2022-2023学年湖北省孝感市高二下学期期中物理试题 解析版

2023年湖北省孝感市高二下学期期中考试

高二物理试卷

一、选择题（本题共11小题，每小题4分，共44分。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，第8-11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1. 十四届全国人大一次会议于2023年3月5日在北京隆重召开，世界各地观众都能通过电视信号收看到大会实况。关于电磁波，下列说法正确的是（　　）

A. 麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验捕捉到了电磁波

B. 遥控器发出红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大

C. 电磁波在真空中的传播速度与频率有关，频率越高，传播速度越大

D. LC电路振荡电路发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性

【答案】D

【解析】

【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误；

B．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率小，故B错误；

C．电磁波在真空中的传播速度为光速，大小一定，与频率无关，故C错误；

D．LC电路振荡电路发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性，故D正确。

故选D。

2.   下列是关于布朗运动扩散现象的四幅图片，关于这些图片的说法错误的是 （　　）

A. 图甲中连接小颗粒位置的折线不代表小颗粒的实际运动情况

B. 图乙中墨汁和水彼此进入对方，温度越高扩散越快，说明扩散快慢与温度有关

C. 图丙中液溴变成溴蒸气，说明扩散现象只能在同种物质的不同状态之间发生

D. 图丁说明扩散现象能在固体之间发生

【答案】C

【解析】

【详解】A．布朗运动实验中记录的小颗粒每经过一定时间的位置，则实验中记录的折线表示的是小颗粒各时刻位置的连线，不代表小颗粒的实际运动情况，A正确；

B．图乙中墨汁和水彼此进入对方，温度越高扩散越快，说明扩散快慢与温度有关，B正确；

C．不同物质之间，由于分子的运动，总会存在着扩散现象，只是快慢不同(受温度、物体形态等因素影响).如墙角放一堆煤，墙及墙体内都会变黑.所以扩散现象不仅存在于液体与液体、气体与液体、气体与气体之间，同样也存在于固体与固体、气体与固体、液体与固体之间，C错误；

D．图丁说明扩散现象能在固体之间发生，D正确。

本题选说法错误项，故选C。

3. 如图为一定质量的理想气体的图像，该气体经历了从a→b→c的状态变化，图中ab连线平行于V轴，ac是双曲线的一部分，bc连线通过坐标原点O，则三个状态下的压强满足（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由可知

故图像中的等压线为过原点的一次函数，斜率越大压强越小，故。

故选B。

4. 如图甲所示，是匝数为10匝、边长为20cm、总电阻为的正方形闭合导线圈，线圈平面垂直与匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（　 ）

A. 导线圈中产生的是正弦式交变电流

B. 内感应电流的方向为

C. 在内通过导线横截面的电荷量为

D. 该交流电的电压有效值为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

由图乙可知内感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变；内感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变；可知导线圈中产生的不是正弦式交变电流，故A错误；

B．由图乙可知内通过导线圈的磁通量向里减少，根据楞次定律可知，感应电流的方向为，故B错误；

C．内感应电动势为

感应电流为

则在内通过导线横截面的电荷量为

故C错误；

D．内的感应电动势为

设该交流电的电压有效值为，则有

解得

故D正确。

故选D。

5. 利用电容传感器可检测矿井渗水及时发出安全警报，如图所示是一种通过电容传感器检测矿井中液面高低的仪器原理图，矿井水中掺杂有杂质可视为导电液体，根据该探究装置下列说法正确的是（　　）

A. 水面升高，则电容器的介电常数变大

B. 水面升高，则电容器的两极板之间的间距在变大

C. 若G中有从a到b的电流，说明矿井出现渗水（h增加）

D. G的示数越小说明矿井水位变低

【答案】C

【解析】

【详解】A．电容器的介电常数由材料决定，与液面高度无关，故A错误；

B．水面升高，则电容器的两极板之间的正对面积增大，间距不变，故B错误；

C．若G中有从a到b的电流，可知电容器在充电，电容器电容增大，两极板之间的正对面积增大，说明矿井出现渗水（h增加），故C正确；

D．当矿井水位不变时，G的示数为零，故G的示数越小不能说明矿井水位变低，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，在空间中存在两个相邻的有界匀强磁场，磁场的强度大小相等、方向相反，宽度为L。矩形闭合线圈的宽度也为L，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域。规定电流方向逆时针为正、磁场垂直纸面为正。以线框刚进入磁场时开始计时，能正确反映线圈中感应电流I、安培力F、线圈产生的热量Q、线圈的磁通量随时间变化的图像的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．当线框进入左边磁场时，由右手定则可判断产生感应电流沿逆时针方向，设线框的速度为v，电阻值为R，此时电流

当线框进入右边磁场区域过程中，有两条边同时切割磁感线，回路电动势

电流

方向顺时针方向，当线框出右边磁场区域过程，由右手定则可判断产生感应电流沿逆时针方向，电流大小

A错误；

B．根据结合A选项分析可知，当线框进入左边磁场和线框出右边磁场区域过程，电流大小相等，图像斜率相等，线框进入右边磁场区域过程中图像斜率为线框进入左边磁场和线框出右边磁场区域的4倍，B错误；

C．当线框进入左边磁场过程中，受安培力

方向根据左手定则可判断水平向左，进入右边磁场过程中

方向还是向左，线框出右边磁场过程中

方向还是向左，C正确；

D．由图可知，穿过线圈的磁通量先正向增大，再正向减小，然后反向增大，再反向减小，当线框处于两个磁场的中间时，磁通量为零，线框从正向减小到反向增大过程的时间等于正向增大的时间，D错误。

故选C。

7. 某监测动车运动速度的装置如图甲所示，平直轨道中央放置有宽20cm匝数为50的长方形线圈，在动车底部中央固定一磁铁，能产生宽、方向垂直动车底部所在平面向下、磁感应强度大小为0.1T的矩形匀强磁场。动车经过线圈上方时线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示，线圈电阻忽略不计。关于动车经过线圈时的运动情况的描述，下列说法正确的是（　　）

A. 磁场进入线圈时b端电势高

B. 动车以的加速度做匀加速直线运动

C. 磁铁刚运动到线圈处时动车的速度大小为16.0 m/s

D. 线圈沿铁轨方向的长度约为12 m

【答案】B

【解析】

【详解】A．由右手定则可知，磁场进入线圈时线圈中电流由b端流向a端，又电池内部电流由负极流向正极，则a端电势高，A错误；

BC．磁场进入线圈阶段,线圈的左边切割磁感线，由电压随时间变化的图象可知

切割磁感线产生的感应电动势

U随时间线性变化则速度也随时间线性变化，设

结合图象可得

则动车的加速度大小为

根据

可得

故B正确，C错误；

D．由图象可知，磁铁在1s时刻开始离开线圈，由匀变速直线运动规律

可知，线圈沿铁轨方向的长度为

故D错误。

故选B。

8. 某智能手机充电器的内部电路如图所示，主要由氮化镓开关管和一个变压器构成。工作时ab端输入恒定的电压U，通过氮化镓开关管高频率的通断，使变压器cd端获得如图乙所示的输入电压u，则（　　）

A. 增加开关管的通断频率，cd端输入电压的有效值增加

B. cd端输入电压的有效值为

C. 若氮化镓开关管因故障短路，ef端无输出电压

D. 若氮化镓开关管因故障短路，ef端仍有输出电压

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．由图乙可知，在周期T内只有一半时间cd端电压为U，若cd端接定值电阻R，由电压有效值定义

得

A错误，B正确；

CD．若氮化镓开关管因故障短路，cd端电压恒定不变，不能产生互感效果，ef端无输出电压。C正确，D错误。

故选BC。

9. 如图所示是分子间作用力随分子间距离r的变化图像，下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是（　　）

A. 时，分子间只存在斥力

B. 时，随着分子间距离的增大，引力和斥力的大小均减小

C. 时，随着分子间距离的减小，分子势能一直增大

D. 时，随着分子间距离的增大，分子势能一直增大

【答案】BCD

【解析】

【详解】AC．时，分子作用力表现为斥力，随着r增大而减小，且减小分子间的距离，分子力做负功，分子势能增加，故A错误，C正确；

BD．由图可知，随着分子间距增大时，引力和斥力均减小，时，分子作用力表现为引力，增大分子间距离，分子力做负功，分子势能增加，故BD正确。

故选BCD

10. 物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为Lx。某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势，内阻不计，实验室某日的光照强度随时间变化曲线如图，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（　　）

A. 为定值电阻，为光敏电阻

B. 照度越大，该电路控制开关两端的电压越小

C. 若将定值电阻的阻值变为20kΩ，该天后该系统即可工作

D. 该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统，可知光照小时，控制开关两端电压大；根据表格数据可知光照强度小时，光敏电阻阻值大，则为光敏电阻，为定值电阻；照度越大，光敏电阻阻值越小，该电路控制开关两端的电压越小，故A错误，B正确；

C．若将定值电阻的阻值变为20kΩ，则控制开关自动启动时光敏电阻为40kΩ，此时对应照度为0.4 Lx，根据图乙可知该天系统工作时间段为、，故C错误；

D．该电路中定值电阻阻值越大，控制开关自动启动时光敏电阻越大，此时对应照度越小，该天的照明系统工作的时间越短，故D正确。

故选BD。

11. 电动车制动能量再生技术对提升纯电动车能量回收利用率、增加纯电动车的续驶里程有着重大意义。行驶过程中电能驱动车轮，再生制动时车轮带动线圈转动给电池充电，完成能量的回收。某品牌的纯电动车工作在再生制动状态下的电路如图所示，R是能量回收电路中的等效电阻。若电动机驱动匀速行驶时，单位时间内消耗的电能（单位为J/s）与汽车功率P成线性关系，即（c、d为未知常数），汽车行驶时所受阻力为f=kv。单位行程内耗电为（单位J/m），线圈的电阻忽略不计，下列说法正确的是（　　）

A. 再生制动能有效缩短刹车距离

B. 制动速度越大，发电机线圈转动一周经过R的电荷量更多

C. 单位时间内消耗的电能与速度大小v成线性关系

D. 当时，单位行程耗电量最小

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由于制动时带动线圈转动，产生的安培力阻碍线圈转动，从而起到制动的作用，加快车辆停止运动，有效缩短刹车距离，故A正确；

B．发电机线圈转动一周经过R的电荷量为

与制动速度无关，故B错误；

C．汽车功率为

P=Fv

匀速行驶时单位时间内消耗的电能与速度关系为

则单位时间内消耗的电能与力F成线性关系，若不匀速，由于F大小不定，则无法判定单位时间内消耗的电能与速度大小v是否成线性关系，故C错误；

D．匀速行驶时单位行程内耗电为

单位时间t取1s，则

匀速行驶时牵引力等于摩擦力，则

则当时，单位行程耗电量最小，故D正确。

故选AD。

二、非选择题（本大题共3小题，12题7分、13题每题9分，14题10分，15题14分，16题16分，共56分。把答案填在答题卡中的横线上或规定答题区域。解答题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，答案中必须明确写出数值和单位。）

12. 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，每油酸酒精溶液中有纯油酸。用注射器测得上述溶液为滴。把滴这样的溶液滴入盛水的且表面撒有痱子粉浅盘里，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膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如上图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm。

（1）油酸膜的面积为______。

（2）按以上实验数据估测油酸分子的直径为______（保留2位有效数字）。

（3）某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小，可能是由于______。

A.油酸未完全散开

B.油酸酒精溶液中含有大量酒精

C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格

D.在测定1mL油酸酒精溶液有多少滴时，滴数多数了10滴

【答案】    ①. 116##115##117##118##119##120    ②. （）    ③. D

【解析】

【详解】（1）[1]根据图中油膜轮廓可知，油膜占有的格数约为个，则油酸膜的面积为

（2）[2]一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为

测油酸分子的直径为

（3）[3]某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小。

A．油酸未完全散开，则油膜面积测量值偏小，油酸分子直径测量值偏大，A错误；

B．酒精溶于水，溶液中含有大量酒精，有利于油酸分散开，形成单分子层，实验测量越准确，B错误；

C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，则油膜面积测量值偏小，油酸分子直径测量值偏大，C错误；

D．在测定1mL油酸酒精溶液有多少滴时，滴数多数了10滴，则一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积测量值偏小，油酸分子直径测量值偏小，D正确。

故选D。

13. 某同学利用电流传感器探究电容器的对电感和电阻的放电情况。电路图如图甲所示，电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。

（1）第一次探究中该同学先将开关投掷1，待电路稳定后再掷向3，得到的电流图像如图乙所示，该同学从图像的面积（小格子的个数）计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是（        ）

A.若已知电源电动势，可知该电容器的电容

B.若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短

C.电阻R增加，图像的面积将增大

D.电容器在放电过程中，两端电压保持不变

（2）第二次探究中，该同学先将开关掷向1，待电路稳定后再掷向2，探究LC振荡电路的规律。

①若将电源的电动势增大，则LC振荡电路的频率将______（填“增大”、“减小”或“不变”）

②若已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L，为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，为纵坐标的坐标纸上，如图中用“•”表示作图点。

③根据图中给出的数据点作出与C的关系图线；______

④求得L的值是______H。

【答案】    ①. A    ②. 不变    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]A．根据图像的面积（小格子的个数）计算得出电容器电荷量的大小，根据已知电源电动势，可知该电容器的电容，A正确；

B．只增大电阻箱R的阻值，放电电流变小，根据可知电容器放电的时间将变长，B错误；

C．电容器所带电荷量不变，电阻R增加，图像的面积不变，C错误；

D．电容器放电，电容器所带电荷量减少，根据可知电容器两端电压变小，D错误。

故选A。

（2）①[2]将电源的电动势增大，电容器的电容不变，根据可知LC振荡电路的频率不变；

③[3]根据描点法可得图像如图所示

④[4]根据可得

则图像斜率

结合图像解得

14. 如图所示，导热良好的气缸用质量不计横截面积为S的光滑活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下表面与气缸底部之间的距离为L。气缸底部有一体积不计的电阻丝，在活塞上放一重物，活塞平衡时下表面距离气缸底部的高度为。已知大气压强为，环境温度为，重力加速度为g。

（1）求重物的质量；

（2）加热电阻丝缓慢升高气体的温度，求当活塞回到原位置时，气体的温度T2。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）放重物后，气体压强

气体做等温变化

联立解得

（2）初始时刻气缸内气体的温度

缓慢升高气体温度，活塞缓慢上升，气体做等压变化

解得

15. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=100匝，面积S=0.02m2，线圈匀速转动的角速度ω=100π rad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的每根电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：

（1）交流发电机产生电动势的最大值；

（2）输电线路上损耗的电功率ΔP；

（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。

【答案】（1）；（2）160W；（3）

【解析】

【详解】（1）电动势的最大值为

（2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有

由于

解得

所以输电线路上损耗电功率为

（3）由于

可得

升压变压器副线圈两端电压为

又由

可得

电动势有效值为

则交流发电机线圈电阻r电压为

根据升压变压器副线圈电流关系

可得

交流发电机线圈电阻r上的热功率为

交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比

16. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。导轨间有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，金属杆M以初速度向右运动，金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。金属杆M、N材料相同且粗细均匀，两金属杆的长度为L，质量均为m，每根金属棒的电阻都是R，导轨的电阻忽略不计，忽略感应电流产生的磁场，两金属杆始终未相撞。

（1）M、N的最终速度和金属棒M产生的焦耳热Q；

（2）M、N之间的最小距离x；

（3）若将金属杆M的质量变成原来的k倍，金属杆的材料和长度不变，仍在原位置以相同初速度v0向右运动，求M、N不相撞的最小距离x1。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）M、N之间动量守恒

解得

对M、M组成的系统，根据能量守恒有

得到

金属棒M产生的焦耳热

（2）对N由动量定理

又

联立可得

（3）由于金属棒的质量

因此金属棒的体积变为原来的k倍，因此横截面积

由电阻的决定式

可得

与N之间由动量守恒定律可得

对N棒由动量定理

解得