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文档介绍
2017-2018学年北京101中学高二下学期期中考试物理试题 解析版
北京101中学2017-2018学年下学期高二年级期中考试物理试卷 一、单项选择题:本题共13小题。在每小题给出的4个选项中,只有一项是符合题意的。 1. 建立完整电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是( ) A. 法拉第 B. 奥斯特 C. 赫兹 D. 麦克斯韦 【答案】D 【解析】试题分析:法拉第发现了电磁感应定律,奥斯特发现了电流的磁效应,麦克斯韦建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在,赫兹证实了电磁波的存在,D正确; 考点:考查了物理学史 2. 下列说法正确的是( ) A. 物体的温度升高,物体内所有分子热运动的速率都增大 B. 物体的温度升高,物体内分子的平均动能增大 C. 物体吸收热量,其内能一定增加 D. 物体放出热量,其内能一定减少 【答案】B 【解析】试题分析:随着物体温度的升高,物体内分子的平均速率、平均动能增大,但是不是每一个分子的热运动速率都增大,故A 错误B 正确;物体的内能变化是与物体吸热或放热有关,还与做功有关,因此只有吸热或放热,没有说明做功情况,无法判断内能变化,故C、D 均错误。 考点:温度的含义,热力学第一定律。 3. 下列说法正确的是( ) A. 分子之间的引力和斥力大小都随分子间距离的增加而增大 B. 布朗运动是液体分子的无规则运动 C. 液体中的悬浮微粒越小,布朗运动越明显 D. 当分子间距离增大时,分子势能一定增大 【答案】C 【解析】分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增加而减小,如果分子间表现为引力,则距离增大,分子力做负功,分子势能增大,AD错误;布朗运动是固体颗粒的运动,间接反映了液体分子的无规则运动,液体中的悬浮微粒越小,布朗运动越明显,B错误C正确. 4. 已知油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA。若用m表示一个油酸分子的质量,用V0表示一个油酸分子的体积,则下列表达式中正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数,则有:,A错误B正确;由于油酸分子间隙小,所以分子的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数,则有,CD错误. 5. 下列现象中可以说明光是横波的是( ) A. 光的干涉和衍射现象 B. 光的色散现象 C. 光的全反射现象 D. 光的偏振现象 【答案】D 【解析】横波的振动方向与传播方向垂直,纵波的振动方向与波的传播方向在同一条直线上,当横波穿过偏振片时,透射光线的强度和偏振片的透振方向有关,说明光是横波,而干涉与衍射说明光是一种波,对于光的色散与全反射,是光的折射现象,D正确. 6. 下列说法中正确的是( ) A. 光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象 B. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的衍射现象 C. 照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的衍射现象 D. 泊松亮斑是光的干涉现象 【答案】A 【解析】光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象,A正确;标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉,B错误;面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的干涉现象,C错误;泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象,因此属于光的衍射现象,D错误. 7. 如图所示,将一个半圆形玻璃砖置于空气中,当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时,下列情况不可能发生的是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】当光由空气射入半圆形玻璃砖时,折射角应小于入射角,所以A可能发生,B这种情况不可能发生;当光由半圆形玻璃砖射入空气时,若入射角小于临界角,既有反射又有折射,C是可能发生的;当光由半圆形玻璃砖射入空气时,若入射角大于临界角,会发生全反射,光线就不能进入空气,这种情况是可能发生的,D可能发生. 【点睛】当光从一种介质斜射入另一种介质时,要发生反射和折射现象,若光从光密介质进入光疏介质折射时可能发生全反射。光从光疏介质进入光密介质折射时,折射角一定小于入射。根据这些知识进行分析. 8. 如图所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样,甲图为绿光进行实验的图样,乙为换用另一种单色光进行实验的图样,则以下说法中正确的是( ) A. 乙图可能是用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长 B. 乙图可能是用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长 C. 乙图可能是用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短 D. 乙图可能是用红光实验产生的条纹,表明红光波长较短 【答案】A 【解析】乙图中条纹的间距比甲图大,根据双缝干涉的条纹间距公式知,乙图中光的波长较长,且比绿光的波长长。红光的波长比绿光长,紫光的波长比绿光短,A正确. 9. 如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动产生交流电,电动势e随时间t的变化关系如图乙所示,则( ) A. 该交流电的频率为100Hz B. 该交流电电动势的有效值为311V C. t=0.01s时,穿过线框的磁通量为零 D. t=0.01s时,穿过线框的磁通量的变化率为零 【答案】D 【解析】试题分析:该交流电的周期为0.02s,则频率为,选项A错误;该交流电电动势的最大值为311V,选项B错误;t=0.01s时,感应电动势为零,穿过线框的磁通量的变化率为零,穿过线框的磁通量最大,选项C错误,D正确;故选D. 考点:交流电的产生及变化规律. 10. 在探究变压器的两个线圈的电压关系时,某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上,如图所示。线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端,线圈b接小灯泡。他所用的线圈电阻忽略不计。当闭合学生电源的开关时,他发现电源过载(电流过大,超过学生电源允许的最大值)。如果仅从解决电源过载问题的角度考虑,下列采取的措施中,最可能有效的是( ) A. 适当增加线圈b的匝数 B. 适当增加原线圈a的匝数 C. 换一个电阻更小的灯泡 D. 将线圈a改接在学生电源直流输出端 【答案】B 11. 如图所示,矩形线圈abcd位于匀强磁场中,磁场方向垂直线圈所在平面,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。以图中箭头所示方向为线圈中感应电流i的正方向,以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B的正方向,则图中能正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由感应定律和欧姆定律得:,所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率,而B-t图像中的斜率表示,故在2~3s感应电流的值是0~1s的2倍。再由B-t可知,0~1时间内,B增大, 增大,感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外),由楞次定律,则感应电流是逆时针的,因而是负值。所以可判断0~1s为负的恒值;1~2s为零;2~3s为正的恒值,C正确. 【点睛】此类问题不必非要求得电动势的大小,应根据楞次定律判断电路中电流的方向,结合电动势的变化情况即可得出正确结果. 12. 电熨斗能自动控制温度,在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同,图为电熨斗的结构图,电熨斗内部装有双金属片,双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属,若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物,则如何调节调温旋钮( ) 织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 棉麻 熨烫温度 低高 A. 向下 B. 向上 C. 保持原状 D. 不能确定 【答案】B 【解析】由题意知,电熨斗由熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物,就是要求电熨斗在低温易断开,因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属,使双金属片向下弯曲,上下触点脱离,电路断开,因此,应向上调节调温旋钮,双金属片受热时,易使触点分离,所以选B. 点睛:了解电熨斗的工作原理,就明白了如何调温度的问题。 13. 给一定质量、温度为0℃的水加热,在水的温度由0℃上升到4℃的过程中,水的体积随着温度升高反而减小,我们称之为“反常膨胀”。某研究小组通过查阅资料知道:水分子之间存在一种结合力,这种结合力可以形成多分子结构,在这种结构中,水分子之间也存在相互作用的势能。在水反常膨胀的过程中,体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题的下列说法中正确的是( ) A. 水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功 B. 水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 C. 水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功 D. 水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 【答案】D 【解析】试题分析:由于水的温度在升高,故水分子的平均动能增大,所以A、B是不对的;吸收热量的一部分使水分子之间的结构发生了变化,而变化时是需要一定能量的,用来克服原来分子间原来的结合力而做功,故D的说法是正确的。 考点:温度的含义,内能的增加,克服分子间的作用力。 二、多项选择题 14. 下列说法正确的是() A. 气体的压强是气体分子频繁撞击容器壁产生的 B. 气体压强是由于分子间的斥力产生的 C. 一定质量的气体温度不变时,体积减小,压强增大,说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多 D. 热力学温度T与摄氏温度t的关系是T=t+273.15K 【答案】ACD 【解析】气体的压强是气体分子频繁撞击容器壁产生的,而不是由于分子间的斥力产生的,A正确B错误;气体的温度不变则单个分子对器壁的撞击力不变,压强增大,说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多,C正确;热力学温度T与摄氏温度t的关系是T=t+273.15K,D正确. 15. 如图所示,一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光,可知() A. 当它们在真空中传播时,c光的波长最短 B. 当它们在玻璃中传播时,c光的速度最大 C. 若它们都从玻璃射向空气,c光发生全反射的临界角最大 D. 对同一双缝干涉装置,c光干涉条纹之间的距离最小 【答案】AD 【解析】由光路图可知,c光的偏转程度最大,则c光的折射率最大,频率最大,根据知,c光的波长最小,A正确;c光的折射率最大,根据知,c光在玻璃中传播的速度最小,B错误;根据知,c光的折射率最大,则c光发生全反射的临界角最小,C错误;c光的频率最大,则波长最小,根据知,c光干涉条纹之间的距离最小,D正确. 【点睛】光的波长越长,频率越小,折射率越小,这个逻辑关系要掌握,另外需要灵活掌握公式、、. 16. 如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨MN、PQ处于竖直向下的足够大的匀强磁场中,导轨间距为L,导轨的右端接有阻值为R的电阻。一根质量为m,电阻为r的金属棒垂直导轨放置,并与导轨接触良好。现使金属棒以一定初速度向左运动,它先后通过位置a、b后,到达位置c处刚好静止。已知磁场的磁感应强度为B,金属棒通过a、b处的速度分别为va、vb,a、b间的距离等于b、c间的距离,导轨的电阻忽略不计。下列说法中正确的是() A. 金属棒运动到a处时的加速度大小为 B. 金属棒运动到b处时通过电阻的电流方向由Q指向N C. 金属棒在a→b过程与b→c过程中通过电阻的电荷量相等 D. 金属棒在a处的速度va是其在b处速度vb的倍 【答案】BC 【解析】金属棒运动到a处时,有,安培力,由牛顿第二定律得加速度:,A错误;金属棒运动到b 处时,由右手定则判断知,通过电阻的电流方向由Q指向N,B正确;金属棒在a→b过程中,通过电阻的电荷量,同理,在b→c的过程中,通过电阻的电荷量,由于,可得,C正确;在b→c的过程中,对金属棒运用动量定理得,而,解得:,同理,在a→c的过程中,对金属棒运用动量定理得,而,解得,因,因此,D错误. 【点睛】如图所示,在电磁感应中,电量q与安培力的冲量之间的关系,如图所示,以电量为桥梁,直接把图中左右两边的物理量联系起来,如把导体棒的位移 和速度联系起来,但由于这类问题导体棒的运动一般都不是匀变速直线运动,无法直接使用匀变速直线运动的运动学公式进行求解,所以这种方法就显得十分巧妙,这种题型难度最大。 三、实验题 17. 在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A,N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为X。 (1)从图中数得X=____________。 (2)用以上字母表示油酸分子的大小d=_____________。 【答案】 (1). 57-63 (2). 【解析】(1)在围成的方格中,不足半个舍去,多于半个的算一个,从图中数得油膜占有的小正方形个数为X=62; (2)由题意可知,一滴这种纯油酸的体积为,油膜的面积为,由于形成单分子油膜,则油膜的厚度即为油酸分子的直径为. 18. 在做“测定玻璃的折射率”的实验中,先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,插上大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像。如图所示,aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线,该光线与界面aa'交于O点,MN表示法线。 (1)请画出玻璃砖中的折射光线______________,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2; (2)该玻璃砖的折射率可表示为n=________。(用θ1和θ2表示) 【答案】 (1). (2). 【解析】(1)由于P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,故通过P1、P2的光线折射后通过P3、P4,作出光路图,如图所示: ②根据折射定律,玻璃砖的折射率为; 19. “用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,已知双缝与屏的距离为L,双缝间距为d。 (1)如图乙所示,移动测量头上的手轮,使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心,此时手轮上螺旋测微器的读数如图丙所示,x1=_______ 。转动测量头,使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心,此时手轮上螺旋测微器的读数x2为6.740mm。 (2)已知双缝与屏的距离为L=0.9m,双缝间距为d=0.3mm。利用测量数据,计算出波长λ=_________nm; (3)对于某种单色光,为增加相邻亮纹间的距离,可采取______________或_________________的方法。 【答案】 (1). x1=1.700mm (2). λ=560nm (3). 增大L (4). 减小d 【解析】(1)螺旋测微器的读数为; (2)根据公式,解得; (3)根据知为增加相邻亮纹间的距离,可采取减小双缝间距离d,或增大双缝到屏的距离L. 四、计算题:解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,直接写出最后答案的不得分。 20. 如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10Ω,线圈位于磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OOˊ以角速度ω=400rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求: (1)线圈中感应电流的最大值; (2)线圈转动过程中电阻R的发热功率; (3)从线圈经过图示位置开始计时,经过周期时间通过电阻R的电荷量。 【答案】(1)Im=3.0A(2)P=405W(3)7.5×10-3C 【解析】试题分析:(1)线圈产生感应电动势的最大值:。 根据闭合电路欧姆定律可知,线圈中感应电流的最大值: 解得:。 (2)通过电阻R的电流的有效值 : 线圈转动过程中电阻R的热功率 : 解得:。 (3)根据法拉第电磁感应定律有: 根据闭合电路欧姆定律有: 解得:。 考点:交流发电机及其产生正弦式电流的原理;正弦式电流的图象和三角函数表达式 【名师点睛】本题关键是要能够区分交流的有效值、瞬时值、最大值和平均值,求解电表读数用有效值,求解电量用平均值。 21. 如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10kW,输出电压为400V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损耗,使用2kV高压输电,最后用户得到“220V,9.5kW”的电能,求: (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比; (2)输电线路导线电阻R; (3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。 【答案】(1)1∶5(2)20 Ω(3)95∶11 【解析】试题分析:(1)升压变压器的原副线圈的匝数比为:。 (2)输电线上的电流为:,输电线电阻:。(3)降压变压器原线圈电压:,故降压变压器原副线圈的匝数比为:。 考点:远距离输电 【名师点睛】本题关键是明确远距离输电的原理,然后根据变压器的变压比公式和功率表达式列式分析。 22. 如图所示,两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,顶部接有一阻值R=3Ω的定值电阻,下端开口,轨道间距L=1m。整个装置处于磁感应强度B=4T的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向上。质量m=1kg的金属棒ab置于导轨上,ab在导轨之间的电阻r=1Ω,电路中其余电阻不计。金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨,且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2。 (1)求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm; (2)求金属棒ab沿导轨向下运动过程中,电阻R上的最大电功率PR; (3)若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中,电阻R上产生的焦耳热总共为1.5J,求流过电阻R的总电荷量q。 【答案】(1)0.5m/s(2)0.75W(3)2.125C 【解析】(1)金属棒由静止释放后,沿斜面做变加速运动,加速度不断减小,当加速度为零时有最大速度。有, 解得; (2)金属棒以最大速度匀速运动时,电阻R上的电功率最大,此时, 解得; (3)设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中,沿导轨下滑距离为x, 由能量守恒定律; 根据焦耳定律 根据,解得。 【点睛】释放金属棒后,金属棒受到重力、支持力、安培力、滑动摩擦力四个力作用,由于棒的速度增大,导致感应电流增大,从而阻碍导体运动的安培力也增大,所以加速度减小.当加速度减小为零时,棒的速度达到最大,写出平衡式,结合感应电动势、欧姆定律、安培力的式子,就能求出最大速度.棒做匀速直线运动时,电流最大,消耗的电功率最大,由电功率的式子可以求出电阻R上的最大电功率PR.由于已知金属棒在整个过程中产生的热量,则电阻R 上产生的热量能够求出,从而知道机械能的减小量,由于动能的增量能算出,则棒减小的重力势能可以求出.那么就能表示出磁通量的改变量、平均感应电动势、乃至平均感应电流,于是通过导体的电荷量就能求出(时间△t最后消掉).本题的关键是第三问,求电量问题往往是用平均值来进行计算.由能量守恒求出重力势能的减少量,从而能求出磁通量的变化量. 23. 在长期的科学实践中,人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法,其中一种能量是势能。势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。 如图所示,a、b为某种物质的两个分子,以a为原点,沿两分子连线建立x轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零,则作出的两个分子之间的势能Ep与它们之间距离x的Ep-x关系图线如图所示。 (1)假设分子a固定不动,分子b只在ab间分子力的作用下运动(在x轴上)。当两分子间距离为r0时,b分子的动能为Ek0(Ek0查看更多
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