内容正文:
安岳中学高2024级第四学期半期考试
物 理 试 题
考试时间:75分钟,满分:100分
一、单选题(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,只有一项是最符合题目要求的。)
1. 某同学利用花粉颗粒观察布朗运动,并提出以下观点,正确的是( )
A. 布朗运动指的是花粉微粒的无规则运动
B. 布朗运动指的是液体分子的无规则运动
C. 温度为0℃时,液体分子的平均动能为零
D. 花粉微粒越大,其无规则运动越剧烈
【答案】A
【解析】
【详解】A.布朗运动是指悬浮在液体中的微粒(如花粉颗粒)因液体分子碰撞而产生的无规则运动,故A正确;
B.布朗运动是微粒的运动,并非液体分子本身的运动,故B错误;
C.分子的平均动能与热力学温度成正比,0℃(273 K)时平均动能不为零(绝对零度0 K时动能为零),故C错误;
D.布朗运动的剧烈程度与微粒大小成反比,微粒越大,运动越不剧烈,故D错误。
故选A。
2. 如图所示,2025年九三阅兵式上,由全降解天然材料制作的8万只气球腾空而起。最初的阶段,气球快速上升,外界大气压强迅速减小,气球体积膨胀,内部温度降低,则此过程中气球内部( )
A. 气体压强增大 B. 气体分子的数密度增大
C. 所有气体分子的速率都减小 D. 气体分子的平均动能减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.气球体积膨胀,内部温度降低,根据可知气球内的气体压强减小,故A错误;
B.气球体积膨胀,则分子数密度减小,故B错误;
CD.气球内部温度降低,则气体分子的平均动能减小,但并非所有气体分子的速率都减小,故C错误,D正确。
故选D。
3. 下列说法正确的是( )
A. 诗人王安石笔下“遥知不是雪,为有暗香来”,“暗香”说明花粉在做布朗运动
B. 的冰熔化成的水温度不变,每个水分子的动能都保持不变,一定质量的水结成冰后体积膨胀,分子间距离变大,分子势能随之增大
C. 用打气筒快速给自行车轮胎打气,越往后越费劲,说明分子间斥力越来越大
D. 用烧热的针尖接触表面涂有蜂蜡层的云母片,蜂蜡层形成了椭圆形的熔化区域,说明云母片的导热性存在各向异性
【答案】D
【解析】
【详解】A.“暗香”是梅花香气分子的扩散现象,故A错误;
B.温度不变时,分子平均动能不变,但每个分子的动能因热运动而随机变化,并非都保持不变;水结冰时体积膨胀,分子间距离增大,但由于形成了更稳定的晶体结构并释放热量,系统的分子势能是减小的,故B错误;
C.打气筒打气费劲是因轮胎内气体压强增大,需克服更大压力做功,气体分子间距大,斥力作用可忽略,并非分子间斥力增大,故C错误;
D.蜂蜡熔化区域呈椭圆形,表明热量沿不同方向传导速率不同,说明云母片(晶体)的导热性存在各向异性,故D正确。
故选D。
4. 如图所示,将一个条形磁铁插入闭合线圈中,第一次快速插入,第二次缓慢插入,两次插入过程中线圈中的磁通量变化量相同。下列说法正确的是( )
A. 两次线圈中的感应电动势相同
B. 两次通过线圈导线横截面的电荷量相同
C. 两次线圈中产生的电流的热功率相同
D. 两次线圈中感应电流的方向相反
【答案】B
【解析】
【详解】A.题意可知两次插入过程中线圈中的磁通量变化量相同,快速插入时更小,根据可知,快速插入时线圈产生的电动势更大,故A错误;
B.根据
因为两次插入过程中线圈中的磁通量变化量相同,因此两次通过线圈导线横截面的电荷量相同,故B正确;
C.由A选项可知,快速插入时线圈中产生的电动势更大,线圈中产生的电流更大,根据热功率可知,快速插入时线圈中产生的电流的热功率更大,故C错误;
D.两次插入过程,穿过线圈的磁通量均增大,根据楞次定律,两次线圈中感应电流的方向相同,故D错误。
故选B。
5. 在一个科普馆的光学展示区,有一套杨氏双缝干涉实验装置。其中为双缝,为光屏。前来参观的学生们看到光屏上点是中央亮纹的中心,为第一级亮纹的中心。此时,工作人员为了拓展展示效果,将光屏向左平移了一段距离。在其他条件都保持不变的情况下,关于平移后光屏上的情况,下列说法正确的是( )
A. 平移后光屏上点可能是暗纹中心
B. 平移后位置会出现暗纹
C. 平移后处可能仍是亮纹,但条纹间距会改变
D. 平移后光屏上干涉条纹间距不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.光屏上点到两个光源的距离相等,仍然为中央亮纹中心,故A错误;
BCD.根据,屏向左平移,减小,可知相邻干涉条纹间距离减小,原来屏上位置是第一级亮纹的中心,现在第一条亮纹向点移动,位置可能是暗纹的中心,也可能是亮纹,故BD错误,C正确。
故选C。
6. 如图所示,用红、绿两个激光笔发出的光、平行射向半圆形的薄玻璃碗,碗底形成两个光斑;缓慢给碗内注水,发现两个光斑逐渐重合。则( )
A. 光是绿光,光是红光
B. 在水中,光的波长大于光的波长
C. 在水中,光全反射的临界角大于光全反射的临界角
D. 光斑重合时,从碗底部射出的光线只有一条
【答案】A
【解析】
【详解】A.两个光斑重合,入射角相等,的折射角较小,根据,可知的折射率较大,为绿光;故A正确;
B.根据,,的折射率较大,频率较大,故绿光在水中的波长较短,故B错误;
C.根据,可知在水中,即绿光的临界角较小,故C错误;
D.光斑重合时,两光在碗底的入射角不等于在水面折射角,则碗底射出时的折射角也不等于水面的入射角,可知,从碗底部射出的光线有两条,故D错误。
故选A。
7. 将压瘪的乒乓球(未漏气)浸泡在热水中,一段时间后乒乓球便恢复原状,乒乓球内部气体(视为理想气体)经历了由的变化过程,气体体积与热力学温度的关系图像如下图所示,设、、三种状态下的压强分别为、、,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】对状态、,由图可知,,
由理想气体状态方程有
代入解得
所以
由图可知,从状态到状态是等容变化,根据查理定律 有
可知温度升高压强增大,由图可知
因此
综上可得压强关系为
故选D。
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8. 如图甲是一款无线充电手机的实物图,图乙是其原理图。送电线圈接电源,受电线圈接手机电池,则( )
A. 若送电线圈接余弦交流电,则受电线圈中将产生周期性变化的电流
B. 若送电线圈接直流电源,则受电线圈中将产生不变的电流
C. 当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变小时,受电线圈将产生向下的感应磁场
D. 当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变大时,受电线圈将产生向下的感应磁场
【答案】AD
【解析】
【详解】A.若送电线圈接入余弦交流电,其产生的磁场会随电流周期性变化,穿过受电线圈的磁通量也周期性变化
因此受电线圈会产生周期性变化的感应电流,A正确;
B.若送电线圈接入恒定直流电源,电流稳定后磁场不变,穿过受电线圈的磁通量不变,受电线圈中不会产生感应电流,B错误;
C.由图乙可知,原磁场方向向上;当原磁场逐渐变小时,穿过受电线圈的向上的磁通量减小
根据楞次定律增反减同,感应磁场方向与原磁场方向同向,即向上,阻碍磁通量减小,C错误;
D.原磁场方向向上,当原磁场逐渐变大时,穿过受电线圈的向上的磁通量增大
根据楞次定律增反减同,感应磁场方向与原磁场方向反向,即向下,阻碍磁通量增大,D正确。
故选AD 。
9. 如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 时金属线框平面与磁感线垂直
B. 该交变电流的电动势的有效值为
C. 从图示位置开始计时,当电动势的瞬时值为22V时,矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°
D. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由图乙可知,周期,时电动势,说明此时线框处于中性面,即线框平面与磁感线垂直,A正确;
B.电动势最大值,有效值,B错误;
D.由图乙可得
时,为正弦函数,故该交变电流电动势的瞬时值表达式为,D错误。
C.该交变电流的电动势瞬时值表达式为 ,因为时,且从中性面开始计时,转过的角度即为线框平面与中性面的夹角。当时,有,解得,即 。故C正确;
故选AC。
10. 如图所示,纸面内存在相邻的两磁场区域Ⅰ和Ⅱ,宽度均为d,区域Ⅰ内磁场方向垂直纸面向外,区域Ⅱ内磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小均为B。纸面内有一直径为d,总阻值为R的圆形闭合金属线圈,线圈在外力作用下以速度匀速通过两磁场区域。速度的方向与磁场边界始终垂直,下列说法正确的是( )
A. 线圈内的电流方向始终为顺时针方向
B. 线圈内电流的最大值为
C. 线圈受到的最大安培力为
D. 线圈从区域Ⅰ进入到区域Ⅱ的过程,通过线圈某截面的电荷量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据楞次定律可知,线圈内的电流方向先顺时针,后逆时针,再顺时针,故A错误;
B.线圈圆心运动到两磁场区域分界线时,电动势为
线圈内的电流最大
故B正确;
C.此时线圈受到的安培力
故C错误;
D.线圈从区域Ⅰ进入区域Ⅱ的过程,线圈磁通量的变化量大小
所以通过线圈某截面的电荷量
故D正确。
故选BD。
三、实验题(共15分)
11. 在“用插针法测玻璃的折射率”实验中:
(1)如图甲所示,下列说法正确的是______(填正确答案标号)。
A. 为准确测量玻璃砖的折射率,界面一定要与界面平行
B. 为减少测量误差,、的连线与法线的夹角应尽量小些
C. 为了减小作图误差,和的距离应适当取大些
(2)在该实验中,光线是由空气射入玻璃砖,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图像如图乙所示,由图像可知玻璃砖的折射率等于______。
【答案】(1)C (2)1.5
【解析】
【小问1详解】
A.界面与界面不平行,同样可以测出光线在界面的入射角和折射角,可以准确测量玻璃砖的折射率,故A错误;
B.为减小测量误差,入射角应适当大一些,则、的连线与法线的夹角应尽量大些,故B错误;
C.为了减小作图误差,和的距离应适当取大些,故C正确。
故选C。
【小问2详解】
根据折射定律可得玻璃砖的折射率为
12. “用双缝干涉测量光的波长”实验中,双缝干涉实验装置正确安装后,接通电源使光源正常工作。
(1)下列图示中条纹间距表示正确的是( )
A. B.
C. D.
(2)要增大观察到的条纹间距,正确的做法是( )
A. 减小单缝与双缝间的距离
B. 增大透镜与单缝间的距离
C. 增大双缝与测量头间的距离
(3)实验时,观察到测量头中,分划板的中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,下列操作中可行的有( )(多选)
A. 左右调节拨杆,将单缝旋转一个较小角度
B. 遮光筒不动,就只有测量头旋转一个较小角度
C. 测量头不动,就只有遮光筒旋转一个较小角度
D. 将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度
【答案】(1)C (2)C (3)BC
【解析】
【小问1详解】
双缝干涉的条纹间距定义为相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心之间的距离,只有选项C测量的是相邻条纹中心间的距离。
故选C。
【小问2详解】
根据双缝干涉条纹间距公式
其中是双缝到测量头(光屏)的距离,是光的波长,是双缝间距,所以条纹间距和单缝与双缝的距离、透镜与单缝的距离无关,增大双缝与测量头间的距离,条纹间距增大.
故选C。
【小问3详解】
首先要明确各器件的作用,拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行,获得清晰的干涉图样,因为已有清晰的干涉图样,所以不用调节;题中出现的问题是分划板中心刻度线与干涉条纹不平行,应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线同一方向上,故应其他不动,测量头旋转一个较小角度;或者其他不动,遮光筒旋转一个较小角度,BC正确,AD错误。
故选BC。
四、解答题(共39分)
13. 如图所示,折射率的玻璃圆柱水平放置,平行于其横截面的一束光线从顶点入射,与竖直方向的夹角α=45°。已知圆柱横截面半径为R,光速为c。求:
(1)光线射入圆柱时的折射角θ;
(2)光线从射入圆柱至射出时的时间t(不考虑光线在圆柱内的反射)。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据光的折射定律有
解得光线射入圆柱时的折射角为
【小问2详解】
光在玻璃圆柱内的光路图如图所示:
由几何关系可得光线在圆柱内的长度为
则由可得光在圆柱内的传播速度为
所以解得光线从射入圆柱至射出时的时间为
14. 一端封闭、粗细均匀、导热性能良好且足够长的玻璃管内,封闭着一定质量的理想气体,如图所示。已知水银柱的长度,玻璃管开口向上,倾角倾斜放置,稳定时被封闭的空气柱长,大气压强始终为,环境的热力学温度,取重力加速度大小,不计水银与玻璃管壁间的摩擦力。
(1)缓慢转动玻璃管,当玻璃管竖直且开口向上时,求管内空气柱的长度;
(2)缓慢转动玻璃管,并缓慢改变管内气体的温度,当玻璃管竖直且开口向下时,管内空气柱的长度仍为,求管内气体的热力学温度。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题意可知,初始时封闭气体的压强为
当玻璃管竖直且开口向上时,封闭气体的压强为
设玻璃管的横截面积为,根据玻意耳定律可得
解得
【小问2详解】
当玻璃管竖直且开口向下时,封闭气体的压强为
由题意可知,封闭气体的体积不变,根据查理定律可得
代入数据,解得
15. 如图所示,水平固定的光滑平行金属导轨(足够长)处于竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场中,导轨间距,左端接有阻值的定值电阻。质量、长度也为L、电阻的金属杆垂直放置于导轨上,绕过光滑定滑轮的绝缘细线将金属杆与质量的重物连接在一起,金属杆到滑轮间的细线始终水平。初始时用手托着重物使得重物和金属杆静止且细线绷直,0时刻撤去托着重物的力,金属杆运动的位移大小为x(单位为m)时开始做匀速直线运动。取重力加速度大小,金属杆始终与导轨接触良好,重物始终未落地,不计导轨电阻,不计空气阻力。求:
(1)撤去托着重物的力瞬间,金属杆的加速度大小a;
(2)金属杆做匀速直线运动的速度大小v;
(3)金属杆从开始运动至恰好做匀速直线运动的过程中经过电阻R的电量q和电阻R产生的焦耳热Q(用x表示)。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
撤去托着重物的力瞬间,设细线上的拉力大小为,对金属杆则有
对重物则有
代入数据解得
【小问2详解】
金属杆做匀速直线运动时,产生的感应电动势为
通过金属杆的电流为
金属杆受到的安培力大小
对金属杆和重物受力分析,则有
联立代入数据解得
【小问3详解】
金属杆从开始运动至恰好做匀速直线运动的过程中,平均电动势
平均电流
又因为
整理可得
金属杆从开始运动至恰好做匀速直线运动的过程中,由能量守恒定律可得
根据焦耳定律,则有
联立解得电阻R产生的焦耳热
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安岳中学高2024级第四学期半期考试
物 理 试 题
考试时间:75分钟,满分:100分
一、单选题(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,只有一项是最符合题目要求的。)
1. 某同学利用花粉颗粒观察布朗运动,并提出以下观点,正确的是( )
A. 布朗运动指的是花粉微粒的无规则运动
B. 布朗运动指的是液体分子的无规则运动
C. 温度为0℃时,液体分子的平均动能为零
D. 花粉微粒越大,其无规则运动越剧烈
2. 如图所示,2025年九三阅兵式上,由全降解天然材料制作的8万只气球腾空而起。最初的阶段,气球快速上升,外界大气压强迅速减小,气球体积膨胀,内部温度降低,则此过程中气球内部( )
A. 气体压强增大 B. 气体分子的数密度增大
C. 所有气体分子的速率都减小 D. 气体分子的平均动能减小
3. 下列说法正确的是( )
A. 诗人王安石笔下“遥知不是雪,为有暗香来”,“暗香”说明花粉在做布朗运动
B. 的冰熔化成的水温度不变,每个水分子的动能都保持不变,一定质量的水结成冰后体积膨胀,分子间距离变大,分子势能随之增大
C. 用打气筒快速给自行车轮胎打气,越往后越费劲,说明分子间斥力越来越大
D. 用烧热的针尖接触表面涂有蜂蜡层的云母片,蜂蜡层形成了椭圆形的熔化区域,说明云母片的导热性存在各向异性
4. 如图所示,将一个条形磁铁插入闭合线圈中,第一次快速插入,第二次缓慢插入,两次插入过程中线圈中的磁通量变化量相同。下列说法正确的是( )
A. 两次线圈中的感应电动势相同
B. 两次通过线圈导线横截面的电荷量相同
C. 两次线圈中产生的电流的热功率相同
D. 两次线圈中感应电流的方向相反
5. 在一个科普馆的光学展示区,有一套杨氏双缝干涉实验装置。其中为双缝,为光屏。前来参观的学生们看到光屏上点是中央亮纹的中心,为第一级亮纹的中心。此时,工作人员为了拓展展示效果,将光屏向左平移了一段距离。在其他条件都保持不变的情况下,关于平移后光屏上的情况,下列说法正确的是( )
A. 平移后光屏上点可能是暗纹中心
B. 平移后位置会出现暗纹
C. 平移后处可能仍是亮纹,但条纹间距会改变
D. 平移后光屏上干涉条纹间距不变
6. 如图所示,用红、绿两个激光笔发出的光、平行射向半圆形的薄玻璃碗,碗底形成两个光斑;缓慢给碗内注水,发现两个光斑逐渐重合。则( )
A. 光是绿光,光是红光
B. 在水中,光的波长大于光的波长
C. 在水中,光全反射的临界角大于光全反射的临界角
D. 光斑重合时,从碗底部射出的光线只有一条
7. 将压瘪的乒乓球(未漏气)浸泡在热水中,一段时间后乒乓球便恢复原状,乒乓球内部气体(视为理想气体)经历了由的变化过程,气体体积与热力学温度的关系图像如下图所示,设、、三种状态下的压强分别为、、,则( )
A. B.
C. D.
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8. 如图甲是一款无线充电手机的实物图,图乙是其原理图。送电线圈接电源,受电线圈接手机电池,则( )
A. 若送电线圈接余弦交流电,则受电线圈中将产生周期性变化的电流
B. 若送电线圈接直流电源,则受电线圈中将产生不变的电流
C. 当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变小时,受电线圈将产生向下的感应磁场
D. 当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变大时,受电线圈将产生向下的感应磁场
9. 如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 时金属线框平面与磁感线垂直
B. 该交变电流的电动势的有效值为
C. 从图示位置开始计时,当电动势的瞬时值为22V时,矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°
D. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
10. 如图所示,纸面内存在相邻的两磁场区域Ⅰ和Ⅱ,宽度均为d,区域Ⅰ内磁场方向垂直纸面向外,区域Ⅱ内磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小均为B。纸面内有一直径为d,总阻值为R的圆形闭合金属线圈,线圈在外力作用下以速度匀速通过两磁场区域。速度的方向与磁场边界始终垂直,下列说法正确的是( )
A. 线圈内的电流方向始终为顺时针方向
B. 线圈内电流的最大值为
C. 线圈受到的最大安培力为
D. 线圈从区域Ⅰ进入到区域Ⅱ的过程,通过线圈某截面的电荷量为
三、实验题(共15分)
11. 在“用插针法测玻璃的折射率”实验中:
(1)如图甲所示,下列说法正确的是______(填正确答案标号)。
A. 为准确测量玻璃砖的折射率,界面一定要与界面平行
B. 为减少测量误差,、的连线与法线的夹角应尽量小些
C. 为了减小作图误差,和的距离应适当取大些
(2)在该实验中,光线是由空气射入玻璃砖,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图像如图乙所示,由图像可知玻璃砖的折射率等于______。
12. “用双缝干涉测量光的波长”实验中,双缝干涉实验装置正确安装后,接通电源使光源正常工作。
(1)下列图示中条纹间距表示正确的是( )
A. B.
C. D.
(2)要增大观察到的条纹间距,正确的做法是( )
A. 减小单缝与双缝间的距离
B. 增大透镜与单缝间的距离
C. 增大双缝与测量头间的距离
(3)实验时,观察到测量头中,分划板的中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,下列操作中可行的有( )(多选)
A. 左右调节拨杆,将单缝旋转一个较小角度
B. 遮光筒不动,就只有测量头旋转一个较小角度
C. 测量头不动,就只有遮光筒旋转一个较小角度
D. 将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度
四、解答题(共39分)
13. 如图所示,折射率的玻璃圆柱水平放置,平行于其横截面的一束光线从顶点入射,与竖直方向的夹角α=45°。已知圆柱横截面半径为R,光速为c。求:
(1)光线射入圆柱时的折射角θ;
(2)光线从射入圆柱至射出时的时间t(不考虑光线在圆柱内的反射)。
14. 一端封闭、粗细均匀、导热性能良好且足够长的玻璃管内,封闭着一定质量的理想气体,如图所示。已知水银柱的长度,玻璃管开口向上,倾角倾斜放置,稳定时被封闭的空气柱长,大气压强始终为,环境的热力学温度,取重力加速度大小,不计水银与玻璃管壁间的摩擦力。
(1)缓慢转动玻璃管,当玻璃管竖直且开口向上时,求管内空气柱的长度;
(2)缓慢转动玻璃管,并缓慢改变管内气体的温度,当玻璃管竖直且开口向下时,管内空气柱的长度仍为,求管内气体的热力学温度。
15. 如图所示,水平固定的光滑平行金属导轨(足够长)处于竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场中,导轨间距,左端接有阻值的定值电阻。质量、长度也为L、电阻的金属杆垂直放置于导轨上,绕过光滑定滑轮的绝缘细线将金属杆与质量的重物连接在一起,金属杆到滑轮间的细线始终水平。初始时用手托着重物使得重物和金属杆静止且细线绷直,0时刻撤去托着重物的力,金属杆运动的位移大小为x(单位为m)时开始做匀速直线运动。取重力加速度大小,金属杆始终与导轨接触良好,重物始终未落地,不计导轨电阻,不计空气阻力。求:
(1)撤去托着重物的力瞬间,金属杆的加速度大小a;
(2)金属杆做匀速直线运动的速度大小v;
(3)金属杆从开始运动至恰好做匀速直线运动的过程中经过电阻R的电量q和电阻R产生的焦耳热Q(用x表示)。
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