山东省聊城市第一中学2023-2024学年高二下学期第二次阶段测试物理试题

1 聊城一中 2022 级高二下学期第二次阶段性测试 物理试题 时间：90 分钟 分值：100 分 第Ⅰ卷（选择题 47 分） 一、单项选择题：本题共 9小题，每小题 3分，共 27分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．下列说法正确的是( ) A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于针受到了浮力 B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是因为水在玻璃上不浸润 C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果 D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这只与液体的种类有关，与毛细管的材 料无关 2．下列说法正确的是( ) A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体 C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 3．两分子间的分子力与分子间距离的关系图像如图甲所示，分子势能与分子间距离的关系图像如 图乙所示。图甲中：r0为分子斥力和引力平衡时两分子间的距离，r3为分子力表现为引力且最大时 两分子间的距离；图乙中 r1为分子势能为 0时两分子间的距离，r2为分子势能最小时两分子间的距 离。规定两分子间的距离为无限远时分子势能为 0，下列说法正确的是（ ） A. r0=r1 B. r0=r2 C. r1=r3 D. r2=r3 4．密闭的容器中一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示。下列说法中正确的是 （ ） A．a→b过程中，气体分子的平均动能增大 B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大 C．c→a过程中，单位体积分子数增大 D．c→a过程中，器壁在单位面积上、单位时间内所受气体 分子碰撞的次数增多 5．已知氢原子的基态能量为 E，激发态能量 21 /nE E n ，其中 n=2,3…。用 h表示普朗 克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为（ ） A. 1 4 3 hc E  B. 1 2hc E  C. 1 4hc E  D. 1 9hc E  6．如图所示为氢原子能级图，处于某激发态的大量氢原子向低能级跃迁，共发出 6种不 同频率的光，已知可见光的能量范围为 1.63eV ~ 3.10eV，金属钨的逸出功为 4.5eV。下列说 法正确的是（ ） A．氢原子初始时处于 5n  能级 B．发出的光中有 3种可见光 C．红外光照射钨时，可能发生光电效应 D．用发出的光照射钨时，逸出光电子的最大初动能为8 25eV． 7．核动力航母利用可控制核裂变释放的核获得动力，核反应方程为： 1 235 141 92 0 92 56 36n U Ba Kr Xy    。已知光在真空中速度为 c， 235 92 U比结合能为 1E ， 92 36Kr 的比结合能为 2E ， 141 56 Ba的比结合能为 3E ，反应过程中释放的核能为 E。下列说法错误．． 的是（ ） A．X为中子， 3y  2 B．反应过程中质量亏损为 2 E c C．三种比结合能的大小关系为 1 2 3E E E  D．此核裂变释放核能约为 3 2 1141 92 235E E E E   8．医学治疗中常用放射性核素 113In 产生γ射线，而 113In 是由 半衰期相对较长的 113Sn衰变产生的。对于质量为 m0的 113Sn， 经过时间 t后剩余的 113Sn质量为 m，其m m0 ­ t图线如图所示。 从图中可以得到 113Sn 的半衰期为( ) A．67.3 d B．101.0 d C．115.1 d D．124.9 d 9．如图所示，一只贮有空气的密闭烧瓶玻璃管与水银气压计相连，气 压计的两管内液面在同一水平面上．现降低烧瓶内空气的温度，同时上 下移动气压计右管，使气压计左管的水银面保持在原来的水平面上，则 气压计两管水银面的高度差△h与烧瓶内气体降低的温度△t（摄氏温标） 之间变化关系的图象为（ ） A． B． C． D． 二、多项选择题：本题共 5小题，每小题 4分，共 20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。 10．下列说法正确的是 ( ) A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B.德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 11．关于天然放射现象，以下叙述正确的是( ) A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大 B.β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的 C.在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 D.铀核(23892U)衰变为铅核(20682Pb)的过程中，要经过 8次α衰变和 6次β衰变 12．由于地球引力的作用，大气被“吸”向地球，因而产生了压力，大气压强与液体产生的 压强类似，测得地球表面大气压强为 p0，大气层的厚度为 h，空气的平均摩尔质量为 M。 已知地球大气层的厚度远小于地球的半径 R，阿伏加德罗常数为 AN ，重力加速度大小为 g。下列说法正确的是（ ） A.地球表面空气的总体积约为 24 hR B.空气分子的平均密度为 0 p gh C.空气分子的总数为 2 0 A2 R p N Mg  D.空气分子间的平均距离为 3 0 A Mgh p N 13．一定量的理想气体从状态M可以经历过程 1或者过程 2到达状态 N,其 p ­V图象如图 所示。在过程 1中,气体始终与外界无热量交换;在过程 2中,气体先经历等容变化再经历等 压变化。对于这两个过程,下列说法正确的是 ( ) A.气体经历过程 1，其内能减小 B.气体经历过程 1的内能改变量与经历过程 2的相同 C.气体在过程 2中一直对外放热 D.气体在过程 2中一直对外做功 14．如图所示，一群处于第 4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中 3 只有 3种不同频率的光 a、b、c照射到图甲电路阴极 K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随 电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图 如图丙所示，则下列推断正确的是（ ） A．阴极金属的逸出功可能为�0 = 5.5eV B．图乙中的 b光光子能量为 12.09eV C．若图乙中的�� = 7V，则�� = 3.5V D．若甲图中电源右端为正极，随滑片向右滑动，光电流先增大后保持不变 第Ⅱ卷（非选择题 53 分） 三、实验题：本题共 3小题，15.16题每空 2分，17题每空 1分，共 16分。 15．两个实验小组做“探究等温情况下一定质量气体的压强与体积的关系”的实验。 （1）第一个实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一 定质量的气体。 ①实验过程中，下列操作正确的是 。（填正确答案标号） A．应该以较快的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积 B．实验前应先利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量 C．推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器 D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定 ②实验时，缓慢推动活塞，注射器内气体的体积逐渐减小。若实验过程中环境温度逐渐降 低，测得多组空气柱的压强 p和体积 V的数据，则实验得到的� − 1 � 图像应为下图中 的 。（填正确答案标号） （2）第二个实验小组的同学用气体压强传感器做实验，实验装置如图乙所示。在操作规 范、不漏气的前提下，测得多组压强 p和体积 V的数据并作出� − 1 � 图像，发现图线不过 坐标原点，如图丙所示。造成这一结果的原因是 ；图丙中�0 的物理含义是 。 16．光电效应实验中,用波长为λ0的单色光 A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面 逸出 。当波 长为 0 2  的单 色光 B 照射 该金属 板时，光电 子的最 大初动能 为 A、B两种光子的动量之比为 。(已知普朗克常量为 h、光速为 c) 17．在下列描述的核过程的方程中，属于α衰变的是 ，属于β衰变的是 ， 属于裂变的是 ，属于聚变的是 。 A. eNC 01 14 7 14 6  B. 32 32 0 15 16 ­1S+ eP C. 238 234 492 90 2U Th+ He D. 14 4 17 1 7 2 8 1N+ He O+ H E. 235 1 140 94 192 0 54 38 0U+ n Xe+ 2 nSr  F. 3 2 4 1 1 1 2 0H H He+ n  4 四、计算题：本题共 3小题，共 37分 18．（10分）一 U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内 汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右 侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过 程中,没有发生气体泄漏;大气压强 p0=75.0cmHg。环境温度不变。 19．（12分）如图甲所示，竖直放置的汽缸高 H＝18 cm，距缸底 h＝11 cm的光滑内壁上安装有小 支架，质量 m＝1 kg、横截面积 S＝1×10－3 m2的活塞静置于支架上。缸内封闭了一定质量的理想气 体，气体的温度 t0＝27℃，压强等于大气压强 p0＝1.0×105 Pa.活塞与内壁接触紧密。现对密闭气体 缓慢加热，使气体温度最终升高至 T＝450 K，此过程气体内能增加了 13.6 J，热力学温度与摄氏温 度之间的关系取 T＝t＋273 （K），重力加速度 g取 10 m/s2。求： （1）在缓慢加热过程中，活塞刚要离开小支架时的气体温度 T； （2）在如图乙所示的 p—V图上，画出整个过程中汽缸内气体的状态变化（要求有必要的计算 过程）； （3）整个过程气体吸收的热量 Q。 20．（15分）钚的放射性同位素 23994Pu静止时衰变为铀核激发态 235 92U和α粒子，而铀核激发 态 U立即衰变为铀核 U，并放出能量为 0.097MeV的γ光子。已知 Pu、U和α粒子的质量 分别为 239.0521PUm u ， 235.0439um u 和 4.0026m u  （质量亏损 1u相当于释放 931.5MeV的能量）衰变放出的光子的动量可忽略。 （1）写出核反应方程； （2）将衰变产生的铀核 U和α粒子垂直射入磁感应强度为 B的同一匀强磁场，求铀核 U 和α粒子圆周运动的半径之比； （3）求该核反应释放的核能和α粒子的动能（结果保留两位有效数字）。 5 聊城一中 2022 级高二下学期第二次阶段性测试 物理试题答案 1. C 2C 3.B 4.D 5.C 6.D 7.C 8.C 9.C 10 ACD 11.CD 12..ABD【解析】因地球大气层的厚度远小于地球的半径 R，地球表面空气的总体积为 24 hR ，选 项 A正确；根据 p gh 可得，空气分子的平均密度 0 p gh   ，选项 B正确；设大气层中气体的 质量为m，有 2 04mg R p ， A mNn M  ，解得 2 0 A4 R p Nn Mg   ，选项 C错误；设每个分子占据 一个边长为 d 的小立方体，各小立方体紧密排列，空气的摩尔体积为V ，则有 3AV N d ， M V   ， 解得 3 0 A Mghd p N  ，选项 D正确。 13.AB 14 AB 【解析】这些氢原子在向低能级跃迁过程中能发出 6种不同频率的光，按频率从高到低（辐射能量 从大到小）分别是� = 4跃迁到� = 1，� = 3跃迁到� = 1，� = 2跃迁到� = 1，� = 4跃迁到� = 2， � = 3跃迁到� = 2，� = 4跃迁到� = 3。依题意，照射图甲所示的光电管阴极 K，能使金属发生光 电效应的是其中频率高的三种，分别是� = 4跃迁到� = 1；� = 3跃迁到� = 1；� = 2跃迁到� = 1。 A．由第 2能级向基态跃迁辐射的光子能量为�c = �2 − �1 = 10.2eV 辐射能量第 4大的光子能量为�4 − �2 = 2.55eV 由于只测得 3条电流随电压变化的图像，故阴极金属的逸出功介于 2.55eV~10.2eV之间，故 A正 确； B．b光是频率排第二高的光，则是第 3能级向基态跃迁发出的，其能量值为 �� = �3 − �1 =− 1.51eV − ( − 13.6eV) = 12.09eV，故 B正确； C．由乙图可知，a光的遏止电压最大，据爱因斯坦光电效应方程 �� = 1 2 ��02 = ℎ� −�a光的频率最高，a光是由第 4能级向基态跃迁发出的，其光子能量 为 � = 13.6eV − 0.85eV = 12.75eV 由�� = 7V可知金属的逸出功为 5.75eV，c光应是能级 2向基态跃迁产生的光，其光子能 量为 10.2eV，故 �� = 4.45V，故 C错误； D．若甲图中电源左端为正极，则光电管上加的正向电压，随着滑片向右滑动，正向电压 逐渐增大，更多的光电子到达 A极，光电流在增大；当正向电压达到某值时所有光电子都 能到达 A极，光电流达到最大值，滑片再向右滑动，光电流保持不变，但该选项电源右端 为正极，故 D错误。 实验： 15. CD A 胶管的容积不可忽略 连接压强传感器和注射器的胶管的容积 【解析】（1）①[1]A．应该以较慢的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积，以避免操作动作 过快使空气柱的温度发生改变，A项错误； B．因压强由压力表测得，不是由平衡条件计算出的，所以实验前不需要利用天平测量出 注射器、柱塞及压力表的总质量，B项错误； C．实验过程中手不能握住注射器前端，以免改变空气柱的温度，使气体发生的不是等温 变化，C项正确； D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定，D项正确。故选 CD。 ②[2]根据理想气体状态方程�� � = � 可得� = �� � 可知随着环境温度逐渐降低，� − 1 � 图像的斜率会逐渐减小，A项正确。 （2）[3][4]根据玻意耳定律得� �+�0 � = � 解得� = �� � − �0 造成这一结果的原因是胶管的容积不可忽略；图丙中�0的物理含义是连接压强传感器和注 6 射器的胶管的容积。 16. 0 hc  1∶2 17.C A、B E F 18.【解析】设初始时,右管中空气柱的压强为 p1,长度为 l1;左管中空气柱的压强为 p2=p0,长度为 l2。 活塞被推下 h后,右管中空气柱的压强为 p1',长度为 l1';左管中空气柱的压强为 p2',长度为 l2'。以 cmHg 为压强单位,由题给条件得 p1=p0+(20.0­5)cmHg l1'=(20.0­ 2 00.50.20  )cm 根据玻意耳定律 p1l1=p1'l1' 联立解得 p1'=144cmHg 根据题意可得 p1'=p2',l2'=4.00cm+ 2 00.50.20  cm­h 根据玻意耳定律可得 p2l2=p2'l2',解得 h=9.42cm。 答案:144cmHg 9.42cm 19.【答案】（1）330 K （2）见解析图 （3）18 J 【解析】（1）当活塞刚要离开小支架时 p1＝p0＋mg S 解得 p1＝1.1×105 Pa 活塞离开支架前气体等容变化，有 p0 T0 ＝ p1 T1 T0＝（27＋273） K＝300 K 解得 T1＝330 K （2）活塞离开支架后气体等压变化，有V1 T1 ＝ V2 T V1＝Sh 解得 V2＝1.5×10－4 m3 则 h2＝ V2 S ＝15 cm p－V图像如图所示 （3）外界对气体做功 W＝－p1SΔh＝－4.4 J 由ΔU＝W＋Q 解得 Q＝18 J。 20.【答案】（1） 239 235 494 92 2Pu U He    ；（2）1: 46；（3）5.2MeV； kE 5.0MeV  【详解】（1）核反应方程 239 235 494 92 2Pu U He    （2）衰变过程中满足动量守恒得 Up p 带电粒子在磁场中做圆周运动，有 2vqvB m R  解得 mvR qB  铀核 U和α粒子圆周运动的半径之比 2 1: 46 92 U U R q R q      （3）核反应过程中的质量亏损 (239.0521 235.0439 4.0026) 0.0056m u u     根据质能方程 2E m c    可得 0.0056 931.5MeV 5.2164MeV 5.2MeVE     根据题意结合能量守恒定律可知：核反应过程中转化为粒子动能的总能量 E E E   即 (5.2164 0.097)MeV 5.1194MeV 5.1MeVE     根据动能和动量的关系 2 2k pE m  可得 kU k U E m E m  则α粒子的动能 Uk U mE E m m    代入数值的 kE 5.0MeV 