吉林省金太阳联考2023-2024学年高二下学期5月期中物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1物理试卷一、选择题（本题共10小题，第1-7题每题4分，第8-10题每题6分，共46分。每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一个选项符合题目要求，第8-10题有符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1.下列涉及的物理知识，说法正确的是（）A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B.康普顿效应说明光子具有波动性C.汤姆生研究粒子散射实验，提出了原子核式结构模型D.玻尔研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流〖答案〗A〖解析〗A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，选项A正确；B．康普顿效应说明光子具有粒子性，选项B错误；C．卢瑟福研究粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，选项C错误；D．汤姆逊研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流，由此发现了电子，故D错误。故选A。2.如图表示LC振荡电路某时刻的情况，下列说法中正确的是（）A.电容器正在充电B.电路中的磁场能正转换为电场能C.电路中的电流正在增大D.若只增大电容器极板距离，则振荡周期变大〖答案〗C〖解析〗根据电容器极板电性以及线圈产生磁场方向可推知此时电容器正在放电，电感线圈中的电流正在增大，电场能转化为磁场能；根据电容的决定式可知只增大电容器极板距离，则电容减小，根据振荡周期公式可知振荡周期变小。故选C。3.用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量之间的关系.分别用三束光照射同一阴极K进行了三次实验，得到电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示。下列说法正确的是（）A.入射光光子的能量①＞②＞③B.光电子的最大初动能①＞②＞③C.单位时间照射到K上的光子数①＞③D.照射到K上时金属的逸出功②最大〖答案〗C〖解析〗AB．由爱因斯坦光电效应方程得其中可以看出遏止电压与频率呈线性关系，频率越大，遏止电压越大，所以由图像可知，①光的频率等于③光的频率，③光的频率低于①光的频率，所以入射光光子的能量②＞①=③，光电子的最大初动能②＞①=③，故AB错误；C．由图可得，①光对应饱和光电流大于③光对应的饱和光电流，因为饱和光电流越大，单位时间内逸出的光电子数越多，且逸出的光电子数等于入射的光子数，所以单位时间照射到K上的光子数①＞③，故C正确；D．同一阴极K的逸出功相等，故D错误。故选C。4.氢原子的能级图如图所示，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（）A.这些氢原子可能发出3种不同频率的光B.氢原子从跃迁到，发射的光子波长最长C.氢原子从跃迁到，发射的光子能量最小D.氢原子从跃迁到，氢原子能量减小〖答案〗D〖解析〗A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时可能发出种不同频率的光，选项A错误；B．氢原子从跃迁到能级差最大，发射的光子频率最大，波长最短，选项B错误；C．氢原子从跃迁到能级差不是最小的，则发射的光子能量不是最小，选项C错误；D．氢原子从跃迁到原子向外辐射能量，则氢原子能量减小，选项D正确。故选D。5.一三角形线圈在外力的作用下以速度匀速进出如图所示的匀强磁场区域，下列说法错误的是（）A.线圈进、出磁场过程，感应电流方向相反B.线圈进、出磁场过程，通过导线截面的电荷量相等C.线圈进、出磁场过程，平均感应电动势大小相等D.若该线圈再次以速度匀速进出上述磁场，线圈进、出磁场过程通过导线截面的电荷量仍相等，但均变成原来的2倍〖答案〗D〖解析〗A．根据题意，由楞次定律可知，线圈进磁场过程，感应电流方向为逆时针，出磁场过程，感应电流方向为顺时针，即线圈进、出磁场过程，感应电流方向相反，故A正确，不符合题意；BCD．根据题意，由公式，，可得线圈进、出磁场过程，磁通量的变化量均为由于三角形线圈在外力的作用下以速度匀速进出磁场，则线圈进、出磁场过程时间相等，可知，线圈进、出磁场过程，通过导线截面的电荷量相等，线圈进、出磁场过程，平均感应电动势大小相等，若该线圈再次以速度匀速进出上述磁场，线圈进、出磁场过程通过导线截面的电荷量仍相等，且不变，故BC正确，不符合题意，D错误，符合题意。6.国家为节约电能，执行峰谷分时电价政策，引导用户错峰用电。为了解错峰用电的好处，建立如图所示的电网仅为3户家庭供电”模型，3户各有功率相同的用电器，采用两种方式用电：方式一为同时用电1小时，方式二为错开单独用电各1小时，若用户电压恒为220V，除了输电线总电阻以外不计其他电阻，变压器为理想变压器，则两种方式用电时（）A.电网提供的总电能之比为B.变压器原线圈中的电流之比为C.变压器原线圈两端电压之比为D.输电线路总电阻损耗的电能之比为〖答案〗B〖解析〗B．设每个用电器的功率为，工作电流，则副线圈的电流为（用户的数量），输电线电流为所以变压器原线圈中的电流之比为，故B正确；C．当多用户同时用电时，由于用户电压恒定且各用户并联，则副线圈电压不变，由电压与线圈匝数关系可知，原线圈电压不变，即变压器原线圈两端电压之比为，故C错误；AD．根据题意，结合上述分析可知，方式一输电线总电阻消耗的电能方式二输电线总电阻消耗的电能则输电线路总电阻损耗的电能之比为，方式一电网提供的总电能方式二电网提供的总电能由于可知即电网提供的总电能之比不是，故AD错误。7.如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd，导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置放置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示，MN始终保持静止。规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由N到M为感应电流I正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，下列图像中正确的是（）A. B.C. D.〖答案〗D〖解析〗AB．在0~2s内根据楞次定律可知，感应电流从M到N，则电流为负方向；因不变，可知感应电动势不变，感应电流大小不变；同理在2~4s内根据楞次定律可知，感应电流从N到M，则电流为正方向；因不变，可知感应电动势不变，感应电流大小不变；选项AB错误；CD．根据F=BIL在0~1s内B均匀减小，则安培力均匀减小，方向向右为正方向；在1~2s内B均匀增加，则安培力均匀增加，方向向左为负方向；在2~3s内B均匀减小，则安培力均匀减小，方向向右为正方向；在3~4s内B均匀增加，则安培力均匀增加，方向向左为负方向；选项C错误，D正确。故选D。8.如图为广州市某日的天气预报，下列说法正确的是（）A.空气中细颗粒物（如PM1～2.5）在空气中做热运动B.从05：00到14：00，空气分子中速率较大的分子所占总分子比例逐渐变大C.若温度降为5℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子间引力减小，斥力增大D.若温度降为5℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子势能减小〖答案〗BD〖解析〗A．空气中细颗粒物（如PM1～2.5）即固体小颗粒在空气中做无规则运动是布朗运动，故A错误；B．从05：00到14：00，温度逐渐升高，空气分子中速率较大的分子所占总分子比例逐渐变大，故B正确；C．若温度降为5℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子间的距离逐渐变小，引力和斥力均增大，故C错误；D．若温度降为5℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子力表现为引力，且做正功，所以势能一直减小，故D正确。故选BD。9.一定质量的理想气体封闭在汽缸中，气体由状态A经状态B、C最终变化到D，该过程中气体的V-T图像如图，O、A、D三点共线。下列说法正确的是（）A.气体由A到B一定是从外界吸收热量B.气体在状态A单位时间对单位面积器壁的冲量小于在状态B的冲量C.气体由B到C从外界吸收热量D.气体由C到D对外做的功大于从外界吸收的热量〖答案〗BC〖解析〗A．气体由A到B体积减小，外界对气体做功，温度升高，气体的内能增加，由热力学第一定律可知，该过程气体不一定从外界吸收热量，故A错误；B．根据理想气体状态方程可知，状态A的压强小于状态B，则状态A气体对单位面积压力更大，根据可知，状态A单位时间对单位面积器壁的冲量更小，故B正确；C．气体由B到C，体积不变，气体不做功，温度升高，气体的内能增加，由热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故C正确；D．气体由C到D的过程，做等温变化，气体的内能不变，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体对外做的功等于从外界吸收的热量，故D错误。10.如图甲所示，边长为L、电阻为R的正三角形金属框ACD由粗细均匀的金属棒组成，绝缘细线一端连接AC的中点G将金属框吊在天花板上的O点，金属框处于静止状态，金属框部分处于垂直金属框平面向外的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，金属框AD，CD边的中点E、F在磁场的水平边界上，重力加速度为g。现让磁感应强度按如图乙所示规律变化，图甲中磁场方向为正方向，t=0时刻悬线的拉力恰好为零，细线能承受的最大拉力为金属框重力的2倍，则下列判断正确的是（）A.细线未断时，金属框中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向B.时刻，线框中感应电流不为零，细线上拉力大小等于金属框重力C.细线能承受的最大拉力等于D.时刻细线断开〖答案〗BC〖解析〗A．根据楞次定律可知，细线未断时，磁场向外减小后向里增大，金属框中感应电流一直沿逆时针方向，故A错误；B．t=t0时刻，磁通量变化率不为零，感应电流不为零，但磁场磁感应强度为零，安培力为零，因此细线上拉力大小等于金属框重力，故B正确；C．金属框中感应电动势大小线框中电流大小根据题意因此细线能承受的最大拉力故C正确；D．根据图像可知，t=2t0时刻，磁感应强度和0时刻大小相同，金属框受到的安培力向下，大小等于金属框的重力，此时细线断开，故D错误。故选BC。二、实验题（每空2分，共14分）11.刘同学研究电磁感应现象的实验装置如图甲所示，该同学正确连接电路，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。（1）闭合开关电路稳定后，该同学将滑动变阻器滑片___________（填“向左”或“向右”）移动时，灵敏电流计的指针向右偏转。（2）该同学继续用如图乙所示的实验装置来探究影响感应电流方向的因素，实验中发现感应电流从“+”接线柱流入灵敏电流计（指针向右偏转），螺线管的绕线方向在图丙中已经画出。若将条形磁铁向下插入螺线管时，指针向右偏转，则条形磁铁___________（填“上端”或“下端”）为N极。进一步实验发现，当穿过螺线管的原磁场磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向___________（填“相同”或“相反”）。〖答案〗（1）向右（2）上端相同〖解析〗（1）[1]闭合开关时通过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏，则要使灵敏电流计的指针向右偏转，应使通过线圈B的磁场变弱（即通过线圈B的磁通量减小），通过线圈A的电流应减小，则滑动变阻器的滑片应该向右滑动。（2）[2][3]根据题述电流方向可知，感应电流的磁场方向竖直向下，结合楞次定律可知，原磁场磁通量方向向上，即条形磁铁上端为N极。根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向总是阻碍引起感应电流的原磁场磁通量的变化，当穿过螺线管的原磁场磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。12.刘同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验。（1）该同学先取1.0mL的油酸注入2000mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2000mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。然后用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，滴了25滴时量筒恰好达到1.0mL。则一滴溶液中含有纯油酸的体积为__________m3。（2）接着该同学在边长约为50cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，待水面上的油酸膜尽可能铺开且稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状。（3）将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有126个，大于半格的有21个，小于半格的有19个。则计算油酸分子直径时油膜的面积为________cm2，油酸分子的直径约为_________m（结果保留两位有效数字）。（3）该同学分析实验时查阅资料，发现自己所测的数据偏大，关于出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是__________。A.油酸未完全散开B.油酸溶液的浓度低于实际值C.在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液时，滴数少计了D.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格〖答案〗（1）（3）（3）AC##CA〖解析〗（1）[1]一滴溶液中含有纯油酸的体积为（3）[2]完整的方格有126个，大于半格的有21个，应将大于半格的计为一格，小于半格的舍去，可知计算油酸分子直径时油膜的面积为[3]油酸分子的直径约为（4）[4]A.油酸未完全散开，则计算油酸分子直径时油膜的面积偏小，由可知，所测分子直径的数据偏大，A正确；B.油酸溶液的浓度低于实际值，则油酸的体积V偏小，由可知，所测分子直径的数据偏小，B错误；C.在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液时，滴数少计了，可知油酸的体积V偏大，由可知，所测分子直径的数据偏大，C正确；D.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格，面积S偏大，由可知，所测分子直径的数据偏小，D错误。故选AC。三、计算题（本题共3小题，共40分）13.如图所示，空间中有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小，一个匝数，边长，阻值不计的正方形金属线框置于磁场中的竖直平面内，现使线框绕中央竖直对称轴匀速转动，线框匀速转动的周期，并将线框与一理想变压器连接，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，副线圈中接有两个阻值均为的定值电阻，π取3，求：（1）线框产生的交变电压的有效值；（2）在线框转动100圈的时间内，线框输出的电能。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）线框产生的交变电压的最大值其中联立可得有效值为（2）设副线圈的输出电压为，则解得线框输出的电能为14.如图所示，竖直放置，粗细均匀且足够长的U形玻璃管与容积V0=8cm3的金属球形容器连通，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度T1=300K时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1=15cm，右管水银柱上方空气柱长h0=4cm，现在左管中加入水银，保持温度不变，使两边水银柱在同一高度，大气压强p0=75cmHg，U形玻璃管的横截面积S=0.5cm2．（1）求需要加入的水银柱的长度L；（2）若通过加热使右管水银面恢复到原来的位置，求此时封闭气体的温度T2．〖答案〗（1）23cm（2）415K〖解析〗①初态：p1＝p0−15cmHg，V1=V0+h0S末态：p2＝p0＝75cmHg，体积为V2根据玻意耳定律有：p1V1＝p2V2解得V2＝8cm3此时水银正好到球的底部，可知加入的水银柱长度为：L＝h1+