2023-2024学年重庆市西北狼教育联盟高二（下）期中物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年重庆市西北狼教育联盟高二（下）期中物理试卷（含答案），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A. 气体扩散的快慢与温度无关B. 布朗运动的快慢与悬浮颗粒大小无关
C. 分子间同时存在着引力和斥力D. 分子间的引力总是随分子间距增大而增大
2.关于下列四幅图的说法中正确的是( )
A. 如图(a)所示，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属
B. 如图(b)所示，回旋加速器是利用电场控制轨道，使带电粒子“转圈圈”，利用磁场进行加速的仪器
C. 如图(c)所示，运输时要把毫安表的正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
D. 如图(d)所示，摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向转动，且和磁铁转得一样快
3.如图，两束光的交点前放入一块长方形的玻璃砖，则交点的位置将( )
A. 不变
B. 向左移动
C. 向右移动
D. 可能向左，也可能向右移动，由光的颜色决定
4.字水中学2024年度体育节开幕式表演中，高二某班自主设计了一个大型“杠铃”，由100多个不同形状气球组装而成。某同学某次吹气时将3980ml近似标准气压下的空气吹入气球中(已知在标准状态下1ml空气的体积V=22.4L)，请估算该同学该次吹入到气球里的空气分子个数的数量级为( )
A. 1019B. 1020C. 1023D. 1025
5.在匀强磁场中，一个100匝的闭合圆形金属线圈，绕线圈平面内与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，设线圈总电阻为2Ω，则( )
A. t=0时，线圈在中性面
B. t=1s时，线圈中磁通量对时间的变化率为零
C. 一个周期内，线圈产生的热量为8π2(J)
D. 0−1s时间内通过导线横截面电荷量为4(C)
6.如图所示，边长为a的正方形铝框平放在光滑绝缘水平桌面上，桌面上有边界平行、宽为b且足够长的匀强磁场区域，磁场方向垂直于桌面，铝框依靠惯性滑过磁场区域，滑行过程中铝框平面始终与磁场垂直且一边与磁场边界平行，已知aA. 铝框上产生的热量相同B. 进磁场时A端电势高于B端
C. 铝框中的电流方向相同D. 安培力对铝框的冲量相同
7.空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内( )
A. 圆环所受安培力的方向始终不变B. 圆环中的感应电流始终沿逆时针方向
C. 圆环中的感应电动势大小为B0πr24t0D. 圆环中的感应电流大小为B0rS4t0ρ
8.如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表Ⓥ的示数为U，理想电流表Ⓐ的示数为I。下列说法正确的是( )
A. 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B. 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C. 保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D. 保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示电路，两个相同的小灯泡A1、A2与电阻R的阻值相同，L为自感系数很大的电感，其直流电阻不计，下列说法正确的是( )
A. S闭合时，灯A2先亮，稳定后两灯一样亮
B. S闭合时，灯A1先亮，稳定后比A2更亮
C. S由通路断开时，A1会闪亮一下再熄灭
D. S由通路断开时，A2会闪亮一下再熄灭
10.两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示。图丙中有一半圆玻璃砖，O是圆心，MN是法线，PQ是足够长的光屏。甲单色光以入射角i由玻璃砖内部射向O点，折射角为r。则下列说法正确的是( )
A. 乙光以i入射时一定发生全反射
B. 甲光的频率比乙光的频率小
C. 甲光在玻璃砖中的临界角C满足sinC=sinisinr
D. 若绕O点逆时针旋转玻璃砖，PQ上可能接收不到甲光
11.如图所示，一“V”字形金属框架固定在匀强磁场中，磁场与框架平面垂直，金属棒与框架接触良好，框架面导体和金属棒电阻率相同，截面积相等，现让金属棒从B点开始沿“V”字形角平分线方向做匀速直线运动，那么金属棒脱离框架前，电路中感应电动势E、感应电流I、流过回路横截面的电荷量为q以及金属棒受到的安培力的瞬时功率为P随时间变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
12.如图所示，MN、PQ是两根间距为L且电阻不计的足够长平行金属导轨，左侧弧形部分光滑，右侧水平部分粗糙且处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与水平导轨平面夹角为θ，导轨右端接一阻值为R的定值电阻。一质量为m、长度为L的金属棒，垂直导轨放置，与水平导轨间的动摩擦因数为μ。现让其从导轨左端ℎ高处由静止释放，进入磁场后经时间t停止运动。已知金属棒电阻为R，与导轨间接触良好，且始终与磁场垂直，则金属棒进入磁场区域后( )
A. 定值电阻R产生的焦耳热为12mgℎ
B. 金属棒在水平导轨上运动时所受摩擦力越来越小
C. 定值电阻R两端的最大电压为BLsinθ 2gℎ2
D. 金属棒在磁场中运动的距离为2mR( 2gℎ−μgt)B2L2sinθ(sinθ−μcsθ)
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
13.某同学利用双缝干涉实验装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)关于本实验，下列说法正确的是______。(填正确答案标号)
A.仅将单缝向双缝靠近，干涉条纹间距减小
B.仅将红色滤光片换成紫色滤光片，从目镜中看到的干涉条纹数目可能减少
C.若去掉滤光片后，屏上会出现彩色的干涉条纹
(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第2条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则单色光的波长λ= ______。
14.用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中，配制的酒精油酸溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测量得到1mL该溶液有50滴。
(1)现将1滴配制好的溶液滴入盛水的浅盘中，待水稳定后，在水面上形成了油酸的______(选填“单层分子油膜”或“多层分子油膜”)；
(2)把带有方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓，形状如图所示。已知坐标方格边长为2cm，则得出油酸薄膜的面积约是______cm2；
(3)根据相关数据可算出油酸分子直径大小约为______m；(结果保留一位有效数字)
(4)本实验中油膜的形成是分子力的作用效果。图甲为分子力F随分子间距r的变化图线，图乙为某同学参照图甲所做的分子势能Ep随分子间距r的变化图线。请你指出图乙的两个不合理处______。
四、简答题：本大题共2小题，共22分。
15.如图，光源S到水面的距离为ℎ= 7m，其发出的光照射到P点处恰好发生全反射，S到P的距离为L=4m，真空中光速c=3×108m/s。求：
(1)水的折射率n；
(2)光在水中的传播速度v。
16.如图所示，两根水平放置的平行金属导轨MN和PQ相距为L，电阻不计。导轨上有相距较远且宽度均为d、磁感应强度大小均为B的匀强磁场，匀强磁场Ⅰ方向竖直向上，匀强磁场Ⅱ方向竖直向下。导轨左侧有一个弹射装置(图中未画出)，可以根据需要将导体棒以不同速率向右弹出。有两根质量均为m，电阻均为R的导体棒a、b，均与导轨垂直放置且接触良好，a棒置于弹射装置处，b棒置于匀强磁场Ⅱ的中点C、D处。除C、D处有摩擦力外，导轨其余部分光滑，且C、D处最大静摩擦力大小为fm。
(1)若要b棒恰好能够运动，求a棒的弹射速率v0。
(2)若a棒的弹射速率为v1(v1(3)若a棒的弹射速率为v3(v3>v0)，且a棒穿出磁场Ⅰ瞬间的速率为34v3，(此过程中b棒未穿出磁场Ⅱ)，求此过程中系统产生的焦耳热Q。
五、计算题：本大题共2小题，共18分。
17.如图所示，间距为L的光滑导轨竖直固定在绝缘地面上，导轨顶端连接定值电阻R，质量为m、电阻忽略不计的金属杆垂直接触导轨，磁感应强度大小为B的匀强磁场与导轨所在的竖直面垂直。使金属杆从静止开始下落，同时受到竖直向下的恒定拉力F的作用，当下落高度为ℎ时速度达到稳定。重力加速度大小为g，金属杆在运动的过程中始终与垂直导轨垂直且接触良好，金属棒有足够大的下落空间，导轨电阻不计，求：
(1)金属杆稳定时的速度大小；
(2)金属杆从开始运动到速度稳定的过程中电阻R上产生的热量。
18.利用潮水涨落产生的水位差所具有的势能发电叫潮汐发电，是目前海洋能利用中最主要的一种。
陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过通道均可带动发电机发电。一昼夜中两次涨、落潮。涨潮时，堵住通道，潮水涨至最高水位时打开通道，进水发电；当海湾水位涨至最高时，堵住通道；落潮至最低水位时，打开通道放水发电。以下是某小型双向型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题(取海水的密度为1.0×103kg/m3，g取10m/s2)：
(1)若采用U=200kV的直流电向某地区输电，要求输电线上损耗的功率ΔP不高于输送功率的5%，求输电线总电阻的最大值r；
(2)试估算该小型发电站所圈占的海湾面积S的大小。
参考答案
1.C
2.C
3.C
4.C
5.C
6.D
7.D
8.B
9.BD
10.CD
11.ABD
12.CD
13.(1)C (2)xd(n−2)l
14.单层分子油膜 240 5×10−10 (1)r0−r2段斜率应该逐渐增大；(2)图乙中分子势能为零的点不合理
15.解：(1)设全反射临界角为C，根据几何关系有sinC= SP2−ℎ2SP
根据sinC=1n
解得n=43
(2)光在水中的传播速度v=cn=2.25×108m/s
答：(1)水的折射率为43；
(2)光在水中的传播速度为2.25×108m/s。
16.解：以下解题过程均以水平向右为正方向。
(1)a棒进入磁场Ⅰ，设产生的电动势为E0，则
E0=BLv0
回路中的电流为I0
I0=E02R
设b棒所受安培力为FB，b棒恰好能够运动应满足
FB=fm
其中
FB=BIL
联立解得
v0=2fmRB2L2
(2)解法一：
因为v1q=I−⋅t
I−=E−2R
E−=nΔΦΔt
得
q=ΔΦ2R=BLx2R
故
q1q2=21
a棒在穿越磁场过程中，对a棒列动量定理得
I1=−BI1−L⋅t1=m⋅v2−mv
即
BLq1=m⋅v2
设a棒运动到b棒处的速率为v2，a棒在磁场Ⅱ中运动到b棒处的过程中，对a棒列动量定理得：
I2=−BI2−L⋅t2=m⋅v2−mv2
即
BLq2=m⋅v2−mv2
联立解得
v2=14v1
此时a棒产生的电动势为E2
E2=BLv2
I2=E22R
Pb=I22R
联立解得
Pb=B2L2v1264R
解法二：
因为v1E1=BLv
I1=E12R
FA=BI1L
由以上三式解得
FA=B2L22Rv
由动量定理得
FA⋅Δt=mΔv
即
B2L22Rv⋅Δt=mΔv
对a棒穿越磁场过程有
ΣB2L22Rv⋅Δt=ΣmΔv
即
B2L22R⋅d=mv1−m12v1
设a棒运动到b棒处的速率为v2，同理可得
B2L22R⋅d2=m12v1−mv2
联立解得
v2=14v1
此时a棒产生的电动势为E2
E2=BLv2
I2=E22R
Pb=I22R
联立解得
Pb=B2L2v1264R
(3)因为v3>v0，所以b棒将向左加速运动，a棒向右减速运动，由于作用在两棒之间的安培力大小时刻相等，所以两棒的动量变化量相等。设b棒在a棒刚离开磁场时的速率为v4，即
mv3−m34v3=mv4
解得
v4=14v3
根据系统能量守恒得
Q=12mv32−12m(34v3)2−12mv42
解得
Q=316mv32
答：(1)若要b棒恰好能够运动，求a棒的弹射速率v0为2fmRB2L2；
(2)a棒即将与b棒相碰时b棒的电功率Pb为B2L2v1264R；
(3)此过程中系统产生的焦耳热Q为316mv32。
17.解：(1)设金属杆运动稳定时的速度大小为vm
根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为：E=BLvm
感应电流为：I=ER
金属杆所受安培力为：F安=BIL
由受力平衡可得：F安=F+mg
联立解得：vm=(F+mg)RB2L2
(2)金属杆从开始下落直到稳定时下落的高度为ℎ，根据能量守恒定律与功能关系可得电阻R产生的热量为：
Q=(F+mg)ℎ−12mvm2
解得：Q=(F+mg)ℎ−m(F+mg)2R22B4L4
答：(1)金属杆稳定时的速度大小为(F+mg)RB2L2；
(2)金属杆从开始运动到速度稳定的过程中电阻R上产生的热量为(F+mg)ℎ−m(F+mg)2R22B4L4。
18.解：(1)根据题意，发电机日平均发电量为4.8×104kW⋅ℎ，所以发电机的功率：
P=Et=4.8×104kW⋅ℎ24ℎ=2×103kW
采用U=200kV直流电向某地区输电P=2×103kW时，通过输电线的电流：I=PU=2×103×103200×103A=10A
由题意，输电线上损耗的功率可列：ΔP =I2r=5%P
代入数据解得：r=1000Ω
(2)落差的变化而引起重力势能的减少量为：E0=mgℎ1−ℎ22
而总的质量为：m=(ℎ1−ℎ2)Sρ
由题意，获得的电能为：E=4E0η
联立代入数据代入数据解得：S=5.4×106m2
答：(1)输电线总电阻的最大值r为1000Ω；
(2)估算该小型发电站所圈占的海湾面积S的大小5.4×106m2。 水坝高度H
15m
海湾面积S
______m2
涨潮海湾最高水位ℎ1
10m
发电机日平均发电量E
4.8×104kW⋅ℎ
退潮海湾最低水位ℎ2
6m
水轮发电机总效率η
10%