2021-2022学年河南省郑州市中原区好教育联盟高二（下）第二次联考物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年河南省郑州市中原区好教育联盟高二（下）第二次联考物理试卷

1.  有关分子动理论，下列说法正确的是(    )

A. 布朗运动就是分子的无规则运动
B. 分子运动时的瞬时速度不可能为零
C. 空气中的无规则运动属于分子的热运动
D. 墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀，该现象能够说明水分子和炭粒都做无规则运动

2.  关于物体的内能，下列说法正确的是(    )

A. 温度高的物体内能大
B. 物体的内能不可能为0
C. 物体运动得越快，内能越大
D. 温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相等，内能也相等

3.  以下说法正确的是(    )

A. 在国际单位制中温度的单位为摄氏度
B. 的水和冰的分子平均动能可能不同
C. 如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态
D. 在没有外界影响的情况下，密闭容器内的气体静置足够长时间后，每个分子的速度大小均相等

4.  如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为的匀强磁场中，以周期T绕轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是(    )

A. 图示位置为中性面 B. 回路中产生稳恒直流电
C. 时，电流方向将发生改变 D. 时刻穿过线框的磁通量为

5.  如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为4：1，原线圈与一理想交流电流表串联后，接入一正弦交流电源电压的有效值不变；副线圈电路中定值电阻的阻值为，当电阻箱的阻值为时，理想电压表示数为；现将电阻箱的阻值调为，此时(    )

A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为
C. 原线圈的输入功率为 D. 原线圈的输入功率为

6.  在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，在变压器原线圈两端输入如图乙所示的电压，电压表的示数为，下列说法正确的是(    )

A. 该变压器原线圈两端电压为110V
B. 该变压器原、副线圈的匝数之比为5：2
C. 电流表的示数为
D. 若减小电阻R的阻值，变压器的输入功率将减小

7.  如图所示，接在理想变压器回路中的五个规格相同的灯泡A、B、C、D、E都恰好正常发光，则理想变压器的匝数比：：为(    )

A. 1：1：1
B. 3：2：1
C. 4：2：1
D. 6：2：1

8.  一理想变压器原、副线圈匝数比为7：4，原线圈与一理想交流电流表和电阻串联，副线圈电路中，一电容器与电阻串联后，与电阻、并联，如图所示。当原线圈接入一正弦交流电时，电流表的示数为1A。已知，，，，电容器在电路中会改变电流的相位而不消耗能量，则通过电容器的电流为(    )

A.  B.  C.  D.

9.  分子力与分子间距离的关系图像如图甲所示，图中为分子斥力和引力平衡时两个分子间的距离；分子势能与分子间距离的关系图像如图乙所示，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0。下列说法正确的是(    )

A. 当分子间的距离时，斥力大于引力
B. 当分子间的距离时，引力大于斥力
C. 分子间距离从减小到的过程中，分子势能减小
D. 分子间距离从无限远减小到的过程中，分子势能先减小后增大

10.  一定质量的氧气分子在和温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中的虚线和实线所示，由图可知(    )

A. 温度越高，分子的热运动越剧烈 B. 温度越高，分子的平均速率越大
C. 温度越高，分子的平均动能越大 D. 两曲线与横轴围成的面积可能不相等

11.  如图所示，图中ab端所接的交变电压，、是规格为“20V10W”的灯泡，现调节电阻箱R为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光，变压器为理想变压器。则(    )
 

A. 灯泡正常发光时的电阻为
B. ab端所接交流电的频率为100Hz
C. 变压器原、副线圈匝数比为10：1
D. 恰好能使两个灯泡均正常发光时电阻箱R的阻值为

12.  一固定的矩形线框水平放置，线框的左端接一阻值为R的定值电阻，线框的电阻为r，线框面积为S，如图甲所示。空间存在与线框平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小随时间按如图乙所示的正弦规律变化，其中为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，选向上为正方向，下列说法正确的是(    )
 

A. 时，回路中的感应电流为0
B. 通过定值电阻的电流为
C. 在时间内，通过定值电阻的电荷量为
D. 线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为

13.  在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
四个主要步骤按操作先后顺序排列应是______用符号表示；

若实验中所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，水面稳定后油酸的轮廓的形状和尺寸如图所示。坐标纸中正方形方格的边长为2cm，则油酸薄膜的面积约为______，按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为______保留一位有效数字。
 

14.  在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中：
变压器铁芯的结构和材料应选用______；
A.整块的硅钢铁芯
B.绝缘的铜片叠成
C.绝缘的硅钢片叠成
原线圈所接的电源应是______；



副线圈两端所接的电表可选用______；
A.直流电压表
B.交流电压表
C.多用电表交流电压挡
若变压器两线圈的匝数分别为30和60，测得的电压分别为和。据此可知变压器的输入电压是______ V；变压器的电压比与匝数比不相等，可能原因是______至少写出两个。

15.  由于地球引力的作用，大气被“吸”向地球，因而产生了压力，测得地面表面大气压强为，空气分子之间的平均距离为d，空气的平均摩尔质量为M。已知地球大气层的厚度远远小于地球的半径R，阿伏加德罗常数为，重力加速度大小为g。求：
空气分子的平均密度；
空气分子的总数n；
大气层的厚度h。

16.  一座小型水电站通过理想升压变压器和理想降压变压器向较远处的用户输送电能，如图所示。已知发电机的输出电压，输出功率；用户处的电压，消耗的功率，两变压器间线路的总电阻，其余线路电阻不计，求：
升压变压器的原、副线圈匝数比；
降压变压器的原、副线圈匝数比。

17.  一边长为L的N匝正方形金属线框abcd，其总电阻为r，线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中以转速n做匀速圆周运动。金属线框外接电阻为R的电热器，如图甲所示，V为理想交流电压表。
求电压表的示数U；
若在电刷与电压表间接入一理想变压器，如图乙所示，要使电阻R消耗的电功率最大，求变压器原、副线圈的匝数比k及电压表的示数。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：A、布朗运动是固体微粒的无规则运动，反映液体分子的无规则运动，故A错误；
B、所有分子都在永不停息地做无规则运动，但分子运动时的瞬时速度可能为零，故B错误；
C、在空气中的运动是固体颗粒、是分子团的运动，不是分子的热运动，故C错误；
D、墨与水混合是由于水分子和碳粒的无规则运动引起的，故D正确。
故选：D。
解决本题需掌握：所有分子都在永不停息地做无规则运动；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映；扩散现象与温度有关，温度越高，扩散越快。
本题考查了布朗运动、扩散现象的相关知识，注意该题中，碳微粒的无规则运动是布朗运动，明确布朗运动的实质是液体分子的无规则运动。
 

2.【答案】B 

【解析】解：A、物体的内能跟物体的温度和体积有关，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故A错误；
B、分子永不停息地做无规则运动，可知任何物体在任何状态下都有内能，内能不可能为0，故B正确；
C、物体运动得越快，说明动能越大，内能不一定大，故C错误；
D、内能的大小跟物体的温度和体积、物质的量有关，温度相同的氢气和氧气，只是分子平均动能相等，内能不一定相等，故D错误。
故选：B。
内能的大小跟物体的温度和体积、物质的量有关．任何物体都有内能．
此题考查的知识点比较多，要掌握①一切物体都有内能；②内能大小不但和物体的温度有关，还与物体的体积、物质的量有关；③温度是分子平均动能的标志．
 

3.【答案】C 

【解析】解：A、在国际单位制中温度的单位是开尔文，符号K，故A错误；
B、温度是分子平均动能的标志，的水和冰的温度相等，分子平均动能相同，故B错误；
C、如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态，故C正确；
D、在没有外界影响的情况下，密闭容器内的气体静置足够长时间后，温度相等，分子平均动能相等，但不是每个分子的速率相等，故D错误。
故选：C。
热力学第零定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间必定处于热平衡；温度是分子平均动能的标志；识记热力学温标与摄氏温标的概念与区别，两者大小关系为。
本题考查了对热力学定理的理解，熟练掌握热学知识，尤其是温度是分子平均动能的标志，但不是每个分子的速率相等。
 

4.【答案】A 

【解析】解：A、图示位置线圈与磁场垂直，位于中性面位置，故A正确；
B、线圈绕垂直于磁场的轴转动，产生正弦式交变电流，故B错误；
C、线圈位于中性面位置，电流方向发生改变，故时电流方向发生改变，故C错误；
D、时刻穿过线框的磁通量为0，故D错误；
故选：A。
当线圈与磁场垂直时，位于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，电流方向发生改变。
本题主要考查了中性面，明确线圈位于中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零。
 

5.【答案】D 

【解析】解：AB、当可变电阻为时，电压表示数为5V，副线圈中的电流为：
副线圈两端电压为：，解得：
根据变压器电压关系可得，原线圈两端电压为：，解得：
当可变电阻的阻值为时，副线圈中的电流为：
原线圈的电流为：，解得：
电压表的示数为：，故AB错误；
CD、根据理想变压器中电功率关系可知，副线圈的输入功率为：，解得：，故C错误，D正确；
故选：D。
根据变压器的变压比规律和变流比规律列式，结合闭合电路中欧姆定律和串并联知识，求出电压示数、电流表示数和输入功率。
本题考查了变压器原理，解题的关键是掌握理想变压器的电压、电流规律，结合电路规律求出答案。
 

6.【答案】B 

【解析】解：A、设变压器原线圈两端电压有效值为，根据电流的热效应可得：，解得：，故A错误；
B、电压表的示数为副线圈电压，即，由理想变压器的电压比规律可知：，解得：，故B正确；
C、副线圈的电流为：，解得：
由可得：原线圈电流，即电流表示数为，故C错误；
D、若减少电阻R的阻值，由可知，副线圈的功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，故变压器原线圈的输入功率增大，故D错误；
故选：B。
根据交表电流的有效值计算方法，得到原线圈的电压有效值；
根据理想变压器的电压比等于匝数比得出结果；
根据欧姆定律得到副线圈电流，再结合理想变压器的电流比规律得到原线圈电流，即电流表示数；
根据得出副线圈电功率变化情况，再结合理想变压器的输入电功率等于输出电功率得到结果。
本题考查了变压器，解题的关键是清楚理想变压器的电压比、电流比和电功率规律，同时注意掌握交流电图像的性质，会计算有效值。
 

7.【答案】B 

【解析】解：由题意可知，灯泡正常发光，则：，所以
由理想变压器的电压比规律可得：，因此
灯泡都正常发光，则电功率都相等，即：
由可得：，即
由理想变压器的功率关系，又：：：：
联立解得：
所以：：：2：1，故B正确，ACD错误；
故选：B。
通过理想变压器的电压比、电流比规律，结合输入功率等于输出功率得出最终结果。
本题主要考查了理想变压器的特点，解题的关键是副线圈有两个，对于电压仍然是匝数之比，但是电流不再和匝数成反比，应该利用输入功率等于输出功率求解。
 

8.【答案】B 

【解析】解：交流电的电压有效值为40V，则电路的总功率为
电阻消耗的电功率为
故原线圈的输入功率为35W，由已知条件知原线圈电压

根据匝数比等于电压比可知副线圈的电压为
所以电阻消耗的电功率为
同理电阻R消耗的电功率为
所以电阻消耗的电功率为
根据焦耳定律知通过电阻的电流为；
故：B正确，ACD错误；
故选：B。
本题根据理想变压器输入的总功率为负载消耗的总功率为依据，先根据电源输入功率减去电阻消耗的功率即为负载消耗的功率，再根据理想变压器电流值比为匝数之比的倒数可以求得电阻，消耗的功率，再根据负载总功率减去，消耗的功率即为消耗的功率，最后根据功率公式便可求出流过电容器的电流。
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比，本题的解决思路为理想变压器输入的总功率为负载消耗的总功率。
 

9.【答案】ABC 

【解析】解：A、当时，分子力表现为斥力，说明斥力大于引力，故A正确；
B、当分子间的距离时分子力表现为引力，引力大于斥力，故B正确；
C、根据图乙知分子间距离从减小到的过程中，分子势能减小，故C正确；、
D、的分子势能最小，分子间距离从无限远减小到的过程中，分子势能先增大后减小，故D错误。
故选：ABC。
当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小；当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力；当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，根据图象分析答题。
本题对分子力、分子势能与分子间距离的关系要熟悉，知道分子间距离等于平衡距离时分子势能最小，掌握分子间作用力与分子间距离的关系、分子清楚图象，即可正确解题。
 

10.【答案】ABC 

【解析】解：A、由图可以知道，时速率分布最多，时速率分布最多，所以图线反映了温度越高，分子的热运动越剧烈，故A正确；
BC、由图可以知道具有最大比例的速率区间，实线对应的速率，虚线对应的速率，温度越高，分子的平均速率越大，分子平均动能越大，故BC正确；
D、在和两种不同温度下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即两条曲线下面积相等，故D错误。
故选：ABC。
由图像可得具有最大比例的速度区间，可判断两种温度下分子平均动能情况；温度越高，分子平均动能越大，分子的热运动越剧烈。
本题考查分子运动速率的统计分布规律，记住图象的特点，知道纵坐标表示的是单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，而不是分子数。
 

11.【答案】AC 

【解析】解：A、由题意可知，灯泡正常发光时电压为20V，电功率为10W，根据解得：，故A正确；
B、根据交变电压的表达式可知，角速度，由解得：，故B错误；
C、ab端所接的交变电压有效值为：，由于灯泡正常发光，根据串联电路特点可知，；对于副线圈，由于与并联，根据并联特点可知，；根据理想变压器特点可知，，故C正确；
D、恰好两灯均正常发光，因此原线圈的电流，根据理想变压器的电流比规律可得：，解得：
根据并联电流规律可得：
根据欧姆定律可知：，故D错误；
故选：AC。
根据可得出灯泡正常发光时的电阻；
根据交变电压表达式结合频率与角速度的关系得到频率；
根据电路特点分别得出原、副线圈的电压，再根据理想变压器中电压比等于匝数比。
根据理想变压器中的电流比规律得到副线圈的干路电流，再结合欧姆定律解题。
本题主要考查了变压器，解题的关键是掌握原副线圈的电压比、电流比规律，结合电路特点和欧姆定律解题。
 

12.【答案】BC 

【解析】解：时，穿过回路的磁通量为0，磁通量的变化率最大，回路中的感应电流最大，故A错误；
D.磁感应强度随时间变化的表达式为

穿过回路的磁通量随时间变化的表达式为

磁通量对时间t求导得

故D错误；
B.感应电动势的峰值

电流的最大值

有效值

故B正确；
C.在时间内，电动势的平均值

平均电流

通过定值电阻的电荷量

故C正确。
故选：BC。
根据图象读出周期T，根据磁通量求导求出线圈中产生感应电动势的最大值；根据欧姆定律求出电流的最大值，再求出电流的有效值I；根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的公式求解时间内，通过小灯泡的电荷量．
求解交变电流的电功率时要用有效值．在电磁感应中通过导体截面的电量经验公式是，可以在推导的基础上记住．
 

13.【答案】 

【解析】解：先要测出油酸酒精溶液的浓度，再将1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，水面稳定后作玻璃板盖在水槽上，画出油酸轮廓的形状，估算油膜的面积，从而算出油酸分子直径，因此四个主要步骤按操作先后顺序排列应是dacb。
滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积
估算油膜的面积：面积大于等于正方形一半的正方形的个数为72个，则油酸膜的面积约为
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子的直径
故答案为：；，。
根据实验原理确定实验步骤。本实验的基本原理是把1滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，形成单分子层油酸，根据纯油酸的体积和油膜面积之比求油酸分子直径。
根据浓度按比例算出纯油酸的体积；采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数：面积大于等于正方形一半的算一个，不足一半的舍去，数出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油膜的面积。把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，由求出油酸分子直径。
本实验的模型是把油酸分子看成球形，不考虑油酸分子间的空隙，采用估算的方法求面积，实验肯定存在误差，但本实验只要求估算分子大小，数量级符合要求就行。
 

14.【答案】C C BC 8 漏磁，铁芯或导线发热 

【解析】解：变压器铁芯的材料要选择磁性材料，为防止出现涡流，用绝缘的硅钢片叠成，故AB错误，C正确；
故选：C；
在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，因为变压器只能对交流电压进行变压，出于安全考虑，原线圈接低压交流电源，故AB错误；C正确；
故选：C
测量副线圈两端的电压时，应该用到交流电压表，故A错误，BC正确；
故选：BC
变压器线圈的匝数分别为30匝和60匝，电压之比应为1：2，测得的电压分别为和，可知电压比与匝数比不相等，由于变压器是不理想的，故有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压，使输出电压减小，故输入电压为8V；
主要原因是：变压器是不理想的，故有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压．
故答案为：；；；；漏磁，铁芯或导线发热
变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成；变压器的工作原理是互感现象，变压器只能改变交变电压；测量变压器的电压、电流时，需要交流电表。实际变压器由于漏磁、铁芯发热、导线发热影响电压．
本题考查“探究变压器的电压与匝数的关系”的实验原理，掌握原、副线圈电压与匝数成正比的成立条件，理解理想变压器的含义，及变压器的作用。
 

15.【答案】解：空气分子之间的平均距离为d，气体分子间距离非常大，所以把每一个气体分子平均占据的空间认为是一个立方体模型，则分子所占空间体积为，则1mol气体的体积为
则密度。
大气压是由地球大气层的重力产生，设大气层质量为m，地球表面积为S可知：，，
大气分子数：，
联立解得。
因为大气层的厚度远小于地球半径，所以大气层体积：，其中，
联立解得：
答：空气分子的平均密度为；
空气分子的总数n为；
大气层的厚度h为。 

【解析】空气分子之间的平均距离为d，把每一个气体分子平均占据的空间认为是一个立方体模型，求出1mol气体体积，根据密度公式求解密度；
根据大气压力等于大气层中气体分子的总重力，求出大气层中气体的质量为m，根据求出分子数。
假设每个分子占据一个小立方体，每个小立方体紧密排列，则小立方体边长即为空气分子平均间距，由几何知识求出大气层的厚度h。
对于气体分子间平均距离的估算，常常建立这样的模型；假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密排列，所有小立方体之和等于气体的体积。
 

16.【答案】解：设输电线路消耗的电功率为，因为输出功率等于输入功率减输电线电阻上损耗的热量，则有；；
对于升压变压器输出功率有：；由升压变压器两端电压与匝数的关系得：；
解得。
由已知条件得输电线上电阻的电压：；降压变压器输入电压：；由降压变压器两端电压与匝数的关系式得：；
解得：。
答：升压变压器的原、副线圈匝数比。
降压变压器的原、副线圈匝数比。 

【解析】本题是一个简易的电能输送图，可以根据功率关系通常是用输出功率等于输入功率求得变压器两端电压或电流的关系，最终得出线圈匝数比。
本题考查电能输送，这种类型题目通常围绕输出功率等于输入功率或变压器两边电压、电流与匝数比的关系来考查，较为简单。
 

17.【答案】解：线框在匀强磁场中匀速转动，回路中产生正弦式交变电流，设电动势的峰值为，则有

根据有效值和峰值的关系可得
整理解得
把外电路变压器和电阻等效为一个电阻，当等效电阻时电阻R消耗的电功率最大，设变压器原、副线圈的电压分别为、，电流分别为、，则有

根据欧姆定律有

解得
即当时，电阻R消耗的电功率最大，此时有

联立解得
答：电压表的示数；
若在电刷与电压表间接入一理想变压器，如图乙所示，要使电阻R消耗的电功率最大，变压器原、副线圈的匝数比时；电压表的示数。 

【解析】先求出回路中电动势的峰值，再结合有效值和峰值的关系，求出电压表的示数；
根据使电阻R消耗的电功率最大的临界条件，结合题意求出变压器原、副线圈的匝数比k及电压表的示数。
在处理电压表的示数问题时，要注意电压表的示数是电压的有效值。另外要注意正弦交流电的峰值和有效值的关系。