山东省济宁市兖州区2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版）

这是一份山东省济宁市兖州区2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版），文件包含2025届福建百校高三11月联考化学试题pdf、2025届福建百校高三11月联考化学答案pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共10页， 欢迎下载使用。
第I卷（选择题：共40分）
一、单项选择题：（本题共8个小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
B. 布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动
C. 液体温度越高，悬浮颗粒越大，布朗运动越剧烈
D. 当分子间距离减小时，分子力一定增大
【答案】A
【解析】A．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，故A正确；
B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故B错误；
C．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈，故C错误；
D．分子间距等于平衡位置时，分子力为0；当分子间距减小时，如果分子力体现为斥力，则分子力增大；如果分子力体现为引力，分子力可能先增大后减小，故D错误。
2. 如图甲所示为LC振荡电路，图乙的图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是（ ）
A. 时间内，线圈中磁场能在减小
B. 时间内，电容器在充电
C. 、两时刻电路中电流最大
D. 、两时刻电容器中电场能最大
【答案】D
【解析】AB．时间内，电容器上极板电荷量减小，电场能减小，线圈中磁场能在增大，电容器在放电，故AB错误；
CD．、两时刻电容器极板所带电荷量最大，电场能最大，线圈中磁场能最小，电路中电流最小，故C错误，D正确。
故选D。
3. 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为，若两分子所具有的总能量为0。关于乙分子，下列说法正确的是（ ）
A. 在时，其动能最大B. 在时，处于平衡状态
C. 在时，加速度最大D. 运动范围为
【答案】D
【解析】B．乙分子在Q点时，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，不为0，乙分子有加速度，不处于平衡状态，故B错误；
C．由图象可知，乙分子在P点时，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，故C错误；
A．当乙分子运动至Q点时，其分子势能为零，由于分子总能量为零，故其分子动能也为零，故A错误；
D．两分子具有总能量为零，当乙分子运动至Q点时，其分子势能为零，则其分子动能也为零，分子动能最小，间距最小，而后向分子间距变大的方向运动，故乙分子的运动范围为
故D正确。
4. 如图所示的电路中，、和是三个阻值恒为R的相同小灯泡，L是自感系数相当大的线圈，其直流电阻也为R。下列说法正确的是（ ）
A. S接通瞬间，最亮，稳定后、和亮度相同
B. S接通瞬间，最亮，稳定后比、亮
C. 电路稳定后断开S时，和亮一下后一起熄灭
D. 电路稳定后断开S时，L产生的自感电动势等于两端电压
【答案】A
【解析】AB．由于S接通时，线圈阻碍电流的增加，相当于断路，流经的电流大，故最亮，稳定后因线圈直流电阻也为R，流经三灯泡的电流相同，故亮度相同，故A正确，B错误；
CD．如图所示
电路稳定后断开S时，L和形成闭合回路，因流经线圈电流与断开S前流过的电流相同，故不会闪亮一下再熄灭，而是慢慢熄灭，和立即熄灭，此时
故CD错误。
故选A。
5. 近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为0.8cm、1.0cm和1.2cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103T/s，则线圈产生的感应电动势最接近（ ）
A. 0.31VB. 0.48VC. 3.1VD. 4.8V
【答案】A
【解析】根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势为
故选A。
6. 一电阻接到如图甲所示电源上，在一个周期内产生的热量为Q1；若该电阻接到图乙交流电源上（前周期为正弦曲线），在一个周期内产生的热量为Q2。则Q1︰Q2等于（ ）
A. 2︰1B. 5︰2C. 10︰3D. 12︰5
【答案】C
【解析】设图甲中交变电流的有效值为，则根据有效值的计算式得
设图甲中交变电流的有效值为，则根据有效值的计算式得
则
故选C。
7. 如图所示为一理想变压器，其中a、b、c为三个额定电压相同的灯泡，输入电压。当输入电压为灯泡额定电压的8倍时，三个灯泡刚好都正常发光。下列说法正确的是（ ）
A. 变压器原、副线圈匝数比为4：1
B. 三个灯泡的额定电压为
C. 此时灯泡a和c消耗的电功率之比为2：7
D. 流过灯泡b的电流，1s改变50次
【答案】C
【解析】A．三个灯泡刚好都正常发光，设灯泡的额定电压为，变压器原线圈电压为
变压器副线圈电压为
根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系，变压器原、副线圈匝数比为
故A错误；
B．输入电压为
解得三个灯泡的额定电压为
故B错误；
C．根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系可得
三个灯泡刚好都正常发光，电压都为额定电压，灯泡消耗的功率为
故此时灯泡a和c消耗的电功率之比为
故C正确；
D．变压器不改变交变电流的频率，交变电流的周期为
一周期内，电流方向改变两次，故流过灯泡b的电流，1s改变100次，故D错误。
故选C。
8. 平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场、磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q>0），沿纸面以大小为v的速度从OM上的某点向左上方射入磁场，速度方向与OM成30°角，已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场，不计重力。则粒子离开磁场时的出射点到两平面交线O的距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】带电粒子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力，所以
根据题意，轨迹与ON相切，画出粒子的运动轨迹如图所示
由于
故∆AO′D为等边三角形，∠O′DA=60°，而∠MON=30°，则∠OCD=90°，故CO′D为一直线，则
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 关于甲、乙、丙、丁四幅图中的仪器所涉及的物理学原理，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是电磁感应
B. 图乙中物体向左移，则电容器的电容变大
C. 图丙中火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射
D. 图丁中红外线体温计利用了物体温度越高，辐射越弱的特点
【答案】BC
【解析】A．霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场中受洛伦兹力发生偏转，故A错误；
B．根据
物体向左移，插入电容器的电介质增加，电容器的电容变大，故B正确；
C．火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射，故C正确；
D．红外线体温计利用了物体温度越高，辐射的红外线越强的原理，故D错误。
故选BC。
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. 与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
B. 图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C. 图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形
D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
【答案】BC
【解析】B．题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，故B正确；
C．题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100C时的情形，故C正确；
D．根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，故D错误；
A．因实线对应于氧气分子在100℃时的情形，则由图像可知，与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项A错误。
故选BC。
11. 如图所示，水平桌面上有一个半径为的导线框，虚线右侧存在垂直于桌面向下的匀强磁场。导线框在外力的作用下沿垂直方向匀速进入磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：电流沿逆时针方向时的为正，外力向右为正，则以下关于线框中的感应电流i、外力、电功率随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】AB．导线框进入磁场的过程中，通过导线框的磁通量增大，由楞次定律可知导线框中感应电流的方向为逆时针方向，设导线框切割磁感线的有效长度为l，导线框匀速运动的速度为v，导线框的电阻为r，如图
则导线框进入磁场一半前的过程中
导线框中电流
导线框进入磁场过程中电流增大，导线框的一半进入磁场前的瞬间切割磁感线的有效长度为R，导线框的一半进入磁场的瞬间切割磁感线的有效长度为2R，导线框的电流大小瞬间加倍，导线框一半进入磁场后，导线框切割磁感线的有效长度减小，导线框中的电流减小
故A正确，B错误；
C．由于导线框匀速运动，所以外力F与安培力大小相等，安培力的方向阻碍导线框磁通量的增大，方向向左，则外力F的方向与安培力的方向相反，始终水平向右，故C错误；
D．电功率与外力F的功率相等
导线框进入磁场一半前的过程中
导线框进入磁场过程中电功率增大，导线框的一半进入磁场前的瞬间切割磁感线的有效长度为R，导线框的一半进入磁场的瞬间切割磁感线的有效长度为2R，导线框的电功率大小瞬间变为原来的4倍；导线框一半进入磁场后，导线框切割磁感线的有效长度减小，电功率为
故D正确。
故选AD。
12. 如图所示，用金属制成平行导轨由水平和弧形两部分组成，水平导轨窄轨部分间距为L，有竖直向上的匀强磁场，宽轨部分间距为，有竖直向下的匀强磁场：窄轨和宽轨部分磁场的磁感应强度大小分别为和B，质量均为m的金属棒a、b垂直于导轨静止放置。现将金属棒a自弧形导轨上距水平导轨h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为R，其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，a棒始终在窄轨磁场中运动，b棒始终在宽轨磁场中运动，重力加速度为g，不计一切摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. a棒刚进入磁场时，b棒的加速度方向水平向左
B. 从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，a棒和b棒组成系统动量守恒
C. 从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，通过b棒的电量为
D. 从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，b棒上产生的焦耳热为
【答案】ACD
【解析】A．a棒刚进入磁场时，根据右手定则可知流过b棒的电流向里，再根据左手定则可知b棒受到的安培力方向水平向左，根据牛顿第二定律得b棒的加速度方向水平向左，A正确；
B．a棒进入磁场由于受到的安培力阻碍其运动，所以a棒所受安培力水平向左，根据A项可知b棒受到的安培力方向水平向左，所以从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程中，a棒和b棒组成的系统动量不守恒；B错误；
C．当回路中感应电流为零时，两棒达到稳定过程，则
对a棒由动量定理得
对b棒由动量定理得
a棒从圆弧滑下，由动能定理得
解得
C正确；
D．从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程中，回路中产生的总的焦耳热为
两棒接入电路中的电阻均为R，则从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，b棒上产生的焦耳热为
解得
D正确。
故选ACD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
A.往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
B．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；
C．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小；
D．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
E.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。
完成下列填空：
（1）上述步骤中，正确的顺序___________。（填写步骤前面的序号）
（2）将6mL的纯油酸溶于酒精，制成104mL的油酸酒精溶液，测得1mL的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，测得所形成的油膜的形状如图所示。坐标中正方形小方格的边长为20mm，求：
①油酸膜的面积是__________m2；（结果保留两位有效数字）
②根据上述数据，算出油酸分子的直径是__________m。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）DABEC （2）
【解析】（1）“用油膜法估测分子的大小”实验的步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积（D）→准备浅水盘（A）→形成油膜（B）→描绘油膜边缘（E）→测量油膜面积，计算分子直径（C）；正确的顺序为DABEC。
（2）①[1] 油膜轮廓中面积超过一半的小正方形的个数为58个，则油酸膜的面积约为
mm2=mm2
②[2] 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
mL=mL
油酸分子的直径是
m
14. 某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表：
请回答下列问题：
（1）与本实验所用物理方法或物理思想相同的实验是___________。
A. 探究两个互成角度的力的合成规律
B. 探究物体的加速度与力、质量的关系
C. 探究向心力大小的表达式
（2）在图乙中，应将A、B分别与___________（填“a、b”或“c、d”）连接。
（3）根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于___________。
（4）在实验序号为2的测量中，若把图乙中的可动铁芯取走，副线圈匝数，则副线圈两端电压___________（填正确答案标号）。
A. 一定小于B. 一定等于C. 一定大于
【答案】（1）BC （2）c、d （3）两个线圈的匝数之比 （4）A
【解析】（1）A．本实验采用控制变量法，探究两个互成角度的力的合成规律采用等效法，故A错误；
B．探究物体的加速度与力、质量的关系采用控制变量法，故B正确；
C．探究向心力大小的表达式采用控制变量法，故C正确。
故选BC。
（2）在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接。
（3）根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内
得出结论：在实验误差允许范围内，变压器原，副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。
（4）若把题图乙中的可动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0V。
故选A。
15. 海浪发电是一种应用前景广阔的新能源技术，海浪通过传动装置带动线圈在磁场中做切割磁感线运动实现海浪动能向电能的转化，如图乙所示为发电模型，线圈处在均匀辐向磁场中，机械传动装置将海浪的运动转化为线圈沿水平方向的往复振动，振动速度随时间的变化图像为如图丙所示的正弦函数（其中、T已知）。若线圈的匝数为，半径为r，其所处位置磁感应强度大小为，线圈内阻及外部电路电阻都为，忽略一切摩擦。求：
（1）感应电动势随时间变化的表达式；
（2）发电模型的发电功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）线圈运动的速度时间关系为
单匝线圈切割磁感线产生的电动势为
匝线圈产生的总电动势为
（2）电动势的有效值
其中
发电功率为
16. 质谱仪是最早用来测定微观粒子比荷的精密仪器，某一改进后带有速度选择器的质谱仪能更快测定粒子的比荷，其原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压，B为速度选择器，其中磁场与电场正交，磁场磁感应强度为，两板距离为d，C为粒子偏转分离器，磁感应强度为，今有一比荷为（未知）的正粒子P，不计重力，从小孔“飘入”（初速度为零），经加速后，该粒子从小孔进入速度选择器B，恰能通过速度选择器，粒子从小孔进入分离器C后做匀速圆周运动，恰好打在照相底片D点上，测出D点与距离为L。求：
（1）粒子P的比荷为多大；
（2）速度选择器的电压应为多大；
（3）另一粒子Q同样从小孔“飘入”，保持和d不变，调节的大小，使粒子Q能通过速度选择器进入分离器C，最后打到照相底片上的F点（在D点右侧），测出F点与D点距离为x，则可得粒子Q比荷，求（用表示）。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由动能定理得
粒子在分离器C后做匀速圆周运动
则
由几何关系得
联立解得
（2）该粒子从小孔进入速度选择器B
恰能通过速度选择器
可得
解得
（3）由题意得，Q粒子进入分离器的速度与P粒子的速度相同，则
由几何关系得
解得
17. 如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN，导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角，NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为。将一根金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好。金属棒的电阻为r=1Ω、质量为m=0.05kg，与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5。现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到最大速度v，已知在此过程中通过金属棒截面的电荷量q=0.15C。设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。（）求：
（1）金属棒的最大速度v的大小；
（2）cd离NQ的距离x；
（3）金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量；
（4）金属棒从静止滑行至cd处的过程经过的时间t。
【答案】（1）2m/s；（2）1.5m；（3）0.04J；（4）1.75s
【解析】（1）金属棒加速度为零时速度最大，根据平衡条件有
其中
解得
v=2m/s
（2）金属棒滑行至cd处的过程中通过金属棒截面的电荷量
解得
x=1.5m
（3）金属棒由静止释放到达到最大速度的过程中，根据功能关系得
解得
Q=0.05J
（4）金属棒由静止释放到达到最大速度的过程中，根据动量定理得
其中
解得
t=1.75s
18. 如图所示，第一象限内存在沿轴负方向、场强大小为的匀强电场，第二、三、四象限存在垂直平面向里的匀强磁场．把一个质量为、电荷量为的带正电粒子由点静止释放，点到轴和轴的距离均为，粒子从轴上的点第一次进入磁场偏转后，垂直轴再次进入电场，在电场的作用下又从轴上的点（图中未标出）第二次进入磁场，粒子重力不计．求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小；
（2）两点间距离；
（3）粒子第2023次进入磁场时的位置到坐标原点的距离。
【答案】（1）；（2）2d；（3）4044d
【解析】由题意可知，粒子在电场中做匀加速直线运动，由动能定理可得
粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图
由洛伦兹力提供向心力
由几何关系可知
联立可得，匀强磁场的磁感应强度的大小为
（2）粒子再次进入匀强电场中做类平抛运动，x轴方向有
其中
，
在y轴方向有
联立可得，两点间的距离为
（3）粒子第一次进入磁场时
粒子第二次进入磁场时
第二次进入磁场时有
，，
联立可得，粒子第二次进入磁场时速度及速度方向与y轴正方向的夹角为
，
粒子在磁场中的半径为
根据几何关系可知，粒子第二次从坐标原点进入电场后做类斜抛运动，沿y轴正方向的位移为，所以第三次进入磁场时到原点的距离为
同理可得，第四次进入磁场时到原点的距离为
以此类推可知，粒子第2023次进入磁场时的位置到坐标原点的距离为
实验序号
原线圈匝数
原线圈两端电压
副线圈匝数
原线圈两端电压
副线圈匝数
原线圈两端电压
1
5.8
2.9
20.3
2
8.0
4.0
28.1
3
12.6
6.2
44.0