2022-2023学年湖北省孝感市高二下学期期中物理试题-普通用卷

2022-2023学年湖北省孝感市高二下学期期中物理试题

1.  十四届全国人大一次会议于2023年3月5日在北京隆重召开，世界各地观众都能通过电视信号收看到大会实况。关于电磁波，下列说法正确的是(    )

A. 麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验捕捉到了电磁波
B. 遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大
C. 电磁波在真空中的传播速度与频率有关，频率越高，传播速度越大
D. LC电路振荡电路发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性

2.  下列是关于布朗运动扩散现象的四幅图片，关于这些图片的说法错误的是(    )

A. 图甲中连接小颗粒位置的折线不代表小颗粒的实际运动情况
B. 图乙中墨汁和水彼此进入对方，温度越高扩散越快，说明扩散快慢与温度有关
C. 图丙中液溴变成溴蒸气，说明扩散现象只能在同种物质的不同状态之间发生
D. 图丁说明扩散现象能在固体之间发生

3.  如图为一定质量的理想气体的图像，该气体经历了从的状态变化，图中ab连线平行于V轴，ac是双曲线的一部分，bc连线通过坐标原点O，则三个状态下的压强满足(    )

A.  B.  C.  D.

4.  如图甲所示，abcd是匝数为10匝、边长为20cm、总电阻为的正方形闭合导线圈，线圈平面垂直与匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是(    )

A. 导线圈中产生的是正弦式交变电流
B. 内感应电流的方向为adcba
C. 在内通过导线横截面的电荷量为
D. 该交流电的电压有效值为

5.  利用电容传感器可检测矿井渗水及时发出安全警报，如图所示是一种通过电容传感器检测矿井中液面高低的仪器原理图，矿井水中掺杂有杂质可视为导电液体，根据该探究装置下列说法正确的是(    )
 

A. 水面升高，则电容器的介电常数变大
B. 水面升高，则电容器的两极板之间的间距在变大
C. 若G中有从a到b的电流，说明矿井出现渗水增加
D. G的示数越小说明矿井水位越低

6.  如图所示，在空间中存在两个相邻的有界匀强磁场，磁场的强度大小相等、方向相反，宽度为 L。矩形闭合线圈的宽度也为L，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域。规定电流方向逆时针为正、磁场垂直纸面向里为正。以线框刚进入磁场时开始计时，能正确反映线圈中感应电流 I、安培力F、线圈产生的热量Q、线圈的磁通量随时间变化的图像的是(    )

A.  B.
C.  D.

7.  某监测动车运动速度的装置如图甲所示，平直轨道中央放置有宽20cm匝数为50的长方形线圈，在动车底部中央固定一磁铁，能产生宽、方向垂直动车底部所在平面向下、磁感应强度大小为的矩形匀强磁场。动车经过线圈上方时线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示，线圈电阻忽略不计。关于动车经过线圈时的运动情况的描述，下列说法正确的是(    )
 

A. 磁场进入线圈时b端电势高
B. 动车以的加速度做匀加速直线运动
C. 磁铁刚运动到线圈处时动车的速度大小为
D. 线圈沿铁轨方向的长度约为12 m

8.  某智能手机充电器的内部电路如图所示，主要由氮化镓开关管和一个变压器构成。工作时 ab端输入恒定的电压U，通过氮化镓开关管高频率的通断，使变压器cd端获得如图乙所示的输入电压u，则(    )

A. 增加开关管的通断频率，cd端输入电压的有效值增加
B. cd端输入电压的有效值为
C. 若氮化镓开关管因故障短路， ef端无输出电压
D. 若氮化镓开关管因故障短路，ef端仍有输出电压

9.  如图所示是分子间作用力随分子间距离r的变化图像，下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是(    )
 

A. 时，分子间只存在斥力
B. 时，随着分子间距离的增大，引力和斥力的大小均减小
C. 时，随着分子间距离的减小，分子势能一直增大
D. 时，随着分子间距离的增大，分子势能一直增大

10.  物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为Lx。某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势，内阻不计，实验室某日的光照强度随时间变化曲线如图，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是(    )

A. 为定值电阻，为光敏电阻
B. 照度越大，该电路控制开关两端的电压越小
C. 若将定值电阻的阻值变为，该天后该系统即可工作
D. 该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短

11.  电动车制动能量再生技术对提升纯电动车能量回收利用率、增加纯电动车的续驶里程有着重大意义。行驶过程中电能驱动车轮，再生制动时车轮带动线圈转动给电池充电，完成能量的回收。某品牌的纯电动车工作在再生制动状态下的电路如图所示， R是能量回收电路中的等效电阻。若电动机驱动匀速行驶时，单位时间内消耗的电能单位为与汽车功率P成线性关系，即、d为未知常数，汽车行驶时所受阻力为。单位行程内耗电为单位，线圈的电阻忽略不计，下列说法正确的是(    )
 

A. 再生制动能有效缩短刹车距离
B. 制动速度越大，发电机线圈转动一周经过 R的电荷量更多
C. 单位时间内消耗的电能与速度大小v成线性关系
D. 当时，单位行程耗电量最小

12.  在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，每油酸酒精溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为80滴。把1滴这样的溶液滴入盛水的且表面撒有痱子粉浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如下图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm。

油酸膜的面积为__________。

按以上实验数据估测油酸分子的直径为__________保留2位有效数字。

某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小，可能是由于__________。

A.油酸未完全散开

B.油酸酒精溶液中含有大量酒精

C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格

D.在测定1mL油酸酒精溶液有多少滴时，滴数多数了10滴

13.  某同学利用电流传感器探究电容器对电感和电阻的放电情况。电路图如图甲所示，电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。

第一次探究中该同学先将开关投掷1，待电路稳定后再掷向3，得到的电流图像如图乙所示，该同学从图像的面积小格子的个数计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是(    )

A.若已知电源电动势，可知该电容器的电容

B.若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短

C.电阻R增加，图像的面积将增大

D.电容器在放电过程中，两端电压保持不变

第二次探究中，该同学先将开关掷向1，待电路稳定后再掷向2，探究 LC振荡电路的规律。

①若仅将电源电动势增大，则LC振荡电路的频率将__________填“增大”、“减小”或“不变”

②若已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L，为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，为纵坐标的坐标纸上，如图中用“●”表示作图点。

③根据图中给出的数据点作出与C的关系图线;

④求得L的值是__________H。

14.  如图所示，导热良好的气缸用质量不计横截面积为 S的光滑活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下表面与气缸底部之间的距离为 L。气缸底部有一体积不计的电阻丝，在活塞上放一重物，活塞平衡时下表面距离气缸底部的高度为。已知大气压强为，环境温度为，重力加速度为g。
 

求重物的质量;

加热电阻丝缓慢升高气体的温度，求当活塞回到原位置时，气体的温度

15.  如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的每根电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
 

交流发电机产生电动势的最大值

输电线路上损耗的电功率

若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻 r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。

16.  如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为 L。导轨间有匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向竖直向上。初始时刻，金属杆 M以初速度向右运动，金属杆 N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。金属杆M、N材料相同且粗细均匀，两金属杆的长度为L，质量均为m，每根金属棒的电阻都是R，导轨的电阻忽略不计，忽略感应电流产生的磁场，两金属杆始终未相撞。
 

、N的最终速度和金属棒M产生的焦耳热

、N之间的最小距离

若将金属杆M的质量变成原来的k倍，金属杆的材料和长度不变，仍在原位置以相同初速度向右运动，求 M、N不相撞的最小距离。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】

【分析】

本题考查了电磁波的物理学史、电磁波谱、电磁波的传播速度以及如何有效发射电磁波等知识，比较简单，要求同学们重视基础知识的学习与积累。

【解答】

A、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误；
B、红外线的频率比X射线的频率小，故B错误；
C、电磁波在真空中的传播速度都是，与频率无关，故C错误；
D、要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，并且必须是开放电路，故D正确。
故选D。

2.【答案】C 

【解析】

【分析】 布朗运动实验记录图为小颗粒各时刻位置的连线;扩散快慢与温度有关，温度越高扩散越快;不同物质之间，由于分子的运动，总会存在着扩散现象。本题关键掌握扩散现象的本质与布朗运动的实验细节。
【解答】
A.布朗运动实验中记录的小颗粒每经过一定时间的位置，则实验中记录的折线表示的是小颗粒各时刻位置的连线，不代表小颗粒的实际运动情况，A正确；

B.图乙中墨汁和水彼此进入对方，温度越高扩散越快，说明扩散快慢与温度有关，B正确；

C.不同物质之间，由于分子的运动，总会存在着扩散现象，只是快慢不同受温度、物体形态等因素影响，如墙角放一堆煤，墙及墙体内都会变黑，所以扩散现象不仅存在于液体与液体、气体与液体、气体与气体之间，同样也存在于固体与固体、气体与固体、液体与固体之间，C错误；

D.图丁说明扩散现象能在固体之间发生，D正确。

本题选说法错误项，故选C。

3.【答案】B 

【解析】由  可知

故  图像中的等压线为过原点的一次函数，斜率越大压强越小，故  。

故选B。

4.【答案】D 

【解析】解：根据法拉第电磁感应定律，和的磁感应强度变化率分别为，，代入数据可以得到，，所以不是正弦交流电，A错误；
B、根据楞次定律可知，内线圈的磁通量减小，根据“增反减同”可知感应电流的方向为 abcda， B错误；
C.感应电流，电荷量，故C错误；
D.该交流电的电压有效值有，解得，D正确。
故选：D。
根据法拉第电磁感应定律计算出不同阶段的电动势的大小，结合电流的定义式和有效值的计算公式完成解答。
本题主要考查了法拉第电磁感应定律，楞次定律，熟悉公式并代入数据解答即可，整体难度不大。
 

5.【答案】C 

【解析】

【分析】

本题考查电容器在生活中的应用，明确电容传感器的两极板为金属芯线和导电液体，根据分析电容的变化，根据判断电容器是充电还是放电，从而判断出电流的方向。

【解答】

AB、该电容传感器的两极板为金属芯线和导电液体，所以介电常数不变，两极板的距离不变，水面上升说明极板间的正对面积变大， AB错误;
C、当矿井出现渗水时，水面升高，正对面积变大，根据可知电容器的电容变大，根据可知带电量增大，因此电容器充电，电流的方向为， C正确;
D、水面稳定时，电容器的电容保持不变，因此电路中电流为零，所以 G的示数越小不能说明矿井水位的变化，D错误。
故选C。

6.【答案】C 

【解析】

【分析】

对于电磁感应现象中的图象问题，经常是根据楞次定律或右手定则判断电流方向，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求解感应电流随时间变化关系，然后推导出纵坐标与横坐标的关系式，由此进行解答，这是电磁感应问题中常用的方法和思路。

【解答】

A、开始时，，所用时间，根据右手定则可知感应电流方向为逆时针正，当线框右侧进入右侧磁场时，，，感应电流方向为顺时针负，当线框左侧进入右侧磁场时，，所用时间，感应电流方向为逆时针正，如下图所示：

故A错误；
C、开始时，安培力为，所用时间，当线框右侧进入右侧磁场时，，所用时间，
当线框左侧进入右侧磁场时，，所用时间，安培力一直是阻力，如下图所示：

故C正确；
B、根据功能关系可知，克服安培力做的功转化为系统的焦耳热，开始时，所用时间，
当线框右侧进入右侧磁场时，，所用时间，
当线框左侧进入右侧磁场时，，所用时间，
如下图所示：

故B错误；
D、磁通量先垂直纸面向里增大正，当线框右侧进入右侧磁场时，开始减小，当线框右侧到达右侧磁场中线时，磁通量恰好减小为零，然后继续反向增大方向为负，当线框左侧进入右侧磁场时，磁通量又开始减小最终为零，如下图所示：

故D错误。
故选C。

7.【答案】B 

【解析】

【分析】

本题考查动生电动势，右手定则等知识，使用右手定则判断电势高低时，注意四指所指的方向即为电势高的方向。
线框的一条边切割磁感线，感应电动势为。结合图像乙电压随时间均匀变化，说明速度均匀变化，即做匀加速直线运动。

【解答】

A、根据右手定则可知，故A错误;
C、时，根据，解得，故C错误；
B、时，根据，解得，则，故B正确；
D、，故D错误。
故选B。

8.【答案】BC 

【解析】

【分析】
根据交变电流的规律求出电压的有效值，cd端电压恒定不变，不能产生互感效果。
【解答】

由图乙可知，在周期T内只有一半时间cd端电压为U，若cd端接定值电阻R，由电压有效值定义

得，A错误，B正确；

若氮化镓开关管因故障短路，cd端电压恒定不变，不能产生互感效果，ef端无输出电压，C正确，D错误。

故选BC。

9.【答案】BCD 

【解析】

【分析】

本题考查分子力与分子势能。时，分子间的作用力F表现为斥力;当时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置;当时，分子间的作用力F表现为引力。
结合分子力做正功时，分子势能减小，分子力做负功时，分子势能增大来分析。

【解答】

A、时，分子间引力和斥力同时存在，只不过是斥力大于引力，故合力表现为斥力，故 A错误；
B、时，随着分子间距离的增大，引力和斥力的大小均减小，斥力减小的更快，故B正确；
C、时，分子力表现为斥力，随着分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能一直增大，故 C正确；
D、时，分子力表现为引力，随着分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能一直增大，故 D正确。
故选BCD。

10.【答案】BD 

【解析】

【分析】
本题考查动态电路，首先要明确照度越小，光敏电阻的阻值越大，同时掌握串联分压原理即可解题，体现了物理知识与生活相结合。
【解答】
A.根据表格数据可知照度越小，光敏电阻的阻值越大，而图甲电路照度越小，电压应该越大，从而保证照明系统工作，根据串联分压原理可知为光敏电阻，所以为定值电阻，故A错误；

B.照度越大，光敏电阻阻值越小，根据串联分压原理可知控制开关两端的电压越小，故 B正确；

C.将的定值电阻接入电路时，时，照度升至，此时光敏电阻的阻值为，电源电动势为3V，根据串联电路分压关系式可得，光敏电阻两端的电压，后，照度变大，变小，分压变小小于，则照明灯不工作，故C错误；
D.该电路中定值电阻阻值越大，根据串联分压原理可知的阻值需要更大一些才能使其分压达到2V，则照度更小时才会工作，结合图乙可知该天的照明系统工作的时间变短，故D正确。
故选BD。

11.【答案】AD 

【解析】

【分析】

本题是信息给予题，要能从题干中获取有用信息，明确线圈转动一周过程中通过R的电荷量与磁通量的变化量有关，与转动快慢无关。明确电动车匀速行驶时，阻力与牵引力平衡，根据题给公式结合力的瞬时功率公式分析求解。

【解答】

A 通过控制再生制动力来使线圈转动，线圈的安培力会阻碍线圈的转动，因此会缩短制动距离， A正确;
B.线圈转动一圈，产生的电荷量相同，所以 B错误；
设汽车阻力为f，由题意知，
，
单位时间内消耗的电能，
，
由单位行程内耗电关系得，
即，
，
，
所以当时，单位行程耗电量最小，C错误，D正确。
故选AD。

12.【答案】均可；均可； 

【解析】

【分析】
本实验的模型是不考虑油酸分子间的空隙，采用估算的方法求面积，肯定存在误差，但本实验只要求估算分子大小，数量级符合要求就行了。
采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数：面积超过正方形一半算一个，不足一半的不算，数出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油酸膜的面积；
根据浓度按比例算出纯油酸的体积；把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，由求出油酸分子直径；
用油膜法估测分子直径实验原理是：让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，根据此原理分析误差。
【解答】
根据题图，数得格子数约为116个，那么油膜面积是；  
每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积；把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙， 则油酸分子直径；
计算油酸分子直径的公式是，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。

A.油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故A错误；

B.计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，故B错误；

C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C错误；

D.计算时把向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴，浓度降低，则d偏小，故D正确。
故选D。

13.【答案】；
①不变；
③
④ 

【解析】

【分析】本题为利用电流传感器探究电容器的对电感和电阻的放电情况实验。
当电容器与电源相连时，电容器充电，再拨向另一个开关时，电容器放电。充电或者放电过程电流都逐渐变小到零，充电过程电容器电压增大后趋于稳定，放电过程电容器电压逐渐减小为零。图像与坐标轴围成的面积表示电荷量。通过电容的定义式可求电容器电容C。
掌握LC振荡电路的周期公式，据此得出的关系式，结合图像分析斜率的物理意义即可求出C。
【解答】、电容器电荷量Q通过图像面积求出，若已知电源电动势E，则有，可求出电容器的电容C，故A正确；
B、若只增大电阻箱R的阻值，放电电流会减小，导致电容器放电的时间将变长，故 B错误；
C、电阻R增加，电容器的带电量不变，图像的面积不变，故C错误；
D、电容器在放电过程中，两端电压逐渐减小，故 D错误。
故选A。
①LC振荡电路的频率为，与电源电动势无关，故频率不变。
③作图如下：

④根据，则，所以的斜率为，
则有，
解得。  

14.【答案】解：放重物后，气体压强
气体做等温变化，
联立解得；
初始时刻气缸内气体的温度，
缓慢升高气体温度，活塞缓慢上升，气体做等压变化，
解得。 

【解析】本题考查气缸类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。
 

15.【答案】解：根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为：，
得：；
设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有：
，
根据理想变压器的变流比可知：，得 ，
所以输电线路上损耗的电功率为：；
根据理想变压器的的变压比可知：，得
升压变压器副线圈两端电压：
又，可得：
交流发电机线圈电阻r上电压，
升压变压器副线圈电流关系，
内阻r上的热功率，
所以。 

【解析】根据正弦式交变电流产生的规律，确定电动势的最大值。
根据变压器的变流比，确定输电线上的电流，进一步确定损耗的电功率。
根据变压器的变压比确定升压变压器的输入电流，计算线圈内阻消耗的热功率，进一步求解比值。
此题考查了正弦式交变电流的产生规律和变压器的工作原理，解题的关键是明确变压器的变流比和变压比，并灵活运用。
 

16.【答案】解：、N之间动量守恒有，解得，
对M、N组成的系统，根据能量守恒有，
得到，
金属棒M产生的焦耳热；
对N由动量定理有，
，
，
，
联立可得；
由于金属棒的质量，因此金属棒 M的体积变为原来的k倍，因此横截面积：，
由电阻的决定式，可得，
与N之间由动量守恒定律可得，
对N棒由动量定理有，
解得。 

【解析】本题考查电磁感应中的双杆切割磁感线问题，此类模型解题方法：判断双杆组成的系统是否动量守恒，如果满足动量守恒，那么使用动量守恒定律和能量守恒定律分析求解。如果动量不守恒，往往先判断双杆最终的运动状态。
一般要分别对双杆使用动量定理求出双杆最终的速度，然后再结合能量守恒定律分析解题。注意在双杆问题中，最常用的解题方法是动量定理。