2020版高二物理下学期期中试题(含解析) (I).doc

2020版高二物理下学期期中试题(含解析) (I)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，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. m=NAM B. m=MNA C. V0=MNA D. V0=NAM【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：m=MNA，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V0=VmolNA=MNA=MNA，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x=Ld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100HzB. 该交流电电动势的有效值为311VC. 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】B11. 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：I=ER=Rt=SRBt，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Bt，故在23s感应电流的值是01s的2倍。再由B-t可知，01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01s为负的恒值；12s为零；23s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=cf知，c光的波长最小，A正确；c光的折射率最大，根据v=cn知，c光在玻璃中传播的速度最小，B错误；根据sinC=1n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x=Ld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v=cn、sinC=1n、x=Ld16. 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B2L2vamRB. 金属棒运动到b处时通过电阻的电流方向由Q指向NC. 金属棒在ab过程与bc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2倍【答案】BC【解析】金属棒运动到a处时，有E=BLva，I=ER+r，安培力F=BIL=B2L2vaR+r，由牛顿第二定律得加速度：a=Fm=B2L2vamR+r，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ab过程中，通过电阻的电荷量q1=It=ER+rt=1R+r，同理，在bc的过程中，通过电阻的电荷量q1=It=ER+rt=2R+r，由于1=2，可得q1=q2，C正确；在bc的过程中，对金属棒运用动量定理得B2L2vR+r=0mvb，而vt=lbc，解得：vb=B2L2lbcmR+r，同理，在ac的过程中，对金属棒运用动量定理得B2L2vR+r=0mva，而vt=lac，解得va=B2L2lacmR+r，因lac=2lbc，因此va=2vb，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). VANXa2【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V0=AVN，油膜的面积为S=Xa2，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d=V0S=AVNXa218. 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1和折射角2；（2）该玻璃砖的折射率可表示为n_。（用1和2表示）【答案】 (1). (2). sin1sin2【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：根据折射定律，玻璃砖的折射率为n=sin1sin2；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=_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). =560nm (3). 增大L (4). 减小d【解析】（1）螺旋测微器的读数为x1=1.5mm+20.00.01mm=1.700mm；（2）根据公式x=x2x13=Ld，解得=x2x1d3L=6.7401.7001030.310330.9=560nm；（3）根据x=Ld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=10，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=90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OO以角速度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14周期时间通过电阻R的电荷量。【答案】（1）Im=3.0A（2）P=405W（3）7.510-3C【解析】试题分析：（1）线圈产生感应电动势的最大值：Em=nBabbc=300V。根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值：Im=EmR+r解得：Im=3.0A。（2）通过电阻R的电流的有效值 ：I=Im2线圈转动过程中电阻R的热功率 ：P=I2R解得：P=405W。（3）根据法拉第电磁感应定律有：E=nt=nBSt根据闭合电路欧姆定律有：I=ER+r=nBS(R+r)t解得：q=It=7.5103C。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n1n2；（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n3n4。【答案】（1）15（2）20 （3）9511【解析】试题分析：（1）升压变压器的原副线圈的匝数比为：U1U2=n1n2=4002000=15。（2）输电线上的电流为：I=PU2=100002000=5A，输电线电阻：R=P损I2=50025=20。（3）降压变压器原线圈电压：U3=U2IR=2000520=1900V，故降压变压器原副线圈的匝数比为：n3n4=U3U4=1900220=9511。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=37的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R=3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=1，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=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vm。有mgsinmgcos+F安=0，F安=BIL，I=ER+r，E=BLvm解得vm=0.5m/s；（2）金属棒以最大速度vm匀速运动时，电阻R上的电功率最大，此时PR=I2R，解得PR=0.75W；（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mgxsin=mgxcos+QR+Qr+12mvm2；根据焦耳定律QRQr=Rr根据q=It=ER+rt=BLxR+r，解得q=2.125C。【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（Ek0Ep0）。求a、b分子间的最大势能Epm；（2）利用图，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围。【答案】（1）Epm =Ek0-Ep0（2）x=x2-x1【解析】（1）当b分子速度为零时，此时两分子间势能最大，根据能量守恒，有Epm=Ek0-Ep0；（2）由Ep-x图线可知，当两分子间势能为Epm时，b分子对应x1和x2两个位置坐标，b分子的活动范围x=x2-x1，如图所示。