江苏省无锡市2023-2024学年高二下学期期中模拟物理试卷（含解析）

绝密★启用前
无锡市2023-2024学年高二下学期期中模拟物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.关于传感器，下列说法中不正确的是( )
A. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B. 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C. 电子秤所使用的测力装置是力传感器
D. 半导体热敏电阻常用作温度传感器
2.关于固体和液体，下列说法正确的是
A. 晶体一定有规则的几何外形 B. 金刚石、石墨、食盐和玻璃都是晶体
C. 叶面上的露珠呈球形是因为重力作用的结果 D. 液晶的光学性质具有各向异性
3.如图所示，水黾静止在水面上。除重力外，水黾还受到的力有( )
A. 水面的支持力 B. 水的浮力 C. 水的表面张力 D. 以上三个都有
4.振荡电路中，某时刻电容器上、下极板的带电情况和线圈中的磁场方向如图所示，则此时( )
A. 电容器正在充电 B. 电容器两端的电压正在减小
C. 磁场能正在转化为电场能 D. 线圈中的自感电动势在增加
5.一定质量的理想气体经历了绝热变化过程，关于其压强和体积倒数的关系，下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
6.图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是
A. 按下按钮和松开按钮的过程中，流过门铃的电流方向相同
B. 松开按钮过程，螺线管端电势较高
C. 按住按钮不动，门铃依然会响
D. 按下和松开按钮过程，螺线管一定产生大小相等的感应电流
7.“用研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。小张同学在实验中缓慢推动活塞，根据实验数据作出图线如图所示，图线弯曲的可能原因是( )
A. 活塞与筒壁间存在摩擦 B. 实验中用手握住了注射器前端
C. 未在注射器活塞上涂润滑油 D. 压强传感器与注射器的连接处漏气
8.某汽缸内封闭有一定质量的理想气体，从状态依次经过状态，和后再回到状态，其图像如图所示，则在该循环过程中，下列说法正确的是( )
A. 从到过程中，气体吸收热量
B. 从到过程中，气体的压强增大
C. 从到过程中，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D. 从到过程中，若气体内能增加，对外做功，则气体向外界放出热量
9.图为一分子势能随距离变化的图线，从图中分析可得到( )
A. 处为分子的平衡位置
B. 处为分子的平衡位置
C. 处，分子间的势能为最小值，分子间无相互作用力
D. 若，越小，分子间势能越大，分子间仅有斥力存在
10.如图所示，两光滑平行长直导轨，间距为，放置在水平面上，磁感应强度为的匀强磁场与导轨平面垂直．两质量都为、电阻都为的导体棒、垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，两棒两导体棒距离足够远，静止，以初速度向右运动，不计导轨电阻，忽略感生电流产生的磁场．则
A. 导体棒的最终速度为 B. 导体棒产生的焦耳热为
C. 通过导体棒横截面的电量为 D. 两导体棒的初始距离最小为
11.如图所示，平面第三、四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，圆形金属环与磁场边界相切于点。金属环在平面内绕点沿顺时针方向匀速转动，时刻金属环开始进入第四象限。规定顺时针方向电流为正，下列描述环中感应电流随时间变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.某实验小组利用油膜法估测油酸分子的大小，实验步骤如下：
A.取的纯油酸和一定体积的无水酒精配制成油酸酒精溶液；
B.用注射器将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，测得滴油酸酒精溶液的体积为；
C.取一个直径为的水槽，并在水槽中倒入适量的清水，待水面稳定后将适量痱子粉均匀地撒在水面上；
D.用注射器将配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；
E.将透明玻璃板盖在水槽上，然后将油膜的形状用记号笔描绘在玻璃板上；
F.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。
回答下列问题：
将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，如图甲所示，已知坐标纸上小格子的边长为，则油膜的面积_________。

实验配制的一滴酒精油酸溶液中含有的纯油酸的体积为__________结果保留两位有效数字。
将油酸分子简化成球形处理，并认为它们紧密排布形成单分子油膜，则油酸分子半径的计算公式为
_________用题目中的物理量符号表示。
若估测出油酸分子的半径为，已知阿伏伽德罗常数为，由此可以推算出油酸的_________。
A.摩尔体积 摩尔质量 密度 平均动能
在步骤中，由于水槽边缘不平整，盖在水槽上的玻璃板与形成的油膜并不平行，侧视图如图乙所示，则该情况会导致最终测得油酸分子的半径结果_________填“偏大”或“偏小”。
三、计算题：本大题共4小题，共41分。
13.如图所示，圆柱形气缸竖直放置，质量，横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁封闭良好，不计摩擦，不计活塞和气缸的厚度。开始时活塞距气缸底距离，此时温度给气缸缓慢加热至，活塞上升到距离气缸底处，同时缸内气体内能增加，已知外界大气压，取求：
缸内气体加热后的温度；
此过程中缸内气体吸收的热量。
14.如图所示，一个小型交流发电机输出端连接理想变压器，原、副线圈匝数分别为、，副线圈连接电阻交流发电机的线圈匝数为，电动势瞬时值的表达式为，发电机线圈电阻不计．求：
通过发电机线圈磁通量的最大值；
变压器原线圈中电流的有效值．
15.如图所示，某空间中存在竖直方向的匀强磁场未画出，两条平行的金属导轨、放置其中，导轨部分处于水平面内，当调节斜面的倾角时，发现当且仅当在之间时，长为的金属棒可以在导轨上处于静止状态。已知导轨间距，、间连入一电动势为的电源内阻不计，金属棒的质量为，电阻为，导轨及导线的电阻可忽略，金属棒和导轨间的动摩擦因数为未知，且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。，，取。
求磁感应强度的大小；
当时，如果将电源换成开关，开始开关断开，使金属棒从距所在水平面高为处下滑，金属棒滑到时突然闭合开关，金属棒的加速度大小是多少？金属棒经过时只改变速度方向，不改变速度大小
16.如图所示，竖直平面坐标系中，轴上方有垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，下方有沿方向的匀强电场，电场强度大小为。粒子源从点向坐标平面内第一象限发射粒子，粒子的初速度方向与轴正方向夹角范围是，初速度大小范围是。已知粒子的质量为、电荷量为，不计粒子重力及粒子间相互作用。
求沿轴正方向射出的粒子到达轴下方的最远距离；
求粒子第一次在磁场中运动时可能到达区域的面积；
若粒子源只沿方向发射粒子，其他条件不变，发现轴上从点起左侧所有位置均有粒子通过，求粒子从点运动到点所需的最短时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
话筒的作用是将声音信号转换为电信号；电熨斗是利用双金属片温度传感器控制电路的通断；电子秤是将力信号转化为电信号；温度越高，半导体热敏电阻阻值越小。
传感器能够将其他信号转化为电信号，它们在生产生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会。
【解答】
话筒是一种常用的传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；
电熨斗是利用双金属片温度传感器，控制电路的通断，故B正确；
电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故C正确；
半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小，故D正确。
故选A。
2.【答案】
【解析】【分析】
晶体具有固定的形状，多晶体除外；玻璃是非晶体；露珠呈球形是因为表面张力的作用；液晶的光学性质具有各向异性，本题要明确晶体和非晶体的区别及常见的晶体、非晶体，了解液晶的性质和液体的表面张力作用。
【解答】
A、多晶体属于晶体，多晶体没有规则的几何外形，故A错误；
B、金刚石、石墨、食盐都是晶体，玻璃是非晶体，故B错误；
C、叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力作用的结果，故C错误；
D、液晶具有各向异性的光学性质，故D正确；
故选：。
3.【答案】
【解析】【详解】除重力外，水黾还受到的力有水的表面张力。
故选C。
4.【答案】
【解析】【分析】由图示磁场方向，根据安培定则判断出电路电流方向，结合电容器两极板间的电场方向，判断振荡过程处于什么阶段；然后根据电磁振荡特点分析答题。
本题考查电磁振荡的基本过程，根据磁场方向应用安培定则判断出电路电流方向、根据电场方向判断出电容器带电情况是正确解题的关键。
【解答】由右手螺旋定则可知，线中的电流方向从上往下看为逆时针，而电容器上极板带正电，故此时电容器正在放电，故A错误；
B.由于电容器正在放电，极板上的电量在减小，电容器两端的电压也在减小，故B正确；
C.电容器放电过程中，电场能减小，线圈磁场能增大，故电场能正在转化为磁场能，故C错误；
D.由于电容器正在放电，故电流增大将越来越慢，因此线圈中的自感电动势在逐渐减小，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】【详解】根据题意，由理想气体状态方程有
整理可得
气体经历绝热变化过程，若气体的增大，即减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体的内能增加，温度升高，则的斜率增大。
故选C。
6.【答案】
【解析】【分析】
按压和松开按键过程，会导致线圈内磁场变化，产生感应电动势，根据楞次定律判断感应电流的方向；当保持不动时，线圈内磁通量不变化，无感应电流。
明确电磁感应的概念，知道线圈中磁通量变化，才会有感应电动势，闭合回路电路中才有电流产生。
【解答】
按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从端流入从端流出，螺线管充当电源，则端电势较高；松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从端流入，从端流出，螺线管充当电源，则端电势较高，故B正确，A错误；
C.按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电流，电铃不会响，故C错误；
D.按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误。
7.【答案】
【解析】当增大时，减小，增加的程度不是线性关系，当斜率增大时，压强增加程度增大，导致这一现象的是实验过程中用手握住注射器前端，导致注射器中气体温度升高，则图像的斜率会增大，而未在注射器活塞上涂润滑油、压强传感器与注射器的连接处漏气都会导致斜率减小，活塞与筒壁间存在摩擦不会影响压强与体积，故斜率不会变化，ACD错误，B正确。
故选B。
8.【答案】
【解析】【分析】
气体的内能只与温度有关，根据热力学第一定律有判断气体吸热还是发热；根据图象利用理想气体状态方程对每一个过程进行分析即可。本题考查考生是否有清晰的热力学定律、物体的内能的物理观念。
【解答】
A.从到过程气体发生等温变化，内能不变，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放出热量，故A错误；
B.由得，，可知从到过程气体发生等压变化，故B错误；
C.从到过程中，气体的温度不变，则气体分子碰撞器壁的平均作用力不变，则压强减小，必然是单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少造成的，故C正确；
D.由，得，气体从外界吸收热量，故D错误。
故选 。
9.【答案】
【解析】【分析】
分子之间距离大于平衡位置的距离，分子力为引力，分子相互靠近时分子力做正功，分子势能减小，当分子之间距离小于时，分子力为斥力，再相互靠近分子力做负功，分子势能增大，因此根据分子力做功情况可以分析分子势能的变化。
本题考查了分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系，关键掌握分子引力和斥力在任何距离上，都是随距离增大而减小，随距离减小而增大。
【解答】
、分子间同时存在相互作用的引力与斥力，在等于平衡位置的距离时，分子间作用力为零，当分子间距离从平衡位置的距离逐渐增大时，分子间的引力先增大后减小，分子相互靠近时分子力做正功，分子势能减小；当分子之间距离小于平衡位置的距离时，分子力为斥力，再相互靠近分子力做负功，分子势能增大，所以当等于平衡位置的距离时，分子势能也最小，所以处为分子的平衡位置，故A错误，B正确，C错误；
D、若，则小于分子之间的平衡距离，越小，分子间势能越大，分子间的斥力大于引力，故D错误。
故选B。
10.【答案】
【解析】【分析】
对两根棒组成的系统分析，系统合外力为零，在满足动量守恒，即可求解最终的速度，根据能量守恒求解焦耳热，根据动量定理求解电荷量。
本题主要考查电磁感应中的双杆模型，解题的关键在于利用动量定理求解电荷量，同时要熟练的运用电磁感应的公式。
【解答】
A.对两根棒组成的系统分析，系统合外力为零，满足动量守恒，最终两根棒以共同的速度匀速运动，则有，解得，故A错误；
B.由能量守恒可得，由于两根导体棒电阻相同，则导体棒产生的焦耳热，故B错误；
C.对导体棒，由动量定理可得，又因为，解得通过导体棒横截面的电量为，故C错误；
D.共速时距离最小，由于，又因为，，解得，所以两导体棒的初始距离最小为，故D正确。
11.【答案】
【解析】如图所示
设角速度大小为 ，圆环半径为，电阻为，在 内磁通量增加，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流的方向为逆时针，即电流为负，电动势大小为
则电流为
在 内磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流的方向为顺时针，即电流为正，电动势大小为
则电流为
根据数学导数知识可知， 或 时， 图像的切线斜率为零。
故选D。
12.【答案】均可 偏小
【解析】油膜的面积为 乘方格数目，不足半格的不计入，超过半格的按一格计入，油膜覆盖的方格大约在个，所以油膜的面积为， 均算正确；
一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积为；
用纯油酸的体积除以油膜的面积，得出的油膜厚度，即是油酸分子的直径，根据实验数据，油酸分子的直径为
所以油酸分子的半径为；
油酸分子简化成球形处理，估测出其半径，就可估算出一个油酸分子的体积，再乘以阿伏伽德罗常数即算得油酸的摩尔体积。
故选A；
由于玻璃板和油膜平面不平行，导致在玻璃板上描绘的油膜轮廓围成的面积大于油膜的实际面积，所以最终测得的油膜分子半径偏小。
13.【答案】解：根据盖吕萨克定律可得：，即
代入数据可得；
缸内气体压强
根据热力学第一定律有：
其中
代入数据。
答：缸内气体加热后的温度；
此过程中缸内气体吸收的热量。
【解析】根据盖吕萨克定律求解温度；
求出缸内气体压强，根据热力学第一定律列方程求解。
本题主要是考查了热力学第一定律的知识，要能够根据热力学第一定律判断气体内能的变化与哪些因素有关功和热量；热力学第一定律在应用时一定要注意各量符号的意义；的正表示内能变化，为正表示物体吸热；为正表示外界对物体做功。
14.【答案】解：设匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈面积为，则
，
且，
解得。
设变压器原、副线圈上电压的有效值为、，
则，
且，
，
解得。
【解析】线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，感应电动势最大值为，有效值是最大值的。理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，电流比等于匝数的反比，原副线圈功率相等。
15.【答案】解：由题意可知当 时，金属杆处于临界下滑状态，有 ， ，
当 时，金属杆处于临界上滑状态有， ，
解得 ，
由闭合电路欧姆定律得
由安培力公式 得
当 时，如果将电源换成开关，开始开关断开，使金属棒从距所在水平面高为 处下滑，根据动能定理得
解得
根据牛顿第二定律得
根据题意得 ，
联立解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】当沿轴正向射出的粒子速度大小为时，粒子到达轴下方有最远距离，
根据动能定理得，
解得；
设速度大小为的粒子在磁场中做圆周运动的半径为，速度大小为的粒子在磁场中做圆周运动的半径为，粒子第一次在磁场中运动时可能到达区域如下图所示，为粒子不能到达的区域面积。
由洛伦兹力提供向心力得，，
解得，，
则打到的区域面积为，，
解得；
根据题意，因为点左侧所有位置都必须有粒子通过，所以点的位置必须如下图所示
图中小圆对应速度为，大圆对应速度为，所以点的坐标为，粒子从点运动到点所需的最短时间对应粒子的速度为，此时粒子在磁场中运动的周期为，
设粒子在电场中运动单程的时间为，则，
粒子在电场中运动的时间，
粒子从点运动到点的时间，
解得。

【解析】本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动，解题的关键在于确定圆心和半径，并能根据几何关系确定可能的运动轨迹并求解。