重庆市七校联盟2023-2024学年高二下学期半期联合考试物理试卷（解析版）

这是一份重庆市七校联盟2023-2024学年高二下学期半期联合考试物理试卷（解析版），共22页。试卷主要包含了考试结束后，将答题卷交回等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1．答题前，务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡规定的位置上。
2．答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
3．答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。
4．考试结束后，将答题卷交回。
第Ⅰ卷（选择题 共43分）
一、选择题（1-7单选，4分/题；8-10多选，5分/题，选对不全得3分，选错不得分）
1. 以下为教材中的四幅图，相关叙述正确的是（ ）
A. 甲图是振荡电路，电路中电容器的电容C一定时，线圈L的自感系数越小，振荡电路的频率越小
B. 乙图是每隔记录了小炭粒在水中的位置，小炭粒做无规则运动的原因是组成小炭粒的固体分子始终在做无规则运动
C. 丙图为分子力与分子间距离关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小
D. 丁图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属
【答案】C
【解析】A．甲图是振荡电路，根据
可知电路中电容器的电容C一定时，线圈L的自感系数越小，振荡电路的频率越大，选项A错误；
B．乙图是每隔记录了小炭粒在水中的位置，小炭粒做无规则运动的原因是小炭粒受到了不停地做无规则运动的水分子的不平衡的撞击，选项B错误；
C．丙图为分子力与分子间距离关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小，选项C正确；
D．丁图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时产生交变磁场，从而在金属内部产生很大的涡流，产生大量的热量使金属熔化，选项D错误。
故选C。
2. 如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示，线圈电阻，电阻。则（ ）
A. 时，线圈与中性面垂直
B. 内，电流的方向改变50次
C. 电阻R两端电压为
D. 电阻R在内产生的热量为
【答案】D
【解析】A．时，电动势为零，线圈平面处于中性面处，故A错误；
B．根据图乙可知周期为，一个周期内电流的方向改变两次，则对应个周期，电流方向变化100次，故B错误；
C．交流电电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知电阻R两端电压
故C错误；
D．电阻R在内产生的热量
故D正确。
故选D。
3. 如图所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈。若最初是接通的，是断开的，那么下列描述中正确的是（ ）
A. 刚接通，A灯就立即亮，B灯延迟一段时间才亮
B. 刚接通时，A灯延迟一段时间才亮，B灯就立即亮
C. 接通到电路稳定，B灯由亮变暗最后熄灭
D. 接通，电路稳定后再断开时，A、B灯均立即熄灭
【答案】C
【解析】ABC．刚接通时，由于电感线圈L会发生通电自感现象，使通过线圈的电流由零逐渐增大，所以灯泡A、B会同时变亮；从接通到电路稳定，由于线圈的电阻不计，B灯相当于与一段导线并联，则B灯被短路，B灯由亮变暗最后熄灭，电源只给A灯供电，A灯将变得更亮，故AB错误，C正确；
D．接通，电路稳定后再断开时，A灯与电路断开将立即熄灭，而B灯与电感线圈构成闭合电路，由于线圈的自感现象，B灯会先亮一下，然后熄灭，故D错误。
故选C。
4. 污水流量计用于检测学校排污情况，其由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板。污水充满管口从左向右流经该装置时，理想电压表将显示前后两面的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内流过管道横截面的流体体积），则（ ）
A. 后表面电势比前表面电势低
B. 电压表的示数U与污水中离子浓度有关
C. 污水流量Q与电压表的示数U成正比
D. 污水流量Q与a、b有关
【答案】C
【解析】A．正、负离子向右运动，受到洛伦兹力作用，根据左手定则，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，所以后表面比前表面电势高，故A错误；
B．最终正负离子所受电场力和洛伦兹力处于平衡，有
即
则
即电压表的示数与污水中离子浓度无关，故B错误；
CD．污水流量Q为单位时间内排出的污水体积，则
可知Q与U成正比，与a、b无关，故C正确，D错误。
故选C。
5. 如图所示，一个质量为m的带电小滑块，放置在倾角α的光滑绝缘斜面上，斜面固定且一半置于垂直纸面向里的匀强磁场中。小滑块由静止开始从斜面顶端沿斜面滑下，进入磁场后，下列情况不可能出现的是（ ）
A. 小滑块沿斜面匀速滑到斜面底端
B. 小滑块沿斜面匀加速滑到斜面底端
C. 小滑块脱离斜面作曲线运动
D. 小滑块先沿斜面下滑一小段距离后脱离斜面作曲线运动
【答案】A
【解析】若小滑块带正电，进入磁场后，受洛伦兹力垂直斜面向下，此后小滑块会沿斜面匀加速滑到斜面底端；
若小滑块带负电，进入磁场后，受洛伦兹力垂直斜面向上，若速度较小，则洛伦兹力较小，此时小滑块先沿斜面下滑一小段距离后脱离斜面作曲线运动，若速度较大，则洛伦兹力较大，小滑块脱离斜面作曲线运动；
分析可知小滑块不会沿斜面匀速滑到斜面底端。
故选A。
6. 图（a）所示电路由螺线管、电阻和平行板电容器组成。其中，螺线管匝数为N，横截面积为；电容器两极板间距为d，极板面积为，板间介质为空气（可视为真空）。螺线管处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小随时间变化图像如图（b）所示。一电荷量为q的微粒在时间内悬停在电容器中，重力加速度大小为g，静电力常量为k。则（ ）
A. 颗粒带正电
B. 颗粒质量为
C. 时间内，a点电势高于b点电势
D. 电容器极板带电量大小为
【答案】B
【解析】A．由楞次定律可知螺线管产生的感应电动势上端相当于正极，下端相当于负极，所以电容器上极板带正电，下极板带负电，则颗粒带负电，故A错误；
B．螺线管产生的感应电动势大小为
电容器电压大小为
由平衡条件可知
得
故B正确；
C．时间段内，螺线管中产生恒定的电动势，电路中无电流，所以a的电势等于b，故C错误；
D．电容器的电容为，由B项分析得
所以电容器极板带电量大小为
故D错误。
故选B。
7. 如图所示，一个边长为的正方形线框，其电阻为，线框以恒定的速度运动，在时刻线框开始进入图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，磁场的边界与速度的夹角为，线框的边与磁场边界的夹角也为，线框在进入磁场的过程中，下列关于线框中的感应电流i随时间变化的图像或线框所受安培力随时间变化的图像可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB．在线框的对角线进入磁场之前，线框中的感应电动势
感应电流
由函数关系可知，电流随时间变化是线性关系，选故AB错误；
CD．在线框的对角线进入磁场之前，线框所受安培力
当线框的对角线进入磁场之后
线框所受安培力
由函数关系可知，安培力随时间变化为开口向上的二次函数，有确定的转折点，不连续，故C正确，D错误。
故选C。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
B. 酒精和水混合后总体积减小，是因为水和酒精发生了化学反应
C. 一定质量的气体，在压强不变时，若温度降低，则单位时间碰撞单位面积容器的分子数一定增加
D. 温度升高，分子平均动能变大，每个分子的动能都增大
【答案】AC
【解析】A．固、液和气体均能发生扩散现象，故A正确；
B．酒精和水混合后体积变小，说明液体分子之间有间隙，故B错误；
C．一定质量的气体，温度降低，平均动能降低，要保证压强不变，单位时间内碰撞单位面积容器分子数就需要变多，故C正确；
D．温度升高，分子平均动能变大，并不意味着每一个分子动能都变大，故D错误。
故选AC
9. “西电东送”是我国可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想状态，则下列说法正确的是（ ）
A. 电压互感器起降压作用，电流互感器把交流电变为直流电
B. 若电压表的示数为，电流表的示数为，则线路输送电功率为
C. 若保持发电机输出电压和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增大
D. 若发电机输出电压一定，仅增加用户数，为维持用户电压不变，可将滑片P上移
【答案】CD
【解析】A．电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用，故A错误；
B．电压互感器原线圈两端电压
电流互感器原线圈中的电流
对于理想变压器，线路输送电功率
故B错误；
C．仅将滑片Q下移，相当于增加了升压变压器副线圈的匝数，根据理想变压器的规律
升压变压器副线圈两端的电压增大；根据等效电阻的思想
将会变大，根据
则输电线上损耗功率增大，故C正确；
D．仅增加用户数，即负载总电阻R减小，若降压变压器副线圈两端电压不变，则通过副线圈的电流增大，降压变压器原线圈中的电流增大，根据
可知输电线上的电压损失增大；原线圈两端电压
可知减小，根据，可知，当减小时，减小可以使不变，所以要将降压变压器的滑片P上移，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，在直角坐标xOy平面内，有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，边界与x、y轴分别相切于a、b两点，ac为直径。一质量为m，电荷量为q的带电粒子从b点以某一初速度（大小未知）沿平行于x轴正方向进入磁场区域，从a点垂直于x轴离开磁场，不计粒子重力。则（ ）
A. 该粒子的初速度为
B. 该粒子从bc弧中点d以相同的速度进入磁场后在磁场中运动的时间是第一次运动时间的2倍
C. 以从b点沿各种方向进入磁场的该种粒子从边界出射的最远点恰为a点
D. 以从b点沿各种方向进入磁场的该种粒子在磁场中运动的最长时间是
【答案】AD
【解析】A．该粒子从b点射入磁场，从a点垂直x轴离开磁场，则运动半径为，根据
解得初速度为
故A正确；
B．该粒子第一次磁场中运动，又周期
则粒子运动了个周期，则运动时间为
该粒子第二次以相同的初速度从圆弧bc的中点d沿平行于x轴正方向进入磁场，其轨迹半径不变也为R，如图所示
由几何关系可知，该粒子第二次仍然从a点离开磁场，粒子转过的圆心角为
所以运动时间
所以
故B错误；
C．以从b点沿各种方向进入磁场的该种粒子运动半径为，从边界出射的最远点距离b点的距离为R，则该点不是a点，故C错误；
D．以从b点沿各种方向进入磁场的该种粒子在磁场中运动的半径为2R，则运动时间最长时，对应的弦最长，最长弦长为2R，则转过的角度为，则最长时间是
故D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷（非选择题 共57分）
二、实验题（2分/空，合计16分）
11. （1）图甲为“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，先后顺序是________（用字母表示）。
（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每溶液中有油酸。用注射器测得上述溶液有50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图乙所示，坐标纸中正方形方格的边长为，按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________。（结果保留1位有效数字）
（3）若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为。则下列说法正确的是________。
A. 油酸所含有分子数为
B. 油酸所含分子数为
C. 单个油酸分子质量为
D. 油酸分子的直径约为
（4）甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。这三位同学的错误操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是________。
A. 甲使用了配置好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液
B. 乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细
C. 丙在计算油膜面积时，把轮廓范围内半个左右的正方形都舍去了
【答案】（1）bcad （2） （3）C （4）A
【解析】（1）用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。故操作先后顺序排列为bcad。
（2）图中油膜中大约有136个小方格，则油酸膜的面积为
每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
则油酸分子的直径为
（3）A．油酸所含有分子数为
故A错误；
B．油酸所含分子数为
故B错误；
C．1个油酸分子的质量为
故C正确；
D．设油酸分子直径为d，则有
解得
故D错误。
故选C。
（4）根据，可知
A．甲使用了长时间放置的溶液，计算用的浓度小于实际浓度，故分子直径的计算结果偏小，故A正确；
B．乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小，则代入计算的每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积偏大，分子直径的计算结果偏大，故B错误；
C．丙在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都舍去了，代入计算的油膜面积偏小，因此d的测量值偏大，故C错误。
12. 甲、乙、丙三位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。
（1）如图a，甲同学在断开开关时发现电流计指针向左偏转，下列操作中也能使指针向左偏转的有________。
A. 闭合开关
B. 开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出
C. 开关闭合时，将滑动变阻器滑片向左滑动
（2）如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，如图c所示，时刻电流为0。下列说法正确的是（ ）
A. 在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0
B. 在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度
C. 强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下
D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加
（3）丙同学设计了如图d所示的实验装置，其中R为光敏电阻（其阻值与光照强度呈负相关），轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从右向左看，金属环A中电流方向为________（填“顺时针”或“逆时针”），A将会________（填“向左”或“向右”）运动。
【答案】（1）B （2）AB （3）顺时针 向左
【解析】（1）断开开关时，A线圈中电流迅速减小，则B线圈中磁通量减小，出现感应电流，使灵敏电流计指针向左偏转；为了同样使指针向左偏转，应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量。
A．闭合开关，A线圈中的电流突然增大，则B线圈中的磁通量增大，故A错误；
B．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，则B线圈中的磁通量减小，故B正确；
C．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，A线圈中的电流增大，则B线圈中的磁通量增大，故C错误。
故选B。
（2）A．时刻电流为0，说明感应电动势为零，由可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确；
B．由“来拒去留”可知在到时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段有F小于重力，由可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B正确；
C．由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误；
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈产生的内能，故D错误。
故选AB。
（3）根据安培定则，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，回路电流增大，金属环的磁通量增大，根据增反减同，感应电流的磁场向左，根据安培定则，从右向左看，金属环A中电流方向为顺时针；金属环A是顺时针电流，螺线管是逆时针的电流，反向电流相互排斥，金属环将向左运动。
三、计算题（13题10分，14题13分，15题18分）
13. 如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，气体的初始热力学温度为，此时活塞到汽缸底部的距离是活塞到缸口距离的3倍。活塞的横截面积为S，大气压强恒为，重力加速度大小为g。
（1）通过汽缸底部的电热丝（大小不计，图中未画出）对缸内气体缓慢加热，求活塞到达缸口时缸内气体的热力学温度T；
（2）活塞到达缸口后，将汽缸竖立（开口向上），保持缸内气体的温度不变，最终活塞到汽缸底部的距离与活塞到缸口的距离相等，求活塞的质量m。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设加热前活塞到缸口的距离为d，加热过程中缸内气体做等压变化，则有
解得
（2）活塞下降过程中缸内气体做等温变化，设活塞到汽缸底部的距离与活塞到缸口的距离相等时，缸内气体的压强为p，则有
根据平衡条件得
所以
14. 如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接、的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，金属杆ab的速度v随时间t的关系如图乙所示，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）内通过电阻的电荷量；
（3）内电阻上产生的热量。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）后ab导体棒匀速运动，所以
，
又因为
方程联立解得
（2）根据动量定理的内容，内，ab导体棒
则代入数据解得
根据并联电路中的电流规律可知
（3）根据能量守恒定律，内，整个电路
，
代入题中数据解得
根据串并联电路中的电流和电压关系可知上产生的热量
15. 如图所示，在无限长的竖直边界NS和MT间有匀强电场，同时该区域上、下部分分别有方向垂直于NSTM平面向内和向外的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和，KL为上下磁场的水平分界线，在NS和MT边界上，距KL高d处分别有P、Q两点，NS和MT间距为5d，质量为m，带电荷量为的粒子（可视为质点）从P点垂直于NS边界射入该区域，在两边界之间做匀速圆周运动，重力加速度为g。（，）
（1）求电场强度的大小和方向；
（2）要使粒子不从NS边界飞出，求粒子入射速度的最小值；
（3）若粒子能经过Q点从MT边界飞出，求粒子在磁场区域可能的运动时间。
【答案】（1），方向竖直向下 （2） （3），，
【解析】（1）小球在磁场中做匀速圆周运动，电场力与重力平衡，即
解得
电场力的方向竖直向上，电场强度方向竖直向下。
（2）粒子恰好不从NS边界飞出，则其运动轨迹如图
则有
解得粒子轨道半径
则有
由几何知识得
解得
（3）若粒子能经过Q点从MT边界飞出，则其运动轨迹如图
一个循环过程，粒子水平运动的距离为
所以
又因为，所以；
当时，，此时粒子在磁场中的运动时间为
当时，，则
所以
此时粒子在磁场中的运动时间为
当时，，，此时粒子在磁场中的运动时间为