2023郧阳中学、恩施高中、随州二中、襄阳三中、沙中学高二下学期4月联考物理试题含解析

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高二下学期四月联考物理试卷

一、选择题：共11小题，每小题4分，共44分。其中8~11为多选题，选不全得2分

1. 下列说法正确的是(           )

A. 电荷的周围既有电场也有磁场，反映了电和磁是密不可分的

B. 由电场强度的定义式可知E的方向决定于q的正负

C. 法拉第首先总结出磁场对电流作用力的规律

D. “电生磁”和“磁生电”都是在变化、运动的过程中才能出现的效应

【答案】D

【解析】

【详解】A．静止的电荷的周围存在电场，运动的电荷周围才能存在磁场，故A错误；
B．电场强度取决于电场本身，与试探电荷无关，故B错误；
C．安培首先总结出磁场对电流作用力的规律，故C错误；
D．“电生磁”和“磁生电”都是在变化、运动的过程中才能出现的效应，故D正确。

故选D。

2. 如果取两个分子相距无穷远时的分子势能为零，平衡距离为r0，则下面说法中正确的有（　　）

A. 当两分子间距在r0和10r0之间时，分子势能一定为负值

B. 当两分子间距为r0时，分子间没有相互作用力

C. 当两分子间距为r0时，分子势能为零

D. 当两分子间距小于r0时，分子势能一定为正值

【答案】A

【解析】

【详解】A．当两分子间距在r0和10r0之间时，分子力表现为引力，则随分子距离增加，分子力做负功，分子势能增加，因无穷远处分子势能为零，可知分子势能一定为负值，选项A正确；

B．当两分子间距为r0时，分子间斥力和引力相等，分子间相互作用力表现为零，选项B错误；

C．当两分子间距为r0时，分子势能最小，但不是为零，选项C错误；

D．当两分子间距小于r0时，分子力表现为斥力，则随分子间距减小，分子力做负功，分子势能增加，分子势能由负值变为正值，选项D错误。

故选A。

3. LC振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图线如图，由图可知（　　）

A. 在t1时刻电路中的磁场能最大 B. 从t1到t2，电路中的电流不断变小

C. 从t2到t3，电容器不断充电 D. 在t4时刻磁场能正在向电场能转化

【答案】C

【解析】

【详解】A．在t1时刻，电路中的q最大，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，故A错误；

B．在t1到t2时刻电路中的q不断减小，说明电容器在不断放电，电路中的电流在不断增加，故B错误；

C．在t2到t3时刻电路中的q不断增加，说明电容器在不断充电，故C正确；

D．在t4时刻电路中的q等于0，说明电容器放电完毕，则电场能最小，故D错误；

故选C。

4. 在绝缘水平面上方均匀分布着方向与水平向右成斜向上的匀强磁场，一通有如图所示的恒定电流I的金属方棒，在安培力作用下水平向右做匀速直线运动。已知棒与水平面间的动摩擦因数。若磁场方向由图示方向开始沿逆时针缓慢转动至竖直向上的过程中，棒始终保持匀速直线运动，设此过程中磁场方向与水平向右的夹角为θ，则关于磁场的磁感应强度的大小B与θ的变化关系图象可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】棒受力如图所示

则

得

所以C正确，ABD错误。

故选C。

5. 如图，在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的恒定的匀强磁场，一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子（重力不计）从AB边的中点O以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°，若B大小可调，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子可能从A点飞出，此时

B. 粒子可能从C点飞出，此时

C. 粒子可能从B点飞出，此时

D. 粒子如果从AB边飞出，在磁场中运动的时间都相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．带负电的粒子受到向右的洛伦兹力，则不可能从A点飞出，选项A错误；

B．若粒子从C点飞出，则粒子运动的半径为

洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

选项B错误；
 

C．粒子运动的轨迹只能与BC相切，则不可能从B点飞出，选项C错误；

D．粒子如果从AB边飞出，在磁场中运动的角度均为240°，则运动的时间都相同，选项D正确。

故选D

6. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，现在电路输入端输入电压，此时电阻和的功率相等，电流表和电压表均为理想电表，电流表的示数为，电压表的示数为，下列说法正确的是（　　）

A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为

C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．由变压器规律可知，电压表的示数为

A错误；

BC．由于电阻和的功率相等，有

得

中电流为

又示数为，由变压器规律可知流过变压器原线圈的电流为

可得电流表的示数为

BC错误；

D．输入端输入电压的最大值为，则有效值，所以电阻

正确。

故选D。

7. 质量为m=1kg圆环套在光滑水平杆上处于静止状态，t=0开始受到一个斜向上与水平方向夹角60°的力F的作用，F的方向保持不变，大小随时间按如图所示变化，g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A. 物体在4s末的速度大小为20m/s

B. 在2s~4s时间内，合外力的冲量为15N∙s

C. 在0~6s时间内，重力与杆的弹力的合力的冲量为0

D. 在2~6s时间内，力F的冲量为40N∙s

【答案】D

【解析】

【详解】A．由动量定理可知

因图像的面积等于冲量，则

可得物体在4s末的速度大小为

选项A错误；

B．在2s~4s时间内，力F的冲量为

圆环受的合力为

则合外力的冲量为7.5N∙s，选项B错误；

C．圆环在竖直方向受重力、杆的弹力和力F的竖直分力作用，三个力的合力为零，冲量为零，即在0~6s时间内，重力与杆的弹力的合力的冲量不为0，选项C错误；

D．在2~6s时间内，力F的冲量为

选项D正确

故选D。

8. 如图xoy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿正x轴方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度 （式中B0为已知量），规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R，t =0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是（ ）

A. 外力为恒力

B. t=0时，外力大小

C. 通过线圈的瞬时电流

D. 经过 ，线圈中产生的电热

【答案】CD

【解析】

【详解】由于磁场是变化的，故切割产生的感应电动势也为变值，安培力也会变力；故要保持其匀速运动，外力F不能为恒力；故A错误；t=0时，左右两边的磁感应强度均为B0，方向相反，则感应电动势E=2B0Lv，拉力等于安培力，即 ，故B错误；由于两边正好相隔半个周期，故产生的电动势方向相同，经过的位移为x=vt；瞬时电动势 ，瞬时电流 ,故C正确；由于瞬时电流成余弦规律变化，故可知感应电流的有效值,故产生的电势 ，故D正确．

9. 如图所示，ACD、EFG为两根相距L的足够长的金属直角导轨，它们被竖直固定在绝缘水平面上，CDGF面与水平面成θ角．两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B．两根质量均为m、长度均为L的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，两金属细杆的电阻均为R，导轨电阻不计．当ab以速度v1沿导轨向下匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动，重力加速度为g．以下说法正确的是(　　)

A. 回路中的电流强度为

B. ab杆所受摩擦力为mgsinθ

C. cd杆所受摩擦力为

D. μ与v1大小的关系为μ＝

【答案】C

【解析】

【详解】A.cd棒不切割磁感线，ab杆产生的感应电动势 E=BLv1，回路中感应电流

I==

故A错误；
B.ab杆匀速下滑，受力平衡条件，则ab杆所受的安培力大小为

F安=BIL=

方向沿轨道向上，则由平衡条件，ab所受的摩擦力大小为

f=mgsin-F安= mgsin-

故B错误；
C.cd杆所受的安培力大小也等于F安，方向垂直于导轨向下，则cd杆所受摩擦力为

f=FN=［mgcos(90-)+F安］=

故C正确；
D.根据cd杆受力平衡得

mgsin（90°-）=

则得与v1大小的关系

=

故D错误．

10. t=0时刻位于坐标原点O的波源沿y轴开始振动，形成沿x轴正方向传播的简谐横波，t=5s时波源停止振动，t=6.5s时0~7m的波形图如图所示，此刻质点P的平衡位置与O点的距离x=4m。下列说法正确的是（　　）

A. 波的周期为2s

B. 0~4s时间内质点P运动的总路程为80m

C. t=0时刻波源的振动方向沿y轴正方向

D. t=7s时刻质点P位于波峰

【答案】AB

【解析】

【详解】A．波源停振后至t=（6.5s-5s）=1.5s的时间内，由图象知波传播了3m，得波速

由图象知波长λ=4m，得周期

故A正确；
B．波传到P点用时间

0~4s时间内质点P振动2s，则运动的总路程为4A=80m，选项B正确；

C．因波源振动5s生成2.5个波长的波形，即t=6.5s时波已经传到了x=13m的位置，根据波形图可知，波传到x=13m处的质点时，振动方向向下，可知t=0时刻波源的振动方向沿y轴负方向，选项C错误；

D．t=7s时刻，即波在图示波形的基础上再传播0.5s，即传播1m，可知此时刻质点P位于平衡位置，选项D错误。

故选AB。

11. 一定质量的理想气体保持压强为p不变，测得气体在0℃时的体积为V0，10℃时的体积为V1，20℃时的体积为V2，则下列说法正确的是（　　）

A.

B.

C. 气体温度从0℃升高到20℃的过程中，气体对外界做的功为

D. 随温度的升高，单位时间撞击容器壁单位面积的分子数增加

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．一定质量的理想气体保持压强p不变，根据盖-吕萨克定律有

根据热力学温度和摄氏温度关系有

，，

解得

，

故A正确，B错误；

C．气体温度从0℃升高到20℃，气体压强保持不变，体积增大，气体对外界做的功为

故C正确；

D．气体温度升高，分子的平均动能增大，气体体积增大，压强不变，单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数减少，故D错误。

故选AC。

二、非选择题：共56分

12. （1）在用油膜法估测分子大小实验中，已知纯油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为m，一滴油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为S，阿伏加德罗常数为NA，则油酸分子的直径为______；一滴油酸含有的分子数量为______；

（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3的溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，测出这一薄层的面积为0.2m2，由此可估测油酸分子的直径为______。

A．2×10-10m    B．2×10-9m    C．5×10-10m    D．5×10-9m

【答案】    ①.     ②.     ③. C

【解析】

【详解】（1）[1]一滴油酸的体积为

一滴纯油酸油膜最大面积为S，则油酸分子直径

[2]一滴油酸的摩尔数为

分子数为

（2）[3]1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为

油膜分子单分子油膜，根据

故选C。

13. 在用双缝干涉测光的波长的实验中,准备了下列器材:

A.白炽灯  B.双缝片  C.单缝片  D.滤光片  E.毛玻璃光屏

(1)把以上器材安装在光具座上,自光源起合理的顺序是______(填字母).

(2)在某次实验中,用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹,利用测量头上的分划板确定其中亮条纹a、c的位置,如下图所示,表示a条纹位置(图甲)的手轮读数为______mm,表示c条纹位置(图乙)的手轮读数为______mm.

(3)如果上述实验中双缝到光屏的距离为0.500 m,所用的是双缝间距为0.18 mm的双缝片,则实验中所用单色光的波长为______m(结果保留两位有效数字).

【答案】    ①. ADCBE    ②. 1.790    ③. 4.940    ④. 5.7×10-7

【解析】

【详解】（1）为获取单色线相干光源，白炽灯光源后面要有滤光片、单缝、双缝，最后为毛玻璃屏，所以合理顺序为ADCBE．

（2）图甲主尺刻度1.5mm，分尺刻度：，所以图甲读数：1.790mm；

图乙主尺刻度4.5mm，分尺刻度：，所以乙图读数：4.940mm．

（3）根据螺旋测微器读数可知：两亮纹间距：，根据可得：

14. 如图所示，有一厚度不计的圆柱形容器，如图为其正中截面，其底面半径为R，高为。在底面的中心处有一点光源S，容器上表面的边缘为P。若容器内倒入某种液体，倒入深度为，S发出的光射向液体上表面，当入射角为30°时，恰能射到P点。求：

（1）该液体的折射率n；

（2）光从S到P所用的时间t（真空中光速为c）。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）S发出的光传播路径如图所示

由几何关系可得

则

该液体的折射率

（2）光在液体中的传播速度为

光在液体中传播时间为

光在空气中传播时间为

光从S到P所用的时间

15. 如图所示，高度h=0.45m的弧形导轨与平直导轨平滑连接，轨道宽度为l=0.5m；在虚线右侧的平直导轨部分有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B=1T。质量为m2=0.2kg、长为l、电阻为R2=1Ω的导体棒cd垂直放置在直导轨上，质量为m1=0.1kg、长为l、电阻为R1=0.5Ω的导体棒ab从弧形轨道顶端由静止释放，两导体棒最终相对静止，此过程中两导体棒没有接触。不计一切摩擦，g=10m/s2，求：

（1）从开始释放ab到两导体棒相对静止的过程中，导体棒ab中产生的焦耳热Q1；

（2）从ab进入磁场到两导体棒相对静止的过程中，ab相对cd发生的位移s。

【答案】（1）0.1J；（2）1.2m

【解析】

【详解】（1）ab滑到底端时由机械能守恒定律可知

可得

v0=3m/s

导体棒ab进入磁场后，两棒动量守恒，相对静止时的共同速度为v，则

m1v0=(m1+m2)v

解得

v=1m/s

系统产生的焦耳热

导体棒ab中产生的焦耳热

（2）对cd棒由动量定理

解得

16. 如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限中有两个全等的直角三角形区域Ⅰ和Ⅱ，充满了方向均垂直纸面向里的匀强磁场，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B0，区域Ⅱ的磁感应强度大小可调，C点坐标为（4L，3L），M点为OC的中点。质量为m、带电荷量为-q的粒子从C点以平行于y轴的方向射入磁场Ⅱ中，速度大小为，sin37°=0.6，不计粒子所受重力，求：

（1）若粒子无法进入区域Ⅰ中，求区域Ⅱ磁感应强度的大小范围；

（2）若粒子恰好不能从AC边射出，求区域Ⅱ磁感应强度的大小；

（3）若，粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中各环绕一次后通过M点，求区域Ⅱ的磁感应强度的大小以及粒子从C到M的时间（计算结果用分数和t0表示，分数需化简到最简结果）。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子速度一定的情况下，磁场强度越小，轨迹半径越大，当运动轨迹恰好与x轴相切时，恰好能进入I区域，如图所示

粒子不能进入I区时，粒子运动半径：r0>3L，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

已知

解得

（2）若粒子在区域II中的运动半径R较小，则粒子会从AC边射出磁场，恰好不从AC边射出时满足∠O2O1Q=2θ，如图所示

粒子在区域I中的运动半径为

又

解得

粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

（3）粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中各环绕一次后通过M点，由几何关系可得

解得

由牛顿第二定律得

解得

由几何关系可知粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中运动的圆心角都为

由

可得粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中运动的时间分别为

粒子从C到M的时间