湖南师范大学附属中学2022-2023学年高二下学期期中物理试卷

湖南师大附中2022—2023 学年高二第二学期期中考试 物理 时量：75 分钟 满分：100 分 得分： 一、单项选择题（本题共7 小题，每小题4 分，共28 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.“挤毛巾”和“液桥”都是国际空间站展示的有趣实验。宇航员先将干毛巾一端沾水后能 使得整个毛巾完全浸湿，然后再用双手试图拧干，只见毛巾被挤出的水像一层果冻一样紧 紧地吸附在毛巾的外表面，宇航员的手也粘有一层厚厚的水。2022 年3 月23 日，我国宇航 员王亚平在空间站做了“液桥实验”，如图所示。关于这两个现象的描述不正确的是 A.在地球上将湿毛巾能“拧干”是因为水不能浸润毛巾 B.干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象 C.水对宇航员的手和液桥板都是浸润的 D. “液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起，这是水的表面张力在起作用 2.图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻（温度升高， 该热敏半导体的阻值下降）、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常 情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是 A.小电铃、热敏电阻、绿灯泡 B.热敏电阻、小电铃、绿灯泡 C.绿灯泡、小电铃、热敏电阻 D.热敏电阻、绿灯泡、小电铃 3.如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨 道半径为R，已知电场的电场强度为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直 纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则下列说法正确的是 A.液滴带正电 B.液滴受到重力、电场力、洛伦兹力、向心力作用 C.液滴所受合外力为零 D.液滴比荷 4.某个智能玩具的声响开关与LC 电路中的电流有关，如图所示为玩具内的LC 振荡电路部 分。已知线圈自感系数 ，电容器电容 ，在电容器开始放电时 （取t=0），上极板带正电，下极板带负电，则 A.LC 振荡电路的周期 B.当 时，电容器上极板带正电 C.当 时，电路中电流方向为顺时针 D.当 时，电场能正转化为磁场能 5.如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c 和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电 阻忽略不计。开关S 从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有 A.三个灯泡马上熄灭 B. b 先闪一下，然后逐渐熄灭 C. c 先闪一下，然后逐渐熄灭 D. a 先闪一下，然后逐渐熄灭 6.如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在导热汽缸中，用水平外力F 作用于活塞 杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②。如果环境保持恒温，分别用p、V、T 表示该理想气体的压强、体积、温度，如图中的图像可表示此过程的是 A B C D 7.如图所示，在平行有界匀强磁场的正上方有一等边闭合的三角形导体框，磁场的宽度大 于三角形的高度，导体框由静止释放，穿过该磁场区域，在下落过程中BC 边始终与匀强 磁场的边界平行，不计空气阻力，则下列说法正确的是 A.导体框进入磁场的过程中可能做先加速后匀速的直线运动 B.导体框出磁场的过程中可能做先加速后减速的直线运动 C.导体框进入磁场过程中感应电流为逆时针方向 D.导体框进、出磁场过程，通过导体框横截面的电荷量大小不相同 二、多项选择题（本题共4 小题，每小题5 分，共20 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5 分，选对但不全的得3 分，有 选错的得0 分） 8.下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 A.扩散现象说明构成物质的分子在做无规则运动 B.一定质量的0℃的水变成0℃的冰，体积变大，所以其分子势能增大 C.若气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大 D.温度相同的两物体，内能可能不同，分子运动的平均动能相同 9.如图，平行金属板中带电质点P 原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响， 电源内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，当滑动变阻器R4的滑片向b 端移动时，下列说法正 确的是 A.电压表读数增大 B.带电质点P 向下运动 C.电源的输出功率变小 D.若电压表、电流表的示数变化量分别为 和 ，则 10.如图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。其电源输入电压如图乙所示，输 电线的总电阻为r=100Ω，降压变压器右侧部分为一路灯控制电路的一部分，其中R1为一 定值电阻，R2为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），电压表为理想交流电表。路 灯控制电路两端电压超过一定值时接通路灯电路（图甲中未画出）。白天路灯未亮时，测 量发现当升压变压器的输入功率为660kW，降压变压器副线圈的输出功率为570kW，电压 表示数为380V，下列说法正确的是 甲 乙 A.路灯控制电路可以接在R1两端 B.降压变压器原、副线圈的匝数比为50：1 C.降压变压器副线圈输出的交流电方向每秒钟改变100 次 D.当光线变暗时，电压表的示数变大，输电线消耗的功率增大 11.如图所示，边长为L 的等边三角形ABC 内、外分布着两方向相反的匀强磁场，三角形内 磁场方向垂直纸面向里，两磁场的磁感应强度大小均为B。顶点A 处有一粒子源，粒子源 能沿∠BAC 的角平分线发射不同速度的粒子，粒子质量均为m，电荷量均为+q，粒子重力 不计。则粒子以下列哪些速度值发射时能通过C 点 A. B. C. D. 三、实验题（本大题共2 小题，共16 分） 12.（6 分）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为 ， 用注射器测得n 滴油酸酒精溶液体积为V。 （1）以下四个图反映实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是 （用符号 表示）； （2）某同学把一滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔 在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，画出油膜的形状后，计算得油膜 面积为S。可以估算出油酸分子的直径是 （用字母及所给数据表示）； （3）某同学通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏大，可能是由于 。（填写正确选项对应的字母） A.油酸未完全散开 B.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格记为一格 13.（10 分）某同学用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 甲 （1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的 和 。 （2）关于该实验下列操作错误的是 。 A.柱塞上应该涂润滑油 B.应缓慢推拉柱塞 C.用手握住注射器推拉柱塞 D.读数时视线要垂直于刻度板 （3）测得多组空气柱的压强p 和体积V 的数据后，用直线图像反映压强与体积之间的关系， 若以p 为纵坐标，则应以 为横坐标在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气 体，由测得数据发现p 与V 的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图线应为图乙中的 （选填“①”或“②”）。 四、计算题（本大题共3 小题，共36 分） 14.（12 分）如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100 的矩形线圈，边长分别为 a=10cm 和b=20cm，内阻为r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中绕轴OO'以 的角速度匀速转动，开始转动时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过滑环 和电刷与外部R=20Ω 的电阻相接。闭合开关S 后： （1）写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式； （2）求电压表和电流表示数； （3）求从计时开始，线圈转过 的过程中，通过外电阻R 的电荷量。 15.（10 分）如图所示，U 形管各处粗细相同，设右管足够高，管内水银在左管内封闭了一 段长为h1=19cm、温度为T1=240K 的空气柱，左右两管水银面高度差为 ，大气 压为p0=76cmHg。现向右管缓慢补充水银，保持左管内气体的温度不变，直到左右两边水 银面相平时。 （1）求此时空气柱的长度； （2）对封闭气体加热，则其重新回到19cm 的长度时，求封闭气体温度T 为多少。 16.（14 分）如图所示，两根固定的光滑的绝缘导轨水平部分与倾斜部分平滑连接，两导轨 间距为L=0.5m，导轨的倾斜部分与水平面成α=37°。导轨的倾斜部分有一个匀强磁场区域 abcd，磁场方向垂直于斜面向上，导轨的水平部分在距离斜面底端足够远处有两个匀强磁 场区域，磁场方向竖直且相反，所有磁场的磁感应强度大小均为B=1T，每个磁场区沿导轨 的长度均为L=0.5m，磁场左、右两侧边界均与导轨垂直。现有一质量为m=0.5kg，电阻为 r=0.2Ω，边长也为L 的正方形金属线框PQMN，从倾斜导轨上由静止释放，金属线框在 MN 边刚滑进磁场abcd 时恰好做匀速直线运动，此后，金属线框从导轨的倾斜部分滑上水 平部分，该过程线框没有机械能损失。取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 求： （1）金属线框刚释放时MN 边与ab 的距离s； （2）已知线框刚进入水平磁场区域时速度大小为8m/s，求线框在穿越水平磁场区域过程 中加速度的最大值； （3）若导轨的水平部分有多个连续的长度均为L 磁场，且相邻磁场方向相反，在（2）的 条件下，求线框在水平导轨上从进入磁场到停止的位移以及在两导轨上的整个运动过程中 线框内产生的焦耳热。 湖南师大附中2022—2023 学年度高二第二学期期中考试 物理参考答案 一、单项选择题（本题共7 小题，每小题4 分，共28 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） 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 A B D C D A B 1.A 解析：水能浸润毛巾，在地球上将湿毛巾能“拧干”是因为重力的作用，故A 错误， 选A；水是可以浸润毛巾的，毛巾中有很多的小缝隙，就相当于有很多的玻璃管，水会往 毛巾缝隙扩散，干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象，故B 正确，不符合题意；浸润指液 体与固体发生接触时，液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象，此时对该固体而言， 该液体叫做浸润液体。水对宇航员的手和液桥板都是浸润的，故C 正确，不符合题意； “液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起，这是水的表面张力在起作用，故D 正确， 不符合题意。 2.B 解析：甲在控制电路，所以甲是热敏电阻，根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大， 电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以丙为是绿灯泡； 有险情时，温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，将衔铁 吸下，丙所在电路断开，乙所在电路接通，电铃响，所以乙为小电铃。故选B。 3.D 解析：液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场的复合场中做匀速圆周运动，可知，液滴 受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相 反，故可知液滴带负电，故A 错误；液滴受到重力、电场力、洛伦兹力作用，合外力等于 洛伦兹力，故BC 错误；由液滴做匀速圆周运动，得知电场力和重力大小相等，得 ，解得： ，故D 正确。 4.C 解析：LC 振荡电路的周期 ， ，选项A 错误；当 时，电容器反向充满电，所以电容器上极板带负电，选项B 错误；当 时，即 ，电容器正在放电，电路中电流方向为顺时针方向，故C 正确；当 时，即 ，电容器处于反向充电过程，磁场能正在转化为 电场能，D 错误. 5.D 解析：开关S 闭合时，流过电感L1的电流等于bc 灯的电流之和，流过电感L2的电流等 于c 灯的电流，断开开关S 的瞬间，电感上的电流i 突然减小，三个灯泡均处于回路中，故 b、c 灯泡由电流i 逐渐减小，原来每个电感线圈产生感应电动势均加载于灯泡a 上，故灯 泡a 先闪亮，然后逐渐变暗，而b、c 都逐渐熄灭，故ABC 错误，D 正确。 6.A 解析：p—V 图像是双曲线即等温线，且由①到②体积增大，压强减小，故A 正确；对 B 图像进行分析，p—V 图像是直线，温度会发生变化，故B 错误；对C 图像进行分析，可 知温度不变，体积却减小，故C 错误；对D 图像进行分析，可知温度不变，压强是增大的， 题意中由①到②压强减小，故D 错误。 7.B 解析：导体框进入磁场过程中，磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流为顺时针 方向，导体框进、出磁场过程，磁通量变化相同，所以通过导体框横截面的电荷量大小相 同，导体框进入磁场过程中切割的有效长度由0 开始逐渐增大，并且不断变化，故导体框 在进入磁场的过程中只可能有两种情况：一直加速、先加速后减速，在这过程中加速度是 变化的，不会存在匀变速过程。故B 正确。 二、多项选择题（本题共4 小题，每小题5 分，共20 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5 分，选对但不全的得3 分，有 选错的得0 分） 题号 8 9 10 11 答案 AD BD BC ABD 8.AD 解析：一定质量的0℃的水变成0℃的冰时，放出热量，内能减小，由于分子平均动 能不变，因此分子势能减小，故B 错误；根据气体状态方程可知对于一定质量的气体，气 体温度升高，若体积增大则压强可能增大、可能减小，也可能不变，故C 错误；内能的大 小与物质的量、体积、温度有关，温度相同的两物体平均动能相同，但内能可能不同 9.BD 解析：由图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联后，再由R1串连接在电源两端； 电容器与R3并联；当滑片向b 移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小； 由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，路端电压减小，同时R1两端的电压也增大， 所以并联部分的电压减小，电压表读数减小，故A 错误；由A 项分析可知并联部分的电压 减小，即平行金属板两端电压减小，根据 ，平行金属板间的场强减小，合力的方向 向下；带电质点P 向下运动；故B 正确；由于不知内外电阻的关系，无法确定电源的输出 功率的变化情况，故C 错误；根据闭合电路欧姆定律有 ，则 ，故D 正确。 10.BC 解析：若路灯控制电路接在定值电阻R1两端，则其两端电压会随光照强度减小而减 小，与题意不符；若路灯控制电路接在R2两端，当光线变暗时，R2阻值变大，R2两端电压 增大，控制电路接通，符合题意，A 错误；光线变暗时，R2阻值变大，则降压变压器的等 效电阻变大，输电线上的电流变小，则输电线消耗的功率变小，D 错误；依题意，输电线 上损失的功率为P 损=90kW，又P 损=I2 线r，解得I 线=30A，即降压变压器的输入电流I1 =30A，设降压变压器的输出电流为I2，则 ， ，又 ，联立，可 得 ，故B 正确；根据图像可知交流电的周期为0.02s，则交流电的频率为 f=50Hz，变压器不改变交流电的频率，所以降压变压器副线圈输出的交流电方向每秒钟改 变100 次。故C 正确。 11.ABD 解析：粒子带正电，且经过C 点，其可能的轨迹如图所示： 所有圆弧所对圆心角均为60°，所以粒子运动半径： ，粒子在磁场中 做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得： ，解得： ，故选ABD。 三、实验题（本大题共2 小题，共16 分） 12.（6 分，每空2 分）（1）dacb （2） （3）A 解析：（2）一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为 ，油酸分子的直径为 ，解得 。 （3）计算油酸分子直径的公式是 ，V 是纯油酸的体积，S 是油膜的面积。油酸未完 全散开，测得的S 偏小，求得的分子直径d 将偏大，故A 正确；计算油膜面积时将所有不 足一格的方格记为一格，测得的S 将偏大，求得的分子直径将偏小，故B 错误。 13.（10 分，每空2 分）（1）质量 温度 （2）C （3）体积的倒数（或 ） ② 解析：（1）探究气体等温变化的规律，需要保持不变的量是气体的质量和温度。 （2）柱塞上应该涂润滑油，起到密封和润滑的作用，A 正确；应缓慢推拉柱塞，从而保证 气体的温度不变，B 正确；用手握住注射器推拉柱塞，容易引起气体温度发生变化，C 错 误；读数时视线要垂直于刻度板，D 正确。故选C （3）由于p—V 图像为曲线，而 图像为直线，因此以p 为纵坐标，应以体积的倒数 为横坐标；压缩气体时，温度不变， ，由于p 与V 乘积减小，故斜率减小，因此 图线应为图乙中的②。 四、计算题（本大题共3 小题，共36 分） 14.（12 分）解析：（1）感应电动势最大值： ， 因转动开始时线圈平面与磁场方向平行 故表达式为： （2）有效值E=50V 开关S 合上后，由闭合电路欧姆定律得： ， 代入数据得： ， （3）由图示位置转过90°的过程中，通过R 上的电量为： 代入数据得： 15.（10 分）解析：（1）设U 形管左右两边横截面积S，封闭气体在初始状态下的压强为 p1， ， 两边液面相平时，设此时封闭气体压强为p2，封闭气体长度为2， ， 该过程封闭气体发生等温变化， 由玻意耳定律有 解得h2=15cm （2）封闭气体回到原长度时，右管比左管液面高出 ， 其中 ， 设此时封闭气体压强为p3， . 与初态相比，封闭气体发生等容变化， 由查理定律得 解得 16.（14 分）解析：（1）设金属线框刚进入磁场区域abcd 的速度为v1， 则 ① ② ③ 依题意，有： ④ 线框下滑距离s 的过程中，根据机械能守恒定律，有： ⑤ 联立以上各式解得： （2）设金属线框MN 边刚进入水平导轨上第一个磁场区时速度为 ，MN 边即将 进入第二个磁场区时速度为v3，线框从刚进入第一个磁场区到刚要进入第二个磁场区的过 程中，根据动量定理，有： ⑥ 联立得： ， ， ， ，由 ， ， ，可知当MN 恰好进入水平第二个磁场时候加速度最大 此时： 得加速度最大值： （3）MN 边刚进入第二个磁场区时速度为v3，此后在安培力作用下减速到0，设该过程位 移为x，由动量定理有： 即： 得：x=0.675m 故位移为： 根据能量守恒定律，金属线框内产生的焦耳热为： 代入数据可得：Q=19J