精品解析：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 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 【答案】B 【解析】 【详解】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. 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F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 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】AB．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，AB错误； CD．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，C错误，D正确。 故选D。 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 【答案】B 【解析】 【详解】A．天然放射现象说明原子核内部有复杂结构。故A正确，不符合题意； 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，符合题意； 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，不符合题意； D．α粒子散射实验说明原子的核式结构模型，故D正确，不符合题意； 故选B 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 【答案】D 【解析】 【详解】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，与题意不符； 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，与题意不符； 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，与题意不符； 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，与题意相符。 本题选错误的，故选D。 5. 1897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 【答案】C 【解析】 【详解】A．电子的发现说明原子是有内部结构的，故A错误； B．射线是原子核衰变形成的电子流，它具有中等的穿透能力，故B错误； C．光电效应中，根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能与逸出功和入射光频率有关与入射光强度无关，故C正确； D．波尔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，故D错误。 故选C。 6. 一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为 (　 　) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】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A正确，BCD错误； 故选A． 【点睛】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． 7. 1985年华裔物理学家朱棣文成功利用激光冷冻原子，现代激光制冷技术可实现10-9K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c，根据上述条件可确定原子吸收光子前的（　　） A. 速度 B. 动能 C. 物质波的波长 D. 物质波的频率 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】C．光子碰撞前动量 光子被吸收过程，动量守恒，由题意知原子碰前的动量大小与光子动量大小相等，即，又满足 联立可求得原子吸收光子前的物质波的波长，C正确； BD．由及可知，要求得原子吸收光子前的动能E、物质波的频率，还需知道原子的质量m，BD错误。 A．由可知无法求出原子吸收光子前的速度，A错误； 故选C。 8. 如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c．设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac．则 ． A. Tb＞Tc，Qab＞Qac B. Tb＞Tc，Qab＜Qac C. Tb=Tc，Qab＞Qac D. Tb=Tc，Qab＜Qac 【答案】C 【解析】 【详解】试题分析：设气体在a状态时的温度为Ta，由图可知：VC=Va=V0、Vb=2V0=2Va， ①从a到b是等压变化： 解得：Tb=2Ta 从a到c是等容变化：，由于Pc=2P0=2Pa解得：Tc=2Ta，所以：Tb=Tc ②因为从a到c是等容变化过程，体积不变，气体不做功，故a→c过程增加的内能等于a→c过程吸收的热量；而a→b过程体积增大，气体对外做正功，由热力学第一定律可知a→b过程增加的内能小于a→b过程吸收的热量，则有Qac＜Qab． 故选C。 考点：理想气体的状态变化曲线 【名师点睛】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． 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，符合黑体实验规律的是 A B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】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也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故B错误，D正确．故选D． 10. 如图所示，在光电效应实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计指针发生偏转，而用b光照射光电管时，灵敏电流计指针不发生偏转，则（　　） A. a光的强度一定大于b光 B. b光的频率一定小于截止频率 C. a光照射光电管时，电流计中的光电流沿d到c方向 D. 将K极换成逸出功较小的金属板，仍用a光照射，其遏止电压将减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由图可知，该电源的接法为反向电压，即电源的正极与阴极K连接，电场对光电子做负功，单色光a照射光电管能够使灵敏电流计偏转，说明光电子的动能大，a光的频率大；b光照射光电管不能使灵敏电流计偏转，可能发生了光电效应，b光的频率可能大于截止频率，只不过是产生的光电子动能小，无法到达对阴极，即b光的频率小，故AB错误； C．电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→c方向，故C正确； D．将K极换成逸出功较小的金属板，仍用a光照射，根据 可知其遏止电压将增大。故D错误。 故选C。 11. 已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为，其中n＝2，3，4…。已知普朗克常量为h，电子的质量为m，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6种不同频率的光 D. 第一激发态氢原子的电离能等于E1 【答案】B 【解析】 【详解】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，即动能和电势能之和增大，轨道半径增大；根据知，电子动能为 可知电子动能减小，由于动能和电势能之和增大，则其电势能增大，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3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。 二、实验题：本大题共1小题，共15分。 12. 用金属铷制成光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 （1）图甲中电极K为光电管___________。（选填“阴极”或“阳极”） （2）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”） （3）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___________J。已知普朗克常量。（结果均保留两位有效数字） 【答案】 ①. 阴极 ②. 左正右负 ③. 左负右正 ④. ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知板为负极，即为阴极； （2）[2][3]要观察饱和电流，加正向电压，则电源正、负极的接线为左正右负；要观察遏止电压，则加反向电压，电源正、负极的接线为左负右正。 （3）[4][5]根据爱因斯坦光电方程 和 得 因此当遏止电压为零时 由图像可知，铷的截止频率 根据 可求得该金属的逸出功大小为 三、计算题：本大题共4小题，共41分。 13. 如图为氢原子的能级图，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。 (1)求其中频率最大光子的能量； (2)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。 【答案】(1)；(2) 【解析】 【分析】 【详解】（1）4到1能级跃迁释放光子能量最大 （2）根据 ， 得 14. 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。 （1）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？ （2）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？ 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由阿伏加德罗常数可知 个 （2）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 解得 同理 得 代入数据得 15. 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。 (1)外界空气的温度是多少？ (2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？ 【答案】(1)；(2) Q-（mg+p0S）d 【解析】 【详解】(1)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 (2)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 W=-（mg+p0S）d 根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能 △U=Q+W=Q-（mg+p0S）d 16. 一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3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。 （1）求a光照射金属时遏止电压Ua和逸出光电子的最大初动能Ek； （2）求该金属逸出功W； （3）已知d光的能量为E，普朗克常量为h，真空中的光速为c，若一个质量为m的静止电子吸收了一个d光的光子，求电子在吸收光子后的速度大小v。（不计电子吸收光子后的质量变化） 【答案】（1）6V，6eV；（2）6.75eV；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）由图乙可得a光照射金属时的遏制电压 Ua=6V 逸出光电子的最大初动能为 Ek=eUa=6eV （2）由图乙可知a光的遏止电压最大，则可知a光光子能量最大，则a光光子是由第4能级跃迁到基态所辐射的光子，则a光的光子能量为 根据光电效应方程有 解得 W=6.75eV （3）d光的光子能量为 d光光子动量为 根据动量守恒定律，则有 p=mv 解得 第1页/共1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 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F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. 相互间达到热平衡两物体的内能一定相等 5. 1897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. 一个德布罗意波长为λ1中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为 (　 　) A. B. C. D. 7. 1985年华裔物理学家朱棣文成功利用激光冷冻原子，现代激光制冷技术可实现10-9K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c，根据上述条件可确定原子吸收光子前的（　　） A. 速度 B. 动能 C. 物质波的波长 D. 物质波的频率 8. 如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c．设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac．则 ． A. Tb＞Tc，Qab＞Qac B. Tb＞Tc，Qab＜Qac C. Tb=Tc，Qab＞Qac D. Tb=Tc，Qab＜Qac 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，符合黑体实验规律的是 A. B. C. D. 10. 如图所示，在光电效应实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计指针发生偏转，而用b光照射光电管时，灵敏电流计指针不发生偏转，则（　　） A. a光的强度一定大于b光 B. b光的频率一定小于截止频率 C. a光照射光电管时，电流计中的光电流沿d到c方向 D. 将K极换成逸出功较小的金属板，仍用a光照射，其遏止电压将减小 11. 已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为，其中n＝2，3，4…。已知普朗克常量为h，电子的质量为m，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6种不同频率的光 D. 第一激发态氢原子的电离能等于E1 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。 （1）图甲中电极K为光电管的___________。（选填“阴极”或“阳极”） （2）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”） （3）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___________J。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. 如图为氢原子的能级图，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。 (1)求其中频率最大光子的能量； (2)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. 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。 （1）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？ （2）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压强差多大？ 15. 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。 (1)外界空气的温度是多少？ (2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？ 16. 一群处于第4能级氢原子，最终都回到基态能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3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。 （1）求a光照射金属时的遏止电压Ua和逸出光电子的最大初动能Ek； （2）求该金属逸出功W； （3）已知d光的能量为E，普朗克常量为h，真空中的光速为c，若一个质量为m的静止电子吸收了一个d光的光子，求电子在吸收光子后的速度大小v。（不计电子吸收光子后的质量变化） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $