁波在真空中的传播速度与其频率无关
B. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C. 基站停止工作，发射出去的电磁波也就停止传播
D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
2. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势的图像如图乙所示，则（　　）
A. 时线框的磁通量变化率最大
B. 时线框中电流方向发生改变
C. 线框产生的交变电动势有效值为311V
D. 线框产生的交变电动势频率为50Hz
3. 下列说法正确的是（　　）
A. 在水的表面张力作用下，荷叶上的小露珠趋近于球形
B. 各向同性的一定是非晶体
C. 一定质量的理想气体吸收热量后内能一定增加
D. 第一类永动机违背了能量守恒定律
4. 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，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线是该花粉颗粒做布朗运动的轨迹
C. 图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从到时，分子力先变大后变小
D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②比曲线①对应的温度高
5. 下列说法正确的是（　　）
A. 海市蜃楼是光发生干涉的结果
B. 激光有很好的相干性
C. 水中升起的气泡看起来特别亮是因为光由海水进入气泡时发生了全反射
D. 光的偏振现象说明光是一种纵波
6. 雨后天晴可常见彩虹，彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的。如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠的光路示意图，其中a、b为两束频率不同的单色光。以下说法中正确的是（　　）
A. a光的频率大于b光的频率
B. a光如果是红光，b光可能是紫光
C. 在空气中b光的波长大于a光的波长
D. a光在水滴中传播的速度更快
7. 有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示，图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则在把锁扣扳下的过程中（　　）
A. 吸盘内气体要吸收热量 B. 吸盘内气体的密度增大
C. 吸盘内气体内能增大 D. 吸盘内气体压强减小
8. 如图为模拟远距离输电的测试电路，升压理想变压器原线圈接在恒压交流电源上，远距离输电的导线电阻等价于，降压理想变压器副线圈接2个电阻，不计电表内电阻影响。开关S闭合后（　　）
A. 电流表A2的示数减小 B. 电压表V1的示数减小
C. 电压表V2的示数减小 D. 电流表A1的示数变大
9. 光的干涉现象在生产中有重要的应用，人们常用干涉法检查精密的光学平面的平整程度。如图所示，是用干涉法检查某待检工件的上表面是否平整的装置，用单色光做光源。将一块平板玻璃a放置在待检工件b之上，在一端夹入两张纸片。当光垂直入射后，从上往下观察到干涉条纹，下列说法中正确的有（　　）
A. 干涉条纹是由平板玻璃a的上下两个面反射的光形成的
B. 同一条明条纹所在的空气薄层厚度一样
C. 若将该装置中抽去一张纸片，观察到的干涉条纹变疏
D. 若干涉条纹某处向右端弯曲，则检查平面在该处有一个“坑”
10. “二氧化碳跨临界直冷制冰”是北京冬奥会的“中国方案”，国家速滑馆5000m2的冰面全由它制成，冰面温差可控制在±0.5℃以内。其制冰过程可简化为图中的循环过程，其中横轴为温度T，纵轴为压强p；过程A→B：一定量的二氧化碳在压缩机的作用下变为高温高压的超临界态（一种介于液态和气态之间，分子间有强烈相互作用的特殊状态）；过程B→C：二氧化碳在冷凝器中经历一恒压过程向外放热而变成高压液体；过程C→D：二氧化碳进入蒸发器中蒸发，进而使与蒸发器接触的水降温而凝固；过程D→A：二氧化碳经历一恒压过程回到初始状态。下列说法正确的是（　　）
A. 过程A→B中，每个二氧化碳分子的动能都将增大
B. 过程B→C中，二氧化碳遵循理想气体的等压变化规律
C. 过程D→A中，若二氧化碳可看作理想气体，则该过程中二氧化碳将吸热
D. 过程D→A中，气体对外做功
11. 如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。若将油柱移动的距离与气温变化量的比值定义为测温灵敏度k，即，关于该气温计的说法正确的是（　　）
A. 气温计刻度是均匀的
B. 用更大的饮料罐，可增加该气温计的测温灵敏度
C. 温度升高的过程中，外界对罐中气体做功，内能增大
D. 温度降低的过程中，罐中气体放出的热量大于外界对其做的功
12. 导热汽缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在往桶里缓慢加入细沙、并缓慢升高汽缸外部环境温度，则（　　）
A. 气体不断放热
B. 气体体积增大，气体对外界做功
C. 内能可能减小
D. 气体单位时间内对单位面积的器壁的平均冲量减小
二、实验题，本题共2小题，共16分。把正确答案填在题中的横线上。
13. 在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题。
（1）甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是______（填“甲”、“乙”）。
（2）将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量绿光的波长。
元件代号 A B C D E
元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透绿光的滤光片
将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为______。（填写元件代号）
（3）在光屏上得到的干涉图样如图丁所示，分划板在图中A位置时游标卡尺（20分度）如图所示，则其读数______mm；在B位置时游标卡尺示数如图己所示，其读数105.60mm。
（4）已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离L=0.50m，则实验中计算波长的表达式______（用d、L、x1、x2的符号表示），由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为______nm。
14. 某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。
（1）在实验中，下列操作正确的是______。
A.用橡胶塞密封注射器
B.用游标卡尺测量柱塞的直径
C.读取刻度尺上显示的空气柱长度
D.气体的压强和体积必须用国际单位
（2）下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是______。
A. B.
C. D.
（3）某组同学处理数据时发现图像向下弯曲，请分析可能的原因______。
三、解答题，本题包括5小题，共48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15. 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃两面平行。
（1）实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针和以确定入射光线AO。接着，眼睛在玻璃砖的______（选填“A侧”或“B侧”）观察所插的两枚大头针和的像，同时通过插第三、第四枚大头针和的来确定从玻璃砖射出的光线，请描述如何确定的位置：______
（2）正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。当入射角为时，测得折射角为。
①求该玻璃砖的折射率n=______
②已知光速为c，求该单色光在玻璃砖介质中的传播速度v=______
③随着入射角变大，折射角也会变大，折射光线是否能在玻璃砖的下表面发生全反射？如果能，请求出此时的入射角；如果不能，请说明理由。______
16. 如图所示，一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化。已知、、、（1atm为一个大气压强）。
（1）请求出气体在状态B时的温度；
（2）请求出气体在状态C时的压强；
（3）设A→B过程气体吸收热量为，B→C过程气体放出热量为，请你比较、大小并说明依据。
17. 如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm，ad=bc=20cm，匝数n=100，线圈的总电阻r=0.20Ω在外力作用下，线圈在磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度为，线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4Ω的定值电阻连接，求：
（1）产生感应电动势的最大值：
（2）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的函数表达式；
（3）外力做功的功率。
18. 压强产生的原因有多种情况：
（1）①正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：（a）粒子大小可以忽略，其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；（b）与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，推导出器壁所受压强p与m、n和v的关系；
②理想气体不考虑分子间的相互作用，故可以忽略分子势能，气体内能可以近似等于所有气体分子动能的总和。“温度是分子平均动能的标志，即（a为物理常量，为分子热运动的平动动能）”，推导气体内能与体积V和压强的关系。已知一定质量的理想气体，其压强与热力学温度T的关系为p=nkT，式中n为单位体积内气体的分子数，k为常数。不考虑气体分子的转动。
（2）伯努利原理：对于流动的气体或液体，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。如图所示，一根水平放置的管道，从左往右逐渐变粗，流体从中流过。管内流体稳定流动时具有这样的特点：（a）管内各处液体体积无法压缩且密度均相同；（b）管内各处液体流速不随时间改变。选取横截面C和横截面D之间的液体为研究对象，当C处液体流动很小一段距离，到达处，D处液体正好流动到处。设管道入口处横截面积为，压强为，流体流速为；管道出口处横截面积为，压强为，流体流速为。设流体密度始终为，忽略流体的粘滞阻力和管壁对流的阻力。与外界对气体做功的规律类似，极短时间内，外界对流体做功可以通过求得，其中p为液体压强，是时间内被外力推动的流体体积大小，如图中横截面C与横截面之间的流体体积。请根据守恒思想和功能关系，推导压强与流速的关系满足：。
19. 研究分子势能是研究物体内能的重要内容。已知某物体中两个分子之间的势能E与两者之间距离r的关系曲线如图甲所示。
（1）定性说明曲线斜率绝对值的大小及正负的物理意义；
（2）某双原子分子系统中两原子在其平衡位置附近振动时，这一系统可做如下近似：如图乙所示，假设原子A固定不动，原子B振动近似看作简谐运动，其振动的范围为，其中b远小于。已知在点附近随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。
①请结合简谐运动的知识：回复力与位移满足的关系，在图丙中画出原子B在区间振动过程中受力随距离r变化的图线（规定向右为正方向）；
②小明同学为了进一步理解温度变化对物体体积的影响，将分子平均动能简化成B原子在振动过程中的最大动能。请求出振动过程中B原子的最大动能，并结合温度是分子平均动能的标志，即（a为物理常量，为分子热运动的平动动能），依据结果分析温度对物体体积的影响。
参考答案
一、不定项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对得3分，选不全得2分，选错或不答得0分）
1. AB
2. ABD
3. AD
4. CD
5. BC
6. BD
7. AD
8. ACD
9. BC
10. CD
11. ABD
12. BD
二、实验题，本题共2小题，共16分。把正确答案填在题中的横线上。
13. ①. 甲 ②. CEDBA ③. 101.10 ④. ⑤. 562.5
14. ①. AC ②. C ③. 实验过程中存在漏气现象（或者温度降低）
三、解答题，本题包括5小题，共48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15. （1）[1]实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针和以确定入射光线AO。接着眼睛在玻璃砖的B侧观察所插的两枚大头针和的像，同时通过插第三、第四枚大头针和的来确定从玻璃砖射出的光线
[2]确定大头针的位置时，应当使挡住和的像。
（2）①[3]根据折射定理可知
②[4]根据
联立解得
③[5]不能，由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射。
16. （1）由等压过程
得
（2）由等容变化
又
得
（3）由于，则A→B过程和B→C过程气体内能变化相等，而A→B过程气体对外做功，则
则
17. （1）产生感应电动势的最大值为
（2）回路的最大电流为
从线圈经过中性面开始计时，线圈中感应电流随时间变化的关系为
（3）外力做功的功率等于电消耗的功率，即
18. （1）①一个粒子每次与器壁碰撞过程对器壁的冲量为
由于粒子与器壁各面碰撞的机会均等，则在时间内有的粒子在器壁面积上发生碰撞，此过程与器壁碰撞的粒子总数为
则时间内粒子给器壁的总冲量为
根据动量定理有
器壁所受压强
解得
②根据题意气体分子的平均动能为
气体的分子数目
压强与热力学温度T的关系为
p气=nkT
气体的内能
解得
（2）在相同时间内流过截面C的液体体积等于流过截面D的液体体积
令液体从做往右流动，以上述液体为研究对象，截面C左侧液体对该对象做正功为
截面D右侧液体对该对象做负功为
C、D间液体流动至，间，可等效为，D间液体不动，C、间液体流动至D，间，C、间液体质量
由于管道水平放置，液体的重力势能不变，对该部分液体，根据动能定理有
解得
19. （1）根据功能关系可知，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大，既有
根据
可知在图像中斜率绝对值的大小反映了分子间相互作用力的大小，斜率的正负分别反映分子间相互作用力是引力还是斥力。
（2）①在平衡位置时，原子B所受分子力为零，由于规定向右为正方向，则分子力表现为斥力时为正值，分子力表现为引力时为负值，由于
可知，原子B在区间振动过程中受力随距离r变化的图线为一条倾斜的直线，作出示意图如图所示
②由题意可知，原子B处于r1=r0处时，系统的动能为最大值，设为Ek1，系统的势能为最小值，设为Ep1，则有
原子B处于r2=r0-b处时，系统的动能为0，系统的势能为最大值，设为Ep2，则有
根据能量守恒定律可得
解得
由于温度是分子平均动能的标志，即有
由于可以将分子平均动能简化成B原子在振动过程中的最大动能，则有
由于a为物理常量，根据上述可知，当温度升高时，b增大，宏观上表现为物体的体积增大，温度降低时，b减小，宏观上表现为物体的体积减小。