山西省太原市物理高二上学期2024年测试试卷与参考答案

2024年山西省太原市物理高二上学期测试试卷与参考答案一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于重力的说法中正确的是()A.物体所受重力的方向总是竖直向下的B.重力是物体本身的固有属性C.重力的大小可以用弹簧秤或天平直接测出D.物体的重心一定在物体上答案：A解析：A选项，重力的方向总是竖直向下的，这是重力的基本性质之一，故A正确。B选项，重力并不是物体本身的固有属性，它是由于地球对物体的吸引而产生的，与物体在地球上的位置有关，故B错误。C选项，重力的大小可以用弹簧秤直接测出，因为弹簧秤的工作原理就是根据物体在重力作用下的形变来测量力的大小。但天平是用来测量物体质量的工具，不是直接测量重力的，故C错误。D选项，物体的重心是物体所受重力的等效作用点，但重心不一定在物体上，比如均匀圆环的重心就在圆环的圆心上，而圆环的圆心显然不在圆环上，故D错误。2、下列关于惯性的说法中正确的是()A.高速行驶的列车不易停下，说明速度越大惯性越大B.静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的物体惯性大的缘故C.乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性答案：C解析：A选项，惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体的速度无关，故A错误。B选项，静止的火车启动时，速度变化慢，是因为火车的质量大，惯性大，而不是因为静止的物体惯性大，惯性大小与物体的运动状态无关，故B错误。C选项，乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的质量小，惯性小，容易改变其运动状态，故C正确。D选项，惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性，故D错误。3、下列说法正确的是()A.只有体积很小的物体才可以看成质点，体积大的物体一定不可以看成质点B.物体沿直线向某一方向运动时，通过的路程就是位移C.速度越大，加速度一定越大D.速度变化越快，加速度一定越大答案：D解析：A选项，物体能否看成质点，不是看物体的大小，而是看物体的大小和形状在所研究的问题中能否忽略。比如研究地球绕太阳公转时，地球虽然体积很大，但相对于地球与太阳之间的距离来说，地球的大小和形状可以忽略，所以地球可以看成质点。故A错误。B选项，位移是矢量，有大小和方向，而路程是标量，只有大小没有方向。物体沿直线向某一方向运动时，路程等于位移的大小，但路程不是位移，故B错误。C选项，加速度是描述速度变化快慢的物理量，速度大，加速度不一定大。比如匀速直线运动，速度很大，但加速度为零，故C错误。D选项，加速度是描述速度变化快慢的物理量，速度变化越快，加速度一定越大，故D正确。4、关于分子间作用力，下列说法正确的是()A.固体很难被压缩说明分子间存在斥力B.液体可以流动说明液体分子间只存在引力C.气体分子间只存在斥力D.分子间引力和斥力不能同时存在答案：A解析：A选项：固体很难被压缩，这确实是因为分子间存在斥力。当外力试图压缩固体时，分子间的距离减小，斥力增大，从而抵抗压缩。所以A选项正确。B选项：液体可以流动，这并不能说明液体分子间只存在引力。实际上，液体分子间同时存在引力和斥力，但由于分子间的距离适中，引力和斥力相对平衡，使得液体既不像固体那样难以变形，也不像气体那样完全无规则运动。所以B选项错误。C选项：气体分子间并非只存在斥力，而是同时存在引力和斥力。只不过在气体状态下，分子间的距离相对较大，引力和斥力都非常微弱，几乎可以忽略不计。所以C选项错误。D选项：分子间引力和斥力是同时存在的，它们都是分子间相互作用的两种表现形式。只不过在不同的距离下，引力和斥力的表现强弱不同。所以D选项错误。5、下列关于气体压强的说法正确的是()A.一定质量的理想气体，在等温变化时，压强与体积成反比B.气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大C.一定质量的某种理想气体，在等压变化过程中，温度一定升高D.气体的压强是由于气体分子间的斥力产生的答案：A解析：A选项：根据玻意耳定律，对于一定质量的理想气体，在等温变化（即温度不变）时，其压强与体积的乘积为常数，即pVB选项：气体的压强与气体分子的平均动能和分子数密度都有关。平均动能越大，表示分子的热运动越剧烈，但压强还受到分子数密度的影响。如果分子数密度减小，即使平均动能增大，压强也可能保持不变或减小。因此，不能单纯地说平均动能越大，压强就越大。所以B选项错误。C选项：根据盖-吕萨克定律，对于一定质量的某种理想气体，在等压变化（即压强不变）时，其体积与热力学温度成正比。但这并不意味着温度一定升高，因为温度也可以降低而体积同时减小，只要它们的比值保持不变即可。所以C选项错误。D选项：气体的压强并不是由于气体分子间的斥力产生的。实际上，气体分子间的距离相对较大，分子间的相互作用力（包括引力和斥力）都非常微弱，几乎可以忽略不计。气体的压强主要是由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞产生的。所以D选项错误。6、关于物体的内能，下列说法正确的是()A.温度高的物体，内能不一定大B.物体内能增加，温度一定升高C.物体温度升高，内能一定增加D.物体温度不变，内能一定不变答案：A；C解析：A选项：内能是物体内部所有分子动能和势能的总和。温度是分子平均动能的标志，但内能还包括分子势能。因此，即使两个物体的温度相同（即分子平均动能相同），由于分子数、分子间距离等因素的不同，它们的内能也可能不同。所以A选项正确。B选项：物体内能增加，并不意味着温度一定升高。例如，在晶体熔化的过程中，物体从外界吸收热量，内能增加，但温度却保持不变。这是因为吸收的热量主要用于改变物体的状态（从固态变为液态），而不是增加分子的平均动能。所以B选项错误。C选项：物体温度升高，意味着分子的平均动能增加，因此物体的内能也一定增加。这是因为内能是分子动能和势能的总和，而分子平均动能的增加会直接导致内能的增加。所以C选项正确。D选项：物体温度不变，并不意味着内能一定不变。如前所述，在晶体熔化的过程中，温度保持不变，但内能却在增加。同样地，在改变物体状态（如气态变为液态）的过程中，即使温度保持不变，由于分子间距离的变化（即分子势能的变化），物体的内能也可能发生变化。所以D选项错误。7、下列说法正确的是()A.原子序数越大，元素原子半径一定越大B.同一周期的主族元素从左到右，元素的第一电离能依次增大C.同一主族的元素从上到下，元素的非金属性逐渐增强D.金属元素的电负性一般小于非金属元素的电负性答案：D解析：A选项：原子序数的大小与原子半径之间的关系并不是绝对的。一般来说，同一周期的元素，随着原子序数的增大，原子半径逐渐减小（因为电子层数相同，核电荷数增大，核对电子的吸引力增强）。但是，对于不同周期的元素，这个规律就不一定适用了。例如，第二周期的锂（Li）原子半径大于第三周期的铝（AB选项：同一周期的主族元素从左到右，元素的第一电离能并不是依次增大的。这是因为第一电离能除了与电子层数和核电荷数有关外，还与原子的电子排布有关。例如，第二周期的氧（O）和氮（N），虽然氧的原子序数大于氮，但由于氧的2pC选项：同一主族的元素从上到下，随着原子序数的增大，元素的非金属性是逐渐减弱的。这是因为随着原子序数的增大，元素的原子半径逐渐增大，核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，导致元素的非金属性减弱。所以C选项错误。D选项：电负性是元素的原子在化合物中吸引电子的能力的标度。金属元素的原子在形成化合物时，通常容易失去电子成为阳离子，因此吸引电子的能力较弱，电负性较小；而非金属元素的原子在形成化合物时，通常容易获得电子成为阴离子，因此吸引电子的能力较强，电负性较大。所以D选项正确。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、下列说法正确的是()A.液体表面张力产生的原因是：液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力B.晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点C.扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关D.第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律E.一定质量的理想气体在等温变化时，内能不变，因而与外界不发生热交换答案：A；B；C；D解析：A选项，液体表面张力产生的原因是：液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间的作用力表现为相互吸引，即存在张力，故A正确；B选项，晶体有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变；非晶体没有固定的熔点，在熔化过程中，温度持续升高，故B正确；C选项，扩散现象和布朗运动都与温度有关，温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散现象和布朗运动越明显，故C正确；D选项，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，即不能从单一热源吸热使之完全变为机械功，而不引起其他变化，故D正确；E选项，一定质量的理想气体在等温变化时，虽然内能不变，但可以根据热力学第一定律，即ΔU=W+Q（其中Δ2、关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是()A.某种物体的温度为0℃，说明该物体中分子的平均动能为零B.物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多C.物体从外界吸收热量，其内能不一定增加D.布朗运动是液体分子的无规则运动答案：B；C解析：A选项，温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，但温度是相对的，当某种物体的温度为0∘B选项，温度从微观角度看表示了大量分子无规则运动的剧烈程度，物体温度升高时，分子热运动加剧，分子的平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大，而是速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，故B正确；C选项，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。物体从外界吸收热量，若同时外界对物体做功，则物体的内能一定增加；若同时物体对外界做功，则物体的内能不一定增加，还与做功和热传递的多少有关，故C正确；D选项，布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，它反映的是液体或气体分子的无规则运动，但并不是液体或气体分子的无规则运动，故D错误。3、关于热现象和热学规律，下列说法正确的是()A.布朗运动就是液体分子的无规则运动B.热量不能自发地从低温物体传到高温物体C.晶体都有固定的熔点D.液体表面张力产生的原因：液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力答案：B；C；D解析：A选项，布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，它反映的是液体或气体分子的无规则运动，但并不是液体或气体分子的无规则运动，故A错误；B选项，根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即不能违反宏观热现象的方向性，故B正确；C选项，晶体都有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变，故C正确；D选项，液体表面张力产生的原因：液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间的作用力表现为相互吸引，即存在张力，故D正确。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：在匀强磁场中，有一矩形线圈abcd绕垂直于磁场方向的轴OO’匀速转动，线圈的匝数为n，ab边的边长为L₁，bc边的边长为L₂，线圈的电阻为R，转动的角速度为ω。磁场的磁感应强度为B。求：线圈在转动过程中产生的最大感应电动势Eₘ；线圈从中性面开始计时，转动t秒时，线圈中的瞬时感应电动势e的表达式；线圈从图示位置开始计时（即线圈平面与磁场方向平行时），转过90°的过程中，通过线圈某一截面的电荷量q。答案：线圈在转动过程中，当ab边与磁场方向垂直时，产生的感应电动势最大。此时，ab边切割磁感线的速度为其线速度v=ωL₁。根据法拉第电磁感应定律，单匝线圈产生的最大感应电动势为Eₘ’=BL₁v=BL₁ωL₁。由于线圈有n匝，所以总的最大感应电动势为Eₘ=nEₘ’=nBL₁²ω。线圈从中性面开始计时，即初始时刻感应电动势为零。根据交流电的瞬时值表达式，线圈中的瞬时感应电动势e可以表示为e=Eₘsinωt=nBL₁²ωsinωt。线圈从图示位置开始计时，即线圈平面与磁场方向平行时，转过90°的过程中，磁通量的变化量为ΔΦ=BS=BL₁L₂（其中S为线圈面积）。根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，通过线圈的电荷量q可以表示为q=IΔt=ΔΦRΔt=BL₁L解析：最大感应电动势的求解依赖于线圈在磁场中切割磁感线的最大速度，即线速度。根据法拉第电磁感应定律，我们可以得到单匝线圈产生的最大感应电动势，再乘以线圈的匝数即可得到总的最大感应电动势。瞬时感应电动势的表达式需要根据交流电的瞬时值表达式来推导。由于线圈从中性面开始计时，所以初始时刻感应电动势为零，且随时间按正弦规律变化。通过线圈的电荷量的求解需要用到法拉第电磁感应定律和欧姆定律。在这个问题中，我们需要注意到磁通量的变化是均匀的，因此可以直接用磁通量的变化量和电阻来计算电荷量。虽然通常我们会用平均感应电动势和平均电流来求解电荷量，但在这种情况下，由于磁通量均匀变化，我们可以直接简化计算过程。第二题题目：在真空中，两个完全相同的金属小球A和B，分别带有电荷量QA和QB，且QA>QB。现将它们接触后再分开，放回原处，则它们之间的库仑力大小与原来相比（）A.一定变大B.一定变小C.可能不变D.无法判断答案：B解析：本题主要考察库仑定律的应用以及电荷守恒定律。首先，我们分析两个金属小球接触前后的电荷量变化。由于两个小球完全相同，当它们接触时，电荷会重新分布，以达到电荷平衡。根据电荷守恒定律，接触后的总电荷量应等于接触前的总电荷量，即QA+QB。但由于两个小球完全相同，它们会平分这些电荷，所以每个小球接触后的电荷量QA’=QB’=(QA+QB)/2。接下来，我们应用库仑定律来判断库仑力的变化。库仑定律的公式为F=k(Q1Q2)/r²，其中F是库仑力，k是静电力常量，Q1和Q2是两个点电荷的电荷量，r是它们之间的距离。在接触前，库仑力为F=k(QAQB)/r²。在接触后，由于QA’=QB’=(QA+QB)/2，所以库仑力变为F’=k[(QA+QB)/2]²/r²。我们需要比较F和F’的大小。由于QA>QB，可以推断出(QA+QB)/2<QA，因此F’<F（因为分子变小，而分母不变）。所以，接触后两球之间的库仑力一定变小，选项B正确。选项A、C、D均错误，因为A、C选项都表示库仑力可能不变或变大，而D选项表示无法判断，这与我们的分析不符。第三题题目：在真空中，有一水平放置的金属导体板，其表面均匀带电，电荷面密度为σ。在导体板上方距离为d处，有一质量为m、电荷量为q的带正电微粒恰好处于静止状态。现保持微粒静止不动，将金属导体板缓慢向下移动一小段距离Δh（Δh<d），求：（1）微粒所在处的电场强度大小和方向。（2）微粒所受电场力的大小和方向。（3）微粒所在处的电势变化情况（升高、降低或不变）。答案：（1）电场强度大小E=（2）电场力大小F=（3）电势升高。解析：（1）金属导体板在真空中均匀带电，可以看作一个无限大带电平面。根据高斯定理和电场强度与电荷面密度的关系，我们知道无限大带电平面产生的电场强度为E=4πkσd，其中（2）微粒所受电场力的大小由电场强度和微粒的电荷量决定，即F=qE。将电场强度E（3）当金属导体板缓慢向下移动一小段距离Δh时，由于Δh<d，微粒与导体板之间的距离仍然大于零。由于电场强度E与距离d成反比，当d增大时（虽然增大的量第四题题目：在电场中，有一根长度为L的细线，一端固定于O点，另一端悬挂一质量为m、带电量为q的小球（可视为质点）。当小球静止时，细线与竖直方向的夹角为θ。已知该电场为匀强电场，电场强度大小为E，方向水平向右。求：（1）小球所带电荷的电性；（2）小球静止时细线的拉力大小；（3）若将小球从静止释放，求小球到达悬点正下方时速度的大小。答案：（1）小球带正电。（2）细线的拉力大小为T=（3）小球到达悬点正下方时速度的大小为v=解析：（1）电性判断：由于小球静止时细线与竖直方向有夹角θ，且电场方向水平向右，根据平衡条件，小球所受的电场力必须水平向右，与电场方向相同。因此，小球带正电。（2）细线拉力计算：对小球进行受力分析，小球受到重力mg、电场力qE和细线的拉力T的作用。由于小球静止，所以这三个力的合力为零。将重力和电场力合成，得到一个等效的合力F合T（3）速度计算：若将小球从静止释放，小球将沿细线偏离竖直方向做圆周运动。但是，题目中只要求小球到达悬点正下方时的速度大小，因此我们可以将问题简化为小球在竖直方向和水平方向上的分运动。在竖直方向上，小球只受重力作用，做自由落体运动。设小球到达悬点正下方时下落的高度为L（即细线的长度），则根据动能定理有：m（注意：这里的高度L1解这个方程，得到小球到达悬点正下方时速度的大小为：v第五题题目：在真空中，有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴。已知x轴上某点a（a>R）处的场强为Ea，方向沿x轴向外。现设想将球体沿x轴切成大小相等的两部分，左侧为球A（带正电），右侧为球B（也带正电），然后将这两部分分开至相距很远，此时a点处的场强变为Ea’。则关于Ea和Ea’的大小关系及方向，下列说法正确的是（）A.Ea>Ea’，Ea’方向沿x轴向外B.Ea<Ea’，Ea’方