湖北省云学名校2023-2024学年高二下学期5月联考物理试卷(含答案)

这是一份湖北省云学名校2023-2024学年高二下学期5月联考物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．关于热力学定律的说法正确的是( )
A.第一类永动机设计思想违背了能量守恒定律
B.史上用“从单一高温热库吸热全部用来做功”思想来设计的永动机称为第一类永动机
C.热力学第二定律认为，热量永远不可能低温物体传到高温物体
D.热平衡定律是指做功和热传递在改变物体内能时是等效的
2．下面关于固体和液体性质的叙述中正确的是( )
A.布朗运动是指液体分子无规则的热运动，温度越高，布朗运动越剧烈
B.液体表面张力是由于液体表面层分子间r略小于平衡距离，分子力表现为斥力的缘故
C.水能浸润玻璃，因为附着层水分子间距较内部要小，附着层水分子间作用力表现为斥力所致
D.物理性质不具有各向异性的固体都是非晶体
3．两个完全相同的容器，分别装有质量和温度都相同的氢气和氧气（均视为理想气体），关于这两个容器中的氢气和氧气，下列哪个参量相同( )
A.分子的数密度B.分子的平均动能C.气体的内能D.气体的压强
4．下图为分子力f随分子间距r变化规律图像，为分子平衡时的间距。某空间仅有两个分子甲和乙，把甲固定在的坐标原点，把乙分子从横轴上处由静止释放，结果乙能运动到右边最远点可到达处。则该过程中( )
A.分子引力逐渐增大，斥力逐渐减小，在处合力表现为引力
B.乙分子先加速运动，后减速运动，在处速度最大
C.分子势能先减小后增大，接着又减小，在处势能最低
D.和两段图像与横轴所围成“面积”大小相等
5．有一种抗拉性极好PVC铝塑管，横截面内外层都是绝缘的PVC塑料材质，塑料中间夹嵌了一层铝箔。如右图，截取一段内壁光滑质量为M的直PVC铝塑管，放在光滑的地面上，让一个质量为m的圆柱状小磁铁（直径略小于管道内径，可视为质点），以初速度从左向右沿中轴线射入管口，结果小磁铁恰好没有从右管口穿出( )
A.磁铁运动到管中点时，左右两边管内铝箔产生的涡流都阻碍磁铁的运动
B.磁铁运动到管中点时，左右管口处铝箔内涡流方向相同
C.磁铁运动到管中点时，左右两管口都有扩张的趋势
D.整个过程中，铝塑管获得的最大速度为
6．一定量的理想气体，从状态a经历b，最后变到状态c，其图像如图所示，已知状态a时气体温度是，下列说法正确的是( )
A.的过程中，气体等温膨胀，吸收的热量等于对外做功
B.的过程中，气体等温膨胀，内能保持不变
C.状态c温度，但状态a、c的分子平均动能相同
D.过程气体对外做功小于过程气体对外做功
7．直流电源、电阻、电键、自感线圈和平行板电容器连接成如下图电路，已知线圈的自感系数，电容器的电容，上板P和下板Q长度均为，线圈的直流电阻与导线的电阻都不计。现先让电建S闭合，待稳定后断开电键，并记此时为时刻，这时让一电子从两板左边界上的N点沿中线以的速度平行极板射入电容器，结果电子从电容器右边界的板间射出。不考虑极板间电场的边缘效应，不计电子重力以及电子对电场的影响，忽略一切电磁波辐射。下列描述正确的是( )
A.时，线圈内自感电动势最大，电容器上电压为零
B.时，线圈上的自感电动势方向与电流方向相同
C.时，电子平行极板方向射出电容器，且射出速度大小与初速度相同
D.若某时刻线圈内磁场方向和电容器间电场方向都向下，则电场能正在向磁场能转化
二、多选题
8．如图甲所示，两端封闭、粗细均匀、导热性能良好的U形细玻璃管竖直放在水平桌面上（两侧管臂竖直），管中有一段水银隔开了两部分理想气体A、B，稳定后左臂水银面比右臂低，两部分气体体积，下列哪些操作一定能使水银向B端移动？( )
A.仅缓慢升高环境温度
B.仅缓慢降低环境温度
C.环境温度不变，以管底边CD为转轴，把U形管向里缓慢旋转90°（见图乙）
D.环境温度不变，以C点过垂直纸面内轴线为轴，把U形管在竖直面内逆时针缓慢旋转90°（见图丙）
9．如下图所示，速度选择器入口有一个粒子源P，它能向选择器注入大量不定速率的氕核、氘核、氚核。选择器内部的磁场（磁感应强度为）和电场方向见图，选择器出口右侧沿选择器中轴线确定x轴建立坐标系，第一象限内（包括x轴）以直线为界，在直线两侧分布两个方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均为。对于某时刻同时到达O点的氕、氘、氚（不计重力以及粒子间的相互作用力），关于它们以后在磁场中的运动过程，下列叙述正确的是( )
A.圆周运动的半径相同
B.最先跨过OA分界线的是氚核
C.下次再次相遇前的路程相同
D.下次相遇时三种粒子的速度要么平行，要么垂直
10．如下图，ab和cd是两个间距为L、半径为h的四分之一圆弧导电轨道，固定在竖直面上，圆弧轨道空间存在竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，轨道b、c两个端点接有阻值为R的电阻，现有质量为m、电阻为r、长也为L的导棒，搭在b、c端，给它一个竖直向下的速度v，由于导棒与导轨各接触点的动摩擦因数不同，结果导棒恰好匀速率沿圆周运动到轨道水平端ad处，导棒与导轨有良好的接触，导轨与其它导线电阻不计。则该过程中( )
A.流过电阻R的电荷量为
B.导棒受到的安培力的冲量为
C.电阻R上消耗的电功率为
D.导棒与导轨间摩擦生热为
三、实验题
11．在“用油膜估测分子大小”的实验中，操作如下：
Ⅰ、在量筒配制体积比浓度为0.25%的油酸酒精溶液；
Ⅱ、取一浅盘装上清水，并在水面上薄薄的撒上一层痱子粉，用注射器抽取量筒中油酸酒精溶液2mL（即），滴一滴到水盘中，静置待用；
Ⅲ、把注射器中剩余的油酸酒精溶液一滴一滴地滴回量筒，滴完时数得注射器内总共滴出了200滴（包括水盘中那一滴）；
Ⅳ、将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的形状.随后把玻璃板放在坐标纸上，数出油膜轮廓占方格数，再乘以单个方格面积，得到油膜的总面积为。
（1）根据上述实验数据，可以估算油酸分子直径_________m（保留一位有效数字）；
（2）如果实验中，使用水盘太小，配置油酸浓度太大，导致一滴油酸溶液在水面上的油膜不能充分扩展开，会导致测量结果_________。
A.偏大B.偏小C.没有影响
（3）上述实验中水盘中油膜中油酸分子个数的最接近下列哪个数量级？_________。
A.B.C.D.
12．一定量气体等温变化时，其P与V的乘积是个定值C，有同学设计了下面实验，欲验证等温时PV乘积是否为定值，并测出该定值C以及当地的大气压值。
Ⅰ、找一段内壁比较光滑的废弃排水管以及配套的堵帽，用胶水把堵帽胶粘在管底，底部密封后做成气缸，固定放在水平地面上；
Ⅱ、找一个与排水管配套的管件“补芯”（直径比水管内径略小同材质的薄圆柱体）充当活塞，测出活塞的横截面积为。如图，用胶水把补芯活塞、硬杆和置物平台牢固地粘连在一起，并用天平称出其质量；
Ⅲ、在活塞边缘和气缸内部涂抹上凡士林（保证良好的密封和润滑），把活塞缓慢地竖直插入气缸内，密封一定量气体。取一配重物块，亦称出其质量，把配重物块和活塞硬杆置物平台的质量加在一起，记为，然后把配重物块放在置物平台，活塞无摩擦地下移，稳定时测出密封气体柱长度；
Ⅳ、在平台上增加配重块，当配重物块和活塞硬杆置物平台的总质量增大更换为、、……时，测得密封气体的气柱长度分别、、……，算出对应气柱长度的倒数值。根据m对应的值，做出图像。
（1）实验中温度不变，图像是一条直线，验证PV乘积C是定值的依据是_________.
A.图像的斜率是定值
B.图像纵轴截距是定值
C.图像横轴截距是定值
（2）取，根据图像，可以测得被密封气体的定值________；测得当地大气压的值为________Pa（以上两空均保留两位有效数字，C值必须注明单位，否则不给分）.
（3）实验中活塞下移中与管壁存在摩擦，假设这里的摩擦力大小始终恒定，但图像法处理数据时没有考虑，这样会导致C的测量值与真实值相比将_________，大气压测量值与真实值相比将_________。（上述两空选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
四、计算题
13．如下图，一个匝数为、面积为的矩形线框abcd在磁感应强度为的匀强磁场中，绕轴以的匀速转动，已知线框abcd的总电阻为，产生的交流电通过电刷A、B导出，经匝数比为的升压变压器升压后，再通过总阻值为两条输电线输送到匝数比为的降压变压器降压，最终对阻值R的用户负载供电，已知远距输电线上电流。不计其他导线电阻、变压器的铁芯涡流和电磁辐射。
（1）线圈产生电动势的最大值和有效值（E）分别多大？
（2）用户负载R的阻值多大？
14．导热良好、横截面积相同的甲、乙两气缸内各有一用轻杆连接的活塞C和D，缸底部各自被活塞密封了一定量的理想气体A和B。甲气缸放在水平地面上，缸口有一圈卡环，乙气缸倒置且足够深。已知环境的温度为，当地的大气压恒为，稳定时气缸甲内密封的气柱高为h，活塞C到卡环的距离也为h，气缸乙的质量为，内密封的气柱高为，其底部离天花板的距离为，活塞C、D的质量为（其中g、S未知，表示当地重力加速度、活塞面积）。现让环境温度缓慢升高，两活塞与气缸乙将上升，会出现活塞C先达到卡环，后出现气缸乙触及天花板。
（1）求升温前A、B两部分密封气体压强：？？（均用表示）
（2）求活塞C刚达到卡环时环境的温度（结果用表示）？气缸乙刚与天花板接触时，此时气缸甲中封闭气体压强（结果用表示）？
15．如图，空间足够大范围内存在一个垂直纸面向内匀强磁场，磁场中有一个半径为R圆形区域，OD是圆区域的一条半径。在距离圆心O相距处的A点竖直放置两个开有小孔的面积很小、间距很小的正对金属极板c、d，OA与OD之间夹角为，在两极板c、d之间电势差随时间变化规律如下图。时刻，在c板小孔处由静止释放一个带正电的粒子，粒子经c、d间加速，并进入磁场，已知交变电压的最大值为、周期为，磁场的磁感应强度大小与粒子比荷的乘积为，其中B、q、m未知，不计粒子的重力以及粒子在cd两板间的运动时间和位移，忽略极板外的电场以及极板内的磁场。粒子第一次加速后恰好不射出给定的圆形区域。
（1）粒子经过第一次加速后的速度多大？
（2）求粒子的比荷？
（3）粒子经过第一次电场加速和磁场偏转后，还能再次回到电场进行加速偏转，求粒子在以后运动中的最大速度？
参考答案
1．答案：A
解析：三个定律的概念命名与规律描述问题，选A。
2．答案：C
解析：布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子运动，故A错；液体表面张力是由于液体表面层分子间r略大于平衡距离，分子力表现为引力的缘故，故B错；物理性质不具有各向异性的固体也可能是多晶体，故D错。
3．答案：B
解析：氢氧的摩尔质量不同，物质的量不同，分子数不同，所以数密度不同，气体内能分子数有关，气体压强与数密度和温度有关。故ACD错误。
4．答案：B
解析：随分子间距r增大，分子引、斥力都减小；从到分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，在处势能最低；图像与横轴所围成“面积”大小表示分子力做功。故ACD错误。
5．答案：A
解析：楞次定律“阻碍相对运动”，故A对；磁铁运动到管中点时，左侧铝箔内磁通量正减小，右侧铝管内磁通量正增大，故BC错误；关于D选项，磁铁运动到右管口处两者共速，动量守恒。
6．答案：D
解析：气体值增大，T升高，吸收的热量大于对外做功；气体值先增大后减小，仅，但过程中T升高，内能先增后减；状态的热力学温度，故ABC错。和过程气体对外做功看图像下面积，故D错。
7．答案：C
解析：振荡周期，断开电键时，线圈电流最大，电容器电量为零，时，电容器第一次充电结束。时，电容器正在放电，故AB错；若某时刻线圈内磁场方向和电容器间电场方向都向下，电容器正在充电，故D错；时射入极板间的电子水平方向一直匀直运动，竖直方向，加速度渐增的加速→加速度渐减的加速→加速度渐增的减速→加速度渐减的减速，时，电子平行极板方向射出电容器，且射出速度大小与初速度相同，故C对。
8．答案：AC
解析：关于AB两选项，假设水银不动，比；关于C选项，竖放时，平放后；至于D选项仅有可能，不能一定。所以选AC。
9．答案：CD
解析：能穿过速度选择器，氕氘氚的速度相同，进入磁场后，半径以及周期，结合下图，可判断CD正确。
10．答案：BD
解析：流过电阻R的电荷量为；导棒受到的安培力的冲量为；导棒在圆轨道内圆运动的角速度为，下滑时产生的电动势为，是正弦交流电，有效值，电阻R上消耗的电功率为能量守恒，导棒与导轨间摩擦生热为，综上，BD正确。
11．答案：（1）（2）A（3）B
解析：（1）依题意，一滴纯油酸的体积为：
单层油酸分子油膜的面积为:
油酸分子直径约为
代入数据解得
（2）依题意，油膜没有充分展开，对应的油膜面积偏小，根据可知，最终的测量结果将偏大，故选A;
（3）由于油膜分子直径，故分子体积，一滴纯油酸的体积为，故个数个，故选B。
12．答案：（1）A（2）（3）无影响；偏小
解析：（1）实验中，温度恒定，面积恒定，变量为气柱长度的倒数，设面积为，若图像是一条直线，验证PV乘积C是定值则有，根据平衡条件有:,变换形式后:，可以图像的斜率为定值，选A。
（2）由图可知:斜率，所以，当时，代入数据解得:；
（3）若考虑下移中与管壁存在的摩擦，则有，，则C无影响，偏小。
13．答案：（1）（2）4Ω
解析：（1）
（2）升压变压器原线圈电流
升压变压器原线圈电压
升压变压器副线圈电压
降压变压器原线圈电压
降压变压器副线圈电压
降压变压器副线圈电流
负载电阻
14．答案：（1）见解析（2）见解析
解析：（1）初始状态，研究气缸乙、两活塞和杆的整体
①
对于气缸乙，②
（2）由于活塞C先到达卡环（气缸乙还未到达天花板），设此时环境升温到T，这个过程A气体做等压变化，
③
解得：④
要使气缸乙到达天花板，需环境继续升温到，直到气体B气柱长变为：
⑤
气体B从升到一直做等压膨胀
解得⑥
设气缸乙刚到达天花板时气体A的压强为，活塞C在温度T刚达卡环→气缸乙在温度刚到达天花板过中，气体A等容变化，（注：也可对升到全过程使用气态方程）
结合①④⑥解得⑦
15．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）时刻释放的粒子第一次加速后在磁场中圆运动半径为r，
则①
解得
第一次加速后速度为v，在圆周运动中②
结合题设条件③
联立①②③解得④
（2）第一次加速时由动能定理⑤
联立④⑤解得⑥
（3）粒子第一次加速后到再次回到A点需要的时间正好是其圆周运动的一个周期，且以后相邻两次加速时间间隔保持不变，都是
⑦
联立③⑦解得⑧
因此粒子除了时刻加速外，在（即时刻、时刻、时刻）还需经过三次加速速度达到最大。这三次的加速电压分别为，设以后运动的最大速度为，则
⑨
联立⑥⑨解得⑩