江苏省南京市2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版）

这是一份江苏省南京市2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版），共19页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（每小题4分，共44分，每小题只有一个选项正确）
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 气体分子的平均速率增大，气体的压强也一定增大
B. 空气中的无规则运动属于分子热运动
C. 给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力
D. 在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成
【答案】D
【解析】A．气体分子的平均速率增大，由于不知道气体体积的变化，所以气体的压强不一定增大，故A错误；
B．空气中的无规则运动属于布朗运动，不是分子热运动，故B错误；
C．给车胎打气，越压越吃力，是因为胎内气体压强增大，并不是由于分子间存在斥力的原因，故C错误；
D．在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故D正确。
故选D。
2. 下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A. 图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快
B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热，从而冶炼金属
C. 图丙是速度选择器示意图，带电粒子能够从N向M沿直线匀速通过
D. 图丁是微安表，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
【答案】D
【解析】A．根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，线圈比磁铁转得慢，A错误；
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，B错误；
C．图丙中假设粒子带正电，从N向M运动，电场力的方向向下，洛伦兹力方向也向下，无法平衡，则不能做匀速直线运动，C错误；
D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确。
故选D。
3. 由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是（ ）
A. 假设将两个分子从处释放，它们将相互远离
B. 假设将两个分子从处释放，它们将相互靠近
C. 假设将两个分子从处释放，它们的加速度先增大后减小
D. 假设将两个分子从处释放，当时它们的速度最大
【答案】D
【解析】AB．由图可知，两个分子在处的分子势能最小，则分子之间的距离为平衡距离，分子之间的作用力恰好为0，所以假设将两个分子从处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，A错误，B错误；
CD．由于，可知分子在处的分子之间的作用力表现为斥力，分子之间的距离将增大，分子力做正功，分子的速度增大，分子力减小，加速度减小；当分子之间的距离大于时，分子之间的作用力表现为引力，随距离的增大，分子力做负功，分子的速度减小，分子力先增大后减小故加速度先增大后减小，所以当时它们的速度最大，加速度最小为零，C错误，D正确。
故选D。
4. 概率统计的方法是科学研究中的重要方法之一，以下是某一定质量的氧气（可看成理想气体）在0℃和100℃时统计出的速率分布图，由图像分析以下说法正确的（ ）

A. 其中某个分子，100℃时的速率一定比0℃时要大
B. 100℃时图线下对应的面积比0℃时要小
C. 如果两种情况气体的压强相同，则100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比0℃时少
D. 如果两种情况气体的体积相同，则100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数与0°C时相同
【答案】C
【解析】A．由图可知，100℃时的分子速率有时比0℃时要小，故A错误；
B．速率分布曲线的面积的意义，就是将每个单位速率的分子数占总分子数的百分比进行累加，累加的结果都是1，面积相等，故B错误；
C．如果两种情况气体的压强相同，由于100℃时分子的平均动能比较大，所以单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比0℃时少，故C正确；
D．如果两种情况气体的体积相同，则气体分子数密度相同，温度高时分子的平均动能大，则100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比0℃时多，故D错误。
故选C。
5. 如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，则（ ）
A. 若A板此时已经带正电，则电流i正在增大
B. 若A板此时已经带负电，电容器两极板间的电场能正在减小
C. 若在线圈中插入铁芯，振荡频率增大
D. 若减小平行板电容器A、B间的距离，振荡频率增大
【答案】B
【解析】A．若A板此时已经带正电，电容器在充电，磁场能正向电场能转化，则电流i正在减小。A错误；
B．若A板此时已经带负电，电容器在放电，电场能正向转化磁场能转化，电容器两极板间的电场能正在减小，B正确；
C．若在线圈中插入铁芯，自感系数增大，由振荡频率
振荡频率减小。C错误；
D．根据电容器的公式可知，当减小电容器两极板之间的距离d时，电容器的电容C增大，由振荡频率
从而使振荡的频率减小。D错误。
故选B。
6. 如图所示，一理想自耦变压器线圈右端加有效值恒定的交变电压，在输出端连接了理想交流电压表、灯泡和滑动变阻器，则（ ）
A. 仅将向下移动时，灯泡的亮度变小
B. 仅将向下移动时，电流表的读数变小
C. 仅将沿顺时针方向移动时，电压表的读数变大
D. 仅将沿顺时针方向移动时，电流表的读数变小
【答案】C
【解析】AB．自耦变压器线圈右端加有效值恒定的交变电压，匝数比不变，则副线圈电压不变，仅将向下移动时，灯泡两端的电压不变，所以灯泡的亮度不变，滑动变阻器阻值变小，所以流过滑动变阻器的电流变大，副线圈总电流变大，则原线圈电流也变大，AB错误；
CD．仅将沿顺时针方向移动时，原线圈匝数变小，则副线圈电压变大，电压表的读数变大，副线圈总电阻不变，则副线圈总电流变大，所以原线圈电流也变大，电流表的读数应该变大，C正确，D错误。
故选C。
7. 如图1所示，将开关S接通一段时间后又断开，通过电流表的电流—时间图像如图2所示，则（ ）
A. ①③显示的是电流表A2的示数B. ①④显示的是电流表A2的示数
C. ②③显示的是电流表A2的示数D. ②④显示的是电流表A2的示数
【答案】B
【解析】根据题意可知，闭合开关，电流表瞬间达到最大，电流表由于自感线圈的自感现象，逐渐增大，则①显示的是电流表A2的示数，②显示的是电流表A1的示数；断开开关，图1中自感线圈、2个电阻和2个电流表组成新的回路，由于自感线圈的自感现象，通过电流表的电流逐渐减小，通过的电流方向发生改变，并逐渐减小，则③显示的是电流表A1的示数，④显示的是电流表A2的示数。
故选B。
8. 如图所示，螺线管内有平行于轴线的匀强磁场，规定图甲中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时（ ）
A. 在时刻，金属圆环L内的磁通量最大
B. 在时刻，导线框cdef内的感应电流最小
C. 在-时间内，金属圆环L有收缩趋势
D. 在-时间内，金属圆环L内有逆时针方向的感应电流
【答案】C
【解析】A．由B-t图知，时刻磁通量的变化率为零，则感应电流为零，金属圆环周围没有磁场，金属圆环L内的磁通量最小，故A错误；
B．时刻磁通量的变化率最大，则感应电流最大，故B错误；
C．在-时间内，磁通量变化率不断变大，L内的磁场增加，由愣次定律可以确定L必须减小面积以达到阻碍磁通量的增加，故有收缩的趋势，故C正确；
D．在-时间内，磁通量的变化率不断变大，则线圈内的感应电流不断变大，根据楞次定律，在线圈中的电流方向f到c，根据右手螺旋定则，穿过圆环的磁通量向外增大，则根据楞次定律，在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，“凸”字形金属线框右侧有一宽度为 3L 的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，t=0 时，线框开始进入磁场。设逆时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流 i 随时间 t 变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设线框运动的速度为，线框总电阻为。
当 时，只有最右侧的一条竖直短边切割磁感线，感应电流的方向为逆时针（正方向），大小为
当时，右侧的三条竖直短边切割磁感线，感应电流的方向为逆时针（正方向），大小为
当时，右侧的上下两条竖直短边切割磁感线和左侧最长边切割磁感线，感应电流方向为顺时针（负方向），大小为
当时，只有左侧最长边切割磁感线，感应电流方向为顺时针（负方向），大小为
故选A。
10. 发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的已知量。则金属框转动一周（ ）
A. 框内电流方向不变
B. 电动势的有效值为
C. 流过电阻的电荷量
D. 电阻产生的焦耳热
【答案】D
【解析】
【分析】A．当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，A错误。
B．由图乙可知，电动势的最大值为，其有效值与正弦交流电相同为，B错误。
C．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为
则金属框转过一周流过电阻的电荷量为
C错误。
D．因为
则
金属框转过一周电阻产生的焦耳热
D正确
故选D。
11. 如图甲，长方形金属线框从范围足够大的磁场的上边界由静止释放，经过时间，下降高度时速度为v（此时线框还未完全进入磁场）；若该线框从磁场的下边界以速度v竖直向上抛出，如图乙，经过时间上升高度到达最高点（此时线框还没有完全进入磁场）。已知重力加速度为g，下列表达式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．金属线框由静止开始进入磁场的过程中，金属线框的下边切割磁感线，根据右手定则可判断电流方向向右，根据左手定则可判断安培力方向竖直向上，根据安培力公式有
根据切割电动势公式有
根据闭合电路欧姆定律
解得
根据牛顿第二定律有
可知金属线框做加速度减小的加速运动，速度—时间图像为
可知，故A错误；
B．金属线框竖直向上进入磁场的过程中，根据上述分析可知金属线框做加速度减小的减速运动，速度时间图像为
可知，故B错误；
CD．设安培力，下降过程中，由动量定理有
两边求和有
即
同理，上升过程中有
联立解得
故C正确，D错误。
故选C。
二、实验题（每空2分，共12分）
12. 某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：
①向体积V油=5mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总=104mL；
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=50滴时，测得其体积恰好V0=1mL；
③先往浅盘里倒入2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L=2cm。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为_______m3；油膜面积为______m2；油酸分子直径为______m；（以上结果均保留2位有效数字）
（2）若油酸酒精溶液长时间静置，则最终的测量结果将偏_______（选填“大”或“小”）；在计算1滴油酸酒精溶液的体积时，将1L溶液的滴数N误计为（N-1），则最终的测量结果将偏_______（选填“大”或“小”）。
（3）利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为_______。
【答案】（1） （2）小 大 （3）
【解析】[1] 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为
[2][3]
由图可知，油膜的面积为
所以，估测出油酸分子的直径为
[4] 若油酸酒精溶液长时间静置，则浓度变大，最终得到的油膜的面积变大，可知测量值偏小。
[5] 在计算1滴油酸酒精溶液的体积时，将1L溶液的滴数N误计为（N-1），1滴纯油酸的体积算大，根据
最终的测量结果将偏大。
[6]油的摩尔体积为
阿伏加德罗常数为
解得
三、解答题（8分+10分+12分+14分=44分）
13. 如图所示，某足球容积为，球内充有一定质量的空气。已知球内空气的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，求：
（1）足球内空气分子的数目；
（2）足球内空气分子间的平均距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）足球内空气质量
摩尔数
球内空气分子数目
解得
（2）平均每个分子占有的体积
立方体模型
解得
14. 正方形线框的质量m=4kg，边长L=1m，匝数n=100匝，总电阻R=2Ω，用绳子将其吊在天花板下，线框竖直静止且上下两边水平，在线框的中间位置以下区域分布有与线框平面垂直的匀强磁场，磁场方向如图甲所示，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，g=10m/s2.求：
（1）判断线框中的电流方向；
（2）求6s内流过导线横截面的电量q；
（3）在t=4s时绳子的拉力大小F。
【答案】（1）顺时针方向 （2） （3）
【解析】（1）由图乙可知，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向也是垂直纸面向里，结合右手定则可知，线圈中的电流方向为顺时针方向。
（2）根据法拉第电磁感应定律可知，线框的感应电动势
通过线框的电流
6s内流过导线横截面的电荷量
（3）由图乙可知，t=4s时磁感应强度，线框受到安培力的大小
根据楞次定律和左手定则可知，安培力的方向竖直向下，根据平衡条件可得，绳子的拉力大小为
15. 如图，用一小型交流发电机向远处标有“220V 8.8kW”的电动机供电，已知发电机线圈abcd面积，匝数匝，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。当线圈匀速转动的角速度时，电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻可忽略。求此时：
（1）发电机线圈从中性面开始计时，感应电动势e随时间t变化的关系式；
（2）在输电线路上所损耗的电功率；
（3）与发电机直接串联的用电器Y上消耗的功率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）发电机线圈产生的最大感应电动势
线圈从中性面开始计时，可知在时刻，电动势是零，则感应电动势e随时间t变化的关系式为
（2）降压变压器的原、副线圈电压比等于匝数比，则有
则降压变压器原线圈电压为
降压变压器副线圈中的电流
降压变压器原线圈中的电流为
在输电线路上所损耗的电功率
在输电线路上的电压降
（3）升压变压器输出的功率为
升压变压器输出电压为
升压变压器输入电压为
升压变压器输入电流为
交流发电机输出电压的有效值为
用电器Y上的电压为
用电器Y上消耗的功率为
16. 如图甲所示，固定光滑平行金属导轨CD、EF间距1m，电阻均不计且足够长的，其下端接有阻值2Ω的电阻R，导轨平面与水平面间的夹角θ=30°，整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。一质量0.2kg、阻值1Ω的金属棒垂直导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量0.8kg的重物相连，左端细线连接金属棒的中点且沿CD方向。金属棒由静止释放后，在重物M的作用下，沿CD向上的位移x与时间t之间的关系如图乙所示，其中ab为直线。已知在0~0.9s内通过金属棒的电荷量是0.9~1.2s内通过金属棒的电荷量的2倍，重力加速度取10m/s2，金属棒与导轨始终接触良好，求：
（1）0~0.9s内金属棒运动的位移大小；
（2）磁感应强度的大小；
（3）0~1.2s内电阻R上产生的热量（结果保留一位小数）。
【答案】（1）0.6m；（2）T；（3）3.9J
【解析】（1）通过金属棒的电荷量
平均感应电流
回路中平均感应电动势
联立，解得
0~0.9s内通过金属棒的电荷量
0.9~1.2s内通过金属板的电荷量
由图乙读出1.2s时刻金属棒的位移大小，又
联立，解得
（2）由图乙知金属棒在0.9~1.2s内做匀速直线运动，速度大小为1m/s，0.9s后金属棒受力平衡，有
根据闭合电路欧姆定律
解得
（3）在0~1.2s内，对整个系统，根据能量守恒定律得
解得
电阻R上产生的热量
代入数据解得