2023-2024学年浙江省宁波市北仑中学高二（下）期中物理试卷（含答案）

2023-2024学年浙江省宁波市北仑中学高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共12小题，共36分。
1.理想气体状态方程是描述理想气体在平衡态下状态参量之间的关系，可表示为，其中为气体的物质的量，为普适气体恒量。如果用国际单位制中基本单位的符号表示的单位正确的是( )
A. B. C. D.
2.年月日，共有支队伍参加杭州亚运会米接力决赛，中国队以秒获得杭州亚运会田径项目男子米接力决赛冠军。国际田联规定，以秒为起跑反应标准，意思就是起跑反应时间在秒以下的都视为抢跑。根据以上信息，下列说法正确的是( )
A. 判定运动员是否抢跑的标准是时刻，中国队的夺冠成绩秒是时间
B. 参加米接力决赛的队伍，其中一支队伍的平均速度可能为
C. 研究接力运动员的交接棒技术时，教练员可以把运动员看成质点
D. 每支队参加接力的四位运动员，速度最快的运动员动量一定是最大的
3.如图所示，在同一竖直平面内，小球、上系有不可伸长的细线、、和，其中的上端悬挂于竖直固定的支架上，跨过左侧定滑轮、跨过右侧定滑轮分别与相同配重、相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球、和配重、质量均为，细线、平行且与水平成不计摩擦，则细线、的拉力分别为( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
4.如图，我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为，且轨迹交于点，抛出时谷粒和谷粒的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是( )
A. 谷粒的加速度小于谷粒的加速度 B. 谷粒在最高点的速度小于
C. 两谷粒从到的运动时间相等 D. 两谷粒从到的平均速度相等
5.如图甲所示，单摆在竖直面内的、之间做简谐运动。小华同学利用传感器得到了单摆的摆球沿摆线方向的关系图图乙。为了进一步的研究单摆的特性，小华继续实验。先使摆球视为质点带负电摆线是绝缘的，然后分别将其放在垂直纸面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场中。对于此次研究，小华的猜想正确的是( )
A. 由图像可得单摆摆动的周期为
B. 摆球运动到最低点时，回复力为零，所受合力为零
C. 加上匀强磁场后，与不在同一水平面
D. 加上匀强电场后，单摆周期变小
6.通有大小相等的电流的根长直导线垂直纸面放置在正六边形的个顶点上，电流方向如图所示，为正六边形的中心。若通电长直导线周围任一点的磁感应强度的大小与电流大小成正比，与该点到导线的距离成反比。已知通电导线在处的磁感应强度大小为，则处的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，太阳系外的一颗行星绕恒星做匀速圆周运动。由于的遮挡，探测器探测到的亮度随时间做如图所示的周期性变化，该周期与的公转周期相同。已知的质量为，引力常量为。关于的公转，下列说法正确的是( )
A. 周期为 B. 半径为
C. 角速度的大小为 D. 加速度的大小为
8.如图所示，是顶角为的等腰三棱镜的横截面，两束相同的单色光和分别从边上的点以相等的入射角射入棱镜，为法线，、光线均位于的平面内，且光恰好垂直射出棱镜。已知该单色光在棱镜内的折射率为，不考虑没有发生全反射光线的二次反射，则下列说法正确的是( )
A. 两束光的入射角大小为
B. 仅增大入射角，光可能不会从面上射出
C. 光离开棱镜时的出射光线相对入射光线的方向偏转了
D. 光离开棱镜时的出射光线相对入射光线的方向偏转了
9.自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差前表面的电势高于后表面的电势。下列说法中错误的是( )
A. 图乙中霍尔元件的载流子带正电
B. 自行车的车速越大，则霍尔电势差越大
C. 若电流变大，则霍尔电势差变大
D. 若传感器的电源输出电压变大，则霍尔电势差变大
10.如图所示，某一正点电荷固定在倾角为的光滑绝缘斜面底端点，斜面上有、、三点，和相距为，为中点，为、的中点。现将一质量为、带电量为的小球从点由静止释放，运动到点时的速度恰好为零。已知重力加速度为，带电小球在点处的加速度大小为，静电力常量为。则( )
A. 小球从到的过程中，速度最大的位置在之间
B. 小球运动到点时的加速度大小为
C. 之间的电势差等于之间的电势差
D. 之间的电势差大于
11.风力发电将为年杭州亚运会供应绿色电能，其模型如图所示。风轮机叶片转速转秒，并形成半径为的圆面，通过：转速比的升速齿轮箱带动面积为、匝数为的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为。已知空气密度为，风速为，匀强磁场的磁感应强度为，忽略线圈电阻，则( )
A. 单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为
B. 经升压变压器后，输出交变电流的频率高于
C. 变压器原、副线圈的匝数比为
D. 高压输电有利于减少能量损失，因此电网的输电电压越高越好
12.华为在年月发布了一款据称可实现“一秒一公里”的全液冷超级充电桩，其最大输出电流为，充电电压范围为至，并且该充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率。某天，小振开着自己的某款电动汽车来这种充电站体验，其车总质量为，所用电池组规格为“，”内阻不能忽略，车上显示屏显示此次充电电量由充到用时分钟，本次充电共消费元充电桩计费规则为每度电元。经他几天实测，显示屏电量由下降到共行驶了公里，已知他的车行驶时的阻力为车重的倍，则( )
A. 充电桩上标识的“”表示给各车充电时的平均功率
B. 小振本次充电的平均功率约为
C. 小振本次充电的充电效率约为
D. 小振汽车电机将电能转化为机械能的效率约为
二、多选题：本大题共3小题，共9分。
13.下列说法正确的是( )
A. 图甲所示实验中，两小球位置可互换
B. 图乙所示装置中，该容器在水从下方弯曲喷口流出时会发生旋转，这是反冲现象
C. 图丙所示电路中，若在线圈中放入铁芯，稳定状态下灯泡会比没有铁芯时更暗
D. 图丁所示实验中，图为玻璃片上石蜡受热融化区域的形状
14.下列说法中正确的是( )
A. 布朗运动是液体分子无规则的运动
B. 立体电影利用了光的偏振现象
C. 热量可以从低温物体传递到高温物体，但一定要引起其他的变化
D. 一定质量的理想气体发生等压膨胀过程，其温度可能不变
15.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿轴相向传播，波速，某时刻的波形如图所示，、、为介质中的三个质点，则下列说法正确的是( )
A. 两列简谐横波不能发生干涉现象
B. 处的质点从图示时刻开始经通过的路程为
C. 从图示时刻开始，经过质点、的速度相同
D. 以点开始振动时为计时起点，则质点的振动方程为
三、实验题：本大题共1小题，共16分。
16.Ⅰ用如图所示的实验装置探究“一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系”。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，推动活塞压缩气体，分别记录注射器上的体积刻度和传感器的示数作为气体的体积和压强。
为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，以下说法正确的是多选 ______。
A.要尽可能保持环境温度不变
B.实验过程中应缓慢地推动活塞
C.实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
经过多次测量，将所测数据绘制在如图坐标图上，可能得到的是______。
Ⅱ在“用单摆测量重力加速度”实验中，根据测量数据进行规范描点和作图，得到的图像，如图所示。
图线不过原点的原因可能为______。
A.为摆线长
B.为摆长
C.为摆线长与摆球直径之和
数据处理时，______选填“能”或“不能”利用图线的斜率来计算重力加速度。
Ⅲ我们用如图甲所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中、处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是______。
A.处为双缝、处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间
B.处为单缝、处为双缝，滤光片在和之间
C.处为双缝、处为单缝，滤光片在遮光筒内
D.处为单缝、处为双缝，滤光片在凸透镜和之间
已知双缝间距离，双缝到毛玻璃屏间的距离为，如图丙所示，实验时先转动测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准图丙所示的第条亮条纹，此时游标卡尺的主尺和游标尺的位置如图丁所示，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准图丙所示第条亮条纹，此时游标卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，图戊中该游标卡尺的读数 ______。由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是______保留两位有效数字。
Ⅳ甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。其中会导致所测的分子直径偏小的是______。
A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些
B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小
C.丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些
四、简答题：本大题共4小题，共39分。
17.如图甲所示，一个质量不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形导热气缸内，气体温度为，气柱的高度为，在气缸内壁有固定的小卡环，卡环到气缸底的高度差为。现在活塞上方缓慢堆放细沙，直至气柱长度减为时停止堆放细沙，如图乙所示。之后对气体缓慢降温，温度降低到，此时活塞已经与卡环接触。已知大气压强为，全过程气体未液化。气缸的横截面积为。求：
堆放细沙的质量；
温度降为时气体的压强。
18.如图所示为一处于竖直平面内的实验探究装置示意图，该装置由光滑圆弧轨道、长度为的固定粗糙水平直轨道及两半径均为的固定四分之一光滑细圆管组成，其中圆弧轨道的、端与水平轨道相切且平滑连接。紧靠处有一质量为的小车静止在光滑水平地面上，小车的上表面由长为的水平面和半径为的四分之一的光滑圆弧面组成，与等高且相切。现有一质量为的滑块可视为质点从圆弧轨道上距点高度为处自由下滑，滑块与粗糙水平直轨道及小车上表面间的动摩擦因数均为，不计其它阻力，取。求：
滑块运动到圆弧轨道上的点时，细圆管道受到滑块的作用力；
滑块在小车上运动过程中离上表面的最大高度；
若释放的高度，试分析滑块最终在小车上表面上滑行的路程与高度的关系。
19.如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距，其电阻不计。导轨平面与水平面夹角，、两端和、两端分别接有的电阻。一金属棒垂直导轨放置，两端与导轨始终接触良好，已知棒的质量，电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。棒在平行于导轨向上的恒定拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动。能达到的最大速度，重力加速度取。
判断流经棒中电流的方向，并求棒的速度最大时的；
求该过程中拉力的大小；
若棒从开始运动到的过程中两个电阻上产生的总焦耳热，求此过程中棒的位移大小；
在棒的位移大小为的过程，流过间电阻的电荷量。
20.如图甲所示，磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场存在于底面半径为的圆柱形空间内，和是圆柱形空间上、下两个圆面的圆心，其后侧与等高处有一个长度为的水平线状粒子发射源，图乙是俯视图，为的中点，连线与垂直。线状粒子源能沿平行方向发射某种质量均为、电荷量均为的带正电粒子束，带电粒子的速度大小均相等。在右侧处竖直放置一个足够大的矩形荧光屏，荧光屏的边与线状粒子源垂直，且处在同一高度。过作边的垂线，交点恰好为的中点。荧光屏的左侧存在竖直向下的匀强电场，宽度为，电场强度大小为。已知从射出的粒子经磁场偏转后都从点圆柱形空间与电场边界相切处射入电场，不计粒子重力和粒子间的相互作用。
求带电粒子的初速度大小；
以边的中点为坐标原点，沿边向里为轴，垂直边向下为轴建立坐标系，求从点射出的粒子打在荧光屏上的位置坐标；
求圆柱形横截面内，磁场区域的最小面积。
参考答案
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16. 能
17.解：乙状态活塞处于平衡状态，根据受力平衡，
从甲状态到乙状态经历等温过程
得
从甲状态到末状态，由理想气体状态方程得
解得
答：堆放细沙的质量为；
温度降为时气体的压强为。
18.解：滑块在圆弧轨道上下滑过程，根据动能定理得
代入数据解得：
在点，对滑块，根据牛顿第二定律得
解得细圆管道对滑块的作用力为：
根据牛顿第三定律，细圆管道受到滑块的作用力，方向竖直向下。
滑块在小车上运动过程中，取水平向右为正方向，根据滑块与小车组成的系统水平方向动量守恒得

解得：
根据能量守恒得
滑块在小车上运动过程中离上表面的最大高度：
经过计算可知，当释放的高度时，滑块刚好能到达半径为的四分之一的光滑圆弧的最高点。
若释放的高度，根据动能定理得
取水平向右为正方向，根据动量守恒定律得
根据能量守恒得
解得：，
答：滑块运动到圆弧轨道上的点时，细圆管道受到滑块的作用力为，方向向下；
滑块在小车上运动过程中离上表面的最大高度为；
滑块最终在小车上表面上滑行的路程与高度的关系为，。
19.解：根据右手定则，流经棒中电流的方向，棒的速度最大时感应电动势为
外电路电阻为
则
解得
棒速度最大时，根据平衡关系得
得
由功能关系
根据
得
得
根据
得
则流过间电阻的电荷量为
答：流经棒中电流的方向，棒的速度最大时的；
该过程中拉力的大小为；
此过程中棒的位移大小为；
在棒的位移大小为的过程，流过间电阻的电荷量为。
20.解：在磁场中由洛伦兹力提供向心力
线状粒子源发出的粒子均从点射出，可得
解得带电粒子的初速度大小
设打在荧光屏上的横、纵坐标分别为、，粒子从点离开磁场时与之间的夹角为，如图所示
可得
依题意有
带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可得
联立解得
则粒子打在荧光屏上的位置坐标为
磁场区域的最小面积为图中两条轨迹与圆相交部分的面积，
根据几何关系可知
解得磁场区域的最小面积
答：带电粒子的初速度大小为；
从点射出的粒子打在荧光屏上的位置坐标为；
圆柱形横截面内，磁场区域的最小面积为。
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