【物理】山东省泰安市2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版）

这是一份【物理】山东省泰安市2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版），共18页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 相同温度下液体中悬浮的花粉小颗粒越大，布朗运动越剧烈
B. 农民使用“松土保墒”进行耕作，通过松土形成了土壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
C. 随着科技发展，热量自发地从低温物体传到高温物体是可以实现的
D. 一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少
【答案】D
【解析】A．相同温度下液体中悬浮的花粉小颗粒越小，布朗运动越剧烈，选项A错误；
B．农民使用“松土保墒”进行耕作，通过松土破坏了土壤毛细管，使得土壤下面的水分不容易被输送到地表，选项B错误；
C．根据热力学第二定律，即使随着科技发展，热量也不可能自发地从低温物体传到高温物体，选项C错误；
D．一定质量理想气体保持压强不变，温度升高，体积变大，气体数密度减小，气体的平均速率变大，则单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少，选项D正确。
故选D。
2. 两个分子M、N，固定M，将N由静止释放，N仅在分子间作用力作用下远离M，其速度和位移的图像如图所示，为速度最大值位置，为分子力接近消失位置，则（ ）
A. N由到过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大
B. N由到过程中，M、N间作用力先减小后增大
C. N由到过程中，N做加速度减小的减速运动
D. 露珠表面层水分子间距处于到之间
【答案】A
【解析】A．根据图像可知，N由到过程中，N速度先增大后减小，即N的动能先增大后减小，可知，分子力对N先做正功后做负功，则M、N系统的分子势能先减小后增大，故A正确；
B．结合上述，过程，N速度增大，在 时，N速度达到最大值，此时N所受分子力为0，该位置为平衡位置，即过程，分子力表现为斥力，过程分子力表现为引力，可知，M、N间作用力先减小后增大最后减小，故B错误；
C．结合上述可知，过程分子力表现为引力，该过程中，分子力大小先增大后减小，则N由到过程中，N做加速度先增大后减小的减速运动，故C错误；
D．露珠表面层水分子之间的分子力表现为引力，结合上述可知，露珠表面层水分子间距处于到之间，故D错误。
故选A。
3. 如图所示的振荡电路中，已知某时刻电流的方向如图所示且正在增大，则此时（ ）
A. 板带正电且两极板间电压在增大
B. 板带正电且两极板间电压在减小
C. 板带正电且两极板间电压在增大
D. 板带正电且两极板间电压在减小
【答案】D
【解析】由题可知，电流i正在增大，磁场能增大，电容器在放电，结合图中i方向可知B板带正电；
电流i正在增大，磁场能增大，电容器在放电，电荷量减少，两板间的电压在减小。
故选D。
4. 如图所示，铁芯右边等高处悬挂一个轻质金属环，环面与铁芯轴线垂直，铁芯上绕有一线圈，线圈和电源、开关、光敏电阻相连。已知光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，则（ ）
A. 闭合开关瞬间，金属环向左摆动
B. 闭合开关后，当光照强度增加时，金属环向右摆动
C. 闭合开关后，当光照强度减弱时，金属环中感应电流在中心轴线上产生的磁场方向向左
D. 断开开关瞬间，金属环中感应电流在中心轴线上产生的磁场方向向左
【答案】B
【解析】A．根据楞次定律中“来拒去留”可知，闭合开关瞬间，磁通量增大，金属环向右摆动，故A错误；
B．闭合开关后，当光照强度增加时，电阻减小，电流增大，则磁通量增大，金属环向右摆动，故B正确；
C．闭合开关后，铁芯右端为N极，当光照强度减弱时，电阻增大，电流减小，磁通量减小，根据楞次定律可知，金属环中感应电流在中心轴线上产生的磁场方向向右，故C错误；
D．断开开关瞬间，磁通量减小，根据楞次定律可知，金属环中感应电流在中心轴线上产生的磁场方向向右，故D错误；
故选B。
5. “全碳气凝胶”的固态材料是浙江大学高超教授的课题组制备出的一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的记录，弹性和吸油能力令人惊喜，密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为（单位为），摩尔质量为（单位为），阿伏加德罗常数为，则（ ）
A. 气凝胶的摩尔体积
B. 克气凝胶所含的分子数
C. 相邻两个气凝胶分子的间距
D. 每个气凝胶分子的体积
【答案】D
【解析】A．气凝胶的摩尔体积为
故A错误；
B．克气凝胶的物质的量为
则气凝胶所含有的分子数为
故B错误；
CD．1ml气凝胶中包含个分子，故每个气凝胶分子的体积为
相邻两个气凝胶分子的间距为d，则有
解得
故D正确，C错误。
故选D。
6. 卡诺循环是法国工程师卡诺在1824年提出的热机循环过程，极大地提高了热机的工作效率。如图为卡诺循环的图像，一定质量的理想气体从状态开始沿循环曲线回到初始状态，其中和为两条等温线，和为两条绝热线，则（ ）
A. 在绝热压缩过程中，气体内能减小
B. 过程气体对外界做的功等于过程外界对气体做的功
C. 每个气体分子的运动的运动速率都减小
D. 状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比状态多
【答案】B
【解析】A．绝热压缩过程中，外界对气体做功则，
根据热力学第一定律可知
即气体内能增加，故A错误；
B．由图知，
故过程和过程，温度变化量的大小相等，内能变化量的大小相等，且，可知W大小也必然相等，即过程气体对外界做的功等于过程外界对气体做的功，故B正确；
C．过程中温度降低，分子的平均动能减小，但并非每个气体分子的运动的运动速率都减小，故C错误；
D．AB状态温度相同，则状态A和状态B气体分子的平均速率相同，而状态B的体积大，气体的密集程度小，则B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态少，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，在直角梯形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，BC=CD=2AB=2L。高为2L、宽为L的矩形金属闭合线圈由图中位置以向右的恒定速度匀速通过磁场区域，其长边始终与 CD 平行。以线圈中逆时针方向为电流正方向，线圈在通过磁场过程中电流随时间变化的关系为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】线圈进入磁场过程中磁通量向里增加，根据楞次定律可得电流方向为逆时针（为正）。在线圈左边没有进入磁场过程中，有效切割长度逐渐增大，根据可知感应电流逐渐增大；
当线圈左边进入磁场后，右边没有离开磁场前，有效切割长度不变，则感应电流不变；
当线圈右边离开磁场后，线圈内的磁通量减小，根据楞次定律可知感应电流方向为顺时针（负值），且有效切割长度逐渐增大，感应电流逐渐增大。
故选C。
8. 如图所示，左侧变压器原、副线圈匝数比为，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线电阻为，负载的阻值为。开关接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为，上的功率为；接2时，匝数比为，上的功率为，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB．题意可得左侧变压器副线圈电压
开关接1时，通过R的电流
则右侧变压器原线圈电流
由能量守恒有
联立解得
故AB错误；
CD．接2时，设通过r的电流为I，则通过R的电流
解得
则由能量守恒有
联立解得
则上的功率为
故C正确，D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，一两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置，与水平面间的夹角为，一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分。在下列各种情况中，能使管中水银柱相对玻璃管向端移动的情况是（ ）
A. 升高环境温度
B. 缓慢减小玻璃管与水平面内的夹角
C. 保持角不变，使玻璃管加速上升
D. 保持角不变，使玻璃管水平向右加速平移
【答案】AB
【解析】A．升高温度，假设水银柱不动，由查理定理得（p、T是初态压强和温度）
升高相同温度，由于b端气体压强大于a端气体压强，可知b端气体压强增加量较大，故水银柱相对玻璃管向端移动，故A正确；
B．水银柱对b气体产生的压强为，缓慢减小玻璃管与水平面内的夹角，则水银柱对b气体产生的压强减小，故水银柱相对玻璃管向端移动，故B正确；
C．保持角不变，使玻璃管加速上升，水银柱在惯性作用下相对于管向b端移动，故C错误；
D．保持角不变，使玻璃管水平向右加速平移，将加速度沿管方向和垂直管方向分解，可知沿管方向的加速度沿管向上，即水银柱会沿管向上的做加速运动，水银柱在惯性作用下相对于管向b端移动，故D错误。
故选AB。
10. 某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比，输电线总电阻，其余线路电阻不计，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器，则（ ）
A. 输送给储能站的功率为
B. 输送给储能站功率为
C. 升压变压器的匝数比
D. 升压变压器的匝数比
【答案】BC
【解析】CD．根据
可得降压变压器原线圈输入电压为
可得输电线电路电流
则升压变压器副线圈电压为
升压变压器的匝数比为
故C正确，D错误。
AB．根据能量守恒可得
其中
解得输送给储能站的功率为
故A错误，B正确。
故选BC。
11. 如图所示，匝数匝的螺线管，横截面积。螺线管导线电阻不计，，。在一段时间内，垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度的方向如图甲所示，大小按如图乙所示的规律变化，则（ ）
A. 闭合，电路中的电流稳定后电容器上极板带负电
B. 螺线管中产生的感应电动势为
C. 断开后，流经的电荷量为
D. 闭合，电路中的电流稳定后，电阻的电功率为
【答案】AD
【解析】A．磁场逐渐增大，则磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知，则螺线管下端是电源的正极，电容器下极板带正电，上极板带负电，故A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律V
故B错误；
C．S断开后，流经的电量即为S闭合时电容器极板上所带的电量Q，电容器两极板间的电压为V
流经的电量为C=C
故C错误；
D．闭合，电路中的电流稳定后，电阻的电功率为W
故D正确；
故选AD。
12. 如图所示，金属导轨左侧弯曲平滑连接右侧水平导轨，水平导轨固定于竖直向上的匀强磁场中，窄轨间距为，宽轨间距为，两根完全相同的导体棒MN和PQ，其中PQ垂直于导轨静止放置并与导轨接触良好，两导体棒的长度均为，质量均为。现将金属棒MN自曲线导轨上高度处由静止释放，到达水平轨道立即进入磁场区域，已知导体棒MN在到达宽窄导轨的连接处之前就已经匀速运动，经过足够长的时间，两根导体棒都在宽轨上又达到匀速运动，运动过程中两导体棒未发生碰撞，不考虑导体棒MN经过宽窄导轨的连接处时速度的变化，不计一切摩擦，重力加速为。则（ ）
A. 导体棒MN第一次匀速运动时的速率为
B. 导体棒MN前后两次匀速运动的速率之比为
C. 导体棒MN在水平窄轨上运动和在宽轨上运动的过程中通过回路的电荷量之比为
D. 导体棒MN在窄轨上运动的过程中，回路中产生的焦耳热为
【答案】BD
【解析】A．对导体棒MN在曲线导轨上下滑时，由动能定理得
解得导体棒MN进入磁场的初速度
当导体棒MN在窄导轨上运动与导体棒PQ在宽轨上运动割磁感线产生的感应电动势相等时，两导体棒匀速，此时有
规定向右为正方向，对MN，由动量定理有
对PQ，由动量定理有
联立解得，导体棒MN第一次匀速运动时的速率为
导体棒PQ第一次匀速运动时的速率为
故A错误；
B．同理，两导体棒在宽轨上运动速度相等时，有
由动量守恒定律
联立解得
导体棒MN前后两次匀速运动的速率之比为
故B正确；
C．结合B选项可知，导体棒MN在水平窄轨上运动时，通过回路的电荷量
在宽轨上，对MN，由动量定理有
联立解得
导体棒MN在水平窄轨上运动和在宽轨上运动的过程中通过回路的电荷量之比
故C错误；
D．由能量守恒可知，导体棒MN在窄轨上运动的过程中，回路中产生的焦耳热
故D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学利用如图所示可拆式变压器进行研究。
（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是（ ）
A. 由铜片叠成
B. 由绝缘的硅钢片叠成
C. 整块硅钢铁芯
D. 整块不锈钢铁芯
（2）下列说法正确的是（ ）
A. 为保证实验安全，应使用低压交流电源
B. 因为实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱
C. 变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈
D. 保持原线圈电压及匝数不变，可通过改变副线圈的匝数来研究副线圈对输出电压的影响
（3）某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 原线圈的匝数为，用较细导线绕制
B. 副线圈的匝数为，用较粗导线绕制
C. 原线圈的匝数为，用较粗导线绕制
D. 副线圈的匝数为，用较细导线绕制
【答案】（1）B （2）AD （3）A
【解析】（1）变压器的铁芯是由绝缘的硅钢片叠成。
故选B。
（2）A．为确保实验安全，应使用低压交流电源，故A正确；
B．即使使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接，而且这样操作时，将人体并联到电路中，将导致测量数据不准确，故B错误；
C．变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，故C错误；
D．实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故D正确；
故选AD。
（3）由表格数据可知
考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为N1，副线圈的匝数为N2；原线圈电压较大，电流较小，所以原线圈用较细导线绕制，而副线圈电压较小，电流较大，所以副线圈用较粗导线绕制。故选A。
14. 在“油膜法估测分子直径”实验中：
（1）认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，体现的物理思想方法是（ ）
A. 理想模型法
B. 等效替代法
C. 控制变量法
D. 类比法
（2）甲同学在实验过程中滴入盛水浅盘中的油酸酒精溶液所含的纯油酸的体积为丁，将画有油膜轮廓的玻璃板放在方格边长为的坐标纸上，水面上散开的油膜轮廓如图所示，该油膜面积为________，油酸分子直径约为________。（均保留两位有效数字）
（3）乙同学做完实验后，发现所测的分子直径明显偏大，出现这种情况的原因可能是（ ）
A. 用量筒测出油酸酒精溶液的滴数时，多数了滴数
B. 油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液浓度发生了变化
C. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
【答案】（1）A （2）63 （3）C
【解析】（1）在实验中，认为油膜分子在水面上形成的是单分子层，使实验简单化，体现了物理思想中的理想模型法。
故选A。
（2）[1]每个方格的面积为
通过数格（不满半格舍去，超过半格的为一格）发现油膜所占格为63格，则油膜的面积约为
[2]题意知1滴油酸酒精溶液中的油酸体积为
油酸分子直径
联立解得
（3）A．求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了，则体积偏小，直径偏小，故A错误；
B．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化，则体积偏小，直径偏小，故B错误；
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则面积偏小，直径偏大，故C正确。
15. 如图甲所示，一左端封闭、右端开口的细长玻璃管水平放置，玻璃管的左端封有长为L1=20.0cm的空气柱，中间有一段长为L2=25.0cm的水银柱。现将玻璃管沿逆时针方向缓慢转为竖直放置且开口向上，如图乙所示。已知大气压强p0=75cmHg，环境的温度T0=300K。求：
（1）封闭空气柱的长度L3；
（2）现对封闭空气柱缓缓加热，使其恢复原长，此时空气柱的温度。
【答案】（1）15cm；（2）400K
【解析】（1）设玻璃管横截面积为S，状态1
p1=p0，V1=L1S
状态2
p2=p0+ρgL2，V2=L3S
有p1V1=p2V2，解得
L3=15cm
（2）加热过程发生等压变化，状态
p3=p2，V3=V1
有，解得
T=400K
16. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度，边长为的正方形线圈共匝，线圈电阻，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。转动角速度，外电路电阻。取，求：
（1）由图示线圈平面平行于磁感线的位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式；
（2）图中交流电压表V的示数；
（3）线圈转动一周在电阻上产生的热量；
（4）线圈从图示位置转过过程流过的电荷量。
【答案】（1） （2） （3）180J （4）1C
【解析】（1）感应电动势的最大值
由图示线圈平面平行于磁感线的位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式
（2）电动势有效值
电流
交流电压表V的示数
（3）线圈转动一周在电阻上产生的热量
（4）线圈从图示位置转过过程流过的电荷量
17. 航天回收舱实现软着陆时，回收舱接触地面前经过喷火反冲减速，速度瞬间减小至向下的，为保证安全，要求回收舱软着陆速度不超过。为此科学家设计了一种电磁阻尼缓冲装置，其原理如图所示，主要部件为缓冲滑块和绝缘光滑的缓冲轨道和。回收舱主体中还有超导线圈（图中未画出），能在两轨道间产生垂直于导轨平面的匀强磁场，由高强度绝缘材料制成的缓冲滑块上绕有匝的矩形线圈，线圈的总电阻，边长，当回收舱接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与轨道间的磁场发生作用，使回收舱主体做减速运动，从而实现缓冲。已知装置中除缓冲滑块（含线圈）外的质量为，缓冲滑块（含线圈）的质量，重力加速度为，不考虑磁场运动产生的电场，则
（1）回收舱主体速度为时，缓冲滑块对地面的压力；
（2）缓冲轨道和缓冲滑块足够长，求回收舱主体到达地面时的速度大小；
（3）已知回收舱主体从减速到的缓冲过程中线圈上产生的焦耳热，求该缓冲过程所用时间。
【答案】（1）5300N （2）2.5m/s （3）0.2s
【解析】（1）动生电动势为E = nBLv
感应电流
缓冲滑块所受安培力为
对缓冲滑块受力分析得
由牛顿第三定律得
解得N
（2）由题意可知回收舱主体最终匀速匀速时加速度a=0，则有
根据欧姆定律及法拉第电磁感应定律有，解得
（3）根据能量守恒定律有
根据动量定理有
同时有
解得
s
18. 如图所示，两个固定的水平汽缸导热性能良好且足够长，内有水平轻质硬杆相连的两个活塞，面积分别为，。两汽缸通过一带阀门的细管连通，最初阀门关闭，内有质量的理想气体，初始温度为27℃，为真空。初始状态时两活塞分别与各自汽缸底相距、，活塞静止。不计一切摩擦，细管体积可忽略不计，内有体积不计的加热装置，图中未画出。环境温度保持27℃不变，外界大气压，。当阀门关闭时，
（1）左侧汽缸安装绝热装置，同时缓慢加热内气体，求当右侧活塞刚好运动到缸底时，内气体的温度及压强；
（2）在右侧活塞刚好运动到缸底时，停止加热并撤去左侧汽缸的绝热装置，将阀门打开，经过足够长时间后，求进入汽缸内气体的质量；
（3）经（2）之后将阀门关闭，用打气筒（图中未画出）向汽缸中缓慢充入压强为的同种理想气体，使活塞回到初始状态时的位置，求充入理想气体的质量。
【答案】（1） （2）0.7g （3）2.1g
【解析】（1）对活塞整体，由平衡条件有
代入题中数据，解得
由盖吕萨克定律
其中，
（2）稳定后对活塞整体受力分析
联立解得
左边活塞距离A缸缸底距离为，由玻意尔定律
B中气体质量为
代入数据得
（3）对B分析由玻意尔定律
对活塞整体受力分析
打进去的气体质量为，联立解得1.90
2.91
3.94
4.93
5.86
4.00
6.10
8.20
10.10
11.90