黑龙江省大庆铁人中学2020-2021学年高二下学期期中考试物理试题含答案解析

【全国百强校】黑龙江省大庆铁人中学【最新】高二下学期
期中考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法中正确的是（）
A．物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级是10-15m
B．物质分子在不停地做无规则运动，布朗运动就是分子的运动
C．在任何情况下，分子间的引力和斥力总是同时存在的
D．物体的温度随着科学技术的发展可以降低到绝对零度
2．温度都是0℃的10克冰和10克水比较，它们的（）
A．质量相同，温度相同，内能也相同
B．就分子的平均动能而言，水分子较大
C．冰的分子势能大
D．分子数相同，分子无规则运动的平均动能也相同
3．如图所示,一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B,则它的状态变化过程是( )
A．气体的温度不变
B．气体的内能增加
C．气体分子的平均速率减少
D．气体分子在单位时间内与器壁在单位面积上碰撞的次数减小
4．在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕轴以角速度ω匀速转动,产生的感应电动势随时间的变化关系如图所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是（）
A ．从t 1到t 3这段时间内穿过线圈磁通量的变化量为零
B ．从t 3到t 4这段时间通过电阻R 的电荷量为0()E R r ω
+ C ．t 4时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为E 0
D ．t 4时刻线圈处于中性面位置
5．如图所示,边长为2L 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个边长为L 的正方形金属导线框所在平面与磁场方向垂直,导线框和虚线框的对角线共线,每条边的材料均相同.从t=0开始,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场,直到整个导线框离开磁场区域.导线框中的感应电流i(取逆时针方向为正)、导线框受到的安培力F(取向左为正)、导线框中电功率的瞬时值P 以及通过导体横截面的电荷量q 随时间变化的关系正确的是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
6．如图甲所示,两根电阻忽略不计的导轨平行放置,导轨左端接电阻R 1,右端接小灯泡L ,导体棒AB 垂直放置,电阻R 1、导体棒AB 和小灯泡L 的电阻均为R (不计灯泡电阻随温度的变化),虚线MN 右侧有垂直导轨的磁场,当导体棒AB 从距MN 左侧某处匀速向右运动时开始计时,磁感应强度随时间变化如图乙所示,若导体棒AB 从开始运动到穿越磁场的过程中,灯泡的亮度始终不变,则导体棒AB 在穿越磁场前后电阻R 1上消耗的功率之比是
( )
A．2：3 B．1：1 C．3：2 D．1：4
二、多选题
7．用r表示两分子间的距离，E p表示两个分子间相互作用的势能，当r＝r0时，两个分子间引力等于斥力，设两分子间距离很远时，E p＝0，则下列说法中正确的是( ) A．当10r0＞r＞r0时，E p随r的增大而增大
B．当r＜r0时，E p随r的减小而增大
C．当r＝r0时，E p最小
D．当r＝r0时，E p＝0
8．远距离输送一定功率的交流电,若输送电压升高为原来的n倍,关于输电线上的功率损失和电压损失,正确的是( )
A．输电线上的电功率损失是原来的1
n
倍B．输电线上的电功率损失是原来的
2
1
n
倍
C．输电线上的电压损失是原来的1
n
倍D．输电线上的电压损失是原来的
2
1
n
倍
9．一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度() A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强
B．先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强
C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀
D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀
10．在室内，将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后，在保持温度不变的情况下，从容器中逸出的气体相当于（室内大气压强p0=1atm ）（）
A．1atm 24L B．2atm 15L C．3atm 8L D．1atm 30L 11．如图所示,间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平固定放置,导轨左端用一阻值为R的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m、电阻为2R的金属棒,金属棒与导轨接触良好.整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.现使金属棒以初速度v沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q.下列说法不正确的是( )
A．金属棒在导轨上做匀减速运动
B ．整个过程中金属棒克服安培力做功为
212
mv C ．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为2qR BL D ．整个过程中金属棒在位移中点的速度v /2
三、实验题
12．图a 是热敏电阻R 1的阻值随 温度变化的图象，图b 是由热敏电阻R 1做为传感器制作的简单自动报警器线路图．
（1）为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在________（填“a ”或“b ”）
（2）若使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P 点向_________移动（填“左”或“右”）．
13．(1)在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，已准备的实验器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸、痱子粉，则还缺少的器材有________．
(2)在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每10 4 mL 油酸酒精溶液中有纯油酸6 mL.测得75滴这样的溶液为1 mL.把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图所示.图中正方形小方格的边长为1 cm 。

则根据以上信息可得:1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_________ m 3；油酸膜的面积是________ m 2；按以上数据估算油酸分子直径的大小为_________ m （此空结果保留二位有效数字）
四、解答题
14．如图所示,内壁光滑的圆柱形气缸上部有小挡板,可以阻止活塞滑离气缸,气缸内部的高度为d ,质量不计的薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内．开始时活塞离底部高度为2d /3 ，温度为t 1=27℃ ，外界大气压强为P 0=1atm ,现对气体缓缓加热,求:
①当气体温度升高到t2=127℃时,活塞离底部高度．
②当气体温度升高到t3=537℃时,缸内气体的压强．
15．如图，相距L的光滑金属导轨，半径为R的1/4圆弧部分竖直放置、直的部分固定于水平地面，MNQP范围内有方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场．金属棒ab 和cd垂直导轨且接触良好，cd静止在磁场中，ab从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与cd没有接触．已知ab的质量为m、电阻为r，cd的质量为3m、电阻为r．金属导轨电阻不计且水平部分足够长.重力加速度为g．
（1）求：ab到达圆弧底端时对轨道的压力大小
（2）ab刚进入磁场时，请指出cd棒中的电流方向
（3）若cd离开磁场时的速度是此刻ab速度的一半，求：cd离开磁场瞬间，ab受到的安培力大小．
16．如图（a）所示，长为L＝75cm的粗细均匀、一端开口一端封闭的玻璃管，内有长度为d＝25cm的汞柱．当开口向上竖直放置、管内空气温度为27℃时，封闭端内空气柱的长度为36cm．设外界大气压为75cmHg不变．
①现以玻璃管的封闭端为轴，使它做顺时针转动，当此玻璃管转到水平方向时，如图（b）所示，要使管内空气柱的长度变为45cm，管内空气的温度应变为多少摄氏度?
②让气体的温度恢复到27℃，继续以玻璃管封闭端为轴顺时针缓缓地转动玻璃管，当开口向下且玻璃管与水平面的夹角θ=30°时，如图（C）所示，停止转动.此时再升高温度，要使管内汞柱下表面恰好移动到与管口齐平，则温度又应变为多少摄氏度?
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
物质是由大量分子组成的,分子直径的数量级是10-10m，故A错误；布朗运动是悬浮在液体中小颗粒做的无规则的运动，故B错误；分子间的相互作用力是引力和斥力同时存在,并且都随距离的增大而减小,引力减小的快.故C正确；绝对零度是一切低温物体的极限，不可能达到，故D错误，故选C
2．D
【解析】
【详解】
0℃的10克冰和10克水，温度相同,平均动能相同,但冰吸热融化为水,故内能不相同,故A错误；温度是平均动能的标志,温度相同,分子无规则运动的平均动能也相同，故B错误；由于冰吸热融化为水，所以0℃的10克水比10克冰的内能大，在平均动能相等的情况下，水的分子势能大于冰的分子势能，故C错误；0℃的10克冰和10克水，温度相同,平均动能相同，由于质量相等，所以分子数也就相等，故D正确；故选D
3．B
【解析】
【详解】
从图象看出气体的体积不变,压强变大,根据理想气体状态方程PV
C
T
,气体的温度升高,故
A错误;气体的温度升高,分子热运动平均动能增加,理想气体的分子间无势能,故气体的内能增加,故B正确；温度是分子热运动平均动能的标志,气体的温度升高,分子热运动平均动能增加,故气体分子的平均速率增大,故C错误;气体压强与气体分子数密度和平均动能有关,分子数密度不变,平均动能增加,故气体分子在单位时间内与器壁在单位面积上碰撞的次数增加,
故D错误;故选B
4．B
【解析】
【详解】
由于磁通量是双向标量，在t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量△Φ=2Bs，故A错误；
通过电阻的电荷量n Q R ∆Φ= ，所以t 3到t 4这段时间通过电阻R 的电荷量nBS Q R r =+ ,又0E nBS ω= ，故0()E q R r ω
=+,故B 正确；由于最大值面产生的电动势最大，所以磁通量时间图象中，在最大值面上磁通量的斜率最大，即E 0=nK ，所以0K n
E =，故C 错误；t 4时刻电动势最大，所以此时磁通量应该最小为零，所以线圈处于与中性面相垂直的位置，故D 错误；故选B
5．A
【解析】
试题分析：导线框进入磁场时，导体切割磁场的等效长度均匀增加，所以电流均匀变大，当导线框全部进入后的一段时间内，由于磁通量不变，则电流为0，最后导线框出磁场时，导体切割磁场的等效长度是均匀减少，所以电流均匀减小，A 正确；因为导线框全部进入磁场
时 不受安培力，B 错误；由
,在进入磁场和出磁场的过程中导线框中电功率变化的，C 错误；而，所以q 与t 不是线性关系，D 错误。

考点：法拉第电磁感应定律、安培力、闭合电路的欧姆定律及电功率。

6．D
【解析】
【详解】
设灯泡中的电流为I .棒进入磁场前,磁场的磁感应强度均匀增大,MN 右侧回路中产生感应电动势相当于电源,R 1与AB 杆并联,则通过R 1的电流为112
I I =.据题知,导体棒AB 从开始运动到穿越磁场的过程中,灯泡的亮度始终不变,说明棒进入磁场后磁感应强度刚好开始不变,此过程中棒AB 相当于电源,灯泡和R 1并联,则通过R 1的电流为2I I =,由功率公式2P I R =知,导体棒AB 在穿越磁场前后电阻R 1上消耗的功率之比是1:4，故D 正确；ABC 错误；故选
D.
7．ABC
【解析】
【详解】
分子势能与距离之间的关系图像如图所示：
由分子势能图象可知，当10r0＞r＞r0时E p随r的增大而增大，故A正确．当r<r0时，E p 随r的减小而增大，故B正确．当r＝r0时，E p最小故C正确．当r＝r0时，分子势能最小，但不一定等于零，故D错误；故选ABC
8．BC
【解析】
若输送电压升高为原来的倍，则输送电流原来的倍，输电线上的电功率损失
，是原来的，A错误、B正确；输电线上的电压损失，C正确、D错误．
9．AD
【详解】
理想气体方程PV
C
T
由理想气体状态方程可知，保持压强不变而使它的体积膨胀，温度
升高，接着保持体积不变而减小压强，温度降低，温度可能回到原来的温度，故A正确；由理想气体状态方程可知，先保持压强不变而使它的体积减小，温度降低，接着保持体积不变而减小压强，温度继续降低，温度不可能回到原来的温度，故B错误；由理想气体状态方程可知，先保持体积不变而增大压强，温度升高，接着保持压强不变而使它的体积膨胀，温度继续升高，温度不可能回到原来的值，故C错误；由理想气体状态方程可知，先保持体积不变而减小压强，温度降低，接着保持压强不变而使它的体积膨胀，温度升高，温度可能回到原来的温度，故D正确；故选AD．
10．AC
【解析】
【详解】
当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1=p2V2，当p2=1atm时，得V2=30L，逸出气体
30L-6L=24L ， 故A 正确；D 错误；据()2211x p V V p V -=' 得()2211x
p V V V p -'= 当atm 2x p =解得：112L V '= ，故B 错误；当atm 2x p =时，解得18L V '= ，故C 正确；故选AC 11．AC
【解析】
【详解】
金属棒切割磁感线产生感应电动势，在电路中产生感应电流，金属棒受到向左的安培力，做减速运动，由于速度减小，电动势减小，则电流减小，安培力减小，根据牛顿第二定律知，加速度减小，金属棒做加速度逐渐减小的减速运动，故A 错误．根据动能定理，金属棒克服安培力做的功等于动能的变化212W mv =
，故B 正确； 根据33q I t t R t R
∆Φ∆Φ=∆=∆=∆ ，又因B S BLx φ∆=∆=，则金属棒在导轨上发生的位移3qR x BL = ，故C 错误．设运动到中点时的速度为x v 根据动量定理可知全过程：BILt BLq mv == ；运动到中点时有：()2x q BILt BL m v v ==-解得：2
x v v = 故D 正确；本题选不正确的，故选AC 12．a , 右
【解析】
【详解】
(1)根据图甲坐标系中曲线的趋势可以得出,电阻随温度的升高而减小,因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,为了使温度过高时发送报警信息,则热敏电阻阻值最小,回路中电流增大，导致螺旋管处的磁场增大，吸引竖直金属杆左偏与a 接触，要先报警则开关c 应该接在a 处,此时报警电路接通．
(2)若使报警的最低温度降低根据热敏电阻的特征可知此时热敏电阻的阻值变大，要保证电流不变，所以应该减小滑动变阻器的阻值，即向右移动
13．(1)量筒 (2)8×10-12; 1.16×10-2m 2 （1.14×10-2m 2 到 1.18×10-2m 2 ）
6.9×10-10m （6.8×10-10m 到
7.0×10-10
m ）
【解析】
【详解】
(1)需要用量筒来油酸酒精溶液的体积，所以在所给的器材中还需要添加量筒。

(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为63
12341106810m 7510
V m --⨯=⨯=⨯ 根据油酸
膜轮廓可数出小方格数，注意在边界上的小方格超过一半算一个，不足一半不算、小方格总数为116个.所以油膜面积为4222S 11610m 1.1610m --=⨯=⨯（1.14×
10-2m 2 到 1.18×10-2m 2 ）油酸分子的直径为：12
10m 2
810m 6.9101.1610
V d S ---⨯==≈⨯⨯ （6.8×10-10m 到7.0×10-10m ） 14．(1) 28
9
h d =, (2)1.8atm 【详解】
（1）假设气体温度升高到c t 时，活塞恰好移动到挡板处，气体做等压变化，设气缸截面积
为S.根据盖·吕萨克定律11C c
V V T T =得：11(27327)450K
23
c c V dS T T dS V ==+=则
273177C c t T ︒
==- 由于2c t t <根据盖·吕萨克定律1212
V V T T =即223
27327273127
dS h S =++ 解得：28
9
h d =
（2）气体温度高于时，活塞受到挡板的阻碍，气体体积不再发生变化，由查理定律得
03
3
C P P T T =解得330273537
1 1.8450
C T P P atm atm T +=
=⨯= 故本题答案是：(1) 28
9
h d =
, (2)1.8atm 15．（1）3mg （2）d→c （3
【解析】
（1）设ab 到达圆弧底端时受到的支持力大小为N ，ab 下滑机械能守恒， 有：21
2
mgR mv =
⨯ …① 由牛顿第二定律：2
mv N mg R
-=…②；
联立①②得：3N mg =…③
由牛顿第三定律知：对轨道压力大小为3N mg '=…④ （2）如图
（3）设cd 离开磁场时ab 在磁场中的速度v ab ，则cd 此时的速度为1
2
ab v ， ab 、cd 组成的系统动量守恒，有：1
32
ab ab mv m v m v =⨯+⨯
…⑤ ab 、cd 构成的闭合回路：由法拉第电磁感应定律：ab E BLv =…⑥ 闭合电路欧姆定律：2E
I r
=
…⑦ 安培力公式：ab F BIL =
…⑧联立①④⑤⑥⑦得ab F =
16．① T 2=281.25K t 2=8.25ºC ② T 4=337.5K t 3=64.5ºC 【解析】
试题分析：玻璃管由竖直到水平，找出水平和竖直状态下各参量，确定好初末状态的参量，
根据气体方程PV
C T
=求解；玻璃管由竖直到水平再到与水平面的夹角30θ=︒，确定好初末状态的参量，根据气体方程PV
C T
= 求解．
①当开口向上竖直放置、管内空气温度为27ºC 时，封闭端内空气柱的长度为36cm ．外界大气压为75cmHg 不变．
当此玻璃管转到水平方向时，使管内空气柱的长度变为45cm,1122
12PV PV T T =，代入数据2
100367545
300T ⨯⨯=
解得22281.25,8.25T K t ==℃
②让气体的温度恢复到27º
C
，继续以玻璃管封闭端为轴顺时针缓缓地转动玻璃管，当开口
向下，玻璃管与水平面的夹角θ=30º，331113PV PV T T =，代入数据()()75-7510036300300
h h ⨯-⨯= 解得h=15cm
此时再升高温度，要使管内汞柱下表面恰好移动到与管口齐平，1144
14
PV PV T T =，代入数据()4
75-7.560
10036300T ⨯⨯=，解得43337.5,64.5T K t ℃==。