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则( )
襄阳四中 2024 级高二下学期三月月考
物理试卷
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要
求，第8~10题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．
1.关于分子热运动和温度，下列说法正确的是( )
A. 水凝结成冰，表明水分子的热运动已停止 A. 线框每转一圈，回路电流方向改变一次 B. 回路中产生的感应电动势有效值为2Bl2ω
B. 波涛汹涌的海水上下翻腾，说明水分子热运动剧烈
1 2Bl2
C. a、d两点间的电压为√2Bl2ω D. 周期内通过R的电荷量为
C. 温度越高布朗运动越剧烈，是因为悬浮微粒的分子平均动能变大了 4 R+r
D. 物体的温度越高，分子的平均动能越大 5.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
2.图甲和图乙中，一个是分子势能与分子间距离的关系图 像， 量的氧气(可看成理想气体)在0°C和100°C时统计出的速率分布图
另一个是分子间作用力与分子间距离的关系图像，r 为平 衡 像，结合图像分析以下说法正确的是( )
0
A. 其中某个分子，100°C时的速率一定比0°C时要大
位置。由图像分析可知( )
A. 图甲是分子势能与分子间距离的关系图像 B. 100°C时图线下对应的面积比0°C时要小
B. r=r 时，分子势能刚好为零 C. 若两种情况下气体的体积相同，则100°C时单位时间内与容器壁
0
C. 若两分子仅在分子力作用下，由静止开始接近，则两分子的动能先增大后减小
单位面积碰撞的分子数比0°C时多
D. r>r 时，随着分子间距离的增大，分子间作用力逐渐减小 D. 若两种情况下气体的压强相同，则100°C时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比0°C时多
0
3.如图所示，A为水平放置的塑料圆盘，在其侧面均匀分布着许多负电荷。在A的正上方用 绝 6.如图1、图2、图3所示，三根完全相同的玻璃管，上端开口，管内用相同长度的水银柱封闭着质量相等的同种气
缘丝线悬挂一个可伸缩的金属圆环B，使B的环面水平且与A的盘面平行，其轴线与塑料圆 盘 体。已知图1玻璃管沿倾角为30°的光滑斜面以某一初速度上滑，图2玻璃管沿倾角为45°的光滑斜面由静止自由下
A的轴线OO′重合。现在，若正在绕轴线OO′沿箭头所示方向转动的A由于某种原因逐渐 停 滑，图3玻璃管放在水平转台上开口向内做匀速圆周运动，设三根玻璃管内的气体长度分别为L 1 、L 2 、L 3 ，则三个
了下来，则这一过程中金属环B的面积S和丝线受到的拉力F的变化情况是( ) 管内的气体长度关系是( )
A. S增大，F增大 B. S增大，F减小
C. S减小，F减小 D. S减小，F增大
4.如图所示，电阻为r的单匝金属直角线框abcd放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场垂
直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值为R。线框绕ad连线以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，
A. L <L <L B. L <L <L C. L =L >L D. L =L <L
1 3 2 2 3 1 1 2 3 1 2 3
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学科网（北京）股份有限公司 1 17.如图所示的交变电路中，理想变压器的原线圈接一定值电阻，副线圈接三个小灯泡，三个灯泡的额定功率均为 10.如图所示，在y≥0的区域存在垂直xOy平面向外的匀强磁场，坐标原点O处有一粒子源，可向x轴和x轴上方的
8W，其中L 、L 的额定电压均为4V。断开电键S，当电源电压为U =16V时三个灯泡均正常发光；闭合电键S， 各个方向均匀地发射速度大小均为v的同种带电粒子。在x轴上距离原点L处垂直于x轴放置一个长度为L、厚度不
2 3 1
当电源电压为U =12V时灯泡L 、L 仍正常发光。下列说法正确的是( ) 计且能接收带电粒子的薄金属板P(粒子一旦打在金属板P上，其速度立即变为0)。现观察到沿y轴正方向射出的粒
2 2 3
A. 灯泡L 、L 的电阻比为1：2 子恰好打在金属板的上端，且速度方向与x轴平行。不计带电粒子的重力和粒子间相互作用力，下列说法正确的是
1 2
B. 定值电阻R=2Ω ( )
C. 理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2 3πL
A. 打在薄金属板上的带电粒子运动的最长时间为
2v
D. 电键断开与闭合时，定值电阻消耗的电功率之比为2：1
5πL
B. 打在薄金属板上的带电粒子运动的最长时间为
3v
8.一定质量的理想气体从状态A经过B、C、D再到A，其体积V和热力学温度T的关系图像如图所示，BA和CD的
延长线均经过O点，则下列说法正确的是( ) 1
C. 打在薄金属板的粒子数目占总数的
2
2
D. 打在薄金属板的粒子数目占总数的
3
二、非选择题本题共 小题，共 分．
11.（6分）
: 5 60
在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中。
(1)某同学操作步骤如下：
①用0.5mL的油酸配制成1000mL的油酸酒精混合溶液；
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1mL；
③在浅盘内盛适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，形成痱子粉薄层，稳定后，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散
A. 状态B的压强大于状态C的压强
开、形状稳定；
B. 状态B的内能和状态D的内能相同 ④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用方格纸测量油膜的面积为160cm2，可得油酸分子直径大小d=______
C. 从状态C到状态D，每个气体分子的速率都减小 m(结果保留一位有效数字)；
D. 从A到B的过程中，单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减少 (2)该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积后，不小心拿错了另一个装有同样混合溶液的注
9.一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为27°C、体积为0.9V 0 、压强与大气压强同为p 0 。球内、外气体 射器进行步骤③、④，拿错的注射器的针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径______(填“偏大”、
均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为V 0 ，下列操作可能的是( ) “偏小”或“不变”)；
A. 将篮球放入恒温热水中，水温约为60°C，球内气体压强为p
0
(3)若阿伏加德罗常数为N
A
，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是______。
B. 将篮球放入恒温热水中，水温约为90°C，球内气体压强为p ρN
0 A.1kg油酸所含有分子数为ρN B．1m3油酸所含分子数为 A
A M
C. 温度不变，给篮球充入体积1.1V 、压强p 的外界气体，球内气体压强为2p
0 0 0
D. 温度不变，给篮球充入体积2.1V 、压强p 的外界气体，球内气体压强为2p C. 个油酸分子的质量为N 油酸分子的直径约为√36M
0 0 0 1 A D.
M ρN
A
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学科网（北京）股份有限公司 2 112.（10分） 14.（16分）
如图甲所示为教学用的可拆变压器，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。 在前沿科技中、需要对带电粒子的运动进行精确控制，如图所示，一粒子源能够发射速度大小为v 的粒子，粒子的
0
(1)某同学用多用电表的欧姆挡分别测量了A、B线圈的电阻值，发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则可推断 质量为m、电荷量为q、经加速电场加速后，以大小为2v 的速度进入圆心为O 的辐射状电场、做半径为R的匀速圆
0 1
___________线圈的匝数多(选填“A”或“B”)； 周运动，出辐射状电场时速度方向恰好改变了90°，粒子出辐射状
电场再沿x轴运动距离R后进入方向垂直纸面向里、半径为R的圆形
匀强磁场区域、恰好从平面直角坐标系中的(0,R)点沿y轴正方向射
R
出匀强磁场区域、已知加速电场两极板间距为 ，圆形匀强磁场区
4
(2)为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，如图乙所示，该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯
域的圆心O 在平面直角坐标系的坐标原点，不计粒子重力。
2
泡连接。其中线圈A应连到学生电源的___________(选填“直流”或“交流”)输出端上；
(1)求加速电压U；
(3)将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将___________(选填“变亮”或“变
(2)求圆形匀强磁场的磁感应强度B的大小；
暗”)，这说明灯泡两端的电压___________(选填“变大”或“变小”)；
R
(3)若将粒子源、加速电场和辐射状电场整体沿y轴负方向移动 ，求粒子在匀强磁场中的运动时间。
(4)某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端的电压为6V，则小灯泡两端的
2
电压值可能是___________。
A.11.4V B．3.6V C．2.8V D．3√2V
13. 15.（18分）
13.（10分） 如图所示，水平光滑金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。左侧导轨间距为L，右侧导轨间
如图所示，固定的竖直气缸内有一个轻质活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气缸内气体的初始
L m
距为 ，两侧导轨间接有C= 的电容器，a、b杆静止于左侧导轨上，两杆质量均为m，电阻均为R。初始时电
热力学温度为T
0
，高度为h
0
，已知大气压强为p
0
，重力加速度为g。现对缸内气体缓慢加热，忽略活塞与气缸壁之 2 B2L2
间的摩擦。
v
容器不带电，现给a杆一水平向右的初速度v ，一段时间后b杆以 0的速度无障碍地进入右侧导轨。两侧导轨足够
0 4
长，整个运动过程中a、b两杆始终与导轨垂直且接触良好，a杆未进入右侧导轨且不与b杆发生碰撞。已知重力加
速度为g，求：
(1)当气体的温度变为1.5T 时，求活塞与气缸底部的距离h；
0
(2)若在对气体缓慢加热的同时，在活塞上缓慢加沙子，使活塞位置保持不变。当气缸内气体的温度变为3T 时，
0
求所加沙子的质量M。
(1)b杆刚开始运动时的加速度大小；
(2)进入右侧导轨前，b杆中产生的热量；
(3)最终稳定时，电容器所带的电量。
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学科网（北京）股份有限公司 3 1参考答案 回路中产生的感应电动势有效值为 E Bl⋅2lω
BC. E= m= =√2Bl2ω
√2 √2
1.【答案】D
【解析】分子热运动永不停息，水凝结成冰，但分子热运动没有停止，故A错误； R R
a、d两点间的电压为路端电压为U= E= √2Bl2ω
R+r R+r
液体上下翻滚是宏观运动，而分子热运动是微观现象，故B错误；
故BC错误；
温度越高布朗运动越剧烈，是因为液体分子的平均动能变大了，故C错误；
1 E ΔΦ 2Bl2
D. 周期通过的电荷量为q=It= t= =
温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，分子的平均动能越大，故D正确．
4 R+r R+r R+r
2.【答案】C
故D正确。
【解析】A.在r=r 位置分子力表现为零，分子势能最小，可知图乙是分子势能与分子间距离的关系图像，选项A错
0 故选D。
误； 5.【答案】C
B.r=r 时，分子势能最小，但不为零，选项B错误；
0 【解答】
C.若两分子仅在分子力作用下，由静止开始接近，分子力先表现为引力，后表现为斥力，则分子力先做正功后做负
A.温度是分子热运动平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以温度越高，平均
功，则甲乙分子的动能先增大后减小，选项C正确；
动能越大，故平均速率越大，并不是所有分子运动速率变大，故A错误；
D.r>r 时，分子力表现为引力，则随着分子间距离的增大，分子间作用力先增加后减小，选项D错误。
0 B.由图可知，分子总数目是一定的，故图线与横轴包围的面积是100%，100℃的氧气与0℃氧气相比，速率大的
故选C。
分子数比例较多，故B错误；
3.【答案】A
C.如果两种情况气体的体积相同，由于100℃时分子平均动能大，100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的
【解析】解：塑料圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向减速转动，形成环形电流，环形电流的大小会减
分子数大于0℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数，故C正确；
小，根据右手螺旋定则知，通过B线圈的磁通量向下，且减小，
D.如果两种情况气体的压强相同，由于100℃时分子平均动能大，所以100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰
根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的减小，知金属环B的面积S有增加的趋势，且有向下的
撞的分子数比0℃时少，故D错误。
运动趋势，所以丝线的拉力F增大，故A正确，BCD错误。
6.【答案】C
故选：A。
【解析】设大气压强为p ，对图1中的玻璃管，它沿斜面向上做匀减速直线运动，设加速度大小为a ，以水银柱为
0 1
塑料圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向减速转动，形成环形电流，环形电流的大小会减小，穿过线圈
研究对象，根据牛顿第二定律得： ，以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有
B的磁通量变化，根据楞次定律的另一种表述，感应电流引起的机械效果阻碍磁通量的变化进行判断。 p S+mgsin30∘−p S=ma
0 1 1
解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流周围磁场的方向，以及掌握楞次定律的另一种表述，即感应电流引起的
，联立解得 ；
机械效果阻碍磁通量的变化。 Mgsin30∘=Ma p =p
1 1 0
4.【答案】D
对图2中玻璃管，它沿斜面向下做匀加速直线运动，设其加速度大小为a ，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定
2
【解析】A.线圈产生的是正弦交流电，正弦交流电在一个周期内方向改变2次。故A错误；
律得 ，
p S+mgsin45∘−p S=ma
0 2 2
以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有： ，联立解得： ；
Mgsin45∘=Ma p =p
2 2 0
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学科网（北京）股份有限公司 4 1对图3中的玻璃管，它在水平转台上做匀速圆周运动，以水银注为研究对象得p S−p S=ma ，则p >p ，综上可 B.状态B的和状态D的温度相同，内能相同，B正确；
3 0 n 3 0
得p =p =p <p ， C.从状态C到状态D，气体的温度降低，分子的平均动能减小，分子的平均速率减小，不是每个气体分子的速率都
1 2 0 3
根据玻意耳定律pV =C，得L =L >L 。 减小，C错误；
1 2 3
故C项正确，ABD三项错误。 D.从A到B的过程中，气体的体积增大，单位体积内的分子个数减少，单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减
7.【答案】B 少，D正确。
【解析】A.由题意可知，灯泡 、 的电阻均为 U2 42 ，断开开关时，三个灯泡均正常发光，则流过
故选BD。
L L R = 2= Ω=2Ω
2 3 2 P 8 9.【答案】AC
【解析】解：AB、已知初始状态时有：T =(27+273)K=300K，V =0.9V ，p =p ，
1 1 0 1 0
P 8
灯泡L 、L 的电流均为I = = A=2A，流过灯泡L 的电流为I =2I =4A，灯泡L 的电阻为
2 3 2 U 4 1 1 2 1
2
末状态时有： ， ，根据盖 吕萨克定律可得：V V ，
V =V p =p — 1= 2
2 0 2 0 T T
1 2
R =
P
=
8
Ω=0.5Ω
，则灯泡
L
、
L
的电阻比为
1:4
，故A错误；
1 I2 42 1 2
1
解得： V V 1000 ，
T = 2T = 0 ×300K= K≈333.3K
P 8 2 V 1 0.9V 3
BC.灯泡L 的额定电压为U = = V =2V，当开关断开时，副线圈的输出电压为U ′=U +U =6V，流过副线 1 0
1 1 I 4 2 1 2
1
换算成摄氏温度为：t=(333.3−273)℃=60.3℃，则水温约为60℃，故A正确，B错误；
CD、设温度不变，给篮球充入体积为ΔV的外界气体，根据玻意耳定律可得：
U ′ n I ′ n
圈的电流为 I′ =I =4 A ，由变压器的工作原理得 1 = 1、 2 = 1，对原线圈所在的回路有 u =U ′+I ′R ，当
2 1 U′ n I ′ n 1 1 1 p (V +ΔV)=p V ，已知V =0.9V ，V =V ，p =p ，p =2p ，
2 2 1 2 1 1 2 2 1 0 2 0 1 0 2 0
代入数据可得：p (ΔV +0.9V )=2p V ，解得：ΔV =1.1V，故C正确，D错误。
0 0 0 0
10.【答案】BC
U′′ n In n
开关闭合时，副线圈的输出电压为 U ′′=U =4V ，流过副线圈的电流为 In=2I =4A ，有 1 = 1、 2 = 1，对
2 2 2 2 U′′ n I′′ n 【解析】CD.由题意知沿y轴正方向射出的粒子恰好打在薄金属板的上端，且速度方向与x轴平行，几何关系可知
2 2 1 2
粒子轨迹圆半径 r=L，当带电粒子打在金属板左侧面的两个临界点，如图所示
原线圈所在的回路有 ，解得 ，n 2， ， ，故B正确，C错误；
u =Un+I′′ R R=2Ω 1= In=2A I ′=2A
2 1 1 n 1 1 1
2
D.开关断开时，定值电阻 消耗的电功率为 ，开关闭合时，定值电阻 消耗的电功率为
R P =I ′2R=8W R
1 1
P =I′′2 R=8W ，则电键断开与闭合时，定值电阻消耗的电功率之比为 P :P =1:1 ，故D错误。
2 1 1 2
8.【答案】BD
【解析】A.从B到C，体积减小，温度升高，根据理想气体状态方程，气体的压强增大，所以状态B的压强小于状态
C的压强，A错误；
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学科网（北京）股份有限公司 5 1由图可知圆心 O′ 与坐标原点和薄金属板下端构成正三角形，带电粒子速度方向和x轴正方向成30°角；由图可知沿 ρ×1 ρN
B.1m3油酸所含分子数为： ×N = A，故B正确；
M A M
与x轴正方向夹角范围为 30 ∘∼90 ∘ 角发射的粒子打在薄金属板的左侧面上，打在薄金属板左侧面的粒子数目占
M
C.1个油酸分子的质量为： ，故C错误；
N
总数的 60 ∘ 1，当打在右侧下端的临界点，如图所示 A
=
180 ∘ 3
D.油酸分子的摩尔体积为：M，一个油酸分子的体积为： M ，直径约为√ 6M ，故D错误。
3
ρ ρN πρN
A A
故选：B。
故答案为： ； 偏小； 。
(1)6×10−10 (2) (3)B
12.【答案】(1)A；
圆心 O′′ 与坐标原点和薄金属板下端构成正三角形，带电粒子速度方向和x轴正方向成150°角，由图可知，沿与
(2)交流；
−x方向夹角范围为0∼30°角发射的粒子打在薄金属板的右侧面上，故打在薄金属板右侧面的粒子数目占总数
(3)变暗；变小；
(4)C。
的 30 ∘ 1，打在薄金属板的粒子数目占总数的 1 1 1 ，故C正确，D错误；
= + =
180 ∘ 6 3 6 2 【解析】(1)A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍．根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以
A线圈匝数多；
带电粒子向 轴左侧射出与 轴负方向成 时打在薄金属板上运动的时间最长 2πL 300 ∘ 5πL ，故
AB. y x 30 ∘ t= × = (2)变压器只能改变交变电压，副线圈上的感应电动势，是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以线圈A应连上
v 360 ∘ 3v
到学生电源交流电输出端上；
A错误，B正确；
故选BC。
将与灯泡相连的线圈 拆掉部分匝数，与灯泡相连的线圈匝数 减少，根据U n 可知灯泡两端的电压 变小，
(3) B n 1= 1 U
2 U n 2
2 2
11.【答案】 ； 偏小； 。
(1)6×10−10 (2) (3)B
灯泡变暗；
0.5 1
【解析】解：(1)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为：V = × mL=10−5mL=10−11m3
1000 50
由理想变压器的变压比可知：U n ，代入数据解得： ，由于两线圈具有电阻，则灯泡两端电压小于
(4) 1= 1 U =3V
U n 2
2 2
则油酸分子直径大小为： V 10−11
d= = m=6×10−10m 3V。可能值为2.8V，故选C。
S 160×10−4
13.【答案】(1)缸内的气体为等压变化；初态V =h S，T =T ；末态V =hS，T =1.5T
1 0 1 0 2 2 0
(2)拿错的注射器的针管比原来的粗，滴入的一滴纯油酸体积增大，则计算出的分子直径偏小；
(3)A.1kg油酸所含有分子数为： 1 N ，故A错误； 由盖 − 吕萨克定律得V 1= V 2
M A T T
1 2
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学科网（北京）股份有限公司 6 1联立解得h=1.5h 2π
0 由几何关系，可知粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角α=
3
(2)气缸内的气体为等容变化；初态p =p ；末态对活塞，有p S=p S+Mg
1 0 2 0
2πr πR
粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期T= =
v v
0
由查理定律得p
1=
p
2 α πR
设粒子在匀强磁场中做圆周运动的时间为t，则t= T= 。
T 3T
2π 3v
0 0
0
2p S
联立解得M= 0 15.【答案】(1)b杆刚开始运动时受到向右的安培力，由安培力的计算公式可得：F=BIL
g
答：(1)活塞与气缸底部的距离等于1.5h ； BLv
0 感应电流大小为：I= 0
2R
2p S
(2)所加沙子的质量等于 0 。 根据牛顿第二定律可得：F=ma
g
14.【答案】解：(1)粒子在加速电场中运动，根据动能定理Uq= 1 mv2− 1 mv2 解得： a=
B2L2v
0 ；
2 2 0 2mR
根据题意可知v=2v
0 (2)从开始到b杆刚进入右侧轨道的过程中，两杆组成的系统动量守恒，取向右为正方向，根据动量守恒定律可得：
v
可得加速电场的电压 U=
3mv2
0
mv
0
=mv
a
+m
4
0
2q
1 1 1 v
(2)粒子进入匀强磁场，由题意可得，粒子圆周运动的半径r=R 根据能量守恒定律可得：Q
总
=
2
mv2
0
−
2
mv2
a
−
2
m(
4
0 ) 2
v2
根据洛伦兹力提供向心力可得qvB=m
根据焦耳定律可得：Q =
R
Q
r b R+R 总
2mv
解得B= 0 解得：Q = 3 mv2；
qR b 32 0
(3)粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
L
(3)最终稳定时，两杆的速度分别为v 、v ，根据闭合电路欧姆定律可得：BLv =B v +U
1 2 1 2 2 C
取向右为正方向，对 杆根据动量定理可得： −
a −BI<=mv −mv
1 a
− L v
对b杆，有：BI t=mv −m 0
2 2 4
由于： −
q=It=CU
C
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解得：q= 0。
18BL
答：
杆刚开始运动时的加速度大小为B2L2v
；
(1)b 0
2mR
3
(2)进入右侧导轨前，b杆中产生的热量为 mv2；
32 0
5mv
(3)最终稳定时，电容器所带的电量为 0。
18BL
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