江苏省扬州中学2022-2023学年高二下学期4月期中物理试题（解析版）

这是一份江苏省扬州中学2022-2023学年高二下学期4月期中物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
试卷满分：100分考试时间：75分钟
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、单项选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。（请将所有选择题答案填涂到答题卡的指定位置）
1. 下列物理量是矢量且单位正确的是（ ）
A. 电流AB. 磁通量T·m2
C. 电场强度C/ND. 磁感应强度Wb/m2
【答案】D
【解析】
【详解】A．电流有大小，有方向，但运算不遵循平行四边形定则，是标量，电流的单位为A，故A错误；
B．磁通量有大小，没有方向，运算不遵循平行四边形定则，是标量，磁通量的单位为T·m2，故B错误；
C．电场强度有大小，有方向，运算遵循平行四边形定则，是矢量，电流强度单位为N / C，故C错误；
D．磁感应强度有大小，有方向，运算遵循平行四边形定则，是矢量，磁感应强度的单位为Wb/m2，故D正确。
故选D
2. 下列光现象中属于衍射的是（ ）
A. 水中的气泡看起来特别明亮
B. 白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带
C. 在阳光照射下肥皂泡上出现彩色条纹
D. 某彩色光照射圆盘后，在适当的位置，影的中心出现一个亮斑
【答案】D
【解析】
【详解】A．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射和折射的缘故，故A错误；
B．太阳光通过玻璃三棱镜后形成彩色光带，是光的折射现象，故B错误；
C．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹，太阳光肥皂泡经过内外膜的反射后叠加，从而出现彩色条纹，这是光的干涉，故C错误；
D．圆盘衍射出现泊松亮斑，故D正确。
故选D。
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动就是液体分子的无规则热运动
B. 热力学温度升高1K和摄氏温度升高1℃对应的温度变化量相同
C 气体与液体分子可以自由移动而固体分子不会发生运动
D. 水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的作用力变小
【答案】B
【解析】
【详解】A．悬浮在液体中微粒的无规则运动为布朗运动，并不是液体分子的无规则热运动，故A项错误；
B．根据
整理有
故B项正确；
C．一切物质的分子，包括固体物质的分子都在永不停息地做无规则的热运动，故C项错误；
D．水分子在气态下引力、斥力忽略不计，凝结成液态，分子间距减小，分子间作用力增加，故D项错误。
故选B。
4. 当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（ ）
A. 光传感器和位移传感器B. 磁传感器和温度传感器
C. 磁传感器和声传感器D. 压力传感器和加速度传感器
【答案】A
【解析】
【详解】当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。
故选A。
5. 一个长方体空气柱固定在水中，空气与水之间的透明介质厚度不计，一束红、蓝色激光射入空气柱，不考虑反射光线，下列光路图中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】水相对于空气来说是光密介质，光从光密介质入射光疏介质，折射角大于入射角，所以光线向上偏折，光路向上平移；同时蓝光比红光的折射率大，因此蓝光比红光偏折的更厉害。
故选C。
6. 磁流体发电技术原理如图所示，已知等离子体射入的初速度为，匀强磁场磁感应强度大小为B，平行金属板A、B的长度为a、宽度为b、间距为L，金属板A、B的宽边外接阻值为R的定值电阻，稳定后，等离子体均匀分布在金属板A、B之间，且电阻率为，不计离子的重力及离子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. 电流从金属板A流经电阻R返回金属板B
B. 将磁流体发电机看成是电源，则电源内阻
C. 电流表的读数为
D. 将金属板A、B水平面内旋转90°，再将阻值为R的电阻接在金属板A、B的长度为a的边两端，电流表的读数变小
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则，正离子向B板偏转，负离子向A板偏转，电流从金属板B流经电阻R返回金属板A，故A错误；
B．将磁流体发电机看成是电源，则电源内阻
故B错误；
C．电路中的电流稳定后，电荷受到的洛伦兹力和电场力大小相等，即
整个回路的电流
联立解得
故C正确；
D．由
可知，电流的大小只与金属板的面积有关，故将金属板A、B水平面内旋转90°，再将阻值为R的电阻接在金属板A、B的长度为a的边两端，电流表的读数不变，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为-E0，若两分子所具有的总能量为0，下列说法正确的是（ ）

A. 乙分子的运动范围为x≥x1
B. 乙分子在Q点（x=x1）时，其动能最大
C. 乙分子在Q点（x=x1）时，处于平衡状态
D. 乙分子在P点（x=x2）时，加速度最大
【答案】A
【解析】
【详解】A．两分子的能量包括分子势能与分子的动能，由于两分子所具有的总能量为0，而分子的动能不可能为负值，可知在运动过程中，分子的势能为0或者为负值，即乙分子的运动范围为x≥x1，故A正确；
B．乙分子在Q点（x=x1）时，分子势能为0，根据上述可知其动能为0，故B错误；
C．乙分子在P点时，分子势能最小，则该位置为平衡位置，乙分子在Q点（x=x1）时，间距小于平衡位置间距，分子力表现为斥力，故C错误；
D．乙分子在P点时，分子势能最小，则该位置为平衡位置，此时分子的加速度为0，故D错误。
故选A。
8. 某兴趣小组设计了一辆“电磁感应车”，在一个车架底座上固定了一块塑料板，板上固定了线圈和红、绿两个二极管，装置和连成的电路如图甲所示。用强磁铁插入和拔出线圈，电流传感器记录了线圈中电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在t=3s时刻，线圈中的磁通量最大
B. 当磁铁从线圈左端插入时，小车将会向左运动
C. 乙图显示了磁铁先后两次插入和拔出线圈的过程
D. 若插入线圈的磁铁磁性足够强，红、绿两个二极管会同时发光
【答案】C
【解析】
【详解】A．在t=3s时刻，线圈中的电流最大，磁通量变化率最大，故A错误；
B．当磁铁从线圈左端插入时，靠近线圈，导致穿过的磁通量变大，根据楞次定律，则有感应电流产生，小车为阻碍磁铁靠近，小车将对磁铁有向左的力，同时小车受到向右的力，向右运动，故B错误；
C．乙图显示了磁铁先后两次插入和拔出线圈的过程，故C正确；
D．由于发光二极管具有单向导电性，把两个发光二极管极性相反地并联起来，并与线圈串联，两个发光二极管不会同时发光，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，甲、乙、丙为三个相同的铝管，甲、乙两管的侧壁分别开有横槽和竖槽，丙管未开槽，现将三个铝管分别套在竖直圆柱形强磁铁上，由上端口静止释放，忽略管与磁铁间的摩擦以及开槽后管的质量变化。关于铝管穿过强磁铁的时间，下列判断正确的是（ ）
A. 甲最短B. 乙最短
C. 丙最短D. 甲、乙相同
【答案】B
【解析】
【详解】下落过程中，铝管中磁通量变化会产生感应电流，根据楞次定律“阻碍”含义可知，受到向上的安培力阻碍其运动，乙管开有竖槽，电阻最大，产生的感应电流最小，因此安培力最小，运动最快，因此乙向下运动的时间最短，故ACD错误，B正确。
故选B。
10. 如图所示为一地下电缆探测装置，圆形金属线圈可沿水平面不同方向运动，若水平地面下有一平行于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，线圈圆心P点位于导线正上方，平行于y轴，平行于x轴、关于导线上下对称。则（ ）
A. 电流I在P、Q两点产生磁感应强度相同
B. 电流I在M、N两点产生磁感应强度大小
C. 线圈从P点匀速运动到N点过程中磁通量不变
D. 线圈沿y方向匀加速运动时，产生恒定的感应电流
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据安培定则，电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，在Q处产生的磁感应强度沿x轴正方向，故A错误；
B．由于MN平行y轴，电流I也平行y轴，且M、N到长直导线的距离相等，故B正确；
C．电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，故线圈在P点的磁通量为零，电流I在N处产生的磁感应强度斜向左下方，故线圈在N点的磁通量不为零，故线圈从P点到N点的过程中的磁通量发生了变化，故C错误；
D．线圈沿y方向运动，线圈始终在长直导线的正上方，磁感应强度始终沿x轴负方向，线圈中磁通量始终为零，故线圈中不会产生感应电流，故D错误。
故选B。
第Ⅱ卷（非选择题共60分）
二、非选择题：本大题共6小题，共计60分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距为d的双缝。从仪器注明的规格可知，双缝到屏的距离l。然后接通电源使光源正常工作。

（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置（选填“垂直”或“平行”）；
（2）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可______；
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.使用间距更小的双缝 D.转动手轮
（3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻在图中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2（x2> x1），则入射的单色光波长的计算表达式为λ=______。

【答案】 ①. 平行 ②. B ③.
【解析】
【详解】（1）[1]为了能够在光屏上观察到清晰的干涉条纹，在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
（2）[2]A．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小相邻明条纹之间的间距，根据
可知，与单缝与双缝之间的间距无关，故A错误；
B．根据上述可知，将屏向靠近双缝的方向移动，减小了光屏到双缝的间距，相邻明条纹之间的间距减小，从目镜中观察到的条纹个数增加，故B正确；
C．根据上述可知，使用间距更小的双缝，相邻明条纹之间的间距增大，从目镜中观察到的条纹个数减少，故C错误；
D．转动手轮时，只能移动分划板，并不能改变相邻明条纹的间距，根据上述可知，也不能增加从目镜中观察到的条纹个数，故D错误。
故选B。
（3）[3]根据图乙可知，AB之间有6个间距，则相邻明条纹之间的间距为
根据
解得
12. 在“用油膜法估测分子的大小”实验中：
（1）该实验中建立理想化模型，下列说法正确的是___________。
A．将油膜看成单分子层油膜
B．油酸分子间的间隙不可忽略
C．不考虑各油酸分子间的相互作用力
D．将油酸分子看成立方体模型
（2）某同学在本实验中，计算结果明显偏小，可能是由于___________。
A．油酸未完全散开
B．油酸酒精溶液的体积算作一滴纯油酸的体积
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴
（3）该同学将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，该油膜的面积是：已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2ml，则油酸分子直径为___________m。（结果保留两位有效数字）
【答案】 ①. A ②. D ③.
【解析】
【详解】（1）[1]用油膜法估测分子的大小的实验中，所做的理想化假设包括：不考虑分子间的间隙，将油膜看成单分子层油膜，以及将油分子看成球形等，分子间的作用力使油酸在水面上形成油膜，所以分子间的相互作用力需要考虑，故BCD错误，A正确；
（2）[2]计算油酸分子直径的公式是，是纯油酸的体积，是油酸的面积。
A．油酸未完全散开，偏小，故得到的分子直径将偏大，故A错误；
B．油酸酒精溶液的体积算作一滴纯油酸的体积，则偏大则直径将偏大，故B错误；
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，则偏小直径将偏大，故C错误；
D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴，由可知，油酸的体积将偏小，则计算得到的直径将偏小，故D正确；
故选D。
（3）[3]纯油酸的的体积为
一滴纯油酸的体积为
则油酸分子的直径为
13. 如图所示是半径为R的玻璃半圆柱体的横截面，O点为截面的圆心，上表面水平，其正下方的水平地面上放置一厚度不计的平面镜，平面镜到玻璃半圆柱体的距离为。一束与过圆心O的竖直线平行且间距为的光线从玻璃半圆柱体上表面A点射入，该光束经过玻璃半圆柱体的折射和平面镜反射最后从半圆柱体水平面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）。已知光在真空中速度为c。求：
（1）该玻璃的折射率；
（2）该光束由A射入到再次离开玻璃半圆柱体所用的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）如图，光线垂直于玻璃砖上表面入射，不改变方向，假设从弧形面的B点出射，由几何关系可知，入射角β=30°，折射角α=60°，玻璃砖的折射率为
（2）由几何关系可知
AB=，BO1=R
设光在玻璃砖中的传播速度为v，有
该光束由A射入到再次离开玻璃半圆柱体所用的时间为
联立方程可得
14. 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abcd匝N=100匝，面S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电导线的总电阻为R=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）升压变压器副线圈两端电压U2；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2=1:8，交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率P。

【答案】（1）；（2）；（3）640W
【解析】
【详解】（1）设降压变压器原、副线圈电流分别为、，电动机恰能正常工作，则有
根据理想变压器的变流比可知
解得
所以输电线路上损耗的电功率
解得
（2）根据理想变压器的变压比可知
解得
升压变压器副线圈两端电压
解得
（3）根据理想变压器的变压比可知
可得
升压变压器的原线圈输入功率
可得
根据
解得
根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为
代入数据解得
电机线圈内阻上消耗的热功率
可得
15. 如图所示，间距L=1m的U形金属导轨固定在绝缘水平桌面上，其一端接有阻值为0.2Ω的定值电阻R，导轨电阻忽略不计。质量均为m=0.2kg的匀质导体棒a和b静止在导轨上，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值Ra=Rb=0.2Ω，与导轨间的动摩擦因数均为，导体棒a距离导轨最右端s=2m。整个空间存在竖直向下的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小B=0.2T。现用沿导轨水平向右大小F=0.95N的恒力拉导体棒a，当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动。重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。
（1）导体棒b刚要滑动时受到安培力F1的大小；
（2）导体棒a离开轨道时的速度v的大小；
（3）导体棒a在导轨上运动的过程中，定值电阻R中产生的热量QR。

【答案】（1）0.2N；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）导体棒b刚要滑动时受力平衡，安培力为
F1=μmg=0.2N
（2）导体棒电阻和定值电阻相等，根据并联电路电流关系和电阻关系可得
，
根据电磁感应定律得
根据闭合电路欧姆定律
联立解得
（3）根据能量守恒得，拉力做功转化为摩擦产生的内能，导体棒a的动能和电路中产生的焦耳热，即有
回路中导体棒a、b和电阻R通过的电流比是2:1:1，由于电阻相等，根据焦耳定律
可知产生的焦耳热之比为
联立可得定值电阻R中产生的热量
16. 如图所示，xy竖直平面坐标系中，x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。下方有沿+y方向的匀强电场，电场强度大小为E。粒子源从O点向坐标平面内第一象限发射粒子，粒子的初速度方向与x轴正方向夹角范围是，初速度大小范围是。已知粒子的质量为m、电荷量为+q，不计粒子重力及粒子间相互作用。
（1）求沿y轴正方向射出的粒子到达x轴下方的最远距离d；
（2）求粒子第一次在磁场中运动时可能到达区域的面积S；
（3）若粒子源只沿+y方向发射粒子，其它条件不变，发现x轴上从P点起左侧所有位置均有粒子通过，求粒子从O点运动到P点所需的最短时间t。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当粒子的速度大小为，且沿y轴正向射出时粒子到达x轴下方有最远距离d，
根据动能定理得
解得
（2）设速度大小为的粒子在磁场中做圆周运动的半径为，速度大小为的粒子在磁场中做圆周运动的半径为，粒子第一次在磁场中运动时可能到达区域如下图所示，为粒子不能到达的区域面积。
解得
解得
则打到的区域面积为
解得
（3）根据题意，因为P点左侧所有位置都必须有粒子通过，所以P点的位置必须如下图所示
图中小圆对应速度为，大圆对应速度为，所以P点的坐标为，粒子在磁场中运动最短的时间为粒子的速度为时，此时周期为
粒子在电场中运动单程的时间为，则
粒子在电场中运动的时间
粒子从O点运动到P点的时间
解得