2023-2024学年湖南省衡阳市衡阳县第二中学高二（下）期中物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年湖南省衡阳市衡阳县第二中学高二（下）期中物理试卷（含答案），共15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。
1.下列说法正确的是( )
A. 用不能被水浸润的塑料瓶做酱油瓶，向外倒酱油时不易外洒，所以塑料是不浸润物体
B. 一定质量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度升高而减少
C. 某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA，则该气体的分子体积为v0=MρNA
D. 与固体小颗粒相碰的液体分子数越多，布朗运动越明显
2.甲分子固定在坐标原点0，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间分子力与分子间距离关系图像如图所示。现把乙分子从r3处由静止释放，则下列说法中正确的是( )
A. 乙分子从r3到r1过程中，先加速后减速
B. 乙分子从r3到r2过程中两分子间的分子力表现为引力，从r2到r1过程中两分子间的分子力表现为斥力
C. 乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先做正功后做负功
D. 乙分子从r3到r1过程中，两分子间的分子势能先增大后减小
3.如图所示的LC振荡电路，电感线圈竖直放置。该时刻电容器a极板带正电荷，b极板带负电荷，电流方向如图中箭头方向所示，则该时刻( )
A. 电感线圈中磁场的方向竖直向下B. 电感线圈中磁场的磁感应强度在减弱
C. 电路中的电流在变大D. 电容器两极板间的电场强度在减弱
4.如图所示，空间中存在匀强磁场B，方向垂直纸面向里。一长度为l的铜棒以速度v向右匀速运动，速度方向与铜棒之间的夹角为30°，则铜棒ab两端的电势差Uab为( )
A. BlvB. −BlvC. 12BlvD. −12Blv
5.图甲为交流发电机模型，其产生交流电的e−t图像如图乙所示，则由图乙可知( )
A. 0时刻线圈处于中性面位置B. 0时刻通过线圈的磁通量变化率的最大
C. t2时刻通过线圈的磁通量最大D. t3时刻电流表示数为零
6.如图所示，带有活塞的汽缸中密封着一定质量的理想气体(不考虑气体分子势能)，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。将一个热敏电阻(随温度升高，电阻变小)置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸固定不动，缸内活塞可自由移动且不漏气，活塞下挂一沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。现将沙桶底部钻一小洞，细沙缓缓漏出。则下列说法不正确的是( )
A. 外界对气体做功，气体的内能增大B. 气体对外界做功，气体的内能减小
C. 气体的压强增大，体积减小D. 欧姆表的指针逐渐向右偏转
7.关于下列仪器的原理说法正确的是( )
A. 当有烟雾进入火灾报警器时，由于烟雾颗粒对光的散射，光电三极管将接收到光信号，从而触发火灾警报
B. 红外体温计是根据物体的温度越高发射的红外线波长越长的原理进行工作的
C. 电熨斗熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这时调节调温旋钮使调温旋钮下降
D. 电熨斗当温度升高时，双金属片下层的膨胀大于上层
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.关于固体和液体，下列说法正确的是( )
A. 某种物体的温度为0℃，说明该物体中分子的平均动能为零
B. 液体具有流动性是因为液体分子间相互作用的排斥力较大
C. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
D. 无法通过是否具有各向异性来区别多晶体和非晶体
9.如图所示，L形直角细管，管内两水银柱长度分别为56 cm和20 cm，竖直管和水平管各封闭了一段气体A和B。长度分别为19 cm和28 cm。且上端水银面恰至管口，外界大气压强为76 cmHg，现以水平管为轴缓慢转动使L形管变为水平，此过程中( )
A. 气体B的长度变化量为28 cmB. 气体A的长度变化量为33 cm
C. 溢出的水银柱长度为42 cmD. 溢出的水银柱长度为14 cm
10.某种感温式火灾报警器的简化工作电路如图所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置(图中未画出)通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是( )
A. 警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小
B. 警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大
C. 通过定值电阻R1的电流过大时，报警装置就会报警
D. 若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.用油膜法估测分子直径的实验步骤如下：
A.向浅盘中倒人适量的水，并向水面均匀地散入痱子粉
B.将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液
C.把玻璃板放在方格纸上，计算出薄膜的面积S
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓
F.按照得到的数据，估算出油酸分子的直径
(1)上述步骤中，正确的顺序是__________(填步骤前的字母)。
(2)如图所示为描出的油膜轮廓，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，油膜的面积约为__________m2。
(3)已知50滴溶液的体积为2mL，估算油酸分子的直径约为__________m(保留两位有效数字)。
12.利用图a所示的实验装置，研究一定质量的气体在体积不变时压强与温度的关系，图中与压强传感器相连的试管内装有密闭的空气和温度传感器的热敏元件。将试管放在盛有凉水的烧杯中，逐次加入热水并搅拌，稳定后通过计算机记录气体的压强和摄氏温度，并处理数据。

(1)两组同学采用不同容积的试管做实验，获得的p−t关系图像如图b所示，则试管的容积V1_______V2(填“大于”、“小于”、“等于”);

(2)某同学用容积为V1的试管做实验，获得的p−t关系图像如图c所示，图像向下弯曲的可能原因是_______；
A.实验过程中有进气现象
B.实验过程中有漏气现象
C.实验过程中环境温度升高
(3)温度传感器的原理图如图d所示，干电池(电动势为1.5V，内阻不计)、开关、毫安表(量程为50mA、内阻为10Ω)、热敏电阻Rt，串联成一个回路，若热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系图像如图e所示，则当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为_______Ω，该电路能测得的最高温度为_______℃。
四、计算题：本大题共4小题，共38分。
13.地球到月球的平均距离为S。已知铁的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA。若把铁分子(将分子看成球体)一个紧挨一个地单列排起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”。求：
(1)这条“分子大道”共需多少个铁分子？
(2)这条“分子大道”的质量为多少？
14.某导热性能良好的葫芦形钢瓶中密封有一定质量、可视为理想气体的空气，瓶内初始温度T1=300K，压强p1=3.0×105Pa，已知大气压强p0=1.0×105Pa。
(1)若瓶内空气温度升高到37∘C，求瓶内空气的压强p2；
(2)若打开瓶盖，周围环境温度恒为27∘C，足够长时间后，求瓶内剩余的空气质量与原有空气质量的比值。
15.某种理想气体A内能公式可表示为E=5nRT2，n表示物质的量，R为气体常数(R=8.3Jml−1⋅K−1)，T为热力学温度。如图所示，带有阀门的连通器在顶部连接两个绝热气缸，其横截面积均为S=200cm2，高度分别为h1=14cm，h2=4cm用一个质量M=15kg的绝热活塞在左侧气缸距底部10cm处封闭n=0.1ml，T0=250K的气体A，气缸底部有电阻丝可对其进行加热，活塞运动到气缸顶部时(图中虚线位置)被锁住，右侧气缸初始为真空。现对电阻丝通电一段时间，活塞刚好缓慢移动至气缸顶部时断开电源并打开阀门。已知外界大气压强为p0=1×105Pa，重力加速度g=10m/s2，不计活塞与气缸的摩擦及连通器气柱和电阻丝的体积。求：
(1)上升过程中左侧缸内气体的压强。
(2)断开电源时气体升高的温度。
(3)稳定后整个过程中气体吸收的热量。
16.发电机输出电压为U1=240V，先由原、副线圈匝数比为1:10的升压变压器升压后输送到用户处，再用原、副线圈匝数比为10:1的降压变压器降压后对110盏标有“220V，100W”的电灯供电，电灯均正常发光，变压器均为理想变压器。求：
(1)发电机的输出功率；
(2)导线上损耗的功率；
(3)请分析远距离输电为什么要采用高压输电。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.从塑料酱油瓶里向外倒酱油时不易外洒，这是因为酱油不浸润塑料，故A错误；
B.一定质量的理想气体，在压强不变时，温度升高，则分子对器壁的平均碰撞力增大，所以分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数减少，故B正确；
C.气体间距较大，则V0=MρNA
得到的是气体分子所占空间平均体积，故C错误；
D.布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，布朗运动的激烈程度与温度和悬浮颗粒的体积有关，温度越高，体积越小，布朗运动越剧烈，若是与固体颗粒相碰的液体分子数越多，说明固体颗粒越大，不平衡性越不明显，故D错误。
故选B。
2.【答案】C
【解析】【分析】
分子间的引力和斥力总是同时存在，并且都随分子间的距离的增大而减小，但斥力减小得快；r1右侧分子力表现为引力，r1左测分子力表现为斥力，离甲最近的位置在r1左侧，由分子力做功判断分子势能的变化。
该题考察的是分子间的作用力与距离的关系及分子力做功与分子势能的变化关系，掌握F随r变化规律是解题的关键点。
【解答】AB.由题意知，乙分子从r3到r1，甲、乙两分子间作用力表现为引力，所以乙分子受的合力向左，由牛顿第二定律可知乙分子向左做加速运动，故AB错误；
CD.r1右侧分子力表现为引力，r1左测分子力表现为斥力，离甲最近的位置在r1左测，由图可知乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先增大后减小再增大，乙分子从r3到r1过程中，分子力做正功，两分子间的分子势能减小，乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，分子力先做正功后做负功，故C正确，D错误。
故选C。
3.【答案】B
【解析】【分析】
根据安培定则分析出电流的方向，结合电流的特征分析出极板的电性，理解能量转化的特点。
本题主要考查了电磁振荡的相关应用，理解电流的特点和能量的转化特点即可完成分析。
【解答】
BCD、由电流方向可知，正电荷正在流向a极板，a极板的电荷变多，所以该状态电容器在充电，两极板间的电场强度在增强，电路中电场的能量在增强，磁场的能量在减弱，电路中的电流在减小，电感线圈中磁场的磁感应强度在减弱，B正确，C错误，D错误;
A、根据安培定则，可知线圈中的磁场方向竖直向上，A错误。
故选B。
4.【答案】D
【解析】【分析】
切割磁感线的导体棒相当于电源，根据右手定则判断电源的正负极，根据法拉第电磁感应定律求ab电势差。
【解答】
铜棒a、b切割磁感线产生感应电动势，ab相当于电源，根据右手定则，判断知a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，
根据法拉第电磁感应定律，可得Uab=−E=−Blvsin30∘=−12Blv。故选D。
5.【答案】B
【解析】A.0时刻感应电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置，故A错误；
B.0时刻感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知线圈的磁通量变化率的最大，故B正确；
C. t2 时刻感应电动势最大，通过线圈的磁通量变化率最大，磁通量为零，故C错误；
D.交流电流表示数为电流的有效值， t3 时刻电流表示数不为零，故D错误。
故选B。
6.【答案】B
【解析】ABC.在细沙缓慢漏出的过程中，沙桶对活塞向下的拉力减小，活塞在大气压的作用下向上运动，气体体积减小，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高，压强增大，故A正确，B错误，C正确；
D.气体的内能增大，温度升高，由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，欧姆表示数减小，指针右偏，故D正确。
本题选不正确的，故选B。
7.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查了传感器的应用；对此类题目要知道其工作原理，是解题的关键，注意理解火灾报警器、电熨斗的工作原理的工作原理。
传感器是将温度、力、光等非电学量转化为电学量，结合传感器的特点解答即可。
【解答】
A.当有烟雾进入火灾报警器时，LED发出的光经烟雾作用后到达光电三极管，从而触发火灾警报，故A正确；
B.红外测温仪是根据物体的温度越高发射的红外线越强的原理进行工作的，故B错误；
C.常温下电熨斗的上下触点是接触的，需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性钢片下移，使双金属片稍向下弯曲，这时使触点断开双金属片向下弯曲程度要大一些，温度要更高一些；熨烫棉麻衣物时设定了较高温度，现要熨烫丝绸衣物需设定较低温度，这时要调节调温旋钮使升降螺钉向上移动，故C错误；
D.平常温度低，双金属片膨胀几乎相同，上下触点接触在一起；电热丝通电加热，双金属片温度升高，双金属片膨胀系数上层大下层小，温度升到一定时双金属片向下弯曲使触点断开，故D错误。
8.【答案】CD
【解析】A.分子在永不停息地做无规则运动，即使物体的温度为0℃，物体中分子的平均动能也不为零，故A错误；
B.液体具有流动性是因为液体分子作用力较小，分子位置不固定，故B错误；
C.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故C正确；
D.多晶体和非晶体都具有各向同性，则无法通过是否具有各向异性来区别多晶体和非晶体，故D正确。
故选CD。
9.【答案】AC
【解析】【分析】
分别以上下各液柱为研究对象，由平衡可求得A、B内气体的压强；L水平后两部分气体的压强都应等于大气压强，则由玻意耳定律可得出气体长度的变化，得出溢出的水银长度．
本题考查玻意耳定律及封闭气体压强，要求能正确理解题意：转后整体装置是平放在地面上的，故气体压强为大气压强．
【解答】
AB.由图可知，A中的气体压强pA=(76+56)cmHg=132cmHg；
B中气体压强pB=(132+20)cmHg=152cmHg；
L形管变为水平后，两部分气体压强均等于大气压强p=76mcHg；
由玻意耳定律可知：pBLBs=pLB′s；
pALAs=pLA′s；
代入以上数据解得：LA′=33cm；LB′=56cm；
故A气体长度增加了33cm−19cm=14cm， B中气体长度增加56cm−28cm=28cm；
故A正确，B错误；
CD.溢出的水银长度为14cm+28cm=42cm；
故C正确，D错误；
故选AC．
10.【答案】BC
【解析】解：A、变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比，由于原线圈两端电压与匝数比不变，则警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，故A错误；
B、警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，则原线圈中电流增大，由P=UI可知，由于原线圈两端电压不变，所以原线圈输入功率变大，故B正确；
C、警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，即通过定值电阻R1的电流达到某一值时，报警装置就会报警，即通过定值电阻R1的电流过大时，报警装置就会报警，故C正确；
D、若要调高预设的报警温度，即热敏电阻的阻值较小时不报警，要保持流过R1的电流不变，则可增大滑动变阻器R0的阻值，故D错误。
故选：BC。
警戒范围内出现火情时电阻变小，则副线圈电流变大，无法判断热敏电阻功率的变化情况，根据电流关系可以判断原线圈电流变化情况；若要调高预设的报警温度，使热敏电阻R的阻值较小时报警，需增大滑动变阻器R0的阻值。
变压器的动态问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压U1，U2，电流I1，I2，输入和输出功率P1，P2随匝数比的变化而变化的情况；二是匝数比不变，电流和功率随负载电阻的变化而变化的情况。不论哪种情况，处理这类问题的关键在于分清变量和不变量，弄清楚“谁决定谁”的制约关系。
11.【答案】(1)BDAECF
(2)0.022
(3)9.1×10−10
【解析】【分析】
本题考查“用单分子油膜估测分子大小”实验的实验步骤和数据处理。且实验的模型是不考虑油酸分子间的间隙，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的大小，数量级符号就行了。
【解答】
(1)上述步骤中，正确的顺序是BDAECF。
(2)根据描出的油膜轮廓，计算得出共有55格，则油膜的面积约为55×4 cm2=0.022 m2。
(3)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积为V=12×103×50×2×10−6 m3=2×10−11 m3，
油酸分子的直径约为d=VS=10−110.022×2 m≈9.1×10−10 m。
故答案为：(1)BDAECF；(2)0.022；(3)9.1×10−10
12.【答案】 大于 B 100 90
【解析】(1)[1]根据
pVT=C
则
可知图像的斜率越大，对应的体积越小，则试管的容积 V1 大于 V2 ；
(2)[2]根据
图像向下弯曲，说明斜率变小，则C变小，则可能原因是实验过程中有漏气现象，故选B。
(3)[3][4]由图像可知
Rt=(−2t+200)Ω
则当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为100 Ω ；
根据I=ERA+Rt
当I=50mA时解得
Rt=20Ω
则此时的温度90℃，即电路能测得的最高温度为90℃。
13.【答案】解：(1) Mρ=NA43π(d2)3
解得铁分子直径 d=3πρNA6M
N=Sd=S36MπρNA
(2) 单个分子的质量为 m0=MNA
这些分子的总质量为 m=Nm0=S3πρM6NA

【解析】本题考查阿伏伽德罗常数。解决阿伏伽德罗常数的计算问题，要明白其物理意义，理解宏观量和微观量之间的联系，知道其表示的是1ml物质所含的分子数。
14.【答案】解：(1)由题意可知钢瓶中的气体发生等容变化，根据查理定律得p1T1=p2T2
代入数据解得p2=3.1×105Pa
(2)当钢瓶活塞处漏气，打开瓶盖后经过足够长的时间，则钢瓶内压强和大气压强相等，设钢瓶体积为 V ，以最初钢瓶内所有气体为研究对象，其最终总体积为 V′ ，根据玻意耳定律将p1V1=p0V′
则剩余空气的质量与原有空气的质量之比为m2m1=ρVρV′
解得m1m2=13

【解析】【分析】
该题考查理想气体相关知识。分析好物理情景，找好气体状态变化情况是解决本题的关键。
由查理定律分析求解瓶内空气的压强p2；根据玻意耳定律求解瓶内剩余的空气质量与原有空气质量的比值。
15.【答案】解：(1)由平衡条件知pS=Mg+p0S
压强为p=p0+Mgs=1.075×105Pa；
(2)气体做等压变化，由盖−吕萨克定律可得V0T0=V1T1
解得T1=350K
则ΔT=T1−T0=100K；
(3)气体增加的内能为ΔU=5nRΔT2=207.5J
气体对外界做功为W=−pSΔh=−86J
根据热力学第一定律有 ΔU=W+Q
解得Q=293.5J
故气体吸收的热量为293.5J。

【解析】本题考查理想气体状态方程和热力学第一定律，应用理想气体状态方程时温度用热力学温度，分析好状态参量列式计算。
根据活塞受力平衡列式，即可求解左侧缸内气体的压强；
气体做等压变化，根据盖−吕萨克定律求出气体升高的温度；
由热力学第一定律列方程求解整个过程中气体吸收的热量。
16.【答案】(1)用户功率
P=nP灯=110×100W=1.1×104W
降压变压器副线圈电流
I4=PU4=1.1×104W220V=50A
降压变压器输入电流
I3=n4n3I4=5A
升压变压器输出电流
I2=I3=5A
升压变压器输入电流
I1=n2n1I2=50A
发电机的输出功率
P发电机=U1I1=12000W
(2)导线上损耗的功率
P损=P发电机−P=1000W
(3)输电损耗的功率
P损=I 输电2R=PU22R=P2RU22
在输电功率P与输电导线R一定时，输电电压U2越大，输电损失的功率越小，由此可知，为减小输电功率损失，应采用高压输电。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】