内容正文:
高二年级第二学期月考物理试题
本次考试满分100分 考试时间75分钟
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 植物学家布朗通过显微镜观察到,悬浮在水中的花粉微粒在做无规则运动。则该运动( )
A. 属于热运动 B. 叫做布朗运动
C. 称为扩散现象 D. 是自发的运动
2. 如图所示,甲、乙分别为分子间的作用力与分子势能随分子间距离变化的情况。在分别从减小的过程中,下列说法正确的是( )
A. 与均增大 B. 与均先减小后增大
C. 先减小后增大、增大 D. 增大、先减小后增大
3. 关于多晶体,下列说法正确的是( )
A. 有固定的熔点 B. 有规则的外形
C. 不显示各向同性 D. 不能转化为非晶体
4. 如图所示,质量为的绝热气缸,用活塞封着一定质量的理想气体。气缸由水平横放变为竖直静止悬挂时。变化后,缸内气体( )
A. 压强变大 B. 体积变小 C. 温度变大 D. 内能变小
5. 如图所示,、、为一定质量理想气体的两条等温线上的三个不同的状态,下列说法正确的是( )
A. 状态时分子的数密度最小
B. 状态时分子的平均动能最小
C. 两状态时分子间平均距离相等
D. 状态时单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数最少
6. 用活塞压缩气缸里的空气,对空气做了的功,同时气缸向外散热,则气缸里空气的内能改变为( )
A. B. C. D.
7. 在夏天,由于太阳的照射,池塘中靠近水面的温度较高。一个气泡从池塘底部缓慢向上浮起,若不计气泡内空气分子个数和分子势能的变化,气泡在上浮的过程中( )
A. 内能增加,吸热 B. 内能增加,放热
C. 内能不变,吸热 D. 内能不变,放热
8. 用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分。提起销子使活塞可以无摩擦地向右滑动,当活塞平衡时( )
A. 氢气的温度不变 B. 氢气的压强增大
C. 氧气的压强不变 D. 氧气的内能变大
9. 光子具有动量,光子的动量与光的波长和普朗克常量的关系为( )
A. B. C. D.
10. 如图所示为氢原子的能级图。用大量能量为的光子照射一群处于基态的氢原子,最多能辐射出多少种频率的光子( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
11. 如图所示,用一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出的光,照射图甲电路中的阴极,其中只有、。两种频率的光能使之发生光电效应。测得图甲中电流表随电压表读数变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 氢原子跃迁共能发出3种不同频率的光子
B. 光是从能级向能级跃迁产生的
C. 光的波长大于光的波长
D. 光照射阴极时逸出的光电子的最大初动能比光照射时的小
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某同学探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系,实验装置如图甲所示。注射器柱塞一端连接压力表,另一端用橡胶套封闭一定量的空气。推动活塞改变空气体积,记录多组体积刻度和压强示数。
(1)下列改变空气柱体积的操作正确的是__________:
A. 把柱塞快速地向下压
B. 把柱塞缓慢地向上拉
C. 在橡胶套处接另一注射器,快速推动该注射器柱塞
D. 在橡胶套处接另一注射器,缓慢推动该注射器柱塞
(2)某同学在一次实验中,根据数据得到图乙所示的图线(其中实线是实验所得图线,虚线为一根参考双曲线),仔细观察不难发现,该图线与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是__________(选填“活塞处漏气”或“环境温度升高”):
(3)根据(2)中的判断,为了减小误差,可采取的措施是__________:
(4)调整好器材后,该同学在不同温度下完成实验,得到了如图丙所示的图线,并在图像中找到了气体的三个状态、、。
①气体处于、状态时温度分别为和,则__________;(用图中字母表示)
②在的过程中,密封气体从外界吸收了热量__________(选填“大于”“小于”或“等于”)气体对活塞做的功。
13. 如图所示,U形导管横截为,一端通过带孔瓶塞插在烧瓶内,另一端插在密度为的液体中,烧瓶及导管内封闭一定质量的理想气体,初始时导管内、外液面平齐。由于温度降低,导管内液面缓慢上升直至导管内、外液面高度差为,此过程中外界对气体做功为。已知大气压强为,重力加速度为,不考虑液体流动的影响。
(1)求此时烧瓶内气体的压强;
(2)若在导管内液面上升过程中封闭气体放出热量为,求封闭气体的内能变化量。
14. 地球到月球的平均距离为,已知铁的摩尔质量为,密度为。若把铁分子一个紧挨一个地单列排起来,筑成从地球通往月球的“分子大道”。已知阿伏伽德罗常数为,求:
(1)这条“分子大道”共需铁分子个数;
(2)这条“分子大道”的质量。
15. 铝的逸出功为,将波长为的光照射铝的表面,可发生光电效应。已知普朗克常量为,光电子的电荷量大小为,光速为。求:
(1)铝的截止频率;
(2)光电子的最大初动能;
(3)遏止电压。
16. 人眼对绿光最为敏感。如图所示,一个光源均匀地向各个方向发射波长为的绿光,距离光源处有一观察者正对着光源,每只眼睛每秒接收到个绿光光子。已知观察者眼睛健康视力良好不戴眼镜,瞳孔的直径为,普朗克常量,光速为。求:
(1)绿光光子的动量;
(2)观察者每秒接收到的绿光能量;
(3)光源辐射绿光的总功率。注:s是指人眼到光源的距离
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高二年级第二学期月考物理试题
本次考试满分100分 考试时间75分钟
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 植物学家布朗通过显微镜观察到,悬浮在水中的花粉微粒在做无规则运动。则该运动( )
A. 属于热运动 B. 叫做布朗运动
C. 称为扩散现象 D. 是自发的运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.热运动的主体是分子、原子等微观粒子,花粉是宏观固体微粒,其运动不属于热运动,故A错误;
B.悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动定义为布朗运动,题干描述的花粉运动符合布朗运动的定义,故B正确;
C.扩散现象是不同物质的分子相互接触时彼此进入对方的现象,本质是分子的热运动,和悬浮微粒的宏观运动无关,故C错误;
D.该运动是液体分子对花粉微粒的撞击不平衡导致的,属于被动运动,不是花粉自发产生的运动,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,甲、乙分别为分子间的作用力与分子势能随分子间距离变化的情况。在分别从减小的过程中,下列说法正确的是( )
A. 与均增大 B. 与均先减小后增大
C. 先减小后增大、增大 D. 增大、先减小后增大
【答案】C
【解析】
【详解】分子间作用力的规律:平衡位置时,分子力
从到:分子力表现为引力从最大值逐渐减小到;继续减小,则分子力表现为斥力逐渐增大,故分子力F先减小后增大。
分子势能为标量,由图可得从减小的过程中,分子势能逐渐增大。
故选C。
3. 关于多晶体,下列说法正确的是( )
A. 有固定的熔点 B. 有规则的外形
C. 不显示各向同性 D. 不能转化为非晶体
【答案】A
【解析】
【详解】A.所有晶体(包括单晶体、多晶体)都具有固定的熔点,这是晶体区别于非晶体的核心特征之一,故A正确;
B.多晶体由大量取向无规则的微小单晶体(晶粒)聚集而成,整体无天然规则的几何外形,仅单晶体具有天然规则外形,故B错误;
C.多晶体内部晶粒取向杂乱,各晶粒的各向异性特征相互抵消,整体表现为各向同性,故C错误;
D.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化,例如晶体水晶高温熔融后可形成非晶体石英玻璃,因此多晶体可以转化为非晶体,故D错误。
故选A。
4. 如图所示,质量为的绝热气缸,用活塞封着一定质量的理想气体。气缸由水平横放变为竖直静止悬挂时。变化后,缸内气体( )
A. 压强变大 B. 体积变小 C. 温度变大 D. 内能变小
【答案】D
【解析】
【详解】AB.设气缸横截面积为S,气缸由水平横放时气体压强
气缸由水平横放变为竖直静止悬挂时,对气缸
解得
故气体压强减小,则体积增大,故AB错误;
CD.由热力学第一定律
气缸绝热
气体膨胀对外做功,对气体而言
故,即气体内能减少,温度降低,故C错误,D正确。
故选D。
5. 如图所示,、、为一定质量理想气体的两条等温线上的三个不同的状态,下列说法正确的是( )
A. 状态时分子的数密度最小
B. 状态时分子的平均动能最小
C. 两状态时分子间平均距离相等
D. 状态时单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数最少
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知状态的体积最小,质量一定,则分子数密度最大,故A错误;
B.状态所在等温线离原点更远,温度最高,分子平均动能最大,故B错误;
C.、两状态体积不同,分子间平均距离不相等,故C错误;
D.状态与P相比体积相同,分子数密度相同,但是温度更低,分子平均动能更小,所以状态时单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数小于P。状态与M相比温度相同,分子平均动能相同,但体积更大,分子数密度小,则状态时单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数小于M。则状态时单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数最少,故D正确。
故选D。
6. 用活塞压缩气缸里的空气,对空气做了的功,同时气缸向外散热,则气缸里空气的内能改变为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】本题依据热力学第一定律分析,热力学第一定律表达式为
其中符号规则为:外界对系统做功时取正,系统对外做功时取负;系统吸收热量时取正,系统放出热量时取负。
外界对空气做功,取正,系统向外散热,即系统吸收的热量为,代入公式得
故选B。
7. 在夏天,由于太阳的照射,池塘中靠近水面的温度较高。一个气泡从池塘底部缓慢向上浮起,若不计气泡内空气分子个数和分子势能的变化,气泡在上浮的过程中( )
A. 内能增加,吸热 B. 内能增加,放热
C. 内能不变,吸热 D. 内能不变,放热
【答案】A
【解析】
【详解】不计分子势能时,一定质量的气体内能仅由温度决定。气泡上浮过程中,池塘上层水温更高,气泡温度升高,因此内能
根据热力学第一定律
气泡上浮时外界压强减小,根据
可知体积膨胀,气体对外界做功,因此。由于,可推得,即气体吸热。
故选A。
8. 用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分。提起销子使活塞可以无摩擦地向右滑动,当活塞平衡时( )
A. 氢气的温度不变 B. 氢气的压强增大
C. 氧气的压强不变 D. 氧气的内能变大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由理想气体状态方程可知,因,初始氢气的压强大于氧气的压强,撤去销子后活塞向右移动,氢气的体积增大对外做功,绝热过程,由热力学第一定律知内能减小,温度降低,压强减小,故A错误,B错误;
CD.氧气绝热压缩,外界对气体做功,由知内能增加,温度升高,体积减小且温度升高,则压强增大,故C错误,D正确。
故选D。
9. 光子具有动量,光子的动量与光的波长和普朗克常量的关系为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据光子能量公式
结合光速、波长、频率的关系
将代入能量公式得:
两边约去,可得光子动量与波长的核心关系为
变形可得、
故选B。
10. 如图所示为氢原子的能级图。用大量能量为的光子照射一群处于基态的氢原子,最多能辐射出多少种频率的光子( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】C
【解析】
【详解】因
解得
即用大量能量为的光子照射一群处于基态的氢原子,处于基态的氢原子能跃迁到的激发态,激发态不稳定能自发向低能级跃迁时辐射不同频率的光子,光子种类数种
故选C。
11. 如图所示,用一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出的光,照射图甲电路中的阴极,其中只有、。两种频率的光能使之发生光电效应。测得图甲中电流表随电压表读数变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 氢原子跃迁共能发出3种不同频率的光子
B. 光是从能级向能级跃迁产生的
C. 光的波长大于光的波长
D. 光照射阴极时逸出的光电子的最大初动能比光照射时的小
【答案】C
【解析】
【详解】A.一群处于能级的氢原子向低能级跃迁,可能发出的光子频率种类为种,故A错误;
B.由图乙可知,光的遏止电压绝对值较大,根据
可知光的频率较大,能量较大,只有能量最大的两种光能发生光电效应,即和,因此光对应,光对应,故B错误;
C.由于光的频率小于光的频率,根据
可知光的波长大于光的波长,故C正确;
D.根据光电效应方程
由于光频率大,所以光照射阴极时逸出的光电子最大初动能较大,故D错误。
故选C。
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某同学探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系,实验装置如图甲所示。注射器柱塞一端连接压力表,另一端用橡胶套封闭一定量的空气。推动活塞改变空气体积,记录多组体积刻度和压强示数。
(1)下列改变空气柱体积的操作正确的是__________:
A. 把柱塞快速地向下压
B. 把柱塞缓慢地向上拉
C. 在橡胶套处接另一注射器,快速推动该注射器柱塞
D. 在橡胶套处接另一注射器,缓慢推动该注射器柱塞
(2)某同学在一次实验中,根据数据得到图乙所示的图线(其中实线是实验所得图线,虚线为一根参考双曲线),仔细观察不难发现,该图线与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是__________(选填“活塞处漏气”或“环境温度升高”):
(3)根据(2)中的判断,为了减小误差,可采取的措施是__________:
(4)调整好器材后,该同学在不同温度下完成实验,得到了如图丙所示的图线,并在图像中找到了气体的三个状态、、。
①气体处于、状态时温度分别为和,则__________;(用图中字母表示)
②在的过程中,密封气体从外界吸收了热量__________(选填“大于”“小于”或“等于”)气体对活塞做的功。
【答案】(1)BD (2)活塞处漏气
(3)见解析 (4) ①. ②. 大于
【解析】
【小问1详解】
AB.把柱塞缓慢地向上拉,使气体与外界有充分的时间进行热交换,保证气体的温度不变,故A错误,B正确;
CD.在橡胶套处接另一注射器,缓慢推动该注射器柱塞,使气体与外界有充分的时间进行热交换,保证气体的温度不变,故C错误,D正确。
故选BD。
【小问2详解】
如图所示
当体积相等时,实线的乘积偏小,根据
可知造成这一现象的可能原因是活塞处漏气或者环境温度降低。
【小问3详解】
为避免活塞处漏气,可在活塞处涂抹润滑油。
【小问4详解】
①[1]气体处于、状态时压强相等,根据
则有
可得
②[2]由图3可知,过程,气体体积增大,气体对外界做功,有
过程,气体体积减小,外界对气体做功,有
根据图像与横轴围的面积表示气体做的功,可知过程图像与横轴围的面积大于过程图像与横轴围的面积,即
故在的过程中,气体做功
因为,根据
可知,可知的过程内能增大,即
根据热力学第一定律有
解得
可知
即密封气体从外界吸收了热量大于气体对活塞做的功。
13. 如图所示,U形导管横截为,一端通过带孔瓶塞插在烧瓶内,另一端插在密度为的液体中,烧瓶及导管内封闭一定质量的理想气体,初始时导管内、外液面平齐。由于温度降低,导管内液面缓慢上升直至导管内、外液面高度差为,此过程中外界对气体做功为。已知大气压强为,重力加速度为,不考虑液体流动的影响。
(1)求此时烧瓶内气体的压强;
(2)若在导管内液面上升过程中封闭气体放出热量为,求封闭气体的内能变化量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
以烧瓶外液面为参考面,根据连通器原理,同一水平面上压强相等。外界大气压强为,管内液面比管外高,则管内气体压强加上液柱产生的压强等于外界大气压强,即
解得
【小问2详解】
根据热力学第一定律
其中为外界对气体做的功,为气体吸收的热量。题目已知外界对气体做功为,气体放出热量为,则气体吸收的热量,代入公式可得封闭气体的内能变化量
14. 地球到月球的平均距离为,已知铁的摩尔质量为,密度为。若把铁分子一个紧挨一个地单列排起来,筑成从地球通往月球的“分子大道”。已知阿伏伽德罗常数为,求:
(1)这条“分子大道”共需铁分子个数;
(2)这条“分子大道”的质量。
【答案】(1)(若采用立方体分子模型,)
(2)(立方体模型,)
【解析】
【小问1详解】
铁分子的摩尔体积
分子看作球体模型
解得铁分子直径
这条“分子大道”铁分子个数;
若采用立方体分子模型
解得铁分子直径
这条“分子大道”铁分子个数
【小问2详解】
单个分子的质量为
这些分子的总质量为;
若采用立方体分子模型这些分子的总质量为
15. 铝的逸出功为,将波长为的光照射铝的表面,可发生光电效应。已知普朗克常量为,光电子的电荷量大小为,光速为。求:
(1)铝的截止频率;
(2)光电子的最大初动能;
(3)遏止电压。
【答案】(1)
(2)
(3)或
【解析】
【小问1详解】
由光电效应方程
刚好发生光电效应时,
解得
【小问2详解】
因
又
联立解得
【小问3详解】
由动能定理
解得(或)
16. 人眼对绿光最为敏感。如图所示,一个光源均匀地向各个方向发射波长为的绿光,距离光源处有一观察者正对着光源,每只眼睛每秒接收到个绿光光子。已知观察者眼睛健康视力良好不戴眼镜,瞳孔的直径为,普朗克常量,光速为。求:
(1)绿光光子的动量;
(2)观察者每秒接收到的绿光能量;
(3)光源辐射绿光的总功率。注:s是指人眼到光源的距离
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据光子动量公式,光子的动量与波长成反比,关系式为
【小问2详解】
单个光子的能量为
每只眼睛每秒接收到个绿光光子,则每只眼睛每秒接收到的绿光能量为
观察者两只眼睛每秒接收到的绿光能量
【小问3详解】
光源向各个方向均匀发射光,距离光源处的球面总面积为
观察者瞳孔的接收面积为
设光源辐射绿光的总功率为,根据能量分布的几何比例关系有
联立解得光源辐射绿光的总功率
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