2021-2022学年上海市第二中学高二下学期期中考试物理试题 （解析版）

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2021 学年度第二学期高二物理阶段性练习卷（4 月）一．单项选择题（共 12 小题，1-8 题每题 3 分，9-12 题每题 4 分，共 40 分，每个小题只有一个选项正确） 1. 下列每组单位都属于国际单位制的基本单位的是    （     ）A V、kg、mol B. m、s、J C. kg、A、K D. m、N、C【1题答案】【答案】C【解析】【详解】国际单位制规定了七个基本物理量，分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量，它们的在国际单位制中的单位称为基本单位，而物理量之间的关系式推到出来的物理量的单位叫做导出单位；A、V是导出单位，故A错误；B、J是导出单位,故B错误;
C、kg、A、K都是国际单位制中的基本单位，故C正确；D、N、C是导出单位，故D错误;
故选C．2. 以下物理量中，是过程量的是（　　）A. 位移 B. 压强 C. 体积 D. 热力学温度【2题答案】【答案】A【解析】【详解】A．位移是描述物体在某一个运动过程空间位置变化的物理量，属于过程量，故A符合题意；BCD．压强、体积和热力学温度都是气体的状态参量，故BCD不符合题意。故选A。3. 一定质量的理想气体在等容升温过程中（　　）A. 分子平均动能减小 B. 每个分子速率都增大C. 分子平均动能增大 D. 每个分子对容器器壁的碰撞力增大【3题答案】【答案】C【解析】【详解】A．一定质量的理想气体，温度升高，分子平均动能增大，故A错误；BC．在升温过程中，分了的平均动能增大，但不是每个分子的速率都增大，故B错误，C正确；D．由于温度升高，平均每个分子对容器壁的碰撞力增大，但有的分子速率减小，对器壁碰撞力反而减小，故D错误。故选C。4. 依据下图，下列对氧气分子速率的理解正确的是（　　） A. 0℃和100℃具有最大比例的速率区间相同B. 100℃的分子速率分布区域与0℃的分布区域相比呈现更集中的特点C. 0℃和100℃氧气分子的速率都呈正态分布的特点D. 0℃和100℃的氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的特点【4题答案】【答案】D【解析】【详解】A．温度升高，氧气分子的平均速率增大，图线的峰值右移，故0℃和100℃具有最大比例的速率区间不相同，A错误；B．图线下方的面积为100%，可知100℃的分子速率分布区域与0℃的分布区域相同，B错误；C．正态分布的图线特点呈现“中间多、两头少”且图线左右对称，由图可知，速率分布图线不属于正态分布，C错误；D．0℃和100℃的氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的特点，D正确。故选D。5. 下列关于布朗运动的说法正确的是（　　）A. 液体或气体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B. 液体或气体分子的无规则运动称为布朗运动C. 液体或气体中悬浮微粒分子的无规则运动称为布朗运动D. 布朗运动反映了悬浮微粒无规则运动【5题答案】【答案】A【解析】【详解】液体或气体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动，布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映，故A正确，BCD错误。故选A。6. 如图所示，在有界匀强磁场中水平放置相互平行的金属导轨（俯视图），导轨电阻不计，导轨上金属杆 ab 与导轨接触良好。导轨与处于磁场外的大线圈 M相接，下列做法可使置于 M 内的小闭合线圈 N 产生感应电流后，有收缩趋势的是（　　）
 A. ab 匀速向右运动 B. ab 匀速向左运动C. ab 加速向左运动 D. ab 减速向右运动【6题答案】【答案】C【解析】【详解】AB．ab匀速向右运动，切割磁感线产生的电动势： ，可知感应电动势不变，则产生的感应电流不变，故由感应电流产生的磁场也不变，则穿过线圈N的磁通量不变，故N线圈不产生感应电流，故AB错误；C．ab加速向左运动时，感应电动势：，可知感应电动势增大，感应电流增大，故由感应电流产生的磁场也增大，则穿过线圈N的磁通量增大，由楞次定律可知线圈N有收缩趋势，故C正确；D．ab减速向右运动，切割磁感线产生的电动势：，可知感应电动势变小，则产生的感应电流变小，故由感应电流产生的磁场也变小，则穿过线圈N的磁通量变小，故N线圈有扩张的趋势，故D错误。故选C。7. 某同学研究一定质量的理想气体的状态变化过程，获得了如图所示的 p-T 图像，则关于气体的状态从A到B到C的变化过程中的体积的分析，下列说法正确的是（　　）
 A. 先变大，再变小 B. 先变大，再不变C. 先不变，再变大 D. 先变小，再不变【7题答案】【答案】D【解析】【详解】气体从A到B经历等温变化，压强增大，则体积变小；气体从B到C的p-T图像过原点，即p与T比值不变，所以经历的是等容过程，体积不变。因此气体的状态从A到B到C的变化过程中，体积先变小，后不变。故选D。8. 如图，开口向下的玻璃管插入水银槽中，管内封闭了一段气体，气体长度为l，管内外水银面高度差为h，若保持玻璃管不动，向水银槽内舀出少许水银，则（　　）
 A. l增大，h增大 B. l减小，h增大 C. l增大，h减小 D. l减小，h减小【8题答案】【答案】A【解析】【分析】先假设向水银槽内舀出少许水银时水银柱不动，求解出气体的压强，看能否平衡；再假设向水银槽内加入少许水银时液面与水银柱上升相同的高度，分析压强的变化情况，看能否平衡。【详解】由题意可知变化过程为等温变化；先假设向水银槽内舀出少许水银时水银柱不动h增大，则封闭气体压强P减小，在大气压的作用下水银柱下降，而封闭气体由于压强减小，体积增大，故l增大；根据平衡，可知h增大。故A正确，BCD错误。故选A。【点评】本题考查理想气体状态方程的动态变化问题，学会先假设某些量不变，然后再根据相关公式分析各个状态参量的变化情况。9. 电源电压保持不变，用两个电阻 R1和 R2来作为加热元件加热一定量的水，只用 R1时将水煮沸需要 4 分钟，只用 R2时将水煮沸需要 6分钟。先后将 R1、R2串联和将 R1、R2并联作为加热元件，不考虑散热损失，其余条件完全相同，则将等量的水煮沸需要的时间分别为（　　）A. 8分钟，2分钟 B. 8分钟，10分钟C. 10分钟，2.4分钟 D. 10分钟，5分钟【9题答案】【答案】C【解析】【详解】设电压为U，把水煮沸需要的热量为Q接R1时接R2时R1、R2串联接在电源上时联立解得R1、R2并联接电源上时解得故C正确，ABD错误。故选C。10. 如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹，带电粒子只受电场力作用，运动过程中电势能增加，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是（　　）A.  B. C.  . D. 【10题答案】【答案】B【解析】【详解】粒子所受电场力方向与电场线在同一直线上，且指向轨迹凹侧。粒子运动过程中电势能增加，则动能减小，电场力对粒子做负功，所以粒子运动到b处时速度方向与电场力方向的夹角大于90°，综上所述可知B正确。故选B。11. 某同学在做探究性实验中，将的两个相同的磁电式电流表A、B放置水平桌面，用导线将两表连接起来，如图所示。他用手顺时针轻轻拨动电表A的指针后放手，发现电表 A、B的指针都发生了偏转。下列关于两个电表受到的安培力说法正确的是（     ）
 A. 电表A、B受到的安培力均做负功B. 电表A、B受到的安培力均做正功C. 电表A受到的安培力做正功，电表B受到的安培力做负功D. 电表A受到的安培力做负功，电表B受到的安培力做正功【11题答案】【答案】D【解析】【详解】由题意可知，A表内线圈切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，克服安培力做功，将机械能转化为电能，这部分电能通过电流传导至B表，使表内线圈受到安培力而偏转，从而又转化为机械能，因此电表A受到的安培力做负功，电表B受到的安培力做正功。故选D。12. 如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面。一导线框 abcdefa 位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P平行。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t＝0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。以a→b→c→d→e→f 为感应电流的正方向，以下四个I-t关系示意图中正确的是（　　）A.  B. C.  D. 【12题答案】【答案】A【解析】【详解】设导线框的速度为v，则在时间内，bc边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流沿负方向，感应电流大小为在时间内，bc边在QR区域内切割磁感线，ed边在PQ区域内切割磁感线，根据右手定则可知两边产生的感应电动势方向相反，且由于切割有效长度相同，所以感应电动势大小相同，则该段时间内回路中感应电流为零；在时间内，ed边在QR区域内切割磁感线，fa边在PQ区域内切割磁感线，根据右手定则可知两边产生的感应电动势方向相同，感应电流方向沿正方向，大小为在时间内，fa边在QR区域内切割磁感线，根据右手定则可知感应电流沿负方向，大小为综上所述可知图像A正确。故选A。二．填空题（共 5 小题，每题 4 分，共 20 分） 13. 热力学温标是英国物理学家______建立的．在热力学温度中，绝对零度是指______．【13题答案】【答案】    ①. 开尔文；    ②. -273；【解析】【分析】明确热力学温度的定义，知道其零点，同时明确热力学温度和摄氏度之间的换算关系．【详解】英国物理学家开尔文提出热力学温标，其中每1k和对应，但其零点为；故答案为开尔文；【点睛】本题考查有关温度的物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．14. 一气泡由湖底向湖面运动，已知湖水越深温度越低，如果水的阻力不计，那么它在上浮过程中做_______运动；请应用物理规律解释这个现象：________。【14题答案】【答案】    ①. 加速度增大的加速直线    ②. 见解析【解析】【详解】[1][2]气泡上浮过程中，压强p减小，温度T升高，由可知，体积V增大，浮力增大，由牛顿第二定律可得可知加速度增大，且与速度方向相同，故气泡上浮过程中做加速度增大的加速直线运动。15. 甲、乙两个完全相同的金属环可绕固定轴旋转，当给以相同初速度开始转动时，由于阻力，经相同时间便停止。若将两金属环置于图中两个匀强磁场中，磁感应强度B大小相等，方向不同，甲环转轴与磁场方向平行，乙环转轴与磁场垂直，如图所示。当甲图中的线圈从图示位置，绕轴转过90°后，磁通量为_______Wb；现在甲乙同时以相同的初速度开始转动后，发现乙环先停下来，请应用物理规律解释这个现象：_________。
 【15题答案】【答案】    ①. 0    ②. 见解析【解析】【详解】[1]题图中，当金属环转动时，甲环一直与磁场方向平行，故穿过金属甲环的磁通量为零；[2]乙环转动过程中，穿过乙环的磁通量不断变化，有感应电流产生，产生感应电流后，环将受到安培力的作用，由于安培力总是阻碍圆环的转动，即总是阻碍圆环与磁场间的相对运动，故乙环先停止运动。16. 如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与阻值为R＝8Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、电键S组成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效电阻RP的关系如图乙所示。则：定值电阻R消耗的最大功率 PRmax＝________W；图乙中Rx＝_________Ω。 【16题答案】【答案】    ①. 8    ②. 20【解析】【详解】[1]滑动变阻器消耗的功率为根据上式可知，当P最大时，有解得且当P最大时，电路中电流为则电源电动势为当RP=0时，通过定值电阻R的电流最大，定值电阻R消耗的功率最大，为[2]当时，滑动变阻器消耗的功率为根据上式可得在同功率下RP的另外一个值为17. 某小组同学应用玻意耳定律测大气压：一端封闭、粗细均匀的玻璃管开口向上竖直放置，用一段长为 29cm 的水银柱封闭了一定质量的空气，空气柱长度 12cm；玻璃管顺时针转过θ＝60°，空气柱长度为 14cm；如图所示。则该处大气压为________cmHg。为了更精确的测量该地大气压强，他们保持管内水银柱长度 h 不变，多次改变玻璃管的倾角θ，测量对应空气柱的长度 L ，记录多组数据；写出函数式，再描点作出图像，利用图像与坐标系的截距能精确地求得大气压强，他们建立的坐标系为：_________。（用符号“θ、 L、h”表示） 【17题答案】【答案】    ①. 72.5    ②. 【解析】【详解】[1]令大气压为p0，截面积为S，当玻璃管竖直放置时，有玻璃管顺时针转过θ＝60°时，有根据玻意尔定律联立解得[2]令大气压为p0，截面积为S，当玻璃管竖直放置时，有玻璃管顺时针转过θ时，有根据玻意尔定律可得 所以建立的坐标系为。三．解答题（共 3 小题，共 40 分） 18. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验通过对宏观量的测量来估测分子的大小。 试回答以下问题： （1）这个实验中主要涉及物理方法有：__________ （2）甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做这个实验，但都发生了操作错误。 ① 甲在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些。 ② 乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的大。 ③ 丙在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，导致计算的面积比实际面积大一些。 请分析：这三位同学的操作错误会导致实验测得的油酸分子直径偏大还是偏小？ 甲：_________ 乙：_________ 丙：_________ （填“偏大”，“偏小”） （3）某小组同学将最终得到的计算结果与其他小组比较，发现自己得到的数据比其他组大几百倍，他们猜测可能是由于以下原因所致， 下列猜测中较为合理的是________。 ① 将油酸酒精溶液的体积直接当作油酸的体积计算。 ② 计算油膜面积时，只数了完整的方格数。 ③ 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开【18题答案】【答案】    ①. 理想化物理模型    ②. 偏大    ③. 偏小    ④. 偏小    ⑤. ①③【解析】【详解】（1）[1] 利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看做紧密排列的球，涉及物理方法理想化物理模型；（2）[2]甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸浓度比计算值小了一些，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，导致所测的分子直径偏大；[3]乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗，一滴油酸酒精溶液的实际体积变大，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大，对应的油膜面积S变大，但体积V还是按原来的算的，导致所测的分子直径d偏小；[4]丙同学在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，导致计算的面积比实际面积大一些，导致所测的分子直径d偏小；（3）[5] ① 将油酸酒精溶液的体积直接当作油酸的体积计算，油酸酒精溶液的体积比油酸的体积大几百倍，该同学得到的数据会比其他组大几百倍；②计算油膜面积时，只数了完整的方格数，面积偏小，测量值偏大，但不可能是其他组的几百倍；③ 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，油膜的面积会小很多，该同学得到的数据可能会比其他组大几百倍。因此选①③。19. 如图所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架，框架宽为L，右端接有两个电阻R，磁感应强度为B，一根质量为m、电阻也为R的金属棒ab以的初速度沿固定框架向左运动，棒与框架的动摩擦因数为μ，框架电阻不计，测得棒在整个运动过程中，外电路上一个电阻R产生的焦耳热为Q，回答下列问题：（1）初始时刻，流过棒ab的感应电流大小和方向； （2）初始时刻，棒ab受到的安培力和加速度； （3）整个过程中，电路内总的焦耳热和棒ab能运动的总距离。 【19题答案】【答案】（1），b→a；（2），水平向右，，水平向右；（3）6Q，【解析】【详解】（1）初始时刻，棒ab产生的感应电动势大小为电路总电阻为初始时刻，流过棒ab的感应电流大小为根据右手定则可知流过棒ab的感应电流方向为b→a。（2）初始时刻，棒ab受到的安培力大小为根据左手定则可知安培力方向为水平向右。设此时棒ab的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有解得方向水平向右。（3）整个过程中，通过两个电阻R的电流时刻相等，且通过ab的电流是通过电阻R电流的2倍，根据焦耳定律可推知ab之外电路产生的焦耳热为2Q，ab产生的焦耳热为4Q，所以整个过程中，电路内总的焦耳热为设棒ab能运动的总距离为s，根据能量守恒定律可得解得20. 如图所示，竖直圆筒固定不动，下方粗筒长度一定，上方细筒足够长；粗筒中A、B 两轻质活塞间封有一定量的理想气体，气柱长l＝22cm。活塞A上方为水银，粗细两筒中水银柱的高度分别为H＝6cm和h＝3cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计。用外力向上托住 B，使之处于平衡状态。若外界大气压始终为 p0＝72cmHg，环境温度为27℃。 （本题按照气体状态出现的先后顺序，状态参量的下标写成 1、2、3……）（1）求图示状态封闭气体的压强 p1； （2）保持温度不变，向上缓慢推动活塞B，粗筒中的水银柱刚好完全进入细筒时，活塞 B上升的距离为10cm；试计算此时封闭气体的压强p2，并求粗筒横截面积为细筒横截面积的几倍？ （3）在第（2）问的基础上，固定活塞B的位置不变，将装置放入57℃的恒温箱中。一段时间后，在细筒上方注入水银，为保证活塞A不向下移动，则注入水银的最大高度h′为多少？ （4）请在p-T图上定量画出气体状态在上述变化的整个过程。（在图像上标注箭头表示气体变化发展的方向）
 【20题答案】【答案】（1）81cmHg；（2）99cmHg，4；（3）9.9cm；（4）【解析】【详解】（1）根据平衡条件可得（2）气体经历等温变化，根据玻意耳定律有解得此时细筒中水银柱的高度为设粗管的面积为S1，细管的面积为S2，则解得（3）设当封闭气体的温度达到57℃时的压强为p3，气体经历等容变化，根据查理定律有解得注入水银的最大高度为（4）气体先保持温度为300K不变，压强从81cmHg升高到99cmHg；再经过等容变化，温度从300K升至330K，压强从99cmHg升高到108.9cmHg，p-T图像如图所示。