精品解析：北京理工大学附属中学2025-2026学年度第二学期高二年级物理学科期中练习

2025-2026学年度第二学期高二年级物理学科期中练习 一、单项选择题（共30分，每小题3分） 1. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ） A. 偏振现象 B. 衍射现象 C. 干涉现象 D. 全反射现象 【答案】C 【解析】 【详解】阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的薄膜干涉现象。 故选C。 2. 下列说法中正确的是（　　） A. 一定质量的理想气体在等温膨胀过程中其内能一定减少 B. 物体的温度在升高过程中其内部每一个分子的分子动能都会变大 C. 液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的 D. 理想气体内部存在的压强是由于气体分子间存在的相互斥力而产生的 【答案】C 【解析】 【详解】A．理想气体内能仅由温度决定，等温膨胀时温度不变，内能不变，故A错误； B．温度升高是分子平均动能增大，并非每个分子动能都增加，故B错误； C．布朗运动是液体分子无规则撞击悬浮微粒的表现，故C正确； D．理想气体压强由分子碰撞容器壁产生，分子间作用力忽略不计，故D错误。 故选C。 3. 很多公园的水池底部都装有彩灯，当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时，下列光路图中可能存在的一种情况是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】D．光线射到水面时一定发生反射，所以反射光中红光和蓝光都有，故D不可能； BC．由于水对红光的折射率比对蓝光的折射率小，由临界角公式 可知，红光的临界角比蓝光的大，所以在水面上若蓝光发生全反射，则红光可能不会发生全反射，故C可能，B不可能； A．当两种色光都能折射到空气中时，根据折射定律 可知，水对红光和蓝光的折射率不同，由于水对红光的折射率比对蓝光的折射率小，从水面射入空气时，在入射角相等的情况下，红光折射角小，故A不可能。 故选C。 4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a经过等容、等温、等压三个过程，先后达到状态b、c，再回到状态a。下列说法正确的是（ ） A. 在过程a→b中气体对外做功 B. 在过程a→b中气体的内能增加 C. 在过程b→c中气体对外界放热 D. 在过程c→a中气体的温度升高 【答案】B 【解析】 【详解】A．在过程a→b中属于等容过程，气体不对外做功。故A错误； B．根据 可知在过程a→b中气体的温度升高，即内能增加。故B正确； C．在过程b→c中属于等温过程即内能不变，由图像可知气体的体积变大，即对外界做功，由热力学第一定律 易知，气体从外界吸热。故C错误； D．在过程c→a中属于等压过程，且气体体积减小，根据理想气体状态方程可知气体温度降低。故D错误。 故选B。 5. 一束复色光，经三棱镜折射后分成a、b两束，光路如图所示，关于a、b两束光下列说法中正确的是（　　） A. a光频率较小 B. 两束光在三棱镜中传播时，a光的速度较小 C. 从三棱镜射向空气时，a光全反射的临界角较小 D. 用同一双缝干涉实验装置进行实验，a光干涉条纹间距较小 【答案】A 【解析】 【详解】A．由光路图可知，b光的偏转程度较大，则b光的折射率较大，a光的折射率较小，故A正确； B．根据速度与折射率的关系可知，a光的速度较大，故B错误； C.根据，知a光发生全发射的临界角较大，故C错误； D．b光的折射率较大，波长较短，根据知，经过同一双缝干涉实验装置时，观察到b光的相邻亮条纹间距小，故D错误。 故选A。 6. 如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100 颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况。下列说法正确的是（　　） A. 步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系 B. 步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系 C. 步骤②和③模拟的是大量气体分子分布所服从的统计规律 D. 步骤①和②模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】步骤①和②都从相同的高度下落，不同的是豆粒的个数，故它模拟的气体压强与分子密集程度的关系，也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力；而步骤②和③的豆粒个数相同，让它们从不同的高度落下，豆粒撞击的速率不同，所以它们模拟的是分子的速率与气体压强的关系，或者说是气体的分子平均动能与气体压强的关系； 故选D。 7. 假设真空中有两个分子，其中一个分子A固定，另一个分子B从无穷远处靠近分子A，在分子B靠近分子A的过程中，两者之间所受分子力和分子势能随着距离变化而变化，选无穷远处分子势能为零，如图所示为两者之间的分子力或分子势能随分子间距离变化的图线，下列说法正确的是（　　） A. 图1为分子势能随分子间距离变化的图线，图2为分子力随分子间距离变化的图线 B. 在无穷远到r0的过程中分子力对分子B做负功 C. 在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力在减小 D. 若将分子B从较远处由静止释放，则仅在分子力作用下分子B运动到r0处速率最大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．r0处分子斥力大小等于分子引力大小，分子力为0，在大于r0处分子斥力小于分子引力，分子力表现为引力，分子B从无穷远处到r0的过程中，分子力对其做正功，分子势能减小；在分子间的距离小于r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，所以r0处分子势能最小，故图1为分子力随分子间距离变化的图线，图2为分子势能随分子间距离变化的图线，AB错误； C．在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力也增大，但斥力增大更快，C错误； D．较远处到r0的过程中，分子力做正功，速率增大，距离小于r0时分子力做负功，速率减小，故在r0处速率最大，D正确。 故选D。 8. 关于光现象，下列说法不正确的是（ ） A. 图a中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 B. 图b中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的衍射现象 C. 图c中肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象 D. 图d中佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象 【答案】A 【解析】 【详解】A．白光通过三棱镜形成彩色光带，是因为不同色光折射率不同，折射时偏折程度不同，属于光的折射现象，不是光的干涉，故A错误，符合题意； B．不透明圆盘阴影中心的亮斑是泊松亮斑，属于光的衍射现象，故B正确，不符合题意； C．肥皂膜上的彩色条纹，是肥皂膜前后表面的反射光叠加产生的薄膜干涉现象，故C正确，不符合题意； D．观看立体电影利用了光的偏振原理，两个透振方向垂直的偏振片让双眼分别接收不同的画面，从而产生立体效果，故D正确，不符合题意。 故选A。 9. 如图所示，绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，K与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，则下列错误的是（　　） A. a的体积增大了，压强变小了 B. b的温度升高了 C. 加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈 D. a增加的内能大于b增加的内能 【答案】A 【解析】 【详解】A．当a加热时，气体a的温度升高，压强增大，由于K与汽缸壁的接触是光滑的，可以自由移动，所以a，b两部分的压强始终相同，都变大，故A错误。 B．由于a气体膨胀，b气体被压缩，所以外界对b气体做功，根据热力学第一定律得：b的温度升高了，故B正确。 C．由于过程中a气体膨胀，b气体被压缩，所以a气体的温度较高，所以加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈，故C正确。 D．由于a气体膨胀，b气体被压缩，最终a气体体积大于b气体体积，所以a气体的最终温度较高，内能增加较多，故D正确。 本题选错误的，故选A。 10. 在煤矿的井下生产中，巷道内的甲烷与纯净空气的体积百分比超过1%时常引起井下火灾、爆炸和人员窒息等灾难性事故。因此，及时准确监测井下甲烷气体的体积百分比对煤矿的安全性生产是极其重要的。如图所示利用双缝干涉监测井下甲烷气体体积百分比的原理图。S为光源。发出的光经透镜L1后变成平行光进入T1、T2两个气室。若两气室内均为纯净空气，两列光经过的路程相等，因此在O点出现中心明条纹，若在T1气室中混合甲烷气体，同一温度下纯净甲烷气体折射率大于纯净空气的折射率，由于折射率不同，光的传播速度会发生变化，引起中心明条纹发生移动。干涉条纹移动的位移与甲烷的浓度有关，测出中心明条纹移动的位移即可测出甲烷的浓度。针对以上信息下面判断中错误的是（　　） A. 由于T1气室中混合甲烷气体，光进入气室后光的频率不变 B. 同一单色光在甲烷气体中的波长比在空气中波长短 C. T1气室中混合甲烷气体浓度越高，中心明条纹移动的位移越小 D. T1气室中混合甲烷气体浓度越高，光的传播速率越小 【答案】C 【解析】 【详解】A．光的频率由光源决定，与介质无关，故A正确，不符合题意； B．因同一温度下光在纯净甲烷气体中的折射率大于在纯净空气的折射率，根据可知，光在甲烷中的速度小于纯净空气中的速度，根据可知，同一单色光在甲烷气体中的波长比在空气中波长短，故B正确，不符合题意； C．T1气室中混合甲烷气体浓度越高，光在T1、T2两个气室中的传播速度相差越大，中心明条纹移动的位移越大，故C错误，符合题意； D．T1气室中混合甲烷气体浓度越高，折射率越大，则根据可知光的传播速率越小，故D正确，不符合题意。 故选C。 二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，下列说法或操作正确的是（ ） A. 在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体质量发生变化 B. 推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积 C. 实验过程中应保持周围环境温度不变 D. 多测几组p、V数据，记录并作出图像，若图像为曲线即可说明p、V成反比关系 【答案】AC 【解析】 【详解】A．在注射器柱塞上涂抹润滑油，一方面是为了密封气体，防止漏气（保证封闭气体质量不变），另一方面也能减小摩擦，故A正确； B．实验的前提是等温变化，所以推拉活塞时，不能用手握紧注射器筒的空气柱部分（避免手的温度影响气体温度），也不能迅速推拉（迅速推拉会因做功导致气体温度变化），故B错误； C．实验探究的是等温变化规律，因此实验过程中必须保持周围环境温度不变，故C正确； D．仅作出图像为曲线，不能直接说明p与V成反比（很多非线性关系的图像也是曲线）。要验证反比关系，应作出图像，若为过原点的直线，才能说明p与V成反比，故D错误。 故选AC。 12. 若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，为阿伏加德罗常数，m、分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系错误的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】A．表示摩尔质量单个分子的质量表示阿伏加德罗常数，故A正确，不合题意； B．对水蒸气，由于分子间距的存在，并不等于摩尔体积，则表达式不成立，故B错误，符合题意； C．单个分子的质量m=摩尔质量M阿伏加德罗常数NA，故C正确，不合题意； D．求出的是一个气体分子占据的空间，而不是单个气体分子的体积，故D错误，符合题意。 故选BD。 13. 一束太阳光射到空气中的小水珠发生色散，形成的光路如图所示，a、b分别为两束从小水珠中射出的单色光，下列说法中正确的是（ ） A. a光的波长大于b光的波长 B. 水对a光的折射率大于水对b光的折射率 C. 在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度 D. 在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．由图中光线从空气射入小水珠的偏折程度可知，a光的折射角较大，根据折射定律 可知水对a光的折射率小于水对b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A正确，B错误； C．在真空中a光的传播速度等于b光的传播速度，均为光速，故C错误； D．根据 由于水对a光的折射率小于水对b光的折射率，可知在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度，故D正确。 故选AD。 14. 通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间，经过特殊工艺胶合一体成型的新型光电玻璃产品，被广泛应用于高档办公室、计算机机房、医疗机构、商业展示等领域，能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求。我们将其工作原理简化为如图所示的模型，在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，玻璃呈乳白色，即不透明，像一块毛玻璃；通电以后，弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃。结合以上内容和你所学知识，关于通电雾化玻璃，你认为下列叙述中不合理的是（　　） A. 不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过 B. 不通电时，入射光在液晶层发生了干涉，导致光线无法通过 C. 通电时，入射光在通过液晶层后方向发生了改变 D. 通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播 【答案】ABC 【解析】 【详解】AB．由题意，在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，像一块毛玻璃，可知入射光在液晶层发生漫反射，光线可以通过，但通过量较少，而且没有规律，故AB错误，符合题意； CD．由题意，通电以后，弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃，可知通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。 故选ABC。 二、实验题：本大题共3小题，共21分。 15. （1）某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 ① 每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S．已知500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，则油酸分子直径大小的表达式为d= ________ 。 ② 该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大．出现这种情况的原因可能是 （ ）。 A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 【答案】 ①. ②. AC 【解析】 【详解】①[1]每滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为 则油酸分子直径大小的表达式为 ②[2]根据可知 A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算得到的油分子直径偏大，选项A正确； B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，但在计算时采用浓度小于实际浓度，则计算得到的油分子直径偏小，选项B错误； C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则油膜面积偏小，则计算得到的油分子直径偏大，选项C正确； D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜面积计算值偏大，则计算得到的油分子直径偏小，选项D错误。 故选AC。 16. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L；接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，图甲中a为_________缝，b为_________缝。（均选填“双”或“单”） （2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中_________； A. 观察不到干涉条纹 B. 可观察到明暗相间的白条纹 C. 可观察到彩色条纹 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是（ ） A. 将单缝向双缝靠近 B. 使用间距更小的双缝 C. 将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动 D. 将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动 （4）已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，游标卡尺的读数分别为、（），则入射的单色光波长的计算表达式为_________；分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图丙所示，则其示数为_________mm；在B位置时游标卡尺如图丙所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为_________m。（计算结果保留两位有效数字） 【答案】（1） ①. 单 ②. 双 （2）C （3）D （4） ①. ②. 111.10 ③. 【解析】 【小问1详解】 [1][2]该实验为双缝干涉实验，组装仪器时，需要先利用单缝获得线状光源，可知，图甲中a为单缝，b为双缝。 【小问2详解】 若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的。 故选C。 【小问3详解】 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，根据条纹间距的公式 可知，需要减小双缝到屏的距离L或增大双缝间的距离d。 故选D。 【小问4详解】 [1]根据题意，条纹间距为 两式联立得 [2][3]游标卡尺读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以图示读数为 联立解得 17. 如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，平行玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的两个必要步骤是（ ） A. 插上大头针，使仅挡住的像 B. 插上大头针，使挡住的像和的像 C. 插上大头针，使仅挡住 D. 插上大头针，使挡住和、的像 （2）过、作直线交于，连接，测量图甲中角和的大小，则玻璃砖的折射率_________。 （3）某同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率_________。 （4）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是（ ） A. 入射角越小，折射率的测量越准确 B. 为了减小作图误差，和的距离应适当取大些 C. 无论光以什么角度从射入，经一次折射后达到界面都能射出 D. 如图所示，如果误将玻璃砖的边画到（与平行），折射率的测量值将偏小 【答案】（1）BD （2） （3）1.5 （4）BCD 【解析】 【小问1详解】 AB．在玻璃砖的另一侧插上大头针，使挡住的像和的像，B正确，A错误； CD．然后再插上大头针，使挡住和、的像，C错误，D正确。 故选BD。 【小问2详解】 根据光的折射定律可知，玻璃砖的折射率 【小问3详解】 玻璃的折射率 【小问4详解】 A．入射角大小要适当，入射角太小，可能使折射率的测量不准确，A错误； B．为了减小作图误差，和的距离应适当取大些，可减小确定光路时产生的误差，B正确； C．因光线在面的折射角等于在面的入射角，则无论光以什么角度从射入，经一次折射后到达界面都能射出，C正确； D．作出光路图如图所示 由图可知，光线在aaʹ边界发生折射时折射角偏大，根据折射定律可知，折射率的测量值将偏小，故D正确。 故选BCD。 三、解答题（本大题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 18. 如图所示，一半圆形玻璃砖放在真空中，一束单色光以θ1=30°角入射到AB界面的圆心O，折射光线与法线的夹角θ2=60°。已知真空中的光速m/ s。求： （1）玻璃砖的折射率n； （2）光在玻璃砖中的传播速度v； （3）若增大入射角，光线入射到O点后刚好没有折射光线射出，求此时入射角θ。（可以用三角函数表达） 【答案】（1）；（2） m/s；（3） 【解析】 【详解】（1）由 得 （2）由 得 （3）光线入射到O点后刚好没有折射光线射出，即刚好可以发生全反射，则 可得 19. 一定质量的理想气体从状态A开始，经历的循环过程，其图像如图所示。如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，沿图示路径先后到达状态B和C。气体在状态A和C时的温度均为300K。 （1）求气体在状态B时的温度； （2）求气体在状态C时的压强； （3）在整个循环过程中，气体是吸收热量还是放出热量？ 【答案】（1） （2） （3）吸收热量 【解析】 【小问1详解】 气体由状态A到B的过程为等压变化，由盖—吕萨克定律得 代入数据解得 【小问2详解】 气体由状态B到C过程为等容变化，由查理定律得 代入数据解得 【小问3详解】 由图可知过程为等温变化，在整个循环过程中，气体温度不变，内能不变；根据图像与横轴围成的面积表示做功的大小，可知在整个循环过程中，外界对气体做负功，根据热力学第一定律 可得 即在整个循环过程中，气体吸收热量。 20. 太阳是地球的生命之源，为我们带来了光明与温暖。地球绕太阳的运动可看作是匀速圆周运动，太阳源源不断地向四周辐射能量，太阳向宇宙空间的各个方向均匀、等同地发光，称为“各向同性”。我们把某处单位面积上垂直光线接收的功率称为该位置的“太阳辐射强度I”。已知太阳辐射的总功率为，太阳到地球的距离为r，地球半径为R，（已知地球半径远远小于太阳到地球的距离）。请回答以下问题： （1）地球轨道处的太阳辐射强度？ （2）在大气层顶以上，大气已稀薄到对太阳辐射的吸收和散射影响可以忽略不计。求地球大气层顶接收到的太阳能总功率？（已知大气层顶高度远远小于地球半径。） （3）已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的过程中，大约有30%的能量损耗。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，当它在水平路面上以某一速度匀速行驶时，驱动电机的输入功率，设想改用太阳能电池给该车供电，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。请你根据以上数据，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，谈谈你对该设想可行性的看法。 【答案】（1） （2） （3），可行性的看法见解析 【解析】 【小问1详解】 太阳总功率均匀分布在半径为的球面上，球面总面积 根据定义，辐射强度是单位面积功率，因此 【小问2详解】 因为地球半径，太阳光可视为平行光，地球垂直太阳光线的投影面积为 总接收功率为辐射强度乘以投影面积 【小问3详解】 当阳光垂直电池板入射时，所需板面积最小，设其为S，距太阳中心为r的球面面积 若没有能量的损耗，设太阳能电池板接收到的太阳能功率为，则 设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为，则 联立可得 由于，所以电池板的最小面积 谈谈你对该设想可行性的看法：电池板的最小面积过大，应用不现实；可以靠提高太阳能电池的能量转化效率来减小电池板的最小面积；可以用蓄电池储能补充电池板发电的不足等。 21. 科学精神的核心是对未知的好奇与探究。小君同学想寻找教科书中“温度是分子平均动能的标志”这一结论的依据。她以氦气为研究对象进行了一番探究。经查阅资料得知：第一，理想气体的模型为气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力；第二，一定质量的理想气体，其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT，式中n为单位体积内气体的分子数，k为常数。 她猜想氦气分子的平均动能可能跟其压强有关。她尝试从理论上推导氦气的压强，于是建立如下模型：如图所示，正方体容器静止在水平面上，其内密封着理想气体—氦气，假设每个氦气分子的质量为m，氦气分子与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，分子的速度方向都与器壁垂直，且速率不变。请根据上述信息帮助小君完成下列问题： (1)设单位体积内氦气的分子数为n，且其热运动的平均速率为v。 ①求一个氦气分子与器壁碰撞一次受到的冲量大小I； ②求该正方体容器内氦气的压强p； ③请以本题中的氦气为例推导说明：温度是分子平均动能（即）的标志。 (2)小君还想继续探究机械能的变化对氦气温度的影响，于是进行了大胆设想：如果该正方体容器以水平速度u匀速运动，某时刻突然停下来，若氦气与外界不发生热传递，请你推断该容器中氦气的温度将怎样变化？并求出其温度变化量。 【答案】(1) ①；②；③见解析；(2) 【解析】 【详解】(1) ①根据动量定理可得，碰撞一次受到的冲量大小 ②设立方体一个侧面的面积为S，在时间内，体积为 内的分子有（假设向各个方向的分子数相等）与该侧面相撞，因此与该面碰撞的分子数 这些分子受到的总冲量 根据动量定理 代入数据，整理得 根据牛顿第三定律，该侧壁受到的平均压力 压强大小 ① ③由于 p=nkT② 将①②联立可得 由于分子的平均动能与热力学温度T成正比，与其它因素无关，故温度是分子平均动能的标志。 (2)设立方体内有N个氦气分子，当氦气随容器匀速运动时，整个气体机械运动的动能为 设此时的温度为T1，气体分子的总内能为 突然停止后，设此时的温度为T2，则总内能为 根据能量守恒，这此分子机械运动的动能全部转化为内能 则升高的温度 代入数据，整理得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度第二学期高二年级物理学科期中练习 一、单项选择题（共30分，每小题3分） 1. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ） A. 偏振现象 B. 衍射现象 C. 干涉现象 D. 全反射现象 2. 下列说法中正确的是（　　） A. 一定质量的理想气体在等温膨胀过程中其内能一定减少 B. 物体的温度在升高过程中其内部每一个分子的分子动能都会变大 C. 液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的 D. 理想气体内部存在的压强是由于气体分子间存在的相互斥力而产生的 3. 很多公园的水池底部都装有彩灯，当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时，下列光路图中可能存在的一种情况是（ ） A. B. C. D. 4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a经过等容、等温、等压三个过程，先后达到状态b、c，再回到状态a。下列说法正确的是（ ） A. 在过程a→b中气体对外做功 B. 在过程a→b中气体的内能增加 C. 在过程b→c中气体对外界放热 D. 在过程c→a中气体的温度升高 5. 一束复色光，经三棱镜折射后分成a、b两束，光路如图所示，关于a、b两束光下列说法中正确的是（　　） A. a光频率较小 B. 两束光在三棱镜中传播时，a光的速度较小 C. 从三棱镜射向空气时，a光全反射的临界角较小 D. 用同一双缝干涉实验装置进行实验，a光干涉条纹间距较小 6. 如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100 颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况。下列说法正确的是（　　） A. 步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系 B. 步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系 C. 步骤②和③模拟的是大量气体分子分布所服从的统计规律 D. 步骤①和②模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性 7. 假设真空中有两个分子，其中一个分子A固定，另一个分子B从无穷远处靠近分子A，在分子B靠近分子A的过程中，两者之间所受分子力和分子势能随着距离变化而变化，选无穷远处分子势能为零，如图所示为两者之间的分子力或分子势能随分子间距离变化的图线，下列说法正确的是（　　） A. 图1为分子势能随分子间距离变化的图线，图2为分子力随分子间距离变化的图线 B. 在无穷远到r0的过程中分子力对分子B做负功 C. 在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力在减小 D. 若将分子B从较远处由静止释放，则仅在分子力作用下分子B运动到r0处速率最大 8. 关于光现象，下列说法不正确的是（ ） A. 图a中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 B. 图b中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的衍射现象 C. 图c中肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象 D. 图d中佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象 9. 如图所示，绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，K与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，则下列错误的是（　　） A. a的体积增大了，压强变小了 B. b的温度升高了 C. 加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈 D. a增加的内能大于b增加的内能 10. 在煤矿的井下生产中，巷道内的甲烷与纯净空气的体积百分比超过1%时常引起井下火灾、爆炸和人员窒息等灾难性事故。因此，及时准确监测井下甲烷气体的体积百分比对煤矿的安全性生产是极其重要的。如图所示利用双缝干涉监测井下甲烷气体体积百分比的原理图。S为光源。发出的光经透镜L1后变成平行光进入T1、T2两个气室。若两气室内均为纯净空气，两列光经过的路程相等，因此在O点出现中心明条纹，若在T1气室中混合甲烷气体，同一温度下纯净甲烷气体折射率大于纯净空气的折射率，由于折射率不同，光的传播速度会发生变化，引起中心明条纹发生移动。干涉条纹移动的位移与甲烷的浓度有关，测出中心明条纹移动的位移即可测出甲烷的浓度。针对以上信息下面判断中错误的是（　　） A. 由于T1气室中混合甲烷气体，光进入气室后光的频率不变 B. 同一单色光在甲烷气体中的波长比在空气中波长短 C. T1气室中混合甲烷气体浓度越高，中心明条纹移动的位移越小 D. T1气室中混合甲烷气体浓度越高，光的传播速率越小 二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，下列说法或操作正确的是（ ） A. 在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体质量发生变化 B. 推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积 C. 实验过程中应保持周围环境温度不变 D. 多测几组p、V数据，记录并作出图像，若图像为曲线即可说明p、V成反比关系 12. 若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，为阿伏加德罗常数，m、分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系错误的是（　　） A. B. C. D. 13. 一束太阳光射到空气中的小水珠发生色散，形成的光路如图所示，a、b分别为两束从小水珠中射出的单色光，下列说法中正确的是（ ） A. a光的波长大于b光的波长 B. 水对a光的折射率大于水对b光的折射率 C. 在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度 D. 在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 14. 通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间，经过特殊工艺胶合一体成型的新型光电玻璃产品，被广泛应用于高档办公室、计算机机房、医疗机构、商业展示等领域，能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求。我们将其工作原理简化为如图所示的模型，在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，玻璃呈乳白色，即不透明，像一块毛玻璃；通电以后，弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃。结合以上内容和你所学知识，关于通电雾化玻璃，你认为下列叙述中不合理的是（　　） A. 不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过 B. 不通电时，入射光在液晶层发生了干涉，导致光线无法通过 C. 通电时，入射光在通过液晶层后方向发生了改变 D. 通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播 二、实验题：本大题共3小题，共21分。 15. （1）某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 ① 每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S．已知500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，则油酸分子直径大小的表达式为d= ________ 。 ② 该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大．出现这种情况的原因可能是 （ ）。 A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 16. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L；接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，图甲中a为_________缝，b为_________缝。（均选填“双”或“单”） （2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中_________； A. 观察不到干涉条纹 B. 可观察到明暗相间的白条纹 C. 可观察到彩色条纹 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是（ ） A. 将单缝向双缝靠近 B. 使用间距更小的双缝 C. 将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动 D. 将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动 （4）已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，游标卡尺的读数分别为、（），则入射的单色光波长的计算表达式为_________；分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图丙所示，则其示数为_________mm；在B位置时游标卡尺如图丙所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为_________m。（计算结果保留两位有效数字） 17. 如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，平行玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的两个必要步骤是（ ） A. 插上大头针，使仅挡住的像 B. 插上大头针，使挡住的像和的像 C. 插上大头针，使仅挡住 D. 插上大头针，使挡住和、的像 （2）过、作直线交于，连接，测量图甲中角和的大小，则玻璃砖的折射率_________。 （3）某同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率_________。 （4）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是（ ） A. 入射角越小，折射率的测量越准确 B. 为了减小作图误差，和的距离应适当取大些 C. 无论光以什么角度从射入，经一次折射后达到界面都能射出 D. 如图所示，如果误将玻璃砖的边画到（与平行），折射率的测量值将偏小 三、解答题（本大题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 18. 如图所示，一半圆形玻璃砖放在真空中，一束单色光以θ1=30°角入射到AB界面的圆心O，折射光线与法线的夹角θ2=60°。已知真空中的光速m/ s。求： （1）玻璃砖的折射率n； （2）光在玻璃砖中的传播速度v； （3）若增大入射角，光线入射到O点后刚好没有折射光线射出，求此时入射角θ。（可以用三角函数表达） 19. 一定质量的理想气体从状态A开始，经历的循环过程，其图像如图所示。如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，沿图示路径先后到达状态B和C。气体在状态A和C时的温度均为300K。 （1）求气体在状态B时的温度； （2）求气体在状态C时的压强； （3）在整个循环过程中，气体是吸收热量还是放出热量？ 20. 太阳是地球的生命之源，为我们带来了光明与温暖。地球绕太阳的运动可看作是匀速圆周运动，太阳源源不断地向四周辐射能量，太阳向宇宙空间的各个方向均匀、等同地发光，称为“各向同性”。我们把某处单位面积上垂直光线接收的功率称为该位置的“太阳辐射强度I”。已知太阳辐射的总功率为，太阳到地球的距离为r，地球半径为R，（已知地球半径远远小于太阳到地球的距离）。请回答以下问题： （1）地球轨道处的太阳辐射强度？ （2）在大气层顶以上，大气已稀薄到对太阳辐射的吸收和散射影响可以忽略不计。求地球大气层顶接收到的太阳能总功率？（已知大气层顶高度远远小于地球半径。） （3）已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的过程中，大约有30%的能量损耗。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，当它在水平路面上以某一速度匀速行驶时，驱动电机的输入功率，设想改用太阳能电池给该车供电，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。请你根据以上数据，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，谈谈你对该设想可行性的看法。 21. 科学精神的核心是对未知的好奇与探究。小君同学想寻找教科书中“温度是分子平均动能的标志”这一结论的依据。她以氦气为研究对象进行了一番探究。经查阅资料得知：第一，理想气体的模型为气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力；第二，一定质量的理想气体，其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT，式中n为单位体积内气体的分子数，k为常数。 她猜想氦气分子的平均动能可能跟其压强有关。她尝试从理论上推导氦气的压强，于是建立如下模型：如图所示，正方体容器静止在水平面上，其内密封着理想气体—氦气，假设每个氦气分子的质量为m，氦气分子与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，分子的速度方向都与器壁垂直，且速率不变。请根据上述信息帮助小君完成下列问题： (1)设单位体积内氦气的分子数为n，且其热运动的平均速率为v。 ①求一个氦气分子与器壁碰撞一次受到的冲量大小I； ②求该正方体容器内氦气的压强p； ③请以本题中的氦气为例推导说明：温度是分子平均动能（即）的标志。 (2)小君还想继续探究机械能的变化对氦气温度的影响，于是进行了大胆设想：如果该正方体容器以水平速度u匀速运动，某时刻突然停下来，若氦气与外界不发生热传递，请你推断该容器中氦气的温度将怎样变化？并求出其温度变化量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $