精品解析：江苏省扬州市第一中学2023-2024学年高二下学期5月教学质量调研评估物理试卷

扬州市第一中学2023-2024学年第二学期5月教学质量调研评估 高二物理 （满分：100分 时间：75分钟） 一、单选题 1. 图甲是一定质量的某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线；图乙是两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A. 甲：任何温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布 B. 甲：气体在①状态下的内能小于②状态下的内能 C. 乙：当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 D. 乙：在r由r1变到r2的过程中分子力逐渐变大 2. 石墨烯是从石墨中分离出的单层结构，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（ ） A. 石墨是非晶体 B. 石墨研磨成的细粉末就是石墨烯 C. 石墨烯在熔化过程中，温度不变，内能增加 D. 碳原子在某一特定位置固定不动 3. 下列关于教材中的四幅插图说法正确的是（ ） A. 图甲是显微镜三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹 B. 图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景，证明水不浸润该材料 C. 图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则 D. 图丁中一只水黾能停在水面上，是浮力作用的结果 4. 在春暖花开的季节，游客抛洒花粉于静水中，花粉微粒会做布朗运动，下列说法正确的是（ ） A. 悬浮在水中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显 B. 布朗运动可以反映单个水分子的运动速率 C. 布朗运动是花粉分子的无规则运动 D. 人可以闻到花香是化学反应结果 5. 常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内温度始终保持不变，则罐内气体（　　） A. 压强变大 B. 内能减少 C. 对外做功 D. 对外放热 6. 如图，一定质量的理想气体，用活塞封闭在开口向上的导热汽缸内。若环境温度不变，活塞与汽缸壁间无摩擦，现对活塞施加向下压力使其缓慢下降，此过程中（ ） A. 缸内气体压强增大，内能增加 B. 缸内气体分子平均动能不变，放出热量 C. 外界对气体做功，缸内气体温度升高 D. 缸内气体分子在单位时间内碰撞到容器壁单位面积上的次数减少 7. 1824年法国工程师卡诺创造性地提出了具有重要理论意义的热机循环过程一卡诺循环，极大地提高了热机的工作效率。如图为卡诺循环的p﹣V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　） A. 在D→A绝热压缩过程中，气体内能减小 B. 一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 C. B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功 D. B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态多 8. 某研究性学习小组在做“研究等容情况下气体压强随温度变化关系”实验的过程中，先后用了大、小不同的两个试管甲、乙，封闭了质量不同但温度和压强都相同的同种气体，将测得的实验数据在同一坐标系中作图，得到的图像是（　　） A. B. C. D. 9. 某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率为（　　） A. B. C. D. 10. 一定质量的理想气体由状态A经如图所示状态变化回到原状态，下列说法正确的是（　　） A. A→B温度升高，压强变大 B C→A体积减小，压强不变 C. B→C体积不变，气体从外界吸收热量 D A→B气体对外做功大于C→A外界对气体做功 二、实验题 11. 用油膜法估测分子直径的实验步骤如下： A.向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地散入痱子粉 B.将1mL纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液 C.把玻璃板放在方格纸上，计算出薄膜的面积S D.将配好油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积 E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓 F.按照得到的数据，估算出油酸分子的直径 （1）上述步骤中，正确的顺序是__________（填步骤前的字母）。 （2）如图所示为描出的油膜轮廓，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，油膜的面积约为__________。 （3）已知50滴溶液的体积为2mL，估算油酸分子的直径约为__________m（保留两位有效数字）。 12. 如图是用DIS研究“在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的部分实验装置。 主要步骤如下： ①将压强传感器校准； ②把活塞移至注射器满刻度处； ③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机； ④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V以及相应的压强传感器示数p。 （1）实验操作中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证________不变。为此，在封入气体前，应________。 （2）一小组根据测量的数据，绘出图像如图所示。图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是_______。 （3）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的关系图像应是________。 A. B. C. D. （4）如图甲，在斯特林循环的图像中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积撞击的次数________（填“增加”、“减少”或“不变”），气体分子的平均动能________（填“增大”、“减小”或“不变”）；在的过程中，气体吸收热量为，在的过程中，气体吸收热量为，则该气体在过程中对外界做的总功等于________。状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙中两条曲线，则状态D对应的________曲线（选填“①”或“②”）。 三、解答题 13. 如图为利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“量子围栏”。设铁的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA。求： （1）体积为V的铁所含有原子个数N； （2）铁原子直径d。 14. 20瓦的白炽灯，有5%的能量转化为可见光。设所发射的可见光的平均波长为580 nm，那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少？（普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s） 15. 如图（a）所示，水平放置的绝热容器被隔板A分成体积均为V的左右两部分。面积为S的绝热活塞B被锁定，隔板A的右侧为真空，左侧有一定质量的理想气体处于温度为T、压强为p的状态1。抽取隔板A，左侧中的气体就会扩散到右侧中，最终达到状态2。然后将绝热容器竖直放置如图（b）所示，解锁活塞B，B恰能保持静止，当电阻丝C加热气体，使活塞B缓慢滑动，稳定后，气体达到温度为的状态3，该过程电阻丝C放出的热量为Q。已知大气压强，且有，不计隔板厚度及一切摩擦阻力，重力加速度大小为g。 （ⅰ）求绝热活塞B的质量； （ⅱ）求气体内能的增加量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 扬州市第一中学2023-2024学年第二学期5月教学质量调研评估 高二物理 （满分：100分 时间：75分钟） 一、单选题 1. 图甲是一定质量的某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线；图乙是两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A. 甲：任何温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布 B. 甲：气体在①状态下的内能小于②状态下的内能 C. 乙：当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 D. 乙：在r由r1变到r2的过程中分子力逐渐变大 【答案】A 【解析】 【详解】AB．图甲中，同一温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布，①状态下速率大的分子占据的比例较大，则说明①对应的平均动能较大，即气体在①状态下的内能大于②状态下的内能，故A正确，B错误； CD．图乙中，当r＝r2时，分子势能最小，此时分子力为0，则当r>r2时，分子间的作用力表现为引力，当r<r2时，分子间的作用力表现为斥力，故当r大于r1时，分子间的作用力可能为引力，也可能为斥力，在r由r1变到r2的过程中，分子力在减小，故CD错误。 故选A。 2. 石墨烯是从石墨中分离出单层结构，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（ ） A. 石墨是非晶体 B. 石墨研磨成的细粉末就是石墨烯 C. 石墨烯在熔化过程中，温度不变，内能增加 D. 碳原子在某一特定位置固定不动 【答案】C 【解析】 【详解】A．碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，石墨是晶体，故A错误； B．石墨烯是从石墨中分离出的单层结构，石墨研磨成的细粉末不是石墨烯，故B错误； C．石墨是晶体，石墨烯在熔化过程中，温度不变，吸收能量，内能增加，故C正确； D．碳原子不是固定不动的，而是在不停的振动，故D错误。 故选C。 3. 下列关于教材中的四幅插图说法正确的是（ ） A. 图甲是显微镜三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹 B. 图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景，证明水不浸润该材料 C. 图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则 D. 图丁中一只水黾能停在水面上，是浮力作用的结果 【答案】B 【解析】 【详解】A．每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，所以布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故A错误； B．管内的页面低于管外液面，液体不浸润管壁，即水与该材料属于不浸润，故B正确； C．根据 得 所以 故C错误； D．水有表面张力，所以水黾能停在水面上，故D错误。 故选B 4. 在春暖花开的季节，游客抛洒花粉于静水中，花粉微粒会做布朗运动，下列说法正确的是（ ） A. 悬浮在水中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显 B. 布朗运动可以反映单个水分子运动速率 C. 布朗运动是花粉分子无规则运动 D. 人可以闻到花香是化学反应的结果 【答案】A 【解析】 【详解】A．悬浮颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显，选项A正确。 B．布朗运动是固体颗粒的无规则运动，不可以反映单个水分子的运动速率，选项B错误； C．布朗运动是花粉颗粒的无规则运动，而不是花粉分子的无规则运动，选项C错误； D．人可以闻到花香是花粉分子的无规则运动的结果，而不是化学反应，选项D错误。 故选A。 5. 常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内温度始终保持不变，则罐内气体（　　） A. 压强变大 B. 内能减少 C. 对外做功 D. 对外放热 【答案】C 【解析】 【详解】A．喷水过程中，气体体积增大，根据等温变化 罐内气体压强减小，故A错误； B．温度不变，内能不变，故B错误； C．气体体积增大，气体对外做功，故C正确； D．根据热力学第一定律 内能不变，气体对外做功，则气体吸收热量，故D错误。 故选C。 6. 如图，一定质量的理想气体，用活塞封闭在开口向上的导热汽缸内。若环境温度不变，活塞与汽缸壁间无摩擦，现对活塞施加向下压力使其缓慢下降，此过程中（ ） A. 缸内气体压强增大，内能增加 B. 缸内气体分子平均动能不变，放出热量 C. 外界对气体做功，缸内气体温度升高 D. 缸内气体分子在单位时间内碰撞到容器壁单位面积上的次数减少 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．若环境温度不变，现对活塞施加向下压力使其缓慢下降，则气体体积减小，根据玻意耳定律 可知缸内气体压强增大，由于气体温度不变，缸内气体分子平均动能增大，气体内能不变；由于气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故AC错误，B正确； D．由于气体压强增大，气体温度不变，缸内气体分子平均动能增大，根据压强微观意义可知，缸内气体分子在单位时间内碰撞到容器壁单位面积上的次数增多，故D错误。 故选B。 7. 1824年法国工程师卡诺创造性地提出了具有重要理论意义的热机循环过程一卡诺循环，极大地提高了热机的工作效率。如图为卡诺循环的p﹣V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　） A. 在D→A绝热压缩过程中，气体内能减小 B. 一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 C. B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功 D. B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态多 【答案】C 【解析】 【详解】A．D→A绝热压缩过程中，外界对气体做功 ， 根据热力学第一定律 可知 即气体内能增加，故A错误； B．一次循环过程中气体的温度不变，内能不变。p﹣V图像中图线与坐标轴围成的面积表示功。由图知，在一次循环过程中，气体对外界做功，为确保气体的内能不变，则气体一定从外界吸收热量，故一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量，故B错误； C．由图知 故B→C过程和D→A过程，温度变化量的大小相等，内能变化量的大小相等，且，可知W大小也必然相等，即B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功，故C正确； D．AB状态温度相同，则状态A和状态B气体分子的平均速率相同，而状态B的体积大，气体的密集程度小，则B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态少，故D错误。 故选C。 8. 某研究性学习小组在做“研究等容情况下气体压强随温度的变化关系”实验的过程中，先后用了大、小不同的两个试管甲、乙，封闭了质量不同但温度和压强都相同的同种气体，将测得的实验数据在同一坐标系中作图，得到的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由理想气体状态方程 可知 在体积一定时，理想气体的压强与热力学温度成正比，得到的等压线是一条过绝对零点的直线，这条直线的斜率为 初始时两同种气体的温度和压强都相同的，则气体密度相同，所以甲、乙气体对应的图像斜率相同，故ABD错误，C正确。 故选C。 9. 某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】根据爱因斯坦的光电效应方程可知 解得该单色光的频率为 故选D。 10. 一定质量的理想气体由状态A经如图所示状态变化回到原状态，下列说法正确的是（　　） A. A→B温度升高，压强变大 B. C→A体积减小，压强不变 C. B→C体积不变，气体从外界吸收热量 D. A→B气体对外做功大于C→A外界对气体做功 【答案】D 【解析】 【详解】A．A→B为等压线，A→B温度升高，压强不变，即有 故A错误； B．B→C体积不变，压强变小，有 所以C→A体积减小，压强变大，故B错误； C．B→C体积不变，温度降低，内能减小，所以气体对外界放出热量，故C错误； D．A→B过程气体体积变化等于C→A过程气体体积变化，但A→B过程气体平均压强大于C→A过程气体平均压强，所以A→B过程气体对外做功大于C→A外界对气体做功，故D正确。 故选D。 二、实验题 11. 用油膜法估测分子直径的实验步骤如下： A.向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地散入痱子粉 B.将1mL纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液 C.把玻璃板放在方格纸上，计算出薄膜的面积S D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积 E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓 F.按照得到的数据，估算出油酸分子的直径 （1）上述步骤中，正确的顺序是__________（填步骤前的字母）。 （2）如图所示为描出的油膜轮廓，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，油膜的面积约为__________。 （3）已知50滴溶液的体积为2mL，估算油酸分子的直径约为__________m（保留两位有效数字）。 【答案】 ①. BDAECF ②. ③. 【解析】 【详解】（1）[1]上述步骤中，正确的顺序是BDAECF。 （2）[2][3]根据描出的油膜轮廓，计算得出共有55格，则油膜面积为 1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积为 油酸分子直径为 12. 如图是用DIS研究“在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的部分实验装置。 主要步骤如下： ①将压强传感器校准； ②把活塞移至注射器满刻度处； ③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机； ④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V以及相应的压强传感器示数p。 （1）实验操作中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证________不变。为此，在封入气体前，应________。 （2）一小组根据测量的数据，绘出图像如图所示。图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是_______。 （3）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的关系图像应是________。 A. B. C. D. （4）如图甲，在斯特林循环的图像中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积撞击的次数________（填“增加”、“减少”或“不变”），气体分子的平均动能________（填“增大”、“减小”或“不变”）；在的过程中，气体吸收热量为，在的过程中，气体吸收热量为，则该气体在过程中对外界做的总功等于________。状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙中两条曲线，则状态D对应的________曲线（选填“①”或“②”）。 【答案】 ①. 封闭气体质量 ②. 在活塞上均匀涂抹润滑油 ③. 气体漏气 ④. D ⑤. 增加 ⑥. 不变 ⑦. ⑧. ② 【解析】 【详解】（1）[1][2]实验操作中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证封闭气体质量不变。为此，在封入气体前，应在活塞上均匀涂抹润滑油。 （2）[3]产生这一现象的可能原因是气体漏气。 （3）[4]测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积未计入，纵轴存在截距-V0，软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为-V0，故前后两条线相交在此处。 故选D。 （4）[5][6] 在过程中，气体体积减小，温度不变，压强增大，气体分子单位时间内对器壁单位面积撞击的次数增加，气体分子的平均动能不变。 [7]由热力学第一定律可知，在的过程中体积不变，对外界做功 在的过程中温度不变，内能不变，体积增大，气体吸收热量为Q2，对外界做功 W2=Q2 则该气体在过程中对外界做的总功等于 [8]根据理想气体的状态方程 可知，气体的温度越高，压强与体积的乘积pV的值越大，所以由图可知 气体的分子的运动的统计规律为：中间多，两头少，温度高，峰值向速率较大的方向移动，故状态D对应的是曲线②。 三、解答题 13. 如图为利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“量子围栏”。设铁的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA。求： （1）体积为V的铁所含有原子个数N； （2）铁原子直径d。 【答案】（1）N=；（2）球模型：，立方体模型： 【解析】 【详解】（1）体积为V的铁的质量 原子个数 联立可得 （2）球模型：一个铁原子的体积为 又 联立可得 立方体模型：一个铁原子占有的空间 又 联立可得 14. 20瓦的白炽灯，有5%的能量转化为可见光。设所发射的可见光的平均波长为580 nm，那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少？（普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s） 【答案】11.6×1018 【解析】 【详解】波长为λ的光子能量为 ε＝hν＝h 设白炽灯每秒内发出的光子数为n，白炽灯电功率为P，则 式中，η＝5%是白炽灯发光效率．联立解得 代入题给数据得 n≈11.6×1018(个) 15. 如图（a）所示，水平放置的绝热容器被隔板A分成体积均为V的左右两部分。面积为S的绝热活塞B被锁定，隔板A的右侧为真空，左侧有一定质量的理想气体处于温度为T、压强为p的状态1。抽取隔板A，左侧中的气体就会扩散到右侧中，最终达到状态2。然后将绝热容器竖直放置如图（b）所示，解锁活塞B，B恰能保持静止，当电阻丝C加热气体，使活塞B缓慢滑动，稳定后，气体达到温度为的状态3，该过程电阻丝C放出的热量为Q。已知大气压强，且有，不计隔板厚度及一切摩擦阻力，重力加速度大小为g。 （ⅰ）求绝热活塞B的质量； （ⅱ）求气体内能的增加量。 【答案】（ⅰ）；（ⅱ） 【解析】 【详解】（ⅰ）气体从状态1到状态2发生等温变化，则 容器竖直放置，解锁活塞B，B恰好保持静止，以活塞B为对象，根据力的平衡条件： （ⅱ）当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有 该过程气体对外做功为 根据热力学第一定律可得 故 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$