湖南省衡阳市衡阳县第四中学2022-2023学年高二下学期期末考试模拟物理试卷（二）（含解析）

衡阳县四中2022-2023学年下学期高二期末模拟卷
物 理 （二）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．1927年10月召开的第五届索尔维物理会议上，当时著名的物理学家纷纷出席，本次会议的29位参会者中，有17人获得了诺贝尔奖。下列关于物理学家对物理学贡献的说法正确的是（　　）
A．玻尔在1900年首先提出了“量子论”，破除了“能量连续变化”的传统观念
B．爱因斯坦提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象
C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
2．下列有关能量转化的说法中正确的是（　　）
A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化
B．只要对内燃机不断改进，就可以使内燃机的效率达到100%
C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
D．外界对物体做功，物体的内能必然增加
3．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动
B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的实际轨迹
C．图丙为分子力与分子间距关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大
D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低
4．甲状腺痛患者手术切除甲状腺后，可以通过口服含有碘131的药物进一步进行放射性治疗，为避免患者体内的碘131产生的辐射对他人造成危害，应进行一段时间的隔离，碘131发生衰变的过程可以用方程出来表示，不考虑患者对放射性药物代谢的影响，下列说法正确的是（　　）
A．该衰变为α衰变
B．Z为电子
C．该反应中的Xe的比结合能要比I的比结合能小
D．如果碘131的半衰期为8天，经过32天，10g碘131中将有8.75g碘131发生衰变
5．如图是原子核的比结合能曲线，下列说法正确的是（　　）

A．从曲线上分析，两个核合成释放约的能量
B．两个核结合成，因为质量数未变，所以不释放或吸收能量
C．从曲线上分析，的结合能小于的结合能
D．裂变成和的方程为：
6．如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从的能级跃迁到的能级时，辐射紫色光，光的波长为。下列判断错误的是（　　）
A．当它们自发地跃迁到较低能级时，电子势能减小，动能增大
B．氢原子从跃迁到能级时，辐射光的波长小于
C．处在n=4的氢原子可以吸收能量为1eV的光子
D．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射10种不同谱线
7．为了解释氢原子的发光现象，玻尔于1913年提出了原子假说。如图所示，一电子绕氢原子核做匀速圆周运动，基态的轨道半径为，电子在该轨道上运动的动能为，基态原子的能量为，某激发态的轨道半径为，电子在该轨道上运动的动能为，该激发态原子的能量为。下列说法中正确的是（　　）
A．
B．电子可以在和之间的任意轨道上稳定运动
C．处于该激发态的原子向基态跃迁时释放的光子频率为
D．氢原子的上述能级跃迁释放能量的方式和氢弹释放能量的相同
8．如图所示粗细均匀的弯管，左侧a、b两处液面上方分别封闭一段气体，右侧开口处与大气相通。ab、cd两处液面高度差分别为、。现用一轻质活塞封住开口处一段气体。活塞不计重量且可在弯管内无摩擦滑动，大气压强为，装置气密性良好，右侧开口端与活塞足够远。下列说法正确的是（　　）

A．b、c液面之间气体压强为
B．若仅缓慢加热右侧轻活塞处封闭的气体，d处液面位置会移动
C．若缓慢向上推动活塞，a处液面上升，a处上方气体压强增大
D．若加热a处上方的气体，b、c液面之间气体的体积不变
9．下列说法正确的是（　　）
A．如果液体不浸润某种固体，则在液体与固体接触面内，液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强
B．无论单晶体还是多晶体，在熔化时，要吸热但温度保持不变
C．液晶显示屏是应用液晶光学各向异性特点制成的
D．空调机既能致热又能致冷，说明热传递不存在方向性
10．将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的势能为、0和，取间距无穷远时势能为零，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法正确的是（　　）
A．当分子B到达坐标r0时，两分子之间的分子力为零
B．分子B的最大动能为
C．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小
D．当两分子间距无穷远时，分子B的速度为
11．某科学小组利用一根粗细均匀长度为1 m玻璃管，和一个导热的柱形金属容器连接在一起，做了一个简易温度计，如图所示。玻璃管水平固定在木板上，管内放入一可自由滑动的圆柱体蜡块（长度可以忽略），摩擦不计。玻璃管左端A开口，玻璃管右端B处用细软管与金属容器连接，接口处均密封良好，当温度为时，蜡块刚好在玻璃管的正中间。以下说法正确的是（　　）

A．该温度计的刻度是不均匀的
B．如果测量时外界压强增大则对应的温度测量值偏低
C．该温度计的测温范围与金属容器的体积无关
D．该温度计的测温范围随金属容器的体积增大而减小
12．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）

A．题中的氢原子跃迁共能发出4种不同频率的光子
B．a光是从的能级向的能级跃迁产生的
C．a光的波长小于b光的波长
D．a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的小
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（7分）用如图（a）所示实验装置验证玻意耳定律，实验开始时注射器内封闭了一定质量的空气，则：
图（a） 图（b）
（1）注射器上全部刻度的容积为V，用刻度尺测得全部刻度长为L，则活塞的横截面积为______（用题目中的符号表示）；
（2）测得注射器活塞和框架的总质量为M，大气压强为p0，重力加速度为g。在框架左右两侧对称竖直悬挂两个砝码，每个砝码质量为m，不计活塞与注射器管壁间摩擦，则稳定后注射器内气体的压强可表示为_____________（用题目中的符号表示）；
（3）图（b）是不同小组的甲、乙两同学在同一温度下做实验时得到的图。若两人实验时操作均正确无误，且选取坐标标度相同，那么两图线斜率不同的主要原因是______。
14．（12分）在“用DIS研究一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系”实验中，实验装置如图（a）所示。
(1)图（a）中______为压强传感器。（选填“A”或“B”）
(2)实验中，下列做法正确的是( )
A．无需测量被封闭气体的体积B．密封气体的试管大部分在水面之上
C．每次加入热水后，用玻璃棒搅拌使水温均匀D．每次加入热水后，立即读数
(3)甲同学测得多组压强p与摄氏温度t的数据，获得如图（b）所示的p-t图像。由图可得 压强p 与摄氏温度 t 成_____关系，图线与横轴交点的温度为_____℃，此温度被开尔文称为__________。
（b）
(4)乙同学记录下了初始时封闭气体压强p0和摄氏温度t0，随后逐渐加热水升高温度，并记录下每次测量结果与初始值的差值Δp和Δt。在实验中压强传感器软管突然脱落，他立即重新接上后继续实验，其余操作无误。则Δp-Δt的关系图可能是( )
A． B． C．D．
15．(9分)如图所示，用活塞将一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的气缸内，已知环境初始温度T0＝27 ℃，活塞距气缸底部的高度h0＝27 cm，大气压强p0＝1.0×105 Pa，活塞面积S＝10 cm2，g＝10 m/s2，不计活塞质量和厚度，气缸内壁光滑。现将质量m＝2 kg的物体放在活塞上，活塞向下移动。
（1）求活塞稳定后气体的压强和活塞距气缸底部的高度；
（2）活塞稳定后再将环境温度缓慢升高至127 ℃，若升温过程中气体吸收20 J的热量，求该过程中气体的内能变化量。

16．(12分)静止的重原子核在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中发生衰变后，产生的粒子的运动轨迹如图所示，已知轨迹2对应粒子的动量大小为p，电荷量大小为q。
（1）发生的是衰变还是衰变？写出衰变方程式（新核用X表示），并判断新核X沿哪个轨迹运动；
（2）求大、小圆对应的周期之比以及半径之比。
17．(12分)如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道竖直平行放置，圆弧轨道的底端与水平轨道相切，轨道半径为r，间距为L，轨道顶端连接有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。将一根质量为m的金属棒从轨道的顶端ab处由静止释放，金属棒到达轨道底端cd时受到轨道的支持力为2mg。整个过程中金属棒与导轨接触良好，不计导轨和金属棒电阻，重力加速度为g。
（1）求棒到达最低点时电阻R的电功率；
（2）若棒在拉力F作用下，从cd开始以速率v0沿圆弧轨道做匀速圆周运动到达ab，求此过程中感应电流的有效值和拉力F做的功。
参考答案及解析
1．【答案】B
【解析】普朗克首先提出了“量子论”，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；爱因斯坦提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象，故B正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故CD错误。
2．【答案】A
【解析】由热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，A正确；根据热力学第二定律，不可以使内燃机的效率达到100%，B错误；满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发的进行，例如热量不能自发地从低温物体传到高温物体，C错误；根据热力学第一定律，内能的变化量由做功和吸放热共同决定，所以外界对物体做功，物体放热，物体的内能可能减少，D错误。
3．【答案】A
【解析】图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动，故A正确；图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线不表示炭粒做布朗运动的实际轨迹，故B错误；图丙为分子力与分子间距关系图，分子间距从增大时，分子力整体表现为引力，且先变大后变小，故C错误；图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，温度越高分子热运动越剧烈，分子运动剧烈是指速率大的分子所占的比例大，因此可知，曲线②对应的温度较高，故D错误。
4．【答案】B
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知反应方程为，可知该衰变为β衰变，方程式中的Z为电子，故A错误，B正确；核反应都是向比结合能大的方向进行的，该反应中的Xe的比结合能要比I的比结合能大，故C错误；患者服药后，碘131经过4个半衰期，10g碘131中发生衰变的碘的质量为，故D错误。
5．【答案】D
【解析】从曲线上分析，核的比结合能约为7 MeV，核的比结合能约为1 MeV，则两个核结合成核时释放能量为ΔE＝4×7MeV-2×2×1MeV＝24MeV，AB错误；从曲线上分析，的比结合能小于的比结合能，但是的结合能大于的结合能，C错误；根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，裂变成和的方程为，D正确。
6．【答案】B
【解析】A．跃迁到低能级，即电子势能减小，根据
得，电子动能，知动能增大，故A正确；
B．氢原子从跃迁到能级时，辐射能量小于从跃迁到能级时，根据可知，氢原子从跃迁到能级时，辐射光的波长大于。故B错误；
C．处在n=4的氢原子能量为0.85eV，可以吸收1eV的能量，从而出现电离现象，故C正确；
D．根据公式得故D正确。
故选B。
7．【答案】C
【解析】电子绕原子核做圆周运动，由库仑力提供向心力得，可得电子的动能为，由于，则有，故A错误；根据玻尔的电子轨道量子化假设，可知电子不可以在和之间的任意轨道上稳定运动，故B错误；处于该激发态的原子向基态跃迁时释放的光子能量为，可得释放的光子频率为，故C正确；氢原子的上述能级跃迁释放能量的方式和氢弹释放能量的不相同，氢弹是通过轻核聚变释放能量，故D错误。
8．【答案】C
【解析】由于活塞是轻质的，对活塞分析可知。d处气体的压强为，对cd两处液面分析有，A错误；若仅缓慢加热右侧轻活塞处封闭的气体，对轻质活塞分析可知，d处气体的压强始终为，气体发生的是等压变化，根据上述可知，d处液面位置不会移动，而活塞将下移，B错误；若缓慢向上推动活塞，d处气体的压强增大，则a处上方气体压强增大，a处液面上升，C正确；若加热a处上方的气体，该处体积增大，a处液面下降，b处液面上升，若b、c液面之间气体的体积不变，则c处液面上升，d处液面下降，可知，增大，由于可知，b、c液面之间气体的压强减小，而其温度不变，则b、c液面之间气体的体积一定发生变化，D错误。
9．【答案】BC
【解析】液体不浸润某种固体，例如水银对玻璃：当水银与玻璃接触时，水银与玻璃之间的相互作用比水银分子之间的相互作用弱，因而形成不浸润现象，故A错误；晶体都有固定的熔点，在熔化时，要吸热来增加分子势能，但温度保持不变，故B正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C正确。空调机既能制热又能制冷，但是必须在外界影响下进行，不是自发进行的；故D错误。
10．【答案】D
【解析】两个完全相同的分子由静止释放后，A分子向左运动，B分子向右运动，运动性质完全相同，当它们之间距离为时，分子势能最小，分子间作用力为零，此时B向右移动Δx，则A向左移动Δx，则有，此时B分子的坐标应为，故A错误；两分子之间势能为时动能最大，减少的势能为，根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子B的最大动能为，故B错误；分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故C错误；当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则，解得，故D正确。
11．【答案】BD
【解析】因温度变化时被封的气体进行等压变化，设温度为时封闭气体的体积为，由题意可知，则，可知，则，玻璃管粗细均匀，所以温度计的刻度是均匀的，故A错误；从热胀冷缩的原理我们知道，温度计的刻度左侧高右侧低，在某压强下完成刻度后，如果外界压强增大，蜡块将右移，所以对应测量温度偏低，故B正确；根据，解得，可以看出金属容器的体积越大，变化相同温度管中气体体积变化量也越大，由于玻璃管长度一定，所以该温度计的测温范围随金属容器的体积增大而减小，故C错误，D正确。
12．【答案】BD
【解析】一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁共能发出种，不同频率的光子，A错误；从n＝4能级跃迁到n＝1能级的光子能量值最大，其次是n＝3能级跃迁到n＝1能级的光子，因此可以使图乙所示的光电管阴极K产生光电效应的是以上两种光子。图丙中的图线a所表示的光的遏止电压较小，则光子的最大初动能较小，所以对应的光子能量较小，原子跃迁时的能级差较小，即图丙中的图线a所表示的光子是从n＝3能级向n＝1能级跃迁产生的，B正确；由图丙可知，a光的能量小于b光的能量，则有a光的频率小于b光的频率，可知a光的波长大于b光的波长，C错误；由图丙可知，a光照射阴极K时遏止电压小于b光照射时的遏止电压，因此 a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的小，D正确。
13． 封闭气体质量不同（封闭气体体积不同）
【解析】（1）根据规则几何体的体积公式V=Sh可得：
（2）两边加砝码时，对活塞受力分析，因其平衡有
可得气体压强为，
所以
（3）在两人实验时操作均正确无误，且选取坐标标度相同的情况下，图像的斜率不同，即不同，在温度相同和气体种类相同的情况下，与气体质量有关，pV越大质量越大，所以两图线斜率不同的主要原因是两同学实验时所用封闭气体的质量不同。
14．B AC 线性 -273（-273.15） 绝对零度 C
【解析】(1)由于实验要测的是气体压强，故压强传感器应直接与气体内部相连，而温度可通过玻璃管传导到内部气体，因此温度传感器插在水里即可。即A为温度传感器，B为压强传感器。
(2)A.研究的是一定质量气体在体积不变时的情况，故体积不变即可，不需测量，A正确；
B.实验应保证各处气体的温度一致，故密封气体的试管全部在水中，故B错误；
CD.每次加入热水后，要保证被封闭气体各处温度与水温相同，故不能立即读数。可进行适当搅拌后，等待气体状态稳定后再进行读数。但搅拌不可以用传感器，应该用玻璃棒，故C正确，D错误；
故选AC。
(3)对一定质量的理想气体来说，在体积不变时，根据气体状态方程，可知其压强与绝对温度的关系为正比例关系，图线应该是一条过绝对零点的倾斜直线，所以若是压强对应摄氏温度的情况，其压强p与摄氏温度t的关系为线性关系，其图线的延长线与横轴的交点坐标应该是开氏温标的0K，摄氏温度为-273.15℃，此温度被开尔文称为绝对零度。
(4)根据可知，当温度变化时有
压强变化量与温度变化量成正比。而当压强传感器软管突然脱落时，将会漏气，使得内外气体再次等压，而温度维持不变。随后的压强变化量与温度变化量仍应是线性变化，但常数C已经不同（物质的量变少了），斜率应变得更小一些，故C正确。
15．【答案】（1）1.2×105Pa，22.5cm；（2）11J
【解析】（1）对气体，有
解得
根据玻意耳定律，有
解得。
（2）由于气体发生等压变化，则
解得
气体对外做功为
根据热力学第一定律有。
16．【答案】（1）衰变；；轨迹2；（2）
【解析】（1）静止的在发生衰变的过程中动量守恒，新核X与或的动量等大反向，且新核X的电量大于或的电量，根据
又
可得
可见新核X的半径小于或的半径，新核X带正电对应小圆2。由左手定则可知新核X沿逆时针方向运动，则或对应大圆1也沿逆时针方向运动，由左手定则可知大圆1对应的粒子带正电，是，发生衰变，衰变方程式为
。
（2）粒子匀速圆周运动的周期公式为
则有
轨迹2对应粒子即新核X的动量为p，带电量为q，则的动量为p，带电量为，由
可得，
则有。
17.【答案】（1）；（2），
【解析】（1）到达最低点时，设棒的速度为v，弹力与重力的合力充当向心力，则
此时产生的感应电动势为E，感应电流为I，则
，，
解得。
（2）金属棒切割磁感线产生正弦交变电流，电动势的有效值为
电流的有效值为
在四分之一周期内产生的热量为，
设拉力做的功为WF，由功能关系得
解得。