2022南京一中高二下学期期中考试物理含解析

南京一中2021～2022学年第二学期期中考试试卷高二物理

命题人： 王永猛     校对人：刘宗涛      审核人：秦笑春

一、单项选择题：共10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意。

1. 2021年12月9日，在“天宫课堂”中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所示，气泡静止在水中，此时（　　）

A. 气泡受到浮力

B. 气泡内分子热运动停止

C. 水与气泡界面处，水分子间作用力表现为引力

D. 气泡内气体分子之间由于存在斥力而对接触的水面表现出压力

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于在失重状态下，气泡不会受到浮力，A错误；

B．气泡内分子一直在做无规则的热运动，B错误；

C．水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，C正确；

D．气泡内气体分子之间作用力微弱不计，对接触的水面表现出压力是因为气体分子频繁的撞击导致的，D错误。

故选C。

2. 人们在抗击新冠病毒过程中常使用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，84消毒液的主要成分是次氯酸钠（NaClO），在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，下列说法正确的是（　　）

A. 说明分子间存在斥力

B. 这是次氯酸钠分子做布朗运动的结果

C. 如果场所温度降到0ºC以下，就闻不到刺鼻的味道了

D. 如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，不能说明分子间存在斥力，故A错误；

B．用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，这是因为84消毒液分子扩散的结果，扩线现象的本质就是分子的无规则运动，故B错误；

C．如果场所温度降到0ºC以下，依然有NaClO分子在运动，依然能闻到刺鼻的味道，故C错误；

D．分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道，故D正确。

故选D。

3. 如图所示是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带负电，下极板带正电，则以下说法正确的是（　　）

A. 线圈中的磁场向上且正在减弱

B. 电容器中的电场向上且正在增强

C. 若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变小

D. 若增大电容器极板间距离，则发射电磁波的波长变长

【答案】C

【解析】

【详解】A．由安培定则可知，线圈中的磁场方向向上，由于电流从正极板流向负极板，故电容器正在放电，电流增大，磁场增强，故A错误；

B．电容器的上极板带负电，下极板带正电，且在放电，故电容器中的电场向上，且在减弱，故B错误；

C．若在线圈中插入铁芯，线圈的自感系数增大，根据

发射电磁波的频率变小，故C正确；

D．若增大电容器极板间的距离，由

电容器的电容减小，根据

发射电磁波的频率增大，根据

发射电磁波的波长变小，故D错误。

故选C。

4. 如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止。下列说法正确的是（　　）

A. 磁铁在A、E两处的重力势能相等

B. 磁铁从A摆到D的过程中，圆环给桌面的压力大于圆环的重力

C. 磁铁从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相反

D. 磁铁从A到D的过程中，圆环中产生逆时针方向的电流（从上往下看）

【答案】B

【解析】

【详解】A．由于有部分机械能转化为电能，故在A、E两处的重力势能不相等。故A错误；

B．A摆到D的过程中，圆环中产生的感应电流有使圆环远离阻碍磁通量增大的趋势，故给桌面的压力大于圆环受到的重力。故B正确；

C．由楞次定律的推论“来拒去留”可知，从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向均向右。故C错误；

D．磁铁从A到D的过程中，圆环中的磁场向上且磁通量增大，据“增反减同”可判断产生顺时针方向的电流（从上往下看）。故D错误。

故选B。

5. 根据如图所给图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是（　　）

A. 图1是发生光电效应现象的示意图，发生光电效应现象的条件是入射光的频率不大于金属的“极限频率”

B. 图2是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质体积小于临界体积

C. 图3是氢原子能级图，一个处于n= 4能级的氢原子，跃迁最多可以产生3种光子

D. 图4是氡的衰变规律示意图，氡的半衰期是3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据光电效应方程

发生光电效应现象的条件是入射光的频率不小于金属的“极限频率”，故A错误；

B．当不是临界体积时，不会发生链式反应，只有裂变物质体积大于临界体积，才会发生链式反应，故B错误；

C．一个处于n= 4能级的氢原子，释放最多种频率光子的方式是：4→3→2→1，即3种，故C正确；

D．半衰期是一个统计规律，只有对于大量的原子核适用，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，一演示用“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（　　）

A. 转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量

B. 转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身

C. 叶片在热水中吸收的热量大于在空气中释放的热量

D. 因为转动的叶片不断搅动热水，所以水温最终会升高

【答案】C

【解析】

【详解】AB．要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供，靠的是记忆合金在热水中吸收热量发生形变而运转然后在空气中释放热量回复形变进行循环，当热水的温度达不到记忆合金的“变态温度”需要给水升温，因此消耗能量，故B错误；

C．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，其吸收的热量用于转轮动能的增加，空气中的放热和机械运转的摩擦损耗，故C正确；

D．转动叶片不断搅动热水的过程记忆合金吸热发生形变，转出热水需要将能量释放在进入热热水吸热，故水温降低，故D错误。

故选C。

7. 如图所示气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，气缸和活塞是绝热的，气缸固定不动，一条细线左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后吊着一个装沙的小桶，开始时活塞静止，某时刻开始小桶中的沙缓慢漏出的过程中，不计活塞与气缸的摩擦，则下列说法正确的说法是（　　）

A. 气缸内的活塞向右运动 B. 气缸内气体的内能变小

C. 气缸内气体的压强减小 D. 气缸内气体的分子平均动能变大

【答案】D

【解析】

【详解】设气缸内气体压强为p，以活塞为研究对象受力分析，根据平衡条件

pS+T=p0S

细沙不断流出时绳子拉力T变小，而p0不变，故p变大，气体体积减小，则气缸内的活塞向左运动，气体被压缩，外界对气体做功，由于气缸和活塞是绝热的，由热力学第一定律可知气体的内能变大，温度升高，则气缸内气体的分子平均动能变大，则选项ABC错误，D正确。

故选D。

8. 某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V 的用电器正常工作，则（　　）

A. 图乙中电压的瞬时值表达式为u=220sin（πt）V

B. 图乙中电压的有效值和用电器的额定电压都是，所以

C. 通过升压变压器的电流频率与通过降压变压器的电流频率相等

D. 升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据乙图可知，电压的最大值，周期T=0.02s，所以

则乙图中电压的瞬时值表达式为

故A错误；

B．由变压器的电压比与匝数之比的关系得

，

因与为线路电压损失，即U2＞U3，又U1=U4所以

故B错误；

C．变压器变压变流不变频，通过变压器的原副线圈的电流的频率相等，故C正确；

D．因是理想变压器，则其输入功率与输出功率相等，但由于电线电阻功率损失，所以升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故D错误。

故选C。

9. “嫦娥五号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，衰变方程为，下列说法正确的是（　　）

A. 比的中子数少4个

B. 在月球上和在地球上半衰期相同

C. 一个衰变为释放的核能为

D. 发生的是α衰变，α射线具有极强的穿透能力可用于金属探伤

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据质量数守恒与电荷数守恒可知

解得

的衰变方程为

易知发生的是衰变，比的中子数少2个。故A错误；

B．半衰期与环境条件无关，不会受到阳光、温度、电磁场等环境因素的影响，所以在月球上和在地球上半衰期相同。故B正确；

C．此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为

释放的核能为

故C错误；

D．α射线穿透能力较差，不能用于金属探伤，故D错误。

故选B。

10. 一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0 ， 2p0）、b（2V0 ， p0）、c（3V0 ， 2p0）。以下判断正确的是（　　）

A. 气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功

B. 气体在a→b过程中从外界吸收的热量小于在b→c过程中从外界吸收的热量

C. 在c→a过程中，外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量

D. 气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据p-V图象的面积表示气体做功，得气体在a→b过程中对外界做的功为

b→c过程中气体对外界做的功为

所以气体在a→b过程中对外界做的功等于在b→c过程中对外界做的功，故A错误；

B．气体在a→b过程中，因为a、b两个状态的pV相等，所以

Ta = Tb

即

根据热力学第一定律

可知，从外界吸收的热量为

气体在b→c过程中，因为c状态的pV大于b状态的pV，所以

Tb < Tc

即

根据热力学第一定律

可知，在b→c过程中从外界吸收的热量为

则有

故B正确；

C．在c→a过程中，气体等压压缩，温度降低，即

，Wca > 0

根据热力学第一定律

可知，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故C错误；

D．根据上面选项分析，有

Ta = Tb

而一定质量理想气体的内能只与温度有关，所以气体在c→a过程中内能的减少量等于b→c过程中内能的增加量，故D错误。

故选B。

二、实验题：共2小题，每空2分，共14分。

11. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：

①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。

③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小。

④将8mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入100滴，量筒内的溶液增加1mL。

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。

（1）上述步骤中，正确的顺序是④①___________（填写步骤前面的数字，前两步已给出）；

（2）完成本实验需要几点假设，以下假设与本实验无关的是___________ ；

A．将油酸分子视为球形

B．油膜中分子沿直线排列

C．将油膜看成单分子层

D．油酸分子紧密排列无间隙

（3）油膜形状稳定后，数得油膜所占格数约为128格（已知坐标纸正方形小方格的边长为1cm），则可估算出油酸分子的直径约为___________m（此空保留一位有效数字）；

（4）实验后，某小组发现自己所测得的分子直径d明显偏小，出现这种情况的可能原因是_______ 。

A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开

B．求每滴溶液体积时，1mL溶液滴数计多了

C．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算

D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化

【答案】    ①. ②⑤③    ②. B    ③. 6×10-10    ④. BD

【解析】

【详解】（1）[1]“油膜法估测油酸分子的大小” 实验步骤为：

配置油酸酒精溶液（④）准备浅水盆，撒上痱子粉（①）滴入油酸酒精溶液，形成油膜（②）描绘油膜边缘（⑤）测量油膜面积，计算分子直径（③）。故正确顺序为：④①②⑤③。

（2）[2] 该实验中的理想化假设是：把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜；不需要考虑分子间隙，把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子；将油酸分子视为球体模型。与本实验无关的是B。

故选B。

（3）[3]一滴油酸酒精溶液的体积为

一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为

面积超过正方形一般的正方形个数为128个，故油膜的面积为

油酸分子的直径

（4）[4]根据

则有：

A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果偏大，故A错误；

B．求每滴溶液体积时，1溶液的滴数计多了，则一滴油酸的体积减小了，会导致计算结果偏小，故B正确；

C．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算时所用的体积数值偏大，会导致结果偏大，故C错误；

D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故D正确。

故选BD。

12. 用气体压强传感器探究一定质量气体在温度不变时压强与体积关系的实验装置如图所示，实验步骤如下：

A．将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器和计算机。

B．手握住注射器筒的空气柱部分，开始缓慢推拉活塞改变气体体积。

C．记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1。

D．多测几组V、p数据，记录并作出相应图像，分析得出结论。

（1）该同学对器材操作错误的步骤是___________ ；

（2）某小组在一次实验过程中，环境温度明显升高，其它操作均规范，则该小组最后得到的关系图像可能是___________ ；

A． B． C．D．

（3）已知注射器内气体初始压强等于大气压强为p0，初始体积为12cm3。实验过程中，注射器内气体体积在4cm3至24cm3的范围内变化，注射器内部压强的最大值与最小值的比值为___________ 。

【答案】    ①. B    ②. C    ③. 6

【解析】

【详解】（1）[1]探究气体等温变化的规律，需要保持不变的量时气体的温度和质量，手握住注射器筒的空气柱部分会改变气体的温度，所以操作错误的步骤是手握住注射器筒的空气柱部分，开始缓慢推拉活塞改变气体体积。

故选B。

（2）[2]由理想气体方程

可知

对于一定质量的气体，温度越高，图像的斜率越大。

故选C。

（3）[3]以注射器内气体为研究对象

初始时

，

体积最小

体积最大

根据玻意耳定律

压强的最大值与最小值为

，

二者比值为

三、计算题：共4小题，共46分。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，答案中必须明确写出数值和单位。

13. 如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L=30cm、底面积为S=40cm2，缸内有一个质量为m=10kg的活塞，封闭了一定质量的理想气体。温度为热力学温标T0=300K时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0=20cm。已知重力加速度为g=10m/s2，大气压强为p0=1×105Pa，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：

（1）采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？

（2）从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？

（3）当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU=60J，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少。

【答案】（1）450K；（2）30J；（3）90J

【解析】

【详解】（1）缓慢升高气缸内的温度，气体等压膨胀，当气柱长为L时，活塞与汽缸脱离，设缸内气体的温度为T，则

解得

（2）设缸内气体压力为F，由于气体是等压膨胀，压力不变，根据活塞受力平衡

则

缸内气体压力对活塞做功

（3）根据热力学第一定律

由于缸内气体压力对活塞做功，W为负，所以

Q=ΔU＋W=90J

14. 如图甲为研究光电效应的电路图，用某光束进行实验时发现，当Uab大于12V时电流表示数将保持不变，而当Uab= -12.5V时，电流表示数恰为零，已知电子电量为e =1.6×10-19C，普朗克常量为h=6.63×10-34J·s，光速c = 3.0×108 m/s，则：

（1）阴极K处的金属表面逸出的光电子最大初动能为多少eV？

（2）若以上述最大初动能逸出的光电子轰击大量处于基态的氢原子，氢原子可以全部或部分地吸收光电子的能量，最大可跃迁至第三能级，则这些氢原子最多可放出几种频率的光子？这几种光子中最长波长为多少（图乙为氢原子能级图）？（保留2位有效数字）

【答案】（1）12.5eV；（2）3种，6.5×10-7m ~ 6.7×10-7m

【解析】

【详解】（1）依题意知，当时，电流表示数恰为零，则有

可得阴极K处的金属表面逸出的光电子最大初动能为

（2）电子轰击氢原子时，核外电子可以部分吸收电子的能量从低能级跃迁到高能级，最大可跃迁至第三能级，即则最多可产生

即3种不同频率的光子。根据

可知从第3能级到第2能级时波长最长，有

15. 如图所示，竖直固定的足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为L，其电阻不计。完全相同的两金属棒ab、cd垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终良好接触，已知两棒的质量均为m，电阻均为R，cd棒放置在水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。ab棒在竖直向上的恒力作用下由静止开始向上运动，当ab棒向上运动的位移为x时恰好达到最大速度，此时cd棒对绝缘平台的压力也恰好为零，重力加速度为g，求：

（1）ab棒的最大速度vm；

（2）在ab棒由静止运动到最大速度的过程中回路产生的焦耳热Q；

（3）ab棒由静止运动到最大速度的过程中经历的时间t。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）设ab棒达到最大速度时，感应电动势为E，感应电流为I，对cd棒由平衡条件

由闭合电路欧姆定律

I＝

由法拉第电磁感应定律

E＝BLvm

解得

（2）设ab棒所受恒力大小为F，ab棒达到最大速度时，由平衡条件

由功能关系

Fx＝mgx＋mv＋Q

解得

（3）ab棒由静止到最大速度过程中通过ab棒的电荷量

q＝

在此过程中由动量定理

即

解得

16. 负压病房是指病房内的气体压强略低于病房外的标准大气压的一种病房，即新鲜空气可以流进病房，而被污染的空气不会自行向外排出，必须由抽气系统抽出进行消毒处理，WHO是规定抢救新冠肺炎病人时的一个重要设施。现简化某负压病房为一个可封闭的绝热空间，室内空气所占空间的体积为V0，室内外气温均为，疫情期间，为了收治新冠肺炎病人，首先将室内空气封闭并加热至加热前室内空气的压强为标准大气压为p0，空气视为理想气体）。

（1）此时病房内的气压为多少？

（2）为了使负压病房的气压达到p =p0，在使用前先要抽掉一部分空气 ，求需抽出的空气质量与原来空气质量之比以及抽出的空气排到室外降温后的体积。

【答案】（1）；（2） ；

【解析】

【详解】(1)病房内气体发生等容变化，由查理定律可得

解得

(2)抽气过程可看成等温变化，由玻意耳定律可得

解得

需抽出气体的体积为

需抽出的空气质量与原来空气质量之比为

对抽出的气体，由理想气体状态方程可得

解得