2021-2022学年海南省东方市东方中学高二（下）期中物理试题含解析

东方中学2021-2022学年度第二学期高二年级物理学科期中考试试题

考试时间：90分钟

一、单选题（本大题共10小题，共30.0分）

1. 如图所示是我国口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　）

A. 赫兹预言了电磁波的存在

B. 麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波

C. 频率越高的电磁波，波长越长

D. 电磁波可以传递信息和能量

【答案】D

【解析】

【详解】A．赫兹证明了电磁波的存在，A错误；

B．赫兹是最早用实验证实电磁波存在、证明麦克斯韦电磁场理论的科学家，B错误；

C．频率越高的电磁波，波长越短，C错误；

D．电磁波可以传递信息和能量，D正确；

故选D。

2. 电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是（    ）

A. 机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领

B. 银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线

C. 微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应

D. 手机通话使用的微波，波长比可见光短

【答案】A

【解析】

【详解】A．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领，故A正确；

B．遥控器采用的是红外线不是紫外线，故B错误；

C．微观炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的，故C错误；

D．手机通话使用的无线电波，其波长要大于可见光，故D错误。

故选A。

3. 以下说法正确的是（　　）

A. 常见的金属如金银铜铁等没有固定规则的形状，所以都是非晶体

B. 扩散现象表明，分子在永不停息地运动

C. 当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小

D. 一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小

【答案】B

【解析】

【详解】A．金银铜铁等常见金属的天然几何外形是规则的，故是晶体，故A错误；

B．扩散现象的实质是分子在永不停息的做无规则热运动，故B正确；

C．当分子间距从零开始增大时，分子间引力不断减小，分子间斥力也在不断减小，故C错误；

D．一定质量的气体，体积增大，单位体积内分子数目减小，要想保持压强不变，气体的分子平均动能需增大，故D错误。

故选B。

4. 下列关于生活中的现象解释正确的是（　　）

A. 压缩气体需要用力，这是气体分子间有斥力的表现

B. 汽车过后飞扬的尘土是布朗运动

C. 缝衣针有时能静止在水面上，是由于液体表面张力的作用

D. 高海拔地区用普通锅煮不熟饭是因为水的沸点变高了

【答案】C

【解析】

【详解】A．气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体的压强变大造成的，并非由于分子之间的斥力造成，故A错误；

B．飞扬的尘土不是分子，是物体，是肉眼看的见的运动，属于机械运动，故B错误；

C．作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力，缝衣针有时能静止在水面上，是由于液体表面张力的作用，故C正确；

D．高海拔地区用普通锅煮不熟饭是因为水的沸点随着海拔的升高大气压降低而沸点降低的缘故，故D错误；

故选C。

5. 关于下列四幅图的说法，正确的是（　　）

A. 甲图中估测油酸分子直径时，可把油酸分子简化为球形处理

B. 乙图中，显微镜下看到的三颗微粒运动位置的连线是它们做布朗运动的轨迹

C. 热针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡熔化区域的形状如图丙，说明蜂蜡具有各向异性

D. 丁图中分子间距离为r0时，分子间作用力F最小，分子势能最大

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．甲图中估测油酸分子直径时，可把油酸分子简化为球形处理，选项A正确；

B．布朗运动中的颗粒运动是无规律的，在乙图中，显微镜下看到的三颗微粒运动位置的连线不是它们做布朗运动的轨迹，选项B错误；

C．热针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡熔化区域的形状如图丙，说明云母片具有各向异性，选项C错误；

D．丁图中分子间距离为r0时，分子间作用力F最小，当分子距离从r0无论是增大还是减小时分子都做负功，分子势能都增加，则当分子间距离为r0时分子势能最小，选项D错误。

故选A。

6. 在标准大气压(相当于76 cmHg产生的压强)下做托里拆利实验时，由于管中混有少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图所示，则管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强(　　)

A. 0 cm

B. 60 cm

C. 30 cm

D. 16 cm

【答案】D

【解析】

【详解】设管内气体压强为p，则有：p+60cmHg=76cmHg，可得管中稀薄气体压强相当于16cmHg，选项ABC错误，D正确.

故选D

7. 封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（　　）

A. 气体的密度增大

B. 气体的压强增大

C. 气体分子的平均动能减小

D. 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．一定质量的气体，如果保持气体体积不变，根据密度公式可知，密度不变，故A错误；

B．由查理定律可知，一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，气体的压强增大，B正确；

C．温度是分子平均动能的标志，当温度升高时，气体分子的平均动能增大，C错误；

D．气体压强是气体分子撞击器壁而产生的，一定质量的气体，体积不变，分子数密度不变，温度升高，气体分子平均动能增大、分子平均速率增大，故每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，D错误。

故选B。

8. 如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁（N极朝上，S极朝下）由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法中正确的是

A. 总是顺时针 B. 总是逆时针

C. 先顺时针后逆时针 D. 先逆时针后顺时针

【答案】C

【解析】

【详解】由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故C正确．

故选C．

9. 如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯，置于磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为 ，则 等于（ ）

A. 1/2 B.  C. 1 D.

【答案】B

【解析】

【详解】设折弯前导体切割磁感线的长度为，折弯后，导体切割磁场的有效长度为

故产生的感应电动势为

所以，故ACD错误，B正确。

10. 图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化，分别用和表示甲和乙两电流的有效值，则（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】对图甲的交流电分析，可知一个周期内交流电的电流方向变化，而电流的大小不变，故图甲的电流有效值为；对图乙的交流电分析可知，其为正弦式交流电，故其有效值为，故，故选D。

二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）

11. 如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法中正确的是（　　）

A. 一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比

B. 一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的

C.

D.

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．从等温线为双曲线可以看出，一定质量的气体发生等温变化时，其压强与体积成反比，故A正确；

B．玻意耳定律，其中常数C与温度有关，温度越高，常数C越大，因此一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的，故B正确；

CD．根据理想气体状态方程可得

之积越大表示温度越高，因此，故C错误，D正确。

故选ABD。

12. 如图所示，一定质量的理想气体，从A状态开始，经历了B、C状态，最后达到D状态，下列判断正确的是（　　）

A. 过程温度升高，压强不变 B. 过程体积不变，压强变小

C. 过程体积不变，压强不变 D. 过程体积变小，压强变大

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．图像中，A与B的连线是一条过原点的倾斜直线，为等压线，所以

温度升高

选项A正确；

BC．由图像可知，B到C的过程中，体积不变，即

而温度降低，即

由查理定律可知

压强变小，选项B正确，C错误；

D．由图像可知，由C到D的过程中，温度不变，即

而体积变小，即

由玻意耳定律可知

选项D正确。

故选ABD。

13. 图甲为交流发电机原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则(　　)

A. 电流表的示数为10 A

B. 线圈转动的角速度为50 rad/s

C. 0.01 s时线圈平面和磁场平行

D. 0.01 s时线圈的磁通量变化率为零

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．由题图乙可知交流电电流的最大值是Im=10A，周期T=0.02s，由于电流表的示数为有效值，故示数I=Im=10A，选项A正确；

B．角速度

ω==100π rad/s

选项B错误；

CD．0.01s时线圈中的感应电流为0，则穿过线圈的磁通量为最大，磁通量变化率为0，故线圈平面与磁场方向垂直，选项C错误D正确；

故选AD。

14. 如图，电阻、电容和电感并联后，接入输出电压有效值恒定、频率可调的交流电源。当电路中交流电的频率为时，通过、和的电流有效值恰好相等。若将频率降低为，分别用、和表示此时通过、和的电流有效值，则（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】频率降低时，通过R的电流不变；由容抗表达式可知，频率降低时，电容器的容抗增大，故电容器对交流电的阻碍作用变大，通过C的电流减小，则有I1＞I2；由感抗表达式可知，频率降低时，电感线圈的感抗减小，故电感线圈对交流电的阻碍作用减小，通过L的电流增大，则有I3＞I1，故I3＞I1＞I2。

故选BC。

15. 如图，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比，为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是（　　）

A. 仅将滑片P向上滑动

B. 仅将滑片P向下滑动

C. 仅在副线圈电路中并联一个阻值为的电阻

D. 仅在副线圈电路中串联一个阻值为的电阻

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】原线圈电压有效值

则次级电压有效值

则为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，则需要减小次级电压，即仅将滑片P向下滑动；或者仅在副线圈电路中串联一个电阻，阻值为

故选BD。

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

16. （1）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材需要的有______．

A．干电池组  B．滑动变阻器             C．学生电源

D．直流电压表  E．多用电表F．条形磁铁

G．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）

（2）变压器的工作原理是：______．

（3）如图，当左侧线圈“0”“16”间接入12V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是______．

A．6V  B．4.3V  C．2.1V

【答案】    ①. CEG    ②. 电磁感应    ③. C

【解析】

【详解】（1）交流电是改变交流电压的设备，所以不能选择干电池，要选择有交流输出的学生电源．故A错误，C正确．该实验不需要滑动变阻器．故B错误；测量交流电的电压不能使用直流电压表，可以用多用电表．故D错误，E正确；实验还需可拆变压器和导线，不需要条形磁铁，故F错误，G正确；故选CEG．

（2）变压器的工作原理是：电磁感应．

（3）当左侧线圈“0”“16”间接入12V电压时，左侧线圈的匝数为16n；右侧线圈“0”“4”接线柱时，右线圈的匝数为4n；其中n为某一个常数；理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系：，如果是理想变压器，那么接线柱间输出电压是3V，实验中考虑到漏磁、绕组导线中的产生的焦耳热等因素，所以接线柱间输出电压要小于3V，故AB错误，C正确；故选C．

17. 在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液有滴，把滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为.

(1)下列有关该实验的说法正确的___________

A．本实验也可直接将纯油酸滴水面上测量

B．本实验将油膜看成单分子油膜

C．本实验忽略了分子的间隙

D．测量油膜面积时，由于不足一格的正方形面积无法估读，全部舍去

(2)该实验中每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为___________；油酸膜的面积是___________；按以上实验数据估测出油酸分子的直径为___________（保留一位有效数字）。

(3)油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后根据测量的数据算出分子直径，结果将___________ （偏大、偏小、不变）。

【答案】    ①. BC    ②.     ③. 284##288##292    ④.     ⑤. 偏大

【解析】

【详解】(1)[1]A．本实验不可直接将纯油酸滴水面上测量，如果不稀释，则在水面形成的油膜不是单分子油膜，故A错误；

BC．本实验将稀释的油酸在水面上尽可能的展开，形成单分子油膜，本实验忽略了分子的间隙，故BC正确；

D．测量油膜面积时，多于半格按一格来计算，少于半格舍去，故D错误。
故选BC；

(2)[2]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积

[3]根据“多于半格按一格来计算，少于半格的舍去”的方法，可以得到油膜所占格数为72格，则油酸膜的面积是

[4]油酸分子的直径

(3)[5]油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，这样油酸可能没有完全展开，使得测得的面积偏小，根据测量的数据算出分子直径，结果将偏大。

四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）

18. 如图，圆柱形导热气缸长，缸内用活塞（质量和厚度均不计）密闭了一定质量的理想气体，缸底装有一个触发器D，当缸内压强达到时，D被触发，不计活塞与缸壁的摩擦。初始时，活塞位于缸口处，环境温度，压强。

（1）若环境温度不变，缓慢向下推活塞，此过程变化符合什么变化规律？（填“玻意耳定律”，“盖吕萨克定律”或“查理定律”，），求D刚好被触发时，到缸底的距离；

（2）若活塞固定在缸口位置，缓慢升高环境温度，此过程是什么变化？（填“等温”，“等压”或“等容”），求D刚好被触发时的环境温度。

【答案】（1）玻意耳定律，L=15cm；（2）等容，600K

【解析】

【详解】（1）由于活塞向下推过程中，气体内部温度不变，此过程为等温过程。

开始时气体的压强为

体积为

V1=L0S

当触发器D刚好被触发时，气体内部的压强为

p2=2×105Pa

体积为

V2=LS

由玻意耳定律可得

p1V1=p2V2

代入数据得

L=15cm

（2）活塞固定在缸口位置，气体体积不变，发生的是等容变化。

加热气体的过程中，活塞被固定，气体体积不变，此过程为等容过程，开始时气体的压强

温度为

T1=t0+273K=300K

当触发器D刚好被触发时，气体内部的压强为

p2=2×105Pa

温度为T2，由查理定律可得

代入数据得

=600K

19. 如图，两光滑平行金属导轨置于水平面（纸面）内，轨间距为，左端连有阻值为的电阻。一金属杆置于导轨上，金属杆右侧存在一磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场区域。已知金属杆以速度向右进入磁场区域，到达磁场区域右边界（图中虚线位置）时速度恰好为零。金属杆与导轨始终保持垂直且接触良好。除左端所连电阻外，其他电阻忽略不计。

（1）金属杆以速度向右进入磁场时产生的电动势为多少？

（2）金属杆以速度向右进入磁场时产生的电流大小及方向？

（3）金属杆运动到磁场区域正中间时电流的功率？

【答案】（1）Blv0；（2），电流方向为逆时针；（3）

【解析】

【详解】（1）（2）由题意可知，开始时导体棒产生的感应电动势为

E=Blv0

依据闭合电路欧姆定律，则电路中电流为

根据安培右手定则可知电流方向为逆时针；
（3）由安培力公式有

F=BIl

设导体棒的质量为m，从开始到停止运动，根据动量定理

-

则有

从开始到正中间时，根据动量定理

联立解得

此时的电动势为

电流

此时功率为

P=I2R=

20. 如图，磁感应强度为的匀强磁场，垂直穿过平面直角坐标系的第Ⅰ象限。一质量为，带电量为的粒子不计重力以速度从点沿着与轴夹角为方向进入磁场，运动到A点时的速度方向平行于轴，求：

(1)判断粒子的电性；（填“正电”还是“负电”）

(2)带电粒子进入磁场做匀速圆周运动的半径为多少？

(3)粒子从点运动到A点的时间和A与轴的距离为d。

【答案】(1)负电；(2)；(3)，

【解析】

【详解】(1)据题意作出粒子运动的轨迹如图所示，由左手定则及曲线运动的条件判断出此电荷带”负电”；

(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

(3)粒子由O运动到A时速度方向改变了角，所以粒子做圆周运动的圆心角为

粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期

所以运动的时间

A与x轴的距离为d，由图可得

解得