1、德州市2021年度高二下学期期中考试物理考生注意:1.本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分,共100分。考试时间90分钟。2.请将各题答案填写在答题卡上。3.本试卷主要考试内容:人教版选择性必修第二册第二章至第五章和选择性必修第三册第一章。第卷(选择题共40分)一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.下列说法正确的是A.手机发射的图像信号不需要调制过程B.手机接收到的图像信号要经过调谐、解调C.在电磁波谱中,紫外线的频率比射线的频率高D.振荡电路中电磁振荡的频率与产生的电磁波的频率可能不同2.在如图所示的实验示意图中,用于探究“磁生电”
2、的是3.在LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,下列说法正确的是A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带负电B.若电容器正在放电,则电容器上极板带正电C.若电容器上极板带正电,则线圈中的电流正在增大D.若在电容器极板间插入电介质,则电路的振荡频率会减小4.在相同的外界环境中,两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气,如图所示。若在相同温度、压强下气体的摩尔体积都相同,则下列说法正确的是A.氢气的密度较大B.氧气的密度较大C.氢气的压强较大D.两气体的压强相等5.“凸”字形硬质闭合金属线框各边长如图所示,线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内始终以速度
3、v向右匀速运动,t=0时,线框开始进入磁场。选逆时针方向为正,在线框穿过匀强磁场区域的过程中,线框中的感应电流i随时间t变化的图像正确的是6.如图甲所示,一匝数为100(匝)、边长为0.5 m的正方形线圈在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中绕转轴OO以角速度311 rad/s匀速转动,产生的交变电流直接给图乙的电路供电。图乙中的变压器为理想变压器,原、副线圈的匝数比为101,副线圈接有定值电阻和电容器,所有电表均为理想电表,不计正方形线圈的电阻,下列说法正确的是A.当线圈平面与磁场垂直时,电压表的示数为0B.若电容器的击穿电压为350 V,则电容器不会被击穿C.若线圈的转速增加一倍,其他条件均
4、不变,则电流表的示数不变D.若线圈的转速增加一倍,其他条件均不变,则电流表的示数也增加一倍7.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏翻开时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作,当显示屏合上时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态。如图所示,这是一块长为a、宽为b、高为c的半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,元件中通入方向向右的恒定电流。当显示屏合上时,元件处于垂直于上表面且方向向下的匀强磁场中,元件的前、后表面间产生电压U,以此来控制屏幕的熄灭。则元件的A.前表面的电势低于后表面B.前、后表面间的电压U与a的大小有关C.前、后表面间的电压U与b的大小有
5、关D.前、后表面间的电压U与c的大小有关8.2020年11月1日,三峡工程完成整体竣工验收。截至2020年8月底,三峡电站累计发电量超过13541亿千瓦时,有力支持了华东、华中、广东等地区的电力供应。如图所示,这是三峡电站向浙江地区送电的简化模型。两变压器均为理想变压器,升压变压器原、副线圈的匝数比为k1,降压变压器原、副线圈的匝数比为k2,用户端得到的是电压为u=Umsin (t)、功率为P的正弦式交变电流,输电线总电阻为2r,不考虑其他影响,下列说法正确的是A.升压变压器输出端的电压为B.降压变压器输入端的电压为k2UmC.输电线上的电流为D.输电线上损失的功率为二、多项选择题:本题共4小
6、题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。9.当分子间的距离为r0时,分子力为零,则下列说法中正确的是A.分子间的斥力与引力同时存在B.当分子间的距离由r0变大时,分子势能减小 C.当分子间的距离比r0稍小时,分子间只有斥力,没有引力D.分子间的相互作用力是分子中带电粒子的相互作用引起的10.理想变压器原线圈接有理想交流电流表,副线圈接有两个电热器R1与R2,其铭牌参数分别为“220 V1100 W”和“220 V440 W”,如图甲所示。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压时,两电热器均正常工作,则下列说法正确的是A.变压器原
7、线圈的输入电功率为 1540 WB.变压器原、副线圈的匝数比为101C.原线圈输入电压为3110 VD.理想交流电流表的示数为7 A11.如图所示,这是某款电吹风的简化电路图,a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片,可同时接触两个触点,触片处于不同位置时,吹风机有关机、吹冷风和吹热风三种状态。n1和n2是理想变压器原、副线圈的匝数。正常工作时,吹风机吹冷风和热风的输入功率分别为60 W和460 W,小风扇的内阻为8 ,额定电压为60 V,则电吹风正常工作时A.电吹风内部元件的总电阻约为105 B.吹冷风时,通过原线圈的电流为 AC.吹热风时,电热丝上损耗的功率为460 WD.无
8、论吹冷风还是吹热风,小风扇输出的功率均为52 W12.手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具,如图甲所示,可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S,匝数为n,线圈总电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线OO为轴、以角速度匀速转动,线圈通过电刷与外电路连接,如图乙所示,外电路灯泡的电阻为R,电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90的过程中,下列说法正确的是A.电压表的示数为nBSB.通过灯泡的电荷量为C.灯泡中产生的焦耳热为D.当线圈由平行于磁场方向位置转过90时,流过线圈的电流为第卷(非选择题共60分)三、非选择题:本题共6小题,共60分。
9、13.(6分)1831年法拉第发明了世界上第一台圆盘发电机。圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间,两电刷M、N分别与圆盘的边缘和中心点接触良好,且与灵敏电流计相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动,试回答下列问题:(1)电刷M的电势(填“高”、“等”或“低”)于电刷N的电势;(2)若只提高金属盘的转速,电流计的示数将变(填“大”或“小”);(3)若仅将电刷M靠近电刷N,电流计的示数将变(填“大”或“小”);(4)若仅将变阻器的滑片向右滑动,电流计的示数将变(填“大”或“小”);(5)实验结束后,断开开关时,开关处(填“有可能”或“不可能”)出现火花放电。14.(8分)用油膜法估测分子大小的实验步骤
10、如下:向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总体积为V2;用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;往边长为30 cm40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水;用注射器往水面上滴一滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半格的两个半格算一格,多于半格的算一格,N乘以每个小正方形的面积就是油膜的面积S。(1)上述实验步骤中有遗漏和错误,遗漏的步骤是 ;错误的步骤应改正为 。(2)每滴油酸酒精溶液所
11、含纯油酸的体积V=410-5 mL,小正方形的边长为1 cm,玻璃板上描出油酸薄膜的形状如图所示。由此可以估算油酸分子的直径d=m,这层油膜里的油酸分子的个数n=。(结果保留一位有效数字)15.(7分)轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时,叠氮化钠(亦称“三氮化钠”,化学式NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V=56 L,气囊中氮气的密度=1.25 kg/m3,已知氮气的摩尔质量M=28 g/mol,阿伏加德罗常数NA=61023 mol-1。请估算:(结果保留一位有效数字)(1)一个氮气分子的质量m;(2)气囊中氮气分子的
12、总个数N;(3)气囊中氮气分子间的平均距离r。16.(9分)如图所示,在两正对磁极间磁感应强度大小B=0.1 T的匀强磁场中,一面积S=0.1 m2、内阻r=10 的矩形金属线圈以转速n=50 r/s绕与磁场垂直的转轴OO匀速转动时,产生了有效值E=222 V的交变电动势。通过电刷接一额定电压U=220 V的灯泡时,灯泡恰好正常发光,求:(1)线圈匀速转动的角速度;(2)线圈匝数N;(3)灯泡的额定功率P。17.(14分)如图所示,两根足够长的相互平行、间距为d的竖直导轨,它们之间存在垂直两导轨所在平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,下端连接阻值为R的电阻。一根阻值也为R、质量为m的导体棒
13、PQ从导轨顶端由静止开始下滑,假设棒始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,不计一切摩擦和其他电阻,重力加速度大小为g,导体棒下降h高度时速度恰好达到最大。求:(1)导体棒的最大速度v;(2)导体棒下降h高度的过程中通过导体棒的电荷量q;(3)导体棒下降h高度的过程中导体棒产生的热量Q。18.(16分)间距为l的两平行金属导轨固定在水平面上,如图甲所示。导轨的一部分处于宽度为3L的匀强磁场区间中,磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示,在磁场区间内锁定放置“联动双杆”(由两根相同的金属杆ab 和cd用长度为L的刚性绝缘轻杆连接构成),其中cd杆恰好位于磁场内部。t=0时刻,一金属杆ef从左侧以速度v0
14、=12 m/s滑向“联动双杆”。t=5 s 时杆ef与“联动双杆”发生碰撞(碰撞前解除锁定),碰后杆ef和cd合在一起形成“联动三杆”。为使“联动三杆”恰好能从磁场区间滑出,在杆ef和cd碰撞后立即对“联动三杆”施加一平行导轨的水平恒力F,并在杆ab到达磁场右边界时撤去。已知杆ab、cd和ef的质量均为m=0.1 kg,长度均为l=0.5 m,电阻均为R=0.02 ,L=0.3 m。运动过程中,杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直,不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应,规定垂直纸面向里为磁场正方向。求:(1)在t=4 s时,流过杆ab的电流I的大小和方向;(2)“联动三杆
15、”在磁场区间所受的水平恒力F;(3)杆ab 两端电压Uab与“联动三杆”位移大小x的关系。物理参考答案1.B2.A3.D4.C5.A6.B7.D8.A9.AD10.AB11.BD12.BC13.(1)低(2分)(2)大(1分)(3)小(1分)(4)大(1分)(5)有可能(1分)14.(1)将爽身粉均匀地撒在水面上(2分)计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半格的舍去,多于半格的算一格,N乘以每个小正方形的面积就是油膜的面积S(2分)(2)410-9(2分)81014或11015(8101411015之间均给分)(2分)15.解:(1)一个氮气分子的质量m=(1分)解得m=510-26 k
16、g。(1分)(2)设气囊内氮气的物质的量为n,则有:n=(1分)N=nNA(1分)解得N=21024(个)。(1分)(3)气体分子间距较大,可以认为每个分子占据一个边长为r的立方体,则有:r3=(1分)解得r=310-9 m。(1分)16.解:(1)由于转速n=50 r/s,即频率f=50 Hz,所以有:=2f(2分)解得=100 rad/s或=314 rad/s。(1分)(2)设电动势的峰值为Em,则有:Em=E(1分)Em=NBS(1分)解得N=100。(1分)(3)设灯泡的额定电流为I,由闭合电路欧姆定律得:E=U+Ir(1分)P=UI(1分)解得P=44 W。(1分)17.解:(1)当
17、导体棒所受安培力等于所受重力时速度最大,设最大电流为I,则有:BId=mg(1分)I=(1分)E=Bdv(1分)解得v=。(1分)(2)设导体棒下降h高度的过程中,回路内磁通量的变化量为,产生的平均感应电动势为E,平均电流为,则有:=Bdh(1分)E=(1分)=(1分)q=It(1分)解得q=。(1分)(3)从导体棒开始下落到导体棒下降h高度过程中,由能量守恒定律得:Q=(mgh-mv2)(2分)解得Q=-。(3分)18.解:(1)在t=4 s时,由E=可得E=0.03 V(1分)由 I=(1分)R总=1.5R(1分)解得I=1 A(1分)电流方向由a指向b。(1分)(2)设ef杆与“联动双杆”碰后瞬间的速度为v1,ab杆恰好运动到磁场右边界时速度为v2由mv0=3mv1可得v1=4 m/s(1分)联立3mv2=Blq,q=(1分)可得v2=3 m/s(1分)由F2L=3m(-)(1分)可得F= N,方向水平向左。(1分)(3)0x0.6 m时,由Fx=3m(-v2),可得v=(1分)又因Uab=-Blv,所以Uab=-0.3(V)(2分)0.6 mx0.9 m时,联立Blq=3m(v2-v) ,q=可得v=9-10x(1分)又因Uab=-Blv,所以Uab=2x-1.8(V)。(2分)
