2022_2023学年河北省石家庄市重点大学附中高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022~2023学年河北省石家庄市重点大学附中高二（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 北京冬奥会给世界各地的人们带来了寒冬中的温暖，雪花形主火炬图甲的创意展现中国智慧，符合科学事实图乙，实际上雪花的形态有很多种图丙。关于雪花的下列说法正确的是( )
A. 雪花是非晶体
B. 雪花具有各向异性
C. 雪花的水分子的平均动能比液态水分子的小
D. 雪花漫天飞舞可以作为雪花分子在做无规则运动的证据
2. 下列说法不正确的是( )

A. 由图甲可知，状态的温度比状态的温度高
B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹
C. 由图丙可知，当分子间的距离时，随着分子间距增大，分子间的作用力先增大后减小
D. 由图丁可知，在由变到的过程中分子力做正功
3. “心脏灌注显像”的检测技术是将含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉中，经分钟后，对被检测者的心脏进行造影，血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达而无放射线射出。医生根据显像情况判断被检测者的心脏血管有无病变。若检测用的是表中的一种，则可能是( )
同位素 半衰期
天
天
天
小时
A. B. C. D.
4. 年春节期间上映的科幻大片流浪地球，很受欢迎，影片中描述的行星发动机为“重元素核聚变发动机”通过燃烧石头获得能量，所谓”重元素核聚变”指的是两个比较重相对氘，氚的核，发生聚变形成一个更重的核并放出能量的过程。影片中发动机燃烧石头指的是石头里的硅聚变生成铁，结合下面比结合能图，下列说法正确的是( )
A. 结合能是指把原子核拆成自由核子所放出的能量
B. 比结合能越大，原子核越稳定
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 已知硅核质量，可以算出硅核的结合能
5. 两端开口的均匀弯管竖直放置，管中有两段水银柱封闭了一段空气柱，若现往管中注入一些水银，则( )
A. 管内水银面上升的距离等于管中水银面下降的距离
B. 管内水银面下降的距离大于管中水银面上升的距离
C. 稳定后管与管水银柱一样高
D. 注入管内的水银比管上升的水银多
6. 如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空，现在拔去销钉，抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是( )
A. 气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少
B. 气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小
C. 气体在向真空膨胀的过程中，系统的熵不可能增加
D. 若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空
7. 一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强体积图上的两条曲线Ⅰ和Ⅱ表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。、为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态和的压强分别，温度分别为、。、为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态和的压强分别，温度分别为、。下列关系式正确的是
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
8. 年月日秦山核电站迎来了安全发电周年，核电站累计发电约，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是( )
A. 核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
B. 秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为
C. 秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
D. 反应堆中存在的核反应
9. 用如图所示的装置研究光电效应现象，光电管阴极与滑动变阻器的中心抽头相连，光电管阳极与滑动变阻器的滑片相连，初始时滑片与抽头正对，电压表的示数为电压表刻线在表盘中央。在移动滑片的过程中，光电流随电压表示数变化的图像如图所示，已知入射光的光子能量为。下列说法正确的是( )
A. 当滑片与正对时，电路中有光电流
B. 当时，滑片位于、之间
C. 阴极材料的逸出功为
D. 当时，到达阳极的光电子的最大动能为
10. 为了更形象地描述氢原子能级和氢原子轨道的关系，作出如图所示的能级轨道图，处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出可见光，处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出可见光，则以下说法正确的是( )
A. 光的波长比光的波长短
B. 辐射出光时，电子的动能和电势能都会变大
C. 一个处于能级的氢原子自发跃迁最多可释放种频率的光
D. 光照射逸出功为的金属时，光电子的最大初动能为
11. 如图所示，一定质量的理想气体从状态经、、、过程后，又回到状态，其中，过程和为等温过程，过程和为绝热过程，这就是著名的“卡诺循环”。下列说法正确的是( )
A. 过程中，气体始终放热
B. 过程中，气体对外界做功
C. 过程中，气体的温度一直升高
D. 过程中，气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数减小
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
12. 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内液体达到为止，恰好共滴了滴；
在边长约的浅水盘内注入约深的水，将痱子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，膜上没有痱子粉，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；
如图所示，将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为的方格纸上。
根据实验操作中的数据可知一滴油酸酒精溶液中所含的油酸为_______，油膜面积为_______，求得的油膜分子直径为___________此空结果取一位有效数字。
若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为，油酸的密度为，则下列说法正确的是________。
A.油酸所含分子数为
B.油酸所含分子数为
C.个油酸分子的质量为
D.油酸分子的直径约为
某同学实验中最终得到的油酸分子直径和大多数同学的比较，数据都偏大，对于出现这种结果的原因，可能是由于_________。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C.画油膜轮廓时，没等轮廓稳定下来就立刻画好
D.水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
13. 如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值；
重复上述步骤，多次测量并记录数据；
根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论。
在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的_________和_________；
为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是__________________；
实验过程中，下列说法正确的_________；
A.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B.推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分
C.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强和体积的值后，以为纵轴、为横轴，画出图象如图所示，则产生的可能原因是_________。
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.实验过程中气体温度升高
D.实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了
在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是_________
A. ．
C. ．
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
14. 钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量为的光子。已知：、和粒子的质量分别为、和，，衰变放出的光子的动量可忽略。
写出衰变方程；
将衰变产生的和粒子垂直射入磁感应强度为的同一匀强磁场，求和粒子圆周运动的半径之比；
求粒子的动能结论保留位有效数字。
15. 已知氢原子的能级图如图所示，现用大量高能电子轰击一群处于基态的氢原子，轰击后可观测到氢原子发射不同波长的光有种。利用氢原子发出的光照射某电路的极，如图所示，发现电流表有示数，调节滑片可使电流表示数减小到零。电极由金属锌制成，其截止波长为。已知普朗克常量约为。求：
锌板逸出功及氢原子发射光子中能让电流表有示数的光子种数为多少？
电流表示数为零时，电压表的示数至少为多少？
高能电子动能的范围？所有结果保留小数点后面两位
16. 如图所示，两汽缸、厚度均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通，上端封闭，上端与大气连通。两汽缸除顶部导热外，其余部分均绝热，两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热活塞，活塞下方充有氮气，活塞上方充有氧气，连接活塞的细绳绕过光滑的定滑轮与重物连接。当大气压为、外界和汽缸内气体温度均为，系统平衡时，活塞离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞在汽缸正中间。重物与活塞质量均为，活塞的横截面积为，为轻活塞且横截面积为，缸体积为，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，细绳不可伸长，整个过程不漏气且缸内气体可视为理想气体。
现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞恰好升至顶部时，求氮气的温度；
继续缓慢加热，使活塞上升，当活塞上升的距离是汽缸高度时，求氧气压强；
已知汽缸中氮气的内能为为氮气温度，为常数，求第问过程中电阻丝的发热量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据雪花具有形状规则的几何形状，且雪花在熔化时，吸收热量温度不变，具有确定的熔点，所以雪花是单晶体，则单晶体具有各向异性的物理性质，A错误，B正确；
C.平均动能与温度有关系，故雪花的水分子的平均动能与液态水分子的相同，C错误；
D.雪花是固体颗粒，雪花飞舞是宏观上的机械运动，不能说明微观的分子在做无规则运动，D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】A.由图甲可知，状态速率大的氧气分子比例较大，所以状态的温度比状态的温度高，故A正确；
B.图乙中花粉颗粒的位置是每隔一定时间记录的，连线的位置不能表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹，故B错误；
C.由图丙可知，当分子间的距离 时，随分子间距增大，分子间的作用力先增大后减小，故C正确；
D.由图丁可知，在由 变到 的过程中分子势能减小，分子力做正功，故D正确。
本题选不正确的选项，故选B。
3.【答案】
【解析】由题意可知，检测用的 半衰期不能太长，太长了对人体产生的伤害较大，但是也不能太短，太短了不能完成医疗检测，则 最合适。
故选D。
4.【答案】
【解析】A.原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，这就是原子核的结合能，故A错误；
B.比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B正确；
C.比稳定，的比结合能比的比结合能小，故C错误；
D.只知道硅核质量，不足以算出硅核的结合能，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】往管中注入一些水银，则封闭气体的压强变大，根据玻意耳定律可知，封闭气体的体积减小，则管内水银面上升的距离大于管中水银面下降的距离，故AB错误；
往管中注入一些水银，封闭气体的压强变大，则管和管的高度差变大，则注入管内的水银比管上升的水银多，比管下降的水银多，由于管下降的水银与管上升的水银一样多，则注入管内的水银比管上升的水银多，故C错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
气体在向真空膨胀的过程中没有力的作用，所以不做功，绝热过程，内能不变，温度不变，分子平均动能不变；根据热力学第二定律分析。
会用热力学第一定律分析判断内能的变化，应用热力学第二定律分析一些现象的不可逆性。
【解答】
、气体在向右边的真空膨胀的过程中没有力的作用，所以气体不做功，即，绝热过程，，根据热力学第一定律，可知，所以气体内能不变，温度不变，分子的平均动能不变，故AB错误；
C、根据熵增原理可知，气体在向真空膨胀的过程中，系统的熵是增加的，故C错误；
D、若无外界的干预，根据热力学第二定律可知，涉及热现象的宏观过程具有方向性，因此，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空，故D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据理想气体状态方程分析即可解答，注意分析过程。
【解答】
、根据理想气体状态方程可知，当温度不变时，与成反比，根据图中条件可知，Ⅰ和Ⅱ两条线为两条等温线，，，由到为等压过程，结合可知，即，，故A错误，B正确；
C、由到为等温过程，根据温度不变时，与成反比可知，即，故C错误；
D、由到为等容过程，根据可知压强和温度成正比，可得，故D错误。
8.【答案】
【解析】A.核电站反应堆中需要用镉棒吸收中子的特性，通过控制中子的数量控制链式反应的速度，A正确；
B.原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为，核电站实际发电还要考虑到核能的转化率和利用率，则原子核亏损的质量大于，B错误；
C.秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，C错误；
D.反应堆利用铀的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，再根据质量数、电荷数守恒，即存在 的核反应，D正确。
故选AD。
9.【答案】
【解析】A.当滑片与正对时，光电管两端无电压，由题中右图可以看出此时光电流不为零，故A正确；
B.由图可知，当 时，光电流为，即为遏制电压，即光电管两端接反向电压，则阴极电势应更高，滑片位于、之间，故B错误；
C.由光电效应方程有，由图可知， 为遏制电压，则有，联立解得，故C正确；
D.光电子逸出时的最大初动能为，当 时由动能定理得，得，故D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】A.处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出可见光，有，处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出可见光，有，所以光的频率将大于光的频率，由于光的频率越大其波长越小，则光的波长比光的波长短，故A正确；
B.辐射出光时，电子的动能变大，电势能减小，总能量减小，故以B错误；
C.一群处于能级的氢原子自发跃迁可释放 种频率的光，一个处于能级的氢原子自发跃迁最多可释放种频率的光，故C正确；
D. 光照射逸出功为的金属时，根据光电效应方程有，解得，故D正确。
故选ACD。
11.【答案】
【解析】A.过程中，气体温度不变，则内能不变，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律，有，则气体始终吸热，A错误；
B.过程中，气体体积减小，则外界对气体做功，B错误；
C.离原点越远的等温线温度越高，可知过程中，气体的温度一直升高，C正确；
D.气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数既与温度有关，也与体积有关，过程中，体积变大，分子数密度减小，温度降低，这两方面均导致气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数减小，D正确。
故选CD。
12.【答案】， ， ；
；
。
【解析】
【分析】
在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，关键掌握估算油膜面积的方法和求纯油酸体积的方法，注意保留有效数字。
掌握该实验的原理是解决问题的关键，该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径。
【解答】
解：一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为，不足半个的舍去，超过半个的算一个，估算约格，故形成的油膜面积为，油酸分子的直径为；
．油酸的物质的量为，所含分子数为，故A错误；
B.油酸的质量为，其物质的量为，所含分子数为，故B正确；
C.因为个油酸分子的质量为，所以个油酸分子的质量为，故C正确；
D.由已知条件只能求出一个油酸分子的体积，油酸分子为球体模型，故油酸分子的直径不可以用体积开立方求解，故D错误；
错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，会使得油酸体积偏大，由可知，会偏大，故A正确；
B.计算油酸膜面积时，多于半个的算一个，不足半个的不计，错将不完整的方格作为完整方格处理，会使得面积偏大，由可知，会偏小，故B错误；
C.油膜在水面上先扩大再缩小，最后稳定，如果画油膜轮廓时，没等轮廓稳定下来就立刻画好，会使得面积偏大或者偏小，由可知，可能会偏小或者偏大，故C正确；
D.水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，会使得面积偏小，由可知，会偏大，故D正确。
故选ACD。
13.【答案】质量 温度 要缓慢移动活塞，或者不能用手握住注射器等
【解析】在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的质量和温度；
为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是：要缓慢移动活塞，或者不能用手握住注射器等；
推拉活塞时动作过快，会使气体的温度升高后降低，选项A错误；
B.推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以保证气体的温度不变，选项B正确；
C.活塞移至某位置时，要等稳定后记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，选项C错误；
故选B；
图象发生了弯曲，则说明在实验中温度发生了变化，因图象向上弯曲， 图象的斜率为，故可能是气体的温度升高了，或者质量变大了，故CD正确，AB错误；
故选CD；
由于实验操作和数据处理均正确，则温度高的对应的值较大，分别在图线上找到两个点，则乘积较大的是对应的图线，故A正确，B错误；
根据理想气体状态方程，则值大的对应的的乘积也大，即斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。
故选AC。
14.【答案】解：根据题意书写衰变方程；
衰变过程满足动量守恒，即，
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，
解得，
则 和 粒子圆周运动的半径之比；
核反应过程中的质量亏损，
结合质能方程 和能量守恒定律可知核反应过程中转化为粒子动能的总能量，
即，
根据动能和动量的关系，
得，
则 粒子的动能。

【解析】见答案。
15.【答案】解：根据数学知识可知，轰击后可观测到氢原子发射不同波长的光有种
则，解得：
由爱因斯坦光电效应方程可得锌板逸出功为：
要使电流表有示数，则需要光子的能量大于等于
满足条件的光子能量为；；
共计种；
由动能定理可得
解得：
代入数据可得：
根据的分析可知，处于基态的氢原子，最远跃迁到能级，不能跃迁到能级。
从基态跃迁到能级时对应的高能电子的动能：
所以高能电子的动能为。
【解析】本题主要光电效应的内容，掌握光电效应的公式内容即可解答；
根据辐射的波长种数判断氢原子最多能够跃迁到的能级，结合光电效应的方程即可求解；
电流表示数为零时，电压表的示数即为遏制电压，根据动能定理求解遏制电压；
根据的分析可知，处于基态的氢原子，最远跃迁到能级，不能跃迁到能级，根据能级之间的能量差求解高能电子的动能。
16.【答案】解：气缸的横截面积为的倍，所以的体积为。初始温度，
在活塞升至顶部的过程中，氮气压强不变，根据盖吕萨克定律得到，
解得；
设初始时氮气气压为 ，氧气气压为 ，最终到题中状态下，氧气气压为 。对加热前活塞进行受力分析，拉力等于重物重力，处于平衡状态，可得，
解得，
再对这时的活塞进行受力分析，处于平衡状态，可得，
代入数据得到，
在加热的过程中，因为顶部导热，所以氧气温度不变，根据玻意耳定律，可得，
解得；
根据热力学第一定律有，
在该过程中，气体对外做功有，
所以。

【解析】现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞升至顶部的过程中，活塞不动，活塞、下方的氮气经历等压过程，分析出初态和末态的体积和温度，由盖吕萨克定律求解。
继续缓慢加热，使活塞上升，活塞上方的氧气经历等温过程，根据玻意耳定律求解即可。
应用热力学第一定律分析答题。
本题涉及两部分气体状态变化问题，除了隔离研究两部分气体之外，关键是把握它们之间的联系，比如体积关系、温度关系及压强关系。
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