2021-2022学年黑龙江省哈尔滨第三中学高二（下）期中物理试题含解析

哈三中2021-2022学年度下学期

高二学年期中考试物理试卷

一、选择题：本题共14小题，每小题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，第1~9题只有一项符合题目要求，第10~14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. 传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。关于传感器的说法正确的是（　　）

A. 传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为可用信号的一类器件

B. 光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电容这个电学量

C. 测温枪的主要元件是力敏传感器

D. 便携式酒精检测仪主要应用了磁传感器

【答案】A

【解析】

【详解】A．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为可用信号的一类器件，故A正确；

B．光敏电阻的阻值随光照的强弱而发生变化，能够把光照强度变化转换为电阻大小的变化，故B错误；

C．测温枪主要元件是温度传感器，故C错误；

D．便携式酒精检测仪主要是利用酒精气体传感器，不是磁传感器，故D错误。

故选A。

2. 陈敬熊是我国电磁场理论与天线技术专家，我国天线理论和制导雷达天线设计的主要开拓者之一，开创性提出了麦克斯韦方程直接求解法，解决了我国第一代地空导弹武器系统天线关键技术问题，为我国电磁场理论与微波技术发展做出了重大贡献。关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　）

A. 变化的电场一定会产生变化的磁场，同样，变化的磁场一定会产生变化的电场

B. 光是一种电磁波，在任何介质中光速都为

C. 赫兹通过实验验证了电磁波的存在

D. 麦克斯韦观测到了电磁波的反射、折射、干涉和衍射等现象

【答案】C

【解析】

【详解】A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，同样，均匀变化的磁场产生稳定的电场，故A错误；

B．光是一种电磁波，只有在真空中光速都为，故B错误；

C．赫兹通过实验验证了电磁波的存在，故C正确；

D．赫兹观测到了电磁波的反射、折射、干涉和衍射等现象，故D错误。

故选C。

3. 2月4日晚，在北京2022年冬奥会张家口赛区，由中国自主研发的绿氢点燃了太子城火炬台。绿氢是指利用可再生能源分解水得到的氢气，其燃烧时只产生水，从源头上实现了二氧化碳零排放，是纯正的绿色新能源，在全球能源转型中扮演着重要角色。已知气体的摩尔体积为22.4 L/mol，氢气摩尔质量为2 g/mol，阿伏加德罗常数为，由以上数据不能估算出氢气（　　）

A. 每个分子的质量 B. 每个分子的体积

C. 每个分子占据的空间体积 D. 1 kg该气体中所含的分子个数

【答案】B

【解析】

【详解】A．每个分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数之比，两个量都已知，故能求出每个分子的质量，故A不符合题意；

B．由于气体分子间的距离较大，气体的体积远大于气体分子体积之和，所以不能求出气体每个分子的体积，故B符合题意；

C．将气体分子占据的空间看成立方体，而且这些空间一个挨一个紧密排列，则每个分子占据的空间体积等于摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，故C不符合题意；

D．1kg气体中所含的分子个数，等于该气体的质量与摩尔质量之比乘以阿伏加德罗常数；结果再乘以1000，就等于1 kg该气体中所含的分子个数，故D不符合题意。

故选B。

4. 关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　）

A. 晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的

B. 玻璃、食盐、石墨、云母、橡胶、塑料都是晶体

C. 晶体和非晶体都有确定的熔点

D. 物质是晶体还是非晶体是绝对的

【答案】A

【解析】

【详解】A．晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的，故A正确；

B．玻璃、橡胶、塑料都是非晶体，食盐、石墨、云母都是晶体，故B错误；

C．晶体有确定的熔点，而非晶体没有，故C错误；

D．物质是晶体还是非晶体，不是绝对的，在一定条件下可以相互转化，故D错误。

故选A。

5. 规范佩戴医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一、合格的医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图为一水滴落在某防护口罩内侧的示意图，以下说法正确的是（　　）

A. 图片中的口罩为不合格产品

B. 图片中水滴形状的成因与液体表面张力有关

C. 图片中水滴与口罩间附着层内水分子比水滴内部分子密集

D. 该材料对所有的液体都是不浸润的

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．根据题意合格的一次性医用防护口罩内则所用材料对水都是不浸润的，如图所示水没有浸润到口罩内侧，所以照片中的口罩一定为合格产品，故A错误；

BC．如图所示，小水滴为球形是由于液体表面张力造成的，照片中附着层内分子比水的内部稀疏，表面张力具有使液体表面绷紧即减小表面积的作用，故B正确，C错误；

D．浸润与不浸润现象是相对，所以水不是对所有材料都是不浸润的，故D错误。

故选B。

6. 如图，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比．途中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是 ．（填选项前的字母）

A. 曲线① B. 曲线② C. 曲线③ D. 曲线④

【答案】D

【解析】

【详解】麦克斯韦分子速率分布规律如图所示，

呈现“两头大，中间小”的特点，曲线①、③可先排除，曲线②也不对，因为当v=0时，f（v）一定为零，且v很大时，f（v）趋于零，所以本题正确是曲线④，故ABC错误，D正确．

故选D。

7. 理想气体是一种无限稀薄的分子气体，满足气体的三大定律要求，理想气体分子大小和相互作用力可忽略不计，也不计气体分子与器壁碰撞的动能损失。下列关于理想气体的说法正确的是（　　）

A. 所有气体都是理想气体

B. 温度越高，气体分子平均动能越小

C. 气体等温变化中，体积减小，分子数密度增大，压强增大

D. 一定质量的某种气体，当其温度升高时，体积一定增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．实际气体只有在温度不太低，压强不太大的情况下才能被看成理想气体，故A错误；

B．温度越高，气体分子平均动能越大，故B错误；

C．一定质量的理想气体，分子个数不变，体积减小，则分子数密度增大，压强增大，故C正确；

D．一定质量的某种气体，当其温度升高时，可能压强增大，也可能体积增大，故D错误。

故选C。

8. 如图所示，某同学用水银封闭一段气柱来测绝对零度，当封闭气体温度是30℃时，封闭气柱长度为30cm；当封闭气体温度是130℃时，封闭气柱的长度是40 cm，则该同学测得的绝对零度为（　　）

A. －273℃ B. －270℃ C. －268℃ D. －271℃

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意，整个过程中封闭气柱压强相等，设绝对零度为T，封闭气柱横截面积S

根据

解得

T=270K

即该同学测得的绝对零度为－270℃。

故选B。

9. 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

【答案】D

【解析】

【详解】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。

10. “冷”“热”二词常闻于生活，与之相关的“热现象”无所不在、无时不有——远涉宇宙变迁，近涉高新科技，涵盖所有实际发生的过程。这一宏观现象与系统中大量微观粒子的无规则运动密切联系。下列说法正确的是（　　）

A. 布朗运动就是分子无规则运动

B. 布朗运动是悬浮在液体中小颗粒的无规则运动

C. 悬浮在液体中的颗粒越小，布朗运动越明显

D. 扩散现象与温度有关，温度越高，扩散现象越明显

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动，不是分子的运动，故A错误，B正确；

C．悬浮在液体中的颗粒越小，碰撞的不平衡性越明显，布朗运动越明显，故C正确；

D．扩散现象与温度有关，温度越高，扩散现象越明显，故D正确。

故选BCD。

11. 关于温度和热平衡，下列说法中正确的是（　　）

A. 处于热平衡状态的系统，温度一定相同

B. 摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1 K

C. 摄氏温度与热力学温度都可能取负值

D. 温度是分子势能的宏观标志

【答案】AB

【解析】

【详解】A．处于热平衡状态的系统，温度一定相同，故A正确；

B．根据热力学温度T与摄氏温度t关系

可知摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1 K，故B正确；

C．热力学温度的零度又称绝对零度，不可能达到，所以热力学温度不可能取负值，故C错误；

D．温度是分子平均动能的宏观标志，故D错误。

故选AB。

12. 一定质量的理想气体状态变化过程的P-V如图所示，其中A是初始状态， B、C是中间状态．A→B为双曲线的一部分，B→C与纵轴平行, C→A与横轴平行．如将上述变化过程改用P-T图线和V-T图线表示，则在下列各图中正确的是

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．A到B等温变化，膨胀体积变大，根据玻意耳定律压强p变小；B到C是等容变化，在p-T图象上为过原点的直线；C到A是等压变化，体积减小，根据盖-吕萨克定律知温度降低，故A错误，B正确；

CD．A到B是等温变化，体积变大；B到C是等容变化，压强变大，根据查理定律，温度升高；C到A是等压变化，体积变小，在V-T图象中为过原点的一条倾斜的直线，故C错误，D正确；

故选BD．

13. 在室内，将装有4 atm的10 L气体的容器的阀门打开后，在保持温度不变的情况下，从容器中逸出的气体相当于（室内大气压强）（　　）

A. 1 atm  30L B. 4 atm  2.5L C. 1 atm  40L D. 4 atm  7.5L

【答案】AD

【解析】

【详解】AC．当气体从阀门跑出时，温度不变，所以

p1V1=p0V2

当p0=1atm时，得

V2=40L

逸出气体

40L-10L=30L

 故A正确，C错误；

BD．根据

得

故B错误，D正确。

故选AD。

14. 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A、B两部分，初始温度相同使A、B升高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.

【答案】AC

【解析】

【分析】本题可采取假设法，假设气体的体积不变，根据等容变化判断出上下气体的压强变化量以及压力变化量，从而判断出水银柱的移动方向；关于体积的变化量关系，可抓住总体积不变去分析．

【详解】首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A：；对气体B：，又初始状态满足，可见使A、B升高相同温度，，，因此，因此液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此，所以BD错误．故选AC．

二、实验题（共8分）

15. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，具体操作如下：

Ⅰ．取油酸1.00 mL注入500 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；

Ⅱ．用滴管吸取制得的溶液并逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒中的溶液达到1.00 mL为止，恰好共滴了100滴；

Ⅲ．在浅盘内注入蒸馏水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上，静置后用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，油酸在水面上散开形成一层油膜；

Ⅳ．待油膜稳定后，测得此油膜面积为。这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜是由单层油酸分子组成，这层油膜的厚度即可视为油酸分子的直径。求：

（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是______mL；

（2）油酸分子直径是______m；（结果保留两位有效数字）

（3）学生甲在实验过程中，计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，会导致算出的油酸分子直径比实际____________（填“偏大”或“偏小”）；学生乙在做该实验时，配制的溶液在滴入量筒之前，在空气中搁置了较长时间，会导致算出的油酸分子直径比实际____________（填“偏大”或“偏小”）。

【答案】    ①.     ②.     ③. 偏大    ④. 偏小

【解析】

【详解】（1）[1]由题意可得，1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为

（2）[2]由题意可得，油酸分子直径为

（3）[3]计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，会导致测量的面积S偏小，从而导致算出的油酸分子直径比实际值偏大。

[4]配制的溶液在滴入量筒之前，在空气中搁置了较长时间，酒精挥发使溶液中油酸的浓度变大，导致计算出的油酸分子直径比实际值偏小。

三、计算题（共36分）

16. 如图所示，汽缸中封闭着温度为127℃的空气，一重物用绳索经滑轮跟缸中活塞相连接，且处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为10cm，如果缸内空气的温度变为27℃，取，求重物将上升的高度是多少？

【答案】

【解析】

【详解】设活塞面积为S，则活塞受到自身重力mg、绳子的拉力T、大气压力和封闭气体压力而平衡，即

可知气体温度变化前后气体的压强不变，以封闭气体为研究对象，由题可知，当封闭气体温度为127℃时

当缸内空气的温度变为27℃时

由等压变化（盖一吕萨克定律）得

解得，活塞离汽缸底的高度变为

则重物将上升的高度为

17. 已知一定质量的理想气体的初始状态A的状态参量为、、，末状态C的状态参量为、、，且，；如图所示，试用盖·吕萨克定律（等压变化规律）和查理定律（等容变化规律）推导出一定质量的理想气体状态方程。且在图上用图线表示推导中气体状态的变化过程。

【答案】见解析，

【解析】

【详解】在状态A和C中间加一过渡状态，过程变化如下图所示

由过程发生等压膨胀，根据盖·吕萨克定律有

由过程是等容加压过程，根据查理定律有

由

联立可得

18. 一根一端封闭的玻璃管竖直放置，内有一段高的水银柱，当温度为，封闭空气柱长为，则（外界大气压相当于高的水银柱产生的压强，取）

（1）如图甲所示，若玻璃管足够长，缓慢地将管转至水平，求此时封闭气柱的长度（此过程中气体温度不变）；

（2）如图乙所示，若玻璃管长，温度至少升到多少开尔文时，水银柱会全部从管中溢出？

【答案】（1） ；（2）

【解析】

【详解】（1）气体初状态的压强

转过90°后，气体的压强

气体做等温变化，由玻意耳定律可得

代入数据解得

（2）由理想气体状态方程得

可知，pV乘积越大，对应的温度T越高，假设管中还有长为x的水银柱尚未溢出，pV值最大，即的值最大，当时，取得最大值，代入数据解得

即管中水银柱由溢出到还剩下0.05 m的过程中，pV的乘积越来越大，这一过程必须是升温的，此后温度不必再升高（但是要继续给气体加热），水银柱也将继续外溢，直至全部溢出，由理想气体状态方程

得

代入数据得