【物理】福建省晋江市养正中学2019-2020学年高二下学期期中考试（线上）试题（解析版）

【物理】福建省晋江市养正中学2019-2020学年高二下学期期中考试（线上）试题（解析版）

‎2020年春高二（下学期）期中考（线上考）物理试卷 一、单项选择题（共8个小题，每小题4分，共32分。）‎ ‎1.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 当磁通量为零时，感应电动势也为零 B. 当磁通量减小时，感应电动势也减小 C. 当磁通量等于0.5m时，感应电动势等于0.5Em D. 角速度等于Em/m ‎【答案】D ‎【解析】A．当磁通量为零时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，A错误 BC．磁通量变化率的大小决定感应电动势大小，与磁通量变化无关，BC错误；‎ D．最大感应电动势为，最大磁通量，所以 解得：‎ D正确 ‎2.如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期的前三分之一周期内电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为(　　)‎ A. 7.5V B. 8V C. V D. V ‎【答案】C ‎【解析】取一个周期进行分段，在0-1s 是正弦式电流，则电压的有效值等于3V．在1s-3s是恒定电流，则有效值等于9V．则在0-3s内，产生的热量 解得：‎ A．7.5V，与结论不相符，选项A错误；B．8V，与结论不相符，选项B错误；‎ C．V，与结论相符，选项C正确；D．V，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎3.如图所示，理想变压器的原线圈接入的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V,880W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知(　　)‎ A. 原、副线圈的匝数比为50:1 B. 交变电压的频率为100Hz C. 副线圈中电流的有效值为4A D. 变压器的输入功率为880W ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论．‎ 解：输入电压的有效值为11000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于220 V，原副线圈的匝数比小于50：1，故A错误；‎ B、由输入电压的表达式知，f=Hz=50 Hz，故B错误；‎ C、副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I=4 A，故C正确；‎ D、变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故D错误．故选C ‎4. 如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（ ）‎ A. 用户用电器上交流电的频率是100Hz B. 发电机输出交流电的电压有效值是500V C. 输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D. 当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失功率减小 ‎【答案】D ‎【解析】由题图乙知交变电流的周期为s，设频率为 Hz，A选项错误；发电机输出的最大电压为500V，故B选项错误；输电线的电流由负载决定，故C选项错误；当用户的用电器的总电阻增大时，输出的电流减小，故输电线上损耗的功率减小，故D选项正确．‎ ‎5.下列说法正确的是（　　）‎ A. 1g水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多 B. 布朗运动就是物质分子的无规则热运动 C. 一定质量的理想气体压强增大，其分子的平均动能一定增加 D. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是气体分子的无规则的热运动造成的 ‎【答案】D ‎【解析】A．1摩尔水的质量为18g，则1g水的物质的量为 则1g水的分子数目为个 远大于地球上的总人口60亿，选项A错误；‎ B．布朗运动是固体颗粒无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，选项B错误；‎ C．根据理想气体状态方程，一定质量的理想气体压强增大，温度不一定增加，而温度是分子热运动平均动能的标志，故分子的平均动能不一定增加，选项C错误；‎ D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子的无规则的热运动造成的，选项D正确。故选D。‎ ‎6.关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）‎ A. 气体吸热后温度一定升高 B. 对气体做功，气体内能一定发生改变 C. 理想气体等压膨胀过程一定放热 D. 如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 ‎【答案】D ‎【解析】A．物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能可能不变，所以气体吸热后温度不一定升高，选项A错误；‎ B．做功和热传递都能改变内能，若对气体做功，物体同时释放热量，则内能可能不变，选项B错误；‎ C．根据理想气体的状态方程可知，理想气体等压膨胀过程中压强不变，体积增大则气体的温度一定升高，所以气体的内能增大；气体的体积增大对外做功而内能增大，所以气体一定吸热，选项C错误；‎ D．根据热平衡定律可知，如果两个系统分别与状态确定第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，选项D正确。故选D。‎ ‎7.一定质量的理想气体，由初始状态A开始，状态变化按图中的箭头所示方向进行，最后又回到初始状态A，对于这个循环过程，以下说法正确的是（　　）‎ A. 由A→B，气体的分子平均动能增大，放出热量 B. 由B→C，气体分子数密度增大，内能减小，吸收热量 C. 由C→A，气体的内能减小，放出热量，外界对气体做功 D. 经过一个循环过程后，气体内能可能减少，也可能增加 ‎【答案】C ‎【解析】A．根据图象可以知道，A→B，气体的压强体积都变大， PV的乘积变大，根据可知气体的温度升高，所以气体的分子平均动能增加；温度升高则内能增加，而体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律知气体要吸收热量，选项A错误；‎ B．由B→C，气体做的是等容变化，分子数密度不变；等容变化，压强减小，温度降低，内能减小；体积不变，，内能减小，气体放出热量；选项B错误；‎ C．C→A过程，气体做的是等压变化，体积减小，根据可知温度降低，则气体内能减小，体积减小则外界对气体做功，根据热力学第一定律知气体放出热量，选项C正确；‎ D．经过一个循环过程后，回到A点，温度跟初始温度相同，则内能不变，选项D错误。‎ 故选C。‎ ‎8.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3，输电线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想的电流表，电源电压大小不变．开始时开关S接通，当S断开时，以下说法正确的是 A. 原线圈两端P、Q间的输入电压减小 B. 等效电阻R上消耗的功率变大 C. 原线圈中电流表示数变小 D. 灯泡L1和L2变亮 ‎【答案】CD ‎【解析】电流表是理想的电流表，所以原线圈两端P、Q间的输入电压不变，所以A错误．当S断开后，副线圈上的总电阻增大，电流减小，所以输出功率变小，原线圈电流变小，输电线上电压损失减小，电阻R上的电压减小，功率变小，总的输出电压不变，所以灯泡L1和L2两端电压增大，变亮，故B错误，CD正确．故选CD．‎ 二、多项选择题 ‎9.两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0．相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（）‎ A. 在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小 B. 在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能减小 C. 在r＝r0时，分子势能最小，动能最大 D. 在r＝r0时，分子势能为零 ‎【答案】AC ‎【解析】A．r0为分子间的平衡距离；大于平衡距离时分子间为引力，小于平衡距离时，分子间为斥力； r大于平衡距离，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；‎ B．当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增加，故B错误；‎ C．由以上分析可知，当r等于r0时，分子势能最小，动能最大，故C正确；‎ D．但是由于分子势能的零势能面是人为确定的，故r等于r0时，分子势能不一定为零，故D错误．‎ ‎10.氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是( )‎ A. 图中虚线对应于氧气分子平均动能较大的情形 B. 图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 C. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 D. 与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 ‎【答案】B ‎【解析】AB．由图可以知道,具有最大比例的速率区间， 时对应的速率大，说明实线为的分布图像，对应的平均动能较大，故A错误；B正确；  C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例,但无法确定分子具体数目，故C错误； D．与 时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，故D错误；故选B．‎ ‎11. 用如图所示的实验装置来研究气体等体积变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入一定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变（ ）‎ A. 将烧瓶浸入热水中时，应将A管向上移动 B. 将烧瓶浸入热水中时，应将A管向下移动 C. 将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向上移动 D. 将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向下移动 ‎【答案】AD ‎【解析】A、将烧瓶浸入热水中时，气体的温度升高，由于气体的体积不变，所以气体的压强要变大，应将A管向上移动，所以A正确，B错误；‎ C、将烧瓶浸入冰水中时，气体的温度降低，由于气体的体积不变，所以气体的压强要减小，应将A管向下移动，所以C错误，D正确；故选AD．‎ ‎12.如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是 ‎ A. 图示位置线圈中的感应电动势最大，为Em＝BL2ω B. 闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωsin ωt C. 线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝‎ D. 线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝‎ ‎【答案】BD ‎【解析】A.题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；‎ B.线圈所围成闭合电路中产生的感应电动势最大值为：‎ Em＝ BL2ω 故对应的瞬时值表达式为：‎ e＝ BL2ωsin ωt B正确；‎ C.由：‎ q＝‎ 可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量：‎ q＝‎ C错误；‎ D.电阻R上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：‎ Q＝‎ ‎ D正确．‎ 三、计算题 ‎13.一定质量的理想气体,其内能跟温度成正比．在初始状态A时,体积为V0,压强为p0,温度为T0,已知此时其内能为U0．该理想气体从状态A经由一系列变化,最终还回到原来状态A,其变化过程的p-T图如图所示,其中CA延长线过坐标原点,BA在同—竖直直线上．求:‎ ‎(1)状态B的体积;‎ ‎(2)状态C的体积;‎ ‎(3)从状态B经由状态C,最终回到状态A的过程中,气体与外界交换的热量是多少?‎ ‎【答案】(1)V0/3；（2）V0；（3）2p0V0；‎ ‎【解析】①由图可知，从状态A到状态B气体温度为T1=T0为等温变化过程，状态B时气体压强为P1=3P0，设体积为V1，由玻意耳-马略特定律P0V0=P1V1‎ 解得 ‎②由图可知，从状态B到状态C气体压强为P2=P1=3P0为等压变化过程，状态C 时气体温度为T2=3T0，设体积为V2，由查理-盖吕萨克定律 ‎ 解得V2=V0‎ ‎③从状态B到状态C，设外界对气体做功为，‎ 从状态C回到状态A，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，对状态B经状态C回到状态A，内能增加量为△U=0，气体从外界吸收的热量为△Q，内能增加量为△U，‎ 由热力学第一定律△U=Q+W 解得Q=2P0V0，即气体从外界吸收热量2P0V0‎ ‎14.一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞.初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示.用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg.环境温度不变.(保留三位有效数字)‎ ‎【答案】144 cmHg　9.42 cm ‎【解析】设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位.由题给条件得 p1＝p0＋(20.0－5.00) cmHg＝90 cmHg　l1＝20.0 cm①‎ l1′＝(20.0－ ) cm＝12.5 cm②‎ 由玻意耳定律得p1l1S＝p1′l1′S③‎ 联立①②③式和题给条件得：p1′＝144 cmHg④‎ 依题意p2′＝p1′⑤‎ l2′＝4.00 cm＋ cm－h＝11.5 cm－h⑥‎ 由玻意耳定律得p2l2S＝p2′l2′S⑦‎ 联立④⑤⑥⑦式和题给条件得：h≈9.42 cm.‎ ‎15.如图所示，U形管右管横截面积为左管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为26 cm、温度为7℃的空气柱，左、右两管水银面高度差为36 cm，外界大气压为76 cmHg．若给左管的封闭气体加热，使管内气柱长度变为30 cm，则此时左管内气体的温度为多少摄氏度？‎ ‎【答案】98.5℃‎ ‎【解析】设U形管左管的横截面为S，当左管内封闭的气柱长度变为30 cm时，左管水银柱下降4 cm，右管水银柱上升2 cm，即左、右两端水银柱高度差h′＝30 cm 对左管内封闭气体，p1＝p0－h＝40 cmHg p2＝p0－h′＝46 cmHg V1＝l1S＝26S　 V2＝30S T1＝7+273=280 K　 T2＝？‎ 由理想气体状态方程可得 ‎ 可得 T2＝371.5 K=98.5℃ ‎ ‎16.如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p．现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：‎ ‎（1）抽气前氢气的压强；‎ ‎（2）抽气后氢气的压强和体积．‎ ‎【答案】（1）（p0+p）；（2）；‎ ‎【解析】解：（1）设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得 ‎（p10–p）·2S=（p0–p）·S①‎ 得p10=（p0+p）②‎ ‎（2）设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氮气的压强和体积分别为p2和V2，根据力的平衡条件有p2·S=p1·2S③‎ 由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0④‎ p2V2=p0·V0⑤‎ 由于两活塞用刚性杆连接，故 V1–2V0=2（V0–V2）⑥‎ 联立②③④⑤⑥式解得 ‎⑦‎ ‎⑧‎