2022-2023江苏省南京市鼓楼区金陵中学高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年江苏省南京市鼓楼区金陵中学高二（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共11小题，共44.0分）
1. 如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是( )
A. 交流电的频率越高，焊缝处的电阻越大
B. 交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C. 工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D. 工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
2. 振荡电路中电容器两极板间的电压随时间变化的关系如图所示，则( )
A. 在时刻，电路中的电流最大
B. 在时刻，电路中的磁场能最小
C. 在时间内，电路中的电场能不断增大
D. 在时间内，电容器的带电荷量不断增大
3. 若以表示水的摩尔质量，表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，为阿伏加德罗常数，、分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式，其中正确的是( )
A. 和 B. 和 C. 和 D. 和
4. 如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流，、两侧面间会产生电势差，下列说法中正确的是( )
A. 电势差的大小仅与磁感应强度有关
B. 若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势
C. 仅增大电流时，电势差变小
D. 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直
5. 如图所示为竖直放置的粗细均匀的密闭细管，水银柱将气体分隔成、两部分，初始温度相同。使、降低相同温度达到稳定后，体积变化量绝对值为、，压强变化量绝对值为、，对液面压力的变化量绝对值为、，则( )
A. 水银柱向下移动了一段距离
B.
C.
D.
6. 如图所示，两个闭合圆形线圈、的圆心重合，放在同一水平面内，线圈中通以如图所示的交变电流，时电流方向为顺时针如图箭头所示，在时间段内，对于线圈，下列说法中正确的是( )
A. 线圈内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势
B. 线圈内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
C. 线圈内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
D. 线圈内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势
7. 有一个电子器件，当其两端电压高于时则导通，等于或低于时则不导通，若把这个电子器件接到、的正弦交变电源上，这个电子器件将( )
A. 不导通 B. 每秒钟导通次
C. 每次导通时间为 D. 每秒钟导通时间为
8. 如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用表示，并且电阻不变。变阻器相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于变小，则当用电进入高峰期时下列说法错误的是( )
A. 电压表、的读数均不变，电流表的读数增大，电流表的读数减小
B. 电压表、的读数均减小，电流表的读数增大，电流表的读数增大
C. 电压表、的读数之差与电流表的读数的比值不变
D. 输电线路损耗的功率增大
9. 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液为滴。把滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，已知坐标系中正方形方格的边长为。则油膜分子直径最接近( )
A. B. C. D.
10. 一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示，下列判断正确的是( )
A. 气体在状态的体积大于在状态的体积
B. 气体在状态时的内能大于它在状态时的内能
C. 在过程中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D. 在过程中气体从外界吸收的热量小于气体内能的增加量
11. 一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则( )
A. 整个过程中，气体在状态时压强最大
B. 从状态到状态，压强先减小后增大
C. 状态的单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态多
D. 在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的图像中，状态时的图像的峰值比状态时的图像峰值大
二、实验题（本大题共1小题，共15.0分）
12. 张生同学用如图所示的螺旋测微器测圆柱体的直径为______ ；用如图所示的游标卡尺测量圆柱体的长度为______ 。
该同学要将一量程为的微安表改装为量程为的电流表。测得微安表内阻为，经计算后将一阻值为的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图所示电路对改装后的电表进行检测虚线框内是改装后的电表。
当标准毫安表的示数为时，微安表的指针位置如图所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是______ 。填正确答案标号
A.
B.
C.
D.
多选产生上述问题的原因可能是______ 。
A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于
B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于
C.值计算错误，接入的电阻偏小
D.值计算错误，接入的电阻偏大
要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为的电阻换为一个阻值为的电阻即可，其中 ______ 。
三、简答题（本大题共2小题，共18.0分）
13. 某同学为了测量普朗克常量，利用研究光电效应的电路，用能够产生光电效应的两种或多种已知频率的光来进行实验，测出了遏止电压与光的频率的关系如图所示，根据图象，可测得普朗克常量为多大？，结果保留位有效数字
14. 如图所示，内径均匀的弯曲玻璃管两端开口，、段竖直，、段水平，，，，竖直段内有一长的水银柱。在环境温度为时，保持段水平，将玻璃管端缓慢竖直向下插入大水银槽中，使端在水银面下，此时段中的水银柱上端距点。已知大气压为且保持不变。
环境温度缓慢升高，求温度升高到多少时，段中水银柱下端刚刚接触点；
环境温度在问的基础上再缓慢升高，求温度升高到多少时，段中水银柱刚好全部进入水平管。计算结果保留三位有效数字
四、计算题（本大题共2小题，共23.0分）
15. 如图所示、横截面积的薄壁汽缸开口向上竖直放置，、为固定在汽缸内壁的卡口，、之间的距离，到汽缸底部的距离，质量的水平活塞与汽缸内壁接触良好，只能在、之间移动，刚开始时缸内理想气体的压强为大气压强，热力学温度，活塞停在处，取重力加速度大小，活塞厚度、卡口的体积均可忽略，汽缸、活塞的导热性能均良好，不计活塞与汽缸之间的摩擦。若缓慢升高缸内气体的温度，外界大气压强恒定。
求当活塞刚要离开卡口时，缸内气体的热力学温度；
求当缸内气体的热力学温度时，缸内气体的压强；
在以上全过程中气体内能增量，求全过程缸内气体吸收的热量。
16. 如图所示，有两光滑平行金属导轨，倾斜部分和水平部分平滑连接，、段用特殊材料制成，光滑不导电，导轨的间距，左侧接的定值电阻，右侧接电容的电容器，区域、区域均存在垂直于导轨所在平面向下、磁感应强度的匀强磁场，区域长。金属杆、的长度均为，质量均为，的电阻为，的电阻不计。金属杆从距水平部分的高度处由静止滑下，金属杆静止在区域，金属杆与金属杆发生弹性碰撞后进入区域，最终稳定运动。求：
金属杆刚进入区域时通过电阻的电流；
金属杆刚离开区域时的速度的大小；
金属杆稳定运动时的速度的大小；
整个运动过程中金属杆上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快。焊缝处的电阻与交流电的频率无关，故A错误，B错误。
焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的很高。故C错误，D正确。
故选：。
高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析电流变化的频率与焊缝处的温度升高的关系．焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的很高。
本题高频焊接是电磁感应原理的实际应用，根据电磁感应的普遍规律来分析、理解，并不难．
2.【答案】
【解析】解：、由图可知，在时刻电路中电容器两端的电压最大，故两极板之间的电场最强，电场能最大，根据能量守恒可知此时磁场能量最小，故在时刻电路中的电流为，故A错误；
B、在时刻，电路中电容器两端的电压为，两极板之间的电场强度为，故电场能为，根据能量守恒可知此时磁场能量最大，故B错误；
C、从时刻至时刻，电容器两端的电压逐渐增大，故两极板之间的电场逐渐增强，则电容器充电，电路的电场能不断增大，故C正确；
D、从时刻至时刻，电容器两端的电压逐渐减小，根据可知电容器带的电荷量不断减小，电容器放电，故D错误。
故选：。
在振荡电路中，电容器两端的电压越大，两极板之间的电场越强，电场能越大，电路电流越小；在振荡电路中电场能和磁场能不断转化，结合能量守恒可知，电场能越大，磁场能越小；电容的定义式为其数值由电容器的构造决定，据此分析电容器两端电压与其带电荷量的关系。
本题考查振荡电路基础知识，解题关键是理解电路电场能和磁场能不断转化的原理。
3.【答案】
【解析】解：水的摩尔质量，阿伏伽德罗常数，故正确；
水蒸气是气体，分子间的距离非常大，则
水蒸气的密度
故错误；
单个分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，即，故正确；
故ABC错误，D正确。
故选：。
根据物体的密度等于质量与体积的比值可求密度与各物理量的关系。
明确阿伏加德罗常数等于摩尔质量除以单个分子的质量，知道水蒸气中，单个水分子的体积乘以阿伏加德罗常数并不等于摩尔体积。
4.【答案】
【解析】解：、根据间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，
设霍尔元件的长宽高分别为、、，有，，则，由材料决定，故与材料有关；还与厚度成反比，与宽无关，同时还与磁场及电流有关，越大，电势差越大，故AC错误。
B、根据左手定则，自由电荷向侧面偏转，但自由电荷的电性未知，所以无法判断出电势的高低，故B错误。
D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过。故D正确。
故选：。
根据左手定则判断出载流子所受洛伦兹力方向，从而知道两侧面所带电荷的电性，即可知道、两侧面会形成电势差的正负。间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡推导出电势差与什么因素有关。
本题主要考查了霍尔效应的相关应用，根据左手定则得出载流子的受力方向，结合电场力和洛伦兹力的等量关系即可完成分析。
5.【答案】
【解析】解：、先假设水银柱不动，则两部分气体发生等容变化，根据查理定律可得：
解得：
初始温度相同，初状态的压强大于的压强，使升高相同的温度后，内气体压强增大的多，即，因此，水银柱向上移动，故A正确，BD错误；
C、由于气体的总体积不变，因此，故C错误；
故选：。
假设水银柱不动，根据查理定律得出其体积的变化量，从而分析出压强和压力以及体积的变化量的大小关系。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，熟悉气体状态参量的分析，结合查理定律即可完成解答。
6.【答案】
【解析】解：由图可知，时电流方向为顺时针，在时间内，电流方向与开始时方向相反，故可知电流为逆时针方向；
对于线圈的逆时针方向电流增大，导致线圈磁通量增大，感应电流的磁场与它相反，根据安培定则可知，线圈在线圈内部产生磁场方向垂直纸面向外，则线圈内有顺时针方向的电流。此时线圈的电流方向与线圈电流方向相反，由异向电流相互排斥，可知线圈间有相互排斥，所以线圈有的扩张的趋势。故D正确，ABC错误。
故选：。
根据安培定则确定电流与磁场的方向关系，再根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同．
解决本题的关键掌握安培定则、楞次定律的内容，知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．同时注意时电流方向为顺时针，而在时间内电流方向为逆时针．也可以直接利用第二种描述，直接判断电流的受力方向，注意由于中包含中产生的内外磁感线，且内外方向相同，相互抵消；故为了阻碍磁场的增加，通过扩张来增大外部磁场，从而起到“阻碍”原磁场增大的目的．
7.【答案】
【解析】解：交变电流的周期为
、、的正弦交变电流电源中指的是有效值，其最大值为，则电子器件的电压在范围内可以导电，正弦式交流电每个周期内有两次，所以每秒内导电次次，故AB错误；
C、由于
所以内，以及内导电，则每个周期内分两次共有一半时间导电，则每次导电时间为
故C错误；
D、每秒钟导通时间为总时间的一半，则
故D正确；
故选：。
根据交变电流最大值与有效值的关系以及频率与周期的关系进行分析判断。
本题属于基础题，考查了交变电流有效值与最大值的关系，也可以结合交变电流的图象进行分析
8.【答案】
【解析】解：、电压表、的读数均不变，因为输入电压和匝数比都不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大，故A错误；
B、输电线上的电压损失增大，故电压表、的读数均减小，由得，电流表的读数增大，电流表的读数增大，故B正确；
C、电流表、的读数之差与电流表的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故 C正确。
D、因为输电线上的电流增大，所以线路损耗的功率增大，故D正确；
本题要求选择错误的，
故选：。
根据表达式知道电压和频率，与闭合电路中的动态分析类似，可以根据的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况。
电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法
9.【答案】
【解析】解：油酸酒精溶液的浓度
一滴油酸酒精溶液的体积
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
用尽量大的矩形将油膜面积圈起来，油膜边界内其余的方格不足半格的舍弃，大于半格的算整格，如图所示：
油膜有个方格，油膜面积
油酸分子直径
综上分析，故C正确，ABD错误。
故选：。
首先求解油酸酒精溶液的浓度，然后求解一滴油酸酒精溶液的体积，再求解一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积；用尽量大的矩形将油膜面积圈起来，油膜边界内其余的方格不足半格的舍弃，大于半格的算整格，据此求油膜的面积，结合公式计算出油酸分子的直径。
本题主要考查了油膜法估测分子大小的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合公式计算出油酸分子的直径即可，在计算过程中要注意单位的换算。
10.【答案】
【解析】解：、根据理想气体的状态方程可得：，根据图象可知为等容变化，所以气体在状态的体积等于在状态的体积，故A错误；
B、根据图象可知气体在状态时的温度小于它在状态时的温度，一定质量的理想气体内能仅有温度决定，温度越高内能越大，所以气体在状态时的内能小于它在状态时的内能，故B错误；
C、由图象可知，过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，，气体温度降低，内能减少，，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，在过程中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功，故C正确；
D、由图示可知，过程气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量等于气体内能的增加量，故D错误。
故选：。
根据图象可知为等容变化，由热力学第一定律可知，气体吸收热量等于气体内能的增加量；一定质量的理想气体内能仅有温度决定，温度越高内能越大；由热力学第一定律结合图象分析在过程中气体向外界放出的热量与外界对气体做功的大小关系。
本题主要是考查理想气体的状态方程之图象问题，关键是弄清楚图象表示的物理意义、知道图象的斜率、图象与坐标轴围成的面积表示的物理意义，根据理想气体的状态方程结合热力学第一定律进行分析。
11.【答案】
【解析】解：、图像上的点与原点连线的斜率，根据理想气体的状态方程得：，则有，可知气体的压强与成反比。
如图所示，和分别是图像的两条切线，它们所对应的斜率最大和最小，由图可知整个过程中，的斜率最小，则气体在状态时压强最大，故A错误；
B、从状态到状态，斜率先增大后减小，可知压强先减小后增大，故B正确；
C、同理可知，气体在状态时的压强大于状态对应的压强，由压强的微观意义可知状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态少，故C错误；
D、状态对应的温度高于状态，因此在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比图像中，状态时的图像峰值比状态时的图像峰值小，故D错误；
故选：。
根据图像上的点与原点连线的斜率变化，由理想气体的状态方程分析气体压强的变化，同时理解压强的微观意义即可完成分析。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，根据图像的物理意义结合图像的斜率即可完成分析。
12.【答案】
【解析】解：螺旋测微器的分度值为，需要估读到分度值的下一位，则直径的读数为：
游标卡尺的分度值为，不需要估读，则圆柱体的长度为：
微安表量程为，由图所示表盘可知，其分度值为，其示数为，
电流表示数为，电流表示数为微安表示数的倍，
改装后电流表量程为：，故C正确，ABD错误；
故选：；
根据上述分析可知改装后电流表量程偏大，则流过分流电阻的电流偏大，由并联电路特点可知，分流电阻阻值偏小，把微安表改装成电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值：；
、如果微安内阻测量值错误，并联分流电阻阻值偏小，则微安内阻测量值偏小，微安表内阻实际阻值大于测量值，故A正确，B错误；
、如果值计算错误，接入的电阻偏小会导致改装后电流表量程偏大，故C正确，D错误；
故选：；
把微安表改装成电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值：
由可知，流过分流电阻电流为流过微安表电流的倍，则并联电阻：，，
把微安表改装成的电流表，并联电阻阻值：
联立解得，
则：
故答案为：；；；；
根据仪器的读数规则得出对应的示数；
根据电表示数的比值关系得出对应的量程；
根据实验原理分析出对应的产生原因；
根据电表改装的原理结合欧姆定律得出的大小。
本题主要考查了电表改装的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合电表改装的知识点和欧姆定律即可完成分析。
13.【答案】解：根据爱因斯坦光电效应方程
遏止电压对应为具有最大初动能的光电子由极板运动到极板动能减为，根据动能定理有：
联立以上各式得：
可见，对于图像，其斜率
代入数据解得普朗克常量：
答：普朗克常量为。
【解析】根据光电效应方程得出遏止电压与入射光频率的关系，通过图线的斜率求出普朗克常量。
此题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键掌握光电效应方程以及最大初动能与遏止电压的关系，注意单位的统一。
14.【答案】解：根据题意可知，在没有升温前封闭气体的长度为：
压强为：
在升温后让水银柱下端刚刚接触到点，气体做等压变化，气体的长度为：
温度为，根据盖吕萨克定律可得：
解得：
水银柱刚好全部进入水平管，压强为：
气体的长度为：，温度为，根据一定质量的理想气体的状态方程可得：
解得：
答：温度升高到时，段中水银柱下端刚刚接触点；
温度升高到时，段中水银柱刚好全部进入水平管。
【解析】根据题意分析出气体变化前后的体积和温度，结合盖吕萨克定律得出气体的温度；
分析出气体变化前后的状态参量，根据一定质量的理想气体的状态方程即可完成分析。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，解题的关键点是分析出气体状态参量的变化，结合一定质量的理想气体的状态方程即可完成分析。
15.【答案】解：设当活塞刚好离开卡口时，缸内气体的压强为，
对活塞，根据物体的平衡条件有：
解得：
加热过程气体体积不变，根据查理定律有：
代入数据解得：
假设当缸内气体的热力学温度时活塞能到达卡口处，
且活塞恰好与卡口接触时缸内气体的热力学温度为，根据盖一吕萨克定律有
代入数据解得：，故当缸内气体的热力学温度时活塞能到达卡口处，
活塞到达卡口处后继续加热过程，气体体积不变，根据查理定律得：
代入数据解得：
加热过程外界对气体做功
由热力学第一定律得：，
代入数据解得：
答：当活塞刚要离开卡口时，缸内气体的热力学温度是。
当缸内气体的热力学温度时，缸内气体的压强是；
在以上全过程中气体内能增量，全过程缸内气体吸收的热量是。
【解析】根据平衡条件分析出压强的大小，结合查理定律计算出缸内气体的温度；
先根据盖吕萨克定律分析出缸内气体的温度，再结合查理定律计算出气体的压强。
求出外界对气体做功，应用热力学第一定律求解。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合公式即可完成分析。
16.【答案】解：金属杆从开始运动到进入区域，由动能定理有，；
刚进入区域时，，
故金属杆刚进入区域时通过电阻的电流为；
金属杆从进入区域到离开区域，
由动量定理有，；
故金属杆刚离开区域时的速度的大小为；
金属杆、发生弹性碰撞，有，
得：，
解得，
分析可知，杆进入磁场后，电容器充电，杆速度减小，匀速运动时，杆产生的感应电动势与电容器两端电压相同，且通过杆的电荷量就是电容器储存的电荷量，
则有，
，即，得；
故金属杆稳定运动时的速度的大小为；
杆仅在区域中运动时产生焦耳热，即
故整个运动过程中金属杆上产生的焦耳热为。
答：金属杆刚进入区域时通过电阻的电流为；金属杆刚离开区域时的速度的大小为；
金属杆稳定运动时的速度的大小为；整个运动过程中金属杆上产生的焦耳热为。
【解析】本题考查电磁感应的综合问题，意在考查考生的建立模型能力和分析综合能力。本题考查的知识有感应电动势、闭合电路欧姆定律、动量定理、动能定理以及能的转化和守恒定律，需要考生分析金属杆的运动规律，并结合题给信息解题。
本题考查电磁感应的综合问题，意在考查考生的建立模型能力和分析综合能力。本题考查的知识有感应电动势、闭合电路欧姆定律、动量定理、动能定理以及能的转化和守恒定律，需要考生分析金属杆的运动规律，并结合题给信息解题。
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2022-2023江苏省南京市鼓楼区金陵中学高二（下）期中物理试卷（含解析）