2021-2022学年福建省厦门集美中学高二（下）期中物理试题含解析

福建省厦门集美中学高二下期中考试物理试题

本试卷共五大题，满分100分，考试时间：75分钟；

一、单选题（每小题只有一个符合题意的选项，请将答案填入答题卡中，每题4分共16分）

1. 下列有关物质结构和分子动理论的说法正确的是（　　）

A. 晶体熔化时吸收的热量转化为分子动能 B. 多晶体的物理性质各向同性

C. 布朗运动是液体分子的无规则运动 D. 分子间距离减小时分子势能一定减小

【1题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．晶体熔化时，温度不变，分子的平均动能保持不变，所以吸收的热量转化为分子势能，则A错误；

B．多晶体的物理性质各向同性，所以B正确；

C．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，所以C错误；

D．分子间距离减小时分子势能不一定减小，当分子间距离小于时，分子力为斥力，随分子间距离的减小，分子势能增大，所以D错误；

故选B。

2. 如图甲所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻，则0~5s内（　　）

A. 线圈感应电动势均匀增大

B. a、b两点间电压

C. 通过电阻R的电荷量为1C

D. 电阻R上产生的热量为2J

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．因B-t图像的斜率一定，则一定，产生的感应电动势一定，选项A错误；

B．根据楞次定可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，则a点电势高于b点，由乙图知

则

电路的总电流为I，则有

Uab=IR=02×6 V=1.2 V

选项B错误；

C．通过电阻R的电荷量为

q=It=0.2×5C=1C

选项C正确；

D．电阻R上产生的热量为

Q=I2Rt=0.22×6×5J=1.2J

选项D错误。

故选C。

3. 如图，光滑绝缘水平桌面上，边长为L的正方形区域gdef内存在方向竖直向下的匀强磁场，等腰直角三角形线框abc在外力的作用下从该磁场区的左侧以平行ab的速度v匀速通过磁场区域，．从线框进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流的正方向，下列关于线框中的感应电流i随时间t变化的图像正确是（　　）

A.  B.

C.  D.

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】BD．线框进入磁场的过程中，磁通量增加，根据增反减同，产生逆时针的感应电流，电流为正值，BD错误；

AC．线框穿出磁场的过程中，切割磁感线的有效长度减小，感应电动势减小，感应电流减小，A错误，C正确。

故选C。

4. 如图所示为某小型电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个互感器（均为理想），互感器原、副线圈的匝数比分别为100：1和1：10，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，线路总电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（　　）

A. 互感器A电流互感器，互感器B是电压互感器

B. 线路上损耗的功率250W

C. 发电机输出的电功率1100kW

D. 用户使用的用电设备越多，降压变压器输出电压U4大小不会改变

【4题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．互感器A并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器B串联在电路中，是电流互感器，故A错误；

B．电流表的示数为5A，互感器原、副线圈的匝数比1：10，则线路上电流

线路上损耗的功率

故B错误；

C．电压表的示数为220V，匝数比分别为100：1，所以输送电压

功率

则发电机输出的电功率1100kW，故C正确；

D．用户使用的用电设备越多，用户回路电流变大，则输送电流变大，损失电压变大，降压变压器输入电压变小，降压变压器输出电压U4大小变小，故D错误。

故选C。

二、多选题（每小题至少有二个符合题意的选项，选错或多选不得分，漏选得3分，请将答案填入答题卡中，每题6分，共24分）

5. D1、D2是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻R相同，如图所示，在电键K接通或断开时，两灯亮暗的情况为（　　）

A. K刚接通时，D2比D1亮，而后D1灯亮度增强，最后两灯亮度相同

B. K刚接通时，D2比D1暗，而后D1灯亮度减弱，最后两灯亮度相同

C. K断开时，D2灯立即熄灭，D1灯过一会儿才熄灭

D. K断开时，D1灯和D2灯立即熄灭

【5题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．K接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以开始时通过灯泡D1的电流较大，故灯泡D1较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，通过线圈的电流增加，通过灯泡D1的电流减少，D1灯亮度减弱；当电流稳定后，因为线圈的直流电阻值与电阻R相同，两个灯泡一样亮，故A错误，B正确；

CD．K断开瞬间，电路中电流要立即减为零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡D1构成闭合回路放电，此时D2灯和R被短路，所以D2灯立即熄灭，D1灯慢慢熄灭，故C正确，D错误。

故选BC。

6. 去年底，我省启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战．暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)．则(　　)

A. a侧电势比c侧电势高

B. 污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大

C. 若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值，将磁场反向则显示为正值

D. 污水流量Q与U成正比，与L、D无关

【6题答案】

【答案】AC

【解析】

【分析】正负离子流动时，受到洛伦兹力，发生偏转，正离子偏转到哪一个表面，哪一个表面电势就高．两表面上有正负电荷，之间就存在电场，最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡．

【详解】根据左手定则可知，正离子向a侧偏转，则仪器显示a侧电势比c侧电势高，选项A正确；根据qvB=可得，可知显示仪器的示数与污水中离子浓度无关，选项B错误；若污水从右侧流入测量管，则受磁场力使得正离子偏向c侧，则c端电势高，显示器显示为负值，将磁场反向，则受磁场力使得正离子偏向a侧，则显示为正值，选项C正确；污水流量，则污水流量Q与U成正比，与D有关，与L无关，选项D错误；故选AC.

【点睛】解决本题的关键正握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，前后表面形成稳定的电势差．

7. 如图所示，直线MN与水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B．一粒子源位于MN上的a点，能水平向右发射不同速率、质量为m(重力不计)、电荷量为q(q＞0)的同种粒子，所有粒子均能通过MN上的b点，已知ab＝L，则粒子的速度可能是(　　)

A.  B.  C.  D.

【7题答案】

【答案】AB

【解析】

【分析】粒子可能在两个磁场间做周期性的运动，分析粒子能经过b点的条件，利用洛伦兹力提供向心力结合几何关系，联立即可求出粒子速度的可能值．

【详解】由题意可知粒子可能的运动轨迹如图所示，所有圆弧的圆心角均为120°，所以粒子运动的半径为r＝  (n＝1,2,3，…)，由洛伦兹力提供向心力得Bqv＝m ，则  (n＝1,2,3，…)，所以AB正确，CD错误；故选AB．

【点睛】本题考查带电粒子在有界磁场中的运动，解题关键是要画出粒子轨迹过程图，找到临界几何条件，再运用洛伦兹力提供向心力与几何关系结合求解即可，本题粒子可能在两个磁场间做周期性的运动，对同学们数学几何能力要求较高．

8. 如图所示，足够长的水平导轨上，有两导体棒AB和CD，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，导体棒和导轨始终接触良好，导轨宽度为l，两导体棒质量均为m，电阻均为R，其他电阻不计，不计一切摩擦。现给导体棒 CD一个初速度v0，若AB棒固定，待系统稳定时，通过CD棒的电荷量为q，则（　　）

A. 通过CD棒的电流方向为D到C

B. 匀强磁场的磁感应强度大小为

C. 当通过CD棒的电荷量为时，CD棒上的发热量为mv02

D. 若AB棒不固定，当系统稳定时，通过CD棒的电荷量为

【8题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据右手定则，通过CD棒的电流方向为C到D，选项A错误；

B．当AB棒固定且系统稳定时，CD棒的速度为0，根据动量定理可得

解得

选项B正确；

C．当通过CD棒的电荷量为时，设CD棒的速度为，根据

解得

CD棒上的发热量

选项C错误；

D．若AB棒不固定，则系统稳定后，二者速度相同，两根导体棒组成的系统所受合力为0，满足动量守恒的条件，可得

对CD棒，根据动量定理可得

解得

选项D正确。

故选BD。

三、填空题（每空2分，共8分）

9. 某同学在暑假一次旅行中发现一个奇怪的现象：他戴着某种墨镜用手机拍照，手机竖着拍没问题，而当把手机横过来拍时，发现手机黑屏了，而旁边的小伙伴却说手机屏是亮着的。这是光的_____________现象，该现象说明光是___________ (选填“横波”或“纵波”)。

【9题答案】

【答案】    ①. 偏振    ②. 横波

【解析】

【详解】[1][2]这位同学手机竖着拍没问题，而当把手机横过来拍时，发现手机黑屏了，说明光不能透过，这是光的偏振现象，该现象说明光是横波。

10. 如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。

【10题答案】

【答案】    ①     ②. 大于

【解析】

【详解】[1][2]由几何知识可知，红光在D点发生折射时，折射角为i=60°，入射角为r=30°，由折射定律可得

解得玻璃对红光的折射率为

若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°。

四、实验题（每空2分，共12分）

11. 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定

②往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上

③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，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上

（1）上述步骤中，正确的顺序是___________

（2）油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盒里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___________mL，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是___________m（此结果保留三位有效数字）

（3）某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于___________

A．油酸未完全散开

B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格

C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格

【11题答案】

【答案】    ①. ④②①⑤③    ②. 5×10−6    ③. 1.25×10−9    ④. AC##CA

【解析】

【详解】（1）[1] “油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：
准备油酸酒精溶液④→准备带水的浅盘和痱子粉②→形成油膜①→描绘油膜轮廓⑤→计算分子直径③
故正确的顺序为：④②①⑤③。
（2）[2] [3] 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积

面积超过小方格面积一半的小方格的个数为40个，故油膜的面积

S=40×1×1 cm2=40cm2

油酸分子直径

（3）[4]A.油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A正确；

B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B错误；

C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C正确。

故选AC

12. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃、放大镜。

（1）观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第a时，手轮的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，______mm。

（2）若已知双缝间距，双缝到屏的距离，则待测光的波长为_______nm（结果保留三位有效数字）。

【12题答案】

【答案】    ①. 9.762    ②. 438

【解析】

【详解】（1）[1]的读数为

（2）[2]、之间的距离为4倍条纹间距，即条纹间距为

根据双缝干涉条纹间距

带入数据解得

五、解答题（要有必要的文字说明、计算公式和关键步骤，只有结果不得分，共40分）

13. 根据某种轮胎说明书可知，轮胎内气体压强的正常值在至之间，轮胎的容积。已知当地气温，大气压强，设轮胎的容积和充气过程轮胎内气体的温度保持不变。

(1)若轮胎中原有气体的压强为，求最多可充入压强为的气体的体积V；

(2)充好气的轮胎内气压，被运送到气温的某地。为保证轮胎能正常使用，请通过计算说明是否需要充气。

【13题答案】

【答案】(1)；(2)需要充气

【解析】

【详解】(1)设最多可充入压强为的气体的体积为V，轮胎内气体压强达到，由玻意耳定律得

解得             

(2)设轮胎运送到某地后，轮胎内气体压强为，由查理定律得

解得           

因为，所以需要充气。

14. 如图所示，一个长0.2m、宽0.1m、匝数500匝的矩形金属线圈（电阻不计），在B=0.1T匀强磁场中以恒定的角速度ω=100rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈两端通过电刷与图示的电路连接，其中电阻R1=50Ω，R2=2Ω，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1：n2=5：1，求：

（1）从中性面开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬间值表达式；

（2）开关S闭合时交流电压表、交流电流表的示数U、I；

（3）开关S断开时交流电压表、交流电流表的示数U′、I′。

【14题答案】

【答案】（1） ；（2）；；（3）；

【解析】

【详解】（1）线圈感应电动势的最大值

从中性面开始转动

（2）开关S闭合时，电阻 短路

根据理想变压器方程有

解得

电阻R2上的电流

根据理想变压器方程

解得

（3）开关S断开时，据闭合电路欧姆定律有

变压比规律

变流比规律

联立解得

15. 如图所示，和为在同一竖直面内足够长的金属导轨，处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。导轨的段与段相互平行，距离为；段与段也是平行的，距离为，质量为金属杆、垂直与导轨放置，一不可伸长的绝缘轻线一端系在金属杆，另一端绕过定滑轮与质量也为的重物相连，绝缘轻线的水平部分与平行且足够长。已知两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持光滑接触，两杆与导轨构成的回路的总电阻始终为，重力加速度为。

(1)若保持固定，释放，求的最终速度的大小；

(2)若同时释放、，在释放、的同时对施加一水平向左的恒力，当重物下降高度为时，达到最大速度，求：

①的最大速度；

②才释放、到达到最大速度的过程中，两杆与导轨构成的回来中产生的电能。

【15题答案】

【答案】(1)；(2)①，②

【解析】

【分析】

【详解】(1)当的加速度为零时，速度最大，设此时速度为，则

电流

分别以、为研究对象

，

联立解得

(2)①在加速过程的任一时刻，设的加速度大小分别为、，电流为，轻绳的拉力为，分别以、、为研究对象

根据牛顿第二定律

联立解得

设达到最大速度时，的速度为，由上式可知

当集散地为零时，速度达到最大

根据法拉第电磁感应定律

联立解得

，

②设重物下降的高度为时，的位移为，故

根据功能关系

联立解得