2023-2024学年重庆市西北狼教育联盟高二（下）期中物理试卷（含答案）

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2023-2024学年重庆市西北狼教育联盟高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A. 气体扩散的快慢与温度无关 B. 布朗运动的快慢与悬浮颗粒大小无关
C. 分子间同时存在着引力和斥力 D. 分子间的引力总是随分子间距增大而增大
2.关于下列四幅图的说法中正确的是( )
A. 如图所示，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属
B. 如图所示，回旋加速器是利用电场控制轨道，使带电粒子“转圈圈”，利用磁场进行加速的仪器
C. 如图所示，运输时要把毫安表的正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
D. 如图所示，摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向转动，且和磁铁转得一样快
3.如图，两束光的交点前放入一块长方形的玻璃砖，则交点的位置将( )
A. 不变
B. 向左移动
C. 向右移动
D. 可能向左，也可能向右移动，由光的颜色决定
4.字水中学年度体育节开幕式表演中，高二某班自主设计了一个大型“杠铃”，由多个不同形状气球组装而成。某同学某次吹气时将近似标准气压下的空气吹入气球中已知在标准状态下空气的体积，请估算该同学该次吹入到气球里的空气分子个数的数量级为( )
A. B. C. D.
5.在匀强磁场中，一个匝的闭合圆形金属线圈，绕线圈平面内与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，设线圈总电阻为，则( )
A. 时，线圈在中性面
B. 时，线圈中磁通量对时间的变化率为零
C. 一个周期内，线圈产生的热量为
D. 时间内通过导线横截面电荷量为
6.如图所示，边长为的正方形铝框平放在光滑绝缘水平桌面上，桌面上有边界平行、宽为且足够长的匀强磁场区域，磁场方向垂直于桌面，铝框依靠惯性滑过磁场区域，滑行过程中铝框平面始终与磁场垂直且一边与磁场边界平行，已知，在滑入和滑出磁场区域的两个过程中( )
A. 铝框上产生的热量相同 B. 进磁场时端电势高于端
C. 铝框中的电流方向相同 D. 安培力对铝框的冲量相同
7.空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图中虚线所示，一硬质细导线的电阻率为、横截面积为，将该导线做成半径为的圆环固定在纸面内，圆心在上。时磁感应强度的方向如图所示；磁感应强度随时间的变化关系如图所示。则在到的时间间隔内( )
A. 圆环所受安培力的方向始终不变 B. 圆环中的感应电流始终沿逆时针方向
C. 圆环中的感应电动势大小为 D. 圆环中的感应电流大小为
8.如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，滑片初始位置在最右端。理想电压表的示数为，理想电流表的示数为。下列说法正确的是( )
A. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，减小，不变
B. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
C. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，减小，增大
D. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率减小
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示电路，两个相同的小灯泡、与电阻的阻值相同，为自感系数很大的电感，其直流电阻不计，下列说法正确的是( )
A. 闭合时，灯先亮，稳定后两灯一样亮
B. 闭合时，灯先亮，稳定后比更亮
C. 由通路断开时，会闪亮一下再熄灭
D. 由通路断开时，会闪亮一下再熄灭
10.两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示。图丙中有一半圆玻璃砖，是圆心，是法线，是足够长的光屏。甲单色光以入射角由玻璃砖内部射向点，折射角为。则下列说法正确的是( )
A. 乙光以入射时一定发生全反射
B. 甲光的频率比乙光的频率小
C. 甲光在玻璃砖中的临界角满足
D. 若绕点逆时针旋转玻璃砖，上可能接收不到甲光
11.如图所示，一“”字形金属框架固定在匀强磁场中，磁场与框架平面垂直，金属棒与框架接触良好，框架面导体和金属棒电阻率相同，截面积相等，现让金属棒从点开始沿“”字形角平分线方向做匀速直线运动，那么金属棒脱离框架前，电路中感应电动势、感应电流、流过回路横截面的电荷量为以及金属棒受到的安培力的瞬时功率为随时间变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
12.如图所示，、是两根间距为且电阻不计的足够长平行金属导轨，左侧弧形部分光滑，右侧水平部分粗糙且处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向与水平导轨平面夹角为，导轨右端接一阻值为的定值电阻。一质量为、长度为的金属棒，垂直导轨放置，与水平导轨间的动摩擦因数为。现让其从导轨左端高处由静止释放，进入磁场后经时间停止运动。已知金属棒电阻为，与导轨间接触良好，且始终与磁场垂直，则金属棒进入磁场区域后( )
A. 定值电阻产生的焦耳热为
B. 金属棒在水平导轨上运动时所受摩擦力越来越小
C. 定值电阻两端的最大电压为
D. 金属棒在磁场中运动的距离为
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
13.某同学利用双缝干涉实验装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
关于本实验，下列说法正确的是______。填正确答案标号
A.仅将单缝向双缝靠近，干涉条纹间距减小
B.仅将红色滤光片换成紫色滤光片，从目镜中看到的干涉条纹数目可能减少
C.若去掉滤光片后，屏上会出现彩色的干涉条纹
若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长 ______。
14.用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中，配制的酒精油酸溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测量得到该溶液有滴。
现将滴配制好的溶液滴入盛水的浅盘中，待水稳定后，在水面上形成了油酸的______选填“单层分子油膜”或“多层分子油膜”；
把带有方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓，形状如图所示。已知坐标方格边长为，则得出油酸薄膜的面积约是______；
根据相关数据可算出油酸分子直径大小约为______；结果保留一位有效数字
本实验中油膜的形成是分子力的作用效果。图甲为分子力随分子间距的变化图线，图乙为某同学参照图甲所做的分子势能随分子间距的变化图线。请你指出图乙的两个不合理处______。
四、简答题：本大题共2小题，共22分。
15.如图，光源到水面的距离为，其发出的光照射到点处恰好发生全反射，到的距离为，真空中光速。求：
水的折射率；
光在水中的传播速度。
16.如图所示，两根水平放置的平行金属导轨和相距为，电阻不计。导轨上有相距较远且宽度均为、磁感应强度大小均为的匀强磁场，匀强磁场Ⅰ方向竖直向上，匀强磁场Ⅱ方向竖直向下。导轨左侧有一个弹射装置图中未画出，可以根据需要将导体棒以不同速率向右弹出。有两根质量均为，电阻均为的导体棒、，均与导轨垂直放置且接触良好，棒置于弹射装置处，棒置于匀强磁场Ⅱ的中点、处。除、处有摩擦力外，导轨其余部分光滑，且、处最大静摩擦力大小为。
若要棒恰好能够运动，求棒的弹射速率。
若棒的弹射速率为，且穿出磁场Ⅰ瞬间的速率为，求棒即将与棒相碰时棒的电功率。
若棒的弹射速率为，且棒穿出磁场Ⅰ瞬间的速率为，此过程中棒未穿出磁场Ⅱ，求此过程中系统产生的焦耳热。
五、计算题：本大题共2小题，共18分。
17.如图所示，间距为的光滑导轨竖直固定在绝缘地面上，导轨顶端连接定值电阻，质量为、电阻忽略不计的金属杆垂直接触导轨，磁感应强度大小为的匀强磁场与导轨所在的竖直面垂直。使金属杆从静止开始下落，同时受到竖直向下的恒定拉力的作用，当下落高度为时速度达到稳定。重力加速度大小为，金属杆在运动的过程中始终与垂直导轨垂直且接触良好，金属棒有足够大的下落空间，导轨电阻不计，求：
金属杆稳定时的速度大小；
金属杆从开始运动到速度稳定的过程中电阻上产生的热量。
18.利用潮水涨落产生的水位差所具有的势能发电叫潮汐发电，是目前海洋能利用中最主要的一种。
陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过通道均可带动发电机发电。一昼夜中两次涨、落潮。涨潮时，堵住通道，潮水涨至最高水位时打开通道，进水发电；当海湾水位涨至最高时，堵住通道；落潮至最低水位时，打开通道放水发电。以下是某小型双向型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题取海水的密度为，取：
水坝高度 海湾面积 ______
涨潮海湾最高水位 发电机日平均发电量
退潮海湾最低水位 水轮发电机总效率
若采用的直流电向某地区输电，要求输电线上损耗的功率不高于输送功率的，求输电线总电阻的最大值；
试估算该小型发电站所圈占的海湾面积的大小。
参考答案
1.
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14.单层分子油膜 段斜率应该逐渐增大；图乙中分子势能为零的点不合理
15.解：设全反射临界角为，根据几何关系有
根据
解得
光在水中的传播速度
答：水的折射率为；
光在水中的传播速度为。
16.解：以下解题过程均以水平向右为正方向。
棒进入磁场Ⅰ，设产生的电动势为，则
回路中的电流为
设棒所受安培力为，棒恰好能够运动应满足
其中
联立解得
解法一：
因为，所以棒始终不动，只有棒运动。棒在穿越磁场Ⅰ过程中通过棒截面的电量为，在磁场Ⅱ中运动到棒处的过程中通过棒截面的电量为。
得
故
棒在穿越磁场过程中，对棒列动量定理得
即
设棒运动到棒处的速率为，棒在磁场Ⅱ中运动到棒处的过程中，对棒列动量定理得：
即
联立解得
此时棒产生的电动势为
联立解得
解法二：
因为，所以棒始终不动，只有棒运动。设某时刻棒的速率为，则
由以上三式解得
由动量定理得
即
对棒穿越磁场过程有
即
设棒运动到棒处的速率为，同理可得
联立解得
此时棒产生的电动势为
联立解得
因为，所以棒将向左加速运动，棒向右减速运动，由于作用在两棒之间的安培力大小时刻相等，所以两棒的动量变化量相等。设棒在棒刚离开磁场时的速率为，即
解得
根据系统能量守恒得
解得
答：若要棒恰好能够运动，求棒的弹射速率为；
棒即将与棒相碰时棒的电功率为；
此过程中系统产生的焦耳热为。
17.解：设金属杆运动稳定时的速度大小为
根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为：
感应电流为：
金属杆所受安培力为：
由受力平衡可得：
联立解得：
金属杆从开始下落直到稳定时下落的高度为，根据能量守恒定律与功能关系可得电阻产生的热量为：
解得：
答：金属杆稳定时的速度大小为；
金属杆从开始运动到速度稳定的过程中电阻上产生的热量为。
18.解：根据题意，发电机日平均发电量为，所以发电机的功率：
采用直流电向某地区输电时，通过输电线的电流：
由题意，输电线上损耗的功率可列：
代入数据解得：
落差的变化而引起重力势能的减少量为：
而总的质量为：
由题意，获得的电能为：
联立代入数据代入数据解得：
答：输电线总电阻的最大值为；
估算该小型发电站所圈占的海湾面积的大小。
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