江苏省宿迁市泗阳县两校2023-2024学年高二下学期5月学情调研物理试题

2023-2024学年度高二年级第二学期第二次物理学科学情调研 考试时间：75分钟 一、单选题：本大题共11小题，共44分。 1.下列关于热力学定律说法正确的是(    ) A. 第一类永动机不可制成违背了热力学第一定律 B. 第二类永动机不可制成违背了热力学第二定律 C. 电冰箱的工作原理不违背热力学第二定律，但违背了热力学第一定律 D. 从微观上可以这样理解热力学第二定律，热传导的自然过程总是从有序运动状态向无序状态转化的一个过程 2.固定的汽缸内由活塞封闭着一定质量的气体，在通常的情况下，这些气体分子之间的相互作用力可以忽略。在外力作用下，将活塞缓慢地向上拉动，如图所示。在拉动活塞的过程中，假设汽缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，关于对汽缸内的气体的下列论述，其中正确的是(    ) A. 气体对活塞做功，气体的内能减少 B. 气体从外界吸热，气体分子的平均动能增大 C. 气体从外界吸热，气体压强不变 D. 气体单位体积的分子数减小，气体压强减小 3.下列关于物质结构的叙述中不正确的是(    ) A. 天然放射性现象的发现表明了原子核内部是有复杂结构的 B. 质子的发现表明了原子核是由质子和中子组成的 C. 电子的发现表明了原子内部是有复杂结构的 D. 粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础 4.下列说法中不正确的是(    ) A. 自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的 B. 民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小 C. 空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆向 D. 相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等 5.年英国物理学家约瑟夫约翰汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，这是人类最早发现的基本粒子。下列有关电子的说法正确的是 (    ) A. 电子的发现说明原子核是有内部结构的 B. 射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 C. 光电效应中，逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关 D. 卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子的轨道半径是量子化的 6.一个德布罗意波波长为的中子和另一个德布罗意波波长为的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为 (    ) A. B. C. D. 7.年华裔物理学家朱棣文成功利用激光冷冻原子，现代激光致冷技术可实现的低温。一个频率为的光子被一个相向运动的原子吸收，使得原子速度减为零，已知真空中光速为，根据上述条件可确定原子吸收光子前的 (    ) A. 速度 B. 动能 C. 物质波的频率 D. 物质波的波长 8.如图所示，一定质量的理想气体，由状态经过过程到达状态或者经过过程到达状态。设气体在状态和状态的温度分别为和，在过程和中吸收的热量分别为和，则 (    ) A. ， B. ， C. ， D. ， 9.普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体符合实验规律的是 (    ) A. B. C. D. 10.如图所示，在光电效应实验中用光照射光电管时，灵敏电流计指针发生偏转，而用光照射光电管时，灵敏电流计指针不发生偏转，则 A. 光的强度一定大于光 B. 光的频率一定小于截止频率 C. 光照射光电管时，电流计中的光电流沿到方向 D. 将极换成逸出功较小的金属板，仍用光照射，其遏止电压将减小 11.已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，，已知普朗克常量为，电子的质量为，则下列说法正确的是 A. 氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大，动能和电势能之和不变． B. 基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为 C. 一个处于的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出种不同频率的光 D. 第一激发态氢原子的电离能等于 二、实验题：本大题共1小题，共15分。 12.用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 图甲中电极为光电管的   。选填“阴极”或“阳极” 要观察饱和电流，电源正、负极的接线为   要观察遏止电压，电源正、负极的接线为   。均选填“左负右正”或“左正右负” 用不同频率的光照射该光电管，测得铷的遏止电压与入射光频率的关系图像如图乙所示，则该金属的截止频率   ，逸出功   。已知普朗克常量。结果均保留两位有效数字 三、计算题：本大题共4小题，共41分。 13.（8分）如图所示为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，能发出多个能量不同的光子． 求其中频率最大光子的能量； 若用此光照射到逸出功为的光电管上，求加在该光电管上的反向遏止电压． 14.（8分）某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积，冷冻容积，假设室内空气为理想气体． 若室内空气摩尔体积为，阿伏伽德罗常量为个，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？ 若室内温度为，大气压为，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为，冷冻室温度降为，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差多大？ 15.（8分）如图，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时气体的温度为，活塞与容器底的距离为，当气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升后再次平衡。 外界空气的温度是多少？ 在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？ 16.（8分）一群处于第能级的氢原子，最终都回到基态能发出种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极的金属上，只能测得条电流随电压变化的图象如图乙，已知氢原子的能级图如图丙所示。 求光照射金属时的遏止电压和逸出光电子的最大初动能； 求该金属逸出功； 已知光的能量为，普朗克常量为，真空中的光速为，若一个质量为的静止电子吸收了一个光的光子，求电子在吸收光子后的速度大小。不计电子吸收光子后的质量变化 第6页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年度高二年级第二学期第二次物理学科学情调研 【答案】 1.   2.   3.   4.   5.   6.   7.   8.   9.   10.   11.   12. 阴极； 左正右负，左负右正； ，．  13. 解：根据跃迁能级差公式：，且频率最大的条件， 则有： 即频率最大的光子能量为； 根据爱因斯坦光电效应方程，有 又由动能定理： 解得：。  14. 解：由阿伏加德罗常数可知： 个 设气体初始温度为，压强为；后来冷藏室与冷冻室中的温度和压强分别为、和、， 由于两部分气体分别做等容变化，根据查理定律 同理： 得 代入数据得 不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温向高温传递，由冰箱工作过程中要消耗电能． 答：电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有分子． 此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差是 不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温向高温传递，由冰箱工作过程中要消耗电能．  15. 解：取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化， 由盖吕萨克定律有：； 得外界温度； 活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功， 所以外界对系统做的功 根据热力学第一定律得，密闭气体增加的内能。  16. 解：由图乙可得：遏止电压； 逸出光电子的最大初动能； 光的光子能量为：； 根据光电效应方程，则有：； 解得金属逸出功：； 光光子动量为：； 光的光子能量为； 根据动量守恒定律，则有电子在吸收光子后的动量：； 解得：。   【解析】 1. 【分析】 第一类永动机制不成，是因为它违反了能量守恒定律；热力学第二定律从微观意义上讲，是一个统计规律，它反映的是宏观自然过程的方向性的定律；一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行；第二类水动机虽然不违反能量守恒定律，但是违背热力学第二定律。 本题考查了热力学第二定律、热力学第一定律等知识点。对热力学第一定律的理解 应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据。对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义。对于概念、规律的理解要深入，要理解其核心和关键部分，不能停留在表面。 【解答】 A.第一类永动机制不成，是因为它违反了能量守恒定律，故A错误； B.热力学第二定律从微观意义上讲，是一个统计规律，它反映的是宏观自然过程的方向性的定律；一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，故B正确； C.热量能够自发地从高温物体传到低温物体，不可能使热量自发地从低温物体传向高温物体，在一定的条件下能使热量从低温物体传向高温物体，比如电冰箱要耗电，故C错误； D.热力学第二定律的微观意义是“一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”故D错误。 故选B。 2. 【分析】 气缸壁的导热性能良好，环境的温度保持不变，故气体做等温变化，温度不变内能不变，对于做功、放热问题可由热力学第一定律讨论，压强的变化可由玻意耳定律分析。 主要考查热力学第一定律和压强的微观解释，关键点在于判断出气体作等温变化。 【解答】 解：、由题意知，汽缸内的封闭气体是理想气体且温度不变，故平均动能不变，气体内能不变，故AB错误； 、气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量；封闭气体温度不变，体积增大，压强减小，故C错误，D正确。 故选：。 3. 【分析】 解决本题的关键熟悉教材，了解物理学史，不能混淆，注意原子核复杂结构与原子的核式结构的区别，及理解粒子散射实验内容与意义． 【解答】 A、天然放射现象说明原子核内部有复杂结构．故A正确． B、质子的发现与原子核是由质子和中子组成的没有关联．故B错误． C、汤姆生发现电子，知道原子还可以再分，表明了原子内部是有复杂结构的．故C正确． D、粒子散射实验说明原子的核式结构模型，故D正确； 本题选择错误的，故选：。 4. 【分析】 根据热力学定律分析气体温度、气体的内能、热传递的方向性等问题；根据气态方程分析气体压强的变化；相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等。 解决本题的关键是掌握热力学第二定律，气态方程，影响物体内能的因素。 【解答】 A.根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故A正确； B.当火罐内的气体体积不变时，温度降低，根据气态方程分析知，气体的压强减小，这样外界大气压大于火罐内气体的压强，从而使火罐紧紧地被“吸”在皮肤上，故B正确； C.空调既能制热又能制冷，根据热力学第二定律可知，空调机在不自发的条件下，热传递可以逆向，故C正确； D.相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，内能不一定相等，与分子数有关，故D错误。 本题选错误的，故选D。 5. 【分析】 电子的发现说明原子可分，不是最小的；射线是原子核内释放的；光电效应中，逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关；核外电子的轨道半径是量子化的是波尔的原子模型中的理论。 本题主要考查了电子的发现、射线、光电效应和卢瑟福的原子核式结构模型，都比较简单，要多注意平时积累。 【解答】 A.电子的发现说明原子是有内部结构的，故A错误； B.射线是原子核内中子转化为质子的过程中释放出的，它具有中等的穿透能力，故B错误； C.根据爱因斯坦对光电效应的解释可知，逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关，故C正确； D.玻尔理论认为电子轨道半径是量子化的，卢瑟福的原子核式结构模型认为在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故D错误； 故选C。 6. 【分析】 任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有德布罗意波．分别写出中子和氘核的动量的表达式，然后根据动量守恒定律得出氚核的动量，代入公式即可。 同一物质不同的速度，对应的德布罗意波的波长也不相同。 【解答】 中子的动量，氘核的动量 对撞后形成的氚核的动量 所以氚核的德布罗意波波长为 故选A。 7. 【分析】 本题考查了动量守恒定律及德布罗意波的分析计算，知道原子和光子碰撞过程中动量守恒，知道德布罗意波长的表达式。 【解答】 原子和光子碰撞过程中动量守恒，则可知，即原子吸收光子前的动量为。 A.由，由于原子质量不知道，故由动量无法求出原子吸收光子前的速度，故A错误； B.根据，可知也无法求出原子动能，故B错误； C.由可知，无法求出物质波的频率，故C错误 D.由，可以求出物质波的波长，故D正确； 故选D。 8. 【分析】 该题考查了气体的状态方程和热力学第一定律的应用，利用气体状态方程解决问题时，首先要确定气体状态和各状态下的状态参量，选择相应的气体变化规律解答；在利用热力学第一定律解决问题时，要注意气体的做功情况，区分对内做功和对外做功，同时要注意区分吸热还是放热，另外要注意理想气体的分子势能不计，分子动能即内能，所以可以通过比较温度来比较等量理想气体内能的大小。 【解答】 由理想气体状态方程可知，即，得 ，且为理想气体，则气体在 、 状态内能相等，因 到 和 到 的相同，而 到 过程中气体体积不变， ， 到 过程中气体膨胀对外做功， ，根据热力学第一定律：   可知 到 吸收的热量 大于 到 吸收的热量 ，即  ，故C正确，ABD错误。 故选C。 9. 【分析】 黑体辐射的实验规律为：温度越高，辐射越强，温度越高，辐射的电磁波的波长越短。由此分析。 要顺利解决本题，一定要熟练记忆本深刻理解教材的基本的内容，这是我们学好物理的捷径。 【解答】 黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故AC错误。 黑体辐射的波长分布情况随温度变化而改变，温度越高，辐射的电磁波的波长越短，辐射强度的极大值向波长缩短的方向移动，故B错误，D正确。 故选D。 10. 【分析】 发生光电效应的条件是当入射光的频率大于金属的极限频率时，会发生光电效应，光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系。 本题考查光电效应基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记并理解这些基础知识点和基本规律。 【解答】 A.用光照射光电管时，灵敏电流计指针发生偏转，一定发生光电效应，而用光照射光电管时，灵敏电流计指针不发生偏转，根据发生光电效应的条件：，光的强度不能判断，故A错误； B.用光照射光电管时，灵敏电流计指针不发生偏转，没有光电流产生，但是光的频率不一定小于截止频率，故B错误； C.发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表的电流方向是流向，故C正确； D.将极换成逸出功小的金属板，仍用光照射时，则光电子的最大初动能增加，遏止电压增大，故D错误。 故选C。 11. 【分析】 解决本题的关键知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，掌握电离的条件，及理解跃迁的种类确定方法，注意大量氢原子与一个氢原子的区别，及刚好发生电离时，则电离能与能级的能量之和为零。 【解答】 A.氢原子由基态跃迁到激发态时，氢原子吸收光子，则能量增大，轨道半径增大，根据知，电子动能减小，而其电势能增大，则动能和电势能之和增大，故 A错误； B.根据能量守恒得：，解得电离后电子的速度大小为：，故B正确； C.一个处于的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出种不同频率的光，分别是从跃迁，再从跃迁，最后从跃迁，故C错误； D.第一激发态氢原子的能量为，若刚好发生电离时，其电离能等于，故D错误。 故选B。 12. 【分析】 光电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知板为正极， 要观察饱和电流，电源正、负极的接线为左正右负要观察遏止电压，电源正、负极的接线为左负右正； 根据光电效应方程和得出遏止电压与入射光频率的关系式，从而进行判断。 解决本题的关键是掌握光电效应方程，有图像求得截止频率，以及知道遏止电压与逸出功之间的关系。 【解析】 电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知板为正极即为阳极，为光电管的阴极； 要观察饱和电流，应加正向电压，此时电源正、负极的接线为左正右负；要观察遏止电压，应加反向电压，此时电源正、负极的接线为左负右正。 由图像可知，该金属的截止频率，则逸出功。 13. 对于该部分知识一是注意平时的积累与记忆，二是注意有关能级跃迁、最大初动能与遏止电压等知识的应用。 根据频率条件公式，能级相差越大，光子的频率越高；根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理列式计算反向遏止电压。 14. 估算气体的分子个数时，先解出气体的摩尔数，然后用阿佛加德罗常数乘以气体的摩尔数就得到气体的分子个数；根据查理定律可以解出温度下降后的压强，然后做差解出压强差． 题目属于公式的基本应用，要灵活掌握阿佛加德罗常数的应用，查理定律的应用要先判断气体的体积为定值． 15. 解析请参考答案文字描述 16. 本题考查光电效应和玻尔的原子理论，掌握能级的跃迁规律和光电效应方程是解题的关键。 根据图乙可知光照射金属时的遏止电压，再根据动能定理求出逸出光电子的最大初动能； 根据能级跃迁和爱因斯坦光电效应方程求出该金属逸出功； 根据光子的动量和能量求解电子在吸收光子后的速度大小。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$报告查询:登录zhixue.com或扫描二维码下载App (用户名和初始密码均为准考证号) 2023-2024学年度高二年级第二学期第二次物理学科学情调研 姓名： 班级： 考场/座位号： 注意事项 1．答题前请将姓名、班级、考场、准考证号填写清楚。 2．客观题答题，必须使用2B铅笔填涂，修改时用橡皮擦干净。 3．主观题答题，必须使用黑色签字笔书写。 4．必须在题号对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效。 5．保持答卷清洁、完整。 正确填涂 缺考标记 准考证号                 [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 客观题 1 [A] [B] [C] [D] 2 [A] [B] [C] [D] 3 [A] [B] [C] [D] 4 [A] [B] [C] [D] 5 [A] [B] [C] [D] 6 [A] [B] [C] [D] 7 [A] [B] [C] [D] 8 [A] [B] [C] [D] 9 [A] [B] [C] [D] 10 [A] [B] [C] [D] 11 [A] [B] [C] [D] 实验题 12. (1) (2) ; (3) ; 计算题 13. 14. 15. 16.