江西省吉安市青原区双校联盟2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷（含解析）

吉安市青原区双校联盟2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷
一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．下列物理量中哪一个是国际单位制中的基本物理量（ ）
A．压强 B．体积 C．热力学温度 D．内能
2．关于布朗运动，下列说法中正确的是（　　）
A．液体分子的无规则运动是产生布朗运动的原因
B．阳光下飞舞的灰尘是布朗运动
C．布朗运动就是液体分子或气体分子的无规则运动
D．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动越明显
3．用气压式开瓶器开红酒瓶，如图所示，通过针头向瓶内打几次气，然后便能轻松拔出瓶塞，则（ ）
A．打气后瓶塞末拔出前，气体压强减小 B．打气后瓶塞末拔出前，气体分子的数密度增大
C．快速拔出瓶塞的过程中，气体吸热，内能增大 D．快速拔出瓶塞的过程中，气体放热，内能减小
4．关于卢瑟福粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是（ ）
A．原子的质量几乎全部集中在原子核内
B．绝大多数粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大
C．使粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对粒子的库仑斥力
D．使粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对粒子的万有引力
5．如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计。现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时（　　）
A．电容器两端的电压为零 B．电阻两端的电压为BLv
C．电容器所带电荷量为CBLv D．为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为
6．如图甲所示是电饭锅的电路图，是一个限温开关，其内部结构如图乙所示，按下此开关按钮，两触点闭合，当温度达到居里点（）时此开关会自动断开。是一个自动温控开关，当温度低于时会自动闭合，温度高于时会自动断开，是限流电阻，是加热电阻。下列说法正确的是（　　）
A．当感温磁体的温度达到居里点（）时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧和磁体重力的作用下，两触点断开
B．开始煮饭时，若不按下限温开关一样可以把饭煮熟
C．电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在到之间
D．用电饭锅烧水，当水沸腾后限温开关也会自动断开
7．用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的和处由静止释放，如图所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　）
A．A、B间距离为时分子力为零
B．A、B间距离为时分子力为零
C．A、B系统的分子势能最小值为
D．释放时A、B系统的分子势能为
8．我国最新研制出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为），阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（　　）
A．气凝胶所含的分子数
B．气凝胶所含的分子数
C．每个气凝胶分子的体积
D．每个气凝胶分子的直径
9．如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是（　　）
A．从能级跃迁到能级时，电子的动能会变大，电势能会减小
B．氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子
C．一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光子
D．用能量为9.6eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级跃迁
10．有一种测量气温的简易装置，其结构如图所示，大玻璃泡A内封闭有一定量的空气，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映玻璃泡内空气的温度（即环境温度），已知该温度计是按照标准大气压进行温度刻度的。当温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，下列说法正确的是（　　）
A．该测温装置利用了气体的等容变化的规律
B．当温度为27℃时，封闭气体的压强相当于91cm高的水银柱产生的压强
C．若把该温度计置于高山顶进行测温，已知高山顶的大气压低于标准大气压，则温度的测量值偏大
D．若该温度计因某种原因漏掉一部分气体，则温度的测量值偏大
11．如图甲，足够长的传送带与水平面的夹角，皮带在电动机的带动下，速率始终不变。时刻在传送带适当位置放上一个具有初速度的小物块。取沿斜面向上为正方向，物块在传送带上运动的速度随时间的变化如图乙所示。已知小物块质量，g取，下列说法正确的是（　　）
A．传送带顺时针转动，速度大小为2m/s
B．传送带与小物块之间的动摩擦因数
C．时间内电动机多消耗的电能为36J
D．时间因摩擦产生热量为15J
二、实验题（共20分）
12．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中。
（1）某同学操作步骤如下：
①用0.4ml的油酸配成1000ml的油酸酒精溶液
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1ml
③在浅盘内盛适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定
④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜轮廓，用透明方格纸测量油膜的面积为，则油酸分子直径大小 m（结果保留一位有效数字）。
（2）若已知纯油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径为d后，还可以继续测出阿伏加德罗常数 （用题中给出的物理量符号表示）。
（3）若该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积后，错拿了一个管口更粗的注射器将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，这会导致实验测得的油酸分子直径 （选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。
（4）若由于酒精的挥发，导致油酸酒精溶液的实际浓度发生变化，这会导致实验测得的油酸分子直径 （选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。
13．某学习小组利用图甲所示电路研究光电流和光电管阴极与阳极之间的电压的关系。实验中，用激光笔1（产生的光子能量为）照射光电管的阴极，用电流表测量光电流的大小，图乙为根据实验数据绘制出的图像。
（1）连接好电路，将滑动变阻器的滑片移至最左端，用激光笔1照射阴极，电流表 （选填“有”或“无”）示数；
（2）闭合开关，将滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动，电流表的示数 ；（选填“减小”、“增大”或“不变”）
（3）根据图乙可得光电管阴极材料的逸出功约为 eV（保留两位有效数字）；
（4）若仅将激光笔1换成激光笔2，重新实验后，在同一坐标纸上绘制的图像如丙中虚线所示，可知激光笔2发射的激光波长比1的 （选填“长”或“短”）；
（5）考虑电流表内阻，由图像得到的遏止电压与真实值相比将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
三、计算题（共36分）
14．水是人体正常生理代谢所必需的物质，许多成年人每天要喝2000mL左右的水。已知水的摩尔质量，水的密度，小伟同学一口气喝了90mL的水，阿伏加德罗常数取。
（1）求小伟同学本次喝下的水的分子个数N；
（2）设想水分子是一个挨着一个排列的球体，忽略水分子的间隙，试估算水分子的直径R。（结果可保留和根号）
15．如图所示为某款汽车的悬挂气压减震装置示意图，其内部结构主要由活塞、活塞杆与导热良好的圆柱形气缸组成，气缸内密闭气柱的长度可以在范围内变化。已知气缸内密闭空气柱的长度为时，压强为（为大气压强）。若不考虑气体温度的变化，整个装置密封完好，不计活塞与气缸之间的摩擦，密闭气体可视为理想气体，求：
（1）气缸内气体膨胀时，内能如何变化？是吸热还是放热？
（2）气缸内气体压强的最大变化范围。
16．如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ倾斜放置，处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，导轨间距。导轨平面与水平面的夹角，匀强磁场的磁感应强度大小，ab、cd两金属棒放在导轨上与导轨垂直并处于静止状态，两金属棒的长均为，电阻均为，质量均为，导轨电阻不计，重力加速度g取。若使金属棒ab以的速度沿导轨向下匀速运动，则金属棒cd恰好要滑动；现使金属棒ab从静止开始向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度的大小，金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，两金属棒与导轨间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，。求：
（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数；
（2）从静止开始，金属棒ab向上加速运动多长时间，金属棒cd刚好要滑动；
（3）已知金属棒ab向上匀加速运动至金属棒cd刚好要滑动的过程中，拉力对金属棒ab所做的功。则此过程中，金属棒cd中通过的电量及产生的焦耳热的大小。
答案与解析
1．C
国际单位制中选定长度（l）、质量（m）、时间（t）、电流（I）、热力学温度（T）、物质的量（n）、发光强度（I）七个量为基本量。
故选C。
2．A
A．液体分子的无规则运动是产生布朗运动的原因，Ａ正确；
B．阳光下飞舞的灰尘的运动是受到重力以及气流的影响产生的无规则运动，不是布朗运动，B错误；
C．布朗运动就是液体或气体中悬浮颗粒的无规则运动，是液体分子或气体分子无规则运动的具体表现，C错误；
D．悬浮在液体中的微粒越大，液体分子撞击微粒的不平衡性越不明显，即布朗运动越不明显，D错误。
故选A。
3．B
A．打气后瓶塞末拔出前，气体压强增大。故A错误；
B．打气后瓶塞末拔出前，单位体积内的分子数增加，即气体分子的数密度增大。故B正确；
CD．快速拔出瓶塞的过程中，气体体积变大，对外做功，由于是快速拔出瓶塞，可认为该过程没有发生热传递，根据热力学第一定律可知，气体内能减少。故CD错误。
故选B。
4．A
卢瑟福粒子带正电，原子核质量很大，且也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对粒子的库仑斥力，A正确。
故选A。
5．C
AB．导线MN以速度v向右做匀速运动时，导线MN所受的合力为零，可知导线MN所受的安培力为零，电路中电流为零，电阻两端电压为零，电容器两端的电压为
故AB错误；
C．电容器所带电荷量为
故C正确；
D．导线MN以速度v向右做匀速运动时，导线MN所受的合力为零，导线MN中无电流，导线MN所受的安培力为零，故为保持MN匀速运动，不需要施加拉力，故D错误。
故选C。
6．A
A．当感温磁体的温度达到居里点（）时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧和磁体重力的作用下，使得两触点断开，故A正确；
BC．如果开始煮饭时不按下限温开关，由于的作用，当锅内温度低于时会自动闭合，从而对锅加热，但当温度高于时会自动断开，使电饭锅处于保温状态，因此锅内的温度会控制在到之间，而无法将饭煮熟，故BC错误；
D．用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持不变，锅底温度不能达到居里点（），因此限温开关，不会自动断开，故D错误。
故选A。
7．D
AB．由图可知，B分子在x0~x1过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为2x1，故A、B错误；
D．由图可知，两分子运动到无穷远处的速度为v2，在无穷远处的总动能为
由题意可知，无穷远处的分子势能为0，由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为，故D正确；
C．由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为
Epmin=
故C错误。
故选D。
8．ABC
A．气凝胶的摩尔数为
则气凝胶所含有的分子数为
A正确；
B．气凝胶的摩尔数为
则气凝胶所含有的分子数为
B正确，
C．气凝胶中包含个分子，故每个气凝胶分子的体积为
C正确：
D．设每个气凝胶分子的直径为d，则有
解得
D错误。
故选ABC。
9．ABC
A．电子做圆周运动，静电力提供向心力，则有
联立可得
从能级跃迁到能级时，电子的轨道半径减小，由动能表达式分析可知电子的动能会变大，因静电力做正功，电势能减小，故A正确；
B．根据玻尔假设可知氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子，故B正确；
C．一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出光谱线的种类为
故C正确；
D．从能级跃迁到能级时，需要吸收的能量为
由于
用能量为9.6eV的电子轰击处于基态的氢原子，不可能使氢原子发生跃迁，故D错误。
故选ABC。
10．AC
A．根据题意，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，可知在B中液面移动时，可近似认为气体体积不变，即该测温装置利用了气体的等容变化的规律，故A正确；
B．温度为27℃时，封闭气体的压强
即封闭气体的压强相当于59cm高的水银柱产生的压强，故B错误；
C．根据查理定律有
其中
即有
可知，温度升高，管内水银面的高度x降低，即管中刻度从上往下，表示的温度逐渐升高，若把该温度计置于高山顶进行测温，由于高山顶的大气压低于标准大气压，对管中气体有
温度一定时，管中气体压强运动，大气压强减小，可知管内液面的高度比山底的低一些，则温度的测量值偏高，故C正确；
D．根据
可知，若该温度计因某种原因漏掉一部分气体，管中气体的压强减小，可知管内液面上升，根据上述，温度的测量值偏小，故D错误。
故选AC。
11．AC
A．从v－t图像可知，小物块最终随传送带一起匀速运动，说明传送带的速度为2m/s，因为取沿斜面向上为正方向，所以传送带顺时针转动，故A正确；
B．有图可知时间内小物块的加速度为
a＝1m/s2
对物块受力分析，可得
μmgcosθ－mgsinθ＝ma
解得
μ＝
故B错误；
D．物块运动速度减为零后，反向加速经历时间为
结合v－t图像可得
t2＝3s
根据v－t图像图线与横轴围成面积表示位移可得物块向下运动过程中的位移为
故物块向下运动过程中与传送带间的相对位移为
物块向上运动过程中的位移为
物块向上运动过程中与传送带间的相对位移为
所以传送带与物块的总相对位移为
=4.5m
所以时间因摩擦产生热量为
Q＝μmgcosθ·Δs＝27J
故D错误；
C．物块增加的重力势能
ΔEp＝mgsinθ·(x2-x1)＝7.5J
物块动能的增量
ΔEk＝mv2－mv02＝1.5J
则传送带多消耗的电能
W电＝Q＋ΔEp＋ΔEk＝36J
故C正确。
故选AC。
12．（1） （2） （3）偏小 （4）偏小
13．（1）有 （2）减小 （3） （4）长 （5）不变
14．（1）；（2）
（1）小伟同学本次喝下的水的质量
对应的物质的量
水的分子数
解得
（2）水的摩尔体积
单个水分子的体积
解得
15．（1）内能不变，吸热；（2）
（1）理想气体的内能由温度决定，因为气体温度不变，故气柱的内能不变，即；当气体体积膨胀时，气体对外做功，即，根据热力学第一定律
可知
即气体从外界吸热
（2）气缸内气体做等温变化，气柱长度最长时，压强取最小值，根据玻意耳定律可得
解得
气柱长度最短时，压强取最大值，根据玻意耳定律可得
解得
则气缸内气体压强p的变化范围为
16．（1）0.85；（2）2s；（3）3.2C，34J
（1）根据题意，金属棒ab以的速度沿导轨向下匀速运动，则金属棒cd恰好要滑动，设导体棒cd所受安培力大小为，则对导体棒cd根据平衡条件有
其中
联立解得
（2）设金属棒ab向上运动的速度达到时，金属棒cd刚要开始运动，此时金属棒cd所受安培力为，则根据平衡条件有
其中
联立解得
则金属棒ab向上运动的时间为
（3）金属棒ab加速度到金属棒cd刚好要开始滑动时的位移为
则通过金属棒cd的电荷量
代入数据解得
设金属棒cd中产生的焦耳热为，根据功能关系可得
代入数据解得