【物理】河北省2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版）

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一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 关于热学中的现象和结论，下列说法正确的是（ ）
A. 机械能可以转化为内能而内能不能转化为机械能
B. 蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块没有确定的形状，因此蔗糖糖块是非晶体
C. 水黾可以在水面上运动而不会陷入水中是因为水的表面张力的缘故
D. 热量只能从高温物体传向低温物体，而不能从低温物体传向高温物体
【答案】C
【解析】A．机械能可以转化为内能，而内能在特定的条件下也能转化为机械能，故A错误；
B．蔗糖是多晶体，虽然没有固定形状，但仍是晶体，故B错误；
C．水黾可以在水面上运动而不会陷入水中是由于水的表面张力的缘故，故C正确；
D．热量能自发地从高温物体传向低温物体，不能自发地从低温物体传向高温物体，但在特定的条件下也能从低温物体传向高温物体，故D错误。
故选C。
2. 关于课本的插图，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲显示的是微粒的运动轨迹
B. 由图乙可知，分子间作用力随着分子间距的增大先减小后增大
C. 由图丙可知，所有分子的运动速率随着温度的升高而增大
D. 图丁中如果要保存地下水分，就要疏松土壤，破坏土壤中的毛细管，减少毛细现象的发生
【答案】D
【解析】A．图甲中每两点间微粒也在做无规则运动，故图纸显示的不是微粒运动的轨迹，故A错误；
B．由图乙可知，分子间作用力随分子间距的增大先减小后增大再减小，故B错误；
C．由图丙可知，随温度的升高，速率大的分子比例较多，但有的速率减小，有的速率不变，并非所有分子的运动速率都增大，故C错误；
D．图丁中土壤中有很多毛细管，如果要保存地下水分，就要疏松土壤，破坏这些土壤中的毛细管，减少毛细现象的发生，故D正确。
故选D。
3. 关于布朗运动和扩散现象，下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动
B. 阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动
C. 温度越高，布朗运动越剧烈
D. 在中国空间站内失重状态下扩散现象不能发生，所以不能腌制卤蛋
【答案】C
【解析】A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，而不是固体颗粒分子的无规则运动，故A错误；
B．尘埃运动是空气流动引起的，不是布朗运动，故B错误；
C．扩散现象和布朗运动都反映了分子的无规则运动，温度越高，分子热运动越剧烈，布朗运动也越剧烈，故C正确；
D．扩散现象是分子的无规则运动，在失重情况下也可以发生，所以中国空间站内失重状态也可以腌制卤蛋，故D错误。
故选C。
4. 2025年春节期间3D电影《哪吒2》热播，开启了中国动画电影文化输出新纪元。观众在观看3D电影时需要佩戴用偏振镜片特制的眼镜，屏幕上显示左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼镜片为不透光状态，屏幕上显示右眼图像时，右眼镜片为透光状态，而左眼镜片为不透光状态，这样通过两只眼镜就看到了不同的电影画面，形成了立体效果。关于观看3D电影，下列说法正确的是（ ）
A. 从屏幕上发出的光为偏振光，且左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同
B. 从屏幕上发出的光为自然光
C. 佩戴的眼镜左眼镜片和右眼镜片的透振方向相同
D. 如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，则看不到电影画面
【答案】A
【解析】ABC．从屏幕上发出的光为偏振光，左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同，左眼镜片的透振方向与左眼图像的偏振方向相同，右眼镜片的透振方向与左眼图像的偏振方向不相同，这样左眼只能看到左眼图像，同理，右眼只能看到右眼图像，从而产生立体效果，故A正确，BC错误；
D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，这样右眼看到的是左眼图像，左眼看到的是右眼图像，仍可看到电影画面，故D错误。
故选A。
5. 如图所示为某登山爱好者携带的便携式氧气瓶。当他登上山顶后感觉有点缺氧，打开氧气瓶，吸入一定量的氧气。氧气瓶内的气体可视为理想气体，吸氧过程中环境的温度不变，氧气瓶的容积保持不变，瓶体用导热性能良好的材料制成。下列说法正确的是（ ）
A. 氧气瓶内气体分子的平均动能减小
B. 氧气瓶内气体的内能不变
C. 氧气瓶内气体从外界吸收热量
D. 外界对氧气瓶内气体做功
【答案】C
【解析】A．瓶体用导热性能良好的材料制成，吸氧过程中环境的温度不变，由于温度是分子平均动能的标志，所以氧气瓶内气体分子的平均动能不变，故A错误；
B．吸氧后氧气瓶内气体分子个数减少，内能减小，故B错误；
CD．吸氧过程相当于氧气体积增大，气体对外界做功，即。气体的温度不变，则气体分子的平均动能不变，即氧气瓶内气体需要从外界吸收热量，故C正确， D错误。
故选C。
6. 现要测量一竖直放置的透明圆盘的折射率，如图所示，表盘上12点的位置在最上方，令一束单色光在同一竖直面内的11点的位置处水平射入表盘，经过一次折射后恰好射到2点的位置处，那么表盘材料的折射率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据题意作出光路图，由几何关系可得，光线在11点处的入射角为，折射角为，根据折射定律可得折射率为
故选C。
7. 如图所示，某品牌的保温杯容量为500mL，开始时空杯子敞口放置在桌面上，外界环境温度为27℃且保持不变，杯子内空气的温度与外界环境温度相同，现向杯内迅速装入300mL的热水，盖上杯盖（假设装开水与盖杯盖的过程中时间较短，过程中杯子内空气的温度不变），静置一段时间后，杯子内空气的温度达到87℃。已知外界大气压恒为，杯子内空气可看作理想气体，不考虑水蒸发引起的空气体积的变化。如果此时迅速打开杯盖（迅速打开杯盖的过程中杯内剩余空气的温度不变），则打开杯盖时，杯内剩余的空气质最与溢出杯外的空气质量的比值k为（ ）
A. 3B. 4C. 5D. 6
【答案】C
【解析】装水前杯子内温度为，装水盖杯盖后静置一小段时间过程中空气的体积不变，此时杯子内空气的压强为，温度为，，，根据查理定律有
解得
杯容量为500mL，装入300mL的开水后，杯内空气的体积为，迅速打开杯盖过程杯内空气的温度不变，压强变为大气压，根据玻意耳定律有
解得
设此时杯子内空气的密度为，现在杯内气体质量为
原气体总质量为
溢出杯外的空气质量为
杯内剩余的空气质量与溢出杯外的空气质量的比值为
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 某同学采用图甲装置研究光的干涉现象，两狭缝、间的距离为，挡板到光屏的距离为，与均可调，一束红色激光通过该装置得到的干涉图样如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 干涉图样中相邻的两个亮条纹中心的间距和相邻的两个暗条纹中心的间距不相等
B. 增大两狭缝、间的距离，其他条件不变，干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离一定变大
C. 将红色激光换成绿色激光，其他条件不变，干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离一定减小
D. 只将狭缝遮住，其他条件不变，光屏上还会出现明暗相间的条纹
【答案】CD
【解析】A．干涉图样中相邻的两个亮条纹中心间距和相邻的两个暗条纹中心间距是相等的，选项A错误；
B．根据双缝干涉的条纹间距公式
若增大两狭缝、的距离，其他条件不变，则干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离减小，选项B错误；
C．根据双缝干涉的条纹间距公式
同一双缝干涉实验的装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大，绿光的波长小于红光的波长，换成一束绿光后干涉图样中相邻亮条纹间的距离一定减小，故C正确；
D．若只将狭缝遮住，其他条件不变，依然可以发生光的叠加，光屏上会出现明暗相间的衍射条纹， D正确。
故选CD。
9. 如图所示，一定质量的理想气体经历了由过程，下列选项正确的是（ ）
A. 过程，气体分子数密度变小
B. 过程，气体分子数密度变小
C. ，b状态分子平均动能最小
D. ，b状态分子平均动能最大
【答案】AD
【解析】A．过程，分子总数不变，体积增大，单位体积分子数减少，分子数密度变小，故A正确；
B．过程，分子总数不变，体积变小，单位体积分子数增大，分子数密度变大，故B错误；
CD．由
可得
温度是分子平均动能的标志，b状态分子平均动能最大，故C错误，D正确。
故选AD。
10. 某氧气瓶内气体的体积为，可视为理想化气体，初始时瓶内气体的压强为，瓶内的气体质量为，用该氧气瓶给多个完全相同的氧气袋充气制作标准氧气袋，充气前氧气袋内均无气体，充满气体后标准氧气袋内的气体体积为，袋内气体压强为，整个过程中，气体温度保持不变。下列选项正确的是（ ）
A. 该氧气瓶内最多可以充36个标准氧气袋
B. 该氧气瓶内最多可以充25个标准氧气袋
C. 标准氧气袋内的气体质量为
D. 标准氧气袋内的气体质量为
【答案】BC
【解析】AB．充气时当氧气瓶内气体的压强小于时将不能再充标准氧气袋，所以充气完毕后氧气瓶内气体的体积为，压强为，以氧气瓶气体和氧气袋内气体为研究对象，充气过程中气体的温度不变，设可以充袋，根据玻意耳定律可得
解得
要求充标准氧气袋，这里不能四舍五入，所以最多可以充25个标准氧气袋，故A错误，B正确；
CD．设如果将氧气瓶内气体的压强减小为时气体的体积为，根据玻意耳定律有
解得
设气体的密度为，氧气瓶内原来的总质量为
氧气袋内气体的质量为
两式联立解得
故C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组用图甲所示装置完成“探究气体等温变化的规律”的实验，注射器上的刻度可测出气体体积，气压计可测出气体压强。
（1）下列说法正确的是__________。（填选项标号）
A. 推拉活塞时为了稳定，应用手捏紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积
B. 在活塞上涂润滑油，目的是为了减小摩擦
C. 注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
D. 封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置，再用橡胶套封闭注射器的注射孔
（2）该实验小组进行了两次正确操作，并由记录的数据作出了图像，如图乙的图线1、2所示。若两次实验封闭气体的质量相同，则气体的温度___。（填“>”、“ （3）A
【解析】（1）A．该实验必须保证气体温度不变，用手紧握或快速推拉活塞会使气体的温度升高，故A错误；
B．在活塞上涂润滑油，目的是防止漏气，保证被封闭气体的质量不变，而不是减小摩擦，故B错误；
C．在“探究气体等温变化的规律”实验中，根据（为常数），只要刻度分布均匀，就可以研究p与V的关系，不需要标注单位，故C正确；
D．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔，故D正确。
故选CD。
（2）若两次实验气体的质量一定，根据理想气体状态方程可知
可得
故图像的斜率为
由于，所以
（3）设大米的体积为，由
解得
即图像为一次函数，纵轴的截距为正。
故选A。
12. 某同学用多用电表进行以下实验。
（1）用多用电表的欧姆挡测量某电阻的阻值，开始时选用“×100”的挡位，发现指针偏角太小，挡位应调整为______（选填“×1000”或“×10”）挡。正确调整挡位后经过欧姆调零再重新测量，指针如图所示，那么该电阻的值为______Ω。（结果保留三位有效数字）
（2）已知图中欧姆挡刻度盘上的刻度线“15”正好与电流电压挡刻度盘上0～250的刻度线“125”对齐，当选用“×1”的挡位时欧姆表的内阻为r=______Ω，已知多用电表内部所用标准电池的电动势为1.5V，由于多用电表的电池老化导致电动势变为1.4V，内阻增大，但各个电阻挡位仍均可调零，从系统误差的角度考虑，这种情况下测量电阻值与真实值相比______（选填“偏大”“偏小”或“相等”），当选用“×10”的挡位时，正确操作后，测量另一个定值电阻，欧姆表测量值为300Ω，则这个电阻的实际阻值应为____________Ω。（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）×1000 （2）15.0 偏大 280
【解析】（1）[1]用多用电表测电阻时选用“×100”的挡位发现指针偏角太小，说明待测电阻的阻值较大，需要把倍率调大，即挡位应调整为“×1000”；
[2]读数为。
（2）[1]欧姆挡刻度盘上刻度线“15”正好与电流电压挡刻度盘上0-250的刻度线“125”的正好对齐，“15”中值电阻挡位，选择的为“×1”挡，即欧姆挡内阻为；
[2]多用电表仍可调零，则满偏电流不变，设标准的中值电阻和变化后的中值电阻分别为和，根据闭合电路的欧姆定律有
电源电动势比正常值略小，则真实的中值电阻，则真实的中值电阻会变小，但刻度盘上并没有变化，则测量值比真实值偏大，其它位置也是测量值都比真实的电阻值偏大；
[3]当选用“×10”的挡位时，标准多用电表的欧姆挡内阻为，多用电表仍可调零，则满偏电流不变，根据闭合电路的欧姆定律有
电源电动势变为1.4V时，则真实电阻值应为，多用电表在测量时不知道电源电动势变小，根据闭合电路的欧姆定律
真实情况下电源电动势变为1.4V，根据闭合电路的欧姆定律
两式联立代入数据解得
13. 如图所示，竖直放置一个导热性能良好的U型玻璃管，管内装有水银，玻璃管左端封闭，右侧开口，玻璃管两侧上端处于同一水平面上。左侧管内密封气柱长为L1=40cm，右侧液面到上端开口处距离为L2=30cm。已知大气压强为P0=75cmHg，U型玻璃管粗细相同，环境温度保持不变。
（1）求此状态下左侧气体压强P1；（压强以cmHg为单位）
（2）若右侧开口处放置一个与玻璃管接触良好的轻质活塞，忽略摩擦阻力和漏气问题，用力向下缓慢推动活塞，当左右液面相平时，求左侧气体压强P'和右侧气柱长度。（压强以cmHg为单位，长度以cm为单位，结果保留整数）
【答案】（1） （2），
【解析】（1）设玻璃管横截面积，水银密度，重力加速度，由受力平衡可知
解得
（2）对左侧气体分析，初态压强，体积，末态（液面相平时）压强，体积为，由玻意耳定律
即，
对右侧气体分析，初态气体压强，体积，末态（液面相平时）气体压强，体积，由玻意耳定律
解得
14. 如图所示，水平面上固定一劲度系数的轻弹簧，弹簧上端有一个上端开口的绝热汽缸，汽缸内有一加热装置（图中未画出）。绝热活塞A封住一定质量的理想气体，活塞A的质量，汽缸内部横截面的面积，弹簧上端固定于汽缸底部。下端固定于水平地面。平衡时，活塞与汽缸底部距离，已知大气压强为，初始时气体的温度为，取重力加速度大小，活塞A可无摩擦地滑动但不会脱离汽缸，且不漏气。汽缸侧壁始终在竖直方向上，不计加热装置的体积，弹簧始终在弹性限度内且始终在竖直方向上。
（I）启动加热装置，将气体的温度加热到，求此过程中活塞A对地移动的距离x1；
（II）若不启动加热装置，保持气体温度为不变。在活塞A上施加一个竖直向上的拉力，活塞A缓慢地移动了一段距离后再次达到平衡状态，此时的拉力大小。求此过程中活塞A对地移动的距离x2。
【答案】（I）2cm；（II）29cm
【解析】（I）依题意，活塞A受力平衡，可得
启动加热装置，活塞缓慢A上移，大气压强和活塞质量均不变，所以该过程为等压变化，即
由
解得
此过程中活塞A对地移动的距离为2cm。
（II）在活塞A上施加一个竖直向上的拉力，再次达到平衡状态时，有
依题意，未启动加热装置，且汽缸和活塞均绝热，所以该过程为等温变化，设此过程活塞A对地移动的距离为l，可得
联立，解得
依题意，施加外力F前后，弹簧对汽缸的作用力变化了25N，根据
解得
即此过程中汽缸对地移动的距离为25cm。综上所述
此过程中活塞A对地移动的距离为29cm。
15. 如图所示，AB为竖直面内光滑圆弧轨道，圆心为，为水平方向的半径，为竖直方向的半径，轨道半径为，BC为光滑的水平轨道，与圆弧轨道AB平滑连接，C点静止放置一质量为的物块Q，物块Q右侧光滑的水平轨道DE上静止放置一质量为的平板车，平板车左侧紧靠C点，平板车右侧与E点的距离为，物块Q与平板车上表面之间的动摩擦因数为，平板车上表面与C、F点等高，FG为竖直面内光滑的半圆轨道，圆心为，为竖直直径，轨道半径为，F点在E点的正上方。一质量为的物块P从A点正上方的K点静止释放，物块P从A点进入圆弧轨道AB，之后与物块Q发生弹性碰撞，物块Q滑上平板车，平板车运动到E点与EF碰撞后速度变为0，物块Q滑上半圆轨道FG，物块P、Q均可视为质点，不计各连接点的动能损失，重力加速度取。
（1）物块P与物块Q碰撞过程中，求物块Q对物块P冲量I的大小；
（2）从物块Q滑上平板车到平板车运动到E点的过程中，求物块Q与平板间之间因摩擦产生的热量；
（3）要使物块Q能滑上半圆轨道FG的最高点G，求平板车长度L的取值范围。
【答案】（1） （2）60J （3）
【解析】（1）物块P从K到B的过程中机械能守恒，设物块P到达B点时速度为，根据机械能守恒定律有
代入数据解得
物块P与物块Q发生弹性碰撞，设碰撞之后物块P和物块Q的速度大小分别为和，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
代入数据解得，
以物块P为研究对象，设碰撞前物块P初速度方向为正方向，根据动量定理
物块Q对物块P冲量的大小为。
（2）假设物块Q滑上平板车后带动平板车向右一直加速运动到E点，设平板车到达E点的速度的为，此时物块Q的速度为v4，对平板车分析，根据动能定理
代入数据解得
物块Q与平板车作用过程满足动量守恒，根据动量守恒定律有
代入数据解得
假设成立，即物块Q滑上平板车后带动平板车向右一直加速运动到E点，两者一直发生相对滑动，则根据能量守恒定律，摩擦产生的热量为
（3）设平板车运动到E点时物块Q在平板车滑动的距离为，根据能量守恒定律
代入数据解得
物块Q要能滑上半圆轨道FG必须保证平板车滑到E点之前物块Q不能掉落，则平板车的长度即
设物块Q刚好能滑到F点时平板车长度为，从平板车运动到E点到物块Q刚好滑到F点的过程，根据能量守恒定律有
代入数据解得
则物块Q要能滑上半圆轨道FG，则平板车的长度即
设物块Q刚好能通过半圆轨道的最高点G时平板车的长度为，物块Q恰好过最高点时有
从平板车运动到E点到物块Q刚好滑到G点的过程，根据动能定理有
代入数据解得
物块Q要通过最高点，则平板车的长度即
综上所述，平板车的长度范围为。