湖北省恩施州高中教育联盟2022-2023学年高二下学期期中物理试题（ 含答案解析 ）

恩施州高中教育联盟2023年春季学期高二年级期中考试物理本试卷满分100分，考试用时75分钟。注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。4.本试卷主要考试内容：人教版选择性必修第一、二册，选择性必修第三册前两章。一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（）A.由空气进入水中时，电磁波速度会变小B.手机在通话时传播的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同【答案】A【解析】【详解】A．根据可知，由空气进入水中时，电磁波速度会变小，故A正确；B．手机在通话时传播的波只有电磁波，故B错误；C．太阳光中的可见光是电磁波，在真空中的传播速度约为，“B超”中的超声波是声波，常温下在空气中的速度大约为340m/s，故C错误；D．红外线波长较X射线波长长，故D错误。故选A。2.下列说法错误的是（）A.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素D.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性【答案】B【解析】【详解】A．由于r=r0时分子势能最小，若分子之间距离开始时小于r0，则随着分子距离的增大，分子势能先减小后增大，故A正确；B．当r<r0时，分子间的相互作用力随着分子间距离的增大而减小；当r=r0时，分子力为零；当r>r0时，分子间的相互作用力随着分子间距离的增大而先增大后减小，故B错误；C．分子之间存在间隙，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故C正确；D．布朗运动是固体颗粒的运动，反映液体分子的运动，故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性，故D正确。本题选错误的，故选B。3.一波源Q发出一列简谐横波，波源Q振动图像如图所示。在波的传播方向上有M、N两质点，它们到波源Q的距离分别为和，测得M、N开始振动的时间间隔为。下列说法正确的是（）A.该波的波长为B.N的振动比波源Q滞后C.N开始振动时，M点的振动方向向上D.N开始振动后，在内通过的路程为【答案】B【解析】【详解】A．由图像可知质点振动的周期为M、N开始振动的时间间隔为，所以M、N间的距离为半个波长，则有解得故A错误；B．波的传播速度为则N的振动比波源Q滞后的时间为故B正确；C．由图像可知t=0时刻波源的振动方向竖直向上，M、N开始振动时振动方向也为竖直向上，M点比N点提前3.0s即半个周期振动，则当N点起振时，M点的振动方向竖直向下，故C错误；D．N开始振动后，在内，即通过的路程为故D错误。故选B。4.新能源电动汽车的无线充电原理图如图甲所示，M为匝数n=50匝、电阻r=1.0Ω的线圈，N为送电线圈。当送电线圈N接交变电流后，在M线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（）A.M线圈产生的电动势的有效值为B.在t1时刻，M线圈产生的电动势为20VC.在t1~t2内，通过M线圈的电荷量为4×10-2CD.在一个周期内，通过M线圈的电荷量为2×10-2C【答案】A【解析】【详解】A．由图乙可知，受电线圈产生的感应磁场的周期为最大磁通量为所以受电线圈产生的电动势最大值为所以受电线圈产生的电动势的有效值为故A正确；B．由图乙可知，t1时刻磁通量最大，磁通量变化率为0，由法拉第电磁感应定律可知，此时受电线圈产生的电动势为0V，故B错误；C．t1到t2时间内，通过M线圈的电荷量为故C错误；D．根据可知，一个周期内，通过M线圈的电荷量为0，故D错误。故选A。5.如图所示，固定长直导线的正上方用绝缘细线悬挂一金属圆环，静止时金属圆环的中心位于O点。现在导线中通有水平向右的恒定电流，将金属圆环的中心拉到a位置无初速度释放，金属圆环的中心运动到b位置后反向运动，已知金属圆环和长直导线始终在同一平面内，且细线始终处于张紧状态。则金属圆环从a到b位置的过程中（）A.圆环中没有感应电流产生B.圆环中感应电流的方向先逆时针再顺时针方向C.圆环受到安培力方向先竖直向上再竖直向下D.圆环所受安培力的方向先水平向左后水平向右【答案】C【解析】【详解】AB．根据安培定则，通电直导线下方区域磁场方向垂直纸面向里，上方区域磁场方向垂直纸面向外，圆环由a位置开始运动到最低点过程中，磁通量增大，根据楞次定律，圆环中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，感应电流的方向为顺时针方向，由最低点运动到b位置的过程中，磁通量减小，圆环中电流的方向为逆时针，故AB错误；CD．因为磁感应强度在水平方向均匀分布，把圆环分成若干份，可以知道对称的一小段在水平方向的安培力是大小相等，方向相反的，但在竖直方向上靠近通电导线的位置磁感应强度较大，结合左手定则可以确定a到O圆环所受安培力的方向竖直向上，O到b安培力方向竖直向下，故C正确，D错误。故选C。6.如图甲所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的圆柱体带动一个T形支架在竖直方向振动，T形架下面系着一个弹簧和小球组成的系统。圆盘以不同的周期匀速转动时，测得小球振动的振幅与圆盘转动频率的关系如图乙所示。以下说法正确的是（）A.小球向上运动过程，小球处于超重状态B.圆盘转动时，弹簧和小球组成的系统机械能守恒C.当圆盘停止转动后，小球自由振动的频率会减小D.当圆盘转动的频率为0.4Hz时，小球振动的频率也为0.4Hz【答案】D【解析】【详解】A．小球向上运动过程中，小球所受弹簧弹力大于重力时，处于超重状态；小球所受弹力小于重力时，处于失重状态；小球所受弹力等于重力时，不超重也不失重，A错误；B．圆盘转动时，T形支架会对弹簧和小球组成的系统做功，所以弹簧和小球组成的系统机械能不守恒，B错误；C．由图乙知，小球自由振动的频率为0.6Hz，圆盘停止之前频率具体为多少未知，所以C错误；D．小球做受迫振动，当圆盘转动的频率为0.4Hz时，小球振动的频率也为0.4Hz，D正确。故选D。7.如图所示，矩形虚线框MNPQ内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹．粒子重力不计．下列说法正确的是A.粒子a带负电B.粒子c的动能最大C.粒子b在磁场中运动的时间最长D.粒子b在磁场中运动时的向心力最大【答案】D【解析】【详解】根据左手定则知粒子a带正电，粒子b、c带负电；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据，可得：，粒子的动能EK=mv2，则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，c粒子速率最小，b粒子速率最大．b粒子动能最大，向心力最大．故B错误，D正确．根据，则c粒子圆弧转过的圆心角最大，时间最长，选项C错误；故选D．8.如图，为一直角某玻璃材质三棱镜的横截面，∠A=30°，C为直角。一束单色光从AB边的中点O平行AC边射入三棱镜，恰好从C点离开。已知光在空气中的传播速度为3×108m/s。下列说法正确的是（）A.此玻璃三棱镜对该单色光的折射率为B.该单色光在玻璃三棱镜的速度为C.保持AB面上入射点O的位置不变，改变入射角的大小，可使光在玻璃中的传播时间最短D.保持AB面上入射点O的位置不变，无论怎么改变入射角的大小，都不可能使光在玻璃中的传播时间最短【答案】ABC【解析】【详解】A．根据题意，由折射定律画出光路图，如图所示由几何关系可知此玻璃三棱镜对该单色光的折射率为故A正确；B．该单色光在玻璃三棱镜的速度为故B正确；CD．保持AB面上入射点O位置不变，改变入射角的大小，光线垂直AC边射出玻璃砖时，在玻璃中的传播时间最短，故C正确，D错误。故选ABC。9.某探究小组利用图甲所示的电路探究一标签模糊的理想变压器的原、副线圈匝数比。R为定值电阻，L1、L2为两只标有“5V，2A”的相同小灯泡，在输入端加如图乙所示的交变电压。开关S断开时，灯泡L1正常发光，测得电阻R两端的电压与灯泡L1两端的电压相等，则下列说法正确的是（）A.定值电阻的阻值为7.5ΩB.闭合开关S后，灯泡L₁变暗C.理想变压器原、副线圈的匝数比为2︰1D.理想变压器原、副线圈的匝数比为3︰1【答案】ABD【解析】【详解】CD．由图可知输入电压的有效值为20V，灯泡正常发光，灯泡两端的电压为5V，理想变压器原、副线圈的匝数比为故C错误，D正确；A．根据变压器原副线圈电流比解得，定值电阻的阻值为故A正确；B．闭合开关S后，副线圈中电流增大，原线圈电流增大，定值电阻两端的电压增大，原线圈输入电压减小，副线圈输出电压减小，灯泡变暗，故B正确。故选ABD。10.如图所示，竖直面内有一个固定圆环，MN是它在竖直方向上的直径。两根光滑滑轨MP、QN的端点都在圆周上，MP>QN。将两个完全相同的小滑块a、b分别从M、Q点无初速度释放，在它们各自沿MP、QN运动到圆周上的过程中，下列说法中正确的是（）A.弹力对a滑块的冲量较小B.合力对两滑块的冲量大小相同C.重力对两滑块的冲量大小相同D.两滑块的动量的变化大小相同【答案】AC【解析】【详解】设θ为杆与水平方向的夹角对小球，受重力和支持力，将重力沿轨道的方向和垂直杆的方向正交分解，根据牛顿第二定律得小滑环做初速为零的匀加速直线运动的加速度为a=gsinθ由图中的直角三角形可知，小滑环的位移s=2Rsinθ所以t与θ无关，即t1=t2A．弹力的冲量=mgcosθ•t由图可知MP与水平方向之间的夹角大，所以a球的弹力的冲量小，故A正确；BD．小球受到合外力等于重力沿轨道方向的分力，即=mgsinθ所以合外力的冲量大小为mgsinθ•t由图可知MP与水平方向之间的夹角大，所以沿MP运动的a球受到的合外力的冲量大；由动量定理可知，a球的动量变化大，故BD错误；C．重力的冲量为=mgt由于运动的时间相等，所以重力的冲量大小相等，故C正确。故选AC。11.自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图。当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差。下列说法正确的是（）A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小B.自行车的车速越大，霍尔电势差越高C.图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的D.如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小【答案】AD【解析】【分析】【详解】A．根据单位时间内的脉冲数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮转动的转速，最后由线速度公式，结合车轮半径即可求解车轮的速度大小，故A正确；B．根据霍尔原理可知可得即霍尔电势差只与磁感应强度、霍尔元件的厚度以及电子定向移动的速率有关，与自行车的车速无关，故B错误；C．霍尔元件的电流是由负电荷定向运动形成的，故C错误；D．是单位体积内的电子数，是单个导电粒子所带的电量，是导体的横截面积，是导电粒子运动的速度，由电流的微观定义式整理得结合解得若长时间不更换传感器的电源，那么电流减小，则霍尔电势差将减小，故D正确；故选AD。二、实验探究题：本题共2小题，共16分。12.（1）细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605mm，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图2所示，细丝Ⅱ的直径为________mm。图1中的________（填“a”或“b”）是细丝Ⅱ的衍射图样。（2）如图所示是小明同学改为参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，图甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断，第一次实验中________。A．缝距d一定大B．光的强度较小C．光源离双缝的距离较大D．双缝离光传感器的距离L可能较小【答案】①.0.731##0.732②.a③.D【解析】【详解】（1）[1]细丝Ⅱ的直径为[2]当激光束的波长大于障碍物的尺寸或与障碍物的尺寸接近，激光束将发生明显的衍射，细丝Ⅱ直径较大，未发生明显的衍射，故是细丝Ⅱ的衍射图样；（2）[3]A．由图可知第一次实验得到的条纹间距较小，根据双缝干涉条纹间距公式可知第一次实验中缝距d可能较大，故A错误；B．光的强度与双缝干涉条纹间距无关，故B错误；C．光源离双缝的距离，与双缝干涉条纹间距无关，故C错误；D．根据双缝干涉条纹间距公式可知，双缝离光传感器的距离L可能较小，故D正确。故选D。13.防疫停课期间，小明在家用浅盘、量筒、适量温水、植物油，酒精、细石膏粉、坐标纸、彩笔等估测分子的大小，他将0.1mL的植物油溶于酒精，制成100mL的植物油酒精溶液，用量筒和注射器测得1.0mL上述溶液有60滴，现用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为2cm。（计算结果均保留两位有效数字）（1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL；（2）小明数出图中油膜面积约占60格，根据上述数据得出油酸分子的直径是________m；（3）关于本实验下列说法正确的有________。A．选用植物油酒精溶液而不是植物油，目的是让植物油尽可能散开，形成单分子油膜B．若植物油没有充分散开，植物油分子直径的计算结果将偏小C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，植物油分子直径的计算结果将偏大D．在向量筒中滴入1mL植物油酒精溶液时，滴数少记了几滴，植物油分子直径计算结果将偏小【答案】①.1.7×10-5②.7.1×10-10③.AC##CA【解析】【详解】（1）[1]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是（2）[2]图中油膜面积约占S=60×4cm2=240cm2得出油酸分子的直径是（3）[3]A．选用植物油酒精溶液而不是植物油，目的是让植物油尽可能散开，形成单分子油膜，选项A正确；B．根据可知，若植物油没有充分散开，则测得的S偏小，则植物油分子直径的计算结果将偏大，选项B错误；C．根据可知，计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，则S偏小，植物油分子直径的计算结果将偏大，选项C正确；D．在向量筒中滴入1mL植物油酒精溶液时，滴数少记了几滴，则一滴植物油酒精溶液中含纯植物油的体积偏大，则植物油分子直径的计算结果将偏大，选项D错误。故选AC。三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。14.某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为。（1）当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强；（2）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27℃，大气压强为。【答案】（1）；（2）【解析】【分析】【详解】（1）由题意可知夹层中的气体发生等容变化，根据理想气体状态方程可知代入数据解得（2）当保温杯外层出现裂缝后，静置足够长时间，则夹层压强和大气压强相等，设夹层体积为V，以静置后的所有气体为研究对象有解得则增加空气的体积为所以增加的空气质量与原有空气质量之比为15.如图所示，线圈abcd每边长，线圈质量、电阻，砝码质量。线圈下方的匀强磁场磁感应强度，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为。砝码从某一位置上升，使ab边以速度v匀速进入磁场，当cd边出磁场时速度恰好也为v，取重力加速度大小。求：（1）线圈做匀速运动的速度v为多大？（2）线圈出磁场区域过程中线圈产生的热量是多少？（整个过程中没有与滑轮相碰）【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）ab边以速度v匀速进入磁场，则可得联立解得（2）线圈进入磁场过程生热为线圈ab边进入磁场到cd边出磁场全过程生热为则线圈出磁场区域过程产生的热量为解得16.我国自主研发的复兴号动车组列车时速可达350km/h，由于车钩缓冲系统搭载了我国研制的超大容量能量吸收设备，可以有效吸收挂接过程中损失的动能，使车厢在挂接过程中更加平稳。假设在编组站进行的某次挂接实验中，共有8节车厢。为了测试碰撞性能，动力车厢置于编组区外，编号为1，其余车厢在编组区内依次排列，车厢之间间隙均为L，编号分别为2、3……n。若所有车厢质量均为m，所有车厢与铁轨之间的动摩擦因数均为μ。现在使编号为1的一节动力车厢以某一初速度平稳