甘肃省兰州市第二十七中学2020-2021学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

兰州二十七中2020
--2021学年度第二学期期末考试
高
二
物
理
第I卷（共54分）
一、选择题（本题共16个小题，共54分。第1～10小题只有一个选项是正确的，每小题3分，第11～16小题有多个选项符合题目要求，每小题4分，全选对得4分，选不全得2分，有选错或不答的得0分）
1．关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是(　　)
A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小
B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零
C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力
D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢
2．下列说法中正确的是(　　)
A．已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以计算出阿伏加德罗常数
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显
C．当两个分子的间距从很远处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间的作用力先减小后增大，分子势能不断增大
D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，并且所有分子的速率都增大
3．下列说法中不正确的是(　　)
A．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
B．非晶体呈各向同性，晶体也有可能呈各向同性
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力
4．下列说法中正确的是(　　)
A．一定质量的物体的内能随着温度升高一定增大
B．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
C．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故
D．液体的饱和汽压随温度的升高而减小
5．下列说法正确的是(　　)
A．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外而不引起其他变化
B．一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的
C．清晨时阳光透过窗户射入房间，观察到空中飞舞的粉尘在做布朗运动
D．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是油脂使水的表面张力增大的缘故
6．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　)
A．该气体在体积缓慢增大的过程中，温度可能不变
B．该气体在压强增大的过程中，一定吸热
C．如果该气体与外界没有发生热量交换，则其分子的平均动能一定不变
D．该气体经等温压缩后，其压强一定增大，且此过程一定吸收热量
7．下列说法正确的是(　　)
A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B．质量相等的80
℃的液态萘和80
℃的固态萘相比，具有相同的分子势能
C．液体具有流动性是因为液体分子具有固定的平衡位置
D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关
8．乒乓球运动的高抛发球是由我国运动员刘玉成于1964年发明的，后成为风靡世界乒兵球坛的一项发球技术。某运动员在一次练习发球时，手掌张开且伸平，将一质量为3.0
g的乒乓球由静止开始竖直向上抛出，抛出后球向上运动的最大高度为1.8
m，若抛球过程，手掌和球接触时间为6
ms，不计空气阻力，g取10
m/s2，则该过程中手掌对球的作用力大小约为(　　)
A．300
N
B．30
N
C．3
N
D．0.3
N
9．在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m、静止的B球碰撞，碰撞后A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可能是(　　)
A．0
B．0.3v
C．0.6v
D．0.9v
10．如图所示，小船的两端站着甲、乙两人，初始小船静止于湖面上。现甲和乙相向而行，从船的一端走到另一端，最后静止于船上，不计水的阻力，下列说法正确的是(　　)
A．若甲先行，乙后行，小船最终向左运动
B．若甲先行，乙后行，小船最终向右运动
C．无论谁先行，小船最终都向右运动
D．无论谁先行，小船最终都静止
11．如图所示，水平地面光滑，轻弹簧一端固定在墙上，另一端拴接质量为m的小球A。另一个质量也为m的小球B以速度v0向左运动，与A碰撞时间极短、且碰后粘在一起。则从B与A开始碰撞到弹簧被压缩至最短的过程，对A球、B球、弹簧组成的系统(　　)
A．动量守恒，机械能不守恒
B．动量不守恒，机械能不守恒
C．对墙产生的冲量大小为mv0
D．弹簧最大势能为mv
12．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是(　　)
A．B中气体可自发地全部退回到A中
B．气体温度不变，体积增大，压强减小
C．气体体积膨胀，对外做功，内能减小
D．气体体积变大，气体分子单位时间对座舱壁单位面积碰撞的次数将变少
13．若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是(　　)
A．NA＝
B．V0＝
C．M0＝
D．ρ＝
14.回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50
K。某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程。已知状态A、B的温度均为27
℃，状态C、D的温度均为－133
℃，下列判断正确的是(　　)
A．气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低
B．气体由状态B到状态C的过程，分子平均动能保持不变
C．气体由状态C到状态D的过程，分子间的平均间距减小
D．气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成正比
15．光滑水平面上有一静止的木块，质量为m的子弹水平射入木块后未穿出，子弹与木块运动的速度图象如图所示。由此可知(　　)
A．木块的质量可能是2m
B．子弹进入木块的深度为
C．木块所受子弹的冲量大小为mv0
D．子弹射入木块过程中产生的热量为mv
16．如图所示，质量为m的粗糙半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB长度为2R，现将质量也为m的小球从A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B点冲出，在空中能上升到距B点所在水平线的最大高度为h0(不计空气阻力)，则(　　)
A．小球和小车组成的系统在水平方向动量守恒
B．小车向左运动的最大距离为R
C．小球离开小车后做斜抛运动
D．小球第二次能上升到距B点所在水平线的最大高度满足h0第II卷(共46分)
二、实验题（共2个小题，每空2分，共12分，将答案填写在答题纸对应横线上）
17．(4分)在“用油膜法估测分子的大小”的实验时，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板放在浅盘上并描画出油酸膜的轮廓，如图。图中正方形小方格的边长为1
cm，该油酸膜的面积是________
m2，若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是7×10－6
mL，则油酸分子的直径是________
m(计算结果保留一位有效数字)。
18．(8分)某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。
(1)对于该实验，下列说法正确的是________。
A．入射小球和被碰小球应该质量相同、半径相同
B．要确保斜槽轨道光滑，其末端水平
C．入射小球可以在斜槽上不同位置释放，但必须由静止释放
D．实验只需要直尺和天平两个测量工具即可
E．实验必须测出离地面的高度，以便求出小球做平抛运动的时间
F．在调整斜槽末端水平时，将小球放在斜槽末端不同位置都能静止即可
G．槽口必须悬挂一个重垂线，以便确定槽口在地面的投影位置
(2)
为了使两球的碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：A球的直径________(填“大于”“等于”或“小于”)B球的直径；为减小实验误差，在两球碰撞后使A球不反弹，所选用的两小球的质量关系应为：mA________(填“大于”“等于”或“小于”)mB。若入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则实验需要验证的表达式为________________________________________。
三、计算题（共3小题，19小题8分，20小题13分，21小题13分，共34分）
19．(8分)如图甲所示，粗细均匀、横截面积为S的透热光滑细玻璃管竖直放置，管内用质量为m的水银柱密封着长为l的理想气柱，已知环境温度为T1，大气压强为p0，重力加速度为g。
(1)若仅将环境温度降为，求稳定后的气柱长度；
(2)若环境温度T1不变，将玻璃管放于水平桌面上并让其以加速度a(a>g)向右做匀加速直线运动(见图乙)，求稳定后的气柱长度。
　
20．(13分)如图所示，CDE为光滑的轨道，其中ED水平，CD是竖直平面内的半圆，与ED相切于D点，且半径R＝0.5
m，质量m＝0.1
kg的滑块A静止在水平轨道上，另一质量M＝0.5
kg的滑块B前端装有一轻质弹簧(A、B均可视为质点)以速度v0向左运动并与滑块A发生弹性正碰，若相碰后滑块A能过半圆最高点C，取重力加速度g＝10
m/s2，则：
(1)滑块B至少要以多大的速度向前运动？
(2)如果滑块A恰好能过C点，滑块B与滑块A相碰后轻质弹簧的最大弹性势能为多少？
21．(13分)如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热汽缸，汽缸开口朝上，缸内通过轻质活塞封闭一部分气体。初态时气体压强为一个大气压，温度为27
℃，活塞到汽缸底部距离为30
cm。现对缸内气体缓慢加热到427
℃，缸内气体膨胀而使活塞缓慢上移，这一过程气体内能增加了100
J。已知汽缸横截面积为50
cm2，总长为50
cm，大气压强为1.0×105
Pa。汽缸上端开口小于活塞面积，不计活塞厚度，封闭气体可视为理想气体。求：
(1)活塞刚到气缸顶部时封闭气体的温度；
(2)末态时(427
℃)缸内封闭气体的压强；
(3)封闭气体共吸收了多少热量。
兰州二十七中2020
--2021学年度第二学期期末考试
高
二
物
理
答
案
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
答案
D
A
D
C
B
A
D
C
C
D
BC
BD
AC
AD
BC
ABD
二、填空题
17.
1.16×10－2(1.14×10－2～1.18×10－2均可)　6×10－10
18.
(1)DFG　(2)
等于　大于　m1OP＝m1OM＋m2ON
三、计算题
19.
（8分）(1)当气体温度变化时，其压强不变，
初状态：体积为V1＝lS，温度为T1
末状态：体积为V2＝l2S，温度为T2＝
根据盖—吕萨克定律，有：＝，（2分）
联立解得：l2＝。（1分）
(2)设当玻璃管竖直时，气体压强为p1，对水银柱有：
p1S＝p0S＋mg，（1分）
设当玻璃管水平运动时，气体压强为p3，对水银柱有：
p3S－p0S＝ma，（1分）
根据玻意耳定律，有：p1·lS＝p3·l3S，（2分）
联立解得：l3＝（1分）
20．（13分）(1)当滑块A恰能过半圆最高点C时，B的初速度最小。设滑块A过C点时速度为vC，B与A碰撞后，B与A的速度分别为v1、v2，B与A碰撞前B的速度为v0，A过圆轨道最高点时由牛顿第二定律得：
mg＝m（1分）
滑块A由D到C过程中，由机械能守恒定律得：
mv＝mg·2R＋mv（2分）
B与A发生弹性碰撞，碰撞过程动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：
Mv0＝Mv1＋mv2（2分）
由机械能守恒定律得：Mv＝Mv＋mv（2分）
联立并代入数据解得：v0＝3
m/s。（1分）
(2)B与A碰撞后，当两者速度相同时弹簧的弹性势能最大，设A、B的共同速度为v，A、B碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：Mv0＝(M＋m)v（2分）
由机械能守恒定律得：Mv＝Epmax＋(M＋m)v2（2分）
联立并代入数据解得：Epmax＝0.375
J。（1分）
21.
（13分）(1)由题意可知，在活塞移动到汽缸口的过程中，气体发生的是等压变化。设活塞的横截面积为S，活塞未移动时封闭气体的温度为T1，活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T2，则由盖—吕萨克定律可知：＝，（2分）
又T1＝(273＋27)
K＝300
K，（1分）h1＝30
cm，h2＝50
cm，
解得：T2＝500
K，即227
℃。（1分）
(2)因为227
℃<427
℃，所以气体接着发生等容变化。设当气体温度达到427
℃时，封闭气体的压强为p，
由查理定律可得：
（2分）
又T＝(273＋427)
K＝700
K（1分）
代入数据可得：p＝1.4×105
Pa。（1分）
(3)由题意可知，气体膨胀过程中活塞移动的距离Δx＝0.5
m－0.3
m＝0.2
m，故大气压力对封闭气体所做的功为W＝－p0SΔx（2分）
代入数据解得：W＝－100
J
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q（2分）得：Q＝ΔU－W＝100
J－(－100
J)＝200
J，即封闭气体共吸收的热量为200
J。（1分）