精品解析：江苏省泰州中学高二下学期期中物理试题

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江苏省泰州中学~第二学期期中考试
高二物理试题
（考试时间：75分钟 总分：100分）
第Ⅰ卷（选择题 共41分）
一、单项选择题：本题共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. 下列说法正确的是（　　）
A. 布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
B. 质量、温度都相同的氢气和氧气相比，氢气的内能较大
C. 自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体分子间相互排斥的原因
D. 只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积
【答案】B
【解析】
【详解】A．布朗运动是花粉固体小颗粒的运动，但反应的是水分子的无规则运动，故A错误；
B．质量、温度都相同的氢气和氧气相比，氢气的的物质的量比氧气的更多，因此氢气的内能较大，故B正确；
C．自行车打气越打越困难主要是因为胎内压强随着打入的气体增多而增大，而压强越大，越难打入气体，故C错误；
D．知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数只能算出单个气体分子所占有空间的体积，而不能算出气体分子的实际体积，气体分子分子间的距离比较大，实际体积相较于它所占有的空间而言是很小的，故D错误。
故选B。
2. 关于固体和液体，下列说法中正确的是（　　）
A. 晶体熔化过程中，温度不变，内能不变
B. 多晶体没有规则的几何形状，没有确定的熔点
C. 由于液体表面分子间距离小于平衡位置间距，故液体表面存在表面张力
D. 液晶显示不同的颜色是由于液晶中电场不同时，对不同颜色的光的吸收强度不同造成的
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于晶体有固定的熔点，因此当晶体融化时温度不变，但是因为要融化，因此晶体会不断吸热，内能增大，故A错误；
B．多晶体没有规则的几何形状，但有确定的熔点，故B错误；
C．由于液体表面分子间距离大于平衡位置间距，分子力表现为引力，因此液体表面存在表面张力，故C错误；
D．液晶具有单晶体的各向异性，显示不同的颜色是由于液晶中电场不同时，对不同颜色的光的吸收强度不同造成的，故D正确。
故选D。
3. 下列说法中正确的是（　　）
A. 原子核放出粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素
B. 卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核具有复杂的结构
C. 光电效应实验揭示了光的波动性
D. 玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念
【答案】D
【解析】
【详解】A．衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1，故A错误；
B．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型，故B错误；
C．光电效应实验揭示了光的粒子性，故C错误；
D．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念，故D正确。
故选D。
4. 利用金属晶格（大小约10-10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是
A. 该实验说明了电子具有粒子性
B. 实验中电子束的德布罗意波的波长为
C. 加速电压U越大，电子的衍射现象越明显
D. 若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
【答案】B
【解析】
【详解】实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A错误； 有动能定理可知， ，经过电场加速后电子的速度，电子德布罗意波的波长 故B正确；由电子的德布罗意波波长公式 可知，加速电压越大，电子德布罗意波波长越短，波长越短则衍射现象越不明显，故C错误；质子与电子带电量相同，但是质子质量大于电子，动量与动能间存在关系，可知质子动量大于电子，由于，可知质子的德布罗意波波长小于电子的德布罗意波波长，波长越小则衍射越不明显，故D错误；故选B
5. 封有理想气体的导热汽缸开口向下被悬挂，活塞下系有钩码P，整个系统处于静止状态，如图所示。若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢。下列说法中正确的是（　　）

A. 外界温度升高，气体的压强一定增大
B. 外界温度升高，外界可能对气体做正功
C. 保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热
D. 保持气体内能不变，增加钩码质量，气体体积一定减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．因为系统状态变化足够缓慢，所以活塞可视为始终受力平衡，外界温度升高，但大气压强和钩码质量不变，所以气体的压强不变，故A错误；
B．气体经历等压变化，根据盖-吕萨克定律可知气体温度升高，体积增大，外界一定对气体做负功，故B错误；
CD．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体压强减小，根据玻意耳定律可知气体体积增大，对外做功，又根据热力学第一定律可知气体一定吸热，故C正确，D错误。
故选C。
6. 关于原子能级跃迁，下列说法正确的是（　　）
A. 处于n=3能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射三种频率的光子
B. 各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯
C. 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小
D. 已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV，则动能等于12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．处于n=3能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射一种频率的光子，或两种不同频率的光子；而处于n=3能级的一群氢原子回到基态时可能会辐射三种频率的光子，故A错误。
B．根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，故B正确。
C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大，故C错误。
D．要使原来静止并处于基态的氢原子吸收12.09eV的能量从基态跃迁到某一激发态，根据两个氢原子碰撞时动量守恒，能量守恒，则必须使动能比12.09eV大得足够多的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，故D错误。
故选B。
7. 一定质量的理想气体从状态a开始，经三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为，，，以下判断正确的是（　　）

A. 气体在过程中对外界做的功小于在过程中对外界做的功
B. 气体在过程中从外界吸收的热量大于在过程中从外界吸收的热量
C. 在过程中，外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量
D. 气体在过程中内能的减少量等于过程中内能的增加量
【答案】D
【解析】
【详解】A．气体从a→b的过程体积增大，此过程气体对外界做的功就等于图线ab与横轴围成的面积；从b→c的过程体积增大，此过程气体对外界做的功就等于图线bc与横轴围成的面积。由图形可知两面积相等，则气体在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．因
，

故

根据一定质量的理想气体状态方程

可知

气体从a→b的过程内能不变，即

由热力学第一定律

可知气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功；因

故

根据

可知

气体从b→c内能增加，即

由

可知气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，可知气体在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，故B错误；
C．在c→a过程中压强不变，体积减小，外界对气体做的功，则

由

可知温度降低，则

由

可得

即气体发热，且有

即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．因，，则

即气体在c→a过程中温度的减少量等于b→c过程中温度的增加量，一定质量的理想气体的内能与温度成正比，故气体在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正确。
故选D。
8. 子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。下图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为和的光子，且频率依次增大，则E等于（　　）

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题中向低能级跃迁可产生6种光子可知，光子开始时是从第二能级跃迁到第四能级，因此对应4向3跃迁，对应3向2跃迁，对应4向2跃迁，则氢原子吸收光子的能量

故选A。
9. 如图所示，试管开口朝下插入盛有水的广口瓶中，在某一高度处静止时，管内封有一定的空气，若向广口瓶中再缓慢地倒人一些水，试管仍保持竖直，则试管将（　　）

A. 加速上浮
B. 加速下沉
C. 保持静止
D. 以原静止位置为平衡位置上下振动
【答案】B
【解析】
【详解】倒入水后，试管中空气柱下方压强增大，水会进入试管中，管内封闭气体体积相应减小，这样排开水的体积也会减小，因而管所受浮力会减小，试管将向下加速运动，而一旦试管向下运动，水会进一步进入管中，这样试管会继续加速向下运动，管的加速度还会变大，即试管将加速下沉。
故选B。
10. 如图所示，a、b两容器中密封有一定量的理想气体，a活塞截面小于b活塞，开始处于静止态，两容器温度相同，当两边升高相同温度后，活塞将（　　）

A 向左移动 B. 向右移动 C. 仍静止不动 D. 无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】先对两活塞用整体法分析水平方向的受力情况，如图：

平衡时四个力的关系为

因为，即，所以
温度变化后，根据查理定律可分别列出
，
两边压力的变化
，
由于原来两边气体产生的压力，所以两边压力的增量也不相等，，活塞将向左移动。
故选A。
二、简答题：本题共1小题，共计15分，每空3分，请将答案填写在答题卡相应的位置。
11. 在用油膜法测定分子直径的实验中，某同学最终得到的计算结果偏小，出现这种结果可能的原因是（　　）
A. 将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B. 计算油膜面积时，将不完整的方格都作为完整方格处理
C. 配制油酸酒精溶液放置时间偏长
D. 水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据油膜分子直径的计算方法

式中表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，表示将一点酒精油酸溶液滴入浅水盘稳定后形成的油膜面积，因此可知，若将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则计算结果偏大，故A不符合题意；
B．计算油膜面积时，将不完整的方格都作为完整方格处理，则会导致测量面积大于实际面积，从而造成计算结果偏小，故B符合题意；
C．配制的油酸酒精溶液放置时间偏长，溶液中的酒精会挥发，从而导致油酸的体积分数增大，致使一点酒精油酸溶液中油酸体积的计算值小于真实值，由此造成油酸直径的计算结果偏小，故C符合题意；
D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则得到的油膜的面积偏小，从而使计算得到的油酸分子的直径偏大，故D不符合题意。
故选BC。
12. 居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是______。是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，的半衰期为14天，请估算4mg的经______天的衰变后还剩0.25mg。
【答案】 ①. 正电子 ②. 56
【解析】
【详解】[1]核反应方程式为，由质量数守恒知X的质量数为0，由电荷数守恒知X的质子数为1，所以X为正电子。
[2]由图象知半衰期为14天，由公式

解得
t=56天
即4mg的经56天的衰变后还剩0.25mg。
13. 一定质量的理想气体压强p与摄氏温度t的关系如图所示，气体从状态A变到状态B，则气体在状态A的体积______选填“”、“”或“”在状态B的体积；此过程中，气体做功的绝对值为W，内能变化量的绝对值为，则气体与外界之间传递的热量为______．

【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】试题分析：据A，B两点与绝对零度连线，分析其斜率变化，判断体积变化，斜率越大，体积越小
B与绝对零度-273℃连线的斜率小于A与绝对零度-273℃连线的斜率，则B状态气体的体积大于A状态气体的体积，根据热力学第一定律可得
三、计算题：本大题共4小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
14. 已知汞的摩尔质量为，密度为，阿伏加德罗常数为，求：
（1）一个汞原子的质量；
（2）一个汞原子的体积；
（3）体积为V的汞中汞原子的个数。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）一个汞原子的质量为

（2）一个汞原子的体积为

（3）体积为V汞中汞原子的个数为

15. 如图所示，在水平桌面上倒立一个质量为、深度的无盖圆柱形汽缸，现用一质量为、横截面积为的活塞（厚度不计）封闭一定质量的理想气体，活塞下端拴接一劲度系数为的轻质弹簧，弹簧的原长为，开始时活塞到汽缸底部的距离为。活塞可在汽缸内无摩擦地上下滑动且汽缸不会漏气，活塞和汽缸均由绝热材料制成，汽缸内有一电热丝（不计体积和质量）可对气体加热。已知大气压强，重力加速度。汽缸内气体初始温度为。求：
（1）弹簧恰好与桌面接触时，汽缸中气体的温度；
（2）汽缸刚要离开桌面时气体的温度。

【答案】（1）450K；（2）
【解析】
【详解】（1）从初状态到弹簧恰好与桌面接触时，气体发生等压变化，有

又
，，
联立解得

（2）在初始状态，对活塞由平衡条件，有

解得

设汽缸刚要离开桌面时气体的压强为，体积为，对活塞，由平衡条件有

又

根据理想气体状态方程有

联立解得

16. 有一个两端开口、粗细均匀的U形玻璃细管，放置在竖直平面内，处在压强为的大气中，两个竖直支管的高度均为h，水平管的长度为，玻璃细管的半径为r，。今将水平管内灌满密度为的水银，如图所示。
（1）如将U型管两个竖直支管的开口分别密封，管内空气压强均等于大气压强。当U型管向右做匀加速运动时，加速度应为多大才能使水平管内水银柱长度稳定为？
（2）如将其中一个竖直支管的开口密封起来。使其管内气体压强为1个大气压。当U型管以另一个竖直支管（开口的）为轴做匀速转动时，转速n应为多大才能使水平管内水银柱长度稳定为？（设气体温度保持不变）

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设管的截面积为S，当“U”型管向右加速运动时，水平管内的水银柱将向左边的竖直支管中移动，其所受水平方向的合力提供加速度a，如图

竖直支管内空气温度不变，根据玻意耳定律，对右管气体有

对左管气体有

A、B两处的压强分别为
，
留在水平管内的水银柱质量

由牛顿运动定律有

解得

（2）当“U”型管以开口的竖直支管为轴转动时，水平管内的水银柱将向封闭的竖直支管中移动，如图

对于封闭气体有

A、B两处的压强分别为
，
留在水平管内的水银柱的质量

有

而

解得

17. 19世纪末、20世纪初，通过对光电效应的研究，加深了对光的本性的认识。科学家利用如图所示的电路研究光电效应，图中K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K极受到光照时可能发射电子。已知电子电荷量为e，普朗克常量为h。
（1）当有光照射K极，电流表的示数为I，求经过时间t到达A极的电子数n。
（2）使用普通光源进行实验时，电子在极短时间内只能吸收一个光子的能量。用频率为的普通光源照射K极，可以发生光电效应。此时，调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为U时，电流表的示数减小为0。
随着科技的发展，强激光的出现丰富了人们对光电效应的认识，用强激光照射金属，一个电子在极短时间内吸收到多个光子成为可能。若用强激光照射K极时，一个电子在极短时间内能吸收n个光子，求能使K极发生光电效应的强激光的最低频率。
（3）某同学为了解为什么使用普通光源进行光电效应实验时一个电子在极短时间内不能吸收多个光子，他查阅资料获得以下信息：原子半径大小数量级为10-10m；若普通光源的发光频率为6×1014Hz，其在1s内垂直照射到1m2面积上的光的能量约为106J；若电子吸收第一个光子能量不足以脱离金属表面时，在不超过10-8s的时间内电子将该能量释放给周围原子而恢复到原状态。为了进一步分析，他建构了简单模型：假定原子间没有缝隙，一个原子范围内只有一个电子，且电子可以吸收一个原子范围内的光子。请利用以上资料，解决以下问题。
a.普朗克常量h取6.6×10-34Js，估算1s内照射到一个原子范围的光子个数；
b.分析一个电子在极短时间内不能吸收多个光子的原因。

【答案】（1）；（2）；（3）a．；b．见解析
【解析】
【详解】（1）经过时间t到达A极的电荷量为

到达A极的电子数

（2）根据题意可得

则能使K极发生光电效应的强激光的最低频率

（3）a．普通光子的能量为

在1s内垂直照射到原子上的光的能量约为

则1s内照射到一个原子范围的光子个数

b．电子吸收第一个光子能量不足以脱离金属表面时，在不超过10-8s的时间内电子将该能量释放给周围原子而恢复到原状态，而原子吸收一个光子能量需要的时间为

所以一个电子在极短时间内不能吸收多个光子。