山东省烟台市2023-2024学年高二下学期期中学业水平诊断物理试卷(含答案)

这是一份山东省烟台市2023-2024学年高二下学期期中学业水平诊断物理试卷(含答案)，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列说法中正确的是( )
A.1克100℃的水的内能等于1克100℃的水蒸气的内能
B.水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C.分子间的距离r存在某一值，当时，分子间引力小于斥力，当时，分子间斥力小于引力
D.在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律
2．关于传感器及其应用，下列说法中正确的是( )
A.霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的，在电路中能起到开关的作用
C.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但是金属热电阻不能
D.电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时电阻变小，受压力时电阻变大
3．下列说法中正确的是( )
A.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
B.电磁波在真空中传播时的电场强度E与磁感应强度B互相平行
C.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制
D.在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小
4．如图甲所示，三个灯泡完全相同且灯泡电阻不随温度变化而改变。闭合开关S，当电路达到稳定状态后，再断开开关。不计电源内阻及电感线圈L的直流电阻，下列说法中正确的是( )
A.开关S闭合瞬间，灯立刻点亮
B.开关S闭合瞬间，灯立刻点亮，稍后变暗
C.开关S断开瞬间，灯闪亮一下再逐渐熄灭
D.从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
5．风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量目前处于世界领先地位。图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，在某段时间内传感器显示如图乙所示的正弦式交流电，则( )
A.磁铁的转速为2.5r/s
B.时，穿过线圈的磁通量为零
C.0~0.2s内，穿过线圈的磁通量逐渐减小
D.该交流电压的瞬时值表达式为
6．如图所示为某一交流电的电压随时间的变化关系图像，已知图像前半周期为峰值是4V的正弦式交流电的四分之一周期图形，后半周期为峰值是2V的另一正弦式交流电的四分之一周期图形，则该交流电的电压有效值为( )
A.B.C.D.
7．如图，某小型水电站发电机输出的电功率，发电机的输出电压，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列说法中正确的是( )
A.用户端交流电的频率为200Hz
B.用户得到的功率为20kW
C.输电线上损失的功率为550W
D.降压变压器原、副线圈的匝数比
8．如图所示，一根长为L的金属棒CD在磁场方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕竖直轴顺时针（俯视）转动，O为金属棒与竖直轴的交点。圆锥母线与夹角为30°，角速度为ω，，则金属杆两端的电势差为( )
A.B.C.D.
二、多选题
9．如图所示的交流电路中，灯和均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率增加，各灯的亮、暗变化情况为( )
A.灯变亮B.灯亮度不变C.灯变亮D.灯变暗
10．如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入有效值恒定的正弦式交变电流，为相同的灯泡且电阻不变，为定值电阻。下列说法中正确的是( )
A.均闭合时，将P沿顺时针方向转动，一定变暗
B.均闭合时，将P沿顺时针方向转动，一定变亮
C.断开，闭合，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），消耗的电功率一定变大
D.断开，闭合，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），消耗的电功率可能先增大后减小
11．如图所示是一种常见的身高体重测量仪，其工作原理为：顶部发射波速为340m/s的超声波，经反射后返回顶部发射处，从而记录时间间隔。测量仪底部有一质量为2kg的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重面板上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为0.015s，此时输出电压为；当某同学站上测重面板时，测量仪记录的时间间隔为0.005s，输出电压为12V，则( )
A.该同学的身高为1.75mB.该同学的身高为1.70m
C.该同学的质量为60kgD.该同学的质量为58kg
12．在光滑水平桌面上存在垂直桌面向下的匀强磁场，磁场边界如图所示。正方形单匝导体线框abcd的边长、质量、电阻。线框平面与磁场方向垂直，线框的ad边与磁场左边界平齐，ab边与磁场SP边界平行且距离为L。现对线框施加一大小、方向与水平向右方向成的恒力，使其在图示水平桌面上由静止开始运动。从ab边进入磁场开始，线框在垂直于SP方向上做匀速运动；dc边进入磁场时，bc边恰好到达磁场右边界。重力加速度，从线框开始运动到线框全部进入磁场中，下列说法中正确的是( )
A.匀强磁场磁感应强度B的大小为
B.全过程线框产生焦耳热0.4J
C.整个回路通过的电荷量为
D.磁场区域的SP边宽度为0.65m
三、实验题
13．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积；
②将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；
③根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径；
④用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
⑤往浅盘里倒入约.2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
完成下列填空：
（1）上述步骤中，正确实验步骤的排列顺序是__________（填写步骤前面的数字）；
（2）某同学在实验中将1mL的油酸溶于酒精，制成2000mL的油酸酒精溶液，测得该1mL的油酸酒精溶液有50滴。则每滴所含纯油酸的体积为_________。油膜面积如图所示，已知坐标纸中每一个正方形小格的边长为1cm，由此估算出油酸分子的直径为__________m。（结果保留1位有效数字）
四、填空题
14．如图所示为高速路出口处的电子地磅测量部分的原理电路图，它主要由压力传感器R（阻值随压力增大而减小的压敏电阻）、定值电阻、显示仪组成。电路接在的交变电源上，显示仪为量程为0~200V的指针式理想交流电压表改装而成。已知R电阻大小随压力的变化关系如下表，，，忽略地磅秤台的重力。
（1）由表可知，当地磅秤台所承受的压力为时，压敏电阻R的阻值为___________Ω，此时电压表的示数为__________V；
（2）若将电压表表盘示数改成地磅秤所测质量，在地磅秤台上的汽车可以直接从表盘上读出汽车的质量，请根据所学过的知识及题中所给数据写出电压表表盘示数U与汽车的质量m之间的关系式_________，则可判断出该表盘上的质量刻度_________（请选填“均匀”或“不均匀”）；
（3）该电子地磅可以测量的质量最大为_________t。
五、计算题
15．如图所示，有一单匝矩形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动频率为f，边ab、bc的长度分别为和，轴分别通过ad和bc的中点，线圈的电阻为r，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接。
（1）线圈平面由如图所示位置开始计时，写出t时刻流过线圈的电流i的表达式；
（2）求线圈每转动一周，电阻R上产生的焦耳热；
（3）由如图所示位置转过30°时，求ab边所受安培力大小。
16．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，定值电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器R（阻值变化范围为0~100Ω）和定值电阻串联接在副线圈回路中，已知，，原线圈一侧接在输出电压的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使滑动变阻器接入电路的电阻值最大。求：
（1）此时滑动变阻器消耗的功率；
（2）若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
17．足够长、电阻不计的平行金属导轨MN、PQ倾斜放置，两根导轨间距，导轨平面与水平面间的夹角为，导轨底端连接阻值的电阻。导轨平面内以OC（OC与导轨垂直）为分界线，上方区域分布着垂直斜面向上的磁场。取O点为坐标原点，沿导轨OQ向上为x轴正方向，磁场的磁感应强度大小B随着x变化的关系图像如图乙所示。一根质量、电阻的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好。若金属棒在沿导轨向上的外力F作用下以某一初速度从处沿导轨向上运动，运动过程中理想电流表的示数恒为0.5A。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，重力加速度，，，求金属棒：
（1）运动到处的速度；
（2）从运动到的过程中，电阻R上产生的热量；
（3）从运动到的过程中，外力F所做的功。
18．如图甲所示，足够长的水平金属导轨CD、EF固定在地面上，间距，一质量的金属棒GH垂直地放置在导轨上，导轨处于大小、方向竖直向下的匀强磁场中。有一匝数匝、面积的线圈通过开关S与导轨相连，线圈处于平行于线圈轴线、方向竖直向上的另一匀强磁场中，大小随时间t变化的关系图像如图乙所示。时刻闭合开关S，金属棒由静止释放，当时金属棒开始做匀速运动。已知线圈电阻，金属棒电阻，其余电阻不计，金属棒GH与导轨间的动摩擦因数，。求：
（1）刚闭合开关时金属棒的加速度大小；
（2）0~8s内金属棒的位移大小；
（3）0~8s内通过金属棒的电荷量；
（4）0~8s内整个电路产生的焦耳热。
参考答案
1．答案：D
解析：A、物质在由液态变为气态的过程中要吸热，所以100°C的水蒸气比相同质量的100°C的水的内能大，故A错误;
B、水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子之间的距离减小，水分子间的引力增大，斥力也增大，故B错误;
C、分子间存在着引力和斥力，r存在某一值，当时引力和斥力相等，当时，斥力大于引力，当时，斥力小于引力，故C错误;
D、根据分子的速率分布的特点可知，在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律，故D正确。
故选:D。
2．答案：A
解析：A.霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故A正确;
B.干簧管是根据利用簧片的磁性变化的原理制成的，在电路中能起到开关的作用，故B错误;
C.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，金属热电阻也能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故C错误;
D.电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时，长度变长、横截面积变小，导致电阻变大，当金属丝受到压力时，长度变短、横截面积变大，导致电阻变小，故D错误。
故选A。
3．答案：C
解析：A.在电磁波谱中，无线电波的波长最长，最容易发生衍射现象的是无线电波，故A错误;
B.电磁波在真空中传播时的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，故B错误;
C.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，故C正确;
D.在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，在真空中电磁波传播速度相同，故D错误。
故选:C。
4．答案：B
解析：AB.开关S闭合瞬间，由于与线圈串联，线圈阻碍电流增大，则逐渐变亮，和并联，灯立刻点亮，稍后变暗，故A错误，B正确;
C.电路闭合状态，和电流相等，则开关S断开的瞬间，使电流大小逐渐变小，是逐渐熄灭，不会闪亮一下，故C错误;
D.开关闭合瞬间，逐渐变亮，即电流逐渐增大，则的电流逐渐增大，故D错误。
故选:B。
5．答案：D
解析：A.由题图可知，交变电流的周期T为0.8s，则
代入数据得
所以磁铁的转速为，故A错误;
B.由图可知时电动势为零，所以穿过线圈的磁通量最大，故B错误;
C.0-0.2s内，电动势逐渐减小，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率逐渐减小，所以穿过线圈的磁通量逐渐增大，故C错误;
D.交流电的角速度为，代入数据得，故电压的表达式为，故D正确。
故选:D。
6．答案：A
解析：设交流电压的有效值为U，最大值为4V的正弦式交流电的有效值为,最大值为2V的正弦式交流电的有效值为,根据有效值的定义，则有，解得，故BCD错误，A正确。
故选:A。
7．答案：C
解析：A、由发电机的输出电压为得
则用户端交流电的频率为
故A错误;
BC.由可知升压变压器原线圈的电压
根据升压变压器原副线圈变压比有
解得
升压变压器的输入功率等于输出功率有
解得
则输电线上损耗的功率
用户得到的功率等于降压变压器得到的功率
故B错误，C正确;
D.输电线上的电压为
则降压变压器原线圈的电压
降压变压器原副线圈电压比等于匝数比有
故D错误。
故选C。
8．答案：D
解析：根据导体棒切割磁感线产生感应电动势的公式，得到金属杆两端的电势差为:，故ABC错误，D正确。
故选:D。
9．答案：BC
解析：提高输入交流电的频率，对电阻R没影响，灯亮度不变;电感线圈特点是通低频阻高频，提高输入交流电的频率，则电感对交流电的阻碍作用增大，所以灯的亮度变暗;电容器的特点是通高频阻低频，提高输入交流电的频
率，则电容器对交流电的阻碍作用减小，所以灯更亮一些，故AD错误，BC正确。
故选:BC。
10．答案：AD
解析：AB、均闭合时，将P沿顺时针方向转动，原线圈匝数不变，副线圈匝数减少，输出电压减小，副线圈电流减小，则原线圈的电流也减小，所以一定变暗，故A正确、B错误;
CD、断开，闭合，则AB间的等效电阻，当等于灯泡的电阻时，消耗的电功率最大。所以将P沿逆时针方向转动(灯泡一直没有损坏)，消耗的电功率可能先增大后减小，故C错误、D正确。
故选:AD。
11．答案：BD
解析：AB.根据题意，设测量仪顶部到底部的距离为H，该同学的身高为h，则有
其中
解得
故A错误，B正确;
CD.根据题意，设该同学的质量为M，则有
联立解得
故C错误，D正确。
故选BD。
12．答案：BCD
解析：A.ab边进入磁场前，对线框进行受力分析，在沿ab方向根据牛顿第二定律有
代入数据有
在沿da方向根据牛顿第二定律有
代入数据有
ab边进入磁场开始，ab边在沿da方向切割磁感线，ad和bc边的进入磁场部分产生的感应电动势相互抵消，则整个回路的电源为ab，根据右手定则可知，回路的电流方向为adcba，则ab边进入磁场开始，ab边受到的安培力沿ad方向，ad边和bc边的进入磁场部分受到的安培力相互抵消，故线框abcd受到的安培力的合力为ab边受到的沿ad方向的安培力，则有
根据电磁感应定律
根据闭合电路的欧姆定律
根据运动学公式
联立解得
，故A错误;
B.由题意可知，线框进入磁场的整个过程中，线框受到的安培力为恒力，则有
其中
代入数据联立解得
，故B正确;
C.整个回路通过的电荷量
代入数据解得
，故C正确;
D.根据运动学公式，线框从开始运动到进入磁场的整个过程中所用的时间为
代入数据联立解得
线框在沿ab方向一直做匀加速直线运动，则在沿ab方向有
则磁场区域的SP边宽度
故D正确。
13．答案：（1）⑤④②①③（2）；
解析：（1）该实验按步骤可简化为准备浅水盘、形成油膜、描绘油膜边缘、测量油膜面积、计算分子直径，所以顺序为⑤④②①③.
（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
油酸面积为
油酸分子的直径为
14．答案：（1）300；55（2）；不均匀（3）49
解析：（1）由表格得压敏电阻的阻值与所承受压力的关系
将代入得
由电源的表达式可知，电源的有效值
电压表示数
（2）由题意可得公式
以上公式代入数据整理得
由公式可得，电压表表盘示数U与汽车的质量m不成比例，表盘上的质量刻度不均匀。
（3）由可知，当U为电压表最大量程200V时，电子秤测量质量最大，代入可解得最大值
15．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）由题意可知，线圈感应电流的最大值
t时刻流过线圈的电流i的表达式
（2）通过电阻R电流有效值
线圈每转动一周所用时间
线圈每转动一周，电阻R上产生的焦耳热
（3）由题意可知，由如图所示位置转过30°时，瞬时电流
ab边所受安培力
16．答案：（1）16W（2）70Ω，19.6W
解析：（1）设原线圈中电流大小为I，则
解得
则副线圈两端电压为
设原线圈两端电压为
对原线圈回路
有以上可得
此时滑动变阻器消耗的功率
（2）设变阻器接入电路电阻为
变压器输出功率
整理得
当，变压器输出功率最大，即
变压器最大输出功率为
17．答案：（1）2m/s（2）2.25J（3）17.775J
解析：（1）由图乙知B的大小与x关系式为
①
②
③
由①②③得
④
，
，⑤
（2）解法一：
⑥
由①⑥可得
⑦
运动到的过程中，金属棒克服安培力做的功为
⑧
由功能关系得
⑨
⑩
解法二：
⑥
⑦
由⑥⑦得
⑧
⑨
⑩
（3）从运动到的过程中由动能定理得
⑪
解得
⑫
18．答案：（1）（2）30m（3）8.8C（4）37.2J
解析：（1）由图乙可知，磁感应强度的变化率为
刚闭合开关时，线圈产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律有
刚闭合开关时，对金属棒进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
（2）当时金属棒开始做匀速运动，此时的感应电动势为
此时的感应电流
根据平衡条件有
解得
0~8s内，对金属棒进行分析，根据动量定理有
其中
根据速度的定义式有
解得
（3）结合上述可知，0~8s内，根据动量定理有
其中
解得
（4）0~8s内，金属棒与导轨间由于摩擦产生的热量为
0~8s内产生的总电能为
由能量守恒可知，0~8s内整个电路产生的焦耳热
解得
压力
0
1
2
3
4
5
…
10
…
电阻R/Ω
500
490
480
470
460
450
…
400
…