2022—2023学年下期期中高二物理试卷

第1 页 （共13 页） 河南省实验中学2022——2023学年下期期中试卷 高二 物理 命题人：范军峰 审题人：杨福合 （时间：90 分钟，满分：100 分） 一、选择题（本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每小题给出的四个选项中， 第1～8 题只有一项符合题目要求，第9～12 题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。） 1.下列关于热学现象说法正确的是（ ）． A．扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动 B．分子间的作用力总是随分子间距增大而增大 C．低温系统可以向高温系统传递热量而不引起其他变化 D．在绕地球运行的“天宫二号”中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使 其表面具有收缩趋势而引起的结果 2.关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是( ) A．图a 速度选择器中筛选出的粒子沿着PQ 做匀加速直线运动 B．图b 回旋加速器接入的工作电源是直流电 C．图c 是质谱仪的主要原理图，其中 、 、 在磁场中偏转半径最大的是 D．图d 是磁流体发电机，将一束等离子体喷入磁场，A、B 两板间会产生电压，且 A 板电势高 3.反亥姆霍兹线圈是冷原子实验室中的科研装置，结构如图所示。一对完全相同的圆 形线圈，共轴放置。已知O 为装置中心点，a、b、c、d 点到O 点距离相等，直线dOb 与线圈轴线重合，直线cOa 与轴线垂直。现两线圈内通入大小相等且方向相反的电流， 下列说法正确的是（ ） A.两线圈间为匀强磁场 B.O 点的磁感应强度为零 C.a、c 两点的磁感应强度相同 高二 物理 第2 页 （共13 页） D.b、d 两点的磁感应强度相同 高二 物理 第2 页 （共13 页） 4.一定质量的理想气体在温度不变时，压强与体积的关系如图 所示，气体由状态A 到状态B 的过程中，下列说法正确的是（ ） A.气体对外界做功 B.气体对外界放热 C.气体内能增大 D.分子热运动的平均动能增大 5.兴趣小组利用多匝线圈和灵敏电流计制作了一个简易的电流探测仪，用于检测埋在 地下的通电导线，如图（a）所示。地面表层有两根用绝缘皮包裹的垂直长导线AB、 CD，如图（b）所示。当线圈水平放置沿A1B1快速移动，电流计指针不偏转；当线圈水 平放置沿C1D1方向快速移动，电流计指针偏转。下列说法正确的是（ ） A.两根导线中都有电流 B.两根导线中都无电流 C.AB 中无电流，CD 中有电流 D.AB 中有电流，CD 中无电流 6.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体转动，磁 铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速一定时，传感器显示如图乙所示，下列说 法正确的是（ ） A.磁铁的转速为 B.线圈两端电压的有效值为 C.交变电流的电压表达式为 D.该交变电流可以直接加在击穿电压为 的电容器上而使电容器不被击穿 7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为3:1，在原、副线圈的回路中分别 接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V 的正弦交流电源上。下列说法正确 的是（ ） A.原线圈两端电压为220V B.副线圈回路中电阻两端电压为22V C.原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为1:9 D.若在副线圈回路中再并联一个电阻值相同的电阻，则原线圈回路中电流为之前的 2 倍 8.如图所示，半径为R 的圆形区域内有垂直纸面向外的匀 强 磁场，两完全相同的带正电粒子a 和b，以相同的速率从M 点 射 入磁场，粒子a 沿半径MO 方向射入，粒子b 沿与半径MO 成 30° 高二 物理 第3 页 （共13 页） 角方向射入，不计粒子重力及两粒子之间的相互作用。若粒子a 从N 点射出磁场， ∠MON=90°。则粒子a、b 在磁场中运动的时间之比为（ ） A.3：4 B.3：2 C.2：3 D.1：2 9.如图所示，O 点为两个半圆的圆心，两个半圆间的区域内（含边界）有垂直纸面向 外的磁场（图中没有画出），磁感应强度大小与到圆心O 的距离成反比。粒子a、b 从 左边入口进入，分别沿着内半圆和外半圆做匀速圆周运动。已知内、外半圆的半径之比 为1:2，粒子a、b 的质量之比为1:2，电量之比为1:2，不 计粒 子的重力和粒子间的相互作用。下列说法中正确的是（ ） A.粒子a、b 的速度大小之比为1:1 B. 粒子a、b 的速度大小之比为1:2 C. 粒子a、b 在磁场中运动时间之比为1:1 D. 粒子a、b 在磁场中运动时间之比为2:1 10.如图甲，ab 为磁场边界，在ab 的右侧存在一个足够大的匀强磁场，t=0 时刻磁场 方向垂直于竖直圆环平面向里，用一根横截面积为S、电阻率为ρ 的硬质导线做成两个 半径分别为r 和2r 的圆环1 和圆环2，让圆环的直径与边界重合。磁场磁感应强度B 随 时间t 变化的关系如图乙所示，不考虑两圆环之间 的相互作用。在0～t1时间内，下列说法正确的是 （ ） A.两圆环中产生感应电流的 方向始终为顺时 针 B.两圆环一直具有扩张的趋势 C.环1 和环2 中感应电流的大小之比为1：2 D.环1 和环2 中的电功率之比为1：4 11.在如图所示的 电路中，将开关S 与b 端连接，稳定后改 为与a 端连接，这样在线圈和电容构成的回路中将产生电磁振 荡，若振荡周期为T，以开关与a 端接触的瞬间为时刻。下列 说法正确的是（ ） A. 时，电路中磁场的能量最大 B. 时，振荡回路中电流最大，且从a 经线圈流向d C. 时，电容器的电荷量最大 高二 物理 第4 页 （共13 页） D.在 到 时间段内，电容器充电 12.如图所示，在纸面内有半圆形轻质导体框，O 为圆心，圆半径长为L，AO 段、弧 AB 段的电阻均为r，BO 段导体的电阻可忽略。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向 垂直纸面向里，边界与半圆直径重合。现用外力使导体框在纸面内绕O 点以角速度 沿 顺时针方向，从图示位置匀速转动一周。下列说法正确的是（ ） 高二 物理 第4 页 （共13 页） A.圆弧AB 段内电流方向总是从A 流向B B.转动的前半周内AB 两端电压为 C.转动的后半周内通过O 点的电量为 D.外力对线框做的功为 二、实验题（本题共2 小题，共12 分。请把分析结果填在答题卡上。） 13（4 分）用“油膜法估测油酸分子的大小”实验的方法及步骤如下： ①向体积V 油＝1 mL 的纯油酸中加入酒精，直至总量达到V 总＝500 mL； ②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴 入n＝100 滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL； ③先往边长为30～40 cm 的浅盘里倒入2 cm 深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水 面上； ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜稳 定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油 酸膜的形状； ⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示， 数出轮廓范围内小方格的个数N ≈114，小方格的边长l＝20 mm。 根据以上信息，回答下列问题： （1）1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 是________ mL.（保留一位有效数字） （2）油酸分子直径是________ m.（保留两位有效数字） 14（8 分）半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。 现有一压力传感器： （1）利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧， 实验室提供以下器材： 电源E：电动势为3V 电流表A（量程250 μA，内阻约为50Ω） 电压表V（量程3V，内阻约为20kΩ） 滑动变阻器R（阻值0～100Ω） 为提高测量的准确性，开关S1应该接_____（选填“1”或“2”），开关S2应该接__ ___（选填“3”或“4”）； （2）通过多次实验测得其阻值RN随压力F 变化的关系图像如图乙所示： 高二 物理 第5 页 （共13 页） （3）由图乙可知，压力越大，阻值_______（选填“越大”或“越小”），且压力小 于2.0N 时的灵敏度比压力大于2.0N 时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率）___ __（选填“高”或“低”）； （4）利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体 进行分拣，图中RN为压力传感器，R' 为滑动变阻器，电源电压为6V（内阻不计）。分 拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，OB 为一个可绕O 转动的杠杆，下 端有弹簧。控制电路两端电压小于3V 时，杠杆OB 水平，物体水平通过进入通道1； 当控制电路两端电压大于3V 时，杠杆的B 端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而 实现分拣功能。若R' 调为30kΩ，取重力加速度g=10m/s2，该分拣装置可以实现将质量 超过_______ kg 的物体进行分拣（结果保留2 位有效数字）；若要将质量超过0.20kg 的货物实现分拣，应该将R' 调成_______ kΩ（结果保留3 位有效数字）。 三、计算题（本题共4 小题，共40 分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要 演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单 位。） 15（6 分）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出功率为100kW， 输出电压为 ，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为 4kW，要使额定电压为220V 的用电器正常工作，不计变压器损耗。求： （1）输电导线上的电流大小； 高二 物理 第6 页 （共13 页） （2）升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比 和 。 高二 物理 第6 页 （共13 页） 16（10 分）如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为 S＝1×10－4 m2。质量为m＝0.2 kg 且厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体， 此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm 处有一对与汽缸固定连 接的卡环。气体的温度为300K，大气压强p0＝1.0×105 Pa。现将汽缸竖直放置，如图(b)所示，取g＝10m/s2。 求： （1）活塞与汽缸底部之间的距离； （2）活塞刚好到达卡环时气体温度； （3）将缸内气体加热到675K 时封闭气体的压强。 17（12 分）如图所示，在平面直角坐标系xOy 内，有一质量为m、电荷量为+q 的电 荷从原点O 沿着x 轴正方向以速度 射出，电荷的重力不计。要求该电荷能通过点P ，可以分别采取以下两种方案∶ ①在xOy 平面 内加平行于y 轴的匀强电场E；②垂直于xOy 平面加匀强 磁场B。（取 ， ）在两个方案 中： （1）求电场强度E 和磁感应强度B 的比值； （2）电荷在电场作用下从点O 运动到点P 的时间为t1，在磁场作用下从点O 运动到点P 的时间为t2，求t1与t2的比值(结果写成最简形式，不要求具体数值)。 18（12 分）如图1 所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为 37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1Ω 的电阻。在MN 下方存在方向垂直于斜面向 上、大小为1T 的匀强磁场。质量为0.5kg 的金属棒从AB 处由静止开始沿导轨下滑，其 运动过程中的v-t 图象如图2 所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不 计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数 µ； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大 速率； (3)若金属棒从进入磁场到速度达到 6m/s 时通过电阻的电荷量为3.5C，求 高二 物理 第7 页 （共13 页） 此过程中电阻产生的焦耳热。 高二 物理