北京市顺义牛栏山第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷

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一、选择题：(本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1～10题只有一项符合题目要求；第11～14题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。)
1. 下列关于电磁波的说法中正确的是（ ）
A. 赫兹通过实验证明了电磁波的存在
B. 紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进人体对钙的吸收
C. X射线和γ射线的波长比较长，穿透能力比较强
D. 红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动是液体分子的无规则运动
B. 温度是分子热运动剧烈程度的标志
C. 热量不可能从低温物体传到高温物体
D. 两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同
3. LC振荡电路是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻线圈中磁场方向向下，且电路中的电流正在增加，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器上极板带正电 B. 电路中的电场能正在增加
C. 电路中的电流方向为由b→L→a D. 电容器两极板间的电场强度正在增大
4. 如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的图像。已知气体在状态A时的压强是。下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态A的温度为100K
B. 气体在状态C的压强为
C. 从状态A到状态B的过程中，气体从外界吸收热量
D. 从状态B到状态C的过程中，气体的内能保持不变
5.分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A. 从到分子间引力、斥力都在减小
B. 从到分子力的大小先减小后增大
C. 从到分子势能先减小后增大
D. 从到分子动能先增大后减小
6．如图所示，某带电粒子（重力不计）由M点以垂直于磁场以及磁场边界的速度v射入宽度为d 的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为θ＝30°。磁场的磁感应强度大小为B。由此推断该带电粒子
A．带正电 B．在磁场中的运动轨迹为抛物线
C．电荷量与质量的比值为 D．穿越磁场的时间为
7. 如图所示，将绝缘导线绕在柱形铁块上，导线内通以交变电流，铁块内就会产生感应电流，即涡流。当线圈内部空间的磁感线方向竖直向上，在铁块内产生（自上而下观察）沿虚线顺时针方向的涡流方向时，下列说法正确的是（ ）
A. 绝缘导线中的电流正在减小
B. 绝缘导线中的电流由b流向a
C. 为减小涡流，可以增大交变电流的频率
D. 为减小涡流，可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来
8．某种感温式火灾报警器如图1所示，其简化的工作电路如图2所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（ ）
A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小
B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变小
C．通过定值电阻R1的电流过低时，报警装置就会报警
D．若要调低预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值
9. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，宽度为L的区域内有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。一个边长为l（lA．线圈位于磁场正中间时的磁通量为NBl2
B．线圈位于磁场正中间时的速度大小为v12+v222
C．线圈在进入和离开磁场的过程中产生的焦耳热相等
D．线圈在进入和离开磁场的过程中速度的变化量相同
电源A
电源B
10. 如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣开关的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是（ ）
A.质量大的苹果将进入上通道
B.为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值
C. 为了选出质量更大的苹果可以减少缠绕电磁铁线圈的匝数
D. 为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压增大
11．如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动。线圈的电阻为5.0Ω，线圈与外电路连接的定值电阻为95.0Ω，电压表为理想交流电表。线圈产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为50Hz
B．电压表的读数为220V
C．t=1.0×10−2s时，线框平面与磁场平面平行
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
12. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是
A. 断开之前中的电流大于中的电流 B. 断开，闪亮瞬间电流方向和断开前相反
C. 闭合瞬间中电流与中电流相等 D. 变阻器R的电阻等于线圈的直流电阻
13. 如图所示为某小组设计的电子秤原理图。轻质托盘与竖直放置的轻弹簧相连。R0为定值电阻，滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接。当盘中没有放物体时，滑片刚好位于滑动变阻器的最上端。该小组用理想电压表的示数U反映待测物体的质量m；用单位质量变化下，电压表示数变化量的绝对值描述电子秤的灵敏度。不计一切摩擦，弹簧始终于弹性限度内，下列说法正确的是（ ）
A. 仅更换阻值更大的定值电阻R0，电子秤灵敏度会下降
B. 电子秤的灵敏度会随待测物体质量的增大而增大
C. 弹簧的劲度系数越小，电子秤的量程越大
D. 电压表示数与待测物体质量成线性关系
14. 如图所示，PQ和MN是固定于水平面内的平行光滑金属轨道，轨道足够长，其电阻忽略不计。质量均为m的金属棒ab、cd放在轨道上，始终与轨道垂直且接触良好。两金属棒的长度恰好等于轨道的间距，它们与轨道形成闭合回路。整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。使金属棒cd得到初速度的同时，金属棒ab由静止开始运动，考虑两金属棒之后的运动过程（经过足够长时间，不考虑空气阻力），以下说法正确的是（ ）
A. 整个回路产生的热量为14mv02
B. ab棒受到的冲量大小为，方向向左
C. cd棒受到的冲量大小为，方向向左
D. 金属棒ab、cd组成的系统动量变化量为
第二部分
二、实验题：（总计两个小题，其中15题10分；16题8分。请把15题的选项填涂在答题卡选择题后面；16题直接在答题卡相应位置答题。）
15．实验测量、实验操作、数据分析和误差分析是物理实验的重要环节。
（1）某同学在利用单摆测重力加速度的实验中。
15.1下列的各项操作正确的是（______）
选择有弹性的细绳做为摆线
从最高位置开始计时
C．选择密度较小球作为摆球
D．测出小球直径，把单摆固定后，让小球自然下垂，用刻度尺量出摆线的长度，再加上小球的半径
15.2若测得重力加速度偏大，则可能是（______）
A．误把悬线长和小球的直径之和作为摆长
B．计算摆长时，只考虑悬线长，漏加了小球的半径
C．测量周期时，将（n+1）次全振动误记为n次全振动
D．单摆摆动过程，由于固定不牢，绳子松动，使得摆长变长，但是，实验者并不知道。
（2）某实验小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时。
15.3 在实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是
A．等效替代法B．类比法C．理想模型法D．控制变量法
15.4 下列操作中可能导致d偏大的是
A．计算油膜面积时，只数了完整的方格数
B．求每滴溶液的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴
C．计算油膜面积时，把部分不足半格的油膜都算成一格
D．配制好油酸酒精溶液后，由于静置时间过长，有一部分酒精挥发，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值偏大了
（3）同学用如图所示的实验装置“验证动量守恒起律”。图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后把被碰小球m2静置于水平轨道的末端，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并重复多次。
15.5本实验还需要完成的必要步骤 （填选项前的符号）。
A．测量两个小球的质量m1、m2
B．测量抛出点距地面的高度H
C．测量S离水平轨道的高度h
D．测量平抛射程OM、ON
某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。
（1）该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端，并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压，得到的实验数据如下表所示。
根据实验数据，得到的结论为：在误差允许的范围内，______________。
（2）该同学利用（1）问中第2组数据时的副线圈给一标有“3.8V ； 0.3A”字样的小灯泡供电，发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为3.00V，并不是8.36V，其原因主要是_____________。
（3）实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是______。
A. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
B. “嗡嗡”声是由于铁芯中存在过大的涡流而发出的
C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
D. 若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验
（4）如图所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变，将可变电阻R的阻值改变，当可变电阻R的阻值为________时（用、和表示），可变电阻R的功率最大。
三、计算题：（本题包括4小题，共40分。解答时，在答题纸上应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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。）
17．（9分）如图所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=20cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0=2cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l=16cm。管底水平段的体积可忽略，环境温度为T1= 280K，大气压强p0=76cmHg。求∶
（1）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部，此时水银柱的高度；
（2）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度。
B
18.如图所示，间距为L的两倾斜且平行的金属导轨固定在绝缘的水平面上，金属导轨与水平面之间的夹角为θ，电阻不计，空间存在垂直于金属导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨上端接有阻值为R的定值电阻。质量为m的导体棒ab从金属导轨上某处由静止释放，开始运动一段时间后做匀速运动，且从静止到匀速过程，通过定值电阻R的电量为q。已知导轨平面光滑，导体棒ab的电阻为r，导体棒的长度和导轨间距正好相等，重力加速度为g，
求：（1）导体棒稳定的速度大小；
（2）导体棒稳定时导体棒ab 两端电压Uab;
（3）导体棒从释放到其速度稳定的过程中，导体棒下滑的位移大小.
19．（10分）测速在生活中很常见，不同的情境中往往采用不同的测速方法。
情境1：如图，滑块上安装了宽度d=1.0cm的遮光条，滑块在牵引力作用下通过光电门的时间Δt=0.05s，请你算出滑块经过光电门的速度大小v1？
情境2：用霍尔效应制作的霍尔测速仪可以通过测量汽车车轮的转速n（每秒钟转的圈数），进而测量汽车的行驶速度。
某同学设计了一个霍尔测速装置，其原理如图甲所示。在车轮上固定一个强磁铁，用直流电动带动车轮匀速转动，当强磁铁经过霍尔元件（固定在车架上）时，霍尔元件输出一个电压脉冲信号。
当半径为r=2cm的车轮匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号如图乙所示。求车轮边缘的线速度大小v3。（π取3.14）
情境3：某高速公路自动测速装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发脉冲电磁波，相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波。根据两个波在显示屏上的距离，可以计算出汽车至雷达的距离。显示屏如图乙所示（图乙中标的数据t1、t2、t为已知量），已知光速为c。则：
若考虑到t≫t1，t≫t2，请用题中已知字母求出汽车速度v的表达式。
20.(12分) 根据牛顿力学经典理论，只要物体的初始条件和受力情况确定，就可以推知物体此后的运动情况。如图所示，将一个质量为m、电荷量为+q的小球，以初速度v0自h高处水平抛出。不计空气阻力影响。重力加速度为g。
(1)求小球落地点与抛出点的水平距离。
(2)若在空间中加一个匀强电场，小球水平抛出后做匀速直线运动，求该匀强电场的场强大小及方向。
(3)若在空间中除加(2)中电场外，再加一个垂直纸面的匀强磁场，小球水平抛出后做匀速圆周运动，且落地点与抛出点的水平距离也为h，求磁场的磁感应强度大小及方向。
（4）若在整个空间加一个磁感应强度为B=mg/qv0的垂直纸面向外的匀强磁场，不加电场，仍然把小球以初速度v0水平向右抛出，且抛出点距离地面足够高，小球不会落到地面上，求小球运动过程中的最大速率。
实验序号
原线圈匝数n1
副线圈匝数n2
原线圈电压U1（V）
副线圈电压U2（V）
1
400
200
4.22
2.10
2
400
800
4.22
8.36
3
400
1600
4.22
16.83