精品解析：江苏省扬州中学2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题

扬州中学2024－2025学年度第二学期期中考试 高二物理 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. 关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 图甲“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉 B. 图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹 C. 图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小 D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低 2. 把长为20cm的直导线全部放入磁感应强度为的匀强磁场中，当直导线中通以0.1A的电流时，该直导线受到的磁场力大小可能为（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，理想变压器输入电压保持不变，副线圈接有两个灯泡和一个定值电阻R，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（　　） A. 电流表的示数减小 B. 电压表的示数不变 C. 原线圈输入功率减小 D. 电阻R消耗的电功率减小 4. 有源相控阵雷达的辐射器如图所示，每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每个组件都能自己产生、接收微波。关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. X射线的波长比微波的波长更长 B. 遥控器都是利用紫外线工作的 C. 红外线的频率比紫外线的频率小 D. 电磁波中，紫外线的热效应最显著 5. 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器可能是（　　） A. 温度传感器 B. 气体传感器 C. 生物传感器 D. 压力传感器 6. 用如图所示的回旋加速器加速电荷量为q质量为m的带电粒子，已知D形盒半径为R，所加磁场的磁感应强度大小为B，a、b间所接电压为U，忽略两D形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是（　　） A. 图中回旋加速器加速的带电粒子一定带负电 B. 回旋加速器a、b之间所接高频交流电的周期为 C. 回旋加速器加速后粒子的最大动能为 D. 回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B均不变，则加速电压U越小，粒子飞出D形盒的动能Ek越大 7. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（ ） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q先熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 8. 如图是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率，发电机的电压，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 发电机输出的电流 B. 升压变压器匝数比 C. 降压变压器的匝数比 D. 当水电站输出电压一定时，若用电用户增多，则减小 9. 如图所示，在水平光滑绝缘桌面上有一等腰直角三角形单匝均匀金属线框，直角边长为。空间存在竖直向下的有界匀强磁场，有界磁场的宽度为。线框在水平拉力作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右为拉力的正方向，则线框中的感应电流i和拉力随时间的关系图像可能正确的是（时间单位为，图中曲线为抛物线）（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示，直线MN与水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B。一粒子源位于MN上的a点，能水平向右发射不同速率、质量为m（重力不计）、电荷量为的同种粒子，所有粒子均能经过MN上的b点从左侧磁场进入右侧磁场，已知，则粒子的速度可能是（ ） A. B. C. D. 二、实验题 11. 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分。 （1）如图甲所示，当磁体的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道____________。 （2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，此过程中电流表指针向________偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向________偏转。（均选填“左”或“右”） （3）某同学按图丙所示电路完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的，分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应___________________（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。 三、解答题 12. 空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积．已知水的密度，摩尔质量，阿伏加德罗常数．试求：（结果均保留一位有效数字） （1）该液化水中含有水分子的总数； （2）一个水分子的直径。 13. 潍坊某动力设备有限公司主要从事5—3000kW各种型号发电机的研发与生产，其中一小型发电机简化原理图如图所示，发电机的矩形线圈长、宽。匝数10匝，放置在磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中，已知发电机线圈总阻值r=1Ω，外接电阻的阻值R=9Ω，发电机线圈转速为n=50r/s，电表为理想电表，导线电阻不计。求： （1）从中性面开始计时，写出电阻R两端电压瞬时值表达式； （2）电流表示数。 14. 现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。现有这样一个简化模型：如图所示，一上、下表面水平的长方体区域内存在沿竖直向下方向的匀强电场（图中未画出），将质量为，电荷量为的带正电粒子从长方形对角线的交点以水平速度射入长方体区域，刚好从的中点飞出该区域。已知长为，高为，不计粒子的重力。求： （1）长方体区域内电场强度的大小； （2）若撤去电场，加上匀强磁场，粒子也从的中点飞出该区域，则磁感应强度的大小和方向； （3）求上述分别加电场和磁场时，粒子在该区域运动的时间之比。 15. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，N、Q两端接有的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。ab在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动，可达到最大速度。运动过程中拉力的功率恒定不变，取重力加速度大小。 （1）求ab速度最大时所受到的安培力大小及两端的电压U； （2）求拉力的功率； （3）ab开始运动后，经速度达到，此过程中ab克服安培力做功为，求该过程中ab沿导轨的位移大小x。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 扬州中学2024－2025学年度第二学期期中考试 高二物理 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. 关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 图甲“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉 B. 图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹 C. 图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小 D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低 【答案】C 【解析】 【详解】A．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，否则很难形成单分子油膜，A错误； B．图中的折线是炭粒在不同时刻的位置的连线，并不是固体小颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，由图可以看出小炭粒在不停地做无规则运动，B错误； C．根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从增大时，分子力表现为引力，分子力先变大后变小，C正确； D．由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温度较高，即 D错误； 故选C。 2. 把长为20cm的直导线全部放入磁感应强度为的匀强磁场中，当直导线中通以0.1A的电流时，该直导线受到的磁场力大小可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】当直导线与磁场垂直时受安培力最大，则该直导线受到的磁场力的最大值为 该直导线受到的磁场力大小可能为。 故选D。 3. 如图所示，理想变压器输入电压保持不变，副线圈接有两个灯泡和一个定值电阻R，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（　　） A. 电流表的示数减小 B. 电压表的示数不变 C. 原线圈输入功率减小 D. 电阻R消耗的电功率减小 【答案】B 【解析】 【详解】B．电压表测的是变压器的输出电压，而输出电压由输入电压决定，开关S闭合后输入电压不变，所以输出电压不变，电压表示数不变，故B正确； A．开关S闭合后，变压器输出端电阻变小，输出电流变大，而输出电流决定输入电流，根据可知，输入电流变大，电流表示数变大，故A错误； C．变压器输入电压不变，输入电流变大，根据可知，原线圈输入功率变大，故C错误； D．由于输出电流变大，根据可知，电阻R消耗的电功率变大，故D错误。 故选B。 4. 有源相控阵雷达的辐射器如图所示，每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每个组件都能自己产生、接收微波。关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. X射线的波长比微波的波长更长 B. 遥控器都是利用紫外线工作的 C. 红外线的频率比紫外线的频率小 D. 电磁波中，紫外线的热效应最显著 【答案】C 【解析】 【详解】A．微波的波长比X射线的波长长，故A错误； B．遥控器都是利用红外线工作的，故B错误； C．红外线的频率比紫外线的频率小，故C正确； D．电磁波中，红外线比紫外线的热效应显著，故D错误； 故选C。 5. 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器可能是（　　） A. 温度传感器 B. 气体传感器 C. 生物传感器 D. 压力传感器 【答案】D 【解析】 【详解】水位不同，压力就不同，洗衣机可以根据压力大小来分析水位的高低，故采用压力传感器将压力信号转换为电信号。 故选D。 6. 用如图所示的回旋加速器加速电荷量为q质量为m的带电粒子，已知D形盒半径为R，所加磁场的磁感应强度大小为B，a、b间所接电压为U，忽略两D形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是（　　） A. 图中回旋加速器加速的带电粒子一定带负电 B. 回旋加速器a、b之间所接高频交流电的周期为 C. 回旋加速器加速后粒子的最大动能为 D. 回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B均不变，则加速电压U越小，粒子飞出D形盒的动能Ek越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由左手定则可判断出图中回旋加速器加速的带电粒子一定是带正电的粒子，故A错误； B．粒子每次通过狭缝都被加速，则交流电周期与粒子圆周运动周期相等 故B错误； CD．在回旋加速器中，带电粒子每经过电场一次，动能增加量为 当粒子运动轨迹半径等于回旋加速器半径时，粒子速度最大，根据洛伦兹力提供向心力有 最大动能 联立得 由最大动能的表达式可知，若回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B均不变，则粒子飞出D形盒的动能就不变，与加速电压U无关，故C正确，D错误。 故选C。 7. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（ ） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q先熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】由题知，开始时，开关S闭合时，由于L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。 故选D。 8. 如图是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率，发电机的电压，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 发电机输出的电流 B. 升压变压器匝数比 C. 降压变压器的匝数比 D. 当水电站输出电压一定时，若用电用户增多，则减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由功率 可得发电机输出的电流为 故A错误； B．由输电线上损失的功率 可得 根据变压器电流与匝数关系可得升压变压器匝数比为 故B错误； C．根据变压器电压与匝数关系可得 可得升压变压器副线圈的输出电压为 输电线上损失的电压为 则降压变压器原线圈的输入电压为 根据变压器电压与匝数关系可得降压变压器的匝数比为 故C正确； D．用户数量增多时，用户端的等效电阻为 用户数量增多时，减小，则输电线上的电流增大，也增大，故D错误。 故选C。 9. 如图所示，在水平光滑绝缘桌面上有一等腰直角三角形单匝均匀金属线框，直角边长为。空间存在竖直向下的有界匀强磁场，有界磁场的宽度为。线框在水平拉力作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右为拉力的正方向，则线框中的感应电流i和拉力随时间的关系图像可能正确的是（时间单位为，图中曲线为抛物线）（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．在时间为0到范围内，由几何关系可知，线框有效切割长度为，可得感应电动势 可知感应电动势随时间线性减小，根据右手定则可判断电流方向由b指向a，所以感应电流为正方向，且线性减小到0；在时间为到范围内，线框的磁通量保持不变，没有感应电流；在时间为到范围内，线框有效切割长度为，可得感应电动势 可知感应电动势线性减小，根据右手定则可判断电流方向由c指向a，所以感应电流为负方向，且线性减小到0，故AB错误； CD．由以上分析可知，在时间为0到范围内，线框处于磁场中的实际长度为，可得安培力大小为 根据左手定则可判断安培力方向为水平向左，拉力与安培力二力平衡，所以拉力水平向右，即拉力方向为正方向，其大小为 同理得在时间为到到范围内，有 且拉力方向为正。在时间为到范围内，线框的磁通量保持不变，没有感应电流，安培力为零，拉力也为零，故C错误，D正确。 故选D。 10. 如图所示，直线MN与水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B。一粒子源位于MN上的a点，能水平向右发射不同速率、质量为m（重力不计）、电荷量为的同种粒子，所有粒子均能经过MN上的b点从左侧磁场进入右侧磁场，已知，则粒子的速度可能是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】粒子可能在两个磁场间做多次的运动。画出可能的粒子轨迹如图所示 分析可知，由于粒子从b点从左侧磁场进入右侧磁场，粒子在ab间做匀速圆周运动的圆弧数量必为偶数个，且根据几何关系可知，圆弧对应的圆心角均为120°，根据几何关系可得粒子运动的半径为 解得 根据洛伦兹力提供向心力可得 联立解得 A．当时，。符合条件，故A正确； B．当时，。不符合条件，故B错误； C．当时，。不符合条件，故C错误； D．当时，。不符合条件，故D错误。 故选A。 【点睛】画出粒子运动的轨迹图，确定粒子可能存在的运动情况及粒子做圆周运动的半径和L的关系，再根据牛顿第二定求出速度的可能值。 二、实验题 11. 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分。 （1）如图甲所示，当磁体的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道____________。 （2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，此过程中电流表指针向________偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向________偏转。（均选填“左”或“右”） （3）某同学按图丙所示电路完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的，分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应___________________（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。 【答案】 ①. 电流表指针偏转方向与电流方向间的关系 ②. 左 ③. 左 ④. A ⑤. 断开开关 【解析】 【详解】（1）[1]如题图甲所示，当磁体的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系。 （2）[2][3]如题图乙所示，实验中发现闭合开关时，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏；电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，通过线圈A的电流减小，磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向左偏转；若将线圈A抽出，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向左偏转。 （3）[4][5]在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时，线圈A中的电流突然减少，从而出现断电自感现象，线圈中会产生自感电动势，进而会突然被电击一下，为了避免此现象，则在拆除电路前应断开开关。 三、解答题 12. 空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积．已知水的密度，摩尔质量，阿伏加德罗常数．试求：（结果均保留一位有效数字） （1）该液化水中含有水分子的总数； （2）一个水分子的直径。 【答案】（1）个 （2） 【解析】 【小问1详解】 水的摩尔体积为 水分子总数为（个） 【小问2详解】 建立水分子的球体模型，有 可得水分子直径 13. 潍坊某动力设备有限公司主要从事5—3000kW各种型号发电机的研发与生产，其中一小型发电机简化原理图如图所示，发电机的矩形线圈长、宽。匝数10匝，放置在磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中，已知发电机线圈总阻值r=1Ω，外接电阻的阻值R=9Ω，发电机线圈转速为n=50r/s，电表为理想电表，导线电阻不计。求： （1）从中性面开始计时，写出电阻R两端电压瞬时值表达式； （2）电流表示数。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知 矩形线圈产生的交变电动势的最大值为 电阻R两端电压的最大值 电阻R两端电压瞬时值表达式为 即 【小问2详解】 由（1）得 根据欧姆定律 则电流表示数 14. 现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。现有这样一个简化模型：如图所示，一上、下表面水平的长方体区域内存在沿竖直向下方向的匀强电场（图中未画出），将质量为，电荷量为的带正电粒子从长方形对角线的交点以水平速度射入长方体区域，刚好从的中点飞出该区域。已知长为，高为，不计粒子的重力。求： （1）长方体区域内电场强度的大小； （2）若撤去电场，加上匀强磁场，粒子也从的中点飞出该区域，则磁感应强度的大小和方向； （3）求上述分别加电场和磁场时，粒子在该区域运动的时间之比。 【答案】（1） （2），磁场方向垂直平面向外 （3） 【解析】 【小问1详解】 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，沿AB方向做匀速直线运动，由运动学知识有 沿Aa方向做匀加速直线运动，由运动学知识有 对带电粒子受力分析由牛顿第二定律有 联立解得 【小问2详解】 设粒子在磁场中的运动半径为，由几何关系有 带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有 联立解得 由左手定则可知，磁场方向垂直abBA平面向外. 【小问3详解】 由第一小问可知，在电场中运动的时间为 在磁场中运动的时间为 带电粒子在磁场中的运动周期为 有几何关系可知带电粒子在磁场中转过的圆心角为 则在磁场中运动的时间为 故粒子在该区域运动的时间之比为 15. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，N、Q两端接有的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。ab在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动，可达到最大速度。运动过程中拉力的功率恒定不变，取重力加速度大小。 （1）求ab速度最大时所受到的安培力大小及两端的电压U； （2）求拉力的功率； （3）ab开始运动后，经速度达到，此过程中ab克服安培力做功为，求该过程中ab沿导轨的位移大小x。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 棒产生的感应电动势为 设回路中感应电流为，根据闭合电路欧姆定律得 棒受到的安培力大小为 两端的电压 联立以上各式解得， 【小问2详解】 在棒运动过程中，由于拉力功率恒定，棒做加速度逐渐减小的加速运动，加速度为零时，速度达到最大，设此时拉力大小为，安培力大小为，由平衡条件得 拉力的功率 解得拉力的功率为 【小问3详解】 ab棒从到的过程中，由动能定理得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $