江西省南昌市第一中学2023-2024学年高二下学期7月期中物理试题

高二期末考试物理试卷 第 1 页 共 6 页 南昌一中朝阳校区 2023-2024 学年第二学期高二年级期末考试 物 理 试 卷 考试时长:75 分钟 试卷总分:100 分 一、选择题:本题共 10 小题,共 46 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,每小题 4 分;第 8-10 题有多项符合题目要求,每小 题 6分,全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0分。 1.关于下列三幅图的说法正确的是( ) A.图甲中微粒越小,单位时间内受到液体分子撞击次数越少,布朗运动越明显 B.图乙中峰值大的曲线对应的气体温度较高 C.图丙中实验现象说明蜂蜡是非晶体 D.图丙中实验现象说明薄板材料各向同性,一定是非晶体 2.热力学第二定律表明( ) A.不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功 B.摩擦生热的过程是不可逆的 C.热不能全部转变为功 D.热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 3.如图所示,内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,初始时汽缸开 口向上放置,活塞处于静止状态,将汽缸缓慢转动90 过程中,缸内气体( ) A.内能增加,外界对气体做正功 B.内能减小,所有分子热运动速率都减小 C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少 D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加 4.一定质量的理想气体从状态 a开始。第一次经绝热过程到状态 b;第二次先经等压过程 到状态 c,再经等容过程到状态 b。 p V 图像如图所示。则( ) 高二期末考试物理试卷 第 2 页 共 6 页 A. c b 过程气体从外界吸热 B. a c b 过程比a b 过程气体对外界所做的功多 C.气体在状态 a时比在状态 b时的分子平均动能小 D.气体在状态 a时比在状态 c时单位时间内撞击在单位面积上 的分子数少 5.如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为 mv 。正对M放置一 金属网 N,在M、N之间加恒定电压 U。已知M、N间距为 d(远小于板长),电子的质量 为 m,电荷量为 e,则( ) A.M、N间距离增大时电子到达 N的动能也增大 B.只有沿 x方向逸出的电子到达 N时才有最大动能 2m 1 2 mv eU C.电子从M到 N过程中 y方向位移大小最大为 m 2mv d eU D.M、N间加反向电压 2 m 4 mv e 时电流表示数恰好为零 6.氢原子能级如图甲所示,一群高能级的氢原子,向低能级跃迁时发出多种可见光,分别 用这些可见光照射图乙电路的阴极 K,其中 3条光电流 I随电压 U变化的图线如图丙所示, 已知可见光的光子能量范围约为1.64eV到3.11eV之间,a光的光子能量为 2.86eV。则( ) A.氢原子从 4n 能级向低能级跃迁时能辐射出 6种频率的可见光 B.当滑片 P向 a端移动时,光电流 I将增大 C.a光照射得到的光电流最弱,所以 a光光子动量最小 D.图丙中 3条图线对应的遏止电压,一定有 0.97Vb cU U 7.如图为光电倍增管的原理图,管内由一个阴极 K、一个阳极 A和 K、A间若干对倍增电 极构成。使用时在阴极 K、各倍增电极和阳极 A间加上电压,使阴极 K、各倍增电极到阳 极 A的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极 K时,就会有电子射出,在加速电场 高二期末考试物理试卷 第 3 页 共 6 页 作用下,电子以较大的动能撞击到第一个倍增电 极上,电子能从这个倍增电极上激发出更多电子, 最后阳极 A收集到的电子数比最初从阴极发射的 电子数增加了很多倍。下列说法正确的是( ) A.光电倍增管适用于各种频率的光 B.保持入射光不变,增大各级间电压,阳极收集到的电子数可能增多 C.增大入射光的频率,阴极 K发射出的所有光电子的初动能都会增大 D.保持入射光频率和各级间电压不变,增大入射光光强不影响阳极收集到的电子数 8.下列说法正确的是( ) A.太空飞船中的小水珠呈球形,是液体表面张力作用的结果 B.天然水晶在熔化过程中分子平均动能变大 C.地面附近的一个氢气球在快速上升过程中,随着外界压强减小,球内气体的体积增大, 温度降低 D.液晶材料像液体一样具有流动性,但不具备晶体各向异性的特征 9.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 0p ,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 10.一定质量的理想气体,从状态 A开始,经历 B、C状态又回到状态 A,压强 p与体积 V 的关系图像如图,AB的反向延长线经过坐标原点 O,BC与纵轴平行, ABC的面积为 S0, 已知气体在状态 A的温度为 T0,图中所标的物理量已知,则下列说法正确的是( ) A.气体从 C到 A,内能增大,吸收热量 B.气体在状态 B的压强为 00 0 Sp V C.气体在状态 B的温度为 04T D.从状态 A到状态 B,气体对外界做的功为 0 0 0 3 3 4 2 p V S 高二期末考试物理试卷 第 4 页 共 6 页 二、非选择题:本题共 5 小题,共 54 分。 11(6分).某同学用如图甲所示的装置验证查理定律,操作步骤简述如下: ①将一装有细导管的橡皮塞塞住试管口封闭一定质量的气体,细导管的另一端接压强传感器; ②将压强传感器与计算机相连,将一温度传感器也与计算机相连; ③将适量热水(约 80 )倒入大号烧杯中,并将试管浸入热水中至管口与水面相平,再将 温度传感器浸没入水中; ④在计算机上打开相应软件,等待水温缓慢下降,计算机将两传感器的示数拟合成一条曲线, 如图乙所示为部分图线。 (1)在实验误差允许的范围内,所得的图像是一条直线,说明一定质量的气体,在体积不变 时_。(填正确答案标号) A.压强 p与摄氏温度 t成正比 B.压强 p与摄氏温度 t成一次函数关系 (2)若实验过程中有少量气体缓慢逸出,则所得图像为_。(填正确答案标号) A. B. (3)另外一位同学用一个较小的试管也按相同的步骤做了该实验,现用计算机将两位同学实 验采集的数据描绘在同一个 p—t坐标系上,则得到的图像可能是_。(填正确答案标号) A. B. C. 12(8分).某同学设计了如图甲所示的实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体 积的关系”。注射器导热性能良好,用橡皮塞和柱塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。 柱塞下方安装一个钩。实验时,在钩的下端依次挂上质量相同的钩码 1,2,3,……,稳定 后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积 V,并依据柱塞(包括钩)和钩码的质量求出对 高二期末考试物理试卷 第 5 页 共 6 页 应气体的压强 p。已知注射器空气柱横截面积为 S,刻度全长为 L,大气压为 p0,柱塞(包 括钩)的质量为 m0=200g,每个钩码的质量为 m=50g。补充:提供重力加速度 g。 (1)每次挂上钩码,要停留一点时间,让柱塞下滑到不再移动的另一位置时才读出空气柱的 体积,是为了通过热传递控制空气柱的 。 (2)若在某次实验中所挂钩码个数为 n,则平衡后空气柱中的压强为 (用题目 中已知量的符号表示)。 (3)该同学通过实验数据得到如图乙 1p V ,由该图像得到的结论是 。 (4)未挂钩码前,柱塞封闭的空气柱长度为 2 L ,压强为 0 2 p ,依次挂上钩码,当空气柱长度为 L时,所挂钩码有 个。 13(12分).如图所示,粗细均匀的 U 形管竖直放置,其两侧竖直管高度均为 h,横管长度 为 2h,只有横管中充满水银。现将两管口封闭,使整个 U 形管水平向右做匀加速直线运动。 (已知:当地大气压强为 0p ,重力加速度为 g,水银的密度为 ,管足够细,环境温度保 持不变)。当水平管中水银的长度稳定为 h 3 5 时,求: ( )水银对 U 管左下角管壁的压强 左p ; ( )U 形管的加速度大小 a。 高二期末考试物理试卷 第 6 页 共 6 页 14(12分).如图所示,有一个竖直放置的容器,横截面积为 S,有一隔板放在卡槽上将容 器分隔为容积均为 0V 的上下两部分,另有一只气筒分别通过单向进气阀与容器上下两部分 连接(气筒连接处的体积不计,抽气、打气时气体温度保持不变),初始时 m、n均关闭, 活塞位于气筒最右侧,上下气体压强均为大气压强 0p ,活塞从气筒的最右侧运动到最左侧 完成一次抽气,从最左侧运动到最右侧完成一次打气。重力加速度为 g。 (1)活塞完成一次抽气、打气后,隔板与卡槽未分离,此时容器上下两部分气体压强之比 为 3:5,求气筒的容积; (2)在第(1)问的条件下,当完成抽气、打气各 2次后, 隔板与卡槽仍未分离,则隔板的质量至少是多少? 15(16分).如图,上端开口的竖直汽缸由小、大两个同轴圆筒组成,两圆筒高均为 L。两 圆筒中各有一个厚度不计的活塞,小活塞的横截面积为 S、质量为 m;大活塞的横截面积为 2S、质量为 2m。两活塞用长为 L的刚性杆连接,两活塞间充有氧气,大活塞下方充有氮气。 小活塞的导热性能良好,汽缸及大活塞绝热,开始时,氮气和外界环境的温度均为 0T ,大 活塞处于大圆筒的中间位置,且刚性杆上恰无弹力。重力加速度用 g表示,外界的大气压强 恒为 4mg S ,氧气和氮气均可看做理想气体。 (1)开始时氮气的压强是多少? (2)通过电阻丝缓慢加热氮气,当大活塞刚上升 2 L 时,氮气的温度是多少? (3)当大活塞刚上升 2 L 时,设平均每个氮气分子对容器壁撞击力为 1F,继续加热氮气,当 氮气的温度上升到 0 29 4 T 时,设平均每个氮气分子对容器壁撞击为 2F ,试分析 1 2 F F 比 1 3 大还是 小? 高二物理期末考试答案 第 1 页 共 7 页 2023-2024 学年第二学期高二年级期末考试 物 理 答 案 一、选择题:本题共 10 小题,共 46 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,每小题 4 分;第 8-10 题有多项符合题目要求,每小 题 6分,全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0分。 1.A 【详解】A.图甲中微粒越小,单位时间内受到液体分子撞击次数越少,则微粒越趋于不平 衡,则布朗运动越明显,选项 A正确; B.图乙中峰值大的曲线“腰细”,中等分子占据的比例较小,则对应的气体温度较低,选项 B错误; CD.图丙中,实验现象表明材料具有各向同性,则说明薄板材料可能是多晶体,也有可能 是非晶体,故 CD错误。故选 A。 2.B 【详解】A.根据热力学第二定律可知,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但是 会引起其他的变化,故 A错误; B.根据热力学第二定律可知,机械能转化为内能的过程具有方向性,是不可逆过程 故 B正确; C.根据热力学第二定律可知,热可以全部转变为功,但是会引起其他的变化,故 C错误; D.根据热力学第二定律可知,热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体,若有外界做 功的话,可以从低温物体传递到高温物体,比如冰箱;故 D错误。 故选 B。 3.C 【详解】初始时汽缸开口向上,活塞处于平衡状态,汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的 重力平衡,则有 1 0p p s mg 汽缸在缓慢转动的过程中,汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力,故汽缸 内气体缓慢的将活塞往外推,最后汽缸水平,缸内气压等于大气压。 AB.汽缸、活塞都是绝热的,故缸内气体与外界没有发生热传递,汽缸内气体压强作用将 活塞往外推,气体对外做功,根据热力学第一定律 U Q W 得:气体内能减小,故缸内 理想气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,并不是所有分子热运动的速率都减小, 高二物理期末考试答案 第 2 页 共 7 页 AB错误; CD.气体内能减小,缸内理想气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,故速率大的 分子数占总分子数的比例减小,C正确,D错误。 故选 C。 4.B 【详解】A. c b 过程,气体体积不变,即等容变化过程,气体压强变小,温度降低,故 内能减小,该过程气体对外不做功,故气体向外界放热,A错误; B.由微元法可得 p V 图像与横坐标围成的面积表示为气体做功的多少,由图像可知, a c b 过程比a b 过程气体对外界所做的功多,B正确; C.a b 过程为绝热过程,气体体积变大对外做功,由热力学第一定律可知,气体内能减 小,温度降低。温度是分子平均动能的标志,故气体在状态 a时比在状态 b时的分子平均动 能大,C错误; D. a c 过程,气体的压强相等,体积变大温度变大,分子的平均动能变大,分子撞击容 器壁的动量变化量变大。由气体压强的微观解释可知,在状态 a时比在状态 c时单位时间内 撞击在单位面积上的分子数多,D错误。 故选 B。 5.C 【详解】AB.根据动能定理,从金属板M上逸出的光电子到到达 N板时 2 m 1 2km eU E mv 则到达 N板时的动能为 2m 1 2km E eU mv 与两极板间距无关,与电子从金属板中逸出的方向无关,选项 AB错误; C.平行极板M射出的电子到达 N板时在 y方向的位移最大,则电子从M到 N过程中 y方 向最大位移为 my tv 21 2 Ued t dm 解得 m 2my v d eU 选项 C正确; D.M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时,则 2m 1 2c eU mv 解得 2 m 2c mvU e 选项 D错误。 故选 C。 6.D 【详解】A.可见光的光子能量范围约为1.64eV到3.11eV之间。氢原子从 4n 能级向低能 级跃迁时能辐射出 6种频率的光,只有 2种可见光,分别为从 4n 能级向 2n 能级跃迁和 高二物理期末考试答案 第 3 页 共 7 页 从 3n 能级向 2n 能级跃迁,故 A错误; B.当滑片 P向 a端移动时,施加反向电压,光电流 I将减小,故 B错误; C.根据 0h W eU 可知频率越大,遏止电压越大,故 a光的频率最大,根据 c f 可知频率越大,波长越短,故 a光的波长最短,根据 hp 可知 a光光子动量最大,故 C错误; D.可见光波长范围约为 400nm到760nm之间,根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有 4 条,而 a光的能量最大,故排除氢原子从 6n 能级向 2n 能级跃迁的可能,故 a光是氢原 子从 5n 能级向 2n 能级跃迁发出的光,能量为 2.86 eV,b光是氢原子从 4n 能级向 2n 能级跃迁发出的光,能量为 2.55 eV,c光是氢原子从 3n 能级向 2n 能级跃迁发出的光, 能量为 1.89eV,故图丙中 3条图线对应的遏止电压,一定有 0.97Vb cU U 故 D正确。 故选 D。 7.B 【详解】A.只有满足一定频率的光照射时才能发生光电效应,从而逸出光电子,可知光电 倍增管并不是适用于各种频率的光,选项 A错误; B.保持入射光不变,增大各级间电压,则打到倍增极的光电子的动能变大,则可能有更多 的光电子从倍增极逸出,则阳极收集到的电子数可能增多,选项 B正确; C.增大入射光的频率,阴极 K发射出的光电子的最大初动能变大,并不是所有光电子的初 动能都会增大,选项 C错误; D.保持入射光频率和各级间电压不变,增大入射光光强,则单位时间逸出光电子的数目会 增加,则阳极收集到的电子数会增加,选项 D错误。故选 B。 8.AC 【详解】A.太空飞船中的小水珠呈球形,是液体表面张力作用的结果,A正确; B.天然水晶在熔化过程中温度不变,分子平均动能不变,B错误; C.地面附近的一个氢气球在快速上升过程中,来不及与外界进行热交换,随着外界压强减 小,球内气体的体积增大,气体对外做功,根据热力学第一定律,气体的内能减小,温度降 低,C正确; D.液晶材料像液体一样具有流动性,具备晶体各向异性的特征,D错误。故选 AC。 高二物理期末考试答案 第 4 页 共 7 页 9.ABD 【详解】A.大气的体积为 24V R h 故 A正确; B.根据上述 0p gh 解得 0p gh 故 B正确; C.设大气层中气体的质量为 m,地球的表面积为 S,由大气压强产生的原因可知 24S R 0mg p S A mNN M 解得 2 0 A4 R p NN Mg 故 C错误; D.气体分子之间的距离为 3 A 3 0 Mgd N hV p N 故 D正确。 故选 ABD。 10.CD 【详解】A.气体从 C到 A,气体压强减小,气体体积减小,根据理想气体方程 pV C T 则气体的温度减小,内能减小,由于气体体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律 U W Q 可知气体放出热量,故 A错误; B. p V 图像与坐标轴围成的面积表示功,则 0 0 0 1 ( )(2 ) 2 C B S p p V V 解得气体在状态 B的压强为 00 0 2 B Sp p V 故 B错误; C.AB的反向延长线经过坐标原点 O,则 0 02 A Bp p V V 根据理想气体方程 0 0 0 2A B B p V p V T T 解得气体在状态 B的温度为 04BT T 故 C正确; D.从状态 A到状态 B,气体对外界做的功为 0 0 0 0 0 3 3(2 ) 2 4 2 A Bp pW V V p V S 故 D正确。 故选 CD。 11.(1)B (2)B (3)C 【详解】(1)根据查理定律有 pV C T 其中的 C为与气体的质量成正比的常量,且温度为热力学温度,则有 273KT t 则有 273C Cp t V V 高二物理期末考试答案 第 5 页 共 7 页 可知,压强与摄氏温度 t成一次函数。 故选 B。 (2)结合上述可知,根据查理定律,一定质量的气体在体积不变时有 273C Cp t V V 其中 C与气体的质量成正比,当有气体逸出时,C减小,则图像上的点与(-273,0)点连 线的斜率减小,因为本实验中气体的温度是逐渐降低的,故图像从右向左斜率减小。 故选 B。 (3)结合上述可知,根据查理定律,一定质量的气体在体积不变时有 273C Cp t V V 其中 C与气体的质量成正比,则一定质量的气体在体积不变时,其 p—t图像与 t轴的交点 坐标均为-273 ,只有第三个选择项符合要求。故选 C。 12.(1)压强稳定 (2) 00 m nm g p S (3)一定质量封闭气体的压强与体积成反比 (4)2 【详解】(1)柱塞静止时空气柱的压强保持不变,是为了通过热传递控制空气柱的压强稳定。 (2)若在某次实验中所挂钩码个数为 n,由平衡得 0 0pS m nm g p S 得平衡后空气柱中的压强为 0 0 m nm g p p S (3) 1p V 图像为倾斜直线,说明一定质量封闭气体的压强与体积成反比(压强与体积的 倒数成正比)。 (4)未挂钩码时,根据平衡条件 0 0 02 p m g p S 由等温变化 0 2 2 p LS pLS 又 0 0pS m km g p S 得所挂钩码个数为 0 03 4 p S mk mg m 联立解得 2k 13 解析:( )左侧气体由玻意耳定理: shhhphsp )( 2 3 5 10 ..........2 分 左侧竖管中水银竖直方向受力平衡: spsghhsp 左 )3 52(1 .............2 分 则水银对 U 管左下角管壁的压强 ghpp 3 1 2 3 0 左 ........................2 分 ( )右侧气体: shhhphsp )( 3 5220 .............................2 分 以横管中的水银为研究对象: ahsspsp 3 5 2 左 .......................2 分 解得 g h pa 5 1 20 9 0 .................................................2 分 高二物理期末考试答案 第 6 页 共 7 页 (其他合理解法,请酌情给分) 14.(12分)(1) 0 1 V 3 ;(2) 0 7 8 p S g 【详解】(1)活塞完成一次抽气、打气后,隔板与卡槽未分离,气体做等温变化,对上部分 气体 0 0 A1 0( )p V p V V ..................................................................................................1分 对下部分气体 B1 0 0 0 A1p V p V p V ................................................................................1分 根据题意 A1 B1 3 5 p p 解得气筒的容积为 0 1 3 V V ...........................................................................................2分 (2)当完成抽气、打气各 2次后,隔板与卡槽仍未分离,气体做等温变化,对上部分气体 A1 0 A2 0( )p V p V V ..............................................................................................................1分 对下部分气体 B1 0 A2 B2 0p V p V p V ................................................................................1分 解得 A2 0 9 16 p p , B2 0 23 16 p p .......................................................................................2分 隔板与卡槽仍未分离,则 A2 B2p S Mg p S .................................................................2分 解得隔板的质量至少为 07 8 p SM g ................................................................................2分 (其他合理解法,请酌情给分) 15(16分).(1) 6mg S ;(2) 0 29 12 T ;(3)大 【详解】(1)氧气的压强为 1 4 5mg mg mgp S S S .....................................................2分 氮气的压强为 1 1 2 6 2 mg mgp p S S .........................................................................2分 (2)对于氧气,温度不变,初状态 1 5mgp S , 1 1 1 32 2 2 2 V L S L S LS 末状态设压强为 p2,体积为 2V LS 根据玻意耳定律知 1 1 2 2pV p V ..........................................................................................1分 代入数据解得 2 15 2 mg S p .............................................................................................1分 此时杆出现弹力,处于拉伸状态,对上面的小活塞受力分析得 0 2p S mg F p S ........................................................................................................1分 高二物理期末考试答案 第 7 页 共 7 页 解得杆的弹力为 2.5F mg ..........................................................................................1分 对于氮气分析初状态 1 6mgp S , 1 0T T , 1 1 2 2 V L S LS 加热后, 2 2 2 29 2 2 4 mg F mgp p S S S ...................................................................1分 设温度为:T2′,体积为 2 2 2V L S LS 根据理想气体状态方程知 1 1 2 2 1 2 p V p V T T ...............................................................1分 代入数据解得 2 0 29 12 T T ..........................................................................................2分 (3)当大活塞刚上升 2 L 后,继续增加温度,氮气的体积不变,氮气做等容变化,根据 32 2 3 pp T T 可得 3 2 3p p .................................................................................2分 可知温度为 0 29 4 T 时的压强为温度为 0 29 12 T 的 3倍,但由于氮气气体分子的温度升高,平均速 率变大,所以单位时间内撞击容器壁的次数变多,所以每一次的撞击力小于 3倍,即 1 2 F F 大 于 1 3 。.............................................................................................................................2分 (其他合理解法,请酌情给分)