湖北省宜昌市协作体2024-2025学年高二（下）期中考试物理试卷

这是一份湖北省宜昌市协作体2024-2025学年高二（下）期中考试物理试卷，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.电磁波在现代通信中扮演着至关重要的角色，它们能够以光速传播.关于电磁波，下列说法正确的是( )
A. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
B. 电磁波能传播信息，但不能传播能量
C. 当电磁波的波源关闭后，已发出的电磁波立即消失
D. 电磁波能在空气中传播，也能在真空中传播
2.对于固体和液体的描述，下列说法正确的是( )
A. 食盐、金刚石、陶瓷、玻璃都是晶体
B. 所有晶体都有规则的外形、固定的熔点
C. 在完全失重的前提下，熔化的金属可以形成任何形状
D. 液晶具有液体流动性同时在光学性质上表现为各向异性
3.下列热现象中说法正确的是( )
A. 0℃的冰融化为0℃的水过程中，分子势能不变
B. 两个彼此接触的热学系统达到热平衡时两者温度相同
C. 温度越高布朗运动越剧烈，因此布朗运动是分子热运动
D. 相同温度下相同质量的不同物质其内能相同
4.假设真空中有两个分子，其中一个分子A固定，另一个分子B从无穷远处靠近分子A，在分子B靠近分子A的过程中，两者之间所受分子力和分子势能随着距离变化而变化，选无穷远处分子势能为零，如图所示为两者之间的分子力或分子势能随分子间距离变化的图线，下列说法正确的是( )
A. 图1为分子势能随分子间距离变化的图线，图2为分子力随分子间距离变化的图线
B. 在无穷远到r0的过程中分子力对分子B做负功
C. 在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力在减小
D. 若将分子B从较远处由静止释放，则仅在分子力作用下分子B运动到r0处速率最大
5.交流发电机由n匝闭合矩形线框组成，线框的总电阻为R.如图所示为线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动时，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像.下列说法正确的是( )
A. T4时刻线框平面与中性面重合
B. 线框的感应电动势最大值为 2πnΦmT
C. 线框转一周外力所做的功为2π2n2Φm2RT
D. 从t=0到t=T过程中线框的平均感应电动势为nΦmT
6.以下实验及规律，图甲是显微镜下观察固体微粒做布朗运动的图像，图乙是氧气分子速率随温度变化的分布图像，图丙是电脑液晶显示屏，图丁是平静水面上放硬币，硬币处于静止状态，下列说法正确的是( )
A. 图甲是固体微粒无规则运动的轨迹，固体微粒越小温度越高，布朗运动越明显，说明固体分子做无规则的热运动
B. 图乙中，温度越高，分子平均速率越大，所有氧分子的速率都增大
C. 图丙中，液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的
D. 图丁中，硬币能浮在水面上，主要是因为水的浮力
7.两支玻璃管中分别装有水和水银，其上表面发生弯曲现象如图所示，下列说法正确的是( )
A. 只有水表面存在着表面张力
B. 不论水还是水银表面层分子分布都比内部稀疏
C. 水是浸润液体，水银是不浸润液体
D. 若将两头开口的玻璃管插入装有水银的槽中，则玻璃管中的水银面高于槽中的水银面
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示为LC振荡电路，已知线圈自感系数L=1.5×10−2H，电容器电容C=6μF，在电容器开始放电时设为零时刻(取t=0)，上极板带正电，下极板带负电，则( )
A. LC振荡电路的周期T=6π×10−4s
B. 当t=3π×10−4s时，电容器上极板带正电
C. 当t=π×10−4s时，电路中电流方向为逆时针
D. 当t=2π×10−4s时，电场能正转化为磁场能
9.如图所示，理想变压器的原线圈、副线圈匝数比为n1:n2= 5: 1，电阻R= 20Ω，电压表为理想交流电压表，原线圈的交流电压瞬时值表达式为u1=100 2sin10πt(V)，下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数为20 2VB. 原线圈中的电流有效值为0.2A
C. 交流电的频率为10HzD. 电阻R的电功率为20W
10.如图所示，竖直放置的直玻璃管中用水银柱密封一段空气柱，空气柱和水银柱的长度均为20cm，现将玻璃管以某一初速度沿足够长斜面上滑或下滑，斜面倾角为37∘，玻璃管与斜面间的动摩擦因数为0.5，标准大气压强p0=75cmHg，重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，设气体温度不变，下列说法正确的是( )
A. 玻璃管上滑时空气柱压强为78cmHgB. 玻璃管上滑时空气柱长度约为28.4cm
C. 玻璃管下滑时空气柱压强为83cmHgD. 玻璃管下滑时空气柱长度约为22.9cm
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.实验小组在做“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中，严格按实验步骤进行，配制酒精油酸溶液，清水中撒上痱子粉，滴入一滴酒精油酸溶液形成油膜，描出油膜轮廓，测出油膜面积，最后计算出分子直径．
(1)油酸在水面上形成油膜，应是 层油膜．
(2)为使油酸尽可能在水面上散开，将纯油酸用酒精稀释，若稀释后酒精油酸溶液浓度为每2000mL酒精油酸溶液中有油酸1mL，用滴管向量筒内滴100滴配制好的溶液，量筒中溶液体积为2 mL，若一滴酒精油酸溶液形成的油膜面积为160cm2，则测出油酸分子的直径为 m.(结果保留一位有效数字)
(3)油酸未完全散开就开始测量油膜面积，会导致油酸分子直径计算结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)．
(4)在坐标纸上数油膜面积时，边缘上不是完整一格的全部舍去，这样会导致油酸分子直径计算结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)．
12.在“探究变压器原、副线圈电压比与匝数比的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系．
(1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压.这个探究过程采用的科学探究方法是 ．
A.控制变量法
B.等效替代法
C.微元法
D.理想实验法
(2)如果把它看成理想变压器，则左右两线圈上的交变电流一定相同的是 ．
A.电压
B.电流
C.功率
D.频率
(3)某次实验中得到实验数据如下表所示，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内， ．
(4)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢?发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的是 ．
A.原、副线圈的电压不同步
B.变压器线圈中有电流通过时会发热
C.铁芯在交变磁场的作用下会发热
D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.在某一体积为V的密封容器内充入密度为ρ、摩尔质量为M的气体.已知阿伏加德罗常数为NA，求：
(1)该容器中气体分子的总个数;
(2)分子中心间的平均距离;
(3)现将这部分气体压缩成液体，体积变为V′，则分子的直径大小.(将液体分子视为球体模型)
14.如图所示，线圈abcd的面积是0.04m2，共500匝，线圈的总电阻r=10Ω，外接电阻R=90Ω，匀强磁场的磁感应强度大小B=2πT，方向垂直纸面向里，从线圈处于与中性面垂直的平面开始计时(取此时电动势为正)，当线圈绕垂直磁场的转轴以300r/min的转速匀速旋转时，求：(图中电表均为理想交流电表)
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值大小;
(3)电路中，电压表和电流表的示数．
15.A端密封B端开口、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，管内有水银柱，此时环境温度为300K，各部分数据如图所示，外界大气压强p0=75cmHg，整个过程不漏气，玻璃管的内径远小于其长度.(以下计算小数点后均保留一位)
(1)若缓慢升高环境温度当U形管水平部分恰好没有水银柱时，环境温度为多少?
(2)若用水银滴定管向B管中的侧壁缓慢滴入水银，使B管内空气全部排出，当水银柱与B管口齐平时，求滴入水银柱的高度(环境温度不变);
(3)若将B端开口密封然后用打气筒缓慢向B管中打入压强为p0的空气，打气过程中不会漏气，当两管中水银面齐平时求打入的空气体积(环境温度不变，玻璃管的横截面积S=1cm2).
答案和解析
1.【答案】D
【解析】赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误;
电磁波能传播能量和信息，B错误;
当波源消失后只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失， C错误;
电磁波在空气、真空中都能传播， D正确．
2.【答案】D
【解析】食盐、金刚石是晶体，陶瓷、玻璃是非晶体，A错误;
单晶体有规则的外形，多晶体没有规则的外形，无论单晶体还是多晶体都有固定熔点，B错误;
在完全失重的前提下，熔化的金属由于受表面张力作用，会收缩成球形，C错误;
液晶具有液体流动性，同时在光学性质上表现为各向异性，D正确．
3.【答案】B
【解析】0℃的冰融化为0℃的水过程中，温度不变，分子平均动能不变，吸收的热量全部转化为分子势能，故分子势能增加，A错误;
由热平衡的定义可知，B正确;
布朗运动的剧烈程度和温度有关，是分子热运动的反映，是固体颗粒的运动而不是分子热运动，C错误;
温度相同，分子平均动能相同，质量相同的不同物质，分子个数不同，分子势能不相同，则内能不同，D错误．
4.【答案】D
【解析】在r0处分子斥力大小等于分子引力大小，分子力为0，在大于r0处分子斥力小于分子引力，分子力表现为引力，分子B从无穷远处到r0的过程中，分子力对其做正功，分子势能减小，在r0处分子势能最小，故图1为分子力随分子间距离变化的图线，图2为分子势能随分子间距离变化的图线，A、B错误;
随着距离的减小分子斥力和引力都增大，但斥力增大更快，C错误;从较远处到r0的过程中，分子力做正功，速率增大，距离小于r0时分子力做负功，速率减小，故在r0处速率最大，D正确．
5.【答案】C
【解析】A.由图像可知， T4 时刻穿过线圈的磁通量为零，线框处于与中性面垂直的平面，故A错误；
B.线框的感应电动势最大值为 Em=nBSω=nΦm2πT=2πnΦmT
故B错误；
C.线框的感应电动势有效值为 E=Em 2= 2πnΦmT
根据功能关系可知，线框转一周外力所做的功为 W=E2RT=2π2n2Φm2RT
故C正确；
D.从 t=0 到 t=T 过程中，线框的平均感应电动势为零，故D错误。
故选C。
6.【答案】C
【解析】显微镜下观察固体微粒的无规则运动是位置连线，不是轨迹，固体微粒在不停地做无规则运动，固体微粒越小温度越高，布朗运动越明显，是液体分子做无规则热运动的反映，A错误;
根据分子速率分布曲线可知“中间多，两头少”，温度越高，分子平均速率越大，并不是所有氧分子的速率都增大，B错误;
液晶显示器是利用液晶的光学性质具有各向异性的特点制成的，C正确;
硬币能浮在水面上，原因是水表面存在着张力，使水表面像结了一层薄膜似的，硬币虽然把水面压成了一个凹槽，但没能突破水的表面张力，硬币能浮在水面上，D错误．
7.【答案】B
【解析】不论水还是水银其表面具有收缩趋势，都存在表面张力，A错误;
液体表面存在张力的原因是液体表面分子间平均距离大于液体内部分子间平均距离，表面层分子比内部稀疏，分子力表现为引力，B正确;
浸润或不浸润要看固体和液体两者，不能说某液体是浸润液体或不浸润液体，C错误;
由图可知，水银不浸润玻璃，则由毛细现象原理可知玻璃管中水银面应低于槽中水银面，D错误．
8.【答案】AC
【解析】LC振荡电路周期公式T=2π LC=2π 1.5×10−2×6×10−6s=6π×10−4s，选项A正确;
当t=3π×10−4s=12T时，电容器反向充满电，所以电容器上极板带负电，选项B错误;
当t=π×10−4s时，是0∼T4之间，电容器正在放电，所以电流方向为逆时针，选项C正确;
当t=2π×10−4s时，介于T4∽T2之间，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，选项D错误．
9.【答案】BD
【解析】由u1=100 2sin10πt(V)可知，原线圈两端电压最大值为Um=100 2V，则有效值为U1=Um 2=100V，根据电压与匝数比的关系，有U1U2=n1n2，解得副线圈两端的电压有效值为U2=20v，因电压表显示的示数是有效值，故电压表的示数为20V，故A错误;
副线圈的电流I2=U2R=1A，由I1I2=n2n1得I1=0.2A，B正确;
根据f=ω2π，解得f=10π2πHz=5Hz，故C错误;
根据电功率公式有P=U22R=20W，故D正确．
10.【答案】BCD
【解析】初状态p1=75+20cmHg=95cmHg，V1=20S.当玻璃管上滑时其加速度a1=gsin37∘+μgcs37∘=10m/s2，选水银柱为研究对象，由牛顿第二定律有pS+mgsin37∘−p2S=ma1，其中ρgh=20cmHg，m=ρSh，解得p2=67cmHg，A错误;
由玻意耳定律有p1V1=p2V2，解得L2≈28.4cm，B正确;
当玻璃管下滑时其加速度a2=gsin37∘−μgcs37∘=2m/s2，选水银柱为研究对象，由牛顿第二定律有p0S+mgsin37∘−p3S=ma2，解得p3=83cmHg，C正确;
由玻意耳定律有p1V1=p3V3，解得L3≈22.9cm，D正确．
11.【答案】(1)单分子
(2)6×10−10
(3)偏大
(4)偏大
【解析】(1)用油膜法估测油酸分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜．
(2)一滴酒精油酸溶液中含有的纯油酸体积V=2100×12000mL=1×10−11m3，油膜面积S=160cm2=1.6×10−2m2，油酸分子直径d=VS，测出油酸分子的直径为d=6×10−10m.
(3)油酸未完全散开就开始测量油膜的面积，所测S偏小，根据d=yS，会导致油酸分子直径的计算结果偏大．
(4)面积测量是通过数油膜对应格子的面积，若不完整格子面积全部舍去，则面积S测量偏小，根据d=VS，会导致油酸分子直径的计算结果偏大．
12.【答案】(1)A
(2)CD
(3)原、副线圈的电压比与匝数比相等，即U1U2=n1n2
(4)BCD
【解析】(1)当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，如本实验中，保持原线圈输入的电压U1一定，探究副线圈输出的电压U2和匝数n1、n2的关系，故选A．
(2)由理想变压器原理可知，理想变压器原副线圈两端的交变电流功率、频率不变，通过副线圈的电流和副线圈两端电压与变压器原、副线圈的匝数比有关，故选C、D．
(3)通过分析表中数据可得结论，在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即U1U2=n1n2．
(4)变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分别是绕制线圈的铜导线发热损耗(俗称铜损)、铁芯中的涡流发热损耗(俗称铁损)、铁芯对磁场的约束不严密损耗(俗称磁损)，故选B、C、D．
13.【答案】解：(1)气体的质量为m=ρV
故气体分子的总个数为N=nNA=mMNA=ρVMNA
(2)气体的摩尔体积为Vml=Mρ
每个气体分子平均占有的空间体积为V0=VmlNA=MρNA
设气体分子间的平均距离为a，则有V0=a3
解得a=3MρNA
(3)气体压缩成液体，分子个数不变，设每个液体分子的体积为V0′，则N=V′V0′
又V0′=43π(d2)3
联立解得d=36V′MπVNA

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：(1)根据题意，转速为
n=300r/min=5r/s
故频率f=n=5Hz
角速度为ω=2πf=10πrad/s
感应电动势的最大值为Em=NBSω=400V
因为从与中性面垂直的平面开始计时，所以感应电动势按余弦规律变化，有
e=Emcsωt=400cs(10πt)V
(2)当t=130s时，代入表达式得e=200 V
(3)感应电动势的有效值为E=Em 2=200 2V
电流表示数I=ER+r=2 2A
电压表示数U=IR=180 2V

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)A部分气体初状态p1=85cmHg，V1=60S，T1=300K
U形管水平部分恰好没有水银柱时
水银柱全部在右侧竖管中
末状态p2=125cmHg，V2=90S
由p1V1T1=pzV2T2
得T2≈661．8K0
(2)当水银柱与B管口齐平时，设左侧竖管水银柱上升x1
则注入水银柱高度为y=50+x1
A部分气体压强pA2=p0+[70−(10+x1)]=(135−x1)cmHg
体积VA2=(60−x1)S
由玻意耳定律有p1V1=pA2VA2
得x1≈16.9cm，y≈66.9cm
(3)当两管中液面齐平时，A管中气体状态：pA3，VA3=55S
对A管中气体由玻意耳定律有p1V1=pA3VA3
解得pA3≈92.7cmHg
对B管中气体有pA3VA3=p0VB1+p0VB2
解得VB2=18S=18cm3

【解析】详细解答和解析过程见【答案】实验次数
n1/匝
n2/匝
U1/V
U2/V
1
1400
400
12.1
3.42
2
800
400
12.0
5.95
3
200
100
11.9
5.92