2022-2023学年河南省实验中学高二下学期期中考试 物理 Word版

河南省实验中学2022——2023学年下期期中试卷

 高二  物理  命题人：

（时间：90分钟，满分：100分）

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1.下列关于热学现象说法正确的是（      ）．

A．扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动

B．分子间的作用力总是随分子间距增大而增大

C．低温系统可以向高温系统传递热量而不引起其他变化

D．在绕地球运行的“天宫二号”中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果

2.关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是(     )

A．图a速度选择器中筛选出的粒子沿着PQ做匀加速直线运动

B．图b回旋加速器接入的工作电源是直流电

C．图c是质谱仪的主要原理图，其中、、在磁场中偏转半径最大的是

D．图d是磁流体发电机，将一束等离子体喷入磁场，A、B两板间会产生电压，且A板电势高

3.反亥姆霍兹线圈是冷原子实验室中的科研装置，结构如图所示。一对完全相同的圆形线圈，共轴放置。已知O为装置中心点，a、b、c、d点到O点距离相等，直线dOb与线圈轴线重合，直线cOa与轴线垂直。现两线圈内通入大小相等且方向相反的电流，下列说法正确的是（     ）

A.两线圈间为匀强磁场

B.O点的磁感应强度为零

C.a、c两点的磁感应强度相同

D.b、d两点的磁感应强度相同

4.一定质量的理想气体在温度不变时，压强与体积的关系如图所示，气体由状态A到状态B的过程中，下列说法正确的是（     ）

A.气体对外界做功         B.气体对外界放热

C.气体内能增大           D.分子热运动的平均动能增大

5.兴趣小组利用多匝线圈和灵敏电流计制作了一个简易的电流探测仪，用于检测埋在地下的通电导线，如图（a）所示。地面表层有两根用绝缘皮包裹的垂直长导线AB、CD，如图（b）所示。当线圈水平放置沿A1B1快速移动，电流计指针不偏转；当线圈水平放置沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转。下列说法正确的是（     ）

A.两根导线中都有电流

B.两根导线中都无电流

C.AB中无电流，CD中有电流

D.AB中有电流，CD中无电流

6.图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速一定时，传感器显示如图乙所示，下列说法正确的是（     ）

A.磁铁的转速为

B.线圈两端电压的有效值为

C.交变电流的电压表达式为

D.该交变电流可以直接加在击穿电压为的电容器上而使电容器不被击穿

7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上。下列说法正确的是（    ）

A.原线圈两端电压为220V

B.副线圈回路中电阻两端电压为22V

C.原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为1:9

D.若在副线圈回路中再并联一个电阻值相同的电阻，则原线圈回路中电流为之前的2倍

8.如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，两完全相同的带正电粒子a和b，以相同的速率从M点射入磁场，粒子a沿半径MO方向射入，粒子b沿与半径MO成30°角方向射入，不计粒子重力及两粒子之间的相互作用。若粒子a从N点射出磁场，∠MON=90°。则粒子a、b在磁场中运动的时间之比为（      ）

A.3：4       B.3：2      C.2：3      D.1：2

9.如图所示，O点为两个半圆的圆心，两个半圆间的区域内（含边界）有垂直纸面向外的磁场（图中没有画出），磁感应强度大小与到圆心O的距离成反比。粒子a、b从左边入口进入，分别沿着内半圆和外半圆做匀速圆周运动。已知内、外半圆的半径之比为1:2，粒子a、b的质量之比为1:2，电量之比为1:2，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。下列说法中正确的是（     ）

A.粒子a、b的速度大小之比为1:1

B. 粒子a、b的速度大小之比为1:2

C. 粒子a、b在磁场中运动时间之比为1:1

D. 粒子a、b在磁场中运动时间之比为2:1

10.如图甲，ab为磁场边界，在ab的右侧存在一个足够大的匀强磁场，t=0时刻磁场方向垂直于竖直圆环平面向里，用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成两个半径分别为r和2r的圆环1和圆环2，让圆环的直径与边界重合。磁场磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，不考虑两圆环之间的相互作用。在0～t1时间内，下列说法正确的是（     ）

A.两圆环中产生感应电流方向始终为顺时针

B.两圆环一直具有扩张的趋势

C.环1和环2中感应电流的大小之比为1：2

D.环1和环2中的电功率之比为1：4

11.在如图所示电路中，将开关S与b端连接，稳定后改为与a端连接，这样在线圈和电容构成的回路中将产生电磁振荡，若振荡周期为T，以开关与a端接触的瞬间为时刻。下列说法正确的是（    ）

A.时，电路中磁场的能量最大

B.时，振荡回路中电流最大，且从a经线圈流向d

C.时，电容器的电荷量最大

D.在到时间段内，电容器充电

12.如图所示，在纸面内有半圆形轻质导体框，O为圆心，圆半径长为L，AO段、弧AB段的电阻均为r，BO段导体的电阻可忽略。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，边界与半圆直径重合。现用外力使导体框在纸面内绕O点以角速度沿顺时针方向，从图示位置匀速转动一周。下列说法正确的是（     ）

A.圆弧AB段内电流方向总是从A流向B

B.转动的前半周内AB两端电压为

C.转动的后半周内通过O点的电量为

D.外力对线框做的功为

二、实验题（本题共2小题，共12分。请把分析结果填在答题卡上。）

13（4分）用“油膜法估测油酸分子的大小”实验的方法及步骤如下：

①向体积V油＝1 mL的纯油酸中加入酒精，直至总量达到V总＝500 mL；

②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；

③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上；

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；

⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N ≈114，小方格的边长l＝20 mm。

根据以上信息，回答下列问题：

（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是________ mL.（保留一位有效数字）

（2）油酸分子直径是________ m.（保留两位有效数字）

14（8分）半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有一压力传感器：

（1）利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：

电源E：电动势为3V

电流表A（量程250 μA，内阻约为50Ω）

电压表V（量程3V，内阻约为20kΩ）

滑动变阻器R（阻值0～100Ω）

为提高测量的准确性，开关S1应该接_____（选填“1”或“2”），开关S2应该接_____（选填“3”或“4”）；

（2）通过多次实验测得其阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示：

（3）由图乙可知，压力越大，阻值_______（选填“越大”或“越小”），且压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率）_____（选填“高”或“低”）；

（4）利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中RN为压力传感器，R' 为滑动变阻器，电源电压为6V（内阻不计）。分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧。控制电路两端电压小于3V时，杠杆OB水平，物体水平通过进入通道1；当控制电路两端电压大于3V时，杠杆的B端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。若R' 调为30kΩ，取重力加速度g=10m/s2，该分拣装置可以实现将质量超过_______  kg的物体进行分拣（结果保留2位有效数字）；若要将质量超过0.20kg的货物实现分拣，应该将R' 调成_______  kΩ（结果保留3位有效数字）。

三、计算题（本题共4小题，共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）

15（6分）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出功率为100kW，输出电压为，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，要使额定电压为220V的用电器正常工作，不计变压器损耗。求：

（1）输电导线上的电流大小；

（2）升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比和。

16（10分）如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为

S＝1×10－4 m2。质量为m＝0.2 kg且厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环。气体的温度为300K，大气压强p0＝1.0×105 Pa。现将汽缸竖直放置，如图(b)所示，取g＝10m/s2。求：

（1）活塞与汽缸底部之间的距离；

（2）活塞刚好到达卡环时气体温度；

（3）将缸内气体加热到675K时封闭气体的压强。

17（12分）如图所示，在平面直角坐标系xOy内，有一质量为m、电荷量为+q的电荷从原点O沿着x轴正方向以速度射出，电荷的重力不计。要求该电荷能通过点P，可以分别采取以下两种方案∶ ①在xOy平面内加平行于y轴的匀强电场E；②垂直于xOy平面加匀强磁场B。（取，）在两个方案中：

（1）求电场强度E和磁感应强度B的比值；

（2）电荷在电场作用下从点O运动到点P的时间为t1，在磁场作用下从点O运动到点P的时间为t2，求t1与t2的比值(结果写成最简形式，不要求具体数值)。

18（12分）如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

(1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数µ；

(2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；

(3)若金属棒从进入磁场到速度达到6m/s时通过电阻的电荷量为3.5C，求此过程中电阻产生的焦耳热。

2022-2023下学期期中考试高二物理参考答案

一．选择题（每小题4分，共48分）

二．实验题（本题共2小题，第13题4分，第14题8分，共12分）

13（4分）  (1)2×10－5（2分）   (2)4.3～4.5×10－10（2分）

14. （8分）（1）2（1分），     3（1分）  

（3）越小（1分）， 高（1分）

（4）0.14（2分）， 26.0（2分）

三．计算题（共40分）

15（6分）【答案】  （1）20A  （2）1:10，240:11

【解析】（1）由输电导线上损耗的功率，得      （2分）

（2）升压变压器  ，，则（2分）

降压变压器  ，，则（2分）

16.（10分）【答案】  (1)20 cm  （2）540 K     (3)1.5×105 Pa

【解析】(1)（4分）汽缸水平放置时，L1＝24 cm，气体压强p1＝1.0×105 Pa，（1分）

汽缸竖直放置时，活塞与汽缸底部之间的距离为L2，

气体压强p2＝p0＋＝(1.0×105＋) Pa＝1.2×105 Pa，（1分）

气体等温变化，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2  （1分）

得活塞与汽缸底部之间的距离L2＝L1＝20 cm.  （1分）

(2)（3分）活塞到达卡环前是等压变化，体积V2＝L2S，温度T2＝300 K

活塞刚好到达卡环时，体积V3＝L3S，温度为T3，其中L3＝36 cm，（1分）

气体等压变化，根据盖—吕萨克定律有＝（1分）

得此时气体温度T3＝T2＝540 K  （1分）

（3）（3分）则活塞到达卡环后，温度继续上升，气体等容变化，

p3＝1.2×105 Pa，T3＝540 K，T4＝675 K，（1分）

根据查理定律有＝（1分）

解得加热到675 K时封闭气体的压强p4＝p3＝1.5×105 Pa.（1分）

17（12分） 【答案】（1）；（2）。

【解析】（1）（8分）方案①电荷在电场中做类平抛运动：

沿x轴方向：（1分）

沿y轴方向：（1分）

其中

解得   （1分）

方案②电荷在磁场中做匀速圆周运动，设圆周运动半径为r

有几何关系可知  （1分）

又由      （1分）

解得，   （1分）

综上可得（2分）

（2）（4分）方案①电荷从O到P的时间为（1分）

方案②电荷从O到P的时间为t2

设在磁场中转过的圆心角为θ，其中   则（1分）

又（1分）

得（1分）

18（12分）【答案】（1）0.25；（2）8m/s；（3）9.0J

【解析】（1）（3分）由图2可知，金属棒在0-1s内做初速度为0的匀加速直线运动，1s后做加速度减小的加速运动，可知金属棒第1s末进入磁场。

在0-1s过程中，由图2可知，金属棒的加速度  （1分）

在这个过程中，沿斜面只有重力的分力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有

（1分）

 解得，金属棒与导轨间的动摩擦因数    （1分）

（2）（4分）金属棒在磁场中能够达到的最大速率时，金属棒处于平衡状态，设金属棒的最大速度为

金属棒切割磁感线产生的感应电动势为   （1分）

根据闭合回路欧姆定律有   （1分）

根据安培力公式有  

根据平衡条件有   （1分）

 解得    （1分）

（3）（5分）根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，可得金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为

   （1分）

解得，金属棒在磁场下滑的位移    （1分）

由动能定理有    （1分）

此过程中电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功   （1分）

 解得，此过程中电阻产生的焦耳热（1分）

附：运动过程求解

            即

     积分

        带入数据

由初始条件：，，则    故

由初始条件：，，则   故

又

当时，即  ，得，

则，

故，题目中第（3）小问数据是自洽的