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2023-2024学年江苏省南京市鼓楼区宁海中学高二（上）期末物理
模拟试卷
一．选择题（共10小题，满分40分，每小题4分）
1．（4分）下列说法正确的是（　　）
A．红外线的频率比紫外线的频率高
B．电磁波只能传递信息，不能传递能量
C．电磁波在真空中的传播速度约为3×108m/s
D．随时间变化的电场一定能产生稳定的磁场
2．（4分）关于下列实验及现象的说法正确的是（　　）
A．液晶的光学性质具有各向同性
B．气体失去容器的约束就会散开，是因为分子间存在斥力
C．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接反映了炭粒分子运动的无规则性
D．由于液体表面层内的分子间距大于r0，从而形成表面张力
3．（4分）如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻和灯泡电阻相等（不计温度变化引起的灯泡电阻的变化），下列说法正确的是（　　）
A．合上S，B先亮，A逐渐变亮
B．合上S，A、B一起亮，稳定时A比B暗
C．闭合S稳定后，断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭
D．闭合S稳定后，断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭
4．（4分）如图所示，将一个小玻璃瓶开口向下放入密封的塑料矿泉水 中，小玻璃瓶中封闭一段空气。现用手挤压矿泉水瓶，小玻璃瓶缓慢下沉到底部；适当减小挤压矿泉水瓶的程度，使小玻璃瓶缓慢上浮。若小玻璃瓶上浮过程中其内部的空气温度保持不变，忽略气体分子个数变化，则在此过程中小玻璃瓶中的空气（　　）
A．体积不变，内能不变
B．体积减小，内能减小
C．体积增大，对外界做正功
D．对外界做正功，并放出热量
5．（4分）如图，光滑无电阻的金属框架MON竖直放置，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于MON平面指向纸里。质量为m，长度为l，电阻为R的金属棒ab从∠abO＝45°的位置由静止释放，两端沿框架在重力作用下滑动。若当地的重力加速度为g，金属棒与轨道始终保持良好接触，下列说法正确的是（　　）
A．棒下滑过程机械能守恒
B．下滑过程中棒产生从b到a方向的电流
C．从释放到棒全部滑至水平轨道过程中产生的电能等于
D．从释放到棒全部滑至水平轨道过程中，通过棒的电荷量等于
6．（4分）如图所示，虚线MN将平面分成Ⅰ和Ⅱ两个区域，两个区域都存在与纸面垂直的匀强磁场．一带电粒子仅在磁场力作用下由Ⅰ区运动到Ⅱ区，弧线aPb为运动过程中的一段轨迹，其中弧aP与弧Pb的弧长之比为2：1，且两段圆弧对应圆心角相同，下列判断正确的是（　　）
A．Ⅰ、Ⅱ两个磁场的磁感应强度方向相反，大小之比为1：2
B．该粒子在Ⅰ、Ⅱ两个磁场中的磁场力大小之比为1：1
C．该粒子通过aP、Pb两段弧的时间之比为1：1
D．弧aP与弧Pb对应的圆的半径之比为3：1
7．（4分）关于下列四幅图的说法正确的是（　　）
A．如图是速度选择器示意图，由图可以判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
B．如图是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A极板是发电机的负极，且增大磁感应强度可以增大电路中的电流
C．如图是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越小
D．如图是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U
8．（4分）特高压输电技术已成为继高铁、核电之后中国在世界范围内的第三张高科技名片。如图为特高压远距离输电示意图，变压器为理想变压器，特高压输电电压U保持不变，输电线路的等效电阻为R0，用户电路为纯电阻电路，总电阻为R，当R变小时，不考虑其他因素的影响，则下列说法正确的是（　　）
A．变压器原线圈中的电流变小
B．变压器输出端的电压变大
C．用户获得的功率一定变大
D．输电线损耗的功率与用户获得的功率的比值变大
9．（4分）某物理实验操作社团成员测得一只小灯泡的伏安特性曲线如图所示，小组讨论时，你认为正确的说法是（　　）
A．甲同学认为图线斜率减小，所以灯泡电阻在减小
B．乙同学认为图线与横轴所围面积代表功率，所以电压为3V时，小灯泡功率约为0.52W
C．丙同学认为根据欧姆定律，可以算出当电压为1.5V时，灯泡电阻约7.5Ω
D．丁同学认为图线不是直线，且小灯泡会发光，所以小灯泡不是纯电阻
（多选）10．（4分）直流发电机的工作原理可以简化为如图所示的情景。在竖直向下的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，两轨道左端点M、P间接一电阻R。导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。导体棒ab在水平向右的外力F作用下向右做匀速直线运动时，电阻R上就可以产生电热。根据其工作原理，在导体棒ab向右做匀速直线运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．导体棒ab所受的安培力水平向右
B．导体棒ab所受的安培力对导体棒ab做正功
C．导体棒a端的电势比b端的电势高
D．通过电阻R的电流方向由M指向P
二．实验题（共2小题，满分15分）
11．（7分）在“研究电磁感应现象”的实验中。
（1）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿 　 　（选填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。
（2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将 　 　；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将 　 　。（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”）
12．（8分）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.5mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：
（1）油酸薄膜的面积是 　 　cm2；
（2）油酸分子的直径是 　 　m；（结果保留两位有效数字）
（3）某同学实验中最终得到的计算结果数据偏大，可能是由于 　 　；
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，错将全部不完整的方格作为完整方格处理
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开
（4）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为 　 　。（分子看成球体）
（5）本实验体现的物理思想方法为 　 　。
A．控制变量法 B．理想化模型 C．极限思想法 D．整体法与隔离法
三．计算题（共4小题，满分45分）
13．（9分）如图所示，在开口向上、竖直放置的薄壁圆柱形容器内用质量m＝4.0kg的活塞密封一部分气体，活塞在容器内能自由滑动且保持水平，容器的底面积S＝40cm2，开始时气体的温度T1＝300K，活塞到容器底的距离h1＝20.0cm。在气体从外界吸收Q＝100.0J热量的过程中，活塞缓慢上升的距离Δh＝4.0cm。已知大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2．求：
（1）开始时封闭气体的压强p1；
（2）活塞停止上升时容器内气体的温度T2；
（3）此过程密闭气体内能的增加量ΔU。
14．（12分）如图所示，面积为0.05m2，总电阻为1Ω，共100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度BT的匀强磁场中，其外接阻值R＝9Ω的电阻，线圈以300r/min的转速绕OO'匀速旋转。
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
（2）画出线圈中感应电动势随时间变化的图像。
（3）求出线圈转过s时，线圈中感应电动势的瞬时值。
15．（12分）竖直平面内有如图所示的直角坐标系xOy，第一象限内有水平向左，大小相等的匀强电场；第三、四象限有磁感应强度大小为B，方向垂直坐标平面向里的匀强磁场。在y轴P点的水平绝缘光滑的小支架上静止放置一质量m、带电量为+q的绝缘小球b（恰好在电场边界外一点），另一与小球b一样大、质量为m、带电量也为+q的绝缘小球a，从x轴的Q点，垂直于x轴以速度v0竖直向上射入第一象限，运动一段时间后以速度v0沿x轴负方向与小球b发生弹性正碰（碰撞时间极短）；小球b过一段时间从M点进入第三象限的磁场区域。不计两球之间的库仑力和空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）电场强度的大小E；
（2）P点和M点的位置坐标；
（3）若，小球b第一次在磁场中运动离x轴最远距离hm和最大速度vm。
16．（12分）如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d＝0.5m，其右端接有阻值为R＝0.4Ω的电阻，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B＝0.8T的匀强磁场中。一质量为M＝0.01kg（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.5。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F＝1N作用下从静止开始沿导轨运动距离l＝0.5m时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r＝0.1Ω，导轨电阻不计，重力加速度大小为10m/s2。在此过程中，求：
（1）杆的最大速度（保留三位有效数字）；
（2）通过电阻R的焦耳热（保留三位有效数字）。
2023-2024学年江苏省南京市鼓楼区宁海中学高二（上）期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题，满分40分，每小题4分）
1．【解答】解：A．红外线的波长大于紫外线的波长，由c＝λf可知，红外线的频率小于紫外线的频率，故A错误；
B．电磁波能传递信息，也能传递能量，故B错误；
C．电磁波在真空中的传播速度都相同，约为3×108m/s，故C正确；
D．随时间均匀变化的电场产生稳定的磁场，只有随时间周期性变化的电场才会产生周期性变化的磁场，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：A、液晶具有单晶体的特性，所以光学性质具有各向异性，故A错误；
B．气体失去容器的约束就会散开，是因为气体分子之间的作用力非常小，气体分子在做无规则的热运动，所以不能使分子束缚在一起，并不是因为分子间存在斥力，故B错误；
C．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这属于布朗运动，布朗运动是小碳粒被水分子撞击的不平衡，所做的运动，间接反映了水分子运动的无规则性，故C错误；
D．由于液体表面层内的分子间距大于r0，分子之间作用力表现为引力，从而形成表面张力，故D正确。
故选D。
3．【解答】解：AB、开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光。由于流过线圈的电流逐渐增大，流过A灯的电流逐渐减小，B灯逐渐增大，则A灯变暗，B灯变亮，故A错误，B正确；
CD、断开开关K的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，自感电流流过A灯；由于线圈的电阻和灯泡电阻相等，则原先通过L的电流等于通过A灯的电流，所以A灯逐渐变暗后再熄灭，故C错误，D错误。
故选：B。
4．【解答】解：小玻璃瓶上浮过程中其内部的空气温度保持不变，小玻璃瓶缓慢上浮压强减小，根据pV＝C可知，体积变大，对外做功，温度不变，内能不变，根据ΔU＝Q+W可知，吸收热量，故C正确，ABD错误。
故选：C。
5．【解答】解：A、棒在下滑过程中，棒与金属导轨组成闭合回路，磁通量在改变，会产生感应电流，棒将受到安培力作用，安培力对棒做功，棒的机械能不守恒，故A错误。
B、棒下滑过程中，围成的面积减小，根据楞次定律可知，产生感应电流，方向为a到b，故B错误。
C、棒从释放到滑至水平轨道过程，重力势能减小，产生的电能和棒的动能，由能量守恒定律得知：棒上产生的电能小于，故C错误。
D、棒与金属导轨组成闭合回路磁通量的变化量为ΔΦ＝B，根据推论q，得到通过棒的电荷量为q，故D正确。
故选：D。
6．【解答】解：AD、由于粒子在Ⅰ、Ⅱ两个磁场交界处的P点受到的洛伦兹力方向相反，则可知两个磁场的方向相反；
两段圆弧对应圆心角相同，根据弧长s＝Rθ可知半径之比为R1：R2＝s1：s2＝2：1，
由于洛伦兹力不做功，所以在两个磁场中运动时速度大小不变，根据洛伦兹力提供向心力有：qvB＝m，
解得：B，所以Ⅰ、Ⅱ两个磁场的磁感应强度大小之比为：B1：B2＝R2：R1＝1：2，故A正确、D错误；
B、根据F＝qvB可知，该粒子在Ⅰ、Ⅱ两个磁场中的磁场力大小之比为：F1：F2＝B1：B2＝1：2，故B错误；
C、根据tT可知粒子通过aP、Pb两段弧的时间之比为：t1：t2＝R1：R2＝2：1，故C错误。
故选：A。
7．【解答】解：A．图甲是速度选择器示意图，由图无法判断出带电粒子的电性，粒子做匀速直线运动，列平衡方程，则有qE＝qvB，解得：，故A错误；
B．根据左手定则可知，正电荷向下偏转，负电荷向上偏转，所以下极板带正电，A板是电源的负极，B板是电源的正极，根据qvB，解得：U＝Bvd，所以增大磁感应强度可以增大电路中的电流，故B正确；
C．粒子先在电场中加速，则有
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，则有
所以
所以越靠近狭缝半径越小，比荷越大，故C错误；
D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，则有
又因为
解得
最大动能与加速电压无关，故D错误。
故选：B。
8．【解答】解：A.将负载电阻等效在原线圈电路的变压器输入端，等效电阻为
R等效（）2R
对原线圈和电源构成的闭合电路，由闭合电路欧姆定律有
I1
因R变小，则R等效变小，而U不变，则变压器原线圈中的电流I1变大，故A错误；
B.根据原线圈电路可知，等效电阻的电压为U1＝U﹣I1R0
因电流I1变大，则U1变小，根据，可知变压器输出端的电压U2变小，故B错误；
C.因R等效与R0的阻值关系未知，则R减小时，其功率的变化不能确定，即用户获得的功率不一定变大，故C错误；
D.由等效电路可知：
则R等效变小时，其比值变大，故D正确；
故选：D。
9．【解答】解：A、图线上的点与坐标原点连线斜率的倒数表示电阻，所以图线斜率减小，灯泡电阻在增大，故A错误；
B、由图示图象可知，电压为UL＝3V时，电流为IL＝0.25A，所以小灯泡功率为PL＝ULIL＝3×0.25W＝0.75W，故B错误；
C、丙同学认为根据欧姆定律，可以算出当电压为U＝1.5V时，电流为I＝0.2A，则灯泡电阻约，故C正确；
D、小灯泡是纯电阻，故D错误。
故选：C。
10．【解答】解：A．根据右手定则可知，导体棒中的感应电流方向为从b流向a，根据左手定则可知，安培力的方向为水平向左，故A错误；
B．安培力的方向水平向左，导体棒的运动方向向右，安培力对导体棒做负功，故B错误；
CD．导体棒相当于电源，且导体棒中的感应电流方向为从b流向a，a端相当于电源正极，b端相当于电源负极，外部电路中，电流从正极流向负极，故CD正确。
故选：CD。
二．实验题（共2小题，满分15分）
11．【解答】解：（1）将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，电流计指针向左偏转，说明电流从左端流入电流计，由安培定则可知，俯视线圈，其绕向为沿顺时针方向由a端开始绕至b端。
（2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明B中磁通量增加时电流计指针向右偏转；合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，穿过B线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏转；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，穿过B线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转。
故答案为：（1）顺时针；（2）向左偏，向右偏
12．【解答】解：（1）轮廓包围方格约为71个，故油酸薄膜的面积为S＝71×1×1cm2＝71cm2
（2）每滴溶液中含有纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
（3）A．如果油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油酸的实际面积比统计面积小，计算时采用统计的油酸面积S偏大，由可知，油酸分子直径d的计算值将比真实值偏小，故A错误。
B．计算油膜面积时，如果错将全部不完整的方格作为完整方格处理，导致统计的油膜面积比实际油膜面积大，计算结果将偏小，故B错误。
C．如果计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致统计的油膜面积偏小，计算结果将偏大，故C正确。
D．如果水面上痱子粉撒得较多，油酸没有充分展开，导致统计的油酸面积比充分展开的油酸面积小，计算结果将偏大，故D正确。
故选：CD。
（4）油酸分子个数为
个，油酸分子的物质的量为
故阿伏加德罗常数为
（5）实验中把油酸分子简化为球形，忽略分子间隙，并且认为油膜为单层分子，是一种理想化模型。故B正确，ACD错误。
故选：B。
故答案为：（1）71；（2）8.8×10﹣10；（3）CD；（4）；（5）B。
三．计算题（共4小题，满分45分）
13．【解答】解：（1）开始活塞处于平衡状态，
由p1S＝p0S+mg。
代入数据解得，p1＝1.1×105Pa。
（2）封闭气体发生的等压膨胀
由
解得，T2＝360K。
（3）气体体积增大对外做功，W＝p1S Δh＝17.6J。
则：ΔU＝﹣W+Q。
解得ΔU＝82.4J。
答：（1）开始时封闭气体的压强p1＝1.1×105Pa。
（2）活塞停止上升时容器内气体的温度T2＝360K。
（3）此过程密闭气体内能的增加量ΔU＝82.4J。
14．【解答】解：（1）由题意可知线圈转动的转速n＝300r/min＝5r/s，角速度ω＝2πn＝10πrad/s，
感应电动势的最大值，
从线圈处于中性面时开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsinωt＝50sin10πt（V）；
（2）交流电的电动势最大值为50V，周期
则一个周期内的感应电动势随时间变化的图像如图所示：
；
（3）当时，感应电动势的瞬时值。
答：（1）感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsinωt＝50sin10πt（V）；
（2）感应电动势随时间变化的图像如图所示：
；
（3）感应电动势的瞬时值。
15．【解答】解：（1）在第一象限中，小球a做匀变速曲线运动。水平方向做匀加速直线运动，设加速度大小为ax，经过t1时间到达P点，由运动学公式v0＝axt1
由牛顿第二定律
竖直方向做竖直上抛运动，加速度为﹣g，由运动学公式0＝v0﹣gt1
联立得
（2）小球a、b在P点发生弹性碰撞，设碰后两球速度分别为va、vb，规定竖直向上为正方向，由动量守恒
由能量守恒
联立可得，
由小球a在竖直方向上做竖直上抛运动，则P点纵坐标为
则P点的坐标为（0，）；
小球b在第二象限做平抛运动，则M点的横坐标为
则M点的坐标为（，0）。
（3）由（2）可得，小球b进入磁场时水平方向和竖直方向的速度分别为（方向水平向左），vy＝gt1＝v0（方向竖直向下）
小球b进入磁场时，受到洛伦兹力及重力，将速度分解，水平向右的大小为vx'速度和方向与x轴负方向成θ，大小的速度。其中qBvx'＝mg，
则，，
即粒子在磁场的运动可分解为水平向右的匀速直线运动和入射速度为，方向与x轴负方向夹角为的在磁场中的匀速圆周运动，由可得，此匀速圆周运动的半径
则小球b第一次在磁场中运动离x轴最远距离为hm＝R+Rcosθ
此时小球b的速度最大，为vm＝v'+vx'
代入数据解得：hm，vm
答：（1）电场强度的大小为；
（2）P点和M点的位置坐标分别为（0，），（，0）；
（3）若，小球b第一次在磁场中运动离x轴最远距离为，最大速度为。
16．【解答】解：（1）根据法拉第电磁感应定律E＝Bdv，根据闭合电路欧姆定I，根据安培力F＝BIL
当杆的速度达到最大时，安培力
杆受力平衡，故F﹣μmg﹣F安＝0
所以，解得v＝2.97m/s
（2）对杆，由动能定理有：
系统总的焦耳热：Q＝WA
故电阻R产生的焦耳热：
联立得：，解得，QR＝0.431J
答：（1）杆的最大速度为2.97m/s；
（2）通过电阻R的焦耳热为0.413J。
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