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2023-2024学年陕西省天一大联考高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A. 分子间的距离越小，分子势能越小
B. 用打气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间斥力变大
C. 分析布朗运动可知，颗粒越大、温度越高，布朗运动越剧烈
D. 气体温度越高，气体中速率大的分子所占比例越大，气体的平均速率越大
2.如图所示，一质量为的足球以大小为的水平速度向右入网，与网接触时间后速度变为零。重力加速度为，则网对球的平均水平作用力大小为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，有一电荷均匀分布的带正电固定绝缘细圆环，圆心为，现有一带电粒子重力不计从轴线上点由静止释放，粒子沿轴线恰好运动到点。粒子从点运动到点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 粒子带正电 B. 电场力先做正功后做负功
C. 粒子的加速度先增大后减小 D. 粒子的电势能先增大后减小
4.如图所示，理想变压器原线圈的匝数为匝，原线圈、两端的电压随时间变化的关系式为。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，将“，”的交流卤素灯非纯电阻接在副线圈两端能正常工作，则( )
A. 副线圈的匝数为匝 B. 电压表的示数为
C. 流过卤素灯的电流为，周期为 D. 卤素灯的电阻为
5.如图所示，中空的玻璃球内径为，外径为，球心为，用激光水平向右照射球心所在的竖直截面，是沿水平方向的直径。当光束从点射入时，光束在内界面发生全反射后从点射出，已知点到的竖直距离，平行于，光在真空中传播的速度为，不考虑多次反射，下列说法正确的是( )
A. 玻璃球的折射率为 B. 光在玻璃球中传播的路程为
C. 光在玻璃球中传播的时间为 D. 出射光线方向水平向右
6.某条输电线路简化图如图所示，发电厂的输出电压为，升压变压器原副线圈的匝数比为，用户获得的电压为，降压变压器原副线圈的匝数比为。现进行输电线路改造，在保持输送的总电功率、输出电压、输电线电阻、用户获得的电压都不变的条件下，采用更高的电压输电，即提高输电电压，则( )
A. 输电线上损失的功率减小 B. 应增大升压变压器原副线圈的匝数比
C. 应减小降压变压器原副线圈的匝数比 D. 用户得到的电功率减小
7.如图所示，两波源和分别位于均匀介质中轴的原点和的点。两波源产生的简谐横波分别沿轴正、负方向传播，波速均为，两波源的振动图像如图所示。则( )
A. 处合振动振幅为 B. 处合振动振幅为
C. 处合振动振幅为 D. 处合振动振幅为零
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.某种透明材质做成的四棱柱的横截面如图所示。一光束从点垂直射入棱镜，经两次全反射从点垂直射出。该材质的折射率可能是( )
A. B. C. D.
9.水平弹簧振子的振动图像如图所示。已知振动过程中弹性势能与小球位移的关系为，时刻小球的速度为。下列说法正确的是( )
A. 小球振动周期为 B. 小球振动的频率为
C. 时刻小球速度为 D. 小球振动方程为
10.如图所示，点是一个粒子源，能在平面内沿着各个方向均匀、持续地发射电荷量为、质量为、速度大小恒定的带正电粒子。半圆形区域内以及水平线以下存在垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场。半圆形区域半径为，圆心为，粒子从边界射出磁场的最远位置为点，、之间的距离为，则( )
A. 有三分之二的带电粒子射出磁场
B. 从圆弧边界射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为
C. 粒子源发射粒子的速度大小为
D. 从点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
11.用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下：
A.将纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液
B.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴溶液的体积
C.向浅盘中倒适量的水，并向水面均匀地撒入爽身粉
D.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓
E.把玻璃板放在坐标纸上，根据数格子法估算出薄膜的面积坐标纸中正方形小方格的边长为
F.按照得到的数据，计算出油酸分子的直径
如图所示为描出的油酸膜轮廓，油酸膜的面积约为__________保留位有效数字。
已知滴油酸酒精溶液的体积为，估算油酸分子的直径约为__________保留位有效数字。
某同学在用油膜法估测油酸分子的直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于___________填选项序号。
A.配制好的油酸酒精溶液放置时间过长
B.爽身粉撒得太多，导致油酸没有充分散开
C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D.计算每滴体积时，的溶液滴数多数了一滴
12.某同学用伏安法测量一小灯泡的电阻，小灯泡额定电压为，实验所用电压表内阻很大，分别用图和图两个电路图实验，得到的图像如图所示。该同学选择电路图__________填“”或“”时，小灯泡电阻的测量值比较准确，对应的图像应是图线__________填“”或“”，当小灯泡正常发光时电阻为__________。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图所示，光滑的圆弧槽静止在光滑水平面上，圆弧槽的最低点与光滑水平面相切，其半径为。在水平面上有一质量为的小球处于静止状态，其左边连接着轻质弹簧。现将一质量也为的小球从圆弧槽最高点由静止释放，小球和小球均可视为质点，圆弧槽质量，重力加速度为，不计一切摩擦和空气阻力，求：
圆弧槽的最终速度大小；
弹簧的最大弹性势能；
小球的最终速度大小。
14.如图所示为某种透明材料制作的鱼缸的截面图，缸内水面宽度等于水的深度，一束红色激光以的入射角射到水面的中点，进入水中后照射到缸壁上的一点未画出，在点恰好发生全反射，被反射的光束再照射到缸底上的点未画出。已知鱼缸壁材料的折射率跟缸内水的折射率相同，求：
鱼缸壁材料的折射率；
点与的距离。
15.如图所示，水平粗糙金属导轨与足够长倾斜光滑金属导轨连接，不计导轨电阻。倾斜金属导轨与水平面的夹角为，水平导轨的间距为，倾斜导轨的间距为，两导轨之间的存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小都为，方向如图所示。导体棒的质量为、长度为、阻值为；导体棒的质量为、长度为、阻值为，棒静止在水平导轨上，在倾斜导轨上由静止释放，两棒始终与导轨接触良好，棒始终静止在水平导轨上，重力加速度为。
求棒最终稳定运动时的速度大小；
求棒受到的最大摩擦力的大小及方向；
若棒从静止释放经时间速度达到稳定，求棒在时间内的位移大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.分子间的距离小于，距离越小，分子势能越大，故A错误；
B.用气筒给自行车打气，越打越费劲，是因为内外气体的压强差造成的，故B错误；
C.分析布朗运动可知，颗粒越小、温度越高，布朗运动越剧烈，故C错误；
D.气体温度越高，气体中速率大的分子所占比例越大，气体的平均速率越大，故D正确；
故选D。
2.【答案】
【解析】取向右为正方向，根据动量定理可知
解得
故选D。
3.【答案】
【解析】A、粒子从轴线上点由静止释放后向右运动，说明受到的电场力向右，是吸引力，根据异种电荷相互吸引可知粒子带负电，故A错误；
B、从到，粒子受到的电场力向右，电场力做正功，从到，粒子受到的电场力向左，电场力做负功，故B正确；
C、粒子在点受到的电场力为零，从到，电场力可能先增大后减小，也可能一直减小，则加速度可能先增大后减小，也可能一直减小，
从到，电场力可能先增大后减小，也可能一直增大，则加速度可能先增大后减小，也可能一直增大，故C错误；
D、电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】【分析】本题以变压器为情景，考查交变电流和变压器，考查考生的科学思维。对于变压器问题，要知道理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，电流比等于匝数的反比，原副线圈功率相等。
【解答】
A、由题意可知副线圈两端电压，变压器的输入电压为，根据，副线圈的匝数为匝，A错误
B、根据，得电压表的示数为，B错误
C、根据原线圈电压的表达式可知，交流电的频率为，周期为，C正确
D、卤素灯不是纯电阻，电阻不等于，D错误。
5.【答案】
【解析】
A、光路图如图所示，根据几何关系可知，，玻璃球的折射率为，A错误
、光在玻璃球中传播的速度，在玻璃中传播的距离为，传播时间为，、C错误
D、根据光的折射定律作出的光路图知出射光线水平向右，D正确。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题以远距离输电为情景，考查变压器和远距离输电，考查考生的物理观念、科学思维和科学态度与责任。变压器电压之比等于匝数之比电流减小则输电线上损失的功率减小在远距离输电中，输电导线上功率有损耗，输电功率不变时，输电线上损失的功率减小，用户得到的电功率增大，据此分析答题。
【解答】
B、根据，要增大输电电压，应减小升压变压器的匝数比，B错误
A、输电电流减小，输电线上损失的功率减小，A正确
C、增大，，要保持用户获得的电压不变，应增大降压变压器的匝数比，C错误
D、输电线上损失的功率减小，用户得到的电功率增大，D错误。
7.【答案】
【解析】两列波的波长均为
两振源的振动方向相反，则
A.因 处到两波源的距离之差为等于波长的倍，可知该点振动减弱，则该处的合振动振幅为零，选项A错误；
B. 处到两波源的距离之差为等于半波长的倍，可知该点振动加强，则该处的合振动振幅为，选项B正确；
C. 处到两波源的距离之差为等于波长的倍，可知该点振动减弱，则该处的合振动振幅为零，选项C错误；
D. 处到两波源的距离之差为等于半波长的倍，可知该点振动加强，则该处的合振动振幅为，选项D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】有几何关系可知，发生第二次全反射时，入射角为
发生第一次全反射时，入射角为
根据题意可知，发生全反射的临界角 ，根据临界角与反射率的关系可知
解得
故选CD。
9.【答案】
【解析】小球的振幅为，位移与时间为正弦函数关系，则有
根据图像数据可知
解得
当位移为时有
解得
则
频率为
小球振动方程为
故B正确，AD错误。
C.根据题意可知最大弹性势能为
时刻小球的位移为
可知此时弹性势能为
时刻小球的速度最大，此时弹性势能为零动能最大
根据机械能守恒有
时刻有
解得
故C正确。
故选BC。
10.【答案】
【解析】C.粒子从边界射出磁场的最远位置为点，、之间的距离为 ，可知
，
解得
故C正确：
D.从点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为
故D错误；
B.从圆弧边界射出磁场的粒子对用圆心角为，在磁场中运动的时间为
故B正确；
A.根据旋转圆模型，画图可知，经过点的粒子射入方向为左上与水平线成角，经过点的粒子射入方向为左下与水平线成角，所以有六分之五的带电粒子射出磁场，故A错误。
故选BC。
11.【答案】



【解析】个小方格的面积为
轮廓包含的小格共有个大于半个格算一个，小于半个格舍去，所以油膜面积约为
由于误差，答案在 之间均可。
一滴油酸分子的体积为
油酸分子的直径为
若配制好的油酸酒精溶液放置时间过长，则酒精挥发，导致实际油酸酒精浓度变大，测量的油酸酒精浓度偏小，测得一滴油酸的体积偏小，直径偏小，A错误；
B.若爽身粉撒得太多，导致油酸没有充分散开，则测量面积偏小，直径偏大，B正确；
C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测量面积偏小，直径偏大，C正确；
D.计算每滴体积时， 的溶液滴数多数了一滴，则测量体积偏小，直径偏小，D错误。
故选BC。
12.【答案】，，
【解析】实验所用电压表内阻很大，若选择图，电压表测量的电压等于小灯泡电压与安培表电压之和，误差较大，所以该同学选择电路图时，小灯泡电阻的测量值比较准确，相同的电流图对应的电压较大，所以对应的 图像应是图线，当时
小灯泡正常发光时电阻为
13.【答案】 ， ； ；
【解析】小球沿着圆弧槽下滑过程中，水平方向动量守恒有
根据机械能守恒有
解得
，
在小球压缩弹簧的过程中，当两球速度相等时，弹簧具有的弹性势能最大，
根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
当弹簧再次恢复原长时两球分离，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
14.【答案】 ；
【解析】设光在点发生折射时的折射角为，如图
则由折射定律有
光在面恰好发生全反射，根据
由几何知识有
联立解得
设 ， ，则有
联立解得
15.【答案】 ； ，方向水平向右；
【解析】棒最终稳定运动时切割磁感线产生感应电动势，则有
产生的感应电流为
所受的安培力为
最终稳定运动受力平衡，则有
解得
对棒受力分析可知
棒匀速运动时棒所受的摩擦力最大，对棒有
得
方向水平向右。
棒速度达到稳定前加速运动的时间为，根据动量定理得
由
解得

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