内容正文:
高二年级期中检测
物理
分值:100分 时间:75分钟
一、选择题:(本题共10小题,1-8为单选,每小题4分,9-10多选,每题5分,漏选得3分,错选0分,共42分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 时,水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动
B. 沸水中的胡椒粉不断翻滚,说明温度越高布朗运动越激烈
C. 处于热平衡状态的系统,温度不一定相同
D. 热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
【答案】D
【解析】
【详解】A.分子在永不停息地做无规则运动,即使时,水已经结为冰,水分子也不会停止热运动,A错误;
B.沸水中胡椒粉的翻滚是由于水的对流运动所致,并非布朗运动;该现象不能说明布朗运动随温度升高而加剧,故B错误;
C.根据热平衡定律可知处于热平衡状态的系统,温度一定相同,C错误;
D.热平衡定律是温度概念的基础,也是温度计能够用来测量温度的基本原理,D正确。
故选D。
2. 如图所示,内壁光滑的汽缸竖直放置在地面上,活塞的质量为M,底面积为S,若大气压强为p0,则被封闭气体的压强p等于( )
A. p0 B. p0- C. p0+ D. 条件不够,无法判断
【答案】C
【解析】
【详解】根据活塞受力平衡,,解得.故选C.
3. 伽尔顿板可以演示统计规律.如左下图,让大量小球从上方漏斗形入口落下,则右下图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】让大量小球从上方漏斗形入口落下,显示出规律性,按正态分布,落在槽内左右小球的分布形状如C所示,故选C,
4. 下图表示一交流电的电流随时间变化的图像,此交流电的电流有效值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】将交流与直流通过阻值都为R的电阻,设直流电的电流为I,则根据有效值的定义有
解得,故选B。
5. 如图所示,带电粒子(不计重力)在以下四种器件中运动,下列说法正确的是( )
A. 甲图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场,击中光屏同一位置的粒子一定是相同的粒子
B. 乙图中磁感应强度越大,电子的运动径迹半径越大
C. 丙图中只要回旋加速器D形盒足够大,粒子就能获得无限大的速度
D. 丁图中,无论是电子还是质子从左向右水平射入速度选择器中均可能做匀速直线运动
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场,在加速电场中有
根据洛伦兹力提供向心力
击中光屏同一位置
可知击中光屏同一位置的粒子比荷一定相等,但不一定是相同的粒子,故A错误:
B.乙图中,电子的运动由洛伦兹力提供向心力,则有
解得
当电子的速度一定时,磁感应强度越大,电子的运动径迹半径越小,故B错误;
C.丙图中只要回旋加速器的D形盒足够大,加速粒子就能获得较大的能量,具有较大的速度,可当能量达到25MeV~30 MeV后就很难再加速了,原因是按照狭义相对论,粒子的质量随速度的增大而增大,而质量的变化会导致其回旋周期的变化,从而破坏了与电场变化周期的同步,因此加速粒子就不能获得无限大的速度,故C错误;
D.丁图中带正电的粒子从左侧射入复合场中时,受向下的电场力和向上的洛伦兹力,当两个力平衡时,带电粒子有可能沿直线射出;当带负电的粒子从左侧射入复合场中时,受向下的洛伦兹力和向上的电场力,当两个力平衡时,带电粒子有可能沿直线射出,故D正确。
故选D。
6. 如图甲所示为LC振荡电路,图乙的图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系,下列说法正确的是( )
A. 时间内,线圈中磁场能在减小
B. 时间内,电容器在放电
C. 、两时刻电路中电流最大
D. 、两时刻电容器中磁场能最大
【答案】B
【解析】
【详解】AB.时间内,电容器上极板电荷量减小,电场能减小,线圈中磁场能在增大,电容器在放电,故A错误,B正确;
CD.、两时刻电容器极板所带电荷量最大,电场能最大,线圈中磁场能最小,电路中电流最小,故CD错误。
故选B。
7. 如图所示,交流发电机中的线圈在磁场中绕轴逆时针匀速转动,产生的感应电动势随时间变化的规律为,线圈的电阻,外电路电阻,交流电流表内阻不计,则( )
A. 该交流电的频率为
B. 线圈转到图示位置时,交流电流表示数为
C. 线圈转到图示位置时,磁通量变化率为0
D. 外电路电阻R在1分钟内产生的热量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题意可知,线圈转动的角速度为,则根据角速度与频率的关系式可得,该交流电的频率为,故A错误;
B.该交流电电动势的峰值为,则有效值为
根据闭合电路欧姆定律可得电路中电流的有效值为
交流电流表显示的是有效值,所以无论线圈转到哪个位置,其示数均为,故B错误;
C.线圈转到图示位置时,磁通量为零,但磁通量的变化率最大,感应电动势最大,故C错误;
D.外电阻R在1分钟内产生的热量为,故D正确。
故选D。
8. 如图所示, 理想变压器原线圈接在的交流电源上, 副线圈接三个阻值相同的电阻R,不计电表内电阻影响。闭合开关S后( )
A. 电流表的示数减小
B. 电压表的示数减小
C. 电压表的示数不变
D. 电流表的示数不变
【答案】A
【解析】
【详解】开关S闭合时,副线圈总的电阻减小,由于变压器的匝数比和输入的电压都不变,所以输出的电压也不变,即V1示数不变,但因副线圈的总电阻减小,则副线圈的总电流增大,则原线圈的电流增大,故A1的示数变大;由于副线圈的电流增大,故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大,而副线圈的总电压不变,所以副线圈并联部分的电压减小,即的示数减小,故电流表的示数减小,故A正确,BCD错误。
故选A。
9. 分子力、分子势能与分子间距离的关系图线如图甲乙两条曲线所示,为平衡位置,取无穷远处分子势能为零。若分子固定于坐标原点,分子从无穷远处以一定初速度释放,在分子力的作用下沿正半轴靠近。下列说法正确的是( )
A. 甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B. 当时,分子势能最小
C. 当时,分子力为零
D. 随着分子间距离的减小,b分子的动能先增大后减小
【答案】BCD
【解析】
【详解】ABC.当时,分子引力等于斥力,分子力F表现为零,当时,分子力表现为引力,随分子间距离减小,分子力做正功,分子势能减小;当时,分子力表现为斥力,随分子间距离减小,分子力做负功,分子势能增加;可知在时分子势能最小,则甲图线为分子力与分子间距离的关系图线,乙图是分子势能与分子间距离的关系图线,A错误,BC正确;
D.随着分子间距离的减小,分子力对b分子先做正功后做负功,则b分子的动能先增大后减小,D正确。
故选BCD。
10. 电动自行车多处用到了霍尔传感器,如测速仪、无刷电机等。如图所示,厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于其前表面的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过金属板时,在金属板的上、下表面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。已知电势差、电流I和B的关系为,式中的k为霍尔系数。设电流(方向如图)是由电子的定向移动形成的,金属板单位体积内电子的个数为n,电子定向移动的速率为v,电量为e。达到稳定状态时( )
A. 电子所受的洛伦兹力方向为垂直于下表面向下
B. 金属板上表面的电势低于下表面的电势
C. 金属板上、下两表面之间的电势差的大小为Bdv
D. 霍尔系数k与金属板的厚度h和宽度d无关
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.由于载流子是自由电子,由左手定则,可知电子所受的洛伦兹力方向为垂直于上表面向上,则上表面积累电子,金属板上表面的电势低于下表面的电势,故A错误,B正确;
CD.电子最终达到平衡时,有
可得
根据电流的微观表达式
联立可得
又,可知霍尔系数为,故C错误,D正确。
故选BD。
二、实验题:本题共2小题,共16分,每空2分。
11. 某同学做“用油膜法估测分子的直径”的实验。
(1)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油酸分子看成球形且紧密排列。这体现的物理思想方法为__________(单选)。
A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想化模型法
(2)以下操作步骤不需要的是__________(单选)
A. 倒入油酸 B. 描绘油膜轮廓
C. 滴入油酸酒精溶液 D. 撒爽身粉
(3)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是__________。(单选)
A. 可使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓
B. 对油酸溶液起到稀释作用
C. 有助于测量一滴油酸的体积
D. 有助于油酸的颜色更透明便于识别
(4)计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,这样会使计算结果明显__________(偏小、偏大或无影响)
【答案】(1)C (2)A (3)B
(4)偏大
【解析】
【小问1详解】
实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油酸分子看成球形且紧密排列。这体现的物理思想方法为理想化模型法,故选C;
【小问2详解】
实验中需要先在水槽中撒上爽身粉,然后滴入油酸酒精溶液,形成油膜后,用方格纸画出油膜轮廓,求得油膜面积;不能直接往水槽中倒入油酸。故选A。
【小问3详解】
实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用,酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的浓度,使油酸分子尽可能少地在竖直方向上重叠,更能保证其形成单层分子油膜,也就是为了减小系统误差。
故选B。
【小问4详解】
计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,则油膜面积的测量值偏小,根据可知,d测量值偏大。
12. 某同学在做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时,使用的可拆变压器如图所示。
(1)为了减少涡流的影响,实验用的变压器铁芯是__________。(单选)
A. 由彼此绝缘的铜片叠成的 B. 由彼此绝缘的硅钢片叠成的
C. 整块硅钢铁芯 D. 整块不锈钢铁芯
(2)在此实验中下列说法正确的有__________;(多选)
A. 变压器的原线圈接低压交流电,测量线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
B. 先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
C. 测量副线圈电压时先用最大量程试测,大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
D. 变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈
(3)组装变压器时,某同学没有将铁芯完全闭合,原线圈接10.0 V的学生电源,原、副线圈的匝数比为8∶1,副线圈两端接交流电压表,则交流电压表的实际读数可能是__________
A. B. C. D.
(4)交变电流的电压是不断变化的,实验中测量的是电压的__________值(选填“平均”、“有效”或“最大”);
【答案】(1)B (2)BC (3)C
(4)有效
【解析】
【小问1详解】
为了减少涡流的影响,实验用的变压器铁芯是由彼此绝缘的硅钢片叠成的,故选B。
【小问2详解】
A.变压器的原线圈接低压交流电,测量线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”,A错误;
B.先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响,B正确;
C.为了安全考虑,测量副线圈电压时先用最大量程试测,大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量,C正确;
D.变压器开始正常工作后,是通过电磁感应把电能由原线圈输送到副线圈,并非铁芯导电,D错误。
故选BC。
【小问3详解】
若为理想变压器,则副线圈电压为
考虑到变压器铁芯没有完全闭合,有“漏磁”现象,可知,副线圈电压小于1.25V,则交流电压表的实际读数可能是0.7V。
故选C。
【小问4详解】
交变电流的电压是不断变化的,实验中测量的是电压的有效值;
三、计算题:本题共3小题,写出必要公式和文字说明,共计42分。
13. 如图所示,在一根一端封闭且粗细均匀的长玻璃管中,用长为的水银柱将管内一部分空气密封,当管开口向上竖直放置时,管内空气柱的长度;温度保持不变,玻璃管开口向下放置,水银没有溢出。(大气压强相当于产生的压强)求:
(1)当管开口向上竖直放置时,管内空气柱的压强(以为单位)
(2)玻璃管开口向下放置,待水银柱稳定后,求空气柱的长度。
【答案】(1)
(2)0.43m
【解析】
【小问1详解】
当管开口向上竖直放置时,管内空气柱的压强
可得
【小问2详解】
当管开口向下竖直放置时,管内空气柱的压强
可得
根据玻意耳定律可知
解得
14. 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为发电机输出功率的,假设两个变压器均是理想变压器,求:
(1)输电线上的电流;
(2)升压变压器输出电压;
(3)升压变压器和降压变压器的原副线圈匝数比各是多少?(结果用分式表示)
【答案】(1)40A (2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
输电线上的电能损失可得
【小问2详解】
升压变压器的输出电压
【小问3详解】
升压变压器原副线圈匝数比
降压变压器初级电压
降压变压器原副线圈匝数比
15. 如图所示,间距均为的光滑平行倾斜导轨与足够长光滑平行水平导轨在、处平滑连接,虚线右侧存在方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场。a、b是两根完全相同粗细均匀的金属棒,每根棒的质量为,电阻为,刚开始a棒垂直固定在倾斜轨道上距水平面高处;b棒与水平导轨垂直并处于静止状态,距离的距离。现让a棒由静止释放,运动过程中与b棒始终没有接触且始终垂直于导轨;不计导轨电阻,重力加速度为,求:
(1)a棒刚进入磁场时b棒上的电流大小;
(2)稳定时b棒上产生的焦耳热;
(3)稳定时a、b两棒间的间距。
【答案】(1)0.5A
(2)0.1J (3)2m
【解析】
【小问1详解】
a棒下滑过程,设a棒刚进入水平磁场的速度为,根据动能定理有
解得
a棒刚进入磁场时产生的感应电动势
此时b棒上的感应电流
【小问2详解】
系统稳定时ab棒共速,设共同速度为,根据动量守恒有
解得
根据能量守恒定律有
得
由于电阻相等,则
解得
【小问3详解】
设a棒在水平轨道上运动至ab棒共速过程经历时间为,对棒进行分析,根据动量定理有
根据电流的定义式有
解得
上述过程电动势的平均值
根据闭合电路欧姆定律有
得
结合上述解得
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分值:100分 时间:75分钟
一、选择题:(本题共10小题,1-8为单选,每小题4分,9-10多选,每题5分,漏选得3分,错选0分,共42分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 时,水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动
B. 沸水中的胡椒粉不断翻滚,说明温度越高布朗运动越激烈
C. 处于热平衡状态的系统,温度不一定相同
D. 热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
2. 如图所示,内壁光滑的汽缸竖直放置在地面上,活塞的质量为M,底面积为S,若大气压强为p0,则被封闭气体的压强p等于( )
A. p0 B. p0- C. p0+ D. 条件不够,无法判断
3. 伽尔顿板可以演示统计规律.如左下图,让大量小球从上方漏斗形入口落下,则右下图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是( )
A. B. C. D.
4. 下图表示一交流电的电流随时间变化的图像,此交流电的电流有效值是( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,带电粒子(不计重力)在以下四种器件中运动,下列说法正确的是( )
A. 甲图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场,击中光屏同一位置的粒子一定是相同的粒子
B. 乙图中磁感应强度越大,电子的运动径迹半径越大
C. 丙图中只要回旋加速器D形盒足够大,粒子就能获得无限大的速度
D. 丁图中,无论是电子还是质子从左向右水平射入速度选择器中均可能做匀速直线运动
6. 如图甲所示为LC振荡电路,图乙的图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系,下列说法正确的是( )
A. 时间内,线圈中磁场能在减小
B. 时间内,电容器在放电
C. 、两时刻电路中电流最大
D. 、两时刻电容器中磁场能最大
7. 如图所示,交流发电机中的线圈在磁场中绕轴逆时针匀速转动,产生的感应电动势随时间变化的规律为,线圈的电阻,外电路电阻,交流电流表内阻不计,则( )
A. 该交流电的频率为
B. 线圈转到图示位置时,交流电流表示数为
C. 线圈转到图示位置时,磁通量变化率为0
D. 外电路电阻R在1分钟内产生的热量为
8. 如图所示, 理想变压器原线圈接在的交流电源上, 副线圈接三个阻值相同的电阻R,不计电表内电阻影响。闭合开关S后( )
A. 电流表的示数减小
B. 电压表的示数减小
C. 电压表的示数不变
D. 电流表的示数不变
9. 分子力、分子势能与分子间距离的关系图线如图甲乙两条曲线所示,为平衡位置,取无穷远处分子势能为零。若分子固定于坐标原点,分子从无穷远处以一定初速度释放,在分子力的作用下沿正半轴靠近。下列说法正确的是( )
A. 甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B. 当时,分子势能最小
C. 当时,分子力为零
D. 随着分子间距离的减小,b分子的动能先增大后减小
10. 电动自行车多处用到了霍尔传感器,如测速仪、无刷电机等。如图所示,厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于其前表面的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过金属板时,在金属板的上、下表面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。已知电势差、电流I和B的关系为,式中的k为霍尔系数。设电流(方向如图)是由电子的定向移动形成的,金属板单位体积内电子的个数为n,电子定向移动的速率为v,电量为e。达到稳定状态时( )
A. 电子所受的洛伦兹力方向为垂直于下表面向下
B. 金属板上表面的电势低于下表面的电势
C. 金属板上、下两表面之间的电势差的大小为Bdv
D. 霍尔系数k与金属板的厚度h和宽度d无关
二、实验题:本题共2小题,共16分,每空2分。
11. 某同学做“用油膜法估测分子的直径”的实验。
(1)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油酸分子看成球形且紧密排列。这体现的物理思想方法为__________(单选)。
A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想化模型法
(2)以下操作步骤不需要的是__________(单选)
A. 倒入油酸 B. 描绘油膜轮廓
C. 滴入油酸酒精溶液 D. 撒爽身粉
(3)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是__________。(单选)
A. 可使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓
B. 对油酸溶液起到稀释作用
C. 有助于测量一滴油酸的体积
D. 有助于油酸的颜色更透明便于识别
(4)计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,这样会使计算结果明显__________(偏小、偏大或无影响)
12. 某同学在做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时,使用的可拆变压器如图所示。
(1)为了减少涡流的影响,实验用的变压器铁芯是__________。(单选)
A. 由彼此绝缘的铜片叠成的 B. 由彼此绝缘的硅钢片叠成的
C. 整块硅钢铁芯 D. 整块不锈钢铁芯
(2)在此实验中下列说法正确的有__________;(多选)
A. 变压器的原线圈接低压交流电,测量线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
B. 先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
C. 测量副线圈电压时先用最大量程试测,大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
D. 变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈
(3)组装变压器时,某同学没有将铁芯完全闭合,原线圈接10.0 V的学生电源,原、副线圈的匝数比为8∶1,副线圈两端接交流电压表,则交流电压表的实际读数可能是__________
A. B. C. D.
(4)交变电流的电压是不断变化的,实验中测量的是电压的__________值(选填“平均”、“有效”或“最大”);
三、计算题:本题共3小题,写出必要公式和文字说明,共计42分。
13. 如图所示,在一根一端封闭且粗细均匀的长玻璃管中,用长为的水银柱将管内一部分空气密封,当管开口向上竖直放置时,管内空气柱的长度;温度保持不变,玻璃管开口向下放置,水银没有溢出。(大气压强相当于产生的压强)求:
(1)当管开口向上竖直放置时,管内空气柱的压强(以为单位)
(2)玻璃管开口向下放置,待水银柱稳定后,求空气柱的长度。
14. 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为发电机输出功率的,假设两个变压器均是理想变压器,求:
(1)输电线上的电流;
(2)升压变压器输出电压;
(3)升压变压器和降压变压器的原副线圈匝数比各是多少?(结果用分式表示)
15. 如图所示,间距均为的光滑平行倾斜导轨与足够长光滑平行水平导轨在、处平滑连接,虚线右侧存在方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场。a、b是两根完全相同粗细均匀的金属棒,每根棒的质量为,电阻为,刚开始a棒垂直固定在倾斜轨道上距水平面高处;b棒与水平导轨垂直并处于静止状态,距离的距离。现让a棒由静止释放,运动过程中与b棒始终没有接触且始终垂直于导轨;不计导轨电阻,重力加速度为,求:
(1)a棒刚进入磁场时b棒上的电流大小;
(2)稳定时b棒上产生的焦耳热;
(3)稳定时a、b两棒间的间距。
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