2021-2022学年江苏省无锡市天一中学高二下学期期中考试物理试题 （解析版）

江苏省天一中学2021-2022学年第二学期期中考试

高二物理学科

一、单项选择题：共15题，每题3分，共45分，每题只有一个选项最符合题意。

1. 对于下列实验，说法正确的是（　　）

A. 甲图是溴蒸气的扩散实验，若温度不变，则扩散的速度加快

B. 乙图是模拟气体压强产生的机理，说明气体压强是由气体重力引起的

C. 丙图是蜂蜡涂在单层云母片上受热熔化的实验，说明云母的导热性能具有各向同性

D. 丁图是把毛细管插入水银中的实验现象，说明水银对玻璃是不浸润液体

【答案】D

【解析】

【详解】A．甲图中溴蒸气的扩散实验，若温度不变，则扩散的速度不变，故A错误；

B．气体压强是由气体分子对器壁的频繁撞击引起的，故B错误；

C．蜂蜡涂在单层云母片上受热熔化呈椭圆形，说明云母的导热性能具有各向异性，故C错误；

D．图丁中，水银与器壁接触的位置向下弯曲，说明水银对玻璃是不浸润液体，故D正确。

故选D。

2. 下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有（　　）

A. X射线被石墨散射后部分波长变长

B. 阴极射线通过多晶薄膜后得到的衍射图样

C. 轰击金箔的α粒子中有少数发生较大偏转

D. 氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状谱

【答案】A

【解析】

【详解】A．X射线被石墨散射后部分波长变长（即康普顿效应），说明光子具有动量，深入地揭示了光的粒子性，故A符合题意；

B．阴极射线通过多晶薄膜后得到的衍射图样，说明电子具有波动性，故B不符合题意；

C．轰击金箔的α粒子中有少数发生较大偏转，说明占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围，进而揭示了原子具有核式结构，故C不符合题意；

D．氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状谱，揭示了氢原子具有分立能级的特征，故D不符合题意。

故选A。

3. 下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（　　）

A. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故

B. 一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能不变

C. 对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

D. 某气体的摩尔体积为，每个分子的体积为，则阿伏加德罗常数可表示为

【答案】C

【解析】

【详解】A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间距离较大，引力作用较小的缘故，故A错误；

B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，分子间距离从r0附近增大至10r0附近，分子力做负功，分子间势能增大，故B错误；

C．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，则气体对外做功，根据盖—吕萨克定律可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律可知气体一定从外界吸热，故C正确；

D．由于气体分子并不是紧密排列在一起，所以每个分子的体积远小于分子所占据的平均空间体积，因此远大于阿伏伽德罗常数，故D错误。

故选C。

4. 下列说法不正确的是（   ）

A. 图1：J∙J∙汤姆孙认为阴极射线本质是带负电的粒子流并求出其比荷

B. 图2：卢瑟福根据绝大多数α粒子大角度散射实验结果提出原子的核式结构模型

C. 图3：中等大小原子核的比结合能最大，其中核子结合得牢固，原子核最稳定

D. 图4：自然界中较轻的原子核内质子数与中子数大致相等，稳定的重原子核内中子数比质子数多

【答案】B

【解析】

【详解】A．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，最终发现了电子，A正确，不符合题意；

B．卢瑟福通过分析少数α粒子的大角度散射实验数据，提出了原子的核式结构模型，B错误，符合题意；

C．中等质量的原子核的比结合能最大，因此这些原子核是最稳定的，C正确，不符合题意；

D．自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，在稳定的重原子核中，质子数比中子数少，D正确，不符合题意。

故选B。

5. 美国、英国、澳大利亚不久前宣布建立所谓“三边安全伙伴关系”，美、英将助澳建造核潜艇，此举严重违背了核不扩散的宗旨和目标。三国搞核潜艇交易，涉及大量极其敏感的武器级高浓铀转让，存在严重的扩散风险。请根据所学的物理知识猜想核潜艇中核反应方程式是（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】D

【解析】

【详解】由题意可知，涉及大量极其敏感的武器级高浓铀转让，存在严重的扩散风险，可得核潜艇中核反应方程式为链式反应

故选D。
 

6. 分子势能与分子间距离的关系图线如图所示，曲线与横轴交点为，曲线最低点对应横坐标为（取无限远处分子势能）。下列说法不正确的是（　　）

A. 分子间引力和斥力都随着分子间距离增大而减小

B. 当时，分子势能和分子间作用力都随增大而先减小再增大

C. 当时，分子间作用力为零

D. 当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离减小而增大

【答案】B

【解析】

【详解】A．分子间的引力和斥力都随着分子间距离增大而减小，故A正确；

BC．当分子间距离从无穷大减小至平衡距离的过程中，分子力一直做正功，分子势能始终减小，在平衡距离处分子势能最小，所以r2为分子间平衡距离，当时，分子间作用力为零；当时，分子势能可能随增大而先减小再增大，也可能一直增大；作出分子力F随r的变化图像如图所示，当时，分子间作用力可能随r增大先减小后增大、之后再减小，也可能先增大后减小，还可能一直减小，故B错误，C正确；

D．当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。

本题选错误，故选B。

7. 锌的逸出功是．如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子在能级跃迁过程中的特征认识，正确的是（　　）

A. 用能量为的光子轰击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

B. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为

C. 一个处于能级的氢原子向基态跃迁时，最多放出3个光子

D. 用氢原子从高能级直接向基态跃迁时发射的光照射锌板不一定能产生光电效应

【答案】C

【解析】

【详解】A．若氢原子吸收能量为10.3eV的光子，吸收光子后氢原子的能量

氢原子没有该能级，所以不可使处于基态的氢原子跃迁到激发态，A错误；

B．氢原子从n=3的能级向基态跃迁时发出的光子的能量最大，光子能量

因锌的逸出功是3.34ev，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为

B错误；

C．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可放出3种不同频率的光子，即从n=4能级跃迁到n=3能级，从n=3能级跃迁到n=2能级，从n=2能级跃迁到n=1能级，C正确；

D．氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的能量最小为从n=2能级跃迁到n=1能级发出的光子的能量，为10.2eV，大于锌的逸出功，则照射金属锌板一定能产生光电效应现象，D错误。

故选C。

8. 如图所示，，、三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气，管竖直向下做自由落体运动，管竖直向上做加速度为的匀加速运动，管沿倾角为的光滑斜面下滑，若空气温度始终相同且不变，当水银柱相对管壁静止时，，、三管内的空气柱长度、、间的关系为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】设大气压为。对管，管竖直向下做自由落体运动，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，即。

对管，以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得

得

对管，以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得

对管和水银整体，有

得

解得

可得

根据玻意耳定律有，可得，ABC错误，D正确。

故选D。

9. 具有放射性，如静止的发生α衰变时，产生同时伴有光子辐射。若核、核和α粒子的质量分别为、和，下列说法正确的是（　　）

A. 的结合能为

B. 核、核和α粒子中，核的结合能最大

C. 光子是衰变过程中核辐射的

D. 核与α粒子能量之和等于反应前的能量

【答案】B

【解析】

【详解】A．由质能方程可知，（m1-m2-m3）c2为核衰变中因质量亏损释放的能量，不是的结合能，A错误；

B．在核、核和α粒子中，的核子数最多，结合时需要最多的能量，即结合能最大，B正确；

C．衰变中，处于激发态，当它向低能级跃时辐射出γ光子，C错误；

D．核与α粒子能量、以及γ光子辐射带走的一部分能量之和等于反应前的能量，D错误。

故选B。

10. 光伏电池是利用半导体材料的光电效应将太阳光能直接转换为电能的一种非机械装置。研究光电效应的电路图如图所示，下列有关分析正确的是（　　）

A. 发生光电效应时，入射光的强度越大遏止电压越高

B. 发生光电效应时，入射光的频率越高饱和光电流一定越大

C. 用不同颜色的光照射阴极K，发生光电效应时电流表的示数可能相同

D. 若电流表的示数为0，则说明入射光的频率小于或等于阴极材料的截止频率

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB．由 可知入射光的频率越高，遏止电压越高，但饱和光电流不一定越大，饱和光电流还和入射光的强度有关，故AB错误；

C．用不同颜色的光照射阴极K，只要单位时间内产生的光电子数目相同，则电流表的示数相同，故C正确；

D．电流表的示数为0，可能是反向电压遏止光电流的产生，故D错误。

故选C。

11. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　）

A. 处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离

B. 图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的

C. 图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV

D. 用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大

【答案】C

【解析】

【详解】A．处于第4能级的氢原子至少要吸收能量为0.85eV的光子才能电离，故A错误；

B．让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应，所以发生光电效应的能量值对应的跃迁为氢原子由第4能级向基态跃迁或氢原子由第3能级向基态跃迁。由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，及知各光对应的跃迁为b光为氢原子由第4能级向基态跃迁发出的；a光为氢原子由第3能级向基态跃迁发出的。故B错误；

C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为

故C正确；

D．由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更小，故D错误。

故选C。

12. 一定质量的理想气体，从状态A经B、C变化到状态D的状态变化过程p-V图像如图所示，AB与横轴平行，BC与纵轴平行，ODC在同一直线上。已知A状态温度为400K，从A状态至B状态气体吸收了320J的热量，下列说法不正确的是（　　）

A. D状态的温度为225K

B. A状态的内能等于C状态的内能

C. 从A状态至D状态整个过程中，气体对外做功62.5J

D. 从A状态到B状态的过程中，气体内能增加了400J

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

其中的

可解得

TD=225K

选项A正确；

B．因为AC两态的pV乘积相等，则温度相同，即A状态的内能等于C状态的内能，选项B正确；

C．因p-V图像的面积等于功，则从A状态至D状态整个过程中，气体对外做功

选项C正确；

D．从A状态到B状态的过程中，气体吸收了320J的热量，同时气体对外做功

气体内能增加了240J，选项D错误。

此题选择错误选项，故选D。

13. 在平直公路上行驶的a车和b车，其位移—时间（x—t）图像分别为图中直线a和曲线b，已知b车的加速度恒定且等于-2 m/s2，t=3 s时，直线a和曲线b刚好相切，则（　　）

A. a车做匀速运动且其速度为m/s

B. t=3s时a车和b车相遇但此时速度不等

C. t=1s时b车的速度为10 m/s

D. t=0时a车和b车的距离x0=9 m

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．x-t图像的斜率等于速度，由题图可知， a车的速度不变，做匀速直线运动，速度为

故A错误；

B．t=3 s 时，直线a和曲线b刚好相切，位置坐标相同，两车相遇，斜率相等，此时两车的速度相等，故B错误；

C．t=3s时，b车的速度为

设b车的初速度为v0，对b车，由

解得

则t=ls时，b车的速度为

故C错误；

D．t=3s时，a车的位移为

b车的位移为

t=3s时，a车和b车到达同一位置﹐得

故D正确。

故选D。

14. 如图，质量为m的光滑球体夹在竖直墙和斜面体之间静止，斜面体质量也为m，倾角斜面体与水平地面间的动摩擦因数为，斜面体与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若增加球体的质量，且使斜面体静止不动，则可增加的最大质量为

A. m B.  C.   D.  

【答案】C

【解析】

【详解】对整体受力分析如图（a）所示，

斜面体与地面间的最大静摩擦力为fm=2μmg，对球体受力分析如图（b）所示，则F1=mgtan 45°，由以上可知斜面体与地面间的静摩擦力f=mgtan 45°，增加球体的质量，要使斜面体静止不动，则（m+△m）gtan 45°≤μ（2m+△m）g，解得△m≤m，C正确．ABD错误；故选C.

点睛：本题考查受力平衡问题中的整体法与隔离法，灵活选取研究对象进行受力分析是关键；注意弹力发生在直接接触的物体之间．

15. 如图，柔软轻绳的一端固定，其中间某点拴一重物，用手拉住绳的另一端，初始时，竖直且被拉直，与之间的夹角为，现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变，在由竖直被拉到水平的过程中（　　）

A. 上的张力逐渐增大

B. 上的张力先增大后减小

C. 上的张力逐渐增大

D. 上的张力先减小后增大

【答案】A

【解析】

【详解】以重物为研究对象，受重力mg、OM绳上拉力F2、MN上拉力F1，依题意，三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示，依题意角保持不变，即保持角恒定，则F1的箭头始终落在圆周上，据题意角逐渐从零度增大到90o；

可知，在F2转至水平过程中，MN上的张力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，故 BCD错误，A正确。

故选A。

二、非选择题：本题共5小题，共55分.其中第16和17题每空两分，第18题~第21题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须写出数值和单位。

16. 使用如图装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。

（1）本实验的研究对象是_____________（在图中文字中选填），实验中应保持不变的气体参量是____________。

（2）甲同学在实验中，测得的实验数据如下表所示，仔细观察“pV”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是________________。

A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大

B．实验时环境温度增大了

C．实验时外界大气压强发生了变化

D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏

（3）实验过程中，下列哪一项操作是正确的_____________。

A．推拉活塞时，动作要快

B．为方便推拉活塞，手可握住注射器含有气体的部分

C．注射器开口处的橡胶套脱落后，应迅速重新装上继续实验

D．活塞与针筒之间涂油主要是为了减小摩擦

E．玻璃管外侧刻度均匀，但并非准确地等于1cm、2cm…这对实验结果的可靠性不会有影响

（4）乙同学在实验中操作规范，读数正确，经描点连线得V—图，如图，已知图像是一条倾斜直线，但未过原点，其原因可能是__________。

【答案】    ①. 空气柱    ②. 温度和质量    ③. D    ④. E    ⑤. 见解析

【解析】

【详解】（1）[1][2]实验中的研究对象是封闭在注射器内的空气柱，实验中应保持不变的参量是它的温度和质量。

（2）[3]A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，A错误；

B．实验时环境温度增大了，根据理想气体状态方程

pV乘积变大，B错误；

C．封闭气体压强与外界大气压强无关，C错误；

D．实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程

常数C与质量有关，则pV乘积减小，D正确。

故选D。

（3）[4]A．推拉活塞时，动作要缓慢，且不可以用手握住整个注射器，从而尽可能确保注射器内气体经历的是等温变化，A错误；

B．手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，B错误；

C．注射器开口处的橡胶套脱落后，气体质量发生了变化，不应重新装上继续实验，C错误；

D．活塞与针筒之间涂油可以减小摩擦，但主要是为了防止漏气，D错误；

E．玻璃管外侧刻度均匀，但并非准确地等于lcm、2cm…这对实验结果的可靠性不会有影响，E正确。

故选E。

（4）[5]图像是一条倾斜直线，但未过原点，其原因可能是连接压力表和注射器内空气柱的细管中有气体未计入。

17. (1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是____________（用符号表示）；

(2)在该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有1mL油酸。用注射器测得1mL述溶液有100滴，把2滴该溶液滴入盛水的浅盘里，画出油膜的形状如图所示，坐标格的正方形大小为。可以估算出油膜的面积是______m2，2滴油酸溶液中纯油酸的体积为____m3，由此估算出油酸分子的直径是________m（所有结果保留二位有效数字）；

(3)某同学通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏大，可能是由于（    ）

A．油酸未完全散开

B．油酸溶液浓度低于实际值

C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格

D．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴

【答案】    ①. dacb    ②.     ③.     ④.     ⑤. A

【解析】

【详解】(1)[1]“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（教师完成，记下配制比例）→测定一滴油酸酒精溶液的体积（d）→准备浅水盘→形成油膜（a）→描绘油膜边缘（c）→测量油膜面积（b）→计算分子直径；因此操作先后顺序排列应是dacb。

(2)[2]由图示油膜可知，油膜的面积

[3]两滴油酸溶液含纯油的体积为

[4]油酸分子的直径为

(3)[5]A．计算油酸分子直径的公式是

V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。油酸未完全散开，测得的S偏小，测得的分子直径d将偏大，故A正确；

B．如果测得的油酸溶液浓度低于实际值，测得的油酸的体积偏小，测得的分子直径将偏小，故B错误；

C．计算油膜面积时将所有不足一格的方格计为一格，测得的S将偏大，测得的分子直径将偏小，故C错误；

D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，一滴溶液的体积

可知测得一滴液体体积偏小，纯油酸的体积将偏小，由

可得，测得的分子直径将偏小，故D错误。

故选A。

18. 如图所示，开口竖直向上的细玻璃管内有一段长为L2=15cm的水银柱，封闭了一段长度为L1=20cm的气体，此时封闭气体温度为300K，水银柱的上端距离管口的距离为L3=5cm，已知大气压强为p0=75cmHg。现把玻璃管缓慢旋转90°至水平位置保持不动，然后对玻璃管缓慢加热到水银柱刚好没流出管口，求：

①玻璃管旋转90°时，封闭气体的长度为多少？

②水银柱刚好没流出管口时，此时玻璃管中封闭气体的温度为多少K？

【答案】①24cm；②312.5K

【解析】

【详解】①初态

玻璃管旋转90°时

等温变化

解得气体长度为

②水平升温前

升温后

等压变化

解得

19. 如图所示，一绝热汽缸竖直放置，汽缸内横截面积的光滑绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，在活塞上面放置一个物体，活塞和物体的总质量为，在汽缸内部有一个阻值的电阻丝，电阻丝两端的电压，接通电源10s后断开，活塞缓慢升高，已知理想气体的初始温度、体积，大气压强，，取10m/s2，假设电阻丝产生的热量全部被气体吸收。

（1）求活塞上升10cm后理想气体的温度；

（2）从接通电源到活塞上升10cm的过程中理想气体的内能变化量。

【答案】（1）400K；（2）增加250J

【解析】

【详解】(1)气体的压强保持不变，由盖吕-萨克定律得

解得

(2)设汽缸内气体的压强为p，选活塞为研究对象，活塞缓慢移动受力平衡

根据平衡得：

解得

活塞在上升h=10cm的过程中外界对气体做功

电阻丝在通电10s内产生的热量为

根据热力学第一定律得

即气体的内能增加了250J。

20. 硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核吸收慢中子，转变成锂核和α粒子，释放出光子。已知核反应过程中质量亏损为Δm，光子的能量为Eo，硼核的比结合能为E1，锂核的比结合能为E2，普朗克常量为h，真空中光速为c。

（1）写出核反应方程并求出γ光子的波长λ；

（2）求核反应放出的能量E及氦核的比结合能E3。

【答案】（1），；（2），

【解析】

【详解】（1）核反应方程为

根据

可求得光子的波长

（2）由质能方程可知，核反应中放出的能量

由能量关系可得

解得

21. 我国技术和应用居世界前列，无人驾驶汽车是利用先进的5G技术制造的汽车。在不少大城市已经使用无人驾驶公交车。无人驾驶汽车上配有主动刹车系统，当车速超过30km/h时，汽车主动刹车系统会启动预判：车载电脑通过雷达采集数据在内进行分析预判，若预判汽车以原速度行驶后可能会发生事故，汽车会立即主动刹车。现有一无人驾驶汽车正以的速度匀速行驶，在它的正前方相距处有一大货车正以的速度匀速行驶。若取重力加速度，问：

（1）预判结束时，两车之间的距离。

（2）若预判结束时，汽车立即开始以的加速度刹车，同时大货车开始减速行驶，且刹车时大货车所受阻力与车重的比值可k=0.32，则要使两车不相撞，求汽车加速度的取值范围。（计算出的数据请保留3位有效数字）

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）内，汽车和大货车行驶的位移分别为

预判结束时，两车之间的距离为

（2）设汽车刹车总时间为t1，则有

解得

大货车减速时的加速度大小为

大货车刹车总时间为

所以大货车先停下来。

设汽车的刹车位移为，大货车的刹车位移为，根据运动学规律有

要使两车不相撞，应满足

解得