魏县第五中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷
答案和解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10.
11.
（1）1×10-11；（2）；4×10-10
12.
(1)球形 单分子油膜 直径 (2)4.0×10－11 8.1×10－3 4.9×10－9
13.
解：（ⅰ）甲同学呼出气体做等温变化，设肺活量为V0，由玻意耳定律可知：p0V0=pV，其中V=πr3，解得：V0=2πr3
（ⅱ）某游泳运动员的肺活量为6L，则该运动员一次能呼出的空气分子的物质的量为：n=
则空气分子的个数N=nNA
联立解得：N≈1.6×1023个
答：（ⅰ）甲同学的肺活量是2πr3；
（ⅱ）该运动员一次能呼出的空气分子数为1.6×1023个。
14.
解：（1）由质量守恒及电荷守恒可得该β衰变的核反应方程为：；
（2）α粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力，设圆周运动的速率为v，则有：；
解得：；
则圆周运动的周期为：；
那么相当于环形电流在周期T内通过的电量为q，则等效环形电流大小为：。
（3）因为衰变时间极短，且衰变时内力远远大于外力，故认为在衰变过程中外力可忽略，则有动量守恒，设新核的速度为v′，则有：mv+Mv′=0；
由（2）可得：，所以，；
则衰变过程使两粒子获得动能；
解得：；
由于衰变过程，质量亏损产生的核能全部转化为粒子的动能，故衰变过程的质量亏损为：。
15.
（1）BCE；
（2）①气缸水平放置时，活塞与气缸底部之间的距离L1＝18 cm 气体压强p1＝p0＝1.0×105 Pa，气体体积V1＝L1S；
气缸竖直放置时，活塞与气缸底部之间的距离为L2，气体体积V2＝L2S； 气体压强 气体等温变化，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2
解得活塞与气缸底部之间的距离L2＝15 cm；
②活塞到达卡环前是等压变化，到达卡环后是等容变化，应分两个阶段来处理；
气体初状态压强p2＝1.2×105 Pa，体积V2＝L2S，温度T2＝300 K
活塞刚好到达卡环时，气体压强仍为p3＝p2，体积V3＝L3S，温度为T3，其中L3＝24 cm，
气体等压变化，根据盖·吕萨克定律
解得此时气体温度T3＝480 K
活塞刚好到达卡环后，温度继续上升，气体等容变化，p3＝1.2×105 Pa，T3＝480 K，T4＝720 K，
根据查理定律
解得加热到720 K时封闭气体的压强：p4＝1.8×105 Pa。
【解析】
1. 【分析】
扩撒现象说明了分子在不停地做无规则运动；温度是分子平均动能的标志，是一个统计概念；布朗运动是由于液体分子对固体颗粒撞击的不平衡性造成的；当分子间距离表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大。
布朗运动的产生是由于液体分子对固体颗粒撞击的不平衡性引起的，是液体分子无规则运动的反映。固体颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈。
【解答】
A、扩撒现象不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，是物质分子无规则运动的结果，故气体扩撒现象说明了气体分子在不停地无规则运动，也说明分子之间有间隙，故A正确；
B、温度是分子平均动能的标志，是一个统计概念，是针对大量分子来说的，温度升高时，分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，对个别分子来说，动能反而有可能减小，故B错误；
C、布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子在不停地做无规则运动，是由液体分子对颗粒撞击的不平衡性造成的，故C错误；
D、当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小时要克服分子斥力做功，分子势能增大，故D错误。
故选：。
2. 略
3. 【分析】
从开始打气到打气结束的过程是外界对气体做功；打气结束到拔出气门芯前由于热传递气体温度下降；拔掉气门芯后气体冲出对外界做功，故气体内能急剧减少；放气后静置一段时间由于热传递气体温度上升。
知道改变内能的方式有做功和热传递，根据热力学第一定律公式分析内能的变化。
【解答】
A、从开始打气到打气结束的过程是外界对气体做功，故A错误；
B、打气结束到拔出气门芯前由于热传递气体温度下降，故B错误；
C、拔掉气门芯后气体冲出对外界做功，故气体内能急剧减少，故C正确；
D、放气后静置一段时间由于热传递气体温度上升，故D错误。
故选C。
4. 【分析】
本题主要考查了能级跃迁和光电效应现象。
解决本题的关键是利用爱因斯坦光电效应方程来计算逸出功，同时知道光电效应产生的条件，并会计算能级跃迁释放的能量。
【解答】
A.由于光由图中跃迁发出的光子组成，可知能量为 ，已知光照射金属时刚好能发生光电效应，所以金属的逸出功为，故A正确；
B.由于光的能量小于光的能量，所以光的频率小于光的频率，故B错误；
C.氢原子发生跃迁后，原子的能量将减小，故C错误；
D.由于光子的能量为，所以用光照射金属，打出的光电子的最大初动能为 ，故D错误。
故选A。
5. 【分析】
由衰变通式：可判断所给方程是不是衰变；轻核聚变需要放出大量能量；重核裂变是质量数较大的核裂变为质量中等的核；衰变的实质是一个中子转化为一个质子和电子。
本题考查了原子物理的基本原理，关键熟练掌握各种反应方程。
【解答】
A.核反应方程是人工核反应方程，故A错误；
B.是轻核聚变需要放出大量能量，故B错误；
C.重核裂变是质量数较大的核裂变为质量中等的核， 是属于裂变，故C正确；
D.发生衰变实质是个中子转变成一个质子和一个电子。故D错误。
故选C。
6. 【分析】
本题主要考查光电效应现象。
遏止电压大的，只能说明入射光的频率大；入射光的频率大，波长就小，再根据光子的动量解答；波长越大，衍射现象越明显；根据双缝干涉条纹间距解答。
【解答】
A、遏止电压大的，入射光的频率大，但不能说光束强，故A错误。
B、根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理可知，，遏止电压大的，入射光的频率大，因为，所以，则，因为光子的动量，所以，故B正确。
C、波长越大，衍射现象越明显，所以经过同一单缝，光产生的衍射现象更明显，故C错误。
D、根据双缝干涉条纹间距，，所以经过同一双缝干涉装置得到的图样，光条纹间距大，故D错误。
故选B。
7. 【分析】
本题主要考查能量守恒定律、重力势能。分析两种情况下气体对水银做功情况，同时由两管的结构可知在水银上升中重力做功的情况，则由能量守恒关系可知水银内能的变化关系。
【解答】
两种情况下气体对水银做功相同，但中水银克服重力做的功多，所以增加的内能少，中水银克服重力做功少，所以增加的内能多，故B正确，ACD错误。
8. 【分析】
普朗克提出了能量子概念；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性。
该题考查了物理常识，熟练掌握物理规律的来龙去脉是掌握此类知识的前提。
【解答】
A.图甲为黑体辐射的实验规律，为了解释这一实验规律，普朗克提出了能量子概念，成为量子力学的奠基人之一， A正确
B.图乙为氢原子的能级图，氢原子在不同能级间跃迁时辐射或吸收一定频率的光子， B正确
C.图丙是粒子散射实验结果，证明了原子的核式结构，C错误
D.图丁是电子束通过铝箔后的衍射图样，说明了电子的波动性， D错误。
9. 解：、连接、，得到两条等容线，故有，所以A正确。
B、由于没有限制自状态变化到状态的过程，所以可先从状态减小气体的体积再增大气体的体积到状态，故B正确。
C、因为气体体积增大，所以是气体对外界做功，C错误。
D、因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定从外界吸热，D正确。
故选：。
根据理想气体状态方程，从到，减小，增大，一定增大；根据热力学第一定律，气体体积增大，气体对外界做功；温度升高，气体对外界做功，气体必然从外界吸热。
本题考查了理想气体的状态方程、热力学第一定律等知识点。利用理想气体状态方程判断气体参量从到的变化是本题的关键。
10. 【分析】
该题考查光电效应方程、原子核衰变相关知识。分析好物理情景，根据光电效应方程分析是否可求解普朗克常量；在光照不变的情况下，通过调节滑动变阻器可调节光电管两端的电压，可研究得出光电流存在的饱和值；根据图乙分析发生的衰变情况，写出衰变方程。
【解答】
A.根据光电效应方程得，，联立两式解得，所以分别测出两次电流表读数为零时电压表的示数和即可测得普朗克常量，选项A正确；
B.题图甲电源的正负极对调后，光电管中所加电压为正向电压，在光照不变的情况下，通过调节滑动变阻器可调节光电管两端的电压，可研究得出光电流存在的饱和值，选项B正确；
由题图乙可知，发生的是衰变，故衰变方程为，选项C错误，选项D正确．
11. 【分析】
一滴溶液的体积乘以溶液的浓度，就是滴酒精油酸溶液所含纯油酸的体积；
采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数：面积超过正方形一半算一个，不足一半的不算，数出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油酸膜的面积；把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，由，求出油酸分子直径。
本题考查“用单分子油膜估测分子大小”实验的实验步骤和数据处理。且实验的模型是不考虑油酸分子间的空隙，采用估算的方法求面积，肯定存在误差，但本实验只要求估算分子的大小，数量级符合就行了，注意单位的换算与有效数字的保留。
【解答】
由于 溶液中含有纯油酸 ，则 溶液中有纯油酸： ，
又 上述溶液中有液滴滴，故滴溶液中含有纯油酸的体积为：
；
求油膜的面积时，数出共有约个小方格；故油膜的面积为： ；由知，油酸分子直径为： 。
12. 【分析】
本实验是处于理想模型法：将每个分子视为球体；形成的油膜可视为单分子油膜；
根据题意得到油酸酒精溶液中纯油酸的浓度，再求出纯油酸的体积；因为形成单分子层的油膜，所以油膜分子直径等于纯油酸的体积与油膜面积之比。
本题关键是明确用油膜法估测分子的大小实验的原理，能够运用公式解分子直径，注意单位的换算要正确，计算要细心准确。
【解答】
这种估测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能在水面散开，形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径；
一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为；
据题意：完整的方格有个，大于半格的有个，小于半格的有个。根据大于半格算一个计算，超过半格的方格个数为，
则油膜面积为；
油酸在水面上形成单分子油膜，则油膜分子直径为
13. (ⅰ)甲同学呼出气体做等温变化，由玻意耳定律可知求肺活量；
(ⅱ)由求该运动员一次能呼出的空气分子的物质的量，再由求该运动员一次能呼出的空气分子个数；
本题考查气体状态方程的玻意耳定律，要清楚的找到初末状态的各个物理量，结合物质的量的知识求解运动员一次呼出空气分子数。
14. 本题主要是考查衰变与带电粒子在磁场中的运动问题，带电粒子在磁场中的运动，一般由洛伦兹力做向心力，进而求得速度、半径、周期等问题，然后根据几何关系求得粒子运动轨迹，进而求解。
由质量守恒及电荷守恒写出核反应方程；
由粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力求得运动周期，进而根据一个周期通过的电量为粒子所带电荷量得到等效电流；
由求得粒子的速度，再通过动量守恒求得新核的速度，进而求得两粒子的动能，即可得到衰变过程的核能，再由爱因斯坦质能方程即可求得质量亏损。
15.
【分析】
本题考查了热力学第二定律、温度的微观含义、热力学第一定律、相对湿度和绝对湿度和饱和汽压等内容。
根据热力学第二定律判断；根据温度的含义判断；根据盖吕萨克定律结合热力学第一定律判断；根据相对湿度的含义判断；根据饱和气压知识判断。
【解答】
A.根据热力学第二定律，热量会自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，但温度高不一定内能大，故A错误；
B.温度是分子平均动能的标志，同一教室内，温度相同，故所有分子的平均动能相同，故B正确；
C.根据盖吕萨克定律可知，一定量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高，故气体内能一定变大，且气体对外做功，根据热力学第一定律可知，理想气体一定吸热，故C正确；
D.人们感到潮湿是因为空气的相对湿度大，故D错误；
E.饱和汽压与液体的温度有关，水的饱和汽压随温度的升高而增大，故E正确。
故选BCE；
正确使用气体状态方程，并根据题目给出的条件求出气体状态参量，根据状态方程求解即可，注意要判断第三种情况下气体是否可以到达卡环。
由平衡条件和玻意耳定律列方程可求出；
根据盖吕萨克定律和查理定律列方程可求出。第2页，共2页绝密★启用前
魏县第五中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷
考试范围：选择性必修三；考试时间：100分钟
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
下列说法正确的是( )
A. 气体扩散现象表明了气体分子的无规则运动
B. 气体温度升高，每个分子的动能一定增大
C. 布朗运动的实质就是分子的热运动
D. 当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小
下列说法中正确的是( )
A. 当液晶中电场强度不同时，液晶对不同颜色光的吸收强度不同
B. 叶面上的小露珠呈球形是由于露珠受到重力的作用
C. 晶体一定具有规则的几何外形
D. 当氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均速率相同
某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行车内胎打气、打气结束、突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化情况，车胎内气体温度随时间变化的情况如图所示。可获取的信息是( )
A. 从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能迅速增大
B. 打气结束到拔出气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢减少
C. 拔掉气门芯后，气体冲出对外做功，其内能急剧减少
D. 放气后静置一段时间由于再次对气体做功，气体内能增大
下图为氢原子的能级图。现有两束光，光由图中跃迁发出的光子组成，光由图中跃迁发出的光子组成，已知光照射金属时刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是( )
A. 金属的逸出功为
B. 光的频率大于光的频率
C. 氢原子发生跃迁后，原子的能量将减小
D. 用光照射金属，打出的光电子的最大初动能为
对核反应的下列说法正确的是( )
A. 核反应方程属于衰变
B. 发生核反应需要吸收能量
C. 核反应属于裂变
D. 发生衰变实质是质子向中子转变
如图所示，分别用、两束单色光照射阴极均可产生光电流。调节滑片，当光电流恰好减小到零时，、对应的电压表示数分别为、，已知，下列说法正确的是( )
A. 光束比光束弱
B. 光子动量小于光子动量
C. 经过同一单缝，光产生的衍射现象更明显
D. 经过同一双缝干涉装置得到的图样，光条纹间距小
如图所示，、两个装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖起插入水银槽中插入过程没有空气进入管内，水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是 ( )
A. 中水银的内能增量大于中水银的内能增量
B. 中水银的内能增量大于中水银的内能增量
C. 和中水银体积保持不变，故内能增量相同
D. 和中水银温度始终相同，故内能增量相同
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
如图所示，四幅图涉及不同的物理知识，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，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C. 图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D. 图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
如图所示，、两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态变化到状态时( )
A. 体积必然变大 B. 有可能经过体积减小的过程
C. 外界必然对气体做功 D. 气体必然从外界吸热
图甲为研究光电效应的电路图，图乙为静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核衰变后产生的新核和某种射线的径迹，下列说法正确的是 ( )
A. 图甲利用能够产生光电效应的两种或多种频率已知的光进行实验可测出普朗克常量
B. 图甲的正负极对调，在光照不变的情况下，可研究得出光电流存在饱和值
C. 图乙对应的衰变方程为
D. 图乙对应的衰变方程为
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
在“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每 溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液中有液滴滴，把滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为。请根据上述数据及信息进行估算结果均保留位有效数字。
每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为，则________；
油膜的面积为，则油酸分子的直径________用所给字母写出表达式；代入对应数值，则________。
在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
取油酸注入的容量瓶内然后向瓶中加入酒精，直到液面达到的刻度为止摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解形成油酸的酒精溶液；
用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒记录滴入的滴数直到量筒达到为止恰好共滴了滴；
在边长约的浅水盘内注入约深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状；
将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为的方格纸上，算出完整的方格有个，大于半格的有个，小于半格的有个．
这种粗测方法是将每个分子视为______，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________；这层油膜的厚度可视为油酸分子的______．
利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸的酒精溶液含油酸为______，油膜面积为________，求得的油酸分子直径为________结果全部取两位有效数字
四、计算题（本大题共3小题，共42.0分）
（12）肺活量是在标准大气压下人一次尽力呼出空气的体积。
(ⅰ)某实验小组在学习气体实验定律后，设计了“吹气球法”的小实验来粗测肺活量，如图。甲同学通过气球口用力一口气向气球内吹气吹气前气球内部的空气可忽略不计。气球没有被吹爆，此时气球可近似看成球形，半径为，球内空气的压强为，空气可看作理想气体，设整个过程温度保持不变，球体体积计算公式为。求甲同学的肺活量是多少？
(ⅱ)某游泳运动员的肺活量为。在标准状态下，空气的摩尔体积为，阿伏加德罗常数，则该运动员一次能呼出的空气分子数为多少？计算结果保留两位有效数字
（16分）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨迹半径为以、分别表示粒子的质量和电荷量已知真空中的光速为，不考虑相对论效应．
放射性原子核用表示，新核元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程
粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求环形电流大小
设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能，新核的质量为，求衰变过程的质量亏损
（14分）下列说法正确的是________。填正确答案标号。
A.热量会自发地从内能多的物体传递到内能少的物体
B.同一时刻，教室内空气中氮气和氧气的分子平均动能是相同的
C.一定量的理想气体在等压膨胀过程中一定吸热
D.人们感到潮湿是因为空气的绝对湿度大
E.饱和汽压与液体的温度有关，水的饱和汽压随温度的升高而增大
如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为、质量为，厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为，在活塞的右侧处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为，大气压强。现将气缸竖直放置，如图所示，取求：
活塞与气缸底部之间的距离；
加热到时封闭气体的压强。
