长沙市重点高中校2022-2023学年高二下学期期中考试
物理
时量：75分钟 满分：100分
得分___________
一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分.每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1.关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A.悬浮微粒的无规则运动并不是液体分子的运动，间接地反映了固体分子运动的无规则性
B.在生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下通过分子的扩散来完成C.分子间的引力和斥力相等时，分子势能一定为零
D.分子间的距离变大时，分子势能可能先变大再变小
2.下列说法不正确的是（ ）
A.非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，所以常见的金属是非晶体
B.同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，天然石英是晶体，而熔化以后再凝固的石英玻璃就是非晶体
C.电冰箱通电后可以从低温物体吸热，向高温物体放热，这不是自发的过程，必须开动冰箱的压缩机，所以没有违背热力学第二定律
D.普朗克假设组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，成功的解释了黑体辐射的实验规律
3.如图所示，宽的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁场方向垂直于纸面向里.现有一群正粒子从点以相同的速率在纸面内沿不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为，则（ ）
A.右边界处有粒子射出
B.右边界处有粒子射出
C.左边界处有粒子射出
D.左边界处有粒子射出
4.“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快效率高等优点，如图是“电磁炮”的原理结构示意图.光滑水平导轨电阻不计，宽为，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，“电磁炮”弹体总质量为，其中弹体在轨道间的电阻为，可控电源的内阻为，电源的电压能自行调节，以保证电源为加速弹体提供的电流恒为，不计空气阻力，则（ ）
A.弹体做加速度越来越小的加速运动
B.弹体从静止加速到经历的时间为
C.弹体从静止加速到，运动的位移为
D.弹体从静止加速到，电源提供的总能量为
5.北京奧运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念.国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（ ）
A.若该发电系统输送功率为，则输电线损失的功率为
B.若该发电系统输送功率为，用户获得电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比为
C.若用户消耗功率减少，则升压变压器输出电压减小
D.若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压增大
6.如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器）、定值电阻、电容器（电容为，原来不带电）和开关相连.整个空间充满了磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向外的匀强磁场.一质量为、电阻不计的金属棒横跨在导轨上.已知电源电动势为、内阻为，不计导轨的电阻.当接1，滑动变阻器调到某一阻值时，金属棒在磁场中恰好保持静止.当接2后，金属棒从静止开始下落，下落距离时达到稳定速度.重力加速度为，下列正确的是（ ）
A.当接1时，滑动变阻器接入电路的阻值
B.当接2时，金属棒达到稳定时的速度大小为
C.当接2时，金属棒从静止开始到刚好达到稳定速度所经历的时间为
D.若将棒由静止释放的同时将接到3，经过时间'，电容器的带电量为
二、多选题（本大题共4小题，共20分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.）
7.下列说法正确的是（ ）
A.如图1所示实验表明，大量的豆粒对秤盘的频繁碰撞对秤盘产生了一个持续的均匀的压力
B.如图2所示，“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，是因为吸收了察觉不到的空气的能量，才能使小鸭能够持续工作下去
C.如图3所示，水黾可以停在水面是因为水黾的密度比水小，所以能漂浮在水面上
D.如图4所示，水不浸润玻璃，所以在细管中液面会上升，水浸润塑料，所以在细管中液面会下降
8.如图甲所示为电磁继电器自动双向开关，当中通过的电流较小时，电磁铁磁性弱，A与B接线柱接通；当中通过的电流增大到一定数值时，C与B接线柱接通.图乙为应用电磁继电器和光敏电阻实现路灯自动开、关的电路图，虚线框内为电磁继电器接入电路时的符号（M、N两接线柱分别与电磁继电器中接线柱A或C连接）.R为光敏电阻（光敏电阻阻值随光照强度增大而减小），为可调电阻，为保护电阻.开关S闭合，在光线暗时对路灯L供电，光线亮时对路灯L断电并同时接通LED.下列说法中正确的是（ ）
A.为使电路正常工作，图甲中电磁继电器的C接线柱应与图乙中M接线柱连接
B.为更好的节能环保，天色更暗时对路灯自动供电，可将的阻值调小
C.随着电池的使用，电池电动势降低，内阻增大，路灯在天色更（亮）时就会自动供电
D.当LED出现断路故障时，电磁继电器将不能正常工作
9.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C、D后再回到状态A.其中，和为等温过程，和为绝热过程.下列说法正确的是（ ）
A.过程中，气体吸收的热量等于气体对外界做的功
B.过程中，单位时间内单位面积上器壁碰撞的分子数变多
C.过程中，单位时间内单位面积上器壁碰撞的分子数变少
D.过程中气体对外做的功与过程中外界对气体做的功相等
10.如图所示，在坐标系中，第一象限内充满着两个匀强磁场和，为分界线，在磁场中，磁感应强度为，方向垂直于纸面向里；在磁场中，磁感应强度为，方向垂直于纸面向外，点坐标为.一质量为、电荷量为的带正电粒子从点沿轴负方向射入磁场，经过一段时间后，粒子恰能经过原点；不计粒子重力，.则下列说法正确的是（ ）
A.粒子经过点时.速度方向沿轴正方向 B.粒子从到经历的路程与粒子的速度大小无关
C.粒子运动的速度可能为 D.粒子从点运动到点的最短时间为
三、实验题（本大题共2小题，共14分）
11.（6分）某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石宇的体积.
实验步骤：
①将石块装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器连接；
②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积，同时记录对应的传感器数据；
③建立直角坐标系.
（1）在实验操作中，下列说法正确的是_____________.
A.图甲中，传感器为压强传感器
B.在步骤①中，将注射器与传感器连接前，应把注射器活塞移至注射器最右端位置
C.操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变
D.若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，应立即将活塞插入注射器继续实验
（2）为了在坐标系中获得直线图像，若取轴为，则轴为_________________（选填“”或“”）.
（3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到图像如图乙所示（、已知），若传感器和注射器连接处的软管容积为，则石块的体积为________________.
12.（8分）小明用实验观测光电效应现象，已知普朗克常量.
（1）实验中加入反向电压，探究遏止电压与入射光频率的关系，请同学们在图甲中把电路图补充完整；
（2）实验中测得的遏止电压与入射光频率之间的关系如图乙所示，则金属物的截止频率，逸出功________________J（保留3位有效数字）；
（3）如果实验中入射光的频率，则产生的光电子的最大初动能________________J（保留3位有效数字）.
四、计算题（本大题共3小题，13题10分，14题14分，15题18分，共42分）
13.（10分）如图所示，内部带有加热装置的绝热气缸质量为，用绝热活塞封闭一定质量的气体（大小可忽略），用绳将活塞和气缸竖直悬挂在空中，气缸顶部有卡环，气缸内部长为，活塞质量为、面积为，开始气体温度为，活塞到缸底的距离为，加热电阻丝（大小可忽略）的电阻为，启动后电流为，气体缓慢升温，经时间气体温度变为，大气压强为，重力加速度为，活 的厚度不计.求：
（1）当温度升高到时活塞到缸底的距离；
（2）气体温度由升高到的过程中内能的增加量.
14.（14分）如图所示，一个粗细均匀、导热良好的形细玻璃管竖直放置，端封闭，端开口.玻璃管内通过水银柱封闭，两段气体，气体下端浮有一层体积、质量均可忽略的隔热层，各段长度如图所示.已知大气压强，环境温度为.
（1）通过加热器对气体加热，使其温度升高到，求部分气体的长度.
（2）保持气体温度不变，以为轴将玻璃管缓慢旋转至水平状态，则玻璃管内剩余水银柱的总长度为多少
15.（18分）如图所示，间距为的平行光滑导轨由水平部分和倾角为的斜面部分平滑连接而双=成.整个导轨上有三个区域存在匀强磁场，且磁感应强度大小均为，其中Ⅰ区磁场垂直于水平导轨但方向未知，Ⅱ区磁场方向竖直向下，Ⅲ区磁场下边界位于斜面疷端且方向垂直于斜面向下，Ⅰ区宽度足够大，Ⅱ区和Ⅲ区的宽度均为.除Ⅰ区和Ⅱ区之间的导轨由绝缘材料制成外，其余导轨均由电阻可以忽略的金属材料制成且接触良好.两根质量均为、电阻均为的金属棒垂直于水平部分的导轨放置，初始时刻棒静置于Ⅰ区、棒静置于Ⅱ区和Ⅲ区之间的无磁场区.水平导轨左侧接有电源和电容为的电容器，斜面导轨上端接有阻值为的电阻，且斜面上还固定着一根绝缘轻弹簧.当单刀双掷开关S接“1”对电容器充满电后，切换至“2”，电容器连通棒，棒会在Ⅰ区达到稳定速度后进入Ⅱ区，然后与无磁场区的棒碰撞后变成一个联合体，联合体耗时穿越Ⅲ区后继续沿斜面向上运动并把弹簧压缩到最短，然后联合体和弹簧都被锁定，已知锁定后的弹簧弹性势能.不计联合体从水平面进入斜面的能量损失，忽略磁场的边界效应，取.则：
（1）Ⅰ区磁场方向（“竖直向上”或“竖直向下”）和即将出Ⅲ区时联合体所受的安培力大小；
（2）棒通过Ⅱ区时，棒上产生的焦耳热；
（3）电源的电动势.
物理参考答案
一、二选择题（1～6小题，每小题4分；7～10小题，每小题5分，选对但不全得3分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A A D A D AB BC AD BC
4.D 【解析】弹体的有效长度是，安培力大小恒为，故加速度不变，故A错误；动量定理，解得，故B错误；设加速的位移为，由动能定理，解得，故C错误；由能量守恒，电源提供的总能量，由动量定理，解得，故D正确.故选D.
5.A 【解析】对于该系统输入输出功率不变，由于，故原线圈电流为，对于中间线路有，代入数据，解得，则损失的功率为，A正确；根据，代入数据，解得，由A可知，输电线的总电阻两端的电压为，则，又，即有，B错误；由于输入输出功率相同，当用户消耗功率减小时，电流减小，但是，则不变，C错误；当消耗功率增加时，输电线电流变大，输电线的总电阻两端的电压变大，不变，根据可知，变小，又由可知，变小，D错误.故选A.
6.D 【解析】S接到1位置时，有，由平衡条件得：，得：，联立解得：，故A错误；S接到2位置速度恒定时有：，解得：，故B错误；金属棒从静止开始下落，下落距离时达到稳定速度，根据动量定理可得：，即，其中，解得：，故C错误；若将棒由静止释放的同时，将S接到3，则电容器积累的电荷量随金属棒速度的变化关系为，根据动量定理可得，即，将，代入解得：，所以：，，故D正确.
10.BC 【解析】画出粒子的运动轨迹如图：根据几何知识得，故，（图为一个周期的情况）故粒子不可能从磁场中运动经过点，只能从磁场中经过点，A错误；设粒子的入射速度为，用、、、分别表示粒子在磁场中和磁场中运动的轨道半径和周期，则有：，，，，当粒子先在区域中运动，后进入区域中运动，然后从点射出时，粒子从点运动到点所用的时间最短，如图所示，粒子在区域和区域中运动的时间分别为，，故最短时间：，D错误；由几何关系可知，，解得：，由表达式可知，当时，粒子运动的速度为：，故C正确；当速度为时，时间，故路程，与无关，故B正确.
三、实验题（11题6分，12题8分，共14分）
11.（6分，每空2分）（1）AC（2）（3）
【解析】（1）该气体发生等温变化，从注射器的刻度上读出体积，因此传感器为压强传感器，A正确；在步骤①中，将注射器与传感器连接前，应使注射器封住一定量的气体，因此不能将活塞移至注射器最右端，B错误；操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变，C正确；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，气体的量发生变化，因此以上数据全部作废，应重新做实验，D错误.故选AC.
（2）作出的图像为一条直线，根据玻意耳定律，因此轴应为.
（3）设石子体积为，对一定量的气体，根据玻意耳定律可得，
整理得，
可知，故.
12.（8分，每空2分）（1）
（2）
（3）
【解析】（1）图甲中电极A为光电管的阳极，为阴极；
（2）由爱因斯坦光电效应方程及得，，故.结合乙图，当时，所以金属的截止频率，逸出功；
（3）如果实验中入射光的频率，由爱因斯坦光电效应方程得光电子的最大初动能.
四、计算题（本大题共3小题，13题10分，14题14分，15题18分，共42分）
13.（10分）【解析】（1）假设温度为时活塞未到卡环处，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得：解得：，假设成立……………………4分
（2）温度升高到时活塞运动到卡环处，由盖—吕萨克定律得：
解得，故活塞已经运动到卡环处
活塞到达卡环处气体压强为，对气缸受力分析根据平衡得：①
气体对外做功②
外部吸热，由焦耳定律得：③
由热力学第一定律得：④
①②③④联立解得：……………………6分
14.（14分）【解析】（1）假设气体膨胀过程中未到达，膨胀过程中水银不断从口流出但水银柱高度不变，气体、的压强不变，气体体积不变，做等压膨胀，由盖—吕萨克定律：
得，把，，代入，
解得气体的长度变为，则气体右端向右移动，故假设成立……7分
（2）以为轴将玻璃管旋转到水平状态、两部分气体均做等温变化，且压强均变为，由平衡关系可知气体初状态的压强
根据玻意耳定律有
得
对气体，初状态的压强为
根据玻意耳定律有
得
则剩余水银柱的长度………………7分
15.（18分）【解析】（1）电容器充电后，下极板带正电，放电时，通过棒的电流从下至上，棒所受安培力向右，根据左手定则知Ⅰ区磁场方向竖直向上；
出Ⅲ区后根据联合体和弹簧构成的系统机械能守恒得，
代入数据解得，
即将出Ⅲ区时回路的总电阻为，
感应电动势，
则，
则安培力，
联立可得，
代入数据解得……………………6分
（2）穿越Ⅲ区过程中，对联合体由动量定理得：，
其中，
代入数据解得，
两棒碰撞过程
解得，
棒穿越Ⅱ区过程中，等效电路总电阻为，
对棒由动量定理得，
其中，
代入数据解得，
整个回路中产生的焦耳热，
棒的焦耳热，
代入数据得…………………………6分
（3）穿越Ⅰ区过程中，电容器和棒构成回路，最终棒匀速，回路中电流为0，
则，，
电容器放电电量，
对棒由动量定理，
其中，
代入数据解得………………………………6分
