2021-2022学年江苏省苏州市实验中学高二下学期期中物理试题 （解析版）

江苏省苏州实验中学

2021-2022学年度第二学期高二年级期中考试

物理试题

（考试时间：75分钟；分值：100分）

一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共计40分。每小题只有一个选项符合题意。

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低

B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹

C. 由图丙可知，当分子间的距离为时，分子间斥力和引力的合力为零，此时分子势能小于零（取分子间距离无穷远时势能为零）

D. 由图丁可知，在由变到的过程中分子力做负功

【答案】C

【解析】

【详解】A．当温度升高时分子的平均动能增大，则分子的平均速率也将增大，图甲中状态①的温度比状态②的温度高，故A错误；

B．图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线并不表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹，因为在这一小段时间内，花粉颗粒也可能运动到其他的地方，所以这个连线不是它的运动轨迹，故B错误；

C．取分子间距离无穷远时势能为零，在r＞阶段，分子力表现为引力，相互靠近时分子力做正功，分子动势能减小，所以在r=时，分子势能小于零，分子间斥力和引力的合力为零，故C正确；

D．丁图为分子势能图线，对应的分子势能最小，则对应分子间的平衡位置，当分子间的距离r<时，分子力表现为斥力，分子间距离由变到的过程中，分子力做正功，分子势能减小，故D错误。

故选C。

2. 太赫兹波是一种电磁波，波长在之间，不少专家确信太赫兹波将颠覆未来绝大多数行业，甚至还有人认为太赫兹波将是或者通信的基础，因为太赫兹波波长短，穿透力强于雷达波。下列说法正确的是（　　）

A. 太赫兹波是纵波

B. 雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波不能用于测定物体的位置

C. 使接收电磁波的电路产生电谐振的过程叫解调，是调制的逆过程

D. 波源沿直线匀速靠近一静止接收者，接收者接受到波信号的频率会比波源频率高

【答案】D

【解析】

【详解】A．太赫兹波是电磁波，是横波，选项A错误；

B．雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波也具有波长较短，衍射不明显的特点，则也能用于测定物体的位置，选项B错误；

C．使接收电路产生电谐振的过程叫调谐，俗称选台，该过程能把声音或图象信号从高频电流中还原出来，也叫解调，解调是调制的逆过程，选项C错误；

D．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，两者距离减小，产生多普勒效应，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，故D正确。

故选D。

3. 据媒体报道，我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统，该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是（　　）

A. 若将金属环置于线圈的右侧，则金属环将不能弹射出去

B. 金属环向左运动的瞬间有扩大趋势

C. 增加线圈的匝数，不会影响金属环的加速度

D. 合上开关S瞬间，从左侧看金属环中产生沿逆时针方向的感应电流

【答案】D

【解析】

【分析】本题考查楞次定律相关知识。

【详解】A．若将金属环放在线圈右侧，根据楞次定律可知，金属环将向右运动，仍可以弹射出去，A错误；

B．固定线圈上突然通过直流电流，穿过金属环的磁通量增大，根据“增缩减扩”可知金属环被向左弹射的瞬间，有缩小的趋势，B错误；

C．电流一定时，线圈匝数越多，形成的磁场越强，通电瞬间金属环的磁通量变化率越大，则金属环中产生的感应电流越大，又因为感应电流方向与固定线圈中的电流方向相反，则金属环被弹射出去的作用力越大，故金属环的加速度越大，C错误；

D．在闭合开关的瞬间，穿过金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可知，金属环中产生的感应电流从左侧看沿逆时针方向，D正确。

故选D。

4. 图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中的延长线过原点，则下列说法正确的是（　　）

A. 的过程，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数不变

B. 的过程，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减小

C. 的过程，气体分子的数密度增大

D. 的过程，气体分子数密度和分子的平均速率都减小

【答案】B

【解析】

【详解】A．的延长线过原点，由

可知，发生得是等容变化，气体体积不变，的过程，温度升高，压强变大，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增大，故A错误；

B. 的过程，是等压变化，由温度升高，体积变大，气体压强的产生是由于气体分子不停息的做无规则热运动，其大小取决于单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数及撞击容器壁时的平均速率，由乙到丙，温度升高，气体分子平均速率增大，而气体压强不变，故单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数逐渐减少，B正确；

C．是等温变化，压强减小，体积增大，分子数不变，所以气体分子的数密度减小，C错误；

D．气体从的过程，温度降低，所以气体分子的平均速率减小；各点与原点连线的斜率变大，体积变小，所以气体分子数密度增大，故D错误。

故选B。

5. 无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 电容器正在放电

B. 振荡电流正在减小

C. 线圈中的自感电动势正在减小

D. 增大电容器两板距离，振荡频率减小

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题中磁场的方向，根据安培定则可知电流由电容器的上极板经线圈流向下极板。由电场方向可知下极板是正极，故此时电容器在充电，故A错误；

BC．由于电容器正在充电，则振荡电流正在减小，磁场能转化为电能。由于电流按正弦规律变化，变化率在增大，根据法拉第电磁感应定律，可知线圈中的自感电动势正在增大，故B正确，C错误；

D．根据平行板电容器的决定式

可知，增大电容器两板距离d，则电容C减小，根据

可知振荡频率增大，故D错误。

故选B。

6. 如图所示，甲是质谱仪，乙是回旋加速器，丙是霍尔元件，下列说法不正确的是（　　）

A. 甲图中，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大

B. 乙图中，粒子第次和第次加速后的半径之比是

C. 丙图中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，且可以判断出带电粒子的电性

D. 丁图中，若载流子带负电，稳定时C板电势低

【答案】C

【解析】

【详解】A．甲图中，根据洛伦兹力提供向心力有

解得

可知粒子打在底片上的位置越靠近狭缝，半径越小，说明粒子的比荷越大，选项A正确；

B．乙图中，粒子在电场中加速有

粒子在磁场中偏转，根据洛伦兹力提供向心力有

解联立解得

则粒子第次和第次加速后的半径之比是

选项B正确；

C． 丙图中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器，则有

解得

若粒子带正电，则电场力向下，磁场力向上；若粒子带负电，则电场力向上，磁场力向下，均可满足受力平衡。因此无法判断出带电粒子的电性，选项C错误；

D．丁图中，若载流子带负电，根据左手定则可判断载流子向C板偏转，因此稳定时C板电势低，选项D正确。

本题选不正确的，故选C。

7. 利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻随温度变化的情况。把该半导体与电动势为、内阻为的电源，理想电压表和保护电阻连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是（　　）

A. 温度升高后，电源的效率将升高

B. 该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的

C. 和相比，应标在电压较小的刻度上

D. 若电池用久后内阻变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏高

【答案】D

【解析】

【详解】A．电源的效率

温度升高后，R阻值减小，外电阻减小，则电源的效率将降低，选项A错误；

BC．由图像可知

则该电子温度计表盘上温度的刻度是不均匀的；温度越高，U越小，即应标在电压较大的刻度上，应标在电压较小的刻度上，选项BC错误；

D．若电池用久后内阻r变大，根据

可知相同的R值时U值偏小，则对应的温度偏高，即用该温度计测量的温度要比真实值偏高，选项D正确。

故选D。

8. 如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压恒为、输电线的电阻及理想变压器的匝数均不变，下列表述正确的是（　　）

A. 若用户开启的用电器增多，则升压变压器输出的增大

B. 若用户开启的用电器增多，则发电机输出的功率减小

C. 只增大的匝数，会减小输电线上的功率损耗

D. 若，则用户获得的电压

【答案】C

【解析】

【详解】A．升压变压器输出的由升压变压器的匝数比和输出电压决定，与用户负载无关，故A错误；

B．用户开启的用电器增多，消耗的功率越多，则发电机输出的功率越大，故B错误；

C．根据

解得

根据

解得

根据

代入可得

故当增大的匝数，减小，则减小，故由

可知减小，所以由

可知输电线上的功率损耗会减小，故C正确；

D．输电线上电压有损耗，所以，故D错误。

故选C。

9. 如图所示，两电阻不计的足够长光滑导轨倾斜放置，上端连接一电阻R，空间有一垂直导轨平面向上的匀强磁场B，一质量为m的导体棒与导轨接触良好，从某处自由释放，下列四幅图像分别表示导体棒运动过程中速度v与时间t关系、加速度a与时间t关系、机械能E与位移x关系、以及通过导体棒电量q与位移x关系，其中可能正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．根据右手定则和左手定则，导体棒在斜面方向受力有

可得

可知，速度逐渐增加，其他物理量不变，加速度逐渐减小，而速度时间图像中斜率表示加速度，由图可知加速度逐渐增加，与分析不符合，A错误；

B．由加速度时间图像可知，加速度逐渐减小，且加速度的变化率逐渐增大，由分析可得，加速度为

图像与分析变化率减小不符合，B错误；

C．开始时，合力方向沿斜面向下，位移沿斜面向下，合力做正功，动能增加，由动能定理有

又

联立可得

因此，机械能减小，当加速度零时，导体棒会继续匀速下滑，此后动能不变，重力势能减小，机械能减小，C正确；

D．由电荷量的公式可得

在电磁感应中，电流与磁通量的关系为

联立可得

可知，电荷量与位移成正比，D错误。

故选C。

10. 如图所示，在荧光屏上方分布了水平方向的匀强磁场，方向垂直纸面向里。距离荧光屏d处有一粒子源，能够在纸面内不断地向各个方向同时发射电荷量为，质量为的带正电粒子，不计粒子的重力，已知粒子做圆周运动的半径也恰好为d，则（　　）

A. 能打到荧光屏上最右侧的粒子所用的时间为

B. 粒子从发射到打到荧光屏上的最短时间为

C. 同一时刻发射的粒子打到荧光屏上的最大时间差

D. 粒子能打到荧光屏上的区域长度为

【答案】C

【解析】

【详解】打在极板上粒子轨迹的临界状态如图所示：

由几何关系可知，能打到荧光屏上最右侧粒子偏转了四分之一个周期，所用的时间为

又

解得

A错误；

D．根据几何关系知，能打到荧光屏上最左侧的粒子偏转了二分之一个周期，所以带电粒子能到达板上的长度为

D错误；

BC．设此时粒子出射速度的大小为v，在磁场中运动时间最长（优弧1）和最短（劣弧2）的粒子运动轨迹示意图如下：

粒子做圆周运动的周期，由几何关系可知最短时间

最长时间

根据题意得同一时刻发射的粒子打到绝缘板上的最大时间差：

解得

B错误，C正确。

故选C。

二、非选择题：本题共5小题，共计60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

11. （1）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取油酸，倒入容量瓶中，再加入酒精后得到的溶液，然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格正方形的大小为，由图可以估算出油膜分子的直径是__________（保留一位有效数字）。

（2）某同学计算出的油酸分子直径明显偏大，可能的原因是___________。

A 油酸中含有大量酒精

B. 痱子粉撒太多，油膜未能充分展开

C. 计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留

D. 计算每滴溶液中纯油酸的体积时，油酸酒精溶液的滴数少记了10滴

（3）某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是____________。

A. 盆中装的水量太多

B. 盆太小，导致油酸无法形成单分子层

C. 痱子粉撒得太多，且厚度不均匀

（4）若已知纯油酸的密度为，摩尔质量为，在测出油酸分子直径为后，还可以继续测出阿伏伽德罗常数__________（用题中给出的物理量符号表示）。

【答案】    ①.     ②. BD##DB    ③. C    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]由题目中图示油膜可知，油膜的面积为

一滴油酸溶液含纯油的体积

油酸分子的直径

（2）[2]由公式

可知，d偏大，则可能油酸体积V偏大或油膜面积S偏小

A．油酸中含有大量酒精，计算中已经算的是纯油酸的体积，因此不影响测量结果，A错误；

B．油酸分子未完全散开会造成S偏小，B正确；

C．计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留，测量的油膜面积偏大，C错误；

D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，油酸酒精溶液的滴数少记了10滴，导致油酸体积偏大，D正确；

（3）[3]出现如图所示的情况，是痱子粉撒得太多，导致油膜未完全分开，故C正确，AB错误；

（4）[4]每个油酸分子的体积

油酸的摩尔体积为

联立得阿伏伽德罗常数

12. 如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为40匝，电阻，在它的c、d两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求：

（1）交流电压表的示数为多少？

（2）无线充电1分钟，电阻上接受电能多少？

（3）从到时间内，通过电阻的电荷量。

【答案】（1）；（2）720J；（3）

【解析】

【详解】（1）由乙图可知

电动势的最大值为

感应电动势的有效值

电压表的示数

（2）电阻R上接受的电能为

（3）从到时间内平均电动势为

通过电荷R的电荷量为

13. 如图所示，用粗细均匀的同种导线制成的长方形导线框，，，质量，总电阻，从距匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当线框下边刚进入匀强磁场区域时，线框开始做匀速运动，一段时间后当cd边离开磁场时又恰好匀速，线框穿过磁场过程中边上产生的焦耳热为。（取）求：

（1）磁感应强度的大小；

（2）下边刚进入匀强磁场区域时，边两端的电压；

（3）匀强磁场的宽度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据

解得边进入磁场时的速度

此时的感应电动势

感应电流

边所受安培力

由题意知

联立解得

（2）边刚进入匀强磁场区域时，边相当于电源，根据电阻定律可知边的电阻为

其他三边的电阻为，边两端的电压是路端电压，则边两端的电压为

（3）从线框刚进入磁场到刚好离开磁场过程中，线框的速度变化为零，根据功能关系可得

根据焦耳定律可得

联立解得

14. 电动自行车轮胎气压如果过小不仅不好骑而且又很容易损坏内胎，甚至使车轮变形，轮胎气压如果过大会使轮胎的缓冲性能下降，抗冲击能力降低，钢丝帘线易断裂或发生爆胎，必须保持合适的轮胎气压来延长轮胎使用寿命。某人用打气筒给闲置很久的电动自行车打气，电动自行车内胎的容积为，胎内原来空气压强为，温度为室温，设每打一次可打入压强为一个标准大气压的空气。打气过程中由于压缩气体做功和摩擦生热，打了次后胎内温度升高到。（一个标准大气压为）

（1）假设车胎因膨胀而增大的体积可以忽略不计，则此时车胎内空气压强为多少；

（2）电动自行车轮胎气压在室温情况下标准压强为，如果此次打气恢复常温后胎压过大（未超过车胎承受范围），需要放出一部分气体，使车胎内气压在室温情况下达到，试求放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）初状态

，，

末状态

根据理想气体状态方程得

解得

（2）恢复常温后气体的压强为p3

解得

胎压过大，需要放出气体。根据玻意耳定律得

解得

放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值等于

15. 如图（a）所示，整个空间存在竖直向上的匀强电场（平行于纸面），在同一水平线上的两位置，以相同速率同时喷出质量均为的油滴和，带电荷量为的水平向右，不带电的竖直向上。上升到最高点时，恰好与它相碰，瞬间结合成的油滴的速度大小为，方向为与水平方向夹角为斜向右上方。忽略空气阻力，重力加速度为。求：

（1）两油滴喷出位置的距离；

（2）匀强电场场强；

（3）若油滴形成时恰位于某矩形区域边界，取此时为时刻，同时在该矩形区域加一个垂直于纸面的变化磁场，磁场变化规律如图（b）所示（垂直纸面向外为正），已知在图中时间内始终在矩形区域内运动，求矩形区域的最小面积（忽略磁场突变的影响）。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由题知两油滴的结合过程动量守恒，设ab结合前瞬间油滴a速度大小为va，方向与v方向相同，有

设油滴的喷出速率为v0，经时间t两油滴相碰，由题知碰前油滴a做类平抛运动，b做竖直上抛运动，则有

联立各式，解得

（2）两油滴结合之前，油滴a做类平抛运动，设加速度为aa，b做竖直上抛运动有

解得

（3）因，油滴p在磁场中做匀速圆周运动，设半径为r，周期为T，则

解得

即油滴p在磁场中的运动轨迹如图，两个圆弧、一个圆弧和两个匀速直线运动构成的图形

匀速直线运动的位移为

由图知最小矩形（图中虚线所示）的两条边长分别为2r、6r，最小矩形的面积为