辽宁省沈阳市五校协作体2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷(含解析)

2023-2024学年度（下）沈阳市五校协作体期中考试
高二年级物理试卷
考试时间：75分钟 分数：100分
试卷说明：试卷共两部分：第一部分：选择题型（1-10题 46分）
第二部分：非选择题型（11-15题 54分）
第Ⅰ卷（选择题 共46分）
一、选择题（本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1.下列说法中正确的是（ ）
A.麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫感生电场
B.X射线比红外线更容易发生干涉和衍射现象
C.玻璃对红光的折射率比紫光小，所以红光在玻璃中传播的速率也比紫光小
D.在镜头前加一个偏振片可以使更多的自然光进入相机
2.下列说法正确的是（ ）
A.布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
B.两个分子甲和乙距离变化过程中，只要两分子克服分子力做功，则分子势能一定增加
C.电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律
D.0℃的铁和0℃的冰，它们的内能相同
3.某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有A、B两种不同颜色可见光的光束以一定的角度从三棱镜的一面射入，并从另一面射出，如图所示。由此我们可以知道（ ）
A.玻璃砖对B光的折射率小于对A光的折射率
B.照射同一狭缝，B光通过狭缝后的衍射现象更明显
C.B光的热效应能杀菌消毒
D.A光的光子能量比较小
4.在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列说法中正确的是（ ）
A.A图中干涉条纹间距与单缝到双缝的距离有关
B.B图的实验证明了光具有波动性
C.C图发射电路中可以用恒定的电场产生电磁波
D.卢瑟福利用D图的实验提出了原子的“核式结构”理论
5.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子在沿x轴距离甲分子很远的地方由静止向甲分子运动，过程中乙分子仅受到二者之间的分子间相互作用力，且乙分子出发时二者势能大小可忽略不计。两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为。下列说法正确的是（ ）
A.乙分子在P点时，加速度最大
B.乙分子在P点时，其动能为
C.乙分子在Q点时，处于平衡状态
D.当时，分子间的作用力表现为引力
6.已知金属锌的逸出功为，氢原子能级分布如图所示，氢原子中的电子从能级跃迁到能级可产生a光，从能级跃迁到能级可产生b光。a光和b光的波长分别为和。现用a、b光照射到金属锌表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和。下列说法中正确的是（ ）
A.
B.
C.a光的光子能量为
D.b光照射金属锌产生的光电子的最大初动能为
7.图甲为研究光电效应的实验装置，用不同频率的单色光照射阴极K，正确操作下，记录相应电表示数并绘制如图乙所示的图像，当频率为时绘制了如图丙所示的图像，图中所标数据均为已知量，则下列说法正确的是（ ）
A.饱和电流与K、A之间的电压有关
B.测量遏止电压时，滑片P应向b移动
C.阴极K的逸出功
D.普朗克常量
8.如图所示，线框绕与匀强磁场垂直的轴匀速转动过程中产生正弦交流电，经理想变压器变压后给两盏相同的灯、供电。变压器原、副线圈的匝数之比为k，当线框转速为n时，理想电压表示数为，灯泡正常发光。已知灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A.灯泡的额定电流为
B.副线圈消耗的功率为
C.线框经过中性面时，穿过线框的磁通量最小
D.线框经过中性面时，线框产生的感应电动势的瞬时值为零
9.风能是一种清洁且利用方便的能源，我国已探明的风能约为16亿千瓦，主要分布在西北、华北、东北的草原和戈壁，以下为某风力发电机的模型图，风带动叶片转动，升速齿轮箱通过的转速比带动匝数为N的发电机线圈高速转动，线圈产生的交变电流经过理想变压器后向用户端的m盏灯泡供电，其中电路中的A灯为指示灯，A与用户端的灯泡规格完全相同，额定电压为U；若某段时间内叶片的转速为n转/秒，电路中的所有灯泡均正常发光，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度为B，线圈电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A.经过理想变压器后输出交变电流的频率为
B.理想变压器原副线圈的匝数比为
C.线圈的面积为
D.若此时用户突然增多，则A灯变亮，其余灯泡的亮度变暗，发电机的总功率变小
10.一定质量的理想气体从状态a开始，经历一次循环回到原状态，其体积随热力学温度变化的图象如图所示，其中ab、dc均垂直于横轴，ad，bc的延长线均过原点O。下列表述正确的是（ ）
A.在状态a时，相同时间内碰撞容器壁单位面积的气体分子数是最少的
B.气体在状态b时的内能大于它在状态d时的内能
C.在过程中外界对气体做的功等于在过程中气体对外界做的功
D.经历一次循环，气体从外界吸收热量
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11.（6分）某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下：
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上；
②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示；
③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。
④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。
图（a） 图（b）
根据以上步骤，回答下列问题：
（1）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则______cm;
（2）步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了______；
（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为______，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为______。（结果保留3位有效数字）
12.（10分）在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置。已知重力加速度为g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦。
（1）用刻度尺测得注射器刻度上40mL到50mL的长度为5cm，注射器活塞的横截面积为______；（结果保留2位有效数字）
（2）取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压；
（3）挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积V和沙桶与沙子的总质量m，则气体压强的表达式______；（请选用、g、S、m表示）
（4）在沙桶内适量添加沙子，重复步骤（3）；
（5）以沙桶与沙子的总质量m为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为a，纵轴截距为b，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积______，实验时当地的大气压强______。（请选用a、b、g、S表示）
（6）若橡胶套堵住的注射孔内，有部分气体体积不可忽略，该实验人员找来一些绿豆将其装入上述装置中的注射器内，按照正确的实验操作，移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强p，作出图线如图所示，由此可测出这些绿豆的体积______。（已知物理量有、a、b）
三、计算题，本题共3小题。解答时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能得分，有数值计算的题，答案中必须明确的写出数值和单位。
13.（10分）在体积不变的情况下，lkg空气每升高lK的温度所需的热量定义为等容比热容，在压强不变的情况下，lkg空气每升高lK的温度所需的热量定义为等压比热容。如图所示，一固定的绝热汽缸，用质量可忽略的绝热活塞封闭了质量为m的空气，开始时汽缸内空气的压强等于外界大气压，温度为，体积为。已知活塞与汽缸壁无摩擦，、均为已知量，缸内空气可视为理想气体。
（1）固定活塞，缸内空气吸收热量为Q时，求缸内空气压强p；
（2）缓慢加热并放开活塞，求缸内空气吸收热量为Q时体积的增加量。
14.（12分）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，已知挡风玻璃的厚度为d，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）该挡风玻璃的折射率；
（2）光从光源P经过N点到收器Q的时间t。
15.（16分）U形管的两支管A、B和水平管C都是由内径均匀的细玻璃管做成的，它们的内径与管长相比都可忽略不计。已知三部分的截面积分别为、、，在C管中有一段空气柱，两侧被水银封闭。当温度为时，空气柱长为（如图所示），C中气柱两侧的水银柱长分别为、，A、B两支管都很长，其中的水银柱高均为。大气压强保持为不变。不考虑温度变化时管和水银的热膨胀。
（1）图示位置时，密闭气体的压强多大？
（2）温度升高时管内气体膨胀请判断左右两侧哪侧的水银先全部进入竖直管内；
（3）求出温度缓慢升高到时空气柱C的体积。（最后结果保留小数点后两位）
2023-2024学年度(下)沈阳市五校协作体期中考试
高二年级物理试卷答案
考试时间：75分钟 考试分数：100分
1．答案 A
2．答案 B
3．答案 D
4．答案 D
5．答案 B
6．答案 A
7．答案 C
8．答案 AD
9．答案 BC
10．答案 ABC
11．【答案】 6.43（2分） 全反射（1分） （2分） 1.61（1分）
12．【答案】（每空2分） 2.0
13．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）对缸内的空气，初状态，压强p0，体积V0，热力学温度T0，固定活塞，缸内空气吸收热量为Q时，压强p，体积V0，热力学温度T1，该过程为等容变化，由查理定律的
（2分）
且由题意得
（2分）
解得
（1分）
（2）缓慢加热并放开活塞，缸内空气吸收热量为Q时，压强p0，体积，热力学温度T2，该过程为等压变化，由盖-吕萨克定律得
（2分）
且由题意得
（2分）
联立解得
（1分）
14．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）光线在M点发生折射，由折射定律得
（3分）
（2）光在N点恰好发生全反射，则
（2分）
根据几何关系
（2分）
光在介质中的传播速度为速度
（2分）
光从接光源P经过N点到收器Q的时间
（3分，公式1分，结果2分）
15．【答案】（1）88cmHg；（2）右边；（3）
【详解】（1）图示位置时，密闭气体的压强为
p1=p0+ph=76cmHg+12cmHg=88cmHg（2分）
（2）温度升高时管内气体膨胀，A、B两支管水银面始终在同一水平面上，当a部分水银完全进入A管时，A管中水银面比C管高出
则B管中水银面高度也为16cm，而当b部分水银完全进入B管时，B管中水银总高度为
（判断过程2分）
则B管水银柱下端距C管2cm。所以是右边水银先完全进入竖直管。（结论1分）
（3）在温度为
时，气柱中的空气的压强和体积分别为
，
当气柱中空气的温度升高时，气柱两侧的水银将被缓慢压入A管和B管。设温度升高到时，气柱右侧水银刚好全部压到B管中，使管中水银高度增大
（1分）
由此造成气柱中空气体积的增大量为
（1分）
与此同时，气柱左侧的水银也有一部分进入A管，进入A管的水银使A管中的水银高度也应增大，使两支管的压强平衡，由此造成气柱空气体积增大量为
（1分）
所以，当温度为时空气的体积和压强分别为
，（1分）
由状态方程知
（2分）
由以上各式，代入数据可得
K（1分）
此值小于题给的最终温度K，所以温度将继续升高。从这时起，气柱中的空气作等压变化。当温度到达时，气柱体积为
（2分）
代入数据可得
（2分）
（其它合理解题方法参照给分）