江苏省无锡市宜兴市2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版）

这是一份江苏省无锡市宜兴市2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意可知磁场的变化率为
根据法拉第电磁感应定律可知
故选A。
2. 如图所示，q-t图像表示LC振荡电路中电容器下极板电荷量随时间变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A. Oa时间段，线圈中磁场能在减小
B. b、d两时刻电路中电流最大
C. b、d两时刻电容器中电场能最大
D. 该电路可以有效的把电磁波发射出去
【答案】C
【解析】A．从q-t图像可知，Oa时间段，电容器的电荷量在减少，故电容器的电场能在减少，线圈中的磁场能在增加，故A错误；
BC．从q-t图像可知，b、d两时刻电容器的电荷量最大，故电容器中电场能最大，线圈中磁场能最小，故电路中电流最小，B错误，C正确；
D．有效的发射电磁波应该需要开放电路，故D错误。
故选C。
3. 图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线对应的物理量分别是（ ）

A. ①③②B. ②④③C. ④①③D. ①④③
【答案】D
【解析】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像；
根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子力为零，可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像；
根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快，可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。D正确，故选D。
4. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列情况可能导致测量结果偏小的是（ ）
A. 油酸酒精溶液是久置的
B. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C. 配制一定浓度的油酸酒精溶液时多倒了些酒精
D. 测一滴溶液体积时，1 mL溶液滴数少记了2滴
【答案】A
【解析】根据公式 ，分子直径的测量值由纯油酸体积和油膜面积S共同决定。
A．油酸酒精溶液久置后酒精挥发，溶液实际浓度升高，但计算时仍按原浓度计算，导致纯油酸体积的测量值偏小，偏小。故A正确。
B．舍去不足一格的方格，油膜面积S的测量值偏小，导致偏大。故B错误。
C．配制时多倒酒精导致实际浓度低于计算值，但计算时仍按原浓度计算，的测量值偏大，偏大。故C错误。
D．1mL溶液的滴数少记，导致每滴体积的测量值偏大，的测量值偏大，偏大。故D错误。
5. 小明同学在实验室里用插针法测平行玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向AO，插了两枚大头针P1和P2，如图所示（①②③是三条直线）。在以后的操作说法中你认为正确的是（ ）
A. 在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在①线上
B. 在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在③线上
C. 若保持O点不动，减少入射角，bb′侧调整观察视线，另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上
D. 若保持O点不动，增大入射角，在bb′侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，这可能是光在bb′界面发生全反射
【答案】C
【解析】A．光线通过平行玻璃砖后，根据折射定律得知，出射光线与入射光线平行，故在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4不可能插在①线上，故A错误；
B．由折射定律得知，光线通过平行玻璃砖后光线向一侧发生侧移，因为光线在上表面折射时，折射角小于入射角，则出射光线向②一侧偏移，另两枚大头针P3和P4不可能插在③线上，故B错误；
C．若保持O点不动，减小入射角，出射光线折射角也减小，另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上，故C正确；
D．若保持O点不动，增大入射角，反射光增强，折射光线减弱，在bb′侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，根据光路可逆性原理得知，光线不可能在bb′界面发生全反射，故D错误。
6. 如图所示，A、B、C是三只完全相同的灯泡，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S瞬间，A、B、C均逐渐变亮
B. 闭合开关S瞬间，A和C立即亮、B逐渐变亮
C. 断开开关S瞬间，C立即熄灭
D. 断开开关S瞬间，A闪亮后逐渐熄灭
【答案】D
【解析】AB．由于自感线圈L阻碍电流增大，所以闭合开关S瞬间，A先亮，B、C逐渐变亮，稳定后三个灯泡一样亮，故AB错误；
CD．断开开关S瞬间，自感线圈、A、B、C组成闭合回路，自感线圈阻碍电流减小，所以B、C逐渐熄灭，流过A的电流等于流过B、C电流之和，比断开开关前电流大，所以A闪亮后逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
7. 将一根粗细均匀的直棒竖直插入装有水的圆柱形玻璃杯中，从水平方向观察，下列四幅图中符合实际的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】图为直棒竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图

A处为直棒，ABP表示由直棒反射穿过玻璃杯壁B射向观察者P处的一条光线。ON为过B点沿半径方向的直线，即在B处和空气的分界面的法线，上述光线则相当于在B处由水中射入空气中，图中的角i和角分别为此光线的入射角和折射角，根据光的折射规律可知，应有
＞i
所以观察者在P处看到的直棒A的像A′的位置不是在A的实际位置，而是由其实际位置偏离杯中心的方向向杯壁靠拢一些，据此可知。以直棒竖直插入玻璃杯中时，其侧视图应该是图中的A或C图才与实际情况相符。同时，玻璃杯此时相当于一个凸透镜，对直棒起到了放大的作用，因此，观察到的直棒比实际粗些，故选A。
8. 通过某交流电流表的电流i随时间t变化的关系如图所示，该电流表的示数是（ ）
A. B. 1.5A
C. D.
【答案】C
【解析】设电流的有效值为I，根据电流的热效应，在一个周期内，有
解得。
故选C。
9. 如图所示为双缝干涉的实验装置，图中有四个光学元件的名称空缺，关于它们的名称正确的是（ ）
A. ①单缝 ②滤光片 ③双缝B. ①凸透镜 ②单缝 ③双缝
C. ②凸透镜 ③双缝 ④遮光筒D. ①滤光片 ②双缝 ③遮光筒
【答案】B
【解析】本题考查双缝干涉实验，要知道每个元件的作用，本题如果光源使用激光，可以直接照射双缝，就能观察到干涉条纹了。因为激光的相干性非常好。
如果所提供光源不是单色光，为了获得单色光的双缝干涉条纹，还需要使用滤光片。双缝干涉实验中，如果提供的是单色光源，则①为凸透镜，作用是点光源发出的发散光变为平行光；②为单缝，因为普通光源的相干性很差因为原子发光的情况各不相同，如果直接照到双缝上的话是看不到干涉条纹的，先让其经过一单缝，使从单缝出发的光变为相干光因为是从同一个线光源上发出的，所以振动情况相同，这样才能在光屏上看到条纹，所以单缝的作用就是获取线光源；③为双缝，④为遮光筒。
10. 如图所示，M是理想变压器，将a、b接在正弦交流电源上。变压器右侧为一火警报警系统原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器（其电阻率随温度升高而减小），、为定值电阻。当传感器所在处出现火警时，以下说法中正确的是（ ）
A. 电流表的示数不变，电流表的示数增大
B. 电流表的示数增大，电流表的示数减小
C. 电压表的示数增大，电压表的示数增大
D. 电压表的示数不变，电压表的示数不变
【答案】B
【解析】当传感器所在处出现火警时，的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流示数也要增加；由于电源的电压不变，匝数比不变，原副线圈的电压也不变，所以的示数不变，由于副线圈中电流增大，的电压变大，所以的示数要减小，即的电压也要减小，所以的示数要减小。
故选B。
11. 如图所示，和是竖直放置的两根平行光滑金属导轨，导轨足够长，间接定值电阻，金属杆保持与导轨垂直且接触良好。杆由静止开始下落并计时，杆两端的电压、杆所受安培力的大小随时间变化的图像，以及通过杆的电流、杆加速度的大小随杆的速率变化的图像，合理的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】C．设杆长为L，杆下落过程中切割磁感线产生的感应电流大小为
故C错误；
D．根据牛顿第二定律有
即
故D正确；
B．杆所受安培力的大小为
杆下落过程中先做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度保持不变，所以安培力随速度先增大，后不变，最终大小为mg，故B错误；
A．导体杆两端的电压为
速度先增大，后不变，所以U先增大，后不变，故A错误。
故选D。
二、实验题：本大题共1小题，共9分。
12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为了确保实验的安全，下列说法中正确的是________。
A. 为了人身安全，只能使用低压直流电源
B. 为使接触良好，通电时应用手直接捏紧裸露的接线柱
C. 为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，要先用最大量程挡试测
（2）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢。铁芯Q安放在铁芯P上时，为了尽量减小传递过程中的能量损失，作为横挡的铁芯的硅钢片叠压方式及放置方法的最佳设计为下图的
A. B. C. D.
（3）观察两个线圈导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数________填“多”或“少”
（4）用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如表：
根据测量数据可判断出变压器的原线圈为________填“a”或“b”
（5）通过分析实验数据发现，每次实验，变压器副线圈输出电压总比理论值小，可能的原因是________。
【答案】（1）C （2）B （3）少 （4）b （5）变压器铁芯可能没闭合，漏磁较多或者铜损、铁损等都可）
【解析】（1）A．变压器改变的是交流电压，为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，故A错误；
B．实验通电时，为了人身安全，不可以通电时应用手直接捏紧裸露的接线柱，故B错误；
C．使用多用电表测电压时，先用最高量程挡测试，再选用恰当的挡位进行测量，故C正确。
故选C。
（2）根据题意可知，由于变压器工作时会在铁芯中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯中不产生较大的涡流，如图所示
应通过相互绝缘的硅钢片使平行于efgh的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成闭合回路，所以作为横档的铁芯的硅钢片应按照平行于 adhe平面的形式设计。故选B。
（3）导线粗的线圈为低压线圈，匝数少，电流大。
（4）理想变压器原副线圈电压关系
而实际的变压器存在能量损失，导致副线圈电压的输出值小于理论值，故可判断原线圈为b。
（5）变压器工作时，存在漏磁现象，即原线圈产生的磁通量不能全部通过副线圈。铁芯也不是理想的，存在铁芯发热涡流等原因导致等能量损耗。线圈本身有电阻，也会产生焦耳热损耗能量。这些因素都会导致副线圈输出电压总比理论值小。
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
13. 如图所示，将容积为V的玻璃杯中装满水，已知水的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，求：

（1）杯中水分子的数目N；
（2）水分子的直径。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）杯中水的质量
摩尔数
杯中水分子数目
解得
（2）平均每个水分子体积
解得
14. 如图。所示为某个在真空中的透镜的截面图，半圆弧的圆心为O，半径为R，为矩形，长度为R。一束平行单色光垂直于边射向透镜，已知光在真空中的传播速度为c，光在该透镜中的传播速度为，不考虑反射光线。求：
（1）该透镜的折射率n；
（2）能从半圆弧上射出的光线中在透镜中传播的最短时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）根据
代入数据解得该透镜的折射率
（2）如图所示
光线刚好发生全发射，则有
解得
根据几何关系，可得光线在透镜中的光程
则从半圆弧上射出的光线中在透镜中传播的最短时间为
15. 如图所示是某同学模拟远距离输电实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时，求：
（1）写出感应电动势随时间变化的关系式；
（2）电压表的示数；
（3）若用户得到的功率为396 W，升压变压器原、副线圈的匝数比
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由题意，得
则感应电动势随时间变化的关系式为
（2）因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以
即电压表的示数为。
（3）由题意，设升压变压器原线圈的电流为 I1，升压变压器负线圈的电流为I（即输电线中的电流），由
解得
则
升压变压器原、副线圈的匝数比
16. 如图1所示，匀强磁场的磁感应强度为。其方向垂直于倾角为的斜面向上。绝缘斜面上固定有形状的光滑金属导轨（电阻忽略不计），和长度均为，连线水平，长为。以中点为原点、为轴建立一维坐标系。一根粗细均匀的金属杆，长度为、质量为、电阻为，在拉力的作用下，从处以恒定的速度，在导轨上沿轴正向运动（金属杆与导轨接触良好）。取
（1）求金属杆运动过程中产生的感应电动势及运动到处电势差；
（2）推导金属杆从处运动到点过程中拉力与位置坐标的关系式，并在图2中画出关系图像；
（3）求金属杆从处运动到点的全过程产生的焦耳热。
【答案】（1），；（2），；（3）
【解析】（1）根据题意，由法拉第电磁感应定律可知，金属杆在匀速运动过程中产生的感应电动势为
由几何关系可得
接入导轨之间的有效长度为
金属杆运动过程中产生的有效感应电动势为
金属杆运动到处时的有效电动势为
这一段相当于电源，而且轨道没有电阻，所以电源是被短接的，电源的路端电源为零，所以两端电势差就由剩余两段的导体棒产生，又由右手定则判断比电势高，则有
（2）根据题意可知，接入电路的导体棒的电阻为
感应电流为
则安培力为
由平衡条件有
整理可得
画出的图像如图所示
（3）由上述分析可知，安培力为
因安培力的大小与位移成线性关系，故通过导轨过程中导体棒所受安培力的平均值为
则整个过程中产生的焦耳热为