2021-2022学年黑龙江省大庆市东风中学高二（下）期中物理试题含解析

2021-2022学年度下学期高二年级期中考试

物理试卷

考试时间：90分钟  满分：100分

本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分

第I卷（选择题  共48分）

（本题共12小题，共48分，其中1-8小题每个小题只有一个正确选项，9-12小题每题有多个选项正确，满分4分，漏选得2分，选错得0分）

1. 下列有关物理学史的说法符合事实的是（　　）

A. 奥斯特首先发现了电流的磁效应

B. 法拉第定量得出了法拉第电磁感应定律

C. 牛顿通过实验测出万有引力常量

D. 楞次首先引入电场线和磁感线，提出了判定感应电流方向的方法即楞次定律

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据物理学史可知，奥斯特首先发现了电流的磁效应，故A正确；

B．法拉第首先发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯定量得出了法拉第电磁感应定律，故B错误；

C．卡位迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，故C错误；

D．法拉第首先引入电场线和磁感线，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，在同一平面内有A、B两闭合金属圆环，圆环A通有顺时针方向的电流．若圆环A中的电流突然增大，关于圆环B，下列说法中正确的是

A. 将产生逆时针的感应电流，有扩张的趋势

B. 将产生顺时针的感应电流，有收缩的趋势

C. 将产生顺时针的感应电流，有扩张的趋势

D. 将产生逆时针的感应电流，有收缩的趋势

【答案】A

【解析】

【详解】当线圈A中通有突然增大的顺时针方向的电流时，知穿过线圈B的磁通量垂直向里，且增大，根据楞次定律，线圈B产生逆时针方向的电流，由于穿过线圈B的磁通量增大，根据楞次定律的另一种表述，线圈B有扩张的趋势，阻碍磁通量的增加．故A正确，BCD错误．故选A．

【点睛】当线圈A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，周围的磁场发生变化，即通过线圈B的磁通量发生变化，根据楞次定律结合右手螺旋定则判断出B线圈中感应电流的方向．根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的变化，确定线圈B有扩张还是收缩趋势．

3. 如图所示，航天飞机在轨运行时释放一颗绳系卫星，二者用电缆绳连接，当航天飞机连同卫星在轨运行时，二者间的电缆就会与地磁场作用从而产生电磁感应现象。忽略地磁偏角的影响，下列说法大致正确的是（　　）

A. 赤道上空，地磁场的方向从北向南

B. 航天飞机在赤道上空从西往东运行时，A端的电势高于B端电势

C. 航天飞机在赤道上空从东往西运行时，A端的电势高于B端电势

D. 航天飞机沿经线从南往北运行时，B端的电势高于A端电势

【答案】B

【解析】

【详解】A．赤道上空地磁场方向由南向北，故A错误；

B．航天飞机在赤道上空从西往东走，根据右手定则，判断出感应电动势方向指向A端，故A端电势高于B端电势，故B正确；

C．若从东往西走，根据右手定则，可知A端电势低于B端电势，故C错误；

D．若南北方向走，电缆与磁感线不切割，不产生感应电动势，AB两端电势相等，故D错误。

故选B。

4. 如图所示，L为电感线圈，R为滑动变阻器，A1、A2是两个完全相同的灯泡。将R触头滑动至某一位置，闭合开关S，灯A1立即变亮，灯A2逐渐变亮，最终A2亮度更高。则（　　）

A. R连入电路的阻值与L的直流阻值相同

B. 闭合S瞬间，L中电流与变阻器R中电流相等

C. 断开S，A1立刻熄灭，A2逐渐熄灭

D. 断开S，A1闪亮后再逐渐熄灭，A2逐渐熄灭

【答案】D

【解析】

【详解】A．已知最终A2亮度更高，则通过A2的电流更大，根据并联电路电压相等可知，R连入电路的阻值大于L的直流阻值，故A错误；

B．闭合S瞬间，L阻碍电流的增大，L中电流小于变阻器R中电流，故B错误；

CD．断开S，L阻碍电流的减小，L和变阻器R以及两灯泡构成回路，断开S瞬间该回路电流大小等于初始通过A2的电流，故A1闪亮，之后L的电流逐渐减小至零，则两灯逐渐熄灭，故C错误，D正确。

故选D。

5. 如图所示，LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻忽略不计，某瞬间回路中的电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电，则下列说法正确的是（　　）

A. 电容器正在放电

B. 线圈L中的磁场能正在减小

C. 电容器两极板间的电压正在减小

D. 线圈L中电流产生磁场的磁感应强度正在增强

【答案】B

【解析】

【详解】AB.根据图示电路知，该LC振荡电路正在充电，电流在减小，电容器两极板间电压正在增大，磁场能转化为电场能，故A错误，B正确；

C．振荡电路正在充电，电容器的带电量在增大，电容器两极板间的电压正在增大，故C错误；

D．充电的过程，磁场能转化为电场能，电流在减小，所以线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减小，故D错误。

故选B。

6. 一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则（　　）

A. 从状态c到状态a，压强先减小后增大

B. 在a、b、c、d四个状态中，气体在状态b时压强最大

C. 状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态多

D. 状态c每个分子的速率都比状态a的大

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由

可得

题图中曲线上各点与原点连线的斜率表示。从状态c到状态a，斜率k一直在增大，则压强一直在减小；气体在状态b时，与原点连线的斜率最小，此时气体压强最大，A错误，B正确；

C．同理可知气体在状态b时压强大于状态d对应的压强，由压强的微观意义可知状态d时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态少，C错误；

D．状态c到状态a，气体温度降低，体积不变，则压强减小，状态c分子的平均速率比状态a的大，并非每个分子，D错误。

故选B。

7. 下面说法中正确的有（　　）

A. 不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能

B. 1g100℃水的内能等于1g100℃水蒸气的内能

C. 内能少的物体不可以自发地将一部分内能转移给内能多的物体

D. 物体温度是其内部分子热运动平均动能的标志

【答案】D

【解析】

【详解】A．温度相同则说明分子平均动能相同，但相同质量氢气和氧气的分子数不同，因此质量和温度相同氢气和氧气的内能不同，故A错误；

B．水变成相同温度的水蒸气需要吸收热量内能增加，因此1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能，故B错误；

C．内能少的物体温度可能高，内能多的物体温度可能低，因此内能少的物体也可以自发地将一部分内能转移给内能多的物体，故C错误；

D．温度是物体内部分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，故D正确。

故选D。

8. 关于甲、乙、丙、丁四个图像，下列说法正确是（　　）

A. 甲图中，微粒从A到B沿图中直线运动

B. 乙图中，实线对应的分子平均动能更大

C. 丙图中，当时，分子间作用力f随r增大而增大

D. 丁图中，温度升高，封闭气体的压强增大，单位体积的分子数不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，运动方向和速率时刻改变且改变很快，图中微粒从A到B不是沿直线运动，故A错误；

B．图乙是不同温度下的分子速率分布曲线图，分子数百分率呈现“中间多，两头少”的统计规律，温度越高则分子速率大的占比越大，分子平均动能越大，实线对应的分子平均动能更大，故B正确；

C．当分子间的距离等于r2时分子势能最小，分子间距离大于r2时，随着分子间的距离减小势能减小，分子间表现为引力；分子间距离小于r2时，随着分子间的距离减小势能增加，分子间表现为斥力，当分子间的距离等于r2时分子间的作用力为零，当时，分子间作用力f随r增大而减小，故C错误；
D．丁图p-t图像描述的是理想气体压强随摄氏温度变化规律的图像，转化成等容变化的p-T图像，A、B两个状态的p-T图像如图。根据气体状态方程知，斜率代表气体的体积的倒数，从图中可以看出，由状态A变化到状态B气体的温度升高，压强增大，斜率增加，体积减小，气体质量一定，气体总分子数不变，单位体积的分子数增加，故D错误。

故选B。

9. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R，金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是 （　　）

A. ab中的感应电流方向由b到a B. ab中的感应电流保持不变

C. ab所受的安培力保持不变 D. ab所受的静摩擦力逐渐减小

【答案】BD

【解析】

【详解】A．磁感应强度均匀减小，磁通量减小，根据楞次定律和安培定则得，ab中的感应电流方向由a到b，故A错误；

B．由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B正确；

C．根据安培力公式知，电流不变，B均匀减小，则安培力减小，故C错误；

D．安培力和静摩擦力为一对平衡力，安培力减小，则静摩擦力减小，故D正确。

故选BD。

10. 如图甲所示是一台交流发电机构造示意图，产生交变电流的感应电动势随时间变化的正弦规律如图乙、发电机线圈电阻为1Ω，外接电阻为4Ω，则（　　）

A. 该交变电流的频率为25Hz B. 在时刻，通过线圈的磁通量为零

C. 在时刻，电压表的示数为4V D. 外接电阻所消耗的电功率为2W

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由题图乙知，周期是0.04s，则频率为

故A正确；

B．由题图乙知，时刻，电动势为零，通过线圈的磁通量最大，故B错误；

C．由题图乙知，电压的最大值为，则有效值为

根据闭合回路欧姆定律可得，电压表的示数为

故C错误；

D．根据可得，外接电阻R所消耗的电功率

故D正确。

故选AD。

11. 如图，一定质量的理想气体从状态（、、）经热力学过程、、后又回到状态。对于、、三个过程，下列说法正确的是（　　）

A. 过程中，气体始终吸热

B. 过程中，气体始终放热

C. 过程中，气体的温度先升高后降低

D. 过程中，气体对外界做功

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．由理想气体的图可知，理想气体经历ab过程，压强增大，体积不变，气体不对外界做功，即，由

可知，理想气体的温度升高，则内能，则，即气体一直吸热，故A正确；

BD．理想气体经历ca过程为等压压缩，则外界对气体做功，由

知温度降低，即内能减少，则，即气体放热，故B正确，D错误；

C．由

可知，图像的坐标值的乘积反映温度，b状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，故bc过程的温度先升高后降低，故C正确。

故选ABC。

12. 如图甲所示，用轻杆吊着一质量为m、边长为L的单匝导体线框，线框电阻为R，线框置于方向垂直纸面的均匀磁场中，磁场上边界与正方形导体线框下边界平行，距离为，从某时刻开始，轻杆对线框作用力F随时间变化如图乙所示，重力加速度。以磁感应强度B垂直纸面向里为正，导体线框中电流I方向顺时针为正，则下列图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】A．对线框受力分析，初始时线框受竖直向下重力以及两个杆的竖直向上的拉力，由乙图可知，杆的拉力减小，故安培力在增大且方向为竖直向上。根据选项A的图可知，磁场的方向为垂直于纸面向里，且在增大。根据楞次定律可知，产生的感应电流方向为逆时针，再根据左手定则可知，安培力方向竖直向上。电磁感应公式

根据上述公式和A项中图像可知，电流不变再根据安培力公式

可知，安培力大小在增大，故A正确；

B．由选项B的图可知，磁场的方向为垂直于纸面向里，且在减小。根据楞次定律可知，产生的感应电流方向为顺时针，再根据左手定则可知，安培力方向竖直向下，故B错误；

C．由选项C图可知，电流方向顺时针方向，根据楞次定律可知磁场方向有两种可能。第一种可能，若磁场方向垂直纸面向外且在均匀增大，根据左手定则，安培力方向竖直向上，由公式

安培力增大，符合题意。第二种可能，若磁场方向垂直纸面向里且在均匀减小，根据左手定则，安培力方向竖直向下，不符合题意。故C选项的图像有符合题意的可能，故C正确；

D．由选项D图像可知，满足线框电流图像有两种情况。第一种情况，磁场方向垂直纸面向里且在之前减小，在之后增大，由左手定则可知，安培力方向先竖直向下后竖直向上，不符合题意。第二种可能是磁场方向垂直纸面向外且在前增大，在之后减小，由左手定则可知，安培力方向先竖直向上后竖直向下，同样不符合题意，故D项的情况均不满足题意，故D错误

故选AC。

第Ⅱ卷（非选择题  共52分）

13. 半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图。图中为定值电阻，酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。

（1）驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越________（填“大”或“小”）。

（2）如图乙所示为酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为0时的阻值为_______。若某司机呼气酒精浓度为，此时的阻值为_______。

（3）现有一个电源，电动势为，内阻为；电压表V量程为，内阻很大；定值电阻的阻值为；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为________V处（保留2位小数）；酒精气体浓度为应刻在电压刻度线为______V处（保留2位小数）。

【答案】    ①. 大    ②. 60    ③. 26##27    ④. 2.38    ⑤. 2.82

【解析】

【详解】（1）[1]由右图可以看出，酒精气体浓度越大，传感器阻值越小，根据左图电路结构可知，电压表读数越大。

（2）[2]由图乙可知：酒精气体浓度为0时的阻值为60；

[3] 由图乙可知：酒精浓度为，此时的阻值为26或27。

（3）[4] 按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0时，电阻R2阻值最大为60Ω，此时

则0刻度线应刻在电压刻度线为2.38V处；

[5] 酒精气体浓度为时，电阻R2阻值最大为41Ω，此时

酒精气体浓度为应刻在电压刻度线为2.82V处。

14. 在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中：

（1）已知油酸酒精溶液中油酸体积所占比例为k，N滴油酸溶液体积为V，一滴油酸溶液形成油膜的面积为S，则油酸分子的直径为___________。

（2）某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于__________

A.油酸分子未完全散开

B.油酸中含有大量酒精

C.计算油膜面积时，舍去了所有不足半格的方格

D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了10滴

【答案】    ①.     ②. AD

【解析】

【详解】（1）[1]一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为

油酸分子的直径为

（2）[2]根据可知

A．油酸分子未完全散开，则S测量值偏小，则分子直径的测量值偏大，选项A正确；

B．计算时利用的是纯油酸的体积，如果含有大量的酒精对体积没有影响，因为酒精溶于水了，故B错误；

C．计算油膜面积时舍去了所有不足半格的方格，但是加上了大于半格的方格，则对实验结果没有影响，故C错误；

D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数少计了10滴，可知，纯油酸的体积将偏大，则计算得到的分子直径将偏大，故D正确。

故选AD。

15. 有一个面积为S=100cm2的500匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为，线圈电阻，定值电阻R=8Ω，求：

（1）线圈回路中的感应电动势；

（2）回路的电流大小；

（3）电阻R两端的电压大小。

【答案】（1）2V；（2）0.2A；（3）1.6V

【解析】

【详解】（1）线圈回路中的感应电动势为

（2）回路的电流大小为

（3）电阻R两端的电压大小为

16. 如图所示，一根竖直放置的足够长且粗细均匀的玻璃管开口向上，水银柱封闭一段理想气体。已知玻璃管中气柱和水银柱的高度均为，热力学温度为，大气压强为，求：

（1）玻璃管中封闭气体的压强；

（2）若将气体的热力学温度升高到，求稳定后气柱的高度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设玻璃管的横截面积为S，由平衡关系可得

解得

（2）温度升高，稳定后，水银柱平衡，则封闭气体压强与温度变化前相同，则由

解得

17. 如图所示，P、Q是两个厚度不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S1=30cm2、S2=10cm2，质量分别为M1=1.5kg、M2=2.5kg，它们之间用一根长为的轻质细杆连接，静止时汽缸中气体的温度T1=600K，活塞P下方气柱（较粗的一段气柱）长为d=12cm，已知大气压强p0=1×105Pa，g=10m/s2，缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不漏气。

（i）求活塞静止时汽缸内气体的压强；

（ii）若缸内气体的温度逐渐降为了T2=300K，已知该过程中缸内气体的内能减小100J，求活塞下移的距离h和气体放出的热量Q。

【答案】（i）；（ii）10cm，124J

【解析】

【详解】（ⅰ）对两个活塞的整体受力分析可得

解得

（ⅱ）由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，内部气体为等压变化，则

其中

解得

活塞下降的过程对内部气体用热力学第一定律得

其中

以上解得

放出热量为124J。

18. 如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨、，相距为，右侧导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平向下，磁感应强度B的大小如图乙变化，开始棒和棒锁定在导轨如图甲位置，棒和棒平行，棒离水平面高度为，棒与时之间的距离也为L，棒的质量为，有效电阻，棒的质量为有效电阻为（设a、b棒在运动过程始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计），在末解除对棒和棒的锁定。问：

（1）时间段通过棒的电流大小与方向；

（2）进入磁场后两棒最终将以相同的速度运动，这一速度是多少？

（3）求从解除锁定到最终稳定状态，棒产生的热量为多少？

【答案】（1），d到c方向；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由楞次定律可得，电流方向：d到c方向，由法拉第电磁感应定律

代入数据得

由公式

代入数据得

（2）设ab棒刚进入磁场时的速度为，由动能定理有

得

最终ab、cd达到共同速度做匀速直线运动，系统稳定，由动量守恒

解得

（3）以ab、cd为系统，从解除锁定开始到ab、cd棒稳定运动过程，考虑能量转化情况：系统损失的机械能转化为系统两电阻上的内能

故棒产生的热量为