[物理][期中]云南省长水教育集团2023-2024学年高二下学期质量检测(期中)试题(二)(解析版)

这是一份[物理][期中]云南省长水教育集团2023-2024学年高二下学期质量检测(期中)试题(二)(解析版)，共19页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 2023年5月，中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，则该合成云母（ ）
A. 是非晶体B. 没有规则的外形
C. 有固定的熔点D. 各向性质均相同
【答案】C
【解析】由图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定的几何外形，具有固定的熔点、具有各向异性的特点。
故选C。
2. 汽油发动机的火花塞工作时需要一万伏左右的高压才能产生火花。一同学用12V直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，以下原理图可行的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据变压器原副线圈电压表等于匝数比
可知副线圈匝数应远大于原线圈匝数，因为是直流电源，为了使副线圈产生感应电动势，需要把开关接在原线圈。
故选A。
3. 关于下列三幅图的说法正确的是（ ）
A. 图甲中微粒越小，单位时间内受到液体分子撞击次数越少，布朗运动越明显
B. 图乙中峰值大的曲线对应的气体温度较高
C. 图丙中实验现象说明蜂蜡是非晶体
D. 图丙中实验现象说明薄板材料各向同性，一定是非晶体
【答案】A
【解析】A．图甲中微粒越小，单位时间内受到液体分子撞击次数越少，则微粒越趋于不平衡，则布朗运动越明显，选项A正确；
B．图乙中峰值大的曲线“腰细”，中等分子占据的比例较小，则对应的气体温度较低，选项B错误；
CD．图丙中，实验现象表明材料具有各向同性，则说明薄板材料可能是多晶体，也有可能是非晶体，故CD错误。
4. 特高压直流输电是国家重点能源工程，目前该技术已达世界先进水平，再次体现了中国速度，惊艳了全世界。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，已知。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。不考虑地磁场的影响，则（ ）
A. 两输电直导线间因安培力而互相排斥
B. a、c两点处的磁感应强度大小相等
C. b、d两点处的磁感应强度大小相等
D. a、c两点处的磁感应强度方向均竖直向下
【答案】B
【解析】A．两通电直导线电流方向相同，故两输电直导线间因安培力而互相吸引，故A错误；
BC．由于，根据安培定则和叠加原理可知，a、c两点处磁感应强度大小相等，b点处的磁感应强度为0，d点处的磁感应强度不为0，故b、d两点处的磁感应强度大小不相等，故B正确，C错误；
D．根据安培定则可知，a点处的磁感应强度方向竖直向下，c点处的磁感应强度方向竖直向上，故D错误。
故选B。
5. 某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对厢内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
B. 从上往下看，金属线圈B中感应电流沿逆时针方向
C. 金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用
D. 金属线圈B有扩张的趋势，A有收缩的趋势
【答案】A
【解析】AB．当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上往下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上往下看是顺时针方向，A正确，B错误；
C．结合上述的分析可知，当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，C错误；
D．闭合线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，D错误。
故选A。
6. 利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。如图所示，某风轮机带动内部匝数为N的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁场的水平转轴逆时针匀速转动产生交流电，已知N匝线圈产生的感应电动势的最大值为。则下列说法正确的是（ ）
A. 当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为
B. 当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零
C. 当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最小
D. 穿过线圈的最大磁通量为
【答案】D
【解析】A．当线圈转到题图示位置时，根据右手定则可知产生的感应电流方向为，故A错误；
B．当线圈转到竖直位置时，感应电流的瞬时值为零，但电流表测量的是有效值，示数不为零，故B错误；
C．当线圈转到题图示位置时，线圈与中性面垂直，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故C错误；
D．由可得
穿过线圈的最大磁通量为
故D正确。
故选D
7. 如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈（直流电阻可忽略不计）。电源的电动势恒定，内阻忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合时，A灯立即亮，亮度逐渐加大
B. 开关S闭合时，B灯立即亮，然后亮度逐渐减弱
C. 开关S闭合时，C灯立即亮，然后亮度保持不变
D. 电路接通稳定后，开关S断开时，C灯立即熄灭，A、B灯逐渐熄灭
【答案】C
【解析】B．电源内阻不计，电路接通时，由于线圈L阻碍电流增大，相当于断路，此时B灯被断路，A灯与C灯并联，所以B灯不亮，A、C灯立即亮，故B错误；
AC．随着电流稳定，线圈L相当于一根导线，此时A、B、C灯并联，两端电压不变，A、C灯的亮度不变，故A错误，C正确；
D．开关S断开时，由于线圈L阻碍电流减小，相当于电源，对三个灯泡供电，此时A、C灯并联后与B灯串联，A、B、C三灯均逐渐熄灭，故D错误。
故选C。
8. 如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（ ）
A. 线框中磁通量变化率为
B. 线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流
C. 边所受安培力方向向左
D. 线框中感应电动势大小为
【答案】C
【解析】A．根据题意可知线框中磁通量变化率为
与线圈匝数无关，故A错误；
BD．设电路中总电阻为，根据楞次定律可知磁感应强度向外均匀增大，由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知感应电流为顺时针方向，电动势大小为
感应电流大小
可知，线圈中的感应电流为恒定电流而不是周期性变化的。故BD错误；
C．当感应电流方向为顺时针时，电流由，根据左手定则判断可知，边所受安培力方向向左。故C正确。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。下列说法正确的是（ ）
A. 吸管上的气温计刻度是均匀的
B. 温度升高后，罐中气体的压强增大
C. 用更粗的透明吸管，其余条件不变，则测温范围会变大
D. 用更小的饮料罐，其余条件不变，可提高该气温计的测温灵敏度
【答案】AC
【解析】A．设初始温度为、罐中空气体积为、吸管内空气柱长度为、其横截面积为S，温度变化后温度为、罐中空气体积不变、吸管内空气柱长度为、其横截面积不变。在温度变化时，气体做等压变化，有
可知
故温度变化量与距离的变化量成正比，故A项正确；
B．罐中气体的压强始终等于大气压，即罐中气体的压强始终不变，故B项错误；
C．根据题意及A项分析可得，油柱距离的变化与温度变化量关系为，可知若更换更粗的透明吸管，其余条件不变，即在温度变化相同的条件下，吸管中的油柱左右移动距离会变小，则测量范围会变大，故C项正确；
D．根据
，
可得
若用更小的饮料罐，其余条件不变，即在温度变化相同的条件下，吸管中的油柱左右移动距离会变小，即该气温计的测温灵敏度会降低，故D项错误。
故选AC。
10. 我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中小学生心里播撒下科学的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力环境下液桥演示实验，在两个固体表面之间可形成大尺寸液桥，如图甲所示；另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示，把三根粗细不同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水在管内不断上升，直到管顶，如图乙所示。对于这两个实验的原理及其理解，下列说法正确的是（ ）
A. 液体表面张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”
B. 分子势能和分子间距离r的关系图像如图丙所示，能总体上反映水表面层中水分子势能的可能是图中“C”位置
C. 农民使用“松土保墒”进行耕作，通过松土形成了土壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D. 航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
【答案】AB
【解析】A．液体表面张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”，故A正确；
B．分子势能和分子间距离r的关系图像如图丙所示，水表面层中水分子间距离大于内部水分子的距离，能总体上反映水表面层中水分子势能的是图中“C”位置，故B正确；
C．农民使用“松土保墒”进行耕作，通过松土阻断了土壤毛细管，使得土壤下面的水分不容易被输送到地表，故C错误；
D．毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡，于是墨汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部。而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同样在毛细作用下，被吸附到纸上，其间根本无须重力作用，故D错误。
故选AB。
11. 我国最高防护实验室中的一种污水流量计如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型：废液中的大量正、负离子以速度v（未知）从直径为d的圆柱形容器右侧流入左侧流出，容器处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中（流量Q等于单位时间通过横截面的液体的体积）。下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中N点的电势低于M点的电势
B. 正、负离子所受洛伦兹力的方向相同
C. 当污水中离子的浓度升高时，M、N两点间的电势差不变
D. 推算废液的流量还需要测量M、N两点间的电势差
【答案】CD
【解析】AB．正、负离子从右侧垂直进入磁场时，根据左手定则可知，正离子受到向下的洛伦兹力向下偏转在下管壁聚集，负离子受到向上的洛伦兹力向上偏转在上管壁聚集，故N点的电势高于M点的电势，故AB错误；
C．当水平向左运动的离子受力平衡时有
解得
可知M、N两点间的电势差与离子浓度无关，故C正确；
D．结合上述，流量为
结合上述解得
可知，推算废液的流量还需要测量M、N两点间的电势差，故D正确。
故选CD。
12. 如图所示为某质谱仪的示意图，由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板上的、、三点，已知底板上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为、，速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E，不计粒子的重力以及它们之间的相互作用力，则下列说法正确的是（ ）
A. 速度选择器中的电场方向向右，且三种粒子电性可正可负
B. 三种粒子从进入速度选择器到打在上速度大小都不变
C. 如果三种粒子的电荷量相等，则打在点的粒子质量最小
D. 如果三种粒子电荷量均为q，且、的间距为，则打在、两点的粒子质量差为
【答案】BD
【解析】A．带电粒子通过速度选择器时，需要二力平衡，故
且两力方向相反。根据带电粒子在偏转磁场中的偏转方向，由左手定则可知三种粒子均带正电，故速度选择器中洛伦兹力方向为水平向左，可知电场方向向右，故A错误；
B．粒子在速度选择器中运动时速度保持不变，进入偏转磁场，洛伦兹力不做功，到打在上速度大小都不变，但方向均有变化，故B正确；
C．粒子在偏转磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有，解得
三种粒子的电荷量相等，半径与质量成正比，故打在点的粒子质量最大，故C错误；
D．打在、两点的粒子间距为
解得
故D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题6个小题，共52分。
13. 某物理兴趣小组采用如图所示的实验装置探究气体等温变化规律。
（1）实验研究对象是___________。
（2）实验中为了保持封闭气体质量不变，实验中采取的主要措施是___________；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是___________和___________。
（3）关于该实验，下列说法正确的是___________（填正确答案标号）。
A. 注射器一定要竖直固定
B. 由于活塞、气压计有重力，测得的气体压强比实际值偏大
C. 实验中不需要测量空气柱的横截面积
D. 实验中若密封橡胶套脱落，应立刻堵住后继续实验
【答案】（1）被封闭气体（或空气柱） （2）在注射器活塞上涂润滑油 移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分 （3）C
【解析】（1）实验研究对象是被封闭气体（或空气柱）。
（2）[1] 为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂润滑油，这样可以保持气密性。
[2] 为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢、不能用手握住注射器封闭气体部分。
（3）AB．因为气体的压强直接由气压计读出，所以注射器不一定竖直固定，活塞、气压计的重力对压强测量值也没有影响，故AB错误；
C．由玻意耳定律可得
即
由上式可知，实验中不需要测量空气柱的横截面积，故C正确；
D．实验中若密封橡胶套脱落，则气体的质量会发生变化，堵住后不能继续实验，故D错误。
故选C。
14. 某同学要做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）采用油膜法估测油酸分子的大小，实际上是将油酸分子视为一种理想化模型，它包括三个假设，即①油酸分子为球形、②___________、③___________。
（2）该小组进行下列实验操作，请将它们按操作先后顺序排列：___________。
（3）实验使用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL。用滴管向量筒内滴50滴上述溶液其体积为1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。
若每一小方格的边长为2cm，则油酸薄膜的面积为___________；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为___________；根据上述数据，估算出油酸分子的直径为___________m。（结果均保留两位有效数字）
（4）某同学在实验中的计算结果明显偏小，可能的原因是_________（填正确答案标号）。
A. 油酸还未完全散开
B. 求每滴溶液的体积时，溶液的滴数少记了10滴
C. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
D. 计算油膜面积时，将所有不足一格的方格都当作一个格来计算
【答案】（1）分子之间无空隙 油膜是单分子层 （2）CAEDB （3） （4）CD
【解析】（1）[1][2]用油膜法估测油酸分子的大小实验的前提是将油酸分子视为一种理想化模型，它包括三个假设，即①油酸分子为球形、②分子之间无空隙、③油膜是单分子层。
（2）“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积，往浅盘里倒入约2cm深的水，水面稳定后将适量痱子粉均匀撒在水面上，用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。则实验操作顺序为CAEDB。
（3）[1]若每一小方格的边长为2cm，由图中可知轮廓中大约为100个小方格，则油酸薄膜的面积为
[2]每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为
[3]油酸分子的直径为
（4）根据
A．油酸还未完全散开，则油膜面积测量值偏小，使得直径测量值偏大，故A错误；
B．求每滴溶液的体积时，溶液的滴数少记了10滴，则每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积测量值偏大，使得直径测量值偏大，故B错误；
C．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则代入计算的浓度偏小，每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积测量值偏小，使得直径测量值偏小，故C正确；
D．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格都当作一个格来计算，则油膜面积测量值偏大，使得直径测量值偏小，故D正确。
15. 某物理探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底部的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。已知大气压强，重力加速度，求：
（1）气体在状态B时的温度；
（2）气体在状态C时的压强。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）气体由状态A到状态B过程中，气体的压强不变，由盖—吕萨克定律有
解得
（2）气体在状态A时，有
解得
气体由状态B到状态C过程中，气体的体积不变，由查理定律有
解得
16. 两平行光滑金属导轨水平放置，如图所示为俯视图，导轨右端接入电阻，导轨间距为，界线右侧有匀强磁场，磁感应强度为。质量的导体棒在距离界线为处受恒力作用从静止开始向右运动，到达界线时恰好匀速运动，界线与间距也为d、已知导体棒与导轨始终垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻。
（1）求导体棒匀速运动时的速度v的大小；
（2）求导体棒在和间运动过程中电阻R产生的热量Q。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）导体棒匀速运动时合力为零，所以
联立求得
（2）设导体棒从出发到匀速运动的过程安培力做功为，根据动能定理有
解得
电阻R产生的热量即为导体棒克服安培力做的功，即
17. 水力发电是获得清洁能源重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取）
（1）求输电线中的电流I；
（2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（3）如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
【答案】（1）；（2），；（3）564盏
【解析】（1）根据题意可知，由能量守恒可得，发电机的输出功率
输电线上的电流用I表示，则电功率损失
联立解得
（2）根据题意可知，升压变压器原线圈两端的电压
副线圈两端的电压为
升压变压器原副线圈的匝数比为
输电线上的电压损失为
降压变压器原线圈两端的电压为
降压变压器副线圈两端的电压为
降压变压器原副线圈的匝数比为
（3）设正常发光的电灯的盏数为，则有
解得盏
18. 回旋加速器（英文：Cycltrn）是利用磁场和电场共同使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置，是高能物理中的重要仪器。1930年欧内斯特·劳伦斯提出回旋加速器的理论，1932年首次研制成功。某型回旋加速器的主要结构如图所示，置于真空中的两个D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝宽度为d，匀强磁场方向与盒面垂直。两D形盒之间所加的交流电压为U，频率为f，被加速的粒子质量为m、电荷量为q，粒子从D形盒一侧圆心处A点开始被加速（初动能可以忽略），经若干次加速后粒子从D形盒边缘射出。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）粒子在狭缝之间运动的总时间；
（3）粒子第4次被加速结束的瞬间位置与A点之间的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）为了达到同步加速，粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期与交变电压的周期相同，即有
解得磁感应强度大小
（2）粒子在回旋加速器中做圆周运动的最大半径为R，根据
解得
由牛顿第二定律有
粒子在电场中后一次加速可以看为前一次加速的延续过程，根据运动学公式有
解得
（3）作出示意图，如图所示
加速一次由动能定理有
解得
从A点出发向右运动，结合上述可知
同理可得加速第二次粒子向左运动
粒子加速第三次后向右运动
所以第四次加速结束瞬间距A点的距离为