2022-2023学年江苏省常熟市高二（下）期中物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向。探头可能是( )
A. 感应线圈 B. 热敏电阻 C. 霍尔元件 D. 干簧管
2. 如图所示，某空间中存在磁感应强度随时间变化的以下四种磁场中，能产生电场但不能产生电磁波的是( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示，储罐中有不导电液体，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成电容为的电容器置于储罐中，电容器可通过开关与自感系数为的线圈或电源相连。当开关从拨到开始计时，与构成的回路中产生振荡电流，则时间内( )
A. 线圈中的电流增大 B. 回路中的电流方向为逆时针方向
C. 电容器左极板带正电 D. 电容器极板间的电场强度增大
4. 关于下列四幅图所涉及的物理知识，描述不正确的是( )
A. 由图甲可知，状态的温度比状态的温度高
B. 图乙中当分子间的距离大于时，分子间距变大，分子势能变小
C. 图丙中方解石的双折射现象说明，方解石是各项异性的晶体
D. 图丁中的酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润
5. 图甲是浇花的一种喷壶，图乙是喷壶的切面图，假设喷壶中装有一部分酒精但未装满，里面有一部分大气压为的空气。现将喷壶的盖盖好并密封阀门后，再通过打气筒向喷壶内充入一部分大气压也为的气体，并保持阀门关闭，假设此充气过程中壶内气体温度保持不变。研究的气体可视为理想气体，不考虑酒精的蒸发，下列说法正确的是( )
A. 壶内充入气体，壶内气体的分子的平均动能增加
B. 壶内充入气体的过程越来越吃力是因为气体分子之间存在斥力
C. 从喷壶中喷出的酒精水雾飘在空中后，水雾的运动为布朗运动
D. 阀门打开后壶内气体的压强不断减小
6. 如图是监控汽车安全带使用情况的一种简化报警电路。汽车启动时，开关闭合；驾驶员系好安全带时，开关将断开。是报警指示灯，是蜂鸣报警器，为安装在座垫下方的压敏元件电阻值与所受压力大小成反比，是一种触发开关当、两端电压升高时，、两个端口间将像普通开关一样直接接通，从而连通、所在支路，则( )
A. 当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时，电阻变大，、两端电压升高，指示灯点亮，蜂鸣器报警
B. 当驾驶员坐在座位上启动汽车未系安全带时，电阻变大，，两端口间接通
C. 当驾驶员坐在座位上启动汽车并系上安全带时，、两端电压降低，指示灯熄灭
D. 当驾驶员坐在座位上启动汽车并系上安全带时，、两端口间接通，指示灯熄灭
7. 某同学采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻，为了保证电路中各元件安全，实验结束时，首先应断开( )
A. 导线 B. 导线 C. 开关 D. 导线
8. 如图甲，交流发电机与一理想变压器连接，给“，”的电饭煲和“，”的抽油烟机正常供电，交流发电机的两磁极间视为匀强磁场，内阻不计的线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从中性面开始计时，产生的电动势如图乙所示。所有导线的电阻均不计，交流电流表是理想电表，下列说法正确的是( )
A. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
B. 正常工作时，电饭锅和抽烟机的发热功率之比为：
C. 时，穿过发电机线圈的磁通量为零
D. 电饭锅和抽油烟机同时正常工作时，电流表示数为
9. 如图所示，有一台交流发电机，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总电阻为。的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。设的输入电压一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )
A. 不变，变小 B. 减小，变大 C. 不变，变大 D. 不变，变小
10. 如图，一理想变压器端接交流电源，原线圈匝数为匝，、、阻值相等。则当开关断开时功率为，当闭合时功率为，且：：，则副线圈匝数为( )
A. B. C. D.
第II卷（非选择题）
二、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
11. 在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，有下列实验步骤：
往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴滴在水面上，待油膜形状稳定；
将玻璃板平放在坐标纸上，如图所示坐标格的正方形大小为 ，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小；
将 的油酸溶于酒精中制成 的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入滴，量筒内的溶液增加 ；
将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；
上述步骤中，正确的顺序是________填写步骤前面的数字
完成本实验有三点理想化假设：请将第条补充完整
将油酸分子视为球形；
________________；
油酸分子紧密排列无间隙．
实验得到的油酸薄膜的面积是________保留两位有效数字
实验得到的油酸分子的直径是________保留两位有效数字
某同学在实验中用最终得到的计算结果和大多数同学的计算结果进行比较，数据明显偏小，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是( )
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时，方格的数目少计了个
C.量取的油酸的体积大于
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
三、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
12. 估算法是根据生活和生产中的一些物理数据对所求物理量的数值和数量级大致推算的一种近似方法。在标准状况下，水蒸气的摩尔体积，，水的摩尔质量，水的密度。请进行下列估算：
水蒸气分子的平均间距约为多少？
水分子的直径约为多少？以上结果均保留位有效数字
13. 一圆柱形状汽缸，质量为，总长度为，内有一活塞，质量为，截面积为，活塞与汽缸壁间摩擦可忽略，但不漏气不计汽缸壁与活塞厚度，当外界大气压强为，温度为时，如果用绳子系住活塞将汽缸悬挂起来，如图所示，汽缸内气体柱的高为，取。求：
此时汽缸内气体的压强；
当温度升高到多少摄氏度时，活塞与汽缸将分离。
14. 如图所示，一个半径为的半圆形线圈，以直径为轴匀速转动，转速为，的左侧有垂直于纸面向里与垂直的匀强磁场，磁感应强度为和是两个集流环，负载电阻为，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：
从图示位置起转过转的时间内负载电阻上产生的热量；
从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻的电荷量；
电流表的示数。
15. 磁悬浮铁路是利用电磁系统产生的吸引力或排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在导轨上，利用电磁力进行导向，利用直流电机将电能直接转换成推动列车前进的动能，它清除了轮轨之间的接触，无摩擦阻力，线路垂直负荷小，时速高，无污染，安全，可靠，舒适。其应用具有广泛前景，采用直流电机模式获得驱动力的列车可简化为如下情境：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行的一边长为，轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场，如图乙所示，磁感应强度随到 边界的距离大小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大值为。磁场以速度、列车以速度沿相同的方向匀速行驶，且，从而产生感应电流，金属线框受到的安培力即为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为，轨道宽为，求：
线框在运动过程中所受安培力的最大值；
如图丙所示， 时刻线框左右两边恰好和磁场Ⅰ两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表达式；
从 时刻起列车匀速行驶距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件，故C正确，ABD错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场周围产生电场判断即可。
本题考查麦克斯韦电磁场理论，要求学生明确变化的磁场周围产生电场，变化的电场周围产生磁场。
【解答】
A、根据麦克斯韦的电磁场理论，恒定磁场周围不会产生电场，故错误；
、均匀变化的磁场产生恒定的电场，恒定电场周围不会产生磁场，不能产生电磁波。故正确；
、根据麦克斯韦的电磁场理论，不均匀变化的磁场周围产生不均匀变化的电场，不均匀变化的电场产生不均匀变化的磁场，能产生电磁波，故错误。
3.【答案】
【解析】【详解】．与构成的回路，振荡的周期
电容器电量随时间变化如图所示
在 时间内，即是 时间内，电容器极板上的电荷量增加，电容器在充电，则电流在减小，故A错误；
B.线圈中的电流关系如图所示
在 时间内，即是 时间内，电流顺时针，故B错误；
C.电容器极板上的电荷量反向增加，则电容器左极板带负电，故C错误；
D.根据
解得
电容器极板上的电荷量增加，则场强增大，故D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】【详解】图甲为氧气分子速率分布图像，温度较高时，速率大的分子比例较多，故状态的温度比状态的温度高，故A正确，不符合题意；
B.图乙中当分子间的距离大于 时，分子力表现为引力，分子间距变大，分子力做负功，分子势能增大，故B错误，符合题意；
C.光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现，所以图丙中方解石的双折射现象说明方解石是各项异性的晶体，故C正确，不符合题意；
D.不浸润液滴因为表面张力呈球形，所以图丁中的酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，故D正确，不符合题意。
故选B。
5.【答案】
【解析】【详解】充气过程中壶内气体温度保持不变，分子的平均动能不变，故A错误；
B.壶内充入气体的过程越来越吃力是因为壶内气体压强越来越大，故B错误；
C.从喷壶中喷出的酒精水雾不属于布朗运动，布朗运动人眼看不到，故C错误。
D.将阀门打开后壶内气体膨胀，气体从壶中逸出，壶内气体分子数减小，故压强减小，故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】解：、当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时，开关闭合；驾驶员对座位的压力增大，则电阻变小，根据欧姆定律可得通过的电流增大，则、两端电压升高，、两个端口直接接通，连通、所在支路，指示灯点亮，蜂鸣器报警，故AB错误；
、当驾驶员坐在座位上启动汽车并系上安全带时，开关断开；驾驶员对座位的压力增大，则电阻变小，根据欧姆定律可得通过的电流增大，则、两端电压升高，、两个端口直接接通，但、所在支路短路，指示灯熄灭，蜂鸣器不会报警，故C错误、D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】【详解】为防止变压器原线圈因发生自感现象损坏电压表，实验结束时应先把电压表从电路中断开，故应先断开导线。
故选A
8.【答案】
【解析】【详解】由图乙可知，该发电机产生的交流电的周期为，则圆频率为
发电机的最大值为，所以其瞬时表达式为
即原线圈两端的电压瞬时表达式为：，故 A错误；
B.抽油烟机消耗的电能大部分转化为机械能，所以电饭锅的发热功率大于抽烟机发热功率的倍，故B错误；
C.时刻，变压器原线圈两端电压的瞬时值最大，穿过发电机线圈的磁通量为零，故 C正确；
D、变压器的输出功率为
所以变压器的输入功率也是，发电机电压的有效值
所以电流表的读数
故D错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】【详解】当用户消耗的电功率变大时， 变大，根据 可知， 变大，而输入电压 一定，则 不变。所以 变大， 变大，输电线上电流变大，导线上损失电压变大， ，所以 变小，则 变小，A正确，B错误；
由上述分析可知， 变大， 变大， 变大， 变大，CD错误。
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
变压器中电压与匝数之间的关系，特别注意、是原副线圈两端的电压，不是变压器端的电压；开关断开和闭合前后，只是变压器端的电压保持不变。
【解答】
设副线圈匝数为，当开关断开时，设变压器左边电流为，电压为，右边电流为，电压为，电源电压为，电阻阻值均为，电源电压
，，，，
当开关闭合时，设变压器左边电流为，电压为，右边电流为，电压为，电源电压
，，，，
联立解得
故B正确， ACD错误。
故选B。
11.【答案】 将油酸膜视为单分子油膜
【解析】【详解】“用油膜法估测油酸分子大小”的实验步骤为：求得一滴油酸的体积 准备浅水盘 形成油膜 描绘油膜边缘 计算分子直径。故上述步骤中，正确的顺序是。
本实验有三点理想化假设为：
将油酸分子视为球形；
将油酸膜视为单分子油膜；
油酸分子紧密排列无间隙。
实验得到的油酸薄膜的面积是
一滴油酸酒精混合溶液中油酸的体积为
故实验得到的油酸分子的直径是
根据公式 ，可知出现这种结果的原因可能是公式中的体积偏小或计算的油膜的面积偏大的原因。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，导致油酸体积偏大，测量值偏大，故A错误；
B.计算油酸膜面积时，方格的数目少计了个，导致油膜面积偏小，测量值偏大，故B错误；
C.用移液管量取油酸的体积大于，导致实际油酸的浓度大，实际油酸的体积大，则测量值偏小，故C正确；
D.水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，导致油膜面积偏小，则测量值偏大，故D错误。
故选C。
12.【答案】解：对气体分子来说，由于分子不是紧密排列，分子的体积远小于它所占有的空间的体积，所以分子所占有的空间的体积通常以立方体模型来计算．气体分子间的距离
固体和液体，认为分子紧密排列，通常把分子看作球体；则分子体积为，即：；则分子直径为球体体积公式：
所以
答：水蒸气分子的平均间距约为；
水分子的直径约为。
【解析】物质是由分子构成的，分子很小，分子大小只有百亿分之几米，通常以做单位即纳米来量度．阿伏加德罗常数表示物质中含有的分子数；
微观量的估算：对固体和液体，认为分子紧密排列，通常把分子看作球体；对气体分子来说，由于分子不是紧密排列，上述微观模型不适用，
该题考查的内容都是记忆性的知识点，基础知识，要求对高中部分的知识有准确的记忆．
13.【答案】解：以气缸为研究对象，受力分析，受到重力、外界大气压力，气缸内气体的压力．
根据平衡条件得：
，
温度升高，气缸内气体的压强不变，体积增大，根据气体等压变化方程得：
当活塞与气缸将分离时，气柱的总长度为，代入数据得：
解得：
【解析】能够把力学中的受力分析和平衡知识运用到理想气体变化的问题中，根据题目找出气体的变化的物理量和不变的物理量。
以气缸为研究对象，受力分析，利用平衡即可求出此时封闭气体的压强；
温度升高，气缸内气体的压强不变，体积增大，根据气体方程列出等式求解。
14.【答案】解：转速为，则；
最大感应电动势；，则因只有一半区域内有磁场，由有效值的计算公式可得：
则有效值；则电路中电流；
从图示位置起转过圈的时间内负载电阻上产生的热量为；
转圈时磁通量的变化量为，
所用的时间，
则平均电动势，
电量，
由第一问可知电流表的示数为。
【解析】本题考查交流电的计算，要注意求电量时用平均电动势，求热量时要用电流的有效值；同时本题只有一半在磁场中，故应注意利用有效值的计算方法求出其有效值。
线圈产生的感应电动势，由可求得最大值；再由，求出有效值，从而得出电流的有效值；根据焦耳定律，结合电流的有效值，即可求解电热；根据推论：可求出电量。
15.【答案】解：金属框中产生的电动势最大值为
感应电流最大为
安培力最大为
解得
由题意可知
得
电流的瞬时值为
联立可得
该电流为正弦式交变电流，其有效值为
即
列车匀速行驶距离经历时间为
故矩形金属线框产生的焦耳热为
将上述各式代入，得
【解析】见答案
第1页，共1页
