江苏省淮安市2023-2024学年高二下学期期末考试模拟卷 (1)物理试卷（解析版）

这是一份江苏省淮安市2023-2024学年高二下学期期末考试模拟卷 (1)物理试卷（解析版），共13页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是，粒子X为（ ）
A. 正电子B. 中子C. 氘核D. 氦核
【答案】B
【解析】根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒，可知X核质量数
可知X核的电荷数，可知X核为中子。
2. 关于热学现象，下列说法正确的是（ ）
A. 液体有表面张力，原因是液体表面分子间的平均距离比液体内部大
B. 物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关
C. 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功
D. 给庄稼松土有助于将地下的水分引上来
【答案】A
【解析】A．液体有表面张力，原因是液体表面分子间的平均距离比液体内部大，分子间作用力表现为引力，故A项正确；
B．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故B项错误；
C．热力学第二定律的开尔文表述为：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响，故C项错误；
D．给庄稼松土破坏了土壤里面的毛细管，不利于将地下的水分引上来，故D项错误。
故选A。
3. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）

A. 图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B. 图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，但原子发射光子的频率是连续的
C. 图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变短
D. 在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上的一点，蜡熔化的范围如图丁所示，则a一定是非晶体，b一定是晶体
【答案】A
【解析】A．图甲是黑体辐射的实验规律，普朗克通过研究黑体辐射的规律提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，A正确；
B．图乙是氢原子的能级图，玻尔理论指出氢原子能级是分立的，氢原子发射光子的频率是也是分立的，B错误；
C．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的能量变小，波长变长，C错误；
D．在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上的一点，蜡熔化的范围如图丁所示，则a表明该种物质是各向同性，可能是非晶体或多晶体，b表明该种物质是各向异性，b一定是单晶体，D错误。
故选A。
4. 1927年，威尔逊因发明云室获诺贝尔物理学奖，如图所示，云室里封闭一定质量的气体。现迅速向下拉动活塞，则云室中的气体（ ）
A. 温度升高B. 压强减小
C. 向外放出热量D. 分子的数密度增大
【答案】B
【解析】AC．云室内封闭一定质量的气体，迅速向下拉动活塞，时间短，故看作绝热过程，Q=0，气体体积增大，对外做功，W为负值，根据热力学第一定律公式ΔU=W+Q，内能减小，故温度降低，AC错误；
B．被封气体体积增大，温度降低，由理想气体状态变化方程可知压降减小，B正确；
D．气体体积增大，总分子数不变，则数密度减小，D错误。
5. 汤姆孙利用电子束穿过铝箔，得到如图所示的衍射图样。则（ ）
A. 该实验现象是电子粒子性的表现
B. 该实验证实了原子具有核式结构
C. 实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多
D. 实验中增大电子的速度，其物质波波长变长
【答案】C
【解析】A．衍射是波的特性，该实验现象是电子波动性的表现，故A错误；
B．电子的发现证明原子能够再分，该实验是波的衍射现象，说明电子具有波动性，该实验不能够证实原子具有核式结构，故B错误；
C．发生明显衍射现象的条件是波长与孔的尺寸差不多，可知，实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多，故C正确；
D．根据物质波的表达式有
可知，实验中增大电子的速度，其物质波波长变短，故D错误。
故选C。
6. 氦是一种惰性气体，具有较低的沸点和良好的热传导性能。它被广泛应用于制冷和冷却中。若以表示氦的摩尔质量，表示在标准状态下氦蒸气的摩尔体积，表示在标准状态下氦蒸气的密度，表示阿伏加德罗常数，分别表示每个氦分子的质量和体积，则下列表达式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】D．氦气体中分子之间的距离远大于分子直径，每个分子的体积远小于每个气体分子平均所占的空间。则每个氦分子的体积
D错误；
ABC．一摩尔的任何物质包含的分子数都是阿伏加德罗常数，氦的摩尔质量
则
，，
C正确，AB错误。
故选C。
7. 如图所示，纳原子在几个能级间跃迁时辐射的光的波长分别为、、和。其中只有一种波长的光能使某种金属发生光电效应，该光的波长为（ ）
A. λ1B. λ2C. λ3D. λ4
【答案】C
【解析】根据光电方程可知当只有一种光子可使某金属发生光电效应，该光子对应的能量最大，根据图中能级图可知跃迁时对应波长为的光子能量最大。
故选C。
8. 一定质量的理想气体从状态A开始依次经过状态B到状态C再回到状态A，其图像如图所示，其中C到A的曲线为双曲线的一部分。下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程中，气体对外做功，内能减少
B. 从B到C的过程中，气体吸收热量，内能减少
C. 从C到A的过程中，气体的压强不变，内能增加
D. 从C到A的过程中，气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变多
【答案】D
【解析】A．由题图可知，从A到B的过程中，气体的体积增大，气体对外做功，气体的温度不变，则气体的内能不变，A错误；
B．从B到C的过程中，气体做等容变化，气体对外不做功，外界对气体也不做功，即，气体的温度增大，则气体的内能增大，即，即由热力学第一定律可知，气体吸收热量，B错误；
C．C到A的曲线为双曲线的一部分，因此从C到A的过程中，气体的压强不变，气体的温度降低，内能减小，C错误；
D．从C到A的过程中，气体的压强不变，气体的体积减小，因此气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变多，D正确。
故选D。
9. 某学习小组利用传感器制作简单的自动控制装置的实验中选择了智能扶手电梯课题，设计如下原理图，其中R是压敏电阻，电梯上无乘客时，电动机转动变慢，使电梯运动变慢；电梯上有乘客时，电动机转动变快，使电梯运动变快，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁继电器与发电机工作原理相同
B. 电磁铁上端是N极
C. 电梯上无乘客时，衔铁与触点1接触
D. 电梯上有乘客时，压敏电阻R的阻值增大
【答案】C
【解析】A．电磁继电器的主要结构是电磁铁，电磁铁是通电流之后具有磁性，是根据电流的磁效应工作的，而发电机是根据电磁感应原理制成的，故A错误；
B． 根据图示可知，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定可知，电磁铁的下端是N极、上端是S极，故B错误；
C．当电梯上无乘客时，电动机转速较慢，电动机两端的电压较小，电阻R1和电动机都接入电路，此时衔铁和上面的静触头1接通，故C正确；
D．电梯上有乘客时，衔铁和下面的静触头2接通，说明线圈中电流增加，磁性增加而吸引触头2，此时压敏电阻R的阻值减小，选项D错误。
故选C。
10. 如图所示，两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象管中水会沿管上升一段高度。如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后的现象是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】因开始时液柱在管中上升一定高度且液面呈现凹状，可知液体关于玻璃管是浸润的；如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后液面仍呈现凹状，且液体不可能向外喷出。
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15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。
11. 某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。
（1）实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为______（填选项前的字母）。
A. 控制变量法B. 等效替代法C. 理想化模型法D. 归纳法
（2）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是______。
A. 可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
B. 对油酸溶液起到稀释作用
C. 有助于测量一滴油酸的体积
D. 有助于油酸的颜色更透明便于识别
（3）完成本实验需要几点假设，以下假设与本实验无关的是______；
A. 将油酸分子视为球形B. 油膜中分子沿直线排列
C. 将油膜看成单分子层D. 油酸分子紧密排列无间隙
（4）某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于______。
A. 油酸未完全散开
B. 计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
C. 求每滴体积时，1mL的溶液的滴数少记了5滴
D. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
（5）在实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，方格纸每格边长是0.5cm，根据以上信息估测油酸分子的大小______m。（结果保留一位有效数字）
【答案】（1）C （2）B （3）B （4）D （5）
【解析】（1）实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现物理思想方法为理想化模型法。
故选C。
（2）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度，使油酸分子尽可能的少在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜。
故选B。
（3）计算分子直径是根据体积油酸的体积与油膜的面积之比，故需将油膜看成单分子层油膜，不考虑各油酸分子间的间隙，将油酸分子看成球形，故与本实验无关的假设为油膜中分子沿直线排列。
故选B。
（4）A．计算油酸分子直径的公式是
是油酸的体积，是油膜的面积。油酸未完全散开，S偏小，故测得的分子直径将偏大，故A错误；
B．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S偏小，故测得的分子直径将偏大，故B错误；
C．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL溶液的滴数少记了5滴，可知纯油酸的体积将偏大，则测得的分子直径将偏大，故C错误；
D．油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多导致油酸浓度增大，因此油膜面积偏大，则测得的分子直径将偏小，故D正确。
故选D。
（5）根据题意1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为
数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的计一个），约为140格，油膜轮廓的面积为
油酸分子的大小为
12. 我国科学家在兰州重离子加速器上开展的实验中发现，静止的镁核（）放出两个质子后变成氖核（Ne），并放出γ射线，核反应方程为，氖核的速度大小为v1，质子的速度大小为v2，设质子和γ光子的运动方向相同。已知氖核、质子的质量分别为m1、m2，普朗克常量为h，不考虑相对论效应，求：
（1）氖核的质量数A、电荷数Z和物质波波长λ；
（2）光子的动量大小p。
【答案】（1）A=20，Z=10，；（2）
【解析】（1）根据质量数守恒，氖核的质量数
A=22-2×1=20
根据电荷数守恒，氖核的电荷数
Z=12-2×1=10
氖核的物质波波长
其中氖核的动量
解得
（2）设氖核运动速度方向为正方向，核反应中动量守恒，有
解得
13. 如图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0eV。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求：
（1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV；
（2）从图示位置向左移动滑片P至某处，电压表示数为2.29V，光电子到达A极的最大动能为多少eV。
【答案】（1）2种，；（2）
【解析】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为
，，
光子有2种，频率最大的光子能量是
（2）光电子最大初动能为
由图甲可知，向左移动滑片P时，K极电势高于A极，根据动能定理有
可得光电子到达A极的最大动能为
14. 如图所示，线圈的自感系数0.1H，电容器的电容为，电阻的阻值为，电源电动势，内阻为。闭合开关S，待电路达到稳定状态时，一带电油滴仅在重力作用下，在电容器两极板之间运动。此时断开开关S，电路中将产生电磁振荡。从断开开关开始计时，当线圈中电流为第一次为0时，油滴的加速度为0。除电阻和电源内阻外，其它电阻均可忽略，忽略振荡电路中的能量消耗，已知重力加速度。求断开开关后，
（1）振荡电路的周期（结果可以含有）；
（2）通过线圈最大的电流；
（3）油滴加速度的最大值。（已知油滴一直没有碰到极板，且油滴的运动不影响电路的振荡周期）
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据题意可知
（2）分析可知电场能为0时，电流最大，故当开关S闭合后，电路稳定时的电流为最大电流
（3）根据题意可知，线圈中电流为0时，油滴的加速度为0，故
而当线圈中电流第二次为0时，电容器正负极对调，此时油滴受到的电场力向下，根据牛顿第二定律有
联立解得
15. 如图所示，圆柱形汽缸内的活塞把汽缸分隔成A、B两部分，A为真空，用细管将B与U形管相连，细管与U形管内气体体积可忽略不计，气体可视为理想气体。大气压强p0为76cmHg。开始时，U形管中左边水银面比右边高6 cm，汽缸中气体温度T0为27℃。
（1）将活塞移到汽缸左端，保持气体温度不变，稳定后U形管中左边水银面比右边高62cm。求开始时汽缸中A、B两部分体积之比；
（2）再将活塞从左端缓缓向右推动，并在推动过程中随时调节汽缸B内气体温度，使气体压强随活塞移动的距离均匀增大，且最后当活塞回到原处时气体的压强和温度都恢复到最初的状态，求此过程中气体的最高温度Tm；
（3）若已知汽缸总长为L，横截面积为S，理想气体的内能U与温度T的关系为，k为常量且。在（2）中气体达到最高温度时，求气体与外界交换的热量。（结果用Tm，T0、p0，k表示）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）汽缸B中气体原来压强
活塞移到左端后气体压强
由玻意耳定律，有
由以上各式可得
即
（2）设汽缸总长为l，横截面积为S，可知活塞初始位置离汽缸左端，活塞向右移动距离x时气体压强
，（k为比例常数）
此时气体体积
当气体恢复到原来状态时压强
，
由理想气体状态方程，有
得
当时，气体有最高温度
（3）气体达到最高温度时内能的增加量为
压强
此过程中的平均压强
即
外界对气体做功
由热力学第一定律
则气体与外界交换的热量为