2022-2023学年山东省济南市莱芜重点中学高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年山东省济南市莱芜重点中学高二（下）期中
物理试卷
一、选择题（本大题共12小题，共48分）
1. 一定质量的理想气体从状态开始，经历两个过程，先后到达状态和，、和三个状态的体积分别为、和。状态变化过程中气体的压强与摄氏温度的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A. ，
B. ，
C. 状态到状态的过程中气体分子的平均动能减小
D. 状态到状态的过程中气体的内能增大
2. 关于分子动理论及物体内能，下列说法正确的是( )
A. 悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动就越明显
B. 当分子间的距离减小时，分子势能可能增大
C. 相同温度的氧气和氢气，氧气分子和氢气分子的平均速率相同
D. 内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能就不同
3. 如图甲所示，一列简谐横波沿轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，、分别是平衡位置为和的两质点。图乙为质点的振动图像，则( )
A. 波沿轴负方向传播
B. 波的传播速度为
C. 质点的振动方程为
D. 时刻可能为
4. 如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成、两部分，初始温度相同，现使、降低相同温度达到稳定后，体积变化量为、，压强变化量为、，对液面压力的变化量为、，则( )
A. 水银柱向上移动了一段距离 B.
C. D.
5. 某学习小组在做杨氏双缝进一步实验时，以白光为光源，在屏幕上观察到了清晰的彩色干涉条纹，之后进行了多次实验探究，根据所学知识以下实验现象可能出现的是( )
A. 在双缝前加紫色滤光片，再遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的紫色条纹
B. 若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，在另一缝前放一紫色滤光片，屏上将呈现红紫相间的条纹
C. 在双缝前加红色滤光片，发现清晰的干涉条纹，后换用紫色滤光片，屏上呈现的条纹的间距将变大
D. 在双缝后加装一个偏振片，则干涉条纹的间距变窄，亮纹的亮度减弱
6. 半径为的半圆形玻璃砖如图所示放置，面水平，为圆心。一束单色光与水平面成角照射到面上的点，为中点，折射光线刚好照射到圆弧最低点，光线在点折射后照射到地面的点图中未画出，将入射点从点移到点，保持入射方向不变，最终光线也照射到地面上的点，不考虑光在圆弧面上的反射，则( )
A. 玻璃砖对光的折射率为 B. 玻璃砖对光的折射率为
C. 、两点的距离为 D. 点离地面的高度为
7. 如图所示，一列简谐横波沿轴正方向传播，时，位于坐标原点处的波源开始从平衡位置沿轴向上作周期为、振幅为的简谐振动。当平衡位置在处的质点刚开始振动时，波源处的质点刚好位于波峰。下列描述正确的是( )
A. 该列简谐横波的波长为
B. 该列简谐横波的波速可能为
C. 若波长满足，则波速为
D. 波源在开始振动后内通过的路程为
8. “拔火罐”时，用点燃的酒精棉球加热小玻璃罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。假设加热前小罐内的空气质量为、空气温度为室温，气压为标准大气压；加热后小罐内的空气温度为。则当紧贴在皮肤上的罐最后冷却为室温时，其罐内空气的质量和压强大小分别约为( )
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
9. 如图所示，光滑绝缘圆弧轨道的半径为，最低点点左侧处于垂直纸面向外的匀强磁场中，现将一带负电的小球可视为质点自最低点右侧的点静止释放，、两点间的距离远小于轨道半径，小球到达最左侧的位置为点图中未画出，小球运动过程中始终未脱离轨道，已知重力加速度为，下列说法中正确的是( )
A. 点与点等高
B. 小球在点和点处对轨道的压力大小不相等
C. 小球向左经过点后，对轨道的压力立即变小
D. 小球运动的周期为
10. 疫情防控，人人有责，增强体质，共抗病毒，如今增强体质对抗病毒已成为人们的共识，有人设计了一款健身器材如图所示，一定质量的理想气体在导热良好的容器中，容器上有刻度，容器内装有一可上下移动的活塞，活塞的面积为，厚度可以忽略，人们可以使用上方的把手拉动活塞达到锻炼身体的目的，已知在锻炼时，器材下方固定在地面上防止容器离开地面，活塞初始高度为，当地大气压强为，活塞、把手和连接杆的质量都可忽略，不计活塞与容器间的摩擦，外界气温不变，下列说法正确的是( )
A. 当用的力往下压，稳定时活塞高度为
B. 当用的力往上拉，稳定时活塞高度为
C. 若要使活塞稳定在高度处，则拉力应为
D. 若要使活塞稳定在高度处，则拉力应为
11. 如图所示，一根不计质量的弹簧竖直悬吊铁块，在其下方吸引了一磁铁，已知弹簧的劲度系数为，磁铁对铁块的最大吸引力等于，不计磁铁对其它物体的作用并忽略阻力，为了使和恰好能够共同沿竖直方向作简谐运动，那么( )
A. 它处于平衡位置的弹簧的伸长量
B. 弹簧弹性势能最大时，铁块加速度大小为
C. 磁铁和铁块运动到最高点时，弹力的大小等于
D. 该弹簧振子的振幅为
12. 如图甲所示，在轴上有和两个波源分别位于和处，振动方向与平面垂直并向周围空间介质分布均匀传播，波速为，时刻两波源同时开始振动，图像分别如图乙、丙所示，为平面内一点，。下列说法不正确的是( )
A. 处的质点开始振动方向沿轴负方向
B. 两列波相遇后，处的质点振动加强
C. 两列波相遇后，处的质点振动加强
D. 若，从两列波在点相遇开始计时，点振动方程为
二、非选择题（52分）
13. 某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓用实线表示，然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、像，再插上大头针，使挡住和、的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
将图中的光路图补充完整；
根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率________；
若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将作为实验中棱镜所处位置，根据光路图用量角器量出面的入射角和折射角，再利用上述数据计算出该玻璃折射率的测量值________真实值选填“大于”、“小于”或“等于”
14. 如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管臂插入烧瓶中，臂与玻璃管下部用橡胶管连接，管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，、内的水银面等高。
此实验中研究对象气体是________选填序号：烧瓶中气体烧瓶和管中的气体下面软管中的气体若气体温度升高，为使瓶内气体的体积不变，应将管________填“向上”或“向下”移动，直至内的水银面回到原位置；
实验中使瓶内气体的体积不变，多次改变气体温度，用表示气体升高的摄氏温度，用表示烧瓶内气体压强，根据测量数据作出的图线是________。
同学还想用此实验验证玻意耳定律，在保证温度不变的情况下，寻找体积和压强满足一定的关系，现在不知道大气压强的具体数值，但大气压强可视为不变，也无法直接测出气体的体积和管的内径，但该同学通过分析还是可以验证玻意耳定律。
保证温度不变的方法是选填序号：保持实验环境温度不变移动管要迅速测量数据要快( )
初始时，，管中水银面等高，然后向上移动管，测量管中水银面比初始状态水银面上升了，此时，管中水银面的高度差为，在和都很小的情况下，只要和满足关系就可以验证玻意耳定律。( )
15. 一列简谐横波，沿波的传播方向依次有、两点，平衡位置相距，其振动图象如图所示，实线为的振动图象，虚线为点的振动图象。
图是时刻波形的一部分，若波沿轴正向传播，试在给出的波形上用黑点标明、两点的位置并标上相应字母，然后写出、两点的坐标横坐标用表示；
求波的最大传播速度。
16. 如图所示，为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里再抽取药液。某种药瓶的容积为，瓶内装有的药液，瓶内空气压强为，护士先把注射器内压强为的空气注入药瓶，然后抽出的药液。若瓶内外温度相同且保持不变，忽略针头体积，气体视为理想气体。求：
注入的空气与瓶中原有空气质量之比；
抽出药液后瓶内气体压强。
17. 某透明材料制成的一棱镜的截面图如图所示，一细光束从距高度为的点沿半径射入棱镜后，在圆心点恰好发生全反射，经面反射，再从圆弧上的点射出。已知，。求：
点的出射光线与法线的夹角；
光在棱镜中传播的时间光在空中传播速度为。
18. 如图所示，上端开口带有卡环、内壁光滑、竖直放置的绝热容器内，有两个厚度不计的活塞，封闭了上、下两部分气体，其中小活塞质量为，导热性能良好，大活塞质量为，绝招，两活塞密封性均良好。细管道横截面积为，粗管道横截面积为，下部分气体中有电阻丝可以通电对封闭气体进行加热。若下部分封闭气体初始温度为，此时各部分长度。已知大气压强，外界环境温度保持不变，重力加速度取，取现对电阻丝通电以缓慢升高气体温度。
求当小活塞刚好移至顶部时，下部分气体的温度；
求当下部分封闭气体的温度为时，上部分气体的压强。
答案和解析
1.【答案】
【解析】略
2.【答案】
【解析】略
3.【答案】
【解析】略
4.【答案】
【解析】略
5.【答案】
【解析】略
6.【答案】
【解析】略
7.【答案】
【解析】略
8.【答案】
【解析】略
9.【答案】
【解析】略
10.【答案】
【解析】略
11.【答案】
【解析】略
12.【答案】
【解析】略
13.【答案】

小于；
【解析】
【分析】
此题是用插针法测定玻璃砖的实验，基本原理是折射定律，要掌握确定入射光线和出射光线的方法，画光路图时要注意标上箭头。
璃折射率的测量值小于真实值。
根据题意作出光路图；
应用折射定律求出折射率；
根据题意分析实验误差。
【解答】光路图如下图所示：
由几何知识可知，入射角，折射角
由折射定律可知，折射率：
三棱镜位置移动后的真实光路图如下图中红色线所示，而测量时是按图中蓝色线测量的。
由图中几何关系可知，蓝色线与法线的夹角大于红色线与法线的夹角，即光线由玻璃射向空气时，测量的入射角大于真实值，
测量的折射率：，的测量值偏大，则该玻璃折射率的测量值小于真实值。
14.【答案】 向上
【解析】略
15.【答案】 ， ；

【解析】根据图可知，周期
所以
时， 点位于坐标原点，坐标为 ，且向上振动， 点处于振幅一半处且向上振动，根据 可知
解得
则 点的横坐标为 ；
、 两点的位置如图所示
由题图甲可知，该波的周期
由 、 的振动图象可知， 、 之间的距离是

当 时， 有最大值，此时对应波速最大
16.【答案】解：将瓶内原有空气体积折算成压强时的体积
，
，
设注入空气质量为，原有空气质量为，
，
；
以瓶中原有气体和注入气体为研究对象，抽出药液后，，设此时压强为，
，
。
【解析】将原来瓶内的空气折算成的空气，相当于发生等温变化，根据玻意耳定律求出体积，然后利用同温度同压强下体积之比等于质量之比求解；
选取瓶中原有气体和注入气体为研究对象，抽出药液过程气体发生等温变化，根据玻意耳定律求解。
17.【答案】解：做出光路图如图．
根据几何关系可知，，
根据折射定律得，
根据正弦定理有：
解得，
光在棱镜中的传播速度
由几何知识得，光线传播的路程为
光在棱镜中传播的时间
所以
答：从点射出的光线与法线夹角为；
从点射出的光在棱镜中传播的时间是．
【解析】先作出光路图，根据几何关系得出临界角，由全反射临界角公式求出折射率由几何知识求得光线在点的入射角，由折射定律求解出射光线与法线夹角的正弦值．
光在棱镜中的传播速度由几何知识求出光线在棱镜中传播的距离，由求解传播的时间．
本题的突破口是“光线恰好在圆心点发生全反射”，根据全反射临界角公式、折射定律、光速公式相结合进行处理．分析时，要灵活几何知识求解相关角度和光传播的距离，要加强这方面的训练．
18.【答案】 ；
【解析】在小活塞刚好移至顶部前，上部分气体的压强和温度均不变，所以体积的保持不变。小活塞上移了
大活塞向上移动

对于下部分气体，压强不变，初态体积
温度
此时体积

设此时温度为 ，根据盖吕萨克定律得

解得
设当大活塞刚好移至粗细管道连接处时，下部分封闭气体的温度为 ，对上部分气体，初态

体积为

末态

由玻意耳定律得

代入数据解得

对下部分气体，初态时对大活塞受力分析，根据平衡条件得

体积
温度
末态

体积

根据理想气体状态方程得

代入数据解得

当下部分封闭气体的温度为 时，末态体积仍为
所以上部分气体压强为
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