山东省淄博第五中学2022-2023学年高二物理下学期期中试题(Word版附解析)
展开2022—2023学年度下学期期中阶段检测
(高二物理试题)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是一种非晶体。下列关于玻璃 的说法正确的有( )
A. 没有固定的熔点 B. 天然具有规则的几何形状
C. 沿不同方向的导热性能不相同 D. 分子在空间上周期性排列
【答案】A
【解析】
【详解】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的,叫“各向同性”。它没有固定的熔点。
故选A。
2. 一正弦式交变电流的i - t图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 在t0.4 s时电流改变方向 B. 该交变电流的周期为0.5 s
C. 该交变电流的表达式为 D. 该交变电流的有效值为
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.由图可知t0.4 s时电流为正方向最大,电流方向没有发生变化,故A错误;
B.由图可知,该交变电流的周期为T=0.4s,故B错误;
C.由图可知,电流的最大值为,角速度为
故该交变电流的表达式为
故C正确;
D.该交变电流的有效值为
故D错误。
故选C。
3. 如图所示,一定质量的理想气体分别经历和两个过程,其中为等温过程,状态b、c的体积相同,则( )
A. 状态a的内能大于状态b B. 状态a的温度高于状态c
C. 过程中气体吸收热量 D. 过程中外界对气体做正功
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于a→b的过程为等温过程,即状态a和状态b温度相同,分子平均动能相同,对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能,故A错误;
B.由于状态b和状态c体积相同,且,根据理想气体状态方程
可知,又因为,故,故B错误;
CD.因为a→c过程气体体积增大,气体对外界做正功;而气体温度升高,内能增加,根据
可知气体吸收热量;故C正确,D错误;
故选C。
4. 如图所示,密封的矿泉水瓶中,距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中,小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶,小瓶下沉到底部;松开后,小瓶缓慢上浮,上浮过程中,小瓶内气体( )
A. 内能减少
B. 对外界做正功
C. 增加的内能大于吸收的热量
D. 增加的内能等于吸收的热量
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.由于越接近矿泉水瓶口,水的温度越高,因此小瓶上浮的过程中,小瓶内温度升高,内能增加,A错误;
B.在小瓶上升的过程中,小瓶内气体的温度逐渐升高,压强逐渐减小,根据理想气体状态方程
气体体积膨胀,对外界做正功,B正确;
CD.由AB分析,小瓶上升时,小瓶内气体内能增加,气体对外做功,根据热力学第一定律
由于气体对外做功,因此吸收的热量大于增加的内能,CD错误。
故选B。
5. 如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线,该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程,并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知( )
A. 钠的逸出功为 B. 钠的截止频率为
C. 图中直线的斜率为普朗克常量h D. 遏止电压与入射光频率成正比
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据遏止电压与最大初动能的关系有
根据电效应方程有
当结合图像可知,当为0时,解得
A正确;
B.钠的截止频率为,根据图像可知,截止频率小于,B错误;
C.结合遏止电压与光电效应方程可解得
可知,图中直线的斜率表示,C错误;
D.根据遏止电压与入射光的频率关系式可知,遏止电压与入射光频率成线性关系,不是成正比,D错误。
故选A。
6. 氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上,下列说法正确的是( )
A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低
C. 从能级跃迁到能级需吸收的能量
D. 能级的氢原子电离至少需要吸收的能量
【答案】C
【解析】
【详解】A.大量氢原子处于能级跃迁到最多可辐射出种不同频率的光子,故A错误;
B.根据能级图可知从能级跃迁到能级辐射的光子能量为
从能级跃迁到能级辐射的光子能量为
比较可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射光子频率高,故B错误;
C.根据能级图可知从能级跃迁到能级,需要吸收的能量为
故C正确;
D.根据能级图可知氢原子处于能级的能量为-1.51eV,故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量,故D错误;
故选C。
7. 血压仪由加压气囊、臂带,压强计等构成,如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带,压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值,充气前臂带内气体压强为大气压强,体积为V;每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中,经5次充气后,臂带内气体体积变为,压强计示数为。已知大气压强等于,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据玻意耳定律可知
已知
,,
代入数据整理得
故选D。
8. 输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3,输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r,负载R的阻值为。开关S接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1,R上的功率为;接2时,匝数比为1∶2,R上的功率为P。以下判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】当开关S接1时,左侧变压器次级电压
电阻R上的电压,即右侧变压器的次级电压
电流
则右侧变压器初级电压
电流
则
当开关S接2时,设输电电流为I,则右侧变压器的次级电流为0.5I;右侧变压两边电压关系可知
解得
则R上的功率
故选D。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程到达状态b,再经过等温过程到达状态c,直线过原点。则气体( )
A. 在状态c的压强等于在状态a的压强
B. 在状态b的压强小于在状态c的压强
C. 在的过程中内能保持不变
D. 在的过程对外做功
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】AB.根据
可知,因直线ac过原点,可知在状态c的压强等于在状态a的压强,b点与原点连线的斜率小于c点与原点连线的斜率,可知在状态b的压强大于在状态c的压强,选项A正确,B错误;
C.在的过程中温度不变,则气体的内能保持不变,选项C正确;
D.在的过程中,气体的体积不变,则气体不对外做功,选项D错误。
故选AC。
10. 如图所示,水平地面(平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,平行于y轴,平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有( )
A. N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同
B. 线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变
C. 线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流
D. 线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等
【答案】AC
【解析】
【详解】A.依题意,M、N两点连线与长直导线平行、两点与长直导线的距离相同,根据右手螺旋定则可知,通电长直导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等,方向相同,故A正确;
B.根据右手螺旋定则,线圈在P点时,磁感线穿进与穿出在线圈中对称,磁通量为零;在向N点平移过程中,磁感线穿进与穿出线圈不再对称,线圈的磁通量会发生变化,故B错误;
C.根据右手螺旋定则,线圈从P点竖直向上运动过程中,磁感线穿进与穿出线圈对称,线圈的磁通量始终为零,没有发生变化,线圈无感应电流,故C正确;
D.线圈从P点到M点与从P点到N点,线圈的磁通量变化量相同,依题意P点到M点所用时间较从P点到N点时间长,根据法拉第电磁感应定律,则两次的感应电动势不相等,故D错误。
故选AC。
11. 如图(a)所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定,顶端接有阻值为R的电阻,垂直导轨平面存在变化规律如图(b)所示的匀强磁场,t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内,金属棒水平固定在距导轨顶端L处;t=2t0时,释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻不计,则( )
A. 在时,金属棒受到安培力的大小为
B. 在t=t0时,金属棒中电流的大小为
C. 在时,金属棒受到安培力的方向竖直向上
D. 在t=3t0时,金属棒中电流的方向向右
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB.由图可知在0~t0时间段内产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律有此时间段的电流为
在时磁感应强度为,此时安培力为
故A错误,B正确;
C.由图可知在时,磁场方向垂直纸面向外并逐渐增大,根据楞次定律可知产生顺时针方向的电流,再由左手定则可知金属棒受到的安培力方向竖直向上,故C正确;
D.由图可知在时,磁场方向垂直纸面向外,金属棒向下掉的过程中磁通量增加,根据楞次定律可知金属棒中的感应电流方向向左,故D错误。
故选BC。
12. 如图,在平面直角坐标系的第一象限内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的点,以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场,设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时,粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则( )
A. 粒子一定带正电
B. 当时,粒子也垂直x轴离开磁场
C. 粒子入射速率为
D. 粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】A.根据题意可知粒子垂直轴离开磁场,根据左手定则可知粒子带正电,A正确;
BC.当时,粒子垂直轴离开磁场,运动轨迹如图
粒子运动的半径为
洛伦兹力提供向心力
解得粒子入射速率
若,粒子运动轨迹如图
根据几何关系可知粒子离开磁场时与轴不垂直,B错误,C正确;
D.粒子离开磁场距离点距离最远时,粒子在磁场中的轨迹为半圆,如图
根据几何关系可知
解得
D正确。
故选ACD
三 、 非选择题(共60分)
13. 测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法。
在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,向0.25 mL油酸中加入酒精后得到250 mL的溶液。用滴管吸取这种溶液向小量筒中滴入,滴入50滴溶液后,溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸酒精溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图所示。坐标格中每个小正方形方格的大小为2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积是___________cm2,由此估算出油酸分子的直径是___________m(结果保留一位有效数字)。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]由图可知,大约总共有65个格,因此油膜的面积
[2]油膜分子的体积为
可得油膜分子的直径为
14. 霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH为霍尔电压,且满足UH=k,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与___________(选填“M”或“N”)端通过导线相连。
②已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如表所示。
I/10-3A | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 |
UH/10-3V | 1.1 | 1.9 | 3.4 | 4.5 | 6.2 | 6.8 |
根据表中数据在给定坐标纸上画出UH-I图线___________,利用图线求出该材料的霍尔系数为___________×10-3V·m·A-1·T-1(保留2位有效数字)。
③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路。S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流自Q端流入,P端流出,应将S1掷向___________(选填“a”或“b”),S2掷向___________(选填“c”或“d”)。
【答案】 ①. M ②. ③. 1.5×10-3(1.2×10-3~1.8×10-3均可) ④. b ⑤. c
【解析】
【详解】①[1]如图甲所示,半导体中电流由P流向Q,根据左手定则,正电荷移向M端,负电荷移向N端,把半导体看成电源,M端为电源的正极,故电压表的“+”接线柱与M端导线相连;
②[2]画出UH-I图线如图
[3]根据公式
得图像的斜率
代入数据解得
③[4][5]如图乙所示,使电流从Q端流入,P端流出,即Q端接电源正极,P端接电源负极,所以S1掷向b,S2掷向c。
15. 如图甲所示,匝的线圈(图中只画了2匝),电阻,其两端与一个的电阻相连,线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
(1)判断通过电阻的电流方向;
(2)求线圈产生的感应电动势;
(3)求电阻两端的电压。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据图像可知,线圈中垂直于纸面向里的磁场增大,为了阻碍线圈中磁通量的增大,根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外,根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向,所通过电阻的电流方向为。
(2)根据法拉第电磁感应定律
(3)电阻两端的电压为路端电压,根据分压规律可知
16. 如图,容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中;两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通:汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和、环境压强保持不变,不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。
(1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度;
(2)将环境温度缓慢改变至,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)因两活塞的质量不计,则当环境温度升高时,Ⅳ内的气体压强总等于大气压强,则该气体进行等压变化,则当B中的活塞刚到达汽缸底部时,由盖吕萨克定律可得
解得
(2)设当A中的活塞到达汽缸底部时Ⅲ中气体的压强为p,则此时Ⅳ内的气体压强也等于p,设此时Ⅳ内的气体的体积为V,则Ⅱ、Ⅲ两部分气体被压缩的体积为V0-V,则对气体Ⅳ
对Ⅱ、Ⅲ两部分气体
联立解得
17. 如图,两平行光滑长直金属导轨水平放置,间距为L。区域有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向上。初始时刻,磁场外的细金属杆M以初速度向右运动,磁场内的细金属杆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。两杆的质量均为m,在导轨间的电阻均为R,感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。
(1)求M刚进入磁场时受到安培力F的大小和方向;
(2)若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为,求:
①N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量q;
②初始时刻N到的最小距离x;
【答案】(1),水平向左;(2)①;②
【解析】
【详解】(1)依题意,当M进磁场时所受的安培力为
所以
根据左手定则可知,M刚进入磁场时受到的安培力的方向水平向左;
(2)①从M进入磁场到N棒以离开磁场的过程,根据动量定理可得
所以
②设两杆在磁场中相对靠近的位移为,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律,有
整理可得
联立可得
若两杆在磁场内刚好相撞,初始时刻N到的最小距离为
18. 如图所示,在x>0区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场;在x<0区域内存在沿x轴正方向的匀强电场。质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子甲从点S(-a,0)由静止释放,进入磁场区域后,与静止在点P(a,a)、质量为的中性粒子乙发生弹性正碰,且有一半电量转移给粒子乙。(不计粒子重力及碰撞后粒子间的相互作用,忽略电场、磁场变化引起的效应)
(1)求电场强度的大小E;
(2)若两粒子碰撞后,立即撤去电场,同时在x≤0区域内加上与x>0区域内相同的磁场,求从两粒子碰撞到下次相遇的时间△t;
(3)若两粒子碰撞后,粒子乙首次离开第一象限时,撤去电场和磁场,经一段时间后,在全部区域内加上与原x>0区域相同的磁场,此后两粒子的轨迹恰好不相交,求这段时间内粒子甲运动的距离L。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)粒子甲匀速圆周运动过P点,则在磁场中运动轨迹半径
R=a
则
则
粒子从S到O,有动能定理可得
可得
(2)甲乙粒子在P点发生弹性碰撞,设碰后速度为、,取向上为正,则有
计算可得
两粒子碰后在磁场中运动
解得
两粒子在磁场中一直做轨迹相同的匀速圆周运动,周期分别为
则两粒子碰后再次相遇
解得再次相遇时间
(3)乙出第一象限时甲在磁场中偏转角度为
撤去电场磁场后,两粒子做匀速直线运动,乙粒子运动一段时间后,再整个区域加上相同的磁场,粒子在磁场中仍做半径为a的匀速圆周运动,要求轨迹恰好不相切,则如图所示
设撤销电场、磁场到加磁场乙运动了,由余弦定理可得
则从撤销电场、磁场到加磁场乙运动的位移
山东省淄博市2022-2023学年高二物理下学期期末试题(Word版附解析): 这是一份山东省淄博市2022-2023学年高二物理下学期期末试题(Word版附解析),共22页。
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