湖北省新高考联考协作体2021-2022学年高二下学期物理期中考试试卷

试卷更新日期：2022-04-28 类型：期中考试

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一、单选题

1. 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（）

A、变化的电场或变化的磁场一定能对外辐射电磁波 B、法拉第首先预言了电磁波的存在 C、电磁波不需要依赖于介质传播 D、 $5 G$ （第五代移动通信技术）信号比 $4 G$ （第四代移动通信技术）信号在真空中的传播速度更大

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2. 如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图中，平行导轨间距均为L，回路中电流大小均为I，磁感应强度大小均为B。甲、乙、丙图中导轨处在水平面内，丁图中导轨倾斜，倾角为 $θ$ ；甲、乙、丁图中磁场方向竖直向上，丙图中磁场与水平方向夹角为 $θ$ ，且与导轨垂直；甲、丙、丁图中导体棒垂直导轨放置，乙图中导体棒与导轨夹角为 $θ$ ．则甲、乙、丙、丁四图中导体棒所受安培力的大小分别为（）

A、 $B I L 、 B I L 、 B I L s i n θ 、 B I L$ B、 $B I L 、 B I L 、 B I L s i n θ 、 B I L c o s θ$ C、 $B I L 、 \frac{B I L}{s i n θ} 、 B I L c o s θ 、 B I L c o s θ$ D、 $B I L 、 \frac{B I L}{s i n θ} 、 B I L s i n θ 、 B I L$

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3. 如图所示为两分子系统的势能 $E_{P}$ 与两分子间距离r的关系曲线，下列说法中不正确的是（）

A、当r大于 $r_{0}$ 时，分子间的作用力表现为引力 B、当r等于 $r_{0}$ 时，两分子系统的势能最小 C、当r等于 $r_{0}$ 时，分子间的作用力为零 D、当r由 $r_{0}$ 增大到无穷大的过程中，分子间的作用力一直减小

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4. 在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。当带电粒子从左侧小孔进入时，具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器，关于速度选择器，以下说法正确的是（）（不计粒子的重力）

A、只能将带正电的粒子选择出来 B、只要速度 $v = \frac{E}{B}$ ，正、负粒子都能通过速度选择器 C、带电粒子的速度 $v = \frac{E}{B}$ 时，粒子将向上偏转 D、若粒子改为从右侧小孔进入，只要速度 $v = \frac{E}{B}$ ，粒子也能通过速度选择器

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5. 概率统计的方法是科学研究中的重要方法之一，以下是某一定质量的氧气（可看成理想气体）在 $0 ° C$ 和 $100 ° C$ 时统计出的速率分布图像，结合图像分析以下说法正确的是（）

A、其中某个分子， $100 ° C$ 时的速率一定比 $0 ° C$ 时要大 B、 $100 ° C$ 时图线下对应的面积比 $0 ° C$ 时要小 C、如果两种情况气体的压强相同，则 $100 ° C$ 时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比 $0 ° C$ 时少 D、如果两种情况气体的体积相同，则 $100 ° C$ 时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数与 $0 ° C$ 时相同

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6. 能源问题是当今世界最为重要的问题之一，热力学的研究对能源利用率的提高起到了关键作用，为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律，以下表述正确的是（）

A、将电冰箱的门打开可以使房间里的温度降低 B、因为能量守恒，随着科技的发展能量可以循环利用，从而解决能源危机问题 C、第二类永动机并没有违背能量守恒定律，但热机的效率不可能达到 $100 %$ D、热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”

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7. 为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是S的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装质量m的水。让阳光垂直圆筒口照射1分钟后，水的温度升高了 $Δ t$ 。水的比热容为c，地球的半径为R，太阳到地球的距离为r，不考虑太阳能在传播过程中的损失，假设到达圆筒内的能量全部被水吸收。则由此可算出地球每分钟接收的太阳能量为（）

A、 $\frac{π c m Δ t R^{2}}{S}$ B、 $\frac{4 π c m Δ t R^{2}}{S}$ C、 $\frac{π c m Δ t r^{2}}{S}$ D、 $\frac{4 π c m Δ t r^{2}}{S}$

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二、多选题

8. 以下对固体、液体的描述，正确的是（）

A、晶体有确定的熔点以及各向异性的特点 B、同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有的物质还可能形成不同的晶体 C、液体的表面张力是由于液体表面层分子密度比较密集，分子间的作用力表现为斥力的缘故 D、液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质

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9. 如图所示，矩形线圈 $a b c d$ 绕对称轴 $O O^{'}$ 在匀强磁场中匀速转动，角速度为 $100 r a d / s$ ，已知 $a b = 0.10 m ， a d = 0.20 m$ ，匝数 $N = 100$ ，磁感应强度 $B = 1 T$ ，图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中线圈的电阻 $r = 4 Ω$ ，外接电阻 $R = 16 Ω$ ．则有（）

A、从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 $e = 200 s i n (100 t) (V)$ B、通过电路的电流最大值为 $10 A$ C、从图示位置转过 $180 °$ 过程中外力对线圈所做的功为 $10 J$ D、从图示位置转过 $30 °$ 过程中，通过线圈截面的电荷量为 $0.05 C$

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10. 一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中 $A \to B$ 过程为等压变化， $B \to C$ 过程为等容变化，变化过程压强p与体积V的关系如图所示。已知状态A的体积 $V_{A}$ 为 $0.3 m^{3}$ ，状态A的压强 $p_{Α}$ 与状态B的压强 $p_{B}$ 相同，都为 $1.2 \times 1 0^{5} P_{a}$ ，状态A的温度 $T_{A}$ 与状态C的温度 $T_{C}$ 相同，都为 $300 K$ ，状态B的温度 $T_{B}$ 为 $400 K$ 。以下正确的是（）

A、气体在状态B时的体积为 $0.4 m^{3}$ B、气体在状态C时的压强为 $1.0 \times 1 0^{5} P_{a}$ C、 $A \to B$ 过程中，外界对气体做功，做的功为 $1.2 \times 1 0^{4} J$ D、 $A \to B \to C$ 整个过程中，气体从外界吸收热量 $1.2 \times 1 0^{4} J$

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11. 如图所示，在 $y > 0$ 的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在 $y < 0$ 的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。一电子（质量为m，电量为 $- e$ ）从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度 $v_{0}$ 开始运动。当电子第一次穿越x轴时，恰好到达点C（图中未标出）；当电子第二次穿越x轴时，恰好到达坐标原点O。已知 $A 、 C$ 两点到坐标原点的距离分别为 $\sqrt{3} d 、 2 d$ ，不计电子的重力。则（）

A、电场强度的大小为 $E = \frac{\sqrt{3} m v_{0}^{2}}{2 e d}$ B、磁感应强度的大小为 $B = \frac{\sqrt{3} m v_{0}}{2 e d}$ C、电子从C运动到O经历的时间 $t = \frac{4 \sqrt{3} π d}{9 v_{0}}$ D、将电子的出发点从A点沿负x方向平移，初速度方向不变，调整大小，使电子仍然从C点第一次穿越x轴，则电子第二次穿越x轴的位置仍然为坐标原点O

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三、实验题

12. “油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向体积 $V_{油} = 1 m L$ 的油酸中加酒精，直至总量达到 $V_{总} = 1000 m L$
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入 $n = 100$ 滴时，测得其体积恰好是 $V_{0} = 1 m L$ ；
③先往边长为 $20 ~ 30 c m$ 的浅盘里倒入 $2 c m$ 深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴入一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的轮廓；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数，小方格的边长 $a = 20 m m$ 。
根据以上信息，回答下列问题：

(1)、由此可知，油酸薄膜的面积S约为 $m m^{2}$ ；油酸分子的直径d约为m。（结果均保留两位有效数字）

(2)、某同学在用油膜法估测油酸分子直径实验中，计算结果明显偏小，可能是由于____。

A、配制好油酸溶液后，长时间未使用导致酒精挥发严重 B、爽身粉太厚导致油酸未完全散开 C、计算油膜面积时，多数了一些方格 D、计算每滴体积时， $1 m L$ 的溶液滴数少数了几滴

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13. 如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图，该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以 $O_{1}$ 为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器 $R_{1}$ 上， $R_{1}$ 的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准 $(0.15 k g)$ 的大苹果经过托盘秤时，杠杆对 $R_{1}$ 的压力为 $1 N$ 。调节可调电阻 $R_{2}$ ，可改变 $R_{1} 、 R_{2}$ 两端的电压之比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时， $R_{2}$ 两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压。该放大电路中包含保持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态。

(1)、当小苹果通过托盘秤时， $R_{1}$ 所受的压力较小，电阻（填“较大”、“较小”）， $R_{2}$ 两端的电压不足以激励放大电路发生吸动电磁开关的动作，分拣开关在弹簧向上压力作用下处于水平状态，小苹果进入上面的通道。

(2)、若电源电动势为 $6 V$ ，内阻不计，放大电路的激励电压为 $2 V$ ：
①为使该装置达到上述分拣目的， $R_{2}$ 的阻值等于 $k Ω$ 。（结果保留两位有效数字）
②某同学想在托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻（填“ $R_{1}$ ”、“ $R_{2}$ ”或“电源”）两端。
③若要提高分拣标准到 $0.24 k g$ ，仅将 $R_{2}$ 的阻值调为 $k Ω$ 即可实现。（提示：托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比）（结果保留两位有效数字）

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四、解答题

14. 如图所示，两端带有阀门的细玻璃管 $A B$ ，长为 $4 L$ ，初始状态A端在上，B端在下。A端阀门打开，B端阀门关闭。长为L的水银柱，将长为L的空气柱封闭在B端．水银的密度为 $ρ$ ，大气压为 $3 ρ g L$ 。

(1)、先关闭A端阀门，再将管 $A B$ 倒置，最后打开阀门B，经足够长时间后，A端空气柱多长？

(2)、若先将管 $A B$ 倒置后，水银未流出，再关闭A端阀门，后打开B端阀门，经足够长时间后，A端空气柱多长？

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15. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为 $2 ： 1$ ，在原、副线圈的回路中分别接有定值电阻 $R_{1} = 10 Ω$ 、滑动变阻器 $R_{2} (0 - 20 Ω)$ ，原线圈一侧接在电压为 $100 V$ 的正弦交流电源上，求：

(1)、当 $R_{2} = 10 Ω$ 时， $R_{1} 、 R_{2}$ 两端的电压各为多少？

(2)、调节 $R_{2}$ 的阻值，电路中各部分的电压、电流也随之变化，当变压器原线圈中的电流多大时， $R_{2}$ 消耗的功率最大？最大值为多少？此时 $R_{2}$ 的阻值多大？

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16. 如图甲所示，平行金属导轨由水平部分和倾斜部分连接组成，水平部分处在竖直向上的匀强磁场中，倾斜部分处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中，两个磁场的磁感应强度大小均为B，导轨的间距均为L，倾斜部分倾角为 $θ$ 。质量为m、电阻为R、长为L的两根相同导体棒a和b，导体棒a在水平导轨上垂直导轨静止放置，导体棒b在倾斜导轨上垂直导轨由静止释放并开始计时，利用传感器技术测得导体棒a的 $v - t$ 图像如图乙所示，导体棒a从 $t_{1}$ 时刻开始运动， $t_{1} - t_{2}$ 时间内图线为曲线， $t_{2}$ 之后图线为一条倾斜直线， $t_{3}$ 时其速度大小为 $v_{2}$ ，图中 $t_{1} 、 t_{2} 、 t_{3} 、 v_{2}$ 均为已知量。水平导轨与导体棒a间的动摩擦因数为 $μ$ ，倾斜导轨光滑，除导体棒外，其余电阻不计，两部分导轨都足够长。求：

(1)、 $t_{1}$ 时刻导体棒b的速度大小；

(2)、从释放到 $t_{1}$ 时刻过程中，导体棒b的位移大小；

(3)、 $t_{3}$ 时导体棒b的速度大小。

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